RU2500922C2 - Centrifugal propelling device - Google Patents
Centrifugal propelling device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500922C2 RU2500922C2 RU2012109173/06A RU2012109173A RU2500922C2 RU 2500922 C2 RU2500922 C2 RU 2500922C2 RU 2012109173/06 A RU2012109173/06 A RU 2012109173/06A RU 2012109173 A RU2012109173 A RU 2012109173A RU 2500922 C2 RU2500922 C2 RU 2500922C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- channels
- axis
- rotation
- working substance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Центробежный движитель относится к области реактивных движителей, использующих силу реакции струи рабочего вещества, забираемого из внешней среды (вода, воздух), получивших ускорение в движителе и вытекающих из него.A centrifugal propulsion device refers to the field of jet propulsors using the reaction force of a jet of a working substance taken from the external environment (water, air), which has received acceleration in the propulsion device and flowing from it.
Известны воздушно-реактивные двигатели, воздушные винты в авиации, на аэросанях или глиссерах, а также различные конструкции судовых движителей, преобразующих работу двигателя в силу тяги, необходимую для движения судна (весла, гребные винты, гребные колеса, лопастные движители, водометные движители).Air-propelled engines, propellers in aviation, on snowmobiles or gliders are known, as well as various designs of ship propulsion devices that convert the engine to thrust necessary for the movement of the vessel (oars, propellers, propeller wheels, propeller propellers, jet propulsors).
Известен способ создания силы тяги описанный в патенте RU 2381952 С2, МПК В63Н 11/08, опубл. 20.02.2010 преобразованием центробежной силы, который заключается в следующем. В полое твердое тело, вращающееся вокруг своей оси вращения и находящееся в газообразной среде (например, в воздухе), подается жидкость в точке близкой к оси вращения и затем ускоренное за счет действия на нее центробежной силы выбрасывается в сторону направленную вдоль оси вращения полого твердого тела. Поскольку скорость жидкости до входа в полое твердое тело меньше скорости на выходе из него, то на это тело действует со стороны отбрасываемой жидкости реактивная сила или сила тяги. В предлагаемом центробежном движителе также как и в аналоге подается в ротор рабочее вещество на минимальном расстоянии от оси вращения ротора. Рабочее вещество в роторе благодаря центробежной силе ускоряется. Но в отличие от аналога здесь рабочее вещество, покидающее ротор, не сразу направляется во внешнее пространство, а сначала поступает в не вращающееся относительно оси ротора неподвижные каналы. В этих каналах рабочее вещество плавно изменяет свое направление и затем выводится в нужном направлении. Аналог имеет ряд недостатков:A known method of creating traction described in patent RU 2381952 C2, IPC
1. Ввиду того что реактивные силы приложены к концам вращающегося элемента - ротора, что создает относительно оси вращения ротора, изгибающие моменты, то для передачи его на транспортное средство необходимо увеличить его прочность и устанавливать помимо опорных подшипников еще дополнительно упорные подшипники или радиально-упорные, что увеличивает вес устройства.1. Due to the fact that reactive forces are applied to the ends of the rotating element - the rotor, which creates bending moments relative to the axis of rotation of the rotor, to transfer it to the vehicle, it is necessary to increase its strength and install, in addition to the thrust bearings, additionally thrust bearings or angular contact bearings, which increases the weight of the device.
2. Из-за того что силы реакции рабочего вещества приложены к вращающемуся ротору и равнодействующая этих сил будет иметь определенные отклонения (это неизбежно, т.к. невозможно в принципе изготовить идеально сбалансированную конструкцию) от положения оси вращения ротора, то в устройстве возникнет вибрация, которая будет передаваться на транспортное средство.2. Due to the fact that the reaction forces of the working substance are applied to the rotating rotor and the resultant of these forces will have certain deviations (this is inevitable, since it is impossible in principle to produce a perfectly balanced design) from the position of the axis of rotation of the rotor, vibration will occur in the device to be transmitted to the vehicle.
3. Самым главным недостатком данного аналога является то, что покидающее ротор рабочее вещество при движении внутри ротора совершает известное из теоретической механики, так называемое сложное движение. Это движение характеризуется переносным движением рабочего вещества (которое определяется вращательным движением его вместе с ротором относительно неподвижной системы координат) и относительным движением (относительно самого ротора). То есть на выходе из ротора рабочее вещество имеет вектор абсолютной скорости (скорость относительно неподвижной системы координат) состоящей из векторной суммы переносной и относительной скоростей движения. Относительная - направлена вдоль собственной оси выходного канала, а переносная - по касательной к окружности вращения выходного конца канала ротора. В аналоге для создания реактивной силы используются лишь вектор относительной скорости, а вектор переносной скорости создает «вредный» реактивный момент, передающийся на транспортное средство или компенсирующийся другим устройством подобного типа, но вращающийся в другую сторону.3. The most important drawback of this analogue is that the working substance leaving the rotor, when moving inside the rotor, performs the so-called complex movement, known from theoretical mechanics. This movement is characterized by the portable movement of the working substance (which is determined by its rotational movement together with the rotor relative to the fixed coordinate system) and relative motion (relative to the rotor itself). That is, at the exit from the rotor, the working substance has an absolute velocity vector (speed relative to a fixed coordinate system) consisting of the vector sum of the portable and relative speeds. Relative - is directed along its own axis of the output channel, and portable - along the tangent to the circle of rotation of the output end of the rotor channel. In the analogue, only the relative velocity vector is used to create reactive force, and the portable velocity vector creates a “harmful” reactive moment transmitted to the vehicle or compensated by another device of a similar type, but rotating in the opposite direction.
