RU2624758C2 - Орнитоптер инерционный - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов с машущими крыльями. Орнитоптер инерционный имеет крылья, посадочное место для пилота и/или место крепления груза. Орнитоптер содержит раскачивающее устройство для раскачивания пилота и/или груза в вертикальном направлении относительно плоскости крыльев, создания сил инерции, воздействующих на аппарат в направлении вверх и вниз попеременно. Устройство устроено таким образом, что в статическом состоянии и в фазе движения вниз во время раскачивания пилота и/или груза относительно плоскости крыльев сила воздействия веса пилота и/или груза на аппарат направлена вниз, точка приложения этой силы расположена ниже плоскости крыльев, а в фазе движении вверх, во время раскачивания пилота и/или груза, точка приложения силы, направленной вверх, расположена выше плоскости крыльев. Конструкция крыльев и хвостового оперения орнитоптера такова, что обеспечивает отсутствие сопротивления встречному воздушному потоку, направленному сверху вниз при смещении аппарата вверх. Масса аппарата без пилота и груза имеет величину, достаточно малую в сравнении с массой раскачивающихся пилота и/или груза. Обеспечивается возможность орнитоптера взлетать и набирать высоту при раскачивании пилота или груза. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к малым летательным аппаратам, приводимым в действие мускульной силой человека.

Упомянутые устройства известны, они постоянно совершенствуются, о чем свидетельствуют выданные ранее авторские свидетельства и патенты.

К числу наиболее близких к предлагаемому изобретению можно отнести технические решения, описанные в патентах:

- Свидетельство на полезную модель №41702, 21.06.2004 г., «Мускулолет - биплан»;

- Патент России №2111149, 16.08.1995, «Способ осуществления полета в воздухе физического тела, связанного с аэродинамической поверхностью»;

В свидетельстве на полезную модель №41702, 21.06.2004 г., «Мускулолет - биплан» предлагаемое устройство включает подвижно закрепленные относительно друг друга верхнее и нижнее крылья. Устройство включает признак, совпадающий с существенным признаком заявляемого изобретения: крылья выполнены с клапанами в виде полос, пропускающими воздушный поток только в одном направлении. Наличие двух крыльев делает устройство громоздким и менее устойчивым в сравнении с предлагаемым изобретением; использование мускульной силы без усиливающих устройств представляется малоэффективным.

Патент России №2111149, 16.08.1995, «Способ осуществления полета в воздухе физического тела, связанного с аэродинамической поверхностью» предлагает в полете силу взаимодействия физического тела (ФТ) с аэродинамической поверхностью (АП) периодически «то уменьшать, то увеличивать». Изменяемое значение силы взаимодействия ФТ и АП в полете является существенным признаком, частично совпадающим с одним из признаков предлагаемого изобретения. Однако из описания и схем рассматриваемого аналога понятно, что автор способа ограничивает движение ФТ относительно АП пространством между АП и нижним упором, расположенным ниже АП. Вектор силы воздействия ФТ на АП направлен вниз, и его значение изменяется в пределах от нуля до своего максимума и обратно. Данный способ, в отличие от предлагаемого, не рассматривает влияние силы воздействия ФТ на АП, направленной вертикально вверх, являющейся следствием движения ФТ выше уровня АП.

В основу данного изобретения положена задача создания летательного аппарата (далее «аппарат») в таком исполнении крыльев, посадочного места и креплений пилота и/или груза, которое обеспечит способность аппарата взлетать и набирать высоту с использованием сил, возникающих при раскачивании пилота и/или груза в вертикальном направлении.

Указанная задача, согласно изобретению, решается:

1. В конструкцию аппарата вводится раскачивающее устройство с функцией раскачивания пилота и/или груза в вертикальном направлении, создания сил инерции, воздействующих на аппарат в направлении вверх и вниз попеременно, устроенное таким образом, что в статическом состоянии пилота и/или груза относительно плоскости крыльев и в фазе движения вниз во время раскачивания, сила воздействия веса пилота и/или груза на аппарат направлена вниз, точка приложения силы расположена ниже плоскости крыльев. В фазе движения пилота и/или груза вверх во время раскачивания сила, действующая на аппарат, направлена вверх, точка приложения этой силы к аппарату расположена выше плоскости крыльев.

