WO2003019014A1 - Wirkungsgradverbesserungssmethode von trag flügel - Google Patents

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    • F04D29/688Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to the force production method with the use of hydrofoil (or propeller wing), force which arises from the speed (current) and as a drive for ships, aircraft, helicopters, etc. is used.
  • the invention relates to the claw, which - according to the D.Bernoulli law - arises from the pressure difference between the two surfaces of a wing due to a flow.
  • the claw which - according to the D.Bernoulli law - arises from the pressure difference between the two surfaces of a wing due to a flow.
  • two or more wings move in gas or liquid. Then there are resistance forces on the underside and negative pressure forces on the top.
  • the method belongs to the systems where we offer energy to get strength.
  • the ratio claw to power is a coefficient characteristic of the efficiency of the dynamic system. For most fans, the efficiency coefficient (produced power through the offered power) is e.g. Wing very small and you can certainly improve it.
  • the purpose of the method is to improve the efficiency coefficient of blades and propellers, and this is achieved after use by using the underside separately or in different combinations. For example, another cut (Airfoil) gets a wind turbine than a water propeller.
  • Airfoil gets a wind turbine than a water propeller.
  • the force produced from this type arises in two ways. By moving a surface in gas or liquid and the opposite when the surface is in a flow. Compination of both is of course possible. The method evaluates both ways and pays a lot of attention to the viscosity.
  • Airfoils or propellers which, moving or not working, are provided with top edge (cut 3.), so that the contact breaks flow surface and leads to the formation of a vortex, which increases the lift.
  • Circular-butt-blunted wings (you can treat them as two-dimensional) that (in relation to a current) under which three different ways and their combinations work.
  • the first two assume a central outgoing flow and offer to reuse the flow.
  • the third is applied to circular propeller flow.
  • Fig. 2 The vortex occurs due to the viscosity, and the method exploits this property in two ways.
  • the viscosity is required up to the end of the propeller radius and not further (flow environment), because it reduces the flow speed (hence the force) and at the same time increases the circulation speed of the flow, which requires more power and does not take up too much force.
  • the method proposes frustoconical propellers (drawing 2), so that the entrance surface of the propeller flow gets a continuous reduction up to the exit, i.e. in the area where the current accelerates. Because the air viscosity is much lower than that of water, water propellers (recommended) are made up of gas around the flow (behind the propeller). All of this individually or in combinations improves efficiency.
  • the surface vortex In a wing according to the method, which either moves in gas or liquid and participates in vortex formation with the top edge, or is in a current and functions as a resistance surface or vortex formation surface (possible combinations), the surface vortex, if it exists, is not considered to be a mathematical circulation orbiting or going through the wing (Phd GA Georgadopoulos Aerodynamic II pages 13-16 Athens 1997), but calculated as real mass per unit of time over the wing
  • Section 1 Shows a known classic wing cut (Airfoil) Section 2. Shows combination of a propeller flow with a truncated cone according to the invention (12).
  • Section 3 Shows Compination underside of a wing (12) according to the invention.
  • Section 4. Shows combination of two wings (12) according to the invention.
  • Section 5 Shows the reuse of a flow that only reaches the top of a wing (12) according to the invention.
  • Section 6. Shows three wings (12) according to the invention which only produce resistance.
  • Drawing 7. Shows sections 6 and 8 from above.
  • Section 8. Shows a fan (central outgoing flow) with composite frustoconical blades (12)
  • drawing 8 can work with air or water.
  • the central outgoing flow with the help of the motor (14) comes from the pump (11) onto the frustoconical surface of the first wing (12) and produces resistance force.
  • the flow height and the angle (between flow and wing) determine the maximum wing width.
  • most of the flow (the height of which decreases with the radius) is filled via one (or more) ellipse wings, and the angle between the flow and the wing is increased.
  • the total force required to lift is zero because of the circular symmetry.
  • the wings (12) are attached to the motor (14) by flow guides (13) which at the same time counteract the tendency of the construction to rotate (torque). Similar construction (drawing 5) can use the main flow again (turning the pump)
  • Drawing 2. shows a circular wing (12) which (according to D.Beraoulli) ve ⁇ rn ⁇ ert the input surface of the fan to the outlet (acceleration distance).
  • the application improves the efficiency of the fan because it differs from the (viscosity) environmental disadvantages

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Abstract

Wirkungsgradverbesserungssmethode von Tragflügel (b.z.w-Propeller) dessen Luft-b.z.w. Wasserschnitt (Airfoil) zur Oberseite-Wirbelbildung mitmacht durch den Kontaktbruch der Hauptströmung (Oberseitenkante), wenn er sich in einer Strömung befindet oder sich in Gas b.z.w. Flüssigkeit bewegt.

