RU2790994C1 - Wave mover for gas and liquid media with a distributed electric drive - Google Patents

Wave mover for gas and liquid media with a distributed electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2790994C1
RU2790994C1 RU2022131706A RU2022131706A RU2790994C1 RU 2790994 C1 RU2790994 C1 RU 2790994C1 RU 2022131706 A RU2022131706 A RU 2022131706A RU 2022131706 A RU2022131706 A RU 2022131706A RU 2790994 C1 RU2790994 C1 RU 2790994C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conductors
tape
stationary
movable
control unit
Prior art date
Application number
RU2022131706A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Андреевич Агафонов
Владимир Васильевич Галайко
Сергей Анатольевич Дмитриев
Игорь Сергеевич Кондаков
Юлия Геннадьевна Малахова
Алёна Алексеевна Пелымская
Максим Олегович Сычев
Александр Александрович Фадеев
Николай Николаевич Яковлев
Original Assignee
Михаил Андреевич Агафонов
Владимир Васильевич Галайко
Сергей Анатольевич Дмитриев
Игорь Сергеевич Кондаков
Юлия Геннадьевна Малахова
Алёна Алексеевна Пелымская
Максим Олегович Сычев
Александр Александрович Фадеев
Николай Николаевич Яковлев
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Андреевич Агафонов, Владимир Васильевич Галайко, Сергей Анатольевич Дмитриев, Игорь Сергеевич Кондаков, Юлия Геннадьевна Малахова, Алёна Алексеевна Пелымская, Максим Олегович Сычев, Александр Александрович Фадеев, Николай Николаевич Яковлев filed Critical Михаил Андреевич Агафонов
Application granted granted Critical
Publication of RU2790994C1 publication Critical patent/RU2790994C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: mover for transporting gas and liquid media, as well as to create a reactive force to move vehicles. A wave mover for gas and liquid media with a distributed electric drive includes a flexible tape, host sinusoidal form, drive, casing, power supply and control unit. A flexible tape, which takes a sinusoidal shape in the form of three complete cycles, is placed inside the body, a rectangular parallelepiped with open ends, the drive is a group of interacting stationary and movable electric current conductors distributed and placed on the casing and on the tape, respectively. The conductors are located perpendicular to the direction of movement of the tape ridges, stationary on the surfaces of the casing, and movable on both surfaces of the tape. The movable conductors have a bracket shape and are nested into each other with contact pads protruding at the ends, and the control unit is connected to the power source and contact buses located along the casing and separated from the stationary conductors by equal insulating gaps, while with the possibility of transferring electric current from control unit through the contact buses to the contact pads of the movable conductors, and through the switching elements of the control unit in series to the stationary conductors.
EFFECT: enhancement of mover performance, reduction of power losses and simplification of design.
1 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть применено в качестве движителя для транспортировки газовых и жидких сред, а также для создания реактивной силы для перемещения транспортных средств, например, летательных или плавательных аппаратов.The present invention relates to mechanical engineering and can be used as a mover for transporting gas and liquid media, as well as to create a reactive force to move vehicles, such as aircraft or swimming vehicles.

Уровень техникиState of the art

Известен винтовой насос патент (RU 2642681 C1, МПК F04D 3/02, F04D 13/08, F04D 29/18, опубликовано 25.01.2018), который состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого, соосно с ним, расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой. Недостатками устройства являются отъём рабочего сечения трубопровода валом и потери мощности за счёт придания вращательного движения жидкости, что соответственно уменьшает объёмный расход насоса и приводит к снижению удельной тяги.Known screw pump patent (RU 2642681 C1, IPC F04D 3/02, F04D 13/08, F04D 29/18, published 01/25/2018), which consists of a cylindrical housing, inside which, coaxially with it, there is a shaft equipped with a volumetric screw cutting. The disadvantages of the device are the removal of the working section of the pipeline by the shaft and the loss of power due to the rotation of the liquid, which accordingly reduces the volume flow of the pump and leads to a decrease in specific thrust.

Известен винтовой лопастной движитель с высокоэффективной лопастью винта с увеличенной поверхностью рабочей части (RU 2 551404, МПК B63H 1/26, F04D 29/38, B64C 11/18 опубликовано 20.05.2015). Недостатками устройства являются потери мощности за счёт придания вращательного движения газам, образование вредных завихрений, создающихся на концах лопастей, возникновение реактивного момента винта, гироскопический эффект, что приводит к снижению удельной тяги.Known screw propeller with a highly efficient propeller blade with an increased surface of the working part (RU 2 551404, IPC B63H 1/26, F04D 29/38, B64C 11/18 published 20.05.2015). The disadvantages of the device are power losses due to the rotational motion of gases, the formation of harmful turbulences that are created at the ends of the blades, the occurrence of a reactive moment of the propeller, the gyroscopic effect, which leads to a decrease in specific thrust.

