SK762012A3 - Paramotor s dynamickou kompenzáciou reakčného momentu vrtule - Google Patents

Abstract

Paramotor s dynamickou kompenzáciou reakčného točivého momentu vrtule pozostáva z rámu (1), postoja (2), motora a vrtule (3) rotujúcej v ochrannom koši (4). Na ráme a/alebo na ochrannom koši je umiestnený jeden alebo viacero povrchov tak, že vzduch okolo nich prúdiaci vytvára aerodynamické vztlakové sily, usmernené do točivého momentu v opačnom smere ako reakčný točivý moment vrtule. Tieto povrchy sú vytvorené na konštrukčných prvkoch, ktoré majú asymetrický profil (13), symetrický profil (14) s nenulovým uhlom nábehu, asymetrický profil (15) s nenulovým uhlom nábehu alebo formu klapiek či plôch (16) s nenulovým uhlom nábehu. Spomínané povrchy môžu mať nastaviteľný uhol (17) nábehu.

Description

Vnález sa týka paramotoru s dynamickou kompenzáciou reakčného momentu vrtule využiteľného v letectve, najmä v oblasti lietania na motorových padákoch a motorových padákových klzákoch.

Doterajší stav techniky

Lietanie na motorových padákových klzákoch využíva padákové klzáky ako krídlo pre vytváranie vztlaku a pohonnú motorovú jednotku zvanú paramotor. Paramotory sa zväčša skladajú zo základnej nosnej konštrukcie, motora, postroja pre pilota, vrtule a ochranného koša vrtule.

Paramotory v súčasnosti využívajú spaľovacie alebo elektrické motory, ktoré roztáčajú vrtuľu.

Prenos výkonu motora na vrtuľu sa prejavuje ako:

- dopredný ťah a

- reakčný točivý moment

Dopredný ťah je sila, ktorá pôsobí v smere letu motorového padákové klzáku alebo motorového padáku, vďaka ktorej môže udržiavať letovú výšku alebo stúpať.

Reakčný točivý moment vrtule je moment sily, ktorý spôsobuje otáčanie paramotora okolo osi otáčania vrtule avšak v opačnom smere ako smer otáčania vrtule.

Ak sa vrtuľa točí proti smeru hodinových ručičiek pri pohľade zozadu na vrtuľu, reakčný točivý moment bude pôsobiť v opačnom smere a spôsobuje otáčanie celého paramotora v smere hodinových ručičiek. Otáčanie paramotora spôsobí vyššie zaťaženie pravého závesu padákového klzáku a odľahčenie a pozdvihnutie ľavého závesu padákového klzáku. Ako dôsledok rôzneho zaťaženia závesov a vychýlenia ich vzájomnej polohy padákový klzák zatáča doprava. Pre paramotory s vrtuľou točiacou sa v smere hodinových ručičiek pri pohľade zozadu platia spomínané vzťahy a sily opačne.

Čím rýchlejšie sa vrtuľa točí, tým výraznejší je reakčný točivý moment a tým viac bude mať padákový klzák tendenciu zatáčať. Keďže padák má tendenciu zatáčať, nie je schopný rovného letu bez zásahu pilota a je obtiažnejšie ho presne riadiť. Padák zatáča do jednej strany menej razantne ako do druhej a vyžaduje väčšie zásahy do riadenia.

Princíp vynálezu je platný a účinný bez ohľadu na smer otáčania vrtule.

Doterajšie spôsoby kompenzácie reakčného momentu pre paramotory s vrtuľou točiacou sa proti smeru hodinových ručičiek pri pohľade zozadu.

V súčasnosti sa na kompenzáciu reakčného točivého momentu využíva posun ťažiska paramotora mimo stred závesov. Keďže reakčný točivý moment zaťažuje pravý záves padákového klzáku a odľahčuje ľavý je snahou konštruktérov preniesť na ľavý záves väčšiu časť hmotnosti paramotora a pilota tak, aby sa zaťaženie závesov vyrovnalo.

Bežné sú tri spôsoby prenosu ťažiska:

1. asymetrické osadenie bloku motora - naklonením motora doľava sa posúva ťažisko paramotora doľava od stredu závesov, nakoľko motor je zväčša najťažšou časťou paramotora.

2. asymetrické umiestnenie závesov padáku je veľmi často používanou metódou kompenzácie reakčného točivého momentu. Karabíny, do ktorých sa pripájajú závesy padáku sú voči osi otáčania vrtule posunuté doprava. Ľavý záves padáku je tak bližšie k ťažisku paramotora a pilota a je viac zaťažený hmotnosťou paramotora a pilota, čím sa kompenzuje zvýšené zaťaženie pravého závesu reakčným točivým momentom.

3. nastaviteľný diagonálny popruh na kompenzáciu reakčného momentu vedený od spodnej časti postroja z oblasti pravého kolena pilota krížom popred pilota k ľavému závesu. Skrátením tohto popruhu sa časť hmotnosti pravej nohy pilota prenáša na ľavý záves.