Description

WIRKUNGSGRADVERBESSERUNGSSMETHODE VON TRAG FLÜGEL
Die Erfindung beziet sich auf Kraftproduktionsmethode mit der Nutzung Tragflü gehl (oder Propellerflüg.), Kraft die aus der Geschwindigkeit (Strömung) entsteht und als Antrieb bei Schifen, Flugzeugen, Hubschraubern u.s.w. benutzt wird.
Die Erfindung beziet sich auf die Krall, die-nach dem D.Bernoulli Gesetz- aus dem Druckdifferenz der Zwei Flächen eines Flügels entsteht, aufgrund einer Strömung. Für diesen Zweck meistens zwei oder mehrere Flügel bewegen sich in Gas oder Flüssigkeit. Dann entstehen auf der Unterseite Wiederstandskräfte und auf der Oberseite Unterdruckskräfte.
Die Methode gehöhrt zu den Systemen wo wir Energie anbieten um Kraft zu bekomen. Das Verhältnis Krall durch Leistung ist ein Coefficient charakteristisch für das Wirkungsgrad des dynamischen Systems. Der Wirkungsgradcoefficient (produzierter Kraft durch angebotene Leistung) ist bei den meisten Ventilatoren b.z.w. Tragflügeln sehr klein und man kann ihn sicherlich verbessern.
Zweck der Methode ist die Verbesserung des Wirkungsgradcoeffϊcientes von Flügeln und Propellern und das realisiert sie nach Fall mit der Benutzung der UnterOberseite getrennt oder in verschiedene Compinationen. Z.B. anderen Schnitt (Airfoil) bekommt eine Windkraftanlage als ein Wasserpropeller.
Die aus dieser Art produzierte Kraft ensteht Zweierlei. Durch die Bewegung einer Fläche in Gas oder Flüssigkeit und das Gegenteil, wenn die Fläche sich in einer Strömung befindet. Compination Beider ist naturlich möglich. Die Methode bewertet Beide Wege und achtet sehr auf die Viskosität.
Sie schlagt vor;
a) Tragflügeln oder Propeller die, bewegend oder nicht funktionieren, mit Oberseitenkante (Snitt 3.)versehen sind, so dass das Berühren Strömung- Oberfläche bricht und zu Bildung eines Wirbels führt, dass den Auftrieb erhöht.
b) kreisförmige -kegestummpige Flügeln (man kann sie als zwei Dimensional behandeln) die (in Zusammenhang mit einer Strömung) unter der drei verschiedene Weisen und Ihre Compinationen funktionieren.
Entweder als Wiederstandsflächen (Zeichn.6.), oder Zugunste einer Wirbelbildung (Fall a), oder als umgebungbestimmende Flächen einer Strömung.
Die erste Zwei setzen eine zentralabgehende Strömung voraus und bieten das Wiederbenutzen der Strömung an. Der dritte wird an kreisförmige Propellerströmung angewendet. (Zeichn. 2) Der Wirbel ergigt sich wegen der Viskosität, und die Methode nutzt diese Eigenschaft Zweierlei aus.Im Fall eines Propellers die Viskosität braucht man bis an das Ende des Propelierradius und nicht weiter (Strömungsumgebung), weil sie die Strömungsgeschwindigkeit vermindert (daher auch die Kraft) und gleichzeitich die Zirkulationsgeschwindigkeit der Strömung vergrössert, was mehr Leistung anfordert, und nicht zu nutzliche Kraft mitmacht.
Die Methode schlllägt kegelstumpfϊge Propellern vor (Zeichn. 2), so das die Eingangsfläche der Propellerströmung eine continuierliche Verminderung bis zum Ausgang bekommt, d.h. im Bereich wo sich die Strömung beschleunigt. Weil die Luftviskosität viel kleiner als die des Wassers ist, bei Wasserpropellern (wird empfohlen) die Umgebung der Strömung (Hinter dem Propeller) aus Gas zu Bestehen. Das alles einzeln oder in Compinationen verbessern das Wirkungsgrad.
In einem nach der Methode Flügel, der sich entweder in Gas oder Flüssigkeit bewegt und mit der Oberseitenkante zu Wirbelbildung mitmacht, oder sich in einer Strömung befindet und als Wiederstandsfläche oder Wirbelbildungsfläche funktioniert (mögliche Compinationen), der Flächenwirbel, wenn er existiert, wird nicht als eine mathematische Zirkulation, die den Flügel umkreist oder durch ihn geht( Phd G. A. Georgadopoulos Aerodynamic II seite 13-16 Athen 1997), sondern als reele Masse pro Zeiteinheit über dem Flügel berechnet
Experimente zeigten das eine mit kleiner Höhe, parallel zu einer Fläche. Strömung null Auftriebskraft produziert. Unter einem Winke] wo die Strömung aus der Fläche abweicht, ergibt aullriebskrall, und umgekehrt Wiederstandskraft. Die Kräfte sind analog der Strömungsgeschwindigkeit und der Fläche, die sich von der Strömungshöhe begrenzt wird. Für die Produktion bestimmter Kraft die elliptische Flächenseite kann kleiner als die der Wiederstandsfläche sein, wenn der Winkel grösser ist. Die compination des oben Beschrieben fuhrt zu (nach Fall) von der Methode vorgeschlagene Flügeln.
Die Erfindung wird mit Hilfe Anwendungsbeispiele und im Bezug auf die existierende Zeichnungen beschrieben.
Schnitt 1. Zeigt einen bekannten klasischen Flügelschnitt (Airfoil) Schnitt 2. Zeigt Compination einer Propellerströmung mit einem nach der Erfindung kegelstumpfigen Flügel (12).
Schnitt 3. Zeigt Compination Unter- Oberseite eines nach der Erfindung Flügels(12).
Schnit 4. Zeigt Compination von zwei nach der Erfindung Flügeln(12).
Schnitt 5. Zeigt das Wiederbenutzen einer Strömung die nur die Oberseite eines nach der Erfindung Flügels(12) erreicht.
Schnitt 6. Zeigt Drei nach der Erfindung Flügeln(12) die nur Wiederstandskraft produzieren. Zeichnumg 7. Zeigt von Oben (Drauf)Schnitt 6 und 8.
Schnitt 8. Zeigt einen Ventilator (zentralabgehender Strömung) mit compinierten nach der Erfindung kegelstumpfigen Flügeln(12)
Die Construktion der Zeichnung 8. kann mit Luft oder Wasser funktionieren. Die zentralabgehnde Strömung mit Hilfe des Motors(14) kommt von der Pumpe (11) auf die kegelstumpfige Fläche des ersten Flügels (12) und produziert Wieder- standskrafl. Die Strömungshöhe und der Winkel (zwischen Strömung und Flügel) bestimmen die max.Flügelbreite. Gleichdanach der grösste Teil der Strömung (deren Höhe mit dem Radius kleiner wird) wird über eine (oder mehrere) Ellipseflügel gefülirt, und der Winkel zwischen Strömung und Flügel vergrössert. Die sehnkrecht zum Auftrieb gesamte Kraft ist wegen der Kreissymmetrie null. Die Flügeln (12) sind mit dem Motor (14) durch Strömungsfuhrungen (13) befestigt, die gleichzeitig der Tendenz der Construktion sich zu drehen (Drehmoment) entgegen wirken. Änliche Construktion (Zeichn. 5) kann die Haubtströmung Wieder benutzen.(Umdrehen der Pumpe)
Als Umgebungsfläche der kreisförmiger Flügel funktioniert nach dem Pfänomen der Nullkraft bei parallele Strömung. Zeichnung 2. zeigt einen kreisförmigen Flügel (12) der (nach D.Beraoulli) die Eingangsfläche des Ventilators bis zum Ausgang veπrn^ert(Beschleuningungsabstand). Die Anwendung verbessert das Wirkungsgrad des Ventilators weil sie von den (Viskositäts)umgebungsliegente Nachteile abweicht

Claims

Ansprüche
1. Wirkungsgrad verbesserungssmethode von Tragflügel (b.z.w-Propeller) dessen Luft- b.z.w. Wasserschnitt (Airfoil) zur Oberseite- Wirbelbildung mitmacht (Fig.3) durch den Kontaktbruch der Hauptströmung (Oberseitenkante), wenn er sich in einer Strömung befindet oder sich in Gas b.z.w. Flüssigkeit bewegt.
2. Wirkungsgradverbesserungssmethode nach dem Anspruch 1. und das Mittel dass es sie verwirklicht ein (oder mehrere compinierte) kegelstumpfiger Flügel ist
3.Methode nach dem Anspruch 1 bis 2. wo einen Propeller im Bereich der Strömungsbeschleunigumg ein kegelstumpfiger Flügel umkreist und als Ergebniss die allmälige Vemiinderung der Strömungsfläche ergibt
4. Methode nach dem Anspruch 1 bis 3. wo einen Propeller ein kegelstumpfiger Flügel umkreist und als Ergebniss der Trasport der Strömung in einer Umgebung verschiedener Viskosität ergibt.
5. Methode nach dem Anspruch 2. wo das Mittel dass es sie verwirklicht eine zentralabgehende JcreisfÖrmige (befreite oder beschleunigte) Strömung ist, die auf eine (oder Compinationen) Ober-oder Unterflügelseite geführt wird.
6. Methode nach dem Anspruch 1. bis 5. wo Teil oder die ganze Strömung wiederbenutzt wird
7. Methode nach dem Anspruch 1. bis 6. wo die Flügeln mit Strömungsführungen versehen sind.
8. Methode nach dem Anspruch 1. bis 7. wo Gas oder Flüssigkeit zur Verstärkung des Oberseitewirbels befreit oder beschleunigt wird (TTurbine).
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