Комбинированный способ передвижения объектов посредством решетчатого каркаса с клапанными пластинами (клапанной решетки) и реактивного движения

Изобретение относится к области авиации. Комбинированный способ передвижения объектов сочетает комбинированные действия над объектом посредством движителя, выполненного в виде клапанной решетки, и реактивного движителя. Изобретение направлено на повышение безопасности выполнения маневров транспортным средством.

 

Название изобретения: Комбинированный способ передвижения объектов посредством решетчатого каркаса с клапанными пластинами (клапанной решетки) и реактивного движения.

Комбинированный способ передвижения объектов относится к способам передвижения объектов, который включает в себя сочетание различных принципов движения, таких как: отталкивание от окружающей среды и отделение с определенной скоростью некоторой части массы от объекта движения.

Область техники заявляемого изобретения.

Широкое применение комбинированный способ передвижения найдет в производстве транспортных средств. Благодаря различным характеристикам, заложенным в представленный комбинированный способ перемещения, на его основе можно создавать универсальные (гибридные) транспортные средства, которые способны перемещаться в воздушной и в водной среде.

Уровень техники заявляемого изобретения.

К аналогам комбинированного способа передвижения можно отнести широко распространенные принципы движения, которые широко используются в современной авиации. Аэродинамический принцип движения применен в таких аппаратах, как: самолеты, экранопланы, планеры, где для полета используется аэродинамическая подъемная сила, возникающая на крыльях при обтекании его воздушным потоком, или вертолеты, автожиры, у которых аэродинамическая подъемная сила возникает у несущего винта.

В современной авиации гражданской и военной, в космической технике широкое применение получили реактивные двигатели, в основу создания которых положен принцип получения тяги за счет силы реакции, возникающей при отбросе от двигателя некоторой массы (рабочего тела), а направление тяги и движения отбрасываемого рабочего тела противоположны. При этом величина тяги пропорциональна произведению массы рабочего тела на скорость ее выброса. В основе современных мощных реактивных двигателей лежит принцип прямой реакции, т.е. принцип создания движущей силы в виде реакции струи вытекающего из двигателя «рабочего вещества», обычно - раскаленных газов. Использование реактивного принципа движения позволяет развивать большие скорости движущихся объектов и расширять границы их движения, так в воздушном пространстве передвигаются реактивные самолеты, в космическом пространстве - ракеты, в водной среде при помощи реактивных двигателей перемещаются торпеды.

Описание изобретения

К наиболее близким аналогам к заявляемому изобретению можно отнести комбинированный способ передвижения на основе аэродинамического и реактивного принципов движения, а также принцип движения посредством клапанной решетки. Комбинированный способ передвижения реализован в машине вертикального взлета и посадки Х-50 Dragonfly. Благодаря особой конструкции крыла аппарат сочетает в себе маневренность вертолета и скорость самолета. Ври взлете и посадке используется вращающийся винт, который после набора необходимой высоты неподвижно фиксируется и играет роль несущего крыла, а тяга создается реактивным двигателем.

Принцип работы вертолета заключается в возникновении аэродинамической подъемной силы, которая образуется при обтекании воздушным потоком вращающегося винта (пропеллера). Подъемная сила создается за счет того, что путь, проходимый воздухом над лопастью несущего винта, больше пути потока воздуха под лопастью винта и, соответственно, скорость потока выше. Согласно закону Бернулли, на крыло начинает действовать сила, направленная в сторону потока с большей скоростью. Главным достоинством вертолетов является их маневренность: вертолеты способны к вертикальному взлету, вертикальной посадке и зависанию в воздухе. Вертолет может приземлиться и взлететь в любом месте, где есть ровная площадка размером в полтора диаметра винта.

Существует еще один близкий аналог заявленного изобретения, сочетающий в себе два способа передвижения за счет мембраны, на поверхности которой точки могут совершать колебания с разными линейными скоростями и реактивного двигателя. Принцип работы такого летательного аппарата состоит в следующем: при передаче усилия от силовой установки мембране, мембрана совершает возвратно-поступательные движения - колебания. При этом любая точка, лежащая на плоскости колебательного элемента, совершает движение - колебания с одинаковыми или разными линейными скоростями. На поверхности мембраны при движении ее вниз создается давление, превышающее вес летательного аппарата, при этом открываются окна-щели каналов, соединяющих пространство над мембраной с воздушным пространством над верхней поверхностью корпуса летательного аппарата, через эти окна-щели воздух засасывается в пространство над мембраной. При движении мембраны вверх, открываются другие окна-щели, через которые воздух из пространства над мембраной поступает в хвостовую или нижнюю часть летательного аппарата. В целом устройство работает как мембранный насос, где мембрана играет роль поршня, а окна-щели выполняют функции впускных и выпускных клапанов.

Описание изобретения

Сущность данного изобретения заключена в том, что летательный аппарат (физическое тело) с малым аэродинамическим сопротивлением при движении в воздухе вниз и вверх меняется на поверхность-мембрану с аэродинамическим сопротивлением больше или равном единицы. Величина коэффициента лобового сопротивления поверхности колебательного элемента-мембраны при ее движении всегда постоянна и больше коэффициента лобовой поверхности летательного аппарата.(Патент РФ 2290349, 2006, стр.8).