В предлагаемом центробежном движителе ротор предназначен лишь для ускорения рабочего вещества до необходимой скорости, после которого рабочее вещество попадает в неподвижный относительно ротора корпус. Корпус устроен таким образом, что рабочее вещество, выходящее из ротора, на входе в корпус, практически не изменяет направление и значение вектора абсолютной скорости рабочего вещества благодаря минимальному входному сопротивлению, а затем плавно отклоняет его в нужном направлении и выпускает во внешнее пространство. Поскольку корпус не вращается, то на выходе рабочего вещества из корпуса на движитель не будет действовать реактивный вращательный момент. При этом силы реакции будут действовать, в основном, на корпус, а скорость рабочего вещества на выходе из движителя будет немногим меньше абсолютной скорости на выходе его из ротора. Таким образом, недостатки аналога, можно преодолеть.In the proposed centrifugal propulsor, the rotor is intended only to accelerate the working substance to the required speed, after which the working substance enters the housing stationary relative to the rotor. The housing is designed in such a way that the working substance exiting the rotor at the entrance to the housing practically does not change the direction and value of the absolute velocity vector of the working substance due to the minimum input resistance, and then gradually deflects it in the desired direction and releases it into the outer space. Since the housing does not rotate, then at the outlet of the working substance from the housing, the reactive torque will not act on the mover. In this case, the reaction forces will act mainly on the body, and the speed of the working substance at the exit of the propulsion device will be slightly less than the absolute speed at its exit from the rotor. Thus, the disadvantages of the analogue can be overcome.
Другим аналогом к заявляемому устройству и, который может быть принят в качестве прототипа является движитель, описанный в патенте SU 27563, МПК F03H 5/00, опубл. 31.08.1931. В этом движителе рабочее вещество ускоряется на лопатках ротора и направляется в не вращающийся корпус, который направляет рабочее вещество в направления параллельные оси вращения ротора.Another analogue to the claimed device and which can be adopted as a prototype is the propulsion device described in patent SU 27563, IPC
Прототип имеет ряд недостатков:The prototype has several disadvantages:
1. Этот движитель может работать только погруженным в среду рабочего вещества, т.к. рабочее вещество поступает в ротор благодаря самовсасыванию.1. This mover can only work immersed in the medium of the working substance, because the working substance enters the rotor due to self-priming.
2. Не вращающийся корпус имеет два противоположно направленных выхода, что дает возможность создавать тягу то в одном, то в противоположном направлении. Но при этом рабочее вещество, ускоряемое в роторе, только частично направляется в каналы корпуса с помощью специальной перегородки, которая создает значительное сопротивление, а, следовательно, и потери энергии.2. Non-rotating body has two oppositely directed outputs, which makes it possible to create traction in one or the opposite direction. But at the same time, the working substance accelerated in the rotor is only partially directed into the channels of the housing with the help of a special partition, which creates significant resistance, and, consequently, energy loss.
3. Лопатки в корпусе служат лишь для гашения реактивного момента, а струя вытекающего рабочего вещества в лучшем случае имеет скорость его относительного движения внутри ротора, т.е. значительная часть кинетической энергии теряется при прохождении через корпус.3. The blades in the casing serve only to quench the reactive moment, and the jet of the escaping working substance at best has a speed of its relative movement inside the rotor, ie a significant part of the kinetic energy is lost when passing through the body.
