RU2609598C1

RU2609598C1 - Vertical lift propeller

Info

Publication number: RU2609598C1
Application number: RU2015149377A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2017-02-02

Abstract

FIELD: transportation; aviation.

SUBSTANCE: vertical lift propeller comprises a cylindrical body with bearing journals, a gear placed inside in the middle part of the body and comprising a master shaft pulled into the opening of one of two bearing journals, a slave shaft placed vertically and fixed in bearings, attached to the body, upper and lower groups of discs fixed on the vertical slave shaft with a clearance between walls of the body one above the other, at a certain distance from each other. The upper surface of each disc is made wavy in the form of radial spherical cavities and bulges alternating between each other and narrowing to the center of rotation. On the lower surface of each disc there are depressions made along concentric circles in the form of truncated and non-truncated triangles turned with their tops towards the center of rotation. "Л"-shaped internal radial channels contain inlet and outlet windows. The bottom of each "Л"-shaped channel is parallel to upper or lower plane of the disc, and their opposite side walls are equal in dimensions and areas.

EFFECT: improved specifications of a propeller.

11 dwg

Description

Изобретение относится к области летательных аппаратов тяжелее воздуха.The invention relates to the field of aircraft heavier than air.

Известен подъемный турбореактивный двигатель, содержащий корпус цилиндрического типа, внутри которого установлен на подшипниках вертикальный вал, на верхнем конце которого закреплен шестиступенчатый компрессор, а на нижнем конце закреплена одноступенчатая газовая турбина. Внутри корпуса в верхней части закреплен спрямляющий аппарат, а в нижней части расположены: камера сгорания с форсункой подачи топлива, система воспламенения и патрубок подачи сжатого воздуха на лопасти газовой турбины системы запуска.A lifting turbojet engine is known, comprising a cylindrical type housing, inside of which a vertical shaft is mounted on bearings, at the upper end of which a six-stage compressor is fixed, and a single-stage gas turbine is fixed at the lower end. A straightening apparatus is fixed in the upper part inside the casing, and in the lower part there are: a combustion chamber with a fuel supply nozzle, an ignition system and a compressed air supply pipe to the blades of the gas turbine of the launch system.

/Авиация. Энциклопедия, гл. ред. Г.П. Свищев, Большая Российская энциклопедия, M., 1994, с. 427.//Aviation. Encyclopedia, Ch. ed. G.P. Svishchev, Big Russian Encyclopedia, M., 1994, p. 427./

Недостатками подъемного турбореактивного двигателя являются: большой расход топлива, разрушительное воздействие раскаленной струи газа на окружающую среду, кратковременность действия, повышенная пожароопасность.The disadvantages of a turbojet engine are: high fuel consumption, the devastating effect of a hot gas stream on the environment, short duration, increased fire hazard.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией подъемного турбореактивного двигателя.These disadvantages are due to the design of a turbojet engine.

Известен движитель вертикального подъема, содержащий корпус цилиндрического типа, имеющий в верхней части защитную решетку, а внутри осевой нагнетатель воздуха со спрямляющим аппаратом, соединенный вертикальным валом с редуктором, закрепленным внутри корпуса в его нижней части.A vertical lift mover is known, comprising a cylindrical type housing having a protective grill in the upper part and an axial air blower with a straightening apparatus inside, connected by a vertical shaft to a reducer fixed inside the housing in its lower part.

/Патент США №3276528, кл. 180-119, опубликован 4 октября 1966, фиг. 5 и 16/./ US Patent No. 3276528, cl. 180-119, published on October 4, 1966, FIG. 5 and 16 /.

Недостатки известного движителя вертикального подъема по патенту США №3276528: разрушительное воздействие на окружающую среду струи воздуха, выходящей из сопла, малая грузоподъемность при значительной подводимой мощности.The disadvantages of the known propulsion vertical lift according to US patent No. 3276528: the devastating effect on the environment of the jet of air leaving the nozzle, low load capacity with significant input power.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией движителя вертикального подъема.These drawbacks are due to the design of the vertical lift mover.

