Способ создания силы тяги

 

Использование: изобретение относится к транспортным средствам, например, на воздушной подушке и касается технологии конструирования двигателей и движителей, применяемых на наземных, водных, воздушных, космических и др. транспортных средствах. Сущность изобретения заключается в том, что при реализации способа создания силы тяги, заключающегося в том, что камеру, имеющую по крайней мере один выход в окружающую среду, заполняют текучей средой под давлением, меньшим или большим, чем давление в окружающей среде, при этом в первом случае текучую среду откачивают насосом, а во втором случае текучую среду подают от ее источника, размещенного внутри и/или вне этой камеры, и используют струйную завесу из текучей среды, которую формируют соплом, подключенным к выходу из камеры, на вход в которое текучую среду подают от ее источника, применяя рециркуляцию текучей среды струйной завесы, а выход из камеры ограждают от окружающей среды струйной завесой из текучей среды. 3 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам, например, на воздушной подушке и касается технологии конструирования двигателей и движителей, применяемых на наземных, водных, воздушных, космических и др. транспортных средствах.

Известен способ создания силы тяги, заключающийся в том, что камеру, имеющую по крайней мере один выход в окружающую среду, заполняют текучей средой под давлением, меньшим или большим, чем давление в окружающей среде, при этом в первом случае подают от ее источника, размещенного внутри и/или вне этой камеры, и используют струйную завесу из текучей среды, которую формируют соплом, подключенным к выходу из камеры, на вход в которое текучую среду подают от ее источника, применяя рециркуляцию текучей среды струйной завесы.

Однако известный способ обладает малой энергетической экономичностью создания силы тяги транспортного средства.

Технический результат реализации изобретения заключается в повышении энергетической экономичности способа создания силы тяги транспортного средства.

Этот технический результат достигается тем, что при реализации описываемого способа, заключающегося в том, что камеру, имеющую по крайней мере один выход в окружающую среду, заполняют текучей средой под давлением, меньшим или большим, чем давление в окружающей среде, при этом в первом случае текучую среду откачивают насосом, а во втором случае текучую среду подают от ее источника, размещенного внутри и/или вне этой камеры, и используют струйную завесу из текучей среды, которую формируют соплом, подключенным к выходу из камеры, на вход в которое текучую среду подают от ее источника, применяя рециркуляцию текучей среды струйной завесы, а выход из камеры ограждают от окружающей среды струйной завесой из текучей среды.

На фиг. 1 дан продольный разрез вертикально взлетающего летательного аппарата, в котором реализован описываемый способ; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Реализующий описываемый способ вертикально взлетающий летательный аппарат имеет фюзеляж 1, обладающий прямоугольной формой в плане и продольным обтекаемым профилем.

Внутри центральной части фюзеляжа 1 (фиг. 1) выполнена камера, образованная конструкцией фюзеляжа 1, поверхностью корпуса вентилятора 3 и поверхностями трубопроводов 4, 5. Камера 2 сообщена с трубопроводами 8, 9 (фиг. 2), другие концевые части которых подключены соответственно к выходам вентиляторов 10, 11. Входы вентиляторов 10, 11 сообщены с окружающей средой, например с атмосферой. Камера 2 имеет по крайней мере один выход в окружающую среду, расположенный на нижней стороне фюзеляжа 1. Этот выход из камеры 2 ограждают от окружающей среды посредством высокоскоростной струйной завесы, например из газа, которую формируют с помощью сопла 6. Последнее присоединено к одной из стенок выхода из камеры 2. К входу в сопло 6 подключен трубопровод 4, имеющий переменную по его длине форму поперечного сечения, при этом другой концевой участок этого трубопровода подключают к выходу вентилятора 3, размещенного внутри фюзеляжа 1 и приводимого в рабочее положение, например, двигателем внутреннего сгорания (не показан). К другой стенке выхода из камеры 2 присоединен входной диффузор 7, выход из которого сообщают с трубопроводом 5, имеющим переменную по своей длине форму поперечного сечения. Другую концевую часть трубопровода 5 подключают к входу в вентилятор 3.

Описываемый способ реализуют следующим образом.

Фюзеляж 1 упомянутого аппарата (фиг. 1) размещают на некоторой высоте над земной поверхностью (вне ее влияния). Вентиляторы 10 , 11, приводимые в действие, например, двигателями внутреннего сгорания, включают в работу, и воздух из окружающей среды подают на входы вентиляторов 10, 11, у которых повышают давление. Воздух с повышенным давлением далее от вентиляторов 10, 11 подают на вход в камеру 2. Движение воздуха по трубопроводам 8, 9 показано стрелками.

Включают в работу вентилятор 3 (фиг. 1), и с помощью его воздух забирают из трубопровода 5 и, повысив его давление, нагнетают в трубопровод 4. Воздух от трубопровода 4 подают в сопло 6, где возрастает скорость его движения. Сопло 6 формирует струйную завесу в виде воздушного потока с требуемым поперечным сечением. При этом струйная завеса полностью перекрывает поперечное сечение выхода из камеры 2, т.е. полностью ограждает выход из камеры 2 от окружающей среды. Стрелками на фиг. 1 показано движение воздуха в трубопроводах 4, 5, в сопле 6, по сечению выхода из камеры 2 и во входном диффузоре 7, обеспечивающем рециркуляцию воздушного потока струйной завесы.