Известен также роторный движитель (US 4048947 A, B63H 13/00, опубликован 20.09.1977) приводящий в движение текучие среды, такие как вода или воздух для создания вращательного движения состоящий из цилиндрического или усечённо-конического ротора, имеющего вертикальную ось, состоящую из множества одинаковых лопастей, распределенных по периферии ротора, каждая из которых имеет симметричный аэродинамический профиль и смонтирована таким образом, чтобы свободно вращаться вокруг оси, которая в значительной степени вертикальна и параллельна передней кромке ротора. Каждая лопасть, предпочтительно имеющая диаметрально противоположную, установлена на конце крепления, имеющим тупой угол наклона, со связью данной лопасти. Недостатками изобретения являются сложность механической конструкции, вызванная необходимостью задания индивидуального поворота лопастей в процессе вращения всего ротора, вредные завихрения, создающиеся лопастями, гироскопический эффект, что приводит к снижению удельной тяги.Also known is a rotary propeller (US 4048947 A, B63H 13/00, published 09/20/1977) that sets in motion fluid media such as water or air to create a rotational movement consisting of a cylindrical or truncated-conical rotor having a vertical axis, consisting of a set identical blades distributed around the periphery of the rotor, each of which has a symmetrical airfoil and is mounted so as to rotate freely about an axis that is substantially vertical and parallel to the leading edge of the rotor. Each blade, preferably having a diametrically opposite one, is mounted on the end of the attachment, having an obtuse angle of inclination, with the connection of this blade. The disadvantages of the invention are the complexity of the mechanical design, caused by the need to set the individual rotation of the blades during rotation of the entire rotor, harmful turbulence generated by the blades, the gyroscopic effect, which leads to a decrease in specific thrust.

Наиболее близким к заявленному техническому решению, является движитель для жидких сред, принятый за прототип, использующий бегущую волну, который может использоваться как насос и источник тяги (travelingwavepropeller, pumpandgeneratorapparatuses, methodsandsystems US 2019/0055917 A1, F03B17/06, H02K7/18, опубл. 01.21.2019), который выполнен в виде гибких лент, приводов, соединённых с шарнирами на ленте, а также корпуса и блока управления. Приводы используются для последовательного приложения сил к гибким лентам для создания деформаций, а также для последовательного вращения шарниров, прикрепленных к лентам, что приводит к перемещению синусоидальных деформаций вдоль лент. Движущиеся волны синусоидальных деформаций оказывают давление на жидкость и вызывают её движение и создание тяги. Недостатками изобретения являются сложность механической конструкции, которая обусловлена необходимостью индивидуального поворота рычагов и приводов, и потери мощности из-за придания вращательного движения жидкости и сопротивления движению обтекающего потока элементами привода.The closest to the claimed technical solution is a propulsor for liquid media, taken as a prototype, using a traveling wave, which can be used as a pump and a source of thrust (travelingwavepropeller, pumpandgeneratorapparatuses, methodsandsystems US 2019/0055917 A1, F03B17/06, H02K7/18, publ. . 01.21.2019), which is made in the form of flexible belts, drives connected to hinges on the belt, as well as a housing and a control unit. Actuators are used to sequentially apply forces to flexible belts to create deformations, as well as to sequentially rotate hinges attached to the belts, resulting in sinusoidal deformations moving along the belts. Moving waves of sinusoidal deformations exert pressure on the fluid and cause it to move and create thrust. The disadvantages of the invention are the complexity of the mechanical design, which is due to the need for individual rotation of the levers and drives, and power loss due to imparting a rotational movement of the fluid and resistance to the movement of the flow around the drive elements.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является увеличение производительности движителя, снижение потерь мощности и упрощение конструкции.The task to be solved by the claimed invention is to increase the propulsion performance, reduce power losses and simplify the design.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат изобретения достигается за счет замены механического привода электрическим с распределенными проводниками, и гибким элементом, непосредственно взаимодействующим с жидкой или газообразной средой, являющимся гибкой лентой, совершающей поперечные волнообразные движения внутри прямоугольного корпуса постоянного сечения с отсутствующими торцевыми гранями, причём, концы ленты закреплены на боковых гранях корпуса.The technical result of the invention is achieved by replacing the mechanical drive with an electric one with distributed conductors, and a flexible element that directly interacts with a liquid or gaseous medium, which is a flexible tape that performs transverse wave-like movements inside a rectangular housing of constant cross section with missing end faces, moreover, the ends of the tape are fixed on side faces of the body.

