WO2009047376A1 - Sistema y método propulsor y sustentador para naves y aeronaves vtol - Google Patents

Sistema y método propulsor y sustentador para naves y aeronaves vtol Download PDF

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Manuel Muñoz Saiz
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Munoz Saiz Manuel
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type

Definitions

  • FIELD OF THE INVENTION In the support of VTOL aircraft and propulsion of all types of ships and airplanes. STATE OF THE TECHNIQUE.- Airplanes and ships preferably use propellers and turbines for propulsion, all of them produce rotating and centrifugal flows of fluid, with the consequent energy loss. VTOL airplanes use propellers and turbines powered by complex and heavy systems as sustainers and propellers. Others have used oscillating systems similar to that of fish but with little performance. With the present invention simple and high throughput channeled flows are produced.
  • the propellant and support system and method for VTOL ships and aircraft, of the type of oscillating pump of the invention consists of one or more fins, fastened and oscillating around one of its edge or axis close to the intersection of the extension of the two rectangular walls of the dihedral of the section of the divergent duct in the form of a triangular prism in which it moves, the fins are driven by motors, actuators, electromagnets, etc.
  • the fins are totally or partially flexible, increasing flexibility towards the area of greatest radius, they can carry ferromagnetic plates that are attracted and / or repelled by external electromagnets to which sinusoidal alternating currents generated by an electric or electronic oscillator circuit are applied .
  • the fins can be rectangular or trapezoidal and oscillate around an edge by flexing by means of a flexible strip of steel and / or rubber band, the steel strips allow the oscillation of the entire fin that in this case can be rigid. They can have a pivot shaft and a spring or a rubber ring for recovery.
  • the oscillation of the fins can be vertical, horizontal or inclined and also its cover. Parallel fins following the divergent duct prevent the flow backward during the oscillating fin operation. Applying the rotation of the fin in the upper area of an extension of its axis avoids the problems of tightness.
  • the propulsion or lift can be produced by applying directly to the axis of the fin, which can be rigid, an oscillating movement. It is usually applied on the sides of a long shaft.
  • Electromagnets can be used on a single face or wall of the duct and use independent signals. Piezoelectric motors or actuators can be used.
  • the armor can be a permanent magnet or just a magnetic plate.
  • Ducts and fins of great amplitude or lateral length can also be used.
  • the divergent duct may be extended or topped by a convergent nozzle or with parallel faces.
  • the internal elements, fins, supports, etc. they are hydrodynamic and without bumps generating turbulence.
  • the fluid velocity can be modified by varying the frequency or amplitude of the applied current wave.
  • flap or flap check valves flexible or rotating around an axis, allow suction and prevent the fluid backing in two ducts created on both sides of the vane acting as a double impending suction pump.
  • Electromagnetic type systems allow great tightness.
  • Figure 1 shows a schematic and partially sectioned view of a duct or pump with the system of the invention.
  • Figures 2 through 5 and 9 through 12 and 13 show schematic and partially sectioned views of duct variants with the system of the invention.
  • Figure 6 shows a plan and schematic view of a variant of the system of the invention.
  • Figures 7 and 8 show side and schematic and partially sectioned views of the stern of a ship with the system of the invention.
  • Figure 14 shows a perspective, schematic and partial view of a support system for airplanes.
  • FIG 1 shows the coils (3 and 3a) which when fed with independent sinusoidal currents attract or repel the permanent magnet or plate (4) and therefore the oscillating fin (1), which oscillates according to the dashed arrows, sucking the fluid and throwing it between the divergent angular walls (2 and 2a) in the form of a triangular prism of the pump from which it is driven, an edge of the fin (1) is attached to the joint (7) of the angular walls by means of the strip or band (6).
  • the fluid enters through the holes (5) according to the adjacent arrows and is sent divergently according to the larger arrows.
  • An electromagnet is optional.
  • Figure 2 shows the coils (3 and 3a) which when fed with sinusoidal current attract or repel the plate (4) and therefore the oscillating fin (1), sucking the fluid and throwing it between the divergent angular walls (2 and 2a) in the form of a triangular prism of the pump from which it is driven, an edge of the fin (1) is connected to the axis of rotation (7a) by means of the strap or band (6).
  • a rubber ring (8) as a recuperator.
  • the fluid enters through the holes (5) according to the adjacent arrows and is sent parallel to the shaft by means of the fins (16) which facilitate the flow not to recede.
  • Figure 3 shows the coils (3 and 3 a) which, when fed with independent sinusoidal currents, attract or repel the plate (4) and therefore the oscillating fin (1), sucking the fluid and throwing it between the angular walls divergent (2 and 2a) in the form of a triangular prism of the pump from which it is driven, an edge of the fin (1) is attached to the joint of the angular walls (7) by means of the strap or band (6).
  • the fluid enters through the holes (5) according to the adjacent arrows and is sent parallel to the plane of symmetry according to the larger arrows through the parallel walls (9 and 9a) and between the fixed fins (34).
  • An electromagnet is optional.
  • Figure 4 shows the coils (3 and 3a) which when fed with sinusoidal current attract or repel the plate (4) and therefore the oscillating fin (1), sucking the fluid and throwing it between the divergent angular walls (2 and 2a) in the form of a triangular prism of the pump from which it is driven, an edge of the fin (1) is attached to the joint of the angular walls (7) by means of the strap or band (6).
  • the fluid enters through the holes (5), adjacent arrows, and is sent convergently according to the larger arrows through the converging walls (10 and 10a).
  • Figure 5 shows a duct similar to a venturi nozzle, the coils (3 and 3a) being fed with sinusoidal current attract or repel their cores and by means of the rod (54) the plate (4) and therefore the oscillating fin (1 ), sucking the fluid and throwing it between the divergent angular walls (2 and 2a) in the form of a triangular prism from which it is driven, an edge of the fin (1) is attached to the nerve or shaft (7) by means of the strap or band (6), and is supported by the support rods (11).
  • the fluid enters through the convergent conduit (12) according to the major arrow and is sent parallel to the plane of symmetry according to the larger arrows through the parallel walls (9 and 9a).
  • the four flexible check valves (30 and 31) allow suction and prevent fluid backflow in two ducts created on both sides of the vane, acting as a double impending suction pump.
  • the check valves (31) are held by the support rods (32) and the aerodynamic profile (33).
  • An electromagnet and the front or rear valves are optional.
  • Figure 6 shows the inlet duct (12), the axis of rotation or fastening point of the fin (7), the fin (1) and the divergent duct (2). It is similar to a portion of the device of figure (5).
  • Figure 7 shows the axis of rotation (7a) of the fin (1), the stern of the boat (12), the engine (13) and the support of its axis (14).
  • Figure 8 shows the axis of rotation (7a) of the fin (1), the stern of the boat (12), the engine (13), the support of its axis (14) and filter grill to the side water inlet ( fifteen).
  • Figure (9) shows the axis of rotation (7a) of the fin (1), its support (11), the divergent duct (2) topped in a horizontal duct (9), the ferromagnetic or clamping plate (4) displaced by the electromagnet (3), the fluid enters through the conduit (27).
  • Figure 10 shows the axis of rotation (7a) of the fin (1), driven by the disk (38) moved by a motor and the joint (39), the divergent duct (2) and finished off at the nozzle (10) .
  • Figure 1 1 shows the fin (1) driven the pinion of its shaft (41) in turn moved by the pinion (40), the divergent duct (2) topped on the convergent nozzle (10).
  • Figure 11 shows the axis of rotation (7a) of the fin (1) the fin (1) driven by the disk (38) moved by a motor and the joint (39), the divergent duct (2) topped on the nozzle convergent (1) surrounding these last two the element (37a), generator of the two output ducts.
  • Figure 13 shows the fins (1), the converging walls (2) and the air inlets of the ducts (50).
  • Figure 14 shows the device with fin check valves (30a and 31a) with the pivot axes (51 and 52). The strips (53) keep them closed. Inlet or outlet valves may be optional. Its opening and closing is automatic.