Pre paramotory s vrtuľou točiacou sa v smere hodinových ručičiek platia uvedené metódy opačne.

Niektoré paramotory kombinujú aj viaceré spôsoby kompenzácie reakčného točivého momentu. Všetky spôsoby kompenzácie reakčného točivého momentu na báze posunu ťažiska majú jednu spoločnú charakteristiku: kompenzácia je fixná, t.j. zvýšenie zaťaženia ľavého závesu je dané zvolenou konštrukciou alebo nastavenou dĺžkou diagonálneho popruhu .

Zatiaľ čo reakčný točivý moment rastie so zvyšujúcimi sa otáčkami vrtule, kompenzácia prenosom ťažiska je nemenná.

Dobre navrhnutý paramotor je vyvážený pre vodorovný let, tzn. pre stredné otáčky vrtule, ktoré sú potrebné pre udržanie výšky počas letu. Ak pilot zvýši výkon motora a otáčky vrtule napríklad pri 2 potrebe stúpať, vzrastie reakčný točivý moment vrtule exponenciálne, avšak kompenzácia prenosom ťažiska nie. V tomto prípade padák bude zatáčať doprava - nebude schopný letieť rovno bez zásahu pilota do riadenia.

Rovnako sa to prejaví aj v prípade, ak pilot používa na lietanie malý padákový klzák, ktorý je rýchlejší, avšak vyžaduje vyšší výkon tlačnej vrtule. Niektoré súčasné padákové klzáky umožňujú zmeniť geometriu klzáku počas letu a tak zvýšiť jeho rýchlosť. Pre väčšiu rýchlosť však potrebuje padákový klzák vyššiu tlačnú silu pre udržanie vodorovného letu. Takýto padákový klzák bude zatáčať doprava aj pri vodorovnom lete, vyváženie paramotora bolo optimalizované na nižšie otáčky vrtule.

Ak pilot naopak zníži výkon na základné otáčky alebo vypne motor úplne, reakčný točivý moment bude minimálny alebo nulový, avšak kompenzácia prenosom váhy ostáva. Padák v tomto prípade bude zatáčať doľava a nebude schopný samostatného rovného letu.

Súčasné metódy kompenzácie reakčného točivého momentu paramotorov sú teda nastavené na určité otáčky vrtule. Ak letí motorový padákový klzák pri vyšších alebo nižších otáčkach, nie je schopný rovného letu a jeho manévrovateľnosť je obmedzená.

Podstata vynálezu

Paramotor s dynamickou kompenzáciou reakčného momentu vrtule využíva prúdenie vzduchu cez priestor ochranného koša a cez okolo samotnej konštrukcie paramotora pre vytvorenie kompenzačného momentu síl vyvolávajúcich rotáciu paramotora proti smeru reakčného točivého momentu vrtule. Paramotor s dynamickou kompenzáciou reakčného momentu vrtule dosauhje vytvorenie tohto točivého momentu síl vhodným umiestnením vztlak generujúcich povrchov, ktoré majú v reze asymetrický profil, symetrický profil s nenulovým uhlom nábehu, asymetrický profil s nenulovým uhlom nábehu alebo formu klapiek či plôch s nenulovým uhlom nábehu.

Uhol nábehu je uhol ktorý zviera os vztlak generujúceho povrchu s vektorom relatívneho pohybu tohto povrchu s okolitým vzduchom.

Vztlak je sila, ktorá je vytváraná obtekaním prúdiaceho vzduchu okolo spomínaných povrchov pričom paramotor s dynamickou kompenzáciou reakčného momentu vrtule usmerňuje pôsobenie týchto síl proti smeru pôsobenia reakčného momentu vrtule.

Usmernenie týchto vztlakových síl do podoby momentu sily stáčajúcej paramotorom proti smeru pôsobenia reakčného momentu vrtule je možné dosiahnuť radiálnym umiestnením spomínaných povrchov a umiestnením spomínaných povrchov tak, aby kompenzačný točivý moment pôsobil rovnakým smerom.

Čím viac vztlak generujúcich povrchov je na paramotore s dynamickou kompenzáciou reakčného momentu vrtule umiestnených, tým vyšší kompenzačný točivý moment budú vytvárať. Čím je ich poloha bližšia k radiálnej polohe, tým výraznejšie bude ich kombinovaný kompenzačný točivý moment otáčať paramotorom v želanom smere.

Čím rýchlejšie sa vrtuľa točí, tým vyšší je jej reakčný točivý moment. Zároveň však rýchlejšie rotujúca vrtuľa vyvoláva rýchlejšie prúdenie vzduchu cez priestor rámu a ochranného koša paramotora, rýchlejšie obtekanie vztlak generujúcich povrchov a teda aj vyšší kompenzačný točivý moment. Kompenzácia reakčného točivého momentu vrtule je teda dynamická.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku 1 je znázornený paramotor pozostávajúci z rámu, postroja, motora a vrtule v ochrannom koši, ktorý sa skladá z obruče a ramien.