Известен также движитель вертикального подъема, содержащий корпус цилиндрического типа, внутри средней части которого размещен на кронштейнах редуктор, ведомый вал которого установлен вертикально и закреплен в подшипниках, привернутых к корпусу, а ведущий вал пропущен в отверстие одной из двух шеек опорных подшипников, прикрепленных к наружной стороне корпуса, верхние и нижние группы дисков, закрепленные на ведомом валу, один над другим, на некотором расстоянии друг от друга, имеют зазор с корпусом.A vertical lift mover is also known, comprising a cylindrical-type housing, inside of the middle part of which a gearbox is mounted on brackets, the driven shaft of which is mounted vertically and fixed in bearings screwed to the housing, and the drive shaft is passed into the hole of one of the two journal bearings attached to the outer side of the housing, the upper and lower groups of discs mounted on the driven shaft, one above the other, at a certain distance from each other, have a gap with the housing.

/Патент РФ №2149800, кл. B64C 29/00, опубл. 27.05.2000, Бюл. 15.// RF patent №2149800, cl. B64C 29/00, publ. 05/27/2000, Bull. fifteen./

Известный движитель вертикального подъема по патенту РФ №2149800, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.The famous mover of vertical lift according to the patent of the Russian Federation No. 21499800, as the closest in technical essence and achieved useful result, adopted as a prototype.

Недостаткам известного движителя вертикального подъема является недостаточная подъемная сила.The disadvantages of the known propulsion vertical lift is insufficient lift.

Указанный недостаток обусловлен конструкцией движителя вертикального подъема.This drawback is due to the design of the vertical lift propulsion.

Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик движителя вертикального подъема.The objective of the present invention is to improve the technical characteristics of the propulsion vertical lift.

Технический результат обеспечивается тем, что в движителе вертикального подъема, содержащем корпус цилиндрического типа, внутри средней части которого размещен на кронштейнах редуктор, ведомый вал которого установлен вертикально и закреплен в подшипниках, привернутых к корпусу, а ведущий вал пропущен в отверстие одной из двух шеек опорных подшипников, прикрепленных к наружной стороне корпуса, верхние и нижние группы дисков, закрепленные на ведомом валу, один над другим, на некотором расстоянии друг от друга, имеет зазор с корпусом, согласно изобретению верхняя поверхность каждого из дисков выполнена волнистой в форме чередующихся между собой радиальных сферических впадин и выпуклостей, сужающихся к центру вращения, а на нижней поверхности каждого из дисков выполнены по концентрическим окружностям глухие углубления в форме усеченных треугольников, повернутых своими усеченными вершинами к центру вращения, Л-образные внутренние радиальные каналы, сужающиеся в сторону центра вращения, выполненные в форме равнобедренных треугольников, вершины которых повернуты в сторону центра вращения и имеющих на нижних поверхностях дисков впускные и выпускные радиальные окна, впускные окна могут становится выпускными и наоборот, в зависимости от направления вращения дисков, углубления в форме равнобедренных треугольников, повернутых своими вершинами в сторону центра вращения, расположенных между впускными и выпускными окнами Л-образных каналов, причем дно каждого Л-образного канала параллельно верхней или нижней плоскости диска, а противоположные боковые стенки их равны по размерам и площадям.The technical result is ensured by the fact that in a vertical lift mover containing a cylindrical type housing, inside the middle part of which there is a reducer mounted on the brackets, the driven shaft of which is mounted vertically and fixed in bearings screwed to the housing, and the drive shaft is passed into the hole of one of the two supporting necks bearings attached to the outer side of the housing, the upper and lower groups of discs mounted on the driven shaft, one above the other, at a certain distance from each other, has a clearance with the housing, according to According to the invention, the upper surface of each of the disks is made wavy in the form of alternating radial spherical depressions and bulges, tapering to the center of rotation, and on the lower surface of each of the disks there are blind recesses in the form of truncated triangles turned with their truncated vertices to the center of rotation , L-shaped internal radial channels, tapering towards the center of rotation, made in the form of isosceles triangles, the vertices of which are turned to the side Well, the center of rotation and the inlet and outlet radial windows having lower and lower surfaces of the disks, inlet windows can become outlet and vice versa, depending on the direction of rotation of the disks, recesses in the form of isosceles triangles turned with their vertices towards the center of rotation located between the inlet and outlet windows L-shaped channels, with the bottom of each L-shaped channel parallel to the upper or lower plane of the disk, and the opposite side walls of them are equal in size and area.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фигуре 1 изображен общий вид движителя вертикального подъема;the figure 1 shows a General view of the propulsion of a vertical lift;