Недостатком движителя, описанного в патенте SU 27563 является, прежде всего, неэффективное использование кинетической энергии сообщаемой рабочему веществу, а также самовсасывание рабочего вещества, что ограничивает возможности применения движителя. Задачей данного изобретения является повышение эффективности использования энергии передаваемой рабочему веществу и тем самым повышению его КПД и расширения областей применения устройства. Цель изобретения достигается тем, что устройство выполняется из вращающегося относительно оси вращения ротора и связанного с ним, но не вращающегося относительно оси вращения ротора корпуса с каналами в роторе и корпусе для прохождения по этим каналам рабочего вещества. Каналы ротора имеют входные концы, для подачи в них рабочего вещества, наименее удаленные от оси вращения и выходные концы, наиболее удаленные от оси вращения ротора, причем входные и выходные концы каналов ротора равномерно расположены по окружности относительно оси вращения ротора. При этом выходные концы каналов ротора расположены по отношению к входным концам каналов корпуса таким образом, что имеется возможность при вращении ротора направлять рабочее вещество непосредственно из выходных концов каналов ротора во входные концы каналов корпуса, равномерно расположенных по окружности относительно оси вращения ротора. А максимальная высота сечений входных концов каналов корпуса больше или равна максимальной высоте сечений выходных концов каналов ротора в плоскости, проходящей через ось вращения ротора. Причем собственные оси входных концов каналов корпуса направлены к ротору под углом, обеспечивающим минимальные потери скоростного напора рабочего вещества исходящего от ротора к корпусу, а собственные оси выходных концов каналов корпуса направлены вдоль одного направления с возможным отклонением их относительно друг друга не более 45 градусов. Работа данного устройства осуществляется таким образом, что рабочее вещество попадает в каналы ротора, благодаря самовсасыванию или с помощью специальных устройств, например с помощью насоса или компрессора. Это дает возможность, в отличие, от самовсасывания использовать предлагаемое устройство не только внутри среды составляющей рабочее вещество, но и вне этой среды или в разреженной газообразной среде, что расширяет области применения устройства. А внутреннее строение ротора, вращающегося вокруг собственной оси, позволяет рабочему веществу (жидкость или газ) свободно входить ему во входные концы каналов ротора, наиболее близко расположенных к оси вращения ротора, а затем перемещаться в каналах ротора под действием центробежной силы в направлении концов каналов наиболее удаленных от оси вращения ротора. Рабочее вещество, ускоряется и набирает скорость, двигаясь внутри ротора, от входных концов к выходным концам, которые, ввиду того, что ротор является вращающимся телом и должен быть сбалансирован относительно своей оси вращения, равномерно расположены по окружности относительно оси вращения ротора. Скорость рабочего вещества достигает на выходных концах ротора максимальную скорость. Входные концы каналов корпуса, равномерно расположены по окружности относительно оси вращения ротора, но корпус и его каналы не вращаются относительно оси вращения ротора и расположены напротив и в непосредственной близости от выходных концов каналов ротора. Таким образом, достигается возможность практически без потерь направлять рабочее вещество из выходных концов каналов ротора непосредственно во входные концы каналов корпуса. При этом выходные концы каналов ротора благодаря вращению ротора постоянно движутся относительно неподвижных входных концов каналов корпуса. Для того, чтобы обеспечить минимальные потери, потока ускоренного в роторе рабочего вещества при переходе рабочего вещества из ротора в корпус, максимальная высота сечений входных концов каналов корпуса выполняется большей или равной максимальной высоте сечений выходных концов каналов ротора в плоскости, проходящей через ось вращения ротора. Собственные оси входных концов каналов корпуса направлены в направлении ротора под углом, обеспечивающим минимальные потери скоростного напора рабочего вещества исходящего от ротора к корпусу. А именно таким образом, что они практически совпадают с векторами абсолютной скорости рабочего вещества, покидающего ротор и набегающего на входные концы каналов корпуса. Вектор абсолютной скорости Va рабочего вещества, покинувшего ротор, как это было указано: выше при рассмотрении недостатков аналога (см. п.3 на стр.2 данного описания) состоит из векторной суммы переносной Vп и относительной скоростей движения Vот. Относительная - направлена вдоль собственной оси выходного конца канала ротора, а переносная - по касательной к окружности вращения выходного конца канала ротора и в направлении его вращения. Векторная сумма Va=Vп+Vот показана на фиг.1, где изображен вращающийся ротор и один входной конец канала корпуса, на который набегает рабочее вещество отброшенное ротором (для наглядности расстояние между выходным концом ротора и входным концом канала корпуса увеличен). Поскольку вектор абсолютной скорости рабочего вещества определяет его полный скоростной напор, то практическое совпадение его направления с направлением собственных осей входных концов каналов корпуса на которые набегает рабочее вещество, позволяет максимально полно использовать достигнутую рабочим веществом кинетическую энергию. Это позволяет уменьшить потери скоростного напора и таким образом увеличить эффективность и КПД движителя. Попав в каналы не вращающегося относительно оси ротора корпуса, рабочее вещество плавно (для уменьшения потерь энергии скоростного напора) в них изменяет направление своего движения и выходит из концов каналов корпуса вдоль одного направления. Выброс рабочего вещества со всех выходных концов каналов корпуса всегда производится в одном направлении, которое может совпадать с направлением одного из концов оси вращения ротора (известно, что у оси вращения ротора как и у любой прямой имеется два конца), но может и не совпадать с направлением оси вращения ротора. Поскольку направления рабочего вещества выбрасываемого из разных концов каналов корпуса в силу ограниченной точности их изготовления будут отличаться между собой, эти отклонения их относительно друг друга не должны превышать 45 градусов. Так как рабочее вещество, до входа в центробежный движитель и на выходе из него имеет разные скорости, а, следовательно, импульсы, то по закону сохранения импульса, на сам движитель будет действовать реактивная сила в направлении противоположном направлению движению рабочего вещества.The disadvantage of the propulsion device described