Предлагаемый движитель состоит из гибкой ленты, принимающую синусоидальную форму, привода, корпуса, источника питания, блока управления. Гибкая лента, принимающая синусоидальную форму в виде трех полных циклов, размещена внутри корпуса, прямоугольного параллелепипеда с открытыми торцами, приводом представлена группа взаимодействующих стационарных и подвижных проводников электрического тока распределённых и размещённых на корпусе и на ленте соответственно, при этом, проводники расположены перпендикулярно направлению движения гребней ленты, стационарные на поверхностях корпуса, а подвижные на обеих поверхностях ленты, при этом подвижные проводники имеют скобообразную пружинную форму и вложены друг в друга с выступающими на концах контактными площадками, а блок управления соединён с источником питания и контактными шинами, расположенными вдоль корпуса и отделены от стационарных проводников равными изолирующими разрывами, при этом с возможностью передачи электрического тока от блока управления через контактные шины на контактные площадки подвижных проводников, и через коммутирующие элементы блока управления последовательно на стационарные проводники. Тонкая лента уменьшает занимаемый внутренний объём и полностью убирает реактивный момент винта и гироскопический эффект. Короб прямоугольного сечения уменьшает вредные завихрения. Взаимодействующие стационарные и подвижные проводники упрощают конструкцию и управление.The proposed mover consists of a flexible tape that takes a sinusoidal shape, a drive, a housing, a power source, a control unit. A flexible tape, taking a sinusoidal shape in the form of three complete cycles, is placed inside the body, a rectangular parallelepiped with open ends, the drive is a group of interacting stationary and movable electric current conductors distributed and placed on the body and on the tape, respectively, while the conductors are located perpendicular to the direction of movement ridges of the tape, stationary on the surfaces of the case, and movable on both surfaces of the tape, while the movable conductors have a bracket-like spring shape and are nested into each other with contact pads protruding at the ends, and the control unit is connected to a power source and contact busbars located along the case and separated from stationary conductors by equal insulating gaps, while with the possibility of transmitting electric current from the control unit through the contact bars to the contact pads of the movable conductors, and through the switching elements of the control unit follower but on stationary conductors. A thin tape reduces the occupied internal volume and completely removes the reactive moment of the propeller and the gyroscopic effect. Rectangular box reduces harmful turbulence. Cooperating fixed and moving conductors simplify design and control.

Отличительными признаками являютсяThe hallmarks are

По сравнению с прототипом и аналогами, предлагаемый волновой движитель: Compared with the prototype and analogues, the proposed wave propulsion:

- не имеет сложной механической конструкции; - does not have a complex mechanical design;

- упрощается управление за счёт перехода от механического привода к электрическому;- control is simplified due to the transition from a mechanical drive to an electric one;

- уменьшаются потери мощности за счёт снижения турбулентности потока жидкости и снижения гидродинамического сопротивления жидкости элементами движителя.- power losses are reduced by reducing the turbulence of the fluid flow and reducing the hydrodynamic resistance of the fluid by the propulsion elements.

Краткое описание рисункаBrief description of the figure

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен изометрический вид движителя, который представляет собой предмет изобретения, на фиг.2 - двумерный вид ленты сверху, показывающий расположение подвижных проводников на ленте, на фиг.3 - двумерный вид сверху одного из подвижных проводников, на фиг.4 –разрез ленты, показывающий расположение на ней подвижных проводников, на фиг.5 - двумерное изображение движителя в продольном разрезе, на фиг.6 - вид, отображающий контакт подвижного проводника с контактной шиной, и протекание токов по подвижным и стационарным проводникам, на фиг.7 - вид, отображающий взаимодействие подвижного проводника с контактными шинами и стационарными проводниками, притяжение их из-за возникновения силы Ампера, на фиг.8 - вид, отображающий перекатывание ленты по корпусу, и возникновение тока на новом подвижном проводнике.The essence of the invention is illustrated by the drawing, where figure 1 shows an isometric view of the mover, which is the subject of the invention, figure 2 is a two-dimensional view of the tape from above, showing the location of the movable conductors on the tape, figure 3 is a two-dimensional top view of one of the movable conductors , figure 4 is a section of the tape showing the location of the moving conductors on it, figure 5 is a two-dimensional image of the mover in a longitudinal section, figure 6 is a view showing the contact of the moving conductor with the contact bus, and the flow of currents through the moving and stationary conductors, figure 7 is a view showing the interaction of a movable conductor with contact tires and stationary conductors, their attraction due to the occurrence of an Ampere force, figure 8 is a view showing the rolling of the tape along the body, and the appearance of current on a new movable conductor.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Предлагаемое устройство состоит из корпуса (1), выполненного из гибкого листового материала, например, ленты (2), оси (3), группы стационарных проводников (4), группы подвижных проводников (5), контактных шин (6), контактных площадок (7), источника питания (8), блока управления (9), пазов (10), пружины (11).The proposed device consists of a body (1) made of flexible sheet material, for example, a tape (2), an axis (3), a group of stationary conductors (4), a group of movable conductors (5), contact busbars (6), contact pads ( 7), power supply (8), control unit (9), slots (10), springs (11).

