Способ создания подъемной силы

(51) 64 29/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2009/1110.1 08.09.2009 14.12.2012, бюл.12(А) 23001 бюл.10, 15.10.2010 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, 20022000102627 А, кл. В 64 С 29/00, 200294030916 1, кл. В 64 С 29/00, 19966575401 1, кл. В 64 С 29/00, 2003(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ 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 и изменение вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, повышения эффективности и упрощения способа изменения этого вектора результирующей силы, повышения устойчивости движения устройства к возмущениям внешней среды - в способе создания подъемной силы за счет обтекания потоком среды крыла,имеющего в сечении аэродинамический профиль,организуют поток рабочей среды с возможностью изолирования его от внешней среды путем выполнения корпуса устройства герметичным,организацию потока среды осуществляют с помощью нагнетателей по замкнутой траектории с обтеканием крыльев, установленных внутри замкнутого корпуса устройства и снабженных регулирующими узлами, причем движение потока с остаточной энергией замыкают на всасывающий вход среды в нагнетатель, выравнивают поле скоростей профиля потока с помощью направляющих аппаратов, поток среды организуют с поддержанием необходимой рабочей температуры среды. Изобретение относится к авиации и может быть использовано при создании летательных аппаратов,а также транспортных и грузоподъемных средств. Известен способ создания подъемной силы,применяемый в устройстве для создания подъемной силы в летательных аппаратах вертикального взлета и посадки, в котором центрально расположенным нагнетателем захватывают воздух из атмосферы и,сообщив ему энергию, разбрасывают его в радиально-окружном направлении на вход направляющего аппарата, с помощью которого придают потоку воздуха радиальное направление и подают его в сопло диффузора-эжектора, после диффузора-эжектора подают поток воздуха в радиальном направлении на кольцевое щелевое крыло, на котором создают подъемную силу, при этом разделяют поток воздуха от атмосферы на участке кольцевого щелевого крыла, располагая под ним кольцевой экран (Патент 2005660, МПК 5 В 64 С 29/00 от 15.01.1994.). Наиболее близким аналогом является способ создания подъемной силы, применяемый в летательном аппарате, в котором центральными нагнетателями захватывают воздух из атмосферы через отверстия и направляют на закрепленное кольцевое крыло с целью создания подъемной силы,изменение которой осуществляют с помощью рулевых щитков (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 1. Высокие энергетические затраты при создании подъемной силы из-за не использования в аналогах повторно остаточной энергии рабочей среды,рассеивания энергии потока в окружающей среде,дополнительных затрат энергии на преодоление нестационарных процессов в атмосфере. 2. Сложность и неэффективность управления изменением вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу,наличие многочисленных узлов для создания управляемого движения в пространстве и обеспечения устойчивости движения устройства к возмущениям внешней среды. Неэффективность способа создания управляемого движения в пространстве связана с ограниченностью степени свободы движения таких узлов, как в случае (Патент 2005660 , МПК 5 В 64 С 29/00 от 15.01.1994.) - определенным образом установленных диффузора-эжектора,кольцевого щелевого крыла, кольцевого экрана, в случае (Патент 2061627 , МПК С 15 В 64 С 29/00 от 10.06.1996.) - закрепленного кольцевого крыла и рулевых щитков. Задачей изобретения является получение технического результата снижение энергетических 2 затрат на создание и изменение вектора движущей аэродинамической результирующей силы,включающей в качестве составляющей подъемную силу повышение эффективности и упрощение способа изменения этого вектора результирующей силы повышение устойчивости движения устройства к возмущениям внешней среды. Технический результат достигается тем, что в способе создания подъемной силы за счет обтекания потоком среды крыла, имеющего в сечении аэродинамический профиль, организуют поток рабочей среды с возможностью изолирования его от внешней среды путем выполнения корпуса устройства герметичным, организацию потока среды осуществляют с помощью нагнетателей по замкнутой траектории с обтеканием крыльев,установленных внутри замкнутого корпуса устройства и снабженных регулирующими узлами,причем движение потока с остаточной энергией замыкают на всасывающий вход среды в нагнетатель, выравнивают поле скоростей профиля потока с помощью направляющих аппаратов, поток среды организуют с поддержанием необходимой рабочей температуры среды. Для создания управляемого движения путем изменения вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу,крылья устанавливают с возможностью занимать любое положение внутри корпуса устройства с помощью регулирующих узлов. Поддержание необходимой рабочей температуры среды осуществляют с помощью теплообменного аппарата и/или впускного-выпускного средства для связи с внешней средой, которыми можно обеспечить тепло - и массообмен с внешней средой. В качестве среды может быть газ или жидкость. Организацию потока рабочей среды можно осуществлять по различным замкнутым траекториям, которые сводятся к двум видам. Первый вид характеризуется замкнутыми траекториями, расположенными по периферии устройства. Второй вид характеризуется замкнутыми траекториями, сходящимися без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории. На фиг.1 и фиг.3, представленных ниже,изображены два варианта устройства, которые реализует