Na obrázku 2 je znázornený reakčný točivý moment vrtule a jeho vplyv na otáčanie paramotora v prípade vrtule točiacej sa proti smeru hodinových ručičiek. Pre paramotory s opačným smerom otáčania vrtule platia znázornené vzťahy opačne.

Na obrázku 3 sú znázornené radiálne umiestnené povrchy, ktoré obtekané vzduchom vytvárajú kompenzačný točivý moment.

Na obrázku 4 sú znázornené rôzne tvary povrchov, ktoré pri obtekaní prúdiacim vzduchom generujú vztlak, teda silu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Rozumie sa, že jednotlivé príklady uskutočnenia vynálezu sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Ekvivalenty uvedených príkladov využívajúce popísanú metódu kompenzácie reakčného momentu vrtule budú spadať do rozsahu patentových nárokov.

Príklad 1: Paramotor pozostáva z rámu (1), postroja (2), motora a vrtule (3) rotujúcej v ochrannom koši (4). Ramená (11) ochranného koša (4) paramotora sú vyrobené z asymetrického profilu (13), symetrického profil (14) s nenulovým uhlom nábehu alebo asymetrického profilu (15) s nenulovým uhlom nábehu. Počas letu prúdi okolo týchto ramien vzduch, pričom toto prúdenie je vyvolané dopredným letom paramotoru a tiež rotáciou vrtule. Vzduch prúdiaci okolo týchto ramien pôsobí aerodynamickou vztlakovou silou na ich povrch. Ramená sú umiestnené v ideálnej radiálnej polohe (18) vzhľadom na os otáčania vrtule a smer pôsobenie aerodynamických vztlakových síl je rovnaký, takže spoločné pôsobenie aerodynamických vztlakových silo sa prejaví ako točivý moment efektívne stáčajúci paramotor aj s pilotom proti smeru reakčného momentu vrtule.

Príklad 2: V tomto príklade je popísaný paramotor, ktorý využíva ten istý princíp vytvárania točivého momentu proti smeru reakčného momentu vrtule popísaný v prvom príklade. Odlišnosť konštrukcie spočíva v tom, že avšak pre vznik aerodynamické vztlakové sily nevznikajú na povrchu ramien paramotora ale na povrchu klapiek (16) s nenulovým uhlom nábehu namontovaných bežný (napríklad trubkový) ochranný kôš paramotora. Tieto klapky môžu byť namontované na ľubovoľné miesto na ráme alebo koši paramotora. Paramotor konštruovaný podľa tohto príkladu môže dosiahnuť rovnakého efektu dynamickej kompenzácie reakčného momenty vrtule avšak bude mať pravdepodobne väčší odpor vzduchu a tým nižšiu efektívnosť letu.

Príklad 3: Paramotor je konštruovaný podľa príkladu 1 alebo príkladu 2 avšak odlišuje sa tým, že povrchy, na ktoré pôsobí prúdiaci vzduch aerodynamickou vztlakovou silou sú umiestnené tak, aby bol ich uhol nábehu (17) meniteľný pred štartom a/alebo počas letu.

Claims (6)

1. Paramotor s dynamickou kompenzáciou reakčného točivého momentu vrtule pozostávajúci z rámu (1), postroja (2), motora a vrtule (3) rotujúcej v ochrannom koši (4), vyznačujúci sa t ý m, že na ráme a/alebo na ochrannom koši je umiestnený jeden alebo viacero povrchov tak, že vzduch okolo nich prúdiaci vytvára aerodynamické vztlakové sily usmernené do točivého momentu v opačnom smere ako reakčný točivý moment (6) vrtule.

2. Paramotor podľa nároku 1 vyznačujúci satým, že jeden alebo viac povrchov je umiestnených radiálne (18) alebo približne radiálne vzhľadom na os rotácie vrtule.

3. Paramotor podľa nároku 1 alebo 2 vyznačujúci sa tým, že jeden alebo viacero povrchov je prispôsobených tak, aby vzduch okolo nich prúdiaci vytváral vztlakové sily, ktoré následne vytvárajú spomínaný kompenzačný točivý moment.

4. Paramotor podľa ľubovoľného z predchádzajúcich nárokov vyznačujúci sa tým, že jeden alebo viacero povrchov sú vytvorené na konštrukčných prvkoch, ktoré majú asymetrický profil (13), symetrický profil (14) s nenulovým uhlom nábehu, asymetrický profil (15) s nenulovým uhlom nábehu alebo formu klapiek či plôch (16) s nenulovým uhlom nábehu.

5. Paramotor podľa nároku laž4 vyznačujúci satým, že spomínaný jeden alebo viac povrchov je integrovaných do rámu alebo ochranného koša paramotora tak, že niektoré časti ochranného koša vrtule alebo rámu sú vyrobené z asymetrického profilu (13), symetrického profilu (14) s nenulovým uhlom nábehu alebo asymetrického profilu (15) s nenulovým uhlom nábehu.

6. Paramotor podľa nároku laž4 vyznačujúci satým, že spomínaný jeden alebo viac povrchov je pripojených na rám alebo ochranný kôš paramotora.