Спосіб створювання тяги і пристрій для його здійснення

1. Спосіб створення тяги, що полягає в тому, що в область під куполоподібним корпусом пристрою для створення тяги всмоктують навколишнє текуче середовище (повітря, вода), який відрