RU2381952C2 - Method to convert centrifugal force into driving force - Google Patents
Method to convert centrifugal force into driving force Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381952C2 RU2381952C2 RU2008115905/11A RU2008115905A RU2381952C2 RU 2381952 C2 RU2381952 C2 RU 2381952C2 RU 2008115905/11 A RU2008115905/11 A RU 2008115905/11A RU 2008115905 A RU2008115905 A RU 2008115905A RU 2381952 C2 RU2381952 C2 RU 2381952C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- rotation
- axis
- centrifugal force
- hollow solid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортным средствам, например летательным аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой, и касается технологии конструирования двигателей и движителей, применяемых на наземных, водных, воздушных, космических и др. транспортных средствах.The invention relates to vehicles, for example aircraft with vertical take-off and landing, and relates to the technology of designing engines and propulsors used on land, water, air, space and other vehicles.
Известен способ создания силы тяги, заключающийся в том, что камеру, имеющую один выход в окружающую среду, заполняют текучей средой под давлением и используют струйную завесу из текучей среды, которую формируют соплом, подключенным к выходу из камеры, на вход в которое текучую среду подают от ее источника, применяя рециркуляцию текучей среды струйной завесы. Патент RU (11) 2104188. Известен способ создания реактивной тяги ракетного двигателя, состоящий в том, что камеру двигателя, сообщенную с соплом, заполняют под давлением водой при температуре, превосходящей температуру кипения воды, при нормальном атмосферном давлении, после заполнения камеры воду подают в сопловую часть камеры для последующего истечения рабочего тела из сопла. Заявка RU (11) 96101208. Известен способ получения тяги винтовым движителем транспортного средства, заключающийся в том, что наклонными поверхностями лопастей винта создают основной закрученный вокруг оси вращения поток массы воды или воздуха и смещают его вдоль оси вращения, обеспечивая перемещение транспортного средства в противоположном направлении от смещения основного потока, отличающийся тем, что у той части массы основного закрученного потока, которая смещается радиально от оси вращения за счет центробежной силы, изменяют направление ее движения на угол от 45 до 135° и совмещают с направлением перемещения основного потока вдоль оси вращения винта. Заявка RU (11) 2002105078. Известно изобретение, в котором винт (пропеллер) выполнен в виде плоской пластины с многоячеистой решеткой, причем каждая ячейка решетки представляет собой сквозное отверстие в плоской пластине и установленную над ним под углом к плоскости вращения пропеллера пластину-лопасть, отогнутую вокруг радиальной линии, соединяющей центр вращения пропеллера и указанное отверстие. Заявка RU (11) 92002532. Известно устройство, которое содержит расположенные в корме судна два центробежных насоса с водозаборными патрубками и сопловыми отверстиями. Водозаборные патрубки размещены побортно. Часть кормовой внутренней обшивки патрубка выполнена в виде выпуклой поверхности крыла, а противолежащая ему часть носовой обшивки патрубка параллельна хорде крыла и имеет искусственную шероховатость. Патент RU(11)2219100.A known method of creating traction, which consists in the fact that the chamber having one outlet into the environment is filled with fluid under pressure and a jet curtain is used from the fluid, which is formed by a nozzle connected to the outlet of the chamber, to the input of which the fluid is supplied from its source by applying fluid recirculation to the jet curtain. Patent RU (11) 2104188. A known method of creating a jet propulsion of a rocket engine, which consists in the fact that the engine chamber in communication with the nozzle is filled under pressure with water at a temperature exceeding the boiling point of water at normal atmospheric pressure, after filling the chamber, water is fed into the nozzle part of the chamber for the subsequent flow of the working fluid from the nozzle. Application RU (11) 96101208. A known method for producing traction by a vehicle propeller is that the inclined surfaces of the rotor blades create a main stream of mass of water or air swirling around the axis of rotation and displace it along the axis of rotation, allowing the vehicle to move in the opposite direction from the displacement of the main flow, characterized in that in that part of the mass of the main swirling flow, which is shifted radially from the axis of rotation due to centrifugal force, the directions are changed its movement through an angle between 45 and 135 ° and aligned with the direction of movement of the main stream along the axis of rotation of the screw. Application RU (11) 2002105078. An invention is known in which a screw (propeller) is made in the form of a flat plate with a multi-mesh lattice, each cell of the lattice being a through hole in a flat plate and mounted above it at an angle to the plane of rotation of the propeller plate-blade, bent around a radial line connecting the center of rotation of the propeller and the specified hole. Application RU (11) 92002532. A device is known which comprises two centrifugal pumps located at the stern of a vessel with water inlets and nozzle openings. Intake pipes are placed side by side. Part of the stern inner sheathing of the nozzle is made in the form of a convex surface of the wing, and the opposite part of the nose sheathing of the nozzle is parallel to the chord of the wing and has an artificial roughness. Patent RU (11) 2219100.