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Abstract

El sistema y método propulsor y sustentador para naves y aeronaves VTOL consiste en una o más aletas, sujetas y oscilantes alrededor de una de su arista o eje próximos a la intersección de la prolongación de las dos paredes rectangulares del diedro del tramo del conducto divergente en forma de prisma triangular en que se mueve, las aletas son accionadas mediante motores, actuadores, electroimanes, etc. y pueden ser rectangulares o trapezoidales, rígidas o flexibles incrementando su flexibilidad hacia la zona de mayor radio.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PROPULSOR Y SUSTENTADOR PARA NAVES Y
AERONAVES VTOL
CAMPO DE LA INVENCIÓN.- En la sustentación de aeronaves VTOL y propulsión de todo tipo de barcos y aviones. ESTADO DE LA TÉCNICA.- Los aviones y barcos utilizan preferentemente hélices y turbinas para propulsión, todos ellos producen flujos giratorios y centrífugos de fluido, con la consiguiente pérdida energética. Los aviones tipo VTOL utilizan como sustentadores y propulsores hélices y turbinas accionados por sistemas complejos y pesados. Otros han utilizado sistemas oscilantes similares al de los peces pero con poco rendimiento. Con la presente invención se producen flujos canalizados simples y de gran rendimiento.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.- El sistema y método propulsor y sustentador para naves y aeronaves VTOL, del tipo de bomba oscilante de la invención consiste en una o más aletas, sujetas y oscilantes alrededor de una de su arista o eje próximos a la intersección de la prolongación de las dos paredes rectangulares del diedro del tramo del conducto divergente en forma de prisma triangular en que se mueve, las aletas son accionadas mediante motores, actuadores, electroimanes, etc.
Las aletas son total o parcialmente flexibles incrementando la flexibilidad hacia la zona de mayor radio, pueden portar unas placas ferromagnéticas que son atraídas y/o repelidas mediante unos electroimanes externos a los que se les aplican corrientes alternas sinusoidales generadas por un circuito oscilador eléctrico o electrónico.
Las aletas pueden ser rectangulares o trapezoidales y oscilan alrededor de una arista flexionando mediante un fleje o banda flexible de acero y/o caucho muy elástico, los flejes de acero permiten la oscilación de toda la aleta que en este acaso puede ser rígida. Pueden tener un eje de giro y un muelle o una anilla de caucho para recuperación. La oscilación de las aletas puede ser vertical, horizontal o inclinada e igualmente su cubierta. Unas aletas paralelas a continuación del conducto divergente evitan el retroceso del flujo durante la actuación de la aleta oscilante. Aplicando el giro de la aleta en la zona alta de una prolongación de su eje se evitan los problemas de estanqueidad La propulsión o sustentación se puede producir aplicando directamente al eje de la aleta, que puede ser rígida, un movimiento oscilante. Se suele aplicar en los laterales de un largo eje.
Se pueden utilizar los electroimanes en una sola cara o pared del conducto y usar señales independientes. Pueden usarse motores o actuadores piezoeléctricos. La armadura puede ser un imán permanente o solo una placa magnética.
Pueden usarse múltiples sistemas o dispositivos con las aletas accionadas simultáneamente, unidas entre sí mediante un cordón o cuerda de acero. También pueden usarse los conductos y aletas de gran amplitud o longitud lateral. El conducto divergente puede estar extendido o rematado por una tobera convergente o con caras paralelas.
Los elementos internos, aletas, soportes, etc. son hidrodinámicos y sin protuberancias generadoras de turbulencias. La velocidad del fluido se puede modificar variando la frecuencia o la amplitud de la onda de corriente aplicada. Añade un elemento troncocónico cuya sección es aproximadamente un trapecio de menor ángulo al del prisma barrido por la aleta, el cual crea dos pasillos laterales por donde circula el fluido.
Cuatro válvulas de retención de aletas o chapaleta, flexibles o giratorias alrededor de un eje permiten la succión y evitan el retroceso del fluido en sendos conductos creados a ambos lados de la paleta actuando como una doble bomba aspirante impelente.
Para la propulsión de todo tipo de naves y aeronaves se coloca el dispositivo o dispositivos horizontales y para sustentación en aviones VTOL se aplican verticalmente impulsando el flujo hacia abajo. Pueden usarse múltiples dispositivos con finas aletas para producir la sustentación en los VTOL. Es muy útil en submarinos. Ventajas: Es práctico, sencillo, económico, muy seguro, es ligero, tiene gran resistencia, duración, no mata los peces, tiene gran rendimiento y por tanto es mas ecológico. Los sistemas de tipo electromagnético permiten una gran estanqueidad.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de un conducto o bomba con el sistema de la invención.
Las figuras 2 a la 5 y de la 9 a la 12 y 13 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de variantes de conductos con el sistema de la invención.
