Устройство для создания подъёмной силы

(51) 64 29/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2009/0019.1 08.01.2009 25.12.2012, бюл. 12 К (А) 22499 бюл.5, 17.05.2010 Ахмеджанов Алиби Хакимович 2061627 1, кл. В 64 С 29/00, 19962005660 С 1, кл. В 64 С 29/00, 19942181682 С 2, кл. В 64 С 29/00, 200294030916 А 1, кл. В 64 С 29/00, 19966575401 1, кл. В 64 С 29/00, 20032007014531 1, кл. В 64 С 29/00, 2007(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОДЪМНОЙ СИЛЫ(57) Изобретение относится к авиации и может быть использовано при создании летательных аппаратов, а также транспортных и грузоподъемных средств. Для получения технического результата снижения энергетических затрат на создание подъемной силы - в устройстве для создания подъемной силы, содержащем корпус, жестко связанный с корпусом нагнетатель с приводным двигателем, кольцевое крыло, имеющее в сечении аэродинамический профиль, согласно изобретению корпус выполнен с возможностью герметизации,разделен в горизонтальном направлении перегородками на зоны, а корпус вместе с кольцевым крылом, закрепленным в зоне, разделен в вертикальном направлении перегородками на сектора, устройство содержит нагнетатель и распределительные средства на периферии и в центральной части, внутренняя поверхность каналов, по которым движется рабочая среда над и под поверхностями каждого крыла, снабжена газодинамическими элементами, перед передней кромкой кольцевого крыла в каждом секторе установлен направляющий аппарат, устройство снабжено регулирующими средствами и системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды. Изобретение относится к авиации и может быть использовано при создании летательных аппаратов,а также транспортных и грузоподъемных средств. Известно устройство для создания подъемной силы в летательных аппаратах вертикального взлета и посадки, содержащее источник потока воздуха в виде центробежного нагнетателя, опоясывающего его кольцевое щелевое крыло, а между ними установлены направляющий аппарат, диффузорэжектор с соплом и для разделения на участке кольцевого крыла потока воздуха от атмосферного под ним установлен кольцевой экран (Патент 2005660 , МПК 5 В 64 С 29/00 от 15.01.1994.). Наиболее близким аналогом является летательный аппарат, в котором между нижней и верхней частями круглого корпуса, содержащими центральные нагнетатели в виде горизонтально расположенных вентиляторов, в зоне кольцевой полости закреплено кольцевое крыло в виде перевернутой тарелки с плоско-выпуклой в сечении формой, летательный аппарат для забора воздуха содержит нижние и верхние воздухозаборные отверстия и силовое устройство для нагнетателя(Патент 2061627, МПК 5 В 64 С 29/00 от 10.06.1996.). В известных объектах нагнетатели могут быть различными - центробежными, осевыми и так далее,а силовое устройство для нагнетателя может быть в виде различных приводных двигателей (Новый политехнический словарь / Главный редактор А.Ю.Ишлинский. - Москва Научное издательство Большая Российская энциклопедия, 2000.- с.671). К общим недостаткам указанных аналогов относятся высокие энергетические затраты при создании подъемной силы из-за не использования в них повторно остаточной энергии рабочей среды,повышенного рассеивания энергии потока в окружающей среде, повышенных дополнительных затрат энергии на преодоление нестационарных процессов в атмосфере. Задачей изобретения является получение технического результата снижение энергетических затрат на создание подъемной силы. Технический результат достигается тем, что в устройстве для создания подъемной силы,содержащем корпус, жестко связанный с корпусом нагнетатель с приводным двигателем, кольцевое крыло, имеющее в сечении аэродинамический профиль, согласно изобретению корпус выполнен с возможностью герметизации,разделен в горизонтальном направлении перегородками на зоны, а корпус вместе с кольцевым крылом,закрепленным в зоне, разделен в вертикальном направлении перегородками на сектора, устройство содержит нагнетатель и распределительные средства на периферии и в центральной части,внутренняя поверхность каналов, по которым движется рабочая среда над и под поверхностями каждого крыла, снабжена газодинамическими элементами, перед передней кромкой кольцевого крыла в каждом секторе установлен направляющий аппарат, устройство снабжено регулирующими средствами и системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды. Устройство снабжено от одного до 1/2 нагнетателями, где- число секторов в устройстве,расположенными или на периферии устройства, или в центральной части устройства, или на