Рассмотрим еще один способ перемещения, в основе которого лежит принцип отталкивания движущегося объекта от окружающей его среды посредством клапанной решетки. В качестве движителя за счет отталкивания от окружающей среды используется решетчатый каркас, в отверстиях которого закреплены пластины (клапана), способный почти беспрепятственно пропускать сквозь себя элементы окружающей среды в одном направлении и быть не проницаемым для них в другом направлении, в связи с чем при возвратно-поступательном движении решетчатого каркаса (клапанной решетки), в направлении перпендикулярной к ее поверхности, возникают силы реакции среды различные по величине, так как площадь клапанной решетки изменяется в зависимости от направления движения, суммарная составляющая сил, действующих на клапанную решетку, оказывается направленной в сторону не проницаемой поверхности клапанной решетки, что и приводит к перемещению объекта в том же направлении. (Патент Франции №541110, 1922 года стр.5).

Общей чертой заявляемого изобретения и ранее реализованных комбинированных способов передвижения, является сочетание двух различных принципов движения.

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является отсутствие пропеллера как винтовой тяги, отсутствие колебательного элемента-мембраны с неизменяемой площадью наибольшего поперечного сечения и коэффициента лобового аэродинамического сопротивления, который всегда больше или равен единице, а наличие движителя на основе клапанной решетки, которая изменяет свою площадь наибольшего поперечного сечения и коэффициент лобового аэродинамического сопротивления в зависимости от направления движения.

Недостатком пропеллерного двигателя относительно двигателя на клапанной решетке, является превышение габаритов размаха пропеллера над габаритами корпуса летательного аппарата, что приводит к авариям при задевании рабочим винтом о внешние препятствия, а также неспособность пропеллера работать в водной среде без существенных, глобальных трансформаций. В то время как двигатель на основе клапанной решетки лишен указанных недостатков. Клапанная решетка защищена от внешних предметов корпусом объекта, что позволяет объекту без аварий переносить незначительные столкновения с внешними препятствиями, например, как корабль при швартовке к причалу. Также клапанная решетка без каких либо изменений способна выполнять свою роль, как в газовой, так и в жидких средах. Учитывая плотность газовой и жидкой среды, сохраняя ту же мощность, частота колебаний в плотной среде будет меньше частоты колебаний в более разряженной атмосфере. Недостатком движителя на основе колебательного элемента-мембраны является зависимость величины подъемной силы развиваемой колебательным элементом-мембраной от коэффициента лобового аэродинамического сопротивления летательного аппарата. Чем меньше разница коэффициентов лобового аэродинамического сопротивления мембраны и летательного аппарата, тем меньше подъемная сила, в то время как движитель на основе клапанной решетки лишен указанного недостатка, так как движущая сила клапанной решетки прямо пропорциональна ее площади, а также частоте и амплитуде ее колебаний, и не зависит от коэффициента лобового аэродинамического сопротивления летательного аппарата.

К настоящему времени комбинированный способ передвижения, сочетающий в себе принцип движения на основе клапанной решетки и реактивного принципа движения, никем не используется, отсутствуют промышленные образцы и информация в СМИ. Все это позволяет рассматривать предложенный способ передвижения, как новый, позволяющий создавать на его основе транспортные средства нового класса для перемещения в жидкой и газовой средах.

Основным существенным признаком заявляемого изобретения является сочетание в транспортном средстве для его перемещения двух разных принципов движения: принцип отталкивания от окружающей среды, реализованный с помощью клапанной решетки, и принцип реактивного движения на основе закона сохранения импульса.

Задачей заявляемого изобретения является достижение максимально эффективных, универсальных свойств транспортного средства путем сочетания различных принципов движения. Используя в качестве движителя клапанную решетку, транспортное средство способно совершать вертикальные взлет и посадку, а также перемещаться во всех осях пространства, в жидкой и газовой средах с относительно небольшой скоростью. Используя в качестве движителя реактивный двигатель, транспортное средство приобретает способность перемещаться с относительно большой скоростью в газовой и жидкой средах, а также в космическом пространстве.

Сведения, подтверждающие возможность изобретения

Принципы движения, описываемые в предъявленном комбинированном способе передвижения, имеют широкую известность и широко применяются в различных транспортных средствах. Использование современных технологий и новейших материалов в производстве двигателей на основе клапанной решетки и реактивного движения позволит создать надежные, безопасные, многофункциональные транспортные средства, которые позволят решить многие проблемы в транспортной инфраструктуре.

Источники информации

www.computerra.ru/xterra/technics/31576/, www.svavia.ru/info/docs/doc76.html, http://rn.wikipedia.org/wiki/, http://home-edu.ru/user/f/00001491/, Патент Франции №541110, 1922 года стр.5. Патент РФ 2290349, 2006, стр.8.

Комбинированный способ передвижения объектов относится к способам передвижения, которые сочетают в себе различные принципы движения, отличающийся тем, что осуществляют комбинированные действия над объектом посредством движителя, выполненного в виде клапанной решетки, и реактивного движителя.