Корпус представляет собой прямоугольный параллелепипед с открытыми торцами (фиг. 1). В пазах внутренних поверхностей корпуса (1) размещена группа стационарных проводников (4) с заданным шагом согласно фиг.1. Две оси (3) размещены симметрично на торцевых частях корпуса (1), первая из осей размещена в пазах (10) и закреплена на пружинах (11) согласно фиг. 1, вторая ось закреплена с возможностью вращения. Контактные шины (6) расположены на внутренних поверхностях вдоль корпуса (1) согласно фиг.1. Стационарные проводники (4) имеют, по крайней мере, один разрыв, изолирующий их от контактных шин (6).The body is a rectangular parallelepiped with open ends (Fig. 1). In the grooves of the inner surfaces of the housing (1) there is a group of stationary conductors (4) with a given pitch according to Fig.1. Two axes (3) are placed symmetrically on the end parts of the housing (1), the first of the axes is placed in the grooves (10) and fixed on the springs (11) according to Fig. 1, the second axis is rotatably fixed. Contact tires (6) are located on the inner surfaces along the body (1) according to Fig.1. Stationary conductors (4) have at least one gap that isolates them from the contact busbars (6).

Лента (2) выполнена из гибкого упругого материала, например, из пружинной стали. Концы ленты (2) закреплены на осях (3) с защемлением, позволяя ленте изгибаться внутри корпуса и вращаться её концам относительно точек крепления осей (3). Длина ленты больше длины корпуса, и в закреплённом состоянии образует, как минимум, два гребня (см. фиг.5). Ширина ленты (2) позволяет ей свободно перемещаться внутри корпуса (1) с минимальным зазором. Подвижные проводники (5) размещены на обеих поверхностях ленты (2), имеют скобообразную форму (см. фиг. 2, фиг. 4), прямоугольное сечение для усиления магнитных взаимодействий и имеют на концах контактные площадки (7). Шаг подвижных проводников (5) ленты (2) равен шагу стационарных проводников (4). Контактные площадки (7) подвижных проводников (5) находятся на концах проводников согласно (фиг. 3). Расстояние между контактными площадками (5) на каждом подвижном проводнике ленты (2) равно расстоянию между контактными шинами (6) на корпусе. Контактные площадки (7) представляют собой утолщения на концах подвижных проводников (5), обращенные в одну сторону от ленты, согласно фиг. 4. Подвижные (5) и стационарные (4) проводники, контактные площадки (7) и контактные шины (6) выполнены из материала с высокой электрической проводимостью, например, из электротехнической. Подвижные (5) и стационарные (4) проводники покрыты эластичным электроизоляционным материалом, например, резиной. Группа стационарных проводников (4) и контактные шины (6) электрически соединены с блоком управления (9).The tape (2) is made of a flexible elastic material, for example, spring steel. The ends of the tape (2) are fixed on the axles (3) with pinching, allowing the tape to bend inside the body and rotate its ends relative to the attachment points of the axles (3). The length of the tape is greater than the length of the body, and in the fixed state it forms at least two ridges (see Fig.5). The width of the tape (2) allows it to move freely inside the housing (1) with a minimum gap. Movable conductors (5) are placed on both surfaces of the tape (2), have a bracket shape (see Fig. 2, Fig. 4), a rectangular cross section to enhance magnetic interactions and have contact pads (7) at the ends. The pitch of the movable conductors (5) of the tape (2) is equal to the pitch of the stationary conductors (4). The contact pads (7) of the movable conductors (5) are located at the ends of the conductors according to (Fig. 3). The distance between the contact pads (5) on each movable conductor of the tape (2) is equal to the distance between the contact bars (6) on the housing. Contact pads (7) are thickenings at the ends of movable conductors (5) facing one side of the tape, according to Fig. 4. Movable (5) and stationary (4) conductors, pads (7) and contact busbars (6) are made of a material with high electrical conductivity, for example, electrical. Movable (5) and stationary (4) conductors are covered with elastic electrical insulating material, such as rubber. A group of stationary conductors (4) and contact bars (6) are electrically connected to the control unit (9).

Движитель работает следующим образом:The mover works like this:

Ссылаясь на стр. 223 формула 51.2 Сивухин Д. В. Общий курс физики. - Изд. 4-е, стереотипное. - М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2004. - Т. III. Электричество. - 656 с. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5. Сила Ампера между двумя прямыми проводниками пропорционально произведению токов этих проводников, и обратно, пропорционально расстоянию между ними. Для воздуха, при силе тока в двух проводниках равным 160 А и расстоянию между ними 0,5 мм сила Ампера будет равна 2,1 Н, что достаточно для изгиба ленты на заданное расстояние. При расстоянии между проводниками равным 5 мм сила ампера будет равна 0,2 Н, при ещё большем увеличении расстояния между последующими проводниками, магнитное взаимодействие будет стремиться к 0. Поэтому в изгибе ленты принимают участие только те проводники, которые располагаются непосредственно около линий контакта ленты и корпуса.Referring to p. 223 formula 51.2 Sivukhin D. V. General course of physics. - Ed. 4th, stereotypical. - M.: Fizmatlit; MIPT Publishing House, 2004. - Vol. III. Electricity. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5. The ampere force between two straight conductors is proportional to the product of the currents of these conductors, and inversely proportional to the distance between them. For air, with a current strength in two conductors equal to 160 A and a distance between them of 0.5 mm, the Ampere force will be equal to 2.1 N, which is sufficient to bend the tape at a given distance. With a distance between the conductors equal to 5 mm, the ampere force will be equal to 0.2 N, with an even greater increase in the distance between subsequent conductors, the magnetic interaction will tend to 0. Therefore, only those conductors that are located directly near the tape contact lines and corps.