периферии и в центральной части устройства. Устройство снабжено от одного до десяти кольцевыми крыльями, при этом в случае одного кольцевого крыла оно установлено в одной из сообщающихся зон, в случае нескольких кольцевых крыльев они установлены друг над другом каждое в своей зоне,причем указанные крылья ориентированы передней кромкой в сторону выхода среды из нагнетателя. Регулирующие средства установлены до направляющих аппаратов, со стороны входа потока в указанные аппараты. Устройство снабжено теплообменником и/или впускным-выпускным средством (для связи с окружающей внешней средой). Сущность изобретения поясняется графическими материалами в виде схем, описывающих случай двух кольцевых крыльев и четырех вертикальных перегородок, рассмотрение которого достаточно для понимания предлагаемого способа создания подъемной силы и устройства для его осуществления. На фиг.1 дана схема устройства, в которой содержится два кольцевых крыла, четыре верхних и четыре нижних сектора (то есть здесь число секторовравно 8), нагнетатели расположены в центре и на периферии устройства, вид сбоку с разрезом. На фиг.2 дана схема устройства, содержащая два кольцевых крыла, четыре верхних и четыре нижних сектора, вид сверху, где представлены только те элементы, которые необходимы для пояснения движения среды по петлеобразной замкнутой траектории. На фиг.3 дана схема устройства, в котором содержится два кольцевых крыла, четыре верхних и четыре нижних сектора и нагнетатель,расположенный на периферии устройства, вид сбоку с разрезом. На фиг.4 дана схема устройства, в котором содержится два кольцевых крыла, четыре верхних и четыре нижних сектора и нагнетатель,расположенный в центре устройства, вид сбоку с разрезом. Устройство содержит нагнетатель 1 с приводным двигателем 2,систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды 3,регулирующее средство 4, секторные перегородки 5,делящие устройство на сектора, зонные перегородки 6, делящие устройство на зоны, два кольцевых крыла 7, центральное распределительное средство 8,периферийное распределительное средство 9,корпус устройства 10, направляющий аппарат 11,силовую передачу 12 (см. фиг.1-4). Корпус устройства 10 разделен на верхнюю А и нижнюю В зоны (см. фиг.1-4). На фиг.2 изображено устройство,где сектора верхней зоны обозначены , А 2, А 3, А 4 и сектора нижних зон обозначены В 5, В 6, В 7, В 8. Для наглядности на фиг.1-4 траектория движения среды показана с использованием точек траектории с номерами с 13 по 32. Устройство для создания подъемной силы работает следующим образом. На поясняющих схемах устройство содержит два кольцевых крыла 7. В процессе обтекания потоком среды сектора кольцевого крыла 7, имеющего в сечении аэродинамический профиль, на нем возникает подъемная сила. Результирующая подъемная сила кольцевого крыла 7 равна векторной сумме подъемных сил на каждом секторе. Каждое крыло 7 имеет достаточную жесткость для восприятия результирующей подъемной силы. Так как крыло 7 через систему перегородок 5 жестко связано с корпусом 10, то результирующая подъемная сила крыла передается на корпус 10. В центре устройства расположено центральное распределительное устройство 8, обеспечивающее перетекание потока рабочей среды с верхней зоны корпуса А на нижнюю зону В с поворотом на требуемый угол (см. фиг. 1,3,4). Распределительное средство 9 расположено на периферии устройства и обеспечивает перетекание потока рабочей среды с нижней зоны В на верхнюю зону А также с поворотом на другой требуемый угол для образования замкнутого движения потока рабочей среды (см. фиг. 1,3,4). Корпус 10 вместе с зонными перегородками 6 и секторными перегородками 5 обеспечивает движение рабочей среды по замкнутой петлеобразной траектории. Нагнетатель 1 с приводом 2 является побудителем движения потока и сообщает потоку дополнительную энергию. Приводной двигатель 2 связан с нагнетателями 1 посредством силовой передачи 12. В устройстве (см. фиг.1,2) движущийся поток от точки 13 к точке 14 проходит по сектору В 5 в радиальном направлении от центра к периферии,обтекает при этом расположенную в этом секторе часть нижнего кольцевого крыла 7, после точки 14 поток получает дополнительное приращение энергии движения на нагнетателе 1, расположенном на периферии устройства, переходит по участку периферийного распределительного средства 9 через точку 15 с подъемом в тангенциальном направлении из сектора В 5 в сектор А 2 к точке 16,проходит по сектору А 2 в радиальном направлении от периферии к центру к точке 17, также обтекая расположенную в секторе А 2 часть верхнего