Однако ни один из перечисленных способов не может являться прототипом предлагаемого способа преобразования центробежной силы в силу тяги, так как все они значительно отличаются от него по существенным признакам. Кроме того, способ по патенту RU (11) 2104188 обладает малой энергетической экономичностью. Способ по заявке Заявка RU (11) 96101208 сложен в техническом исполнении и имеет низкий коэффициент полезного действия. Способ по заявке RU (11) 2002105078 предполагает нерациональное использование кинетической энергии воды или воздуха и значительные затраты энергии на преодоление вязкости при работе в воде. Кроме того, последние три перечисленных изобретения применимы только в однородных средах.However, none of the above methods can be a prototype of the proposed method for converting centrifugal force to traction, since they all differ significantly from it in essential features. In addition, the method according to patent RU (11) 2104188 has low energy efficiency. The method according to the application. The application RU (11) 96101208 is complicated in technical execution and has a low efficiency. The method according to the application RU (11) 2002105078 involves the irrational use of the kinetic energy of water or air and significant energy costs to overcome the viscosity when working in water. In addition, the last three listed inventions are applicable only in homogeneous environments.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности использования центробежной силы. Цель изобретения достигается за счет использования центробежной силы, возникающей в твердом теле при вращении его в неплотной среде, например в атмосфере, при этом воздействие центробежной силы происходит на более плотную среду жидкость, например воду. Достигается это тем, что внутренняя структура твердого вращающегося тела позволяет воде свободно перемещаться под действием центробежной силы в направлении от оси вращения к внешним сторонам этого тела. Строение твердого вращающегося тела устроено так, что имеется возможность вливания в него воды возле его оси вращения. Вода, получившая ускорение и набравшая скорость при движении от оси вращения к внешним сторонам твердого вращающегося тела, имеет возможность выливаться из него Направление выливающейся воды строением твердого вращающегося тела изменено и направлено вдоль оси вращения.The objective of the invention is to increase the efficiency of using centrifugal force. The purpose of the invention is achieved through the use of centrifugal force arising in a solid when it rotates in a loose medium, for example in the atmosphere, while the action of centrifugal force occurs on a more dense fluid medium, such as water. This is achieved by the fact that the internal structure of a solid rotating body allows water to move freely under the action of centrifugal force in the direction from the axis of rotation to the outer sides of this body. The structure of a solid rotating body is designed so that it is possible to pour water into it near its axis of rotation. Water that has accelerated and gained speed when moving from the axis of rotation to the outer sides of a solid rotating body has the ability to pour out of it. The direction of the pouring water by the structure of a solid rotating body is changed and directed along the axis of rotation.
1. Вращение твердого тела в атмосфере при равных затратах энергии дает возможность достигать большей угловой скорости, чем при вращении того же тела в воде, так как плотность воздуха в атмосфере значительно меньше плотности воды.1. The rotation of a solid in the atmosphere with equal energy costs makes it possible to achieve a greater angular velocity than when rotating the same body in water, since the density of air in the atmosphere is much lower than the density of water.
2. Применение воды в качестве рабочего тела, на которое действует центробежная сила, дает возможность достигать большего значения момента импульса при вытекании воды из вращающегося тела, чем при использовании воздуха, так как плотность воды значительно больше плотности воздуха.2. The use of water as a working fluid, which is subjected to centrifugal force, makes it possible to achieve a higher momentum when water flows out of a rotating body than when using air, since the density of water is much higher than the density of air.