Допустим, лента находится в положении, показанном на фиг.5. Линии контакта ленты находятся около стационарных проводников 413, 438. Для того чтобы изогнуть ленту в новое положение, необходимо чтобы начали притягиваться области ленты, расположенные около стационарных проводников 415, 440, которые будут находиться на расстоянии, достаточном для магнитного притяжения ленты. Остальные стационарные проводники в случае подачи на них тока не смогут оказать достаточное притяжение. Let's say the tape is in the position shown in Fig.5. The lines of contact of the tape are near the stationary conductors 413, 438. In order to bend the tape into a new position, it is necessary that the regions of the tape located near the stationary conductors 415, 440 begin to attract, which will be at a distance sufficient for the magnetic attraction of the tape. The remaining stationary conductors, if current is applied to them, will not be able to exert sufficient attraction.

Чтобы притягивались области около стационарных проводников 415, 440 необходимо, чтобы на ленте около них были расположены подвижные проводники с током. В случае если подвижные проводники будут иметь форму прямых линий, расположенных поперёк полотна ленты, не представляется возможным организовать подачу тока на них простым способом. Для того чтобы на такие проводники подавался ток, необходимо чтобы проводники имели трапециевидную форму без нижнего основания, были вставлены друг в друга и имели контактные площадки. Подача тока от контактных шин через контактные площадки на подвижные проводники будет осуществляться на вынесенные за линию контакта ленты с корпусом участки. Лента будет разделена на участки, которые будут поочерёдно подключаться один за другим по ходу поперечного колебания ленты. Расстояние между контактными площадками (5) на каждом подвижном проводнике ленты (2) равно расстоянию между контактными шинами (6) на корпусе. Боковые участки подвижных проводников не мешают магнитному взаимодействию, т.к. они являются перпендикулярными по отношению к стационарным проводникам.In order to attract regions near the stationary conductors 415, 440, it is necessary that movable conductors with current are located on the tape near them. If the movable conductors will have the form of straight lines located across the tape web, it is not possible to organize the supply of current to them in a simple way. In order for such conductors to be energized, it is necessary that the conductors have a trapezoidal shape without a bottom base, be inserted into each other and have contact pads. The supply of current from the contact busbars through the contact pads to the moving conductors will be carried out to the sections located beyond the line of contact of the tape with the body. The tape will be divided into sections, which will be connected in turn one after the other along the transverse oscillation of the tape. The distance between the contact pads (5) on each movable conductor of the tape (2) is equal to the distance between the contact bars (6) on the housing. The side sections of the movable conductors do not interfere with the magnetic interaction, because they are perpendicular to the fixed conductors.

В описываемом положении ленты, в области, лежащей на линии касания ленты и корпуса, образуется контакт между контактными шинами и контактными площадками описываемых ближайших проводников. В результате контакта по подвижным проводникам начинает бежать электрический ток. Последующая подача электрического тока на соответствующие ближайшие стационарные проводники создаёт силу Ампера, достаточную для изгиба ленты в новое положение. Участки ленты притягиваются к корпусу из-за соединения с подвижными проводниками, на которые влияет сила Ампера. Изгиб происходит путём прижима участков ленты между линией касания с корпусом и подвижным проводником с током до корпуса. In the described position of the tape, in the area lying on the line of contact between the tape and the housing, a contact is formed between the contact bars and the contact pads of the described nearest conductors. As a result of contact, an electric current begins to run along the movable conductors. The subsequent application of an electric current to the corresponding nearby stationary conductors creates an Ampère force sufficient to bend the tape into a new position. Sections of the tape are attracted to the body due to the connection with movable conductors, which are affected by the Ampere force. Bending occurs by pressing sections of the tape between the line of contact with the body and the movable conductor with current to the body.

Участки ленты изгибаются в новое положение, т.е. до следующих по порядку стационарных проводников, придавая общему очертанию ленты новую форму. Взаимодействуя последовательно с каждым из стационарных проводников за своё колебание, лента приходит в своё последнее положение цикла, после которого статичные состояния лента может принимать только после «отпружинивания», в результате которого расположение гребней ленты становится зеркальным первоначальному состоянию, относительно продольной линии. В новом первоначальном положении контактные площадки первых для начала цикла подвижных проводников соединяются с контактными шинами. Цикл повторяется. Sections of the tape are bent into a new position, i.e. to the next stationary conductors in order, giving the overall outline of the tape a new shape. Interacting sequentially with each of the stationary conductors for its oscillation, the tape comes to its last position of the cycle, after which the tape can take static states only after “springing”, as a result of which the location of the tape crests becomes a mirror of the original state, relative to the longitudinal line. In the new initial position, the contact pads of the first movable conductors to start the cycle are connected to the contact bars. The cycle is repeated.

