RU2803811C1 - Annular jet propeller - Google Patents

Annular jet propeller Download PDF

Info

Publication number
RU2803811C1
RU2803811C1 RU2023110901A RU2023110901A RU2803811C1 RU 2803811 C1 RU2803811 C1 RU 2803811C1 RU 2023110901 A RU2023110901 A RU 2023110901A RU 2023110901 A RU2023110901 A RU 2023110901A RU 2803811 C1 RU2803811 C1 RU 2803811C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
smaller diameter
annular
drive shaft
additional
Prior art date
Application number
RU2023110901A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Сергеевич Никишанин
Original Assignee
АО "Фирма "ПЕРМАНЕНТ К&М"
Михаил Сергеевич Никишанин
Filing date
Publication date
Application filed by АО "Фирма "ПЕРМАНЕНТ К&М", Михаил Сергеевич Никишанин filed Critical АО "Фирма "ПЕРМАНЕНТ К&М"
Application granted granted Critical
Publication of RU2803811C1 publication Critical patent/RU2803811C1/en

Links

Abstract

FIELD: air and water propulsion
SUBSTANCE: annular jet propeller contains an annular disk with an oval surface shape and an additional disk of smaller diameter with a drive shaft installed under it on the same axis of symmetry with a gap. The propeller additionally contains a rotor, at the free end of which a screw is placed. The annular disk is rigidly connected to an additional disk of smaller diameter. The drive shaft is made hollow. The rotor is located inside the drive shaft of the disc of smaller diameter with the possibility of rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the shaft. The additional disk of smaller diameter is made with an oval surface, and the annular gap between the annular disk and the additional disk of smaller diameter placed under it is made of decreasing cross-section as it moves away from their axis of symmetry.
EFFECT: increased traction, aerodynamic quality, change of the thrust vector.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции движителей, использующих реактивную силу в сочетании с эжекционным принципом создания потока воздуха или жидкости, и может быть применено при создании высокоэкономичных, маневренных, бесшумных движителей как летательных так и плавающих аппаратов. The invention relates to the design of propulsors that use reactive force in combination with the ejection principle of creating a flow of air or liquid, and can be used to create highly economical, maneuverable, silent propulsors for both aircraft and floating vehicles.

Такие движители могут применяться вместо винтов на вертолётах, дисколётах, беспилотниках, подводных, надводных аппаратах и в других устройствах используемых как в военном, так и мирном назначениях.Such propulsors can be used instead of propellers on helicopters, disc planes, drones, underwater, surface vehicles and other devices used for both military and peaceful purposes.

При этом, например катер или подводное судно, может приводиться в действие лопастным винтом, или отдельно бесшумным движителем, или вариант комби, когда вращается винт и дисковый движитель одновременно.In this case, for example, a boat or underwater vessel can be driven by a bladed propeller, or a separate silent propulsion unit, or a combination version when the propeller and disk propulsion unit rotate simultaneously.

Известны случаи создания вертолёта по Стелс технологии, но при этом вращательное движение винта вертолёта большого диаметра в виду эффекта Доплера, сводит на нет малозаметность такого вертолёта.There are known cases of creating a helicopter using Stealth technology, but at the same time, the rotational movement of a large-diameter helicopter propeller due to the Doppler effect negates the stealth of such a helicopter.

Применение дискового движителя в чистом виде, или с напорным винтом внутри верхнего диска, сведет практически к минимуму возможность определения, поиска вертолёта с использованием эффекта Доплера.The use of a disk propulsion device in its pure form, or with a pressure propeller inside the upper disk, will practically minimize the possibility of identifying and searching for a helicopter using the Doppler effect.

У таких движителей механическая, конструктивная прочность, жесткость и размеры, движущая и подъёмная сила могут многократно превосходить аналогичные винтовые конструкции. Such propulsors have mechanical, structural strength, rigidity and dimensions, driving and lifting forces that can be many times greater than similar screw structures.