La figura 6 muestra una vista en planta y esquematizada de una variante del sistema de la invención. La figura 7 y 8 muestran vistas laterales y esquematizadas y parcialmente seccionadas de la popa de un barco con el sistema de la invención.
La figura 14 muestra una vista en perspectiva, esquematizada y parcial de un sistema sustentador para aviones.
DESCRIPCIÓN MÁS DETALLADA DE LA INVENCIÓN El sistema de la invención, figura 1, muestra las bobinas (3 y 3a) las cuales al ser alimentadas con corrientes sinusoidales independientes atraen o repelen la placa o imán permanente (4) y por tanto la aleta oscilante (1), que oscila según las flechas de trazos, succionando el fluido y lanzándolo entre las paredes angulares divergentes (2 y 2a) en forma de prisma triangular de la bomba de donde sale impulsado, una arista de la aleta (1) está adosada a la unión (7) de las paredes angulares mediante el fleje o banda (6). El fluido entra por los orificios (5) según las flechitas contiguas y es enviado divergentemente según las flechas de mayor tamaño. Un electroimán es opcional.
La figura 2 muestra las bobinas (3 y 3a) las cuales al ser alimentadas con corriente sinusoidal atraen o repelen la placa (4) y por tanto la aleta oscilante (1), succionando el fluido y lanzándolo entre las paredes angulares divergentes (2 y 2a) en forma de prisma triangular de la bomba de donde sale impulsado, una arista de la aleta (1) está unida al eje de giro (7a) mediante el fleje o banda (6). Utiliza una anilla de caucho (8) como recuperador. El fluido entra por los orificios (5) según las flechitas contiguas y es enviado paralelo al eje mediante las aletas (16) las cuales facilitan que el flujo no retroceda.
La figura 3 muestra las bobinas (3 y 3 a) las cuales, al ser alimentadas con corrientes sinusoidales independientes, atraen o repelen la placa (4) y por tanto la aleta oscilante (1), succionando el fluido y lanzándolo entre las paredes angulares divergentes (2 y 2a) en forma de prisma triangular de la bomba de donde sale impulsado, una arista de la aleta (1) está adosada a la unión de las paredes angulares (7) mediante el fleje o banda (6). El fluido entra por los orificios (5) según las flechitas contiguas y es enviado paralelo al plano de simetría según las flechas de mayor tamaño mediante las paredes paralelas (9 y 9a) y entre las aletas fijas (34). Un electroimán es opcional. La figura 4 muestra las bobinas (3 y 3a) las cuales al ser alimentadas con corriente sinusoidal atraen o repelen la placa (4) y por tanto la aleta oscilante (1), succionando el fluido y lanzándolo entre las paredes angulares divergentes (2 y 2a) en forma de prisma triangular de la bomba de donde sale impulsado, una arista de la aleta (1) está adosada a la unión de las paredes angulares (7) mediante el fleje o banda (6). El fluido entra por los orificios (5), flechitas contiguas, y es enviado convergentemente según las flechas de mayor tamaño mediante las paredes convergentes (10 y 10a).
La figura 5 muestra un conducto similar a una tobera venturi, las bobinas (3 y 3a) al ser alimentadas con corriente sinusoidal atraen o repelen sus núcleos y mediante la varilla (54) la placa (4) y por tanto la aleta oscilante (1), succionando el fluido y lanzándolo entre las paredes angulares divergentes (2 y 2a) en forma de prisma triangular de donde sale impulsado, una arista de la aleta (1) está unida al nervio o eje (7) mediante el fleje o banda (6), y está soportado por las varillas de soporte (11). El fluido entra por el conducto convergente (12) según la flecha mayor y es enviado paralelo al plano de simetría según las flechas de mayor tamaño mediante las paredes paralelas (9 y 9a). Las cuatro válvulas de retención flexibles (30 y 31) permiten la succión y evitan el retroceso del fluido en sendos conductos creados a ambos lados de la paleta, actuando como una doble bomba aspirante impelente. Las válvulas de retención (31) están sujetadas por las varillas de soporte (32) y el perfil aerodinámico (33). Un electroimán y las válvulas anteriores o posteriores son opcionales.
La figura 6 muestra el conducto de entrada (12), el eje de giro o punto de sujeción de la aleta (7), la aleta (1) y el conducto divergente (2). Es similar a una porción del dispositivo de la figura (5).