Алгоритм работы блока управления:Control unit operation algorithm:

1. Блок управления (9) подаёт постоянный электрический ток от источника питания (8) на контактные шины (6).1. The control unit (9) supplies direct current from the power supply (8) to the contact bars (6).

2. Блок управления (9) периодически подключает и отключает стационарные проводники (4) к шинам (6) в заданной временной последовательности, время подключения проводников меньше времени их критического нагрева и составляет около 5…50 мс.2. The control unit (9) periodically connects and disconnects the stationary conductors (4) to the tires (6) in a given time sequence, the connection time of the conductors is less than the time of their critical heating and is about 5 ... 50 ms.

3. При подключении стационарных проводников (4) к шинам (6), через стационарные проводники (4) протекает электрический ток.3. When connecting the fixed conductors (4) to the busbars (6), an electric current flows through the fixed conductors (4).

4. Контактные площадки (7) проводников, находящихся на гребнях ленты, касаются контактных шин (6), по этим проводникам протекают токи от контактных шин (6).4. The contact pads (7) of the conductors located on the ridges of the tape touch the contact bars (6), currents from the contact bars (6) flow through these conductors.

5. Токи по стационарным и подвижным проводникам протекают в одну сторону. Из-за силы Ампера, действующей на проводники с током, и из-за однонаправленности токов в проводниках, стационарные и подвижные проводники, по которым протекают токи, притягиваются друг другу, изгибая ленту в новое положение.5. Currents through stationary and moving conductors flow in one direction. Due to the Ampere force acting on the conductors with current, and due to the unidirectionality of currents in the conductors, stationary and moving conductors, through which currents flow, attract each other, bending the tape into a new position.

6. Участок ленты, на котором расположен подвижный проводник с действующей на него силой Ампера, изгибает ленту (2) в новое положение. В новом положении происходит замыкание новых подвижных проводников ленты. Изменение положения гребней ленты происходит до тех пор, пока участки ленты от первой оси до первой точки касания и от последней точки касания до второй оси не приобретут критическую кривизну. При достижении критической кривизны боковых участков, лента меняет своё устойчивое состояние на зеркальное, относительно продольной оси. В новом состоянии движение гребней происходит по такому же принципу.6. The section of the tape, on which the movable conductor is located with the Ampere force acting on it, bends the tape (2) into a new position. In the new position, the new movable conductors of the tape are closed. The change in the position of the ribbon ridges occurs until the sections of the ribbon from the first axis to the first touch point and from the last touch point to the second axis acquire a critical curvature. When the critical curvature of the lateral sections is reached, the tape changes its stable state to a mirror one, relative to the longitudinal axis. In the new state, the movement of the ridges occurs according to the same principle.

7. Среда, жидкая или газовая, расположенная между лентой (2) и корпусом (1), при перемещении гребней ленты (2), перемещается лентой (2) в направлении движении гребней.7. The medium, liquid or gas, located between the tape (2) and the body (1), when moving the ridges of the tape (2), is moved by the tape (2) in the direction of movement of the ridges.

8. Таким образом, обеспечивается работа движителя в качестве источника тяги или насоса.8. Thus, the operation of the mover as a source of thrust or a pump is ensured.

Пример цикла работы предлагаемого устройства:An example of the cycle of operation of the proposed device:

1. Допустим, лента (2) находится в положении, указанном на фиг. 6. В этом положении, гребни ленты (1) находятся вблизи некоторых проводников корпуса (1), допустим, проводников 413, 438 (см. фиг. 7).1. Assume the belt (2) is in the position shown in FIG. 6. In this position, the ridges of the tape (1) are close to some conductors of the housing (1), for example, conductors 413, 438 (see Fig. 7).

2. Контактные площадки (7) проводников 513, 538 ленты касаются контактных шин (6). По соответствующим подвижным проводникам ленты течёт ток I л. (фиг. 7). 2. The pads (7) of the conductors 513, 538 of the tape touch the contact bars (6). A current I l flows through the corresponding movable conductors of the tape. (Fig. 7).

3. Блок управления (7) подключает проводники 415, 440 корпуса к контактным шинам, при этом по проводникам 415, 440 протекают токи I к за время коммутации (фиг. 8). 3. The control unit (7) connects the body conductors 415, 440 to the contact bars, while currents flow through the conductors 415, 440I To during the switching time (Fig. 8).