Известны движители, в которых предлагается совместное использование как эжекционных, так и реактивных сил. Их устанавливают по бокам самолета. Они имеют управляемые жалюзи и располагаются между воздушными полостями задних крыльев и выхлопными соплами, которые при открытии своими поверхностями частично заужают выхлопные каналы, увеличивая на этом участке скорость протекания выхлопных газов, и этим создают эффект эжекции для просасывания через задние жалюзи воздуха с верхней плоскости задних крыльев, при этом в задней части крыльев устанавливают элероны, а на хвостовой части самолета - киль и курсовой руль.There are known propulsors in which the joint use of both ejection and reactive forces is proposed. They are installed on the sides of the aircraft. They have controlled louvres and are located between the air cavities of the rear wings and exhaust nozzles, which, when opened with their surfaces, partially narrow the exhaust channels, increasing the flow rate of exhaust gases in this area, and thereby create an ejection effect for sucking air through the rear louvers from the upper plane of the rear wings , while ailerons are installed at the rear of the wings, and a keel and directional rudder are installed at the tail of the aircraft.

Движитель содержит корпус выполненный в форме кольца с полостью, сопла, функция которых подача через них воздуха, а в каждом сегменте сверху и/или снизу крыла выполнено не менее чем по одной щели, ведущей внутрь каждого сегмента, причем щели выполнены с возможностью перекрытия их посредством клапанов (RU933361, 27.04.2010). Недостатком данной конструкции является то, что в связи с конструктивными особенностями данный движитель может работать только в паре с другим аналогичным.The propeller contains a body made in the form of a ring with a cavity, nozzles, the function of which is to supply air through them, and in each segment at the top and/or bottom of the wing there is at least one slot leading inside each segment, and the slots are made with the possibility of closing them by valves (RU933361, 04/27/2010). The disadvantage of this design is that, due to its design features, this propulsion unit can only work in tandem with another similar one.

Известен движитель содержащий корпус, выполненный в форме кольцеобразного диска и размещенный под ним с зазором дополнительным диск, приводной вал (RU 2435707, 2011.12.10). Недостатком конструкции данного движителя является то, что в нем создается шум от лопастей расположенного в его корпусе приводного винта.A known propulsion device contains a housing made in the form of a ring-shaped disk and an additional disk and drive shaft placed under it with a gap (RU 2435707, 2011.12.10). The disadvantage of this propulsion design is that it creates noise from the blades of the drive screw located in its housing.

Наиболее близким по своей технической сущности является движитель содержащий кольцеобразный диск с овальной поверхностью и установленный под ним с зазором, на одной оси симметрии, дополнительный диск меньшего диаметра с приводным валом (RU 2586180, 10.06.2016).The closest in its technical essence is a propulsion device containing a ring-shaped disk with an oval surface and installed under it with a gap, on the same axis of symmetry, an additional disk of smaller diameter with a drive shaft (RU 2586180, 06/10/2016).

К недостаткам данного движителя можно отнести то, что он развивает недостаточное усилие при больших габаритах. Этот фактор вызван несовершенством конструкции обтекателя воздушного потока.The disadvantages of this propulsion device include the fact that it develops insufficient force despite its large dimensions. This factor is caused by imperfections in the design of the air flow fairing.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является увеличение усилия, повышение аэродинамического качества, изменение вектора тяги.The problem solved by the present invention is to increase the force, improve the aerodynamic quality, and change the thrust vector.

Технической сущностью предлагаемой конструкции движителя является увеличение тяги за счет наложения совокупности эжекционного усилия реактивной тяги, создаваемой рабочим телом на выходе из сопла движителя, которое размещено по всей длине окружности основного кольцевого и дополнительного дисков корпуса.The technical essence of the proposed propulsion design is to increase thrust due to the imposition of a combination of ejection force of jet thrust created by the working fluid at the exit from the propulsion nozzle, which is located along the entire circumference of the main annular and additional disks of the housing.

Настоящая задача решается тем, что кольцевой струйный движитель, содержащий кольцеобразный диск с овальной формой поверхности и установленный под ним на одной оси симметрии с зазором, дополнительный диск меньшего диаметра с приводным валом, дополнительно содержит ротор на свободном конце которого установлен радиальный вентилятор, кольцеобразный диск жестко соединен с дополнительным диском меньшего диаметра, приводной вал выполнен пустотелым, ротор размещен внутри приводного вала диска меньшего диаметра с возможностью вращения его в сторону противоположную стороне вращения вала, при этом дополнительный диск меньшего диаметра выполнен с овальной поверхностью, а кольцевой зазор между кольцеобразным диском и размещенным под ним дополнительным диском выполнен уменьшающегося поперечного сечения по мере удаления от оси их симметрии.This problem is solved by the fact that an annular jet propulsion device containing a ring-shaped disk with an oval-shaped surface and installed underneath on the same axis of symmetry with a gap, an additional disk of smaller diameter with a drive shaft , additionally contains a rotor at the free end of which a radial fan is installed, the ring-shaped disk is rigidly connected to an additional disk of a smaller diameter, the drive shaft is made hollow, the rotor is placed inside the drive shaft of a disk of a smaller diameter with the possibility of rotating it in the direction opposite to the side of rotation of the shaft, while the additional disk of a smaller diameter is made with an oval surface, and the annular gap between the annular disk and the placed underneath it, an additional disk has a decreasing cross-section as it moves away from their axis of symmetry.