на фигуре 2 - вид на движитель вертикального подъема сверху;figure 2 is a view of the mover vertical lift from above;

на фигуре 3 - движитель вертикального подъема в разрезе;in figure 3 - mover vertical lift in the context;

на фигура 4 - устройство редуктора в разрезе;figure 4 - sectional view of the gearbox;

на фигуре 5 - вид на диск движителя вертикального подъема сверху;figure 5 is a view of the disk of the mover vertical lift from above;

на фигуре 6 - вид на диск движителя вертикального подъема снизу;figure 6 is a view of the disk of the mover vertical lift from the bottom;

на фигуре 7 - вид на диск движителя вертикального подъема сбоку в разрезе;figure 7 is a side view of the drive of the vertical lift mover in side view;

на фигуре 8 - вид на треугольные углубления, впускные и выпускные окна диска;figure 8 is a view of the triangular recesses, inlet and outlet windows of the disk;

на фигуре 9 - вид на Л-образный канал и углубления диска в разрезе;figure 9 is a view of the L-shaped channel and the recesses of the disk in section;

на фигурах 10 и 11 - схемы создания подъемной силы на диске движителя вертикального подъема.in figures 10 and 11 are diagrams of the creation of lifting force on the disk of the mover of vertical lifting.

Движитель вертикального подъема содержит вертикальный цилиндрический, открытый сверху и снизу корпус 1, в средней части к которому привернуты шейки подшипников 2 и 3, одна из которых оканчивается валом 4 со шлицем, а другая имеет внутреннее отверстие, через которое пропущен ведущий вал 5 редуктора 6, установленного внутри корпуса на кронштейнах 7. Редуктор содержит корпус 8, который закрыт крышкой 9, имеющей подшипник, в который вставлен ведущий вал. В подшипниках корпуса 10, привернутых к нему планками 11, закреплен вертикальный вал, состоящий из верхней части 12 и нижней части 13, на нижних концах которых закреплены ведомые шестерни 14, 15, входящие в зацепление с ведущей шестерней 16, закрепленной на ведущем валу. На верхней и нижней частях вертикального вала закреплены соответственно верхняя 17 и нижняя 18 группы дисков, количество которых не ограничено. Те и другие диски размещены на некотором расстоянии друг от друга и имеют зазор с корпусом и одинаковое устройство. Каждый диск 19 плоский, выполнен из прочного и легкого материала. Верхняя поверхность каждого из дисков, с целью ее увеличения, выполнена волнистой в форме чередующихся между собой радиальных сферических впадин 20 и выпуклостей 21, сужающихся к центру вращения, а на нижней поверхности каждого из дисков выполнены по концентрическим окружностям: глухие углубления 22 в форме усеченных треугольников, повернутых своими усеченными вершинами к центру вращения; Л-образные внутренние радиальные каналы 23, сужающиеся в сторону центра вращения, выполненные в форме равнобедренных треугольников, вершины которых повернуты в сторону центра вращения, имеющих на нижней поверхности диска впускные и выпускные 24 окна, впускные 25 окна могут становиться выпускными и наоборот, в зависимости от направления вращения диска; углубления 26 в форме равнобедренных треугольников, повернутых своими вершинами в сторону вращения и расположенных между впускными и выпускными окнами Л-образных каналов, дно 27 каждого из которых параллельно верхней и нижней плоскости диска, а противоположные стенки 28 и 29 их равны по размерам и площадям.The vertical lift mover contains a vertical cylindrical housing 1 open at the top and bottom, in the middle part to which the necks of bearings 2 and 3 are screwed, one of which ends with a shaft 4 with a slot, and the other has an internal hole through which the drive shaft 5 of the gearbox 6 is passed, mounted inside the housing on the brackets 7. The gearbox includes a housing 8, which is closed by a cover 9 having a bearing into which the drive shaft is inserted. In the bearings of the housing 10, screwed to it by the straps 11, a vertical shaft is fixed, consisting of the upper part 12 and the lower part 13, at the lower ends of which the driven gears 14, 15 are engaged, which engage with the pinion gear 16 mounted on the drive shaft. On the upper and lower parts of the vertical shaft, respectively, the upper 17 and lower 18 groups of discs are fixed, the number of which is not limited. Those and other disks are placed at some distance from each other and have a gap with the body and the same device. Each disk 19 is flat, made of durable and lightweight material. The upper surface of each of the disks, in order to increase it, is made wavy in the form of alternating radial spherical depressions 20 and bulges 21, tapering to the center of rotation, and on the lower surface of each of the disks are made in concentric circles: blind recesses 22 in the form of truncated triangles rotated by their truncated vertices to the center of rotation; L-shaped internal radial channels 23, tapering towards the center of rotation, made in the form of isosceles triangles, the vertices of which are turned towards the center of rotation, having inlet and outlet 24 windows on the lower surface of the disk, inlet 25 windows can become outlet and vice versa, depending from the direction of rotation of the disk; recesses 26 in the form of isosceles triangles, turned with their vertices in the direction of rotation and located between the inlet and outlet windows of the L-shaped channels, the bottom 27 of each of which is parallel to the upper and lower plane of the disk, and the opposite walls 28 and 29 are equal in size and area.