in the patent SU 27563 is, first of all, the inefficient use of kinetic energy communicated to the working substance, as well as self-priming of the working substance, which limits the possibility of using the propulsion device. The objective of the invention is to increase the efficiency of use of energy transmitted to the working substance and thereby increase its efficiency and expand the scope of application of the device. The purpose of the invention is achieved in that the device is made of a rotor rotating relative to the axis of rotation and associated with it, but not rotating relative to the axis of rotation of the rotor of the housing with channels in the rotor and the housing for passage through these channels of the working substance. The rotor channels have inlet ends for supplying a working substance to them, the least distant from the axis of rotation and the output ends farthest from the axis of rotation of the rotor, and the input and output ends of the rotor channels are evenly spaced around the circumference relative to the axis of rotation of the rotor. The output ends of the rotor channels are located relative to the input ends of the housing channels in such a way that it is possible to direct the working substance directly from the output ends of the rotor channels to the input ends of the housing channels, evenly spaced around the circumference relative to the axis of rotation of the rotor, during rotation of the rotor. And the maximum height of the sections of the input ends of the channels of the housing is greater than or equal to the maximum height of the sections of the output ends of the channels of the rotor in a plane passing through the axis of rotation of the rotor. Moreover, the own axes of the input ends of the channels of the housing are directed towards the rotor at an angle that ensures minimal loss of the velocity head of the working substance emanating from the rotor to the housing, and the own axes of the output ends of the channels of the housing are directed along one direction with a possible deviation of no more than 45 degrees from each other. The operation of this device is carried out in such a way that the working substance enters the channels of the rotor, due to self-priming or using special devices, for example, using a pump or compressor. This makes it possible, in contrast to self-priming, to use the proposed device not only inside the medium constituting the working substance, but also outside this medium or in a rarefied gaseous medium, which expands the scope of application of the device. And the internal structure of the rotor, rotating around its own axis, allows the working substance (liquid or gas) to freely enter it into the input ends of the rotor channels closest to the axis of rotation of the rotor, and then move in the rotor channels under the action of centrifugal force in the direction of the ends of the channels remote from the axis of rotation of the rotor. The working substance accelerates and picks up speed, moving inside the rotor, from the input ends to the output ends, which, due to the fact that the rotor is a rotating body and must be balanced relative to its axis of rotation, are uniformly located around the circle relative to the axis of rotation of the rotor. The speed of the working substance reaches the maximum speed at the output ends of the rotor. The input ends of the channels of the housing are evenly spaced about the axis of rotation of the rotor, but the housing and its channels do not rotate relative to the axis of rotation of the rotor and are located opposite and in close proximity to the output ends of the channels of the rotor. Thus, it is possible, with virtually no loss, to direct the working substance from the output ends of the rotor channels directly to the input ends of the channels of the housing. In this case, the output ends of the rotor channels due to the rotation of the rotor are constantly moving relative to the stationary input ends of the channels of the housing. In order to ensure minimum losses of the flow of the working fluid accelerated in the rotor during the transition of the working fluid from the rotor to the housing, the maximum height of the sections of the input ends of the channels of the housing is greater than or equal to the maximum height of the sections of the output ends of the channels of the rotor in a plane passing through the axis of rotation of the rotor. The proper axis of the input ends of the channels of the housing are directed in the direction of the rotor at an angle that ensures minimal loss of the velocity head of the working substance emanating from the rotor to the housing. Namely, in such a way that they practically coincide with the vectors of the absolute velocity of the working substance leaving the rotor and running onto the input ends of the channels of the housing. The vector of the absolute velocity V a of the working substance that has left the rotor, as indicated: above, when considering the disadvantages of the analogue (see clause 3 on
Центробежный движитель может быть выполнен таким образом, что проекция О каждой собственной оси выходного конца канала ротора на плоскость П, проходящую через ось вращения ротора и центр данного выходного конца канала ротора, перпендикулярна оси вращения ротора, т.е. угол между ними составляет 90 градусов (п.2 формулы изобретения). В этом случае рабочее вещество выбрасывается из всех каналов ротора с векторами абсолютных скоростей, лежащими в плоскости перпендикулярной оси вращения ротора. Следовательно, рабочее вещество, выбрасываемое из ротора, не создает сил реакции направленных вдоль оси вращения ротора, но при этом поперечный размер движителя (по диаметру) увеличивается, т.к. корпус при этом должен охватывать ротор (см. фиг.2).The centrifugal propeller can be made in such a way that the projection О of each own axis of the output end of the rotor channel onto the plane П passing through the axis of rotation of the rotor and the center of this output end of the channel of the rotor is perpendicular to the axis of rotation of the rotor, i.e. the angle between them is 90 degrees (claim 2). In this case, the working substance is ejected from all channels of the rotor with absolute velocity vectors lying in the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor. Therefore, the working substance ejected from the rotor does not create reaction forces directed along the axis of rotation of the rotor, but the transverse size of the propulsion device (in diameter) increases, because the case must cover the rotor (see figure 2).