кольцевого крыла 7,на центральном распределительном устройстве 8 поток переходит из сектора А 2 в сектор В 7, опускаясь от точки 17 к точке 18, получая приращение энергии движения на нагнетателе 1, расположенном в центре устройства. Дальнейшее движение потока происходит с последовательным обтеканием участков кольцевых крыльев в секторах В 7-А 1-В 8-АЗ-В 6-А 4-В 5-А 2-В 7,включая все точки траектории. Для управления движением устройства в пространстве путем изменения вектора движущей аэродинамической силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, регулирующие средства изменяют скорость потока в соответствующих секторах. Регулирующие средства установлены до направляющих аппаратов, со стороны входа потока в указанные аппараты. Направляющие аппараты выравнивают поле скоростей профиля потока и установлены перед передней кромкой кольцевого крыла в каждом секторе. Для поддержания температурных характеристик рабочей среды устройство содержит в качестве системы для поддержания необходимой рабочей температуры среды теплообменник и/или впускноевыпускное средство для связи с окружающей внешней средой, этому также способствует выполнение корпуса устройства с возможностью герметизации. При движении среды из-за трения происходит нагрев рабочей среды. Для поддержания рабочих температур предусмотрено совместное использование теплообменника и впускноговыпускного средства. На поверхности каналов, по которым движется рабочая среда над и под поверхностями каждого крыла, установлены газодинамические элементы для уменьшения влияния стенок канала на условия обтекания крыла. В качестве газодинамических элементов применяются различные упругие покрытия и другие средства управления пограничным слоем (Новый политехнический словарь / Главный редактор А.Ю. Ишлинский. Москва Научное издательство Большая Российская энциклопедия,2000. с.671 КрасновН.Ф., Кошевой В.Н. Управление и стабилизация в аэродинамике. - Москва Высшая школа, 1978. - с.480). Вышеуказанный диапазон количества нагнетателей в изобретении обусловлен целесообразностью расположения их на периферии в секторах и центральной части устройства. Оптимальный диапазон для количества кольцевых крыльев от одного до десяти,приходящихся на каждый нагнетатель, определяется потерями скоростного напора рабочей среды,вызванного действием сил трения. Выбор числа нагнетателей и числа крыльев, при которых эффективно работает предлагаемое устройство, зависит от весовых, геометрических,гидроаэромеханических параметров элементов устройства и эти числа могут быть установлены путем стандартных расчетно-теоретических методов и модельных испытаний,принятых в гидроаэромеханике(Физический энциклопедический словарь/Главный редактор А.М.Прохоров. - Москва Советская энциклопедия,1983. - с.928). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для создания подъемной силы,содержащее корпус, жестко связанный с корпусом нагнетатель с приводным двигателем, кольцевое крыло, имеющее в сечении аэродинамический профиль, отличающееся тем, что корпус выполнен 3 с возможностью герметизации, разделен в горизонтальном направлении перегородками на зоны, а корпус вместе с кольцевым крылом,закрепленным в зоне, разделен в вертикальном направлении перегородками на сектора, устройство содержит нагнетатель и распределительные средства на периферии и в центральной части,внутренняя поверхность каналов, по которым движется рабочая среда над и под поверхностями каждого крыла, снабжена газодинамическими элементами, перед передней кромкой кольцевого крыла в каждом секторе установлен направляющий аппарат, устройство снабжено регулирующими средствами и системой для поддержания необходимой рабочей температуры среды. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено от одного до 1/2 нагнетателями, гдечисло секторов в устройстве, расположенными или на периферии устройства, или в центральной части устройства, или на периферии и в центральной части устройства. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено от одного до десяти кольцевыми крыльями, при этом в случае одного кольцевого крыла оно установлено в одной из сообщающихся зон, в случае нескольких кольцевых крыльев они установлены друг над другом, каждое в своей зоне,причем указанные крылья ориентированы передней кромкой в сторону выхода среды из нагнетателя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулирующие средства установлены до направляющих аппаратов, со стороны входа потока в указанные аппараты. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено теплообменником и/или впускнымвыпускным средством.