Работает движитель вертикального подъема следующим образом. При вращении ведущего вала 5 редуктора 6 от какого-либо двигателя ведущая шестерня 16 вращается и приводит во вращение ведомые шестерни 14, 15 и вместе с ними верхнюю 12 и нижнюю 13 части вертикального вала и вместе с ними верхнюю 17 и нижнюю 18 группы дисков в противоположные стороны, что исключает воздействие гироскопических моментов на корпус движителя вертикального подъема. При вращении диска в направлении, показанном на фигурах 10 и 11 стрелками, вместе с ним вращаются и частицы воздуха, соприкасающиеся с верхней и нижней поверхностями. Вследствие этого над верхней поверхностью и под нижней поверхностью диска образуются вращающиеся пограничные слои воздуха. По закону Бернулли в движущемся потоке газа или жидкости давление всегда меньше, чем в прилегающем неподвижном слое. Поэтому на верхнюю поверхность диска действует сила разрежения Fв, направленная вверх, а на нижнюю поверхность диска действует сила разрежения Fн, направленная вниз, которая меньше силы Fв, так как поверхность обтекаемая воздухом на нижней стороне диска меньше, чем поверхность обтекаемая воздухом на верхней стороне диска, причем верхняя поверхность еще больше увеличена за счет сферических впадин 20 и выпуклостей 21. (Из площади на нижней поверхности диска необходимо вычесть площади углублений 22 и 26). Далее при вращении диска 19 в углубления 22 и 26, поступает воздух из вращающегося нижнего пограничного слоя и создает в них дополнительное динамическое давление, которое превосходит атмосферное давление (фиг. 10 и 11). Силы F₁ и F₂, действующие на дно каждого углубления 22 и 26 ничем не уравновешены, направлены вверх и увеличивают общую подъемную силу диска. Кроме того, часть воздушного потока из вращающегося нижнего пограничного слоя воздуха поступает во впускные окна 25 Л-образных каналов 23. Воздух с силой входит внутрь этих каналов, ударяет в дно 27 каждого из них, воздействуя на него с силой F₃, а затем отражается от дна 27 и выходит наружу через выпускное окно 24, создавая реактивный момент. Силы F₃, действующие на дно 27 каждого Л-образного канала 23, еще больше увеличивают подъемную силу диска 19. Силы F₄ и F₅, действующие на противоположные стенки 28, 29 Л-образных каналов, не увеличивают и не уменьшают подъемной силы. Они взаимно уничтожают друг друга, как равные по величине и противоположные по направлению. Силы, действующие на боковые поверхности дисков 19, не влияют на величину подъемной силы, а представляют собой силы трения, тормозящие вращение дисков. Равнодействующая всех сил, создающих подъемную силу будет равна Fр=Fв+F₁+F₂+F₃-Fн. Подъемная сила диска 19 складывается с подъемными силами остальных дисков 19, зависит от их количества и может изменяться в больших пределах путем изменения частоты вращения вала двигателя. Таким образом при вращении дисков 19 на корпусе движителя вертикального подъема возникает подъемная сила, направленная вверх. Движитель вертикального подъема может быть использован на различных летательных аппаратах тяжелее воздуха.The propulsion of the vertical lift as follows. When the drive shaft 5 of the gearbox 6 is rotated from any engine, the drive gear 16 rotates and drives the driven gears 14, 15 and with them the upper 12 and lower 13 parts of the vertical shaft and with them the upper 17 and lower 18 groups of discs in opposite side, which eliminates the effect of gyroscopic moments on the body of the mover of vertical lift. When the disk rotates in the direction shown in figures 10 and 11 by arrows, air particles in contact with the upper and lower surfaces rotate with it. As a result of this, rotating boundary layers of air form above the upper surface and under the lower surface of the disk. By Bernoulli’s law, the pressure in a moving stream of gas or liquid is always less than in an adjacent fixed layer. Therefore, the rarefaction force Fв directed upwards acts on the upper surface of the disk, and the downward force Fн directed downwards acts on the lower surface of the disk, which is less than the force Fв, since the surface streamlined by air on the lower side of the disk is less than the surface streamlined by air on the upper side of the disk and the upper surface is further increased due to the spherical depressions 20 and the bulges 21. (From the area on the lower surface of the disk it is necessary to subtract the areas of the recesses 22 and 26). Then, when the disk 19 rotates into the recesses 22 and 26, air enters from the rotating lower boundary layer and creates additional dynamic pressure in them, which exceeds atmospheric pressure (Figs. 10 and 11). The forces F ₁ and F ₂ acting on the bottom of each recess 22 and 26 are not balanced by anything, are directed upwards and increase the total lifting force of the disk. In addition, part of the air flow from the rotating lower boundary layer of air enters the inlet windows 25 of the L-shaped channels 23. Air with force enters these channels, hits the bottom 27 of each of them, acting on it with a force of F ₃ , and then reflected from the bottom 27 and goes out through the outlet window 24, creating a reactive moment. The forces F ₃ acting on the bottom 27 of each L-shaped channel 23 further increase the lifting force of the disk 19. The forces F ₄ and F ₅ acting on the opposite walls 28, 29 of the L-shaped channels do not increase or decrease the lifting force. They mutually destroy each other, as equal in size and opposite in direction. The forces acting on the side surfaces of the disks 19 do not affect the magnitude of the lifting force, but are the friction forces that inhibit the rotation of the disks. The resultant of all the forces that create the lifting force will be equal to Fр = Fв + F ₁ + F ₂ + F ₃ -Fн. The lifting force of the disk 19 is added to the lifting forces of the remaining disks 19, depends on their number and can be changed to a large extent by changing the speed of the motor shaft. Thus, when the disks 19 are rotated, a lifting force arises upward on the casing of the vertical lift mover. The vertical lift mover can be used on various aircraft heavier than air.