предложенный способ, рассмотрение которых достаточно для понимания предлагаемого способа создания подъемной силы. На фиг.1 дана схема устройства по первому варианту - вид сверху, в котором организацию потока среды осуществляют с помощью нагнетателей по замкнутой траектории,расположенной по периферии устройства, в форме тора, в котором содержатся, например, четыре крыла и соответственно другие элементы устройства. На фиг.2 представлен поперечный разрез по сечению А-А фиг.1. На фиг.3 и фиг.4 дана схема устройства по второму варианту соответственно вид сверху и поперечный разрез по сечению А-А фиг.3, в котором организацию потока среды осуществляют с помощью нагнетателей по замкнутой траектории, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории, в форме объемной петли, где движение потока, например, осуществляется против часовой стрелки, опускаясь сверху вниз в периферийной части устройства и поднимаясь с поворотом снизу вверх в центральной части, в котором содержатся,например, четыре крыла и соответственно другие элементы устройства. На фиг. 5 дана аксонометрическая проекция управляемого крыла,используемого в этих двух вариантах устройства. Оба варианта устройства содержат корпус 1,нагнетатели 2 с приводным двигателем 3, силовую передачу 4, направляющие аппараты 5, крылья 6,снабженные регулирующими узлами 7 (в составе которых имеются приводные двигатели), систему для поддержания необходимой рабочей температуры среды в виде теплообменного аппарата 8 и/или впускного-выпускного средства 9. В случае устройства по второму варианту оно дополнительно снабжено центральным распределительным средством 10. Работа устройства заключается в следующем. В процессе обтекания потоком среды крыла 6,имеющего в сечении аэродинамический профиль,ориентированного передней кромкой в сторону выхода среды из нагнетателя 2, на нем возникает подъемная сила. Так как крыло 6 через регулирующий узел 7 связано с корпусом 1, то результирующая подъемная сила крыльев передается на корпус 1. Выравнивают поле скоростей профиля потока с помощью направляющего аппарата 5,установленного перед передней кромкой крыла. Корпус 1 обеспечивает движение рабочей среды по замкнутой траектории. Нагнетатель 2 с приводом 3 является побудителем движения потока и сообщает потоку дополнительную энергию. Приводной двигатель 3 связан с нагнетателями 2 посредством силовой передачи 4. Для создания управляемого движения путем изменения вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу, крылья 6 устанавливают с возможностью занимать любое положение внутри корпуса устройства (подобное вписанному положению) с помощью регулирующих узлов 7. Этим достигается возможность выполнения крыльями двойной функции - создания подъемной силы и управления движением устройства в пространстве. Такой фактор упрощает управление движением,позволяет управлять им без дополнительных элементов. Кроме того, этот фактор повышает эффективность управления движением устройства, повышает устойчивость движения устройства к возмущениям внешней среды ввиду возможности крыльев свободно ориентироваться в системе координат, связанной с устройством. Для поддержания температурных характеристик рабочей среды устройство содержит в качестве системы для поддержания необходимой рабочей температуры среды теплообменный аппарат 8 и/или впускное-выпускное средство 9 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 теплообменного аппарата и впускного-выпускного средства. В случае устройства по второму варианту оно дополнительно снабжено центральным распределительным средством 10,которое необходимо для организации потока среды по замкнутой траектории, сходящейся без пересечения в центральной части устройства для искривления траектории. Устройство может быть снабжено, например в случае первого варианта, в его центральной части модулем для транспортировки грузов и модулем для управления. В случае устройства по первому варианту, при необходимости, для придания движению устройства большей устойчивости к вращательному импульсу можно,например,выполнить устройство двухэтажным в виде жестко связанных друг над другом двух торов, в которых в верхнем торе организуют поток среды в направлении противоположном направлению потока среды в нижнем торе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ создания подъемной силы за счет обтекания потоком среды крыла, имеющего в сечении аэродинамический профиль,отличающийся тем, что организуют поток рабочей среды с возможностью изолирования его от внешней среды путем выполнения корпуса устройства герметичным, организацию потока среды осуществляют с помощью нагнетателей по замкнутой траектории с обтеканием крыльев,установленных внутри замкнутого корпуса устройства и снабженных регулирующими узлами,причем движение потока с остаточной энергией замыкают на всасывающий вход среды в нагнетатель, выравнивают поле скоростей профиля потока с помощью направляющих аппаратов, поток среды организуют с поддержанием необходимой рабочей температуры среды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания управляемого движения путем изменения вектора движущей аэродинамической результирующей силы, включающей в качестве составляющей подъемную силу,крылья устанавливают с возможностью занимать любое положение внутри корпуса устройства с помощью регулирующих узлов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддержание необходимой рабочей температуры среды осуществляют с помощью теплообменного аппарата и/или впускного-выпускного средства для связи с внешней средой, которыми можно обеспечить тепло - и массообмен с внешней средой. 3 качестве среды может быть газ или жидкость.