Сущность способа преобразования центробежной силы в силу тяги заключается в воздействии на воду, находящуюся внутри твердого полого тела, центробежной силы, возникающей при вращении этого твердого тела вместе с водой в окружающей среде, имеющей значительно меньшую плотность, чем вода, например в атмосфере (воздухе). При этом вращение твердого тела в атмосфере может осуществляться на значительно больших оборотах и при значительно меньших энергетических затратах, чем в воде. Как следствие, большая возникающая центробежная сила, соответствующая произведению квадрата угловой скорости и радиуса описываемой окружности, будет действовать на воду, находящуюся внутри твердого тела и вращающуюся вместе с ним в плоскости, перпендикулярной оси вращения. При физическом ограничении возможности движения воды (за счет внутренней структуры вращающегося твердого тела, например, внутренняя структура тела представляет собой радиальные трубки из твердого вещества (металла), которые расположены в направлении от оси вращения по радиусу, имеют небольшое равное по всей длине внутреннее сечение, а пространство увеличивающееся между ними с увеличением расстояния от оси вращения исключает возможность попадания воды) и направлении движения воды во вращаемом твердом теле в направлении от оси вращения к внешней стороне вращающегося твердого тела вода под действием ускорения приобретет скорость, направленную от оси вращения к внешней стороне вращающегося твердого тела. При протекании воды вдоль плоскости, перпендикулярной оси вращения, воздействия тяговых сил на вращающееся твердое тело не происходит. Вода под действием ускорения, за время движения по заданной физически ограниченной траектории, достигнет определенной скорости, равной произведению ускорения на время. Если с помощью физической преграды (например, изгибом внешних концов радиальных трубок) изменить направление движения протекающей воды при приближении ее к внешней стороне вращающегося твердого тела и направить ее вдоль оси вращения с возможностью вытекания за пределы вращающегося твердого тела, то вода с полученным ускорением и приобретенной скоростью покинет вращающееся твердое тело, а твердое вращающееся тело по закону сохранения импульсов получит ускорение.The essence of the method of converting centrifugal force to traction is to expose the water inside a solid hollow body to the centrifugal force that occurs when this solid rotates with water in an environment that has a much lower density than water, for example in the atmosphere (air) . Moreover, the rotation of a solid in the atmosphere can be carried out at significantly higher speeds and at much lower energy costs than in water. As a result, a large emerging centrifugal force corresponding to the product of the square of the angular velocity and the radius of the circumscribed circle will act on the water inside the solid and rotating with it in a plane perpendicular to the axis of rotation. When physically restricting the possibility of water movement (due to the internal structure of a rotating solid, for example, the internal structure of the body is a radial tube made of a solid (metal), which are located in the direction from the axis of rotation along the radius, have a small internal section equal to the entire length, and the space increasing between them with increasing distance from the axis of rotation eliminates the possibility of water ingress) and the direction of movement of water in the rotating solid in the direction from the axis of rotation to the outer side of a rotating solid, water, under the action of acceleration, will acquire a speed directed from the axis of rotation to the outer side of the rotating solid. When water flows along a plane perpendicular to the axis of rotation, the influence of traction forces on a rotating solid does not occur. Water under the action of acceleration, during the movement along a given physically limited path, will reach a certain speed equal to the product of acceleration by time. If, using a physical barrier (for example, by bending the outer ends of the radial tubes), the direction of movement of the flowing water is changed as it approaches the outside of the rotating solid and directed along the axis of rotation with the possibility of flowing out of the rotating solid, then water with the obtained acceleration and acquired a rotating solid will leave speed, and a solid rotating body will receive acceleration according to the law of conservation of momenta.
Предлагаемый способ рассмотрен на примере создания силы тяги, необходимой для подъема вертикально взлетающего аппарата (фиг. 1). Этот аппарат имеет два рабочих диска 2 разного диаметра (верхний больше нижнего) с возможностью вращения в противоположные стороны. В центральной части диски имеют вертикальные каналы (полая труба) 3, к входу в которые подсоединены трубы подачи воды из баков 1. Двигатели 4 с приводом вращения 5 каждого диска. Внутри каждого диска имеются водяные каналы 6, попарно симметричные относительно оси вращения, которые имеют направление от оси вращения к внешней стороне дисков, а выходное отверстие 7 каждого канала направлено вдоль оси вращения. Описываемый способ реализуется следующим образом. Приводом двигателей оба диска приводятся в движение до расчетных угловых скоростей в противоположных направлениях с целью компенсации сил вращения, действующих на опору крепления оси