2. Конструкция крыльев обеспечивает отсутствие с их стороны сопротивления воздушному потоку, направленному сверху вниз при смещении аппарата вверх.

3. Масса аппарата без пилота и груза имеет величину, достаточно малую в сравнении с раскачивающейся массой пилота и/или груза.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является способность аппарата смещаться вверх (подпрыгивать) с земли и во время планирования под действием силы, вызванной движением массы пилота и/или груза вверх во время раскачивания, и сохранять высоту в при движении пилота и/или груза при раскачивании вниз, т.е., взлетать с земли, набирать высоту, используя силы, возникающие в результате вертикального возвратно-поступательного движения массы пилота и/или груза. Благодаря тому, что точка приложения силы, воздействующей на аппарат в вертикальном направлении, возникающей при раскачивании массы пилота и/или груза, опережает плоскость крыльев (масса пилота и/или груза тянет аппарат за собой то вверх, то вниз), обеспечивается устойчивое положение аппарата в воздухе.

Указанные выше и другие особенности настоящего изобретения будут более понятными после рассмотрения нижеследующего подробного описания, сопровождаемого чертежами, на которых:

- Фиг. 1 - посадочное место пилота без крыльев, жгутов верхнего батута и крепления пилота; вид сбоку и вид сверху;

- Фиг. 2 - рама со жгутами верхнего батута с креплением для пилота; вид спереди и вид сверху;

- Фиг. 3 - вид сверху с жестко закрепленным крылом с отклоняющимися пластинами, без верхнего батута;

- Фиг. 4 - аппарат, согласно изобретению; вариант с качающимся крылом; вид без верхнего батута; три проекции;

- Фиг. 5 -разрез Α-A. Разрез крыла в момент сдвига вверх; стрелками показан поток воздуха сверху, пластины крыла открыты.

Согласно изобретению аппарат содержит посадочное место пилота с раскачивающим устройством, содержащим два батута (фиг. 1, 2). Нижний батут 2 (фиг. 1) в предлагаемом конструктивном исполнении представляет собой упругий трамплин с опорой для ног пилота, имеющей достаточный зазор с поверхностью земли для раскачивания на старте из положения на земле. Он связан с рамой верхнего батута 3 (фиг. 1, 2). К раме крепятся крылья 1 (фиг. 3). Внутри рамы при помощи радиально сходящихся резиновых жгутов 4 (фиг. 2), представляющих собой верхний батут, крепится пояс пилота 5 (фиг. 2). Резиновые жгуты верхнего батута предназначены для упругой передачи импульса силы от движущейся вверх массы пилота аппарату в точке, расположенной выше плоскости крыльев, для постоянной центровки положения пилота относительно рамы и контроля высоты выброса пилота относительно аппарата. Жгуты верхнего батута, плоскости крыльев, центр тяжести пилота в исходном состоянии находятся в одной горизонтальной плоскости. Опора для ног на нижнем батуте имеет зазор с поверхностью, на которой стоит аппарат, достаточный для осуществления стартового прыжка. Пояс пилота фиксируется на туловище пилота на необходимом уровне регулируемыми плечевыми ремнями 6 (фиг. 2). Жесткость нижнего батута больше жесткости резиновых жгутов верхнего батута. Согласно изобретению, по одному из вариантов выполнения несущих плоскостей, плоскости имеют в своей основе прочный легкий решетчатый каркас 7 (фиг. 3, 5), имеющий профиль крыла. Каркас неподвижно закреплен относительно посадочного места на уровне рамы верхнего батута. С нижней стороны к каркасу крыла крепятся полосы 8 (фиг. 3, 5) из гибкого, не проницаемого для воздуха материала. Каждая из полос крепится к каркасу одним длинным краем таким образом, что при возникновении воздушного потока со стороны каркаса (сверху), отгибается и пропускает воздушный поток, а при возникновении потока в противоположном направлении, полоса прижимается к каркасу с частичным перекрытием закрепленного края соседней полосы, тем самым закрывая путь воздушному потоку. Полосы расположены перпендикулярно движению аппарата. По другому варианту исполнения, крыло в передней кромке имеет горизонтальную, перпендикулярную направлению движения аппарата ось вращения 10 (фиг. 4), и упоры 12 (фиг. 4), ограничивающие поворот крыла относительно этой оси в заданных значениях. Ось вращения крыла жестко крепится к передней части рамы. В конструкции возможно использование хвостового оперения 13 (фиг. 4).