4. Подвижные проводники 513, 538 притягиваются к стационарным проводникам 415, 440 за счёт силы Ампера и магнитных сил, изгибая ленту в новое положение. В новом положении происходит замыкание новых проводников ленты, допустим 515, 540 (фиг. 9).4. The movable conductors 513, 538 are attracted to the stationary conductors 415, 440 by the Ampere and magnetic forces, bending the ribbon into a new position. In the new position, the new conductors of the tape are closed, let's say 515, 540 (Fig. 9).

5. Лента из-за своей упругости отгибается от корпуса в местах замыкания предыдущих стационарных проводников (413, 438), тем самым разрывая соединение контактных шин (6) и контактных площадок (7). Блок управления (7) отключает проводники 415, 440 корпуса от контактных шин (фиг. 8). 5. The tape, due to its elasticity, is bent away from the body at the points of closing of the previous stationary conductors (413, 438), thereby breaking the connection of the contact bars (6) and contact pads (7). The control unit (7) disconnects the body conductors 415, 440 from the contact bars (FIG. 8).

6. Далее цикл повторяется со следующими по порядку стационарными проводниками, т.е. 415, 440.6. Next, the cycle is repeated with the next stationary conductors in order, i.e. 415, 440.

7. Цикл повторяется до достижения критической кривизны боковых участков ленты (2) и смены устойчивого состояния на зеркальное относительно продольной оси. Блок управления (7) подключает ближайшие к ленте (2) стационарные проводники (4) к контактным шинам (6), чтобы примагнитить к ним участки ленты (2) и создать контакт между контактными площадками (7) подвижных проводников (5) и контактными шинами (6). 7. The cycle is repeated until the critical curvature of the side sections of the tape (2) is reached and the stable state changes to a mirror one relative to the longitudinal axis. The control unit (7) connects the stationary conductors (4) closest to the tape (2) to the contact bars (6) in order to magnetize sections of the tape (2) to them and create contact between the contact pads (7) of the movable conductors (5) and the contact bars (6).

8. По крайним подвижным проводникам (5) начинает бежать электрический ток.8. An electric current begins to run along the extreme movable conductors (5).

9. Цикл повторяется сначала со следующими стационарными проводниками (5).9. The cycle is repeated first with the next fixed conductors (5).

Движитель изготавливается следующим образом. Две половины корпуса, представляющие собой продольный разрез, отливаются пластмассы, например из Smooth-Cast 310. После застывания заготовки достаются из форм и поступают на зачистку дефектов литья. На гибкой ленте, выполненной из пружинной стали 50ХСА толщиной 0,01 гальваническим способом, наносятся проводники из меди, после чего покрываются изоляционным материалом- резиной. После, в пазы устанавливаются стационарные проводники, контактные шины, выполненные из электротехнической меди М1Е диаметром 2,44 мм. Затем две половины сплавляются вместе, устанавливается гибкая лента. При параметрах корпуса L=0,4 м, D=0,1 м, H=0,01 м (где L, D, H - соответственно длина, высота и ширина корпуса) массе движителя без груза – 2 кг, сила тяги равна 10,5 кг при частоте колебаний ленты 300 Гц и описывается формулой: F тяги =0.175*ρ среды L 2 DH v колебаний 2, (ρ среды - плотность среды [кг/м3], v колебаний – частота колебаний ленты [Гц]). Удельная тяга равна F уд=105:2=52,5 Н/кг. В результате, развиваемая удельная сила тяги волнового движителя для газовых и жидких сред с распределенным электрическим приводом выше, чем у прототипа.The mover is made as follows. The two halves of the body, which are a longitudinal section, are cast in plastic, for example, from Smooth-Cast 310. After solidification, the blanks are taken out of the molds and sent for cleaning casting defects. On a flexible tape made of spring steel 50KhSA with a thickness of 0.01, copper conductors are applied by galvanic method, after which they are covered with an insulating material - rubber. After that, stationary conductors are installed in the grooves, contact tires made of electrical copper M1E with a diameter of 2.44 mm. The two halves are then fused together and a flexible band is installed. With the hull parameters L=0.4 m, D=0.1 m, H=0.01 m (where L, D, H are the length, height and width of the hull, respectively), the weight of the propulsor without load is 2 kg, the thrust force is equal to 10.5 kg at a belt frequency of 300 Hz and is described by the formula:F thrust =0.175*ρ environments L 2 D.H.v hesitation 2, (p environments - medium density [kg/m3],v hesitation is the oscillation frequency of the tape [Hz]). The specific thrust isF oud=105:2=52.5H/kg. As a result, the developed specific thrust of the wave propulsion for gas and liquid media with a distributed electric drive is higher than that of the prototype.

Из примера применения видно, что предлагаемый движитель не требует специальных материалов, может быть изготовлен с помощью известных технических средств и обеспечивает технический результат. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.It can be seen from the application example that the proposed mover does not require special materials, can be manufactured using well-known technical means and provides a technical result. Therefore, it has industrial applicability.