Использование изобретения обеспечивает более высокий КПД и увеличение подъемной силы.The use of the invention provides higher efficiency and increased lift.

Claims

A vertical lift mover comprising a cylindrical housing mounted vertically, inside the middle part of which a gearbox is mounted on the brackets, the driven shaft of which is mounted vertically and fixed in bearings screwed to the housing, and the drive shaft is passed into the hole of one of the two journals of the thrust bearings attached to the outer side of the housing, the upper and lower groups of discs mounted on the driven shaft one above the other, at some distance from each other, have a gap with the housing, characterized in that the top The surface of each of the disks is made wavy in the form of alternating radial spherical depressions and bulges, tapering to the center of rotation, and on the bottom surface of each of the disks there are blind recesses in the form of truncated triangles turned with their truncated vertices to the center of rotation, Л -shaped internal radial channels, tapering towards the center of rotation, made in the form of isosceles triangles, the vertices of which are turned towards the center of rotation and with radial inlet and outlet windows on the lower surfaces of the disks, inlet windows can become outlet and vice versa depending on the direction of rotation of the disks, recesses in the form of isosceles triangles turned with their vertices towards the center of rotation, located between the inlet and outlet windows of the L-shaped channels, moreover, the bottom of each L-shaped channel is parallel to the upper or lower plane of the disk, and their opposite side walls are equal in size and area.