Суть изобретения поясняется рисунками.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана схема кольцевого струйного движителя, вид в разрезе сбоку.In fig. Figure 1 shows a diagram of an annular jet propulsion device, side sectional view.

На фиг. 2 вид кольцевого струйного движителя сверхуIn fig. 2 top view of the ring jet propulsion

Кольцевой струйный движитель содержит кольцеобразный диск 1 с овальной поверхностью и установленный под ним на одной оси симметрии дополнительный диск 2 меньшего диаметра. Дополнительный диск 2 меньшего диаметра имеет также овальную форму поверхности. Дополнительный диск 2 установлен под кольцеобразным диском 1 с кольцевым зазором 3, поперечное сечение которого уменьшается по мере удаления от оси их симметрии. Приводной вал 4 жестко соединен с дополнительным диском 2 меньшего диаметра, а дополнительный диск 2 меньшего диаметра жестко - с кольцеобразным диском 1 перемычками 5. В центре кольцеобразного диска 1 размещено отверстие 6 для забора рабочего тела, которым может быть либо воздух, либо вода. Движитель содержит ротор 7, на свободном конце которого размещен радиальный вентилятор 8. Ротор 7 установлен внутри пустотелого приводного вала 4 с возможностью их вращения во взаимно противоположные стороны. The annular jet propulsion device contains a ring-shaped disk 1 with an oval surface and an additional disk 2 of smaller diameter installed under it on one axis of symmetry. Additional disk 2 of smaller diameter also has an oval surface shape. An additional disk 2 is installed under an annular disk 1 with an annular gap 3, the cross-section of which decreases as it moves away from their axis of symmetry. The drive shaft 4 is rigidly connected to an additional disk 2 of smaller diameter, and the additional disk 2 of a smaller diameter is rigidly connected to the annular disk 1 by jumpers 5. In the center of the annular disk 1 there is a hole 6 for taking in the working fluid, which can be either air or water. The propulsion unit contains a rotor 7, at the free end of which there is a radial fan 8. The rotor 7 is installed inside a hollow drive shaft 4 with the possibility of their rotation in mutually opposite directions.

Движитель работает следующим образом. В отверстие 6 кольцеобразного диска при работе приводного вала происходит забор массы окружающей среды.The engine works as follows. During the operation of the drive shaft, the mass of the environment is taken into hole 6 of the annular disk.

При вращении кольцеобразного диска 1 с овальной поверхностью и размещенного под ним дополнительного диска 2 меньшего диаметра с овальной поверхностью, имеющих аэродинамический профиль аналогично крылу самолёта, часть массы, жидкости или иной среды в которой они находятся, увлекается их овальной поверхностью диска и движется к концу окружности дисков и за счёт профиля их закругления, над поверхностью верхнего диска, возникает подъёмная сила.When the annular disk 1 with an oval surface and an additional disk 2 of smaller diameter with an oval surface placed under it, having an aerodynamic profile similar to an airplane wing, rotate, part of the mass, liquid or other medium in which they are located is carried away by their oval surface of the disk and moves towards the end of the circle disks and due to their rounding profile, a lifting force arises above the surface of the upper disk.

В то же время за счёт трения массы о поверхности кольцеобразного и дополнительного дисков 1, 2 и центробежной силы, поступающая масса жидкости или газов, в кольцевой зазор 3 между дисками, с ускорением разгоняется, сжимается и с большой скоростью выбрасывается на выходе, из него, в результате чего получается эффект реактивной тяги. At the same time, due to the friction of the mass on the surface of the annular and additional disks 1, 2 and centrifugal force, the incoming mass of liquid or gases into the annular gap 3 between the disks is accelerated, compressed and thrown out at high speed at the outlet, from it, resulting in the effect of jet thrust.