Claims (1)

Волновой движитель для газовых и жидких сред с распределенным электрическим приводом, включающий гибкую ленту, принимающую синусоидальную форму, привод, корпус, источник питания, блок управления, отличающийся тем, что гибкая лента, принимающая синусоидальную форму в виде трех полных циклов, размещена внутри корпуса, прямоугольного параллелепипеда с открытыми торцами, приводом представлена группа стационарных и подвижных проводников электрического тока, распределённых и размещённых на корпусе и на ленте соответственно, при этом проводники расположены перпендикулярно направлению движения гребней ленты, стационарные на поверхностях корпуса, а подвижные на обеих поверхностях ленты, при этом подвижные проводники имеют скобообразную форму и вложены друг в друга с выступающими на концах контактными площадками, а блок управления соединён с источником питания и контактными шинами, расположенными вдоль корпуса и отделенными от стационарных проводников равными изолирующими разрывами, при этом с возможностью передачи электрического тока от блока управления через контактные шины на контактные площадки подвижных проводников, и через коммутирующие элементы блока управления последовательно на стационарные проводники.A wave propulsor for gas and liquid media with a distributed electric drive, including a flexible tape that takes a sinusoidal shape, a drive, a housing, a power source, a control unit, characterized in that the flexible tape that takes a sinusoidal shape in the form of three complete cycles is placed inside the housing, rectangular parallelepiped with open ends, the drive represents a group of stationary and movable conductors of electric current, distributed and placed on the body and on the tape, respectively, while the conductors are located perpendicular to the direction of movement of the ridges of the tape, stationary on the surfaces of the body, and movable on both surfaces of the tape, while movable conductors have a bracket shape and are nested into each other with contact pads protruding at the ends, and the control unit is connected to a power source and contact bars located along the body and separated from stationary conductors by equal insulating gaps, while with the possibility of transmitting electric current from the control unit through the contact busbars to the contact pads of the movable conductors, and through the switching elements of the control unit in series to the stationary conductors.
RU2022131706A 2022-12-06 Wave mover for gas and liquid media with a distributed electric drive RU2790994C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790994C1 true RU2790994C1 (en) 2023-03-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009958C1 (en) * 1991-01-08 1994-03-30 Александр Геннадьевич Михайлов Ship's propeller
RU2152332C1 (en) * 1999-05-20 2000-07-10 Леонид Абрамович Лозовский Jet propulsive device
US20190055917A1 (en) * 2016-06-30 2019-02-21 Pliant Energy Systems Llc Traveling wave propeller, pump and generator apparatuses, methods and systems
WO2021137852A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-08 Pliant Energy Systems Llc Vehicle with traveling wave thrust module apparatuses, methods and systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009958C1 (en) * 1991-01-08 1994-03-30 Александр Геннадьевич Михайлов Ship's propeller
RU2152332C1 (en) * 1999-05-20 2000-07-10 Леонид Абрамович Лозовский Jet propulsive device
US20190055917A1 (en) * 2016-06-30 2019-02-21 Pliant Energy Systems Llc Traveling wave propeller, pump and generator apparatuses, methods and systems
WO2021137852A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-08 Pliant Energy Systems Llc Vehicle with traveling wave thrust module apparatuses, methods and systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019310032B2 (en) Systems and methods for active control of surface drag
RU2790994C1 (en) Wave mover for gas and liquid media with a distributed electric drive
US11209022B2 (en) Vehicle with traveling wave thrust module apparatuses, methods and systems
EP3439953A1 (en) Cycloidal rotor or propeller with performance and flows optimization
US8959907B2 (en) Rotating apparatus
US3307358A (en) Device for propelling or pumping a fluid and application thereof to the propulsion of ships
JP2013123988A (en) Underwater propeller
WO2008138336A2 (en) Apparatus for exploiting reciprocating motion of water
US9300186B2 (en) Electrically powered reciprocating motor
KR20100098687A (en) Sealing for fin propulsion
US4291234A (en) Apparatus for generating electricity
Sornette et al. Importance of membrane fluidity on bilayer interactions
US20220315186A1 (en) Fin-Based Watercraft Propulsion System
Liu et al. Design and development of a novel piezoelectric caudal fin-like underwater thruster with a single vibration mode
KR101323830B1 (en) Thruster for a ship and ship having the same
JP2573568B2 (en) Apparatus for producing directed fluid flow
WO2000078606A1 (en) Oscillatory motion propulsion system
CN114450221A (en) Device for moving a ship
WO1997048599A1 (en) Symmetrical foil for moving fluids
KR102048726B1 (en) Vortex induced vibration energy extraction device
SU1799812A1 (en) Water craft wave propeller
RU2014486C1 (en) Aerohydrodynamic motor
RU2663194C2 (en) Blade multi-phase electromagnetic propulsor
RU166230U1 (en) USEFUL MODEL OF DIRECT DRIVE OF VIBRATION MOTORS
CN113101840B (en) Emulsifying machine for manufacturing milk cosmetics and emulsifying method thereof