Центробежный движитель может быть выполнен еще таким образом, что проекция О каждой собственной оси выходного конца канала ротора на плоскость П, проходящую через ось вращения ротора и центр данного выходного конца канала ротора, параллельна оси вращения ротора (п.3 формулы изобретения). В этом случае рабочее вещество выбрасывается из каждого канала ротора в направлении прямой лежащей в плоскости параллельной оси вращения ротора. При этом, рабочее вещество, выбрасываемое из ротора, создает силу реакции направленную вдоль оси вращения ротора, но при этом поперечный размер движителя (при равных условиях) будет меньше чем в п.2 формулы изобретения, т.к. корпус не охватывает ротор, а располагается рядом с ротором (см. фиг.3).The centrifugal propulsion device can also be made in such a way that the projection О of each own axis of the output end of the rotor channel onto the plane П passing through the axis of rotation of the rotor and the center of this output end of the channel of the rotor is parallel to the axis of rotation of the rotor (
В случае когда проекция О каждой собственной оси выходного конца канала ротора на плоскость П, проходящую через ось вращения ротора и центр данного выходного конца канала ротора, образует с осью вращения ротора угол больше О, но меньше 90 градусов (см. фиг.4), то получаем вариант (п.4 формулы изобретения) промежуточный между п.п.2 и 3 формулы изобретения.In the case when the projection О of each own axis of the output end of the rotor channel onto the plane П passing through the axis of rotation of the rotor and the center of this output end of the rotor channel forms an angle greater than O but less than 90 degrees with the axis of rotation of the rotor (see Fig. 4), then we get the option (
В случае, когда рабочим веществом является газ (воздух), скорость рабочего вещества при его ускорении может достигнуть скорости звука. Как известно из газовой динамики в этом случае возникает ударная волна и резко возрастает сопротивление движению рабочего вещества в канале. Чтобы не допустить перехода рабочего вещества в сверхзвуковой режим, рабочие каналы можно сделать в виде диффузора. При этом поперечное сечение канала вдоль направления движения рабочего вещества увеличивается. При движении газа по диффузору (в дозвуковом режиме) скорость потока уменьшается, а давление увеличивается. В итоге скорость рабочего вещества, движущегося по каналам ротора, а затем и корпуса не превышает звуковую. На выходе рабочего вещества из выходных концов каналов корпуса, выполненных в виде сопла Лаваля, его скорость на выходе из устройства достигает максимального сверхзвукового значения (п.5 формулы изобретения). См. фиг.5.In the case when the working substance is gas (air), the speed of the working substance during its acceleration can reach the speed of sound. As is known from gas dynamics, a shock wave arises in this case and the resistance to movement of the working substance in the channel sharply increases. In order to prevent the transition of the working substance to supersonic mode, the working channels can be made in the form of a diffuser. In this case, the cross section of the channel along the direction of movement of the working substance increases. When the gas moves along the diffuser (in subsonic mode), the flow rate decreases and the pressure increases. As a result, the speed of the working substance moving along the channels of the rotor, and then of the body, does not exceed the sonic one. At the output of the working substance from the output ends of the channels of the housing, made in the form of a Laval nozzle, its speed at the exit from the device reaches the maximum supersonic value (
Если скорость рабочего вещества на входе в каналы корпуса превышает звуковую, то входные концы каналов корпуса можно сделать в виде обратного сопла Лаваля. При этом поперечное сечение канала корпуса вдоль направления движения рабочего вещества сначала уменьшается, а затем увеличивается. В этом случае скорость рабочего вещества, а, следовательно, и сопротивление движению рабочего вещества в каналах корпуса будет уменьшаться. Но благодаря тому, что выходные концы каналов корпуса, выполнены в виде сопла Лаваля его скорость на выходе из устройства достигает максимального сверхзвукового значения (п.6 формулы изобретения). См. фиг.5 и 6.If the speed of the working substance at the entrance to the channels of the housing exceeds the sonic, then the input ends of the channels of the housing can be made in the form of a return Laval nozzle. In this case, the cross section of the channel of the housing along the direction of movement of the working substance first decreases, and then increases. In this case, the speed of the working substance, and, consequently, the resistance to movement of the working substance in the channels of the housing will decrease. But due to the fact that the output ends of the channels of the housing are made in the form of a Laval nozzle, its speed at the outlet of the device reaches the maximum supersonic value (claim 6). See FIGS. 5 and 6.