вращения 8. Через трубу подачи в оба диска подают воду из бака (из верхнего самотеком, из нижнего за счет понижения давления воздуха при вращении нижнего диска). Попадая в центр вращающихся дисков, вода начинает вращаться вместе с дисками и попадает во входные отверстия каналов. Под действием центробежной силы вода приобретает ускорение и скорость, направленную от оси вращения к краям дисков. Протекая по закругленной части каналов дисков, движение воды меняет направление на 90 градусов, практически не изменяя своего численного значения скорости, так как вода имеет маленький коэффициент сжатия (для воды К=0,000046). Вытекающая из каналов дисков вода имеет импульс, равный произведению ее массы на скорость. По закону сохранения импульсов вертикально взлетающий аппарат, также получит импульс, направленный в противоположную сторону. При этом отношение скоростей вытекания воды и вертикально взлетающего аппарата будут обратно пропорциональны их массам, в каждый момент времени. Результатом описываемого процесса является реактивное движение, подобное движению ракеты, выбрасывающей реактивную струю сгораемого топлива. Отличие предлагаемого способа заключается в использовании вместо реактивной струи сгорающего топлива ракеты другого рабочего тела, а именно воды или другой жидкости. Применение воды в качестве рабочего реактивного тела позволяет за счет присущих ей свойств: небольшого коэффициента сжатия, жидкого состояния, плотности, равной примерно 1 г/см куб., передачи давления равномерно во все стороны - получить непрерывное ускорение. Еще одно отличие предлагаемого способа заключается в разгоне рабочего реактивного тела до скорости, способной дать необходимый импульс и соответственно силу тяги за счет использования центробежной силы, возникающей при вращении тел. Одновременно за счет вышеперечисленных свойств воды при изменении направления ее вытекания наружу изменяется только направление вектора скорости рабочего тела, а численное значение скорости изменяется незначительно и может приблизительно считаться постоянным до изменения направления движения и после до момента вытекания наружу.The proposed method is considered as an example of creating traction necessary to lift a vertically take-off vehicle (Fig. 1). This device has two working
Дополнительно предлагаемый способ можно рассмотреть на примере использования в движительной водометной установке плавсредства, представленной на фиг.2, где 7 - выходное отверстие водяного канала, 6 - водяной канал, 2 - вращающейся рабочий диск, 8 - опора крепления оси вращения, 3 - ось вращения (полая труба), 4 - двигатель, 5 - привод вращения, 1 - бак для воды, 9 - водозаборник.Additionally, the proposed method can be considered by the example of using the watercraft in the propulsion jet engine shown in Fig. 2, where 7 is the outlet of the water channel, 6 is the water channel, 2 is the rotating working disk, 8 is the support for mounting the axis of rotation, 3 is the axis of rotation (hollow pipe), 4 - engine, 5 - rotation drive, 1 - water tank, 9 - water intake.
Приблизительное математическое описание способа преобразования центробежной силы в силу тяги может быть описано формулой Циолковского:An approximate mathematical description of the method of converting centrifugal force to traction can be described by the Tsiolkovsky formula:
Она позволяет определить скорость при полете в идеальных условиях, когда отсутствуют внешние силы для любого момента времени при известном секундном расходе воды где - секундный расход воды на i-ом шаге, mi - конечная масса, mо - начальная масса).It allows you to determine the speed when flying in ideal conditions, when there are no external forces for any moment of time at a known second flow rate of water Where - second water flow rate at the i-th step, m i - final mass, m о - initial mass).
Скорость вытекания воды W можно определить по формулеThe flow rate of water W can be determined by the formula
где =ω - угловая скорость вращения, r - радиус до точки вытекания.where = ω is the angular velocity of rotation, r is the radius to the outflow point.
Для подробного математического описания способа необходимо учитывать силы трения, сопротивления воздуха, коэффициенты расширения для различных физических тел и т.д. Кроме того, на характер движения будут влиять гироскопические свойства быстро вращающегося тела, прецессия вращающегося тяжелого твердого тела. Основной количественной характеристикой вращающегося твердого тела является момент количества движения или момент импульса:For a detailed mathematical description of the method, it is necessary to take into account friction forces, air resistance, expansion coefficients for various physical bodies, etc. In addition, the gyroscopic properties of a rapidly rotating body, the precession of a rotating heavy solid, will affect the nature of the movement. The main quantitative characteristic of a rotating solid is the angular momentum or angular momentum:
H=CW,H = CW,
где С - момент инерции относительно оси собственного вращения, W - составляющая вектора абсолютной угловой скорости, направленная по оси собственного вращения. Прецессия, описываемая векторным уравнением, wi Н=М.where C is the moment of inertia about the axis of proper rotation, W is the component of the absolute angular velocity vector directed along the axis of proper rotation. The precession described by the vector equation, w i H = M.