Работа аппарата

В исходном положении работы аппарата пилот стоит на упругом трамплине нижнего батута. Резиновые жгуты верхнего батута пристегнуты одним концом к поясу пилота, другим концом к раме и находятся в плоскости крыльев в горизонтальном положении. Пилот, используя упругий трамплин, делает прыжок вверх. Резиновые жгуты увлекают аппарат вверх, вслед за пилотом. Жгуты должны быть достаточно эластичными, чтобы не травмировать пилота. При этом по одному из вариантов открываются вниз полосы крыльев, пропуская встречный вертикальный воздушный поток, по другому - крыло поворачивается на горизонтальной оси вращения, вертикальный воздушный поток так же не встречает сопротивления и не противодействуют движению аппарата вверх. Аппарат, увлекаемый пилотом посредством жгутов верхнего батута, не встречая сопротивления воздуха, совершает скачок вверх. Под действием силы тяжести и под действием жгутов пилот останавливается в верхней точке, начинает движение вниз, давит ногами на опору нижнего батута, крылья закрываются для воздушного потока и аппарат планирует. Во время планирования продолжается фаза движения пилота вниз. Нижний батут заряжается. Достигнув нижней точки, пилот совершает следующий прыжок вверх. Итак, при помощи системы батутов пилот создает и передает аппарату силы инерции, которые тянут аппарат вертикально вверх и вертикально вниз попеременно. Сила инерции, которая тянет аппарат вниз, компенсируется подъемной силой крыла. Сила инерции, направленная вверх, подбрасывает аппарат вверх, чему не препятствует плоскость крыла благодаря своей специальной конструкции.

В качестве источника вертикальных сил инерции может быть использован груз, совершающий возвратно-поступательные движения при помощи какого-либо двигателя.

Claims (3)

1. Орнитоптер инерционный, имеющий крылья, посадочное место для пилота и/или груза, способный планировать, характеризующийся тем, что имеет раскачивающее устройство, с функцией раскачивания пилота и/или груза в вертикальном направлении относительно плоскости крыльев, создания сил инерции, воздействующих на аппарат в направлении вверх и вниз попеременно, устроенное таким образом, что в статическом состоянии и в фазе движения вниз во время раскачивания пилота и/или груза относительно плоскости крыльев сила воздействия веса пилота и/или груза на аппарат направлена вниз, точка приложения этой силы расположена ниже плоскости крыльев, а в фазе движении вверх, во время раскачивания пилота и/или груза, точка приложения силы, направленной вверх, действующей на аппарат, расположена выше плоскости крыльев, причем конструкция крыльев такова, что обеспечивает отсутствие сопротивления встречному воздушному потоку, направленному сверху вниз при смещении аппарата вверх, а масса аппарата без пилота и груза имеет величину, достаточно малую в сравнении с массой раскачивающихся пилота и/или груза.

2. Орнитоптер инерционный по п. 1, отличающийся тем, что в положении аппарата на земле раскачивающее устройство имеет зазор с поверхностью с возможностью раскачивания на старте.

3. Орнитоптер инерционный по п. 1, отличающийся тем, что имеет хвостовое оперение, обеспечивающее отсутствие сопротивления воздушному потоку, направленному сверху вниз при смещении аппарата вверх.

Images