Данное изобретение поясняется фиг.2-8, где изображены различные варианты предлагаемого устройства. Здесь на всех продольных сечениях центробежного движителя для наглядности собственные оси каналов ротора и корпуса условно изображены в одном сечении. Ротор поз.1 с внутренними каналами вращается в осях М-N. Корпус поз.2, внутри которого расположены каналы, не вращается относительно оси М-N. Рабочее вещество подается во входные концы каналов ротора и под действием центробежных сил в каналах ротора оно ускоряется. Затем рабочее вещество покидает каналы ротора и попадает во входные концы каналов корпуса. В этих каналах рабочее вещество отклоняется плавно в направлении параллельное оси ротора. Фиг.2 соответствует п.2 формулы изобретения, фиг.3 соответствует п.3 формулы изобретения, фиг.4 соответствует п.4 формулы изобретения, фиг.5 соответствует п.5 формулы изобретения. На фиг.6 (соответствующей п.6 формулы изобретения) изображено сечение устройства плоскостью перпендикулярной оси вращения ротора «В-В», продольное же сечение устройства показано на фиг.5.The invention is illustrated in Fig.2-8, which shows various options for the proposed device. Here, on all longitudinal sections of the centrifugal propulsion, for clarity, the eigen axis of the channels of the rotor and the casing are conventionally depicted in one section. The rotor pos. 1 with internal channels rotates in the axes M-N. The casing pos. 2, within which the channels are located, does not rotate about the M-N axis. The working substance is supplied to the input ends of the rotor channels and under the action of centrifugal forces in the rotor channels it is accelerated. Then, the working substance leaves the channels of the rotor and enters the input ends of the channels of the housing. In these channels, the working substance deviates smoothly in a direction parallel to the axis of the rotor. Figure 2 corresponds to claim 2, figure 3 corresponds to claim 3, figure 4 corresponds to claim 4, figure 5 corresponds to claim 5. Figure 6 (corresponding to
Конструкция центробежного тягового устройства может быть выполнена в самой разнообразной форме. Она может отличаться по типу подачи рабочего вещества (самовсасывание, насос, компрессор, водозаборник, воздухозаборник), форме поперечного сечения каналов, по расположению каналов, их числу, по направлению отклонения реактивной струи относительно оси вращения. Привод ротора может осуществляться от любого двигателя, создающего вращательный момент. Предлагаемый центробежный движитель имеет по строению много общего с центробежным насосом и центробежным компрессором. В связи с этим много общего у них будет и по конструктивному исполнению. Например, входные концы каналов корпуса могут быть выполнены безлопаточными, т.е. в этой части каналы будут иметь только стенки являющиеся телами вращения относительно оси вращения ротора, а поперечные стенки при этом отсутствуют. Остальная часть каналов корпуса выполняется лопаточной, в которых в отличие от безлопаточной части имеются и поперечные стенки. Делается это для обеспечения однородности и равномерности потока рабочего вещества исходящего от ротора и набегающего на лопатки корпуса.The design of the centrifugal traction device can be made in a variety of forms. It can differ in the type of supply of the working substance (self-priming, pump, compressor, intake, air intake), the cross-sectional shape of the channels, the location of the channels, their number, in the direction of the jet deflection relative to the axis of rotation. The rotor can be driven by any engine that generates torque. The proposed centrifugal propulsion device has in construction much in common with a centrifugal pump and a centrifugal compressor. In this regard, they will have much in common in terms of design. For example, the input ends of the channels of the housing can be made bezelopatny, i.e. in this part, the channels will have only walls that are bodies of revolution relative to the axis of rotation of the rotor, and there are no transverse walls. The rest of the channels of the casing are scapular, in which, in contrast to the scapular part, there are transverse walls. This is done to ensure uniformity and uniformity of the flow of the working substance coming from the rotor and running on the blades of the housing.