Здесь w - вектор угловой скорости прецессии, Н - вектор собственного кинетического момента, М - ортогональная к Н составляющая вектора момента внешних сил, приложенных к вращающемуся твердому телу.Here w is the vector of the angular velocity of the precession, H is the vector of the intrinsic kinetic moment, M is the orthogonal component of the moment vector of external forces applied to the rotating solid to H.
Особое влияние будет иметь характер течения воды в каналах (трубках) вращающегося твердого тела, который можно установить, пользуясь безразмерной величиной - числом Рейнольдса: Re=ρ·vcp·r/µ, где ρ - плотность жидкости, vcp - средняя (по сечению канала) скорость потока, µ - коэффициент вязкости жидкости, r - характерный геометрический размер, в частности радиус сечения канала. Число Рейнольдса характеризует отношение сил инерции и сил вязкости. Текущую жидкость можно рассматривать как невязкую, если число Рейнольдса для такого течения Re>1.The nature of the flow of water in the channels (tubes) of a rotating solid, which can be established using a dimensionless quantity — the Reynolds number: Re = ρ · v cp · r / µ, where ρ is the liquid density and v cp is the average (over cross-section of the channel) flow velocity, µ is the coefficient of viscosity of the fluid, r is the characteristic geometric size, in particular the radius of the cross-section of the channel. The Reynolds number characterizes the ratio of inertia forces and viscosity forces. The flowing fluid can be considered inviscid if the Reynolds number for such a flow is Re> 1.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008115905/11A RU2381952C2 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Method to convert centrifugal force into driving force |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008115905/11A RU2381952C2 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Method to convert centrifugal force into driving force |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009130917/11A Division RU2454353C2 (en) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | Device to convert centrifugal force into thrust |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008115905A RU2008115905A (en) | 2009-10-27 |
RU2381952C2 true RU2381952C2 (en) | 2010-02-20 |
Family
ID=41352670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008115905/11A RU2381952C2 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Method to convert centrifugal force into driving force |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381952C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455525C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-07-10 | Асхат Абрарович Гарафутдинов | Centrifugal pulling equipment |
RU2500922C2 (en) * | 2012-03-11 | 2013-12-10 | Асхат Абрарович Гарафутдинов | Centrifugal propelling device |
-
2008
- 2008-04-24 RU RU2008115905/11A patent/RU2381952C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455525C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-07-10 | Асхат Абрарович Гарафутдинов | Centrifugal pulling equipment |
RU2500922C2 (en) * | 2012-03-11 | 2013-12-10 | Асхат Абрарович Гарафутдинов | Centrifugal propelling device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008115905A (en) | 2009-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Birkhoff | Hydrodynamics | |
Ning et al. | An experimental study on small UAV propellers with serrated trailing edges | |
US20130045107A1 (en) | Propeller blade | |
CN104462652A (en) | Design method of hydraulic model of shaftless drive type integrated motor pump jet | |
CN113821996B (en) | Novel rapid calculation method for high-speed entry trajectory of projectile | |
CN1643247A (en) | Extracting power from a fluid flow | |
CN107817087B (en) | Water tank device for simulating open channel hydrodynamic characteristics and operation method | |
Escudier | Introduction to engineering fluid mechanics | |
RU2381952C2 (en) | Method to convert centrifugal force into driving force | |
RU2454353C2 (en) | Device to convert centrifugal force into thrust | |
RU2618355C1 (en) | Device for lifting force generation | |
RU2368538C1 (en) | Method for transformation of centrifugal force into force that creates directed haul | |
RU2402458C1 (en) | Device and method to convert centrifugal force into that creating directed thrust | |
US10618616B2 (en) | Propelling objects using a caudal cycle | |
CN1329244C (en) | Method and system for generating potential energy on an object | |
CN209833977U (en) | Two-dimensional fluid aircraft | |
RU2736584C1 (en) | Method of converting centrifugal force into jet force of thrust | |
CN207826516U (en) | Combined type pump-jet propulsor | |
RU2310580C2 (en) | Propeller "ustyug" | |
RU2731461C1 (en) | Method of reduction of front resistance of a round cylinder at transverse streamlining due to installation of plates near a body | |
CN115335609A (en) | Thrust enhanced lift and propulsion system | |
RU2803811C1 (en) | Annular jet propeller | |
RU2609598C1 (en) | Vertical lift propeller | |
US20210061248A1 (en) | Enhanced-Thrust Lift and Propulsion Systems | |
Jinqiang et al. | A newly hybrid-driven underwater robot design, dynamic motion analysis and hydrodynamic estimation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160425 |