Пройдя все поперечное сечение выхода из камеры 2 (фиг. 1), воздух струйной завесы поступает на вход в диффузор 7 и далее ко входу в трубопровод 5. В дальнейшем воздушная струйная завеса из трубопровода 5 подается на вход в вентилятор 3, и весь рабочий цикл рециркуляции ее пропускания периодически повторяют.

Таким образом, выход из камеры 2 ограждают от окружающей среды при помощи высокоскоростной воздушной струйной завесы, нагнетаемой вентилятором 3 и формируемой соплом 6.

Однако, так как в камеру 2 по трубопроводам 8, 9 вентиляторами 10, 11 соответственно непрерывно подают воздух с более высоким давлением чем то, которое существует в окружающей среде, в камере 2 будут создавать также давление, превышающее по своей величине давление в окружающей среде, посредством чего и создают силу тяги летательного аппарата, которая направлена вдоль оси OY (фиг. 1) от земной поверхности. Для этого аппарата такая сила тяги является подъемной и позволяет ему висеть (парить) в воздухе.

Конечно, воздушная струйная завеса, истекающая из сопла 6, не может полностью изолировать камеру 2 от окружающей среды. Она лишь уменьшает утечки воздуха из камеры 2 в окружающую среду (по сравнению с тем случаем, если бы выход из камеры 2 не был огражден воздушной струйной завесой).

Таким образом, затраты мощности двигателей, приводящих в действие вентиляторы 10, 11, остаются постоянными при любом удалении упомянутого летательного аппарата от земной поверхности, так как площадь поверхности камеры 2, в которой поддерживают давление, повышенное по своей величине по отношению к давлению окружающей среды, и которая ограждается от этой среды струйной воздушной завесой, остается постоянной при любом возвышении летательного аппарата над земной поверхностью. Посредством рециркуляции воздушной струйной завесы при многократном использовании последней уменьшают потери кинетической энергии воздушной струйной завесы, что снижает величину затраты мощности на работу вентилятора 3.

Нагнетателей для подачи текучей среды в камеру 2 может быть более двух, либо может применяться один такой нагнетатель. Эти нагнетатели могут размещаться в любом месте фюзеляжа 1, и они могут снабжаться любыми по типу двигателями, например электрическим и др.

То же самое относится и к двигателю вентилятора 3.

Упомянутый летательный аппарат при таком способе его эксплуатации не требует наличия экранирующей опорной поверхности и может совершать вертикальную посадку. Для его горизонтального перемещения может использоваться как отдельный двигатель, так и его описанное средство создания силы тяги. В последнем случае вектор силы этой тяги наклоняют в требующемся направлении (как это имеет место у вертолета).

При реализации описываемого способа под входным диффузором 7 (фиг. 1 и 3) понимают абсолютно любой входной насадок любой приемлемой формы. При этом площадь поперечного сечения такого насадка может изменяться или оставаться постоянной после его расширения на входе в него струйной завесы.

В камеру 2 (фиг. 1) текучую среду могут подавать из окружающей среды или из иного источника, например из емкости (не показана), подключенной к камере 2, либо текучую среду могут размещать непосредственно в камере 2, например, в твердом состоянии, и по мере необходимости ее могут превращать в газообразное состояние путем фазового перехода. Возможно применение также и комбинации описанных вариантов.

Для создания в камере 2 давления, более низкого по своей величине по отношению к давлению в окружающей среде, к этой камере подключают один или несколько вакуум-насосов (не показаны). Они могут быть любого типа (механического и др.) и приводиться в действие любыми двигателями, например двигателями внутреннего сгорания и др. Откачиваемая из камеры 2 текучая среда может применяться либо для струйной завесы, ограждающей камеру 2 от окружающей среды, либо при ином целевом назначении. При таком способе с применением вакуумирования силу тяги создают посредством действия на внешнюю поверхность стенки камеры 2 давления окружающей среды, причем эта стенка расположена противоположно выходу из камеры 2.

При реализации описываемого способа могут выбирать любую приемлемую форму камеры 2, которая может иметь несколько выходов в окружающую среду.

Давление текучей среды в струйной завесе может быть больше или меньше, или равно давлению, существующему в окружающей среде.

Реализация описываемого способа может осуществляться либо при осуществлении всех полетных режимов, либо только при режимах вертикального взлета и вертикальной посадки. В случае неприменения такого способа создания силы тяги при крейсерском полете будут использовать отдельный движитель для создания горизонтальной тяги, а обычные аэродинамические поверхности (крылья) будут создавать подъемную силу летательного аппарата. Возможна комбинация перечисленных элементов такого воздушного транспортного средства.

Формула изобретения

Способ создания силы тяги, заключающийся в том, что камеру, имеющую по крайней мере один выход в окружающую среду, заполняют текучей средой под давлением, меньшим или большим, чем давление в окружающей среде, при этом в первом случае текучую среду откачивают насосом, а во втором случае текучую среду подают от ее источника, размещенного внутри и/или вне этой камеры, и используют струйную завесу из текучей среды, которую формируют соплом, подключенным к выходу из камеры, на вход в которое текучую среду подают от ее источника, применяя рециркуляцию текучей среды струйной завесы, отличающийся тем, что выход из камеры ограждают от окружающей среды струйной завесой из текучей среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3