Одним из примеров конкретного выполнения центробежного движителя является применение его на летательных аппаратах для создания силы тяги (фиг.7). Как известно в авиации применение двигателей внутреннего сгорания (ДВС) ограничено скоростью летательного аппарата до чисел Маха M=0,4÷0,5. Вызвано это тем, что на предельных скоростях уменьшается КПД работы воздушного винта из-за проявления сжимаемости воздуха на концах воздушного винта, т.е. мощность вырабатываемая ДВС не эффективно преобразуется в тягу летательного аппарата. Поэтому на скоростях более 0,5 Маха применяются воздушно-реактивные двигатели (ВРД), хотя собственный КПД ДВС выше, чем у ВРД: Предлагаемый центробежный движитель может применяться и при скоростях движения летательного аппарата более 0,5 Маха, а при использовании для его привода ДВС можно получить более эффективное тяговое устройство летательного аппарата, чем ВРД. Для полетов на больших высотах, где воздух разрежен, можно использовать для подачи рабочего вещества воздушный компрессор, который может быть установлен на одном валу с центробежным движителем и ДВС. Изображенная на фиг.7 двигательная установка, включает в себя: ротор поз.1, вращающийся вокруг оси M-N, корпус поз.2, не вращающийся вокруг оси M-N, двигатель или мотор-редуктор поз.3. Каналы ротора образованы лопатками поз.4 ротора и боковой стенкой поз.5 ротора. Наружная стенка каналов ротора образована наружной стенкой поз.6 неподвижного корпуса. Для уменьшения потерь скоростного напора рабочего вещества при переходе от ротора к корпусу входные концы каналов корпуса частично охватывают выходные концы каналов ротора, а каналы корпуса имеют безлопаточную часть поз:7 и лопаточную часть поз.8. Двигатель (или мотор-редуктор) поз.3 закреплен на корпусе поз.2, а вал его соединен с валом поз.9 ротора. На левой части вала поз.9 соосно установлена обечайка поз.10 с лопатками поз.11. На левой цилиндрической части с внутренней стороны корпуса установлены лопатки поз.12. Обечайка поз.10 с лопатками поз.11 совместно с лопатками поз.12 образуют осевой компрессор. Осевой компрессор и центробежный движитель соединены между собой, не вращающимися переходными каналами поз.13. Данное тяговое устройство летательного аппарата работает таким образом. Двигатель (или мотор-редуктор) поз.3 приводит во вращательное движение вал поз.9. Вследствие этого начинает работать осевой компрессор, который засасывает и под определенным давлением подает воздух через переходные каналы поз.13 во входные концы каналов ротора поз.1. В каналах ротора, благодаря его вращению, воздух ускоряется и направляется в каналы корпуса. Проходя через каналы корпуса поз.7 и 8 ускоренный воздух выбрасывается во внешнее пространство параллельно оси вращения ротора.One example of a specific implementation of a centrifugal propulsion device is its use on aircraft to create thrust (Fig.7). As is known in aviation, the use of internal combustion engines (ICE) is limited by the speed of the aircraft to Mach numbers M = 0.4 ÷ 0.5. This is caused by the fact that at maximum speeds the efficiency of the propeller is reduced due to the manifestation of air compressibility at the ends of the propeller, i.e. the power generated by the internal combustion engine is not effectively converted into aircraft thrust. Therefore, at speeds of more than Mach 0.5, air-jet engines (WFD) are used, although the internal combustion engine efficiency is higher than that of the WFD: The proposed centrifugal propulsion device can also be used at aircraft speeds of more than Mach 0.5, and when used to drive it ICE can get a more efficient traction device of the aircraft than the WFD. For flights at high altitudes, where the air is rarefied, an air compressor can be used to supply the working substance, which can be installed on the same shaft with a centrifugal mover and ICE. The propulsion system shown in Fig. 7 includes: a rotor pos. 1, rotating around the axis M-N, a housing pos. 2, not rotating around the axis M-N, an engine or gear motor pos. 3. The rotor channels are formed by the blades of pos. 4 of the rotor and the side wall of pos. 5 of the rotor. The outer wall of the rotor channels is formed by the outer wall of pos.6 of the fixed housing. To reduce the losses of the velocity head of the working substance during the transition from the rotor to the housing, the input ends of the channels of the housing partially cover the output ends of the channels of the rotor, and the channels of the housing have a bladeless part pos. 7 and a blade part pos. 8. The engine (or gear motor) pos. 3 is mounted on the housing pos. 2, and its shaft is connected to the shaft pos. 9 of the rotor. On the left side of the shaft, pos. 9, a shell pos. 10 with blades pos. 11 is coaxially mounted. On the left cylindrical part from the inside of the casing are installed blades pos.12. The shell pos.10 with the blades pos.11 together with the blades pos.12 form an axial compressor. The axial compressor and the centrifugal propulsion device are interconnected by non-rotating transition channels pos.13. This aircraft traction device works in this way. The engine (or gear motor) pos. 3 drives the shaft pos. 9 into rotational motion. As a result of this, an axial compressor starts to work, which draws in and at a certain pressure supplies air through the transition channels pos.13 to the inlet ends of the rotor channels pos.1. In the channels of the rotor, due to its rotation, air is accelerated and sent to the channels of the housing. Passing through the channels of the housing,