La figura 7 muestra el eje de giro (7a) de la aleta (1), la popa del barco (12), el motor (13) y el soporte de su eje (14).
La figura 8 muestra el eje de giro (7a) de la aleta (1), la popa del barco (12), el motor (13), el soporte de su eje (14) y reja filtro a la entrada de agua lateral (15).
La figura (9) muestra el eje de giro (7a) de la aleta (1), su soporte (11), el conducto divergente (2) rematado en un conducto horizontal (9), la placa ferromagnética o de sujeción (4) desplazada por el electroimán (3), el fluido entra por el conducto (27).
La figura 10 muestra el eje de giro (7a) de la aleta (1), accionada mediante el disco (38) movido por un motor y la articulación (39), el conducto divergente (2) y rematado en la tobera (10).
La figura 1 1 muestra la aleta (1) accionada el piñón de su eje (41) movido a su vez por el piñón (40), el conducto divergente (2) rematado en la tobera convergente (10).
La figura 11 muestra el eje de giro (7a) de la aleta (1) la aleta (1) accionada mediante el disco (38) movido por un motor y la articulación (39), el conducto divergente (2) rematado en la tobera convergente (1) rodeando estos dos últimos el elemento (37a), generador de los dos conductos de salida. La figura 13 muestra las aletas (1), las paredes convergentes (2) y las entradas de aire de los conductos (50).
La figura 14 muestra el dispositivo con válvulas de retención de aletas (30a y 31a) con los ejes de giro (51 y 52). Los flejes (53) las mantienen cerradas. Las válvulas de entrada o de salida pueden ser opcionales. Su apertura y cierre es automático.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema y método propulsor y sustentador para naves y aeronaves VTOL, del tipo de bomba oscilante consiste en una o más aletas, sujetas y oscilantes alrededor de una de su arista o eje próximos a la intersección de la prolongación de las dos paredes rectangulares del diedro del tramo del conducto divergente en forma de prisma triangular en que se mueve, las aletas son accionadas mediante motores, actuadores o electroimanes.
2. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas son rectangulares y oscilan alrededor de la arista, flexionando mediante un fleje o banda flexible de acero y/o caucho muy elástico.
3. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas tienen un eje de giro.
4. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas portan unas placas ferromagnéticas que son atraídas y/o repelidas mediante unos electroimanes externos a los que se les aplican corrientes alternas sinusoidales generadas por un circuito oscilador eléctrico o electrónico y añaden un muelle o anilla de caucho para recuperación.
5. Sistema y método según reivindicación 1 y 4, caracterizado porque aplica los electroimanes en una sola cara del conducto divergente.
6. Sistema y método según reivindicación 1 y 4, caracterizado porque aplica los electroimanes en ambas caras del conducto y los electroimanes reciben señales independientes.
7. Sistema y método según reivindicación 1 y 4, caracterizado porque la placa ferromagnética es una placa magnética o un imán permanente.
8. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado por añadir a continuación del conducto divergente un elemento troncocónico cuya sección es aproximadamente un trapecio de menor ángulo al del prisma barrido por la aleta, el cual crea dos pasillos laterales por donde circula el fluido.
9. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan múltiples conductos o bombas con aletas accionadas simultáneamente, unidas entre sí mediante un cordón o cuerda de acero.
10. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan conductos y aletas de gran amplitud lateral.
11. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado por añadir cuatro válvulas de retención de chapaleta y/o aletas flexibles a ambos lados de la aleta
12. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque el conducto divergente está extendido o rematado por una tobera con caras paralelas y por añadir aletas paralelas a continuación del conducto divergente que evitan el retroceso del flujo durante la actuación de la aleta oscilante.
13. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque para la propulsión se colocan horizontalmente los conductos divergentes.
14. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque para sustentación en aviones VTOL se colocan verticalmente los conductos divergentes, impulsando el flujo hacia abajo.
15. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas son rígidas.
16. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas son flexibles
17. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas son parcialmente flexibles e incrementan la flexibilidad hacia su zona de mayor radio de giro.
18. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque la aleta es de forma trapezoidal.
19. Sistema y método según reivindicación 1, caracterizado porque el conducto divergente está extendido o rematado o prolongado por una tobera convergente.
20. Sistema y método según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque se aplica el giro de la aleta en la zona alta de una prolongación de su eje.
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