За счёт большой скорости вращения, диски 1 и 2 вращаются в одну сторону, масса рабочего тела их обтекающего с ускорением и за счёт выпуклости их поверхности, направляется к их краям и отбрасывается назад.Due to the high rotation speed, disks 1 and 2 rotate in one direction, the mass of the working fluid flowing around them with acceleration and due to the convexity of their surface is directed to their edges and thrown back.

Было отмечено, что движущая сила от верхнего кольцеобразного диска 1, составляет на уровне 30-35%, от общего давления, то есть движущая сила от реактивной тяги, получаемой между дисками, достигает 65-70% от общего получаемого давления.It was noted that the driving force from the upper annular disk 1 is at the level of 30-35% of the total pressure, that is, the driving force from the jet thrust received between the disks reaches 65-70% of the total pressure received.

При больших, высоких скоростях движения дисков, возможен разогрев, рабочего тела и если рабочим телом будет являться воздух то за счёт теплового расширения воздушной массы, эффект реактивного давления, тяги, будет увеличиваться.At large, high speeds of movement of the disks, heating of the working fluid is possible, and if the working fluid is air, then due to the thermal expansion of the air mass, the effect of reactive pressure, thrust, will increase.

При определённых условиях, если диски будут изготовлены, например из прочного пластика, за счёт трения, на поверхности дисков может образовываться электростатический заряд, например на поверхности верхнего диска отрицательный, а между дисками положительный, возникающее электростатическое взаимодействие заряженных частиц между собой, также приведёт к повышенному ускорению движения массыUnder certain conditions, if the disks are made, for example, of durable plastic, due to friction, an electrostatic charge can form on the surface of the disks, for example, on the surface of the upper disk there is a negative charge, and between the disks it is positive, the resulting electrostatic interaction of charged particles with each other will also lead to increased acceleration of mass movement

Чтобы исключить момент реактивной тяги, закручивания самого корпуса аппарата в противоположное движение от вращения дисков, по оси их симметрии в пустотелом приводном валу 4 размещен ротор 7 на конце которого установлен радиальный вентилятор 8. Ротор 7 вращаясь в сторону противоположную вращению дисков 1 и 2 кроме создания дополнительной подъёмной силы, обдува верхнего кольцевого в аэродинамической форме крыла-диска и напора в междисковом кольцевом зазоре 3 исключает закручивание движителя в потоке получаемой реактивной струи обтекателей, который отбрасывая часть массы реактивной струи и компенсирует возникающий эффект закручивания. To eliminate the moment of jet thrust, twisting the body of the device itself in the opposite direction from the rotation of the disks, a rotor 7 is placed along the axis of their symmetry in the hollow drive shaft 4, at the end of which a radial fan 8 is installed. The rotor 7 rotates in the direction opposite to the rotation of disks 1 and 2 in addition to creating additional lifting force, blowing of the upper annular aerodynamically shaped wing-disk and pressure in the inter-disk annular gap 3 eliminates the twisting of the propulsion in the flow of the resulting jet stream of the fairings, which, by discarding part of the mass of the jet stream, compensates for the resulting twisting effect.

В процессе моделирования процесса движения и проведения испытаний на различных моделях, устройствах, было отмечено, что движитель не только работает бесшумно, но и на поверхности воды (вариант катера, лодки или буксира), не возникают такие большие гребни, волны, как от работы винта и соответственно нет такого большого размывающего воздействия на берега водоёма.In the process of modeling the movement process and conducting tests on various models and devices, it was noted that the propulsion unit not only operates silently, but also on the surface of the water (the version of a boat, boat or tug), such large crests and waves do not arise as from the operation of a propeller and, accordingly, there is no such large erosive impact on the banks of the reservoir.

Claims (1)

Кольцевой струйный движитель, содержащий кольцеобразный диск с овальной формой поверхности и установленный под ним на одной оси симметрии с зазором дополнительный диск меньшего диаметра с приводным валом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ротор, на свободном конце которого установлен радиальный вентилятор, кольцеобразный диск жестко соединен с дополнительным диском меньшего диаметра, приводной вал выполнен пустотелым, ротор размещен внутри приводного вала диска меньшего диаметра с возможностью вращения его в сторону, противоположную стороне вращения вала, при этом дополнительный диск меньшего диаметра выполнен с овальной поверхностью, а кольцевой зазор между кольцеобразным диском и размещенным под ним дополнительным диском выполнен уменьшающегося поперечного сечения по мере удаления от оси их симметрии.An annular jet propulsion device containing a ring-shaped disk with an oval surface shape and an additional disk of smaller diameter installed underneath it on the same axis of symmetry with a gap with a drive shaft, characterized in that it additionally contains a rotor, at the free end of which a radial fan is installed, the ring-shaped disk is rigidly connected with an additional disk of a smaller diameter, the drive shaft is made hollow, the rotor is placed inside the drive shaft of a disk of a smaller diameter with the possibility of rotating it in the direction opposite to the side of rotation of the shaft, while the additional disk of a smaller diameter is made with an oval surface, and the annular gap between the annular disk and the placed underneath it, an additional disk has a decreasing cross-section as it moves away from their axis of symmetry.
RU2023110901A 2023-04-27 Annular jet propeller RU2803811C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803811C1 true RU2803811C1 (en) 2023-09-20

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3102490A1 (en) * 1981-01-26 1982-12-30 Hans Dieter Wilhelm 4050 Mönchengladbach Goeres Rotation body dynamics, a mechanism for generating lift and forward thrust for aircraft or water vessels
US6450111B1 (en) * 2000-08-10 2002-09-17 Graham G. Cocksedge Fan-based propulsion and pressure flow system
RU93361U1 (en) * 2010-01-20 2010-04-27 Юрий Петрович Андреев AIRCRAFT
RU2414388C1 (en) * 2009-06-26 2011-03-20 Александр Яковлевич Альпин Method of flying with vtol and vtol rotorcraft
RU2586180C2 (en) * 2014-07-09 2016-06-10 Виктор Семенович Савченков Propulsor, disc craft, disc craft large carrying capacity, underwater lift-pusher, propulsor underwater vehicles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3102490A1 (en) * 1981-01-26 1982-12-30 Hans Dieter Wilhelm 4050 Mönchengladbach Goeres Rotation body dynamics, a mechanism for generating lift and forward thrust for aircraft or water vessels
US6450111B1 (en) * 2000-08-10 2002-09-17 Graham G. Cocksedge Fan-based propulsion and pressure flow system
RU2414388C1 (en) * 2009-06-26 2011-03-20 Александр Яковлевич Альпин Method of flying with vtol and vtol rotorcraft
RU93361U1 (en) * 2010-01-20 2010-04-27 Юрий Петрович Андреев AIRCRAFT
RU2586180C2 (en) * 2014-07-09 2016-06-10 Виктор Семенович Савченков Propulsor, disc craft, disc craft large carrying capacity, underwater lift-pusher, propulsor underwater vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6082670A (en) Method and arrangement for fluidborne vehicle propulsion and drag reduction
EP2985220B1 (en) Apparatus and method for providing control and augmenting thrust at reduced speed and ensuring reduced drag at increased speed
US11485472B2 (en) Fluid systems that include a co-flow jet
US7234914B2 (en) Apparatus and method for enhancing lift produced by an airfoil
US6231004B1 (en) Fluid dynamic lift generation
US8157520B2 (en) Fan, airfoil and vehicle propulsion systems
JPH06508319A (en) Propulsion thrust ring system
US4130378A (en) Side propellers for the propulsion of fast boats and aircraft
US7374130B2 (en) Method and apparatus for vehicle control using variable blade pitch
US3326296A (en) Cycloidal propeller
US20090127384A1 (en) Wake Ingestion Propulsion System for Buoyant Aircraft
RU2803811C1 (en) Annular jet propeller
JP2020526453A (en) New low noise propeller
US4165848A (en) Rotary thrust device including axially elongated rotor rotatable in casting having elongated fluid intake and discharge slots
US9849975B2 (en) Deflection cone in a reaction drive helicopter
US2754919A (en) Propeller
US3226031A (en) Induction propeller
US20180186449A1 (en) Annular lift fan vtol aircraft
US2571586A (en) Aircraft of the reaction propulsion type
US5810288A (en) High velocity propeller
RU2414388C1 (en) Method of flying with vtol and vtol rotorcraft
TWM564092U (en) Propulsion pump
US3052430A (en) Method of aerodynamically decelerating an aircraft on the ground
RU2412082C1 (en) Method and device to move in gases or fluids
US20210331792A1 (en) Rotatable nacelle for centrifugal fan on aircraft