Другим примером конкретного выполнения центробежного движителя является применение его в движительной установке речного или морского судна, представленной на фиг.8. Где поз.1 - ротор, поз.2 - корпус, поз.3 - двигатель или мотор-редуктор, поз.7 - безлопаточная часть канала корпуса, поз.8 - лопаточная часть канала корпуса, поз.9 - вал ротора, поз.14 - водозаборник, поз.15 - поворотная задвижка, поз.16 - труба, поз.17 - насос. Работа движительной установки происходит следующим образом. Перед началом работы движителя поворотная задвижка поз.15 с помощью (например, гидротолкателя, который не показан) перекрывает плотно вход в водозаборник. При этом включается насос поз.17 и через трубу поз.16 закачивает воду в верхнюю часть канала водозаборника. После наполнения канала водозаборника включается двигатель или мотор-редуктор поз.3. Двигатель (или мотор-редуктор) поз.3 приводит во вращательное движение вал поз.9 ротора и сам ротор поз.1. Движитель начинает работать и засасывать через водозаборник забортную воду, при этом задвижка благодаря падению давления в верхней части канала водозаборника или обратному действию гидротолкателя открывается. В каналах ротора, благодаря его вращению, вода ускоряется и направляется в каналы корпуса. Проходя через каналы корпуса поз.7 и 8 ускоренная вода выбрасывается во внешнее пространство параллельно оси вращения ротора, создавая тем самым силу тяги.Another example of a specific embodiment of a centrifugal propulsion device is its use in a propulsion system of a river or sea vessel, shown in Fig. 8. Where
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012109173/06A RU2500922C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Centrifugal propelling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012109173/06A RU2500922C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Centrifugal propelling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012109173A RU2012109173A (en) | 2013-09-20 |
| RU2500922C2 true RU2500922C2 (en) | 2013-12-10 |
Family
ID=49182866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012109173/06A RU2500922C2 (en) | 2012-03-11 | 2012-03-11 | Centrifugal propelling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2500922C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU27563A1 (en) * | 1930-04-02 | 1932-08-31 | И.Н. Амосов | Propulsion, based on the use of reactive power that occurs when changing the direction of the air (water) flow |
| BE1010595A6 (en) * | 1996-09-02 | 1998-11-03 | Mommaerts Wilfried | Propellent force generator |
| RU2381952C2 (en) * | 2008-04-24 | 2010-02-20 | Константин Валентинович Дундуков | Method to convert centrifugal force into driving force |
-
2012
- 2012-03-11 RU RU2012109173/06A patent/RU2500922C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU27563A1 (en) * | 1930-04-02 | 1932-08-31 | И.Н. Амосов | Propulsion, based on the use of reactive power that occurs when changing the direction of the air (water) flow |
| BE1010595A6 (en) * | 1996-09-02 | 1998-11-03 | Mommaerts Wilfried | Propellent force generator |
| RU2381952C2 (en) * | 2008-04-24 | 2010-02-20 | Константин Валентинович Дундуков | Method to convert centrifugal force into driving force |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012109173A (en) | 2013-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6692318B2 (en) | Mixed flow pump | |
| US20100162681A1 (en) | Device for the efficient conversion of compressed gas energy to mechanical energy or thrust | |
| RU2631742C1 (en) | Vibrating propulsor | |
| US3939794A (en) | Marine pump-jet propulsion system | |
| US20100310357A1 (en) | Ring wing-type actinic fluid drive | |
| US10377476B2 (en) | Impeller-based vehicle propulsion system | |
| JP6493826B2 (en) | Fluid machinery and propulsion device, water jet propulsion machine for fluid machinery. | |
| CN109050849A (en) | A kind of empty dual-purpose propeller of integrated water | |
| US4050849A (en) | Hydrodynamic transmission for ship propulsion | |
| JP2017501083A (en) | Ship propulsion unit | |
| RU2500922C2 (en) | Centrifugal propelling device | |
| US4424042A (en) | Propulsion system for an underwater vehicle | |
| RU2618355C1 (en) | Device for lifting force generation | |
| GB2466957A (en) | Fluid drive system comprising impeller vanes mounted within a longitudinal structure | |
| US5810289A (en) | High velocity propeller | |
| US5810288A (en) | High velocity propeller | |
| US968823A (en) | Propelling device. | |
| RU116462U1 (en) | WATER JET WITH CONTROLLED NOZZLE | |
| JP3243483B2 (en) | Water jet thruster | |
| US4843814A (en) | Assembly for producing a propulsive force | |
| EA027052B1 (en) | Water-jet propeller | |
| RU2455525C1 (en) | Centrifugal pulling equipment | |
| WO1998057848A1 (en) | Contra-rotating ducted impellers | |
| US6250978B1 (en) | Steam phase change waterjet drive | |
| RU2816858C1 (en) | Method of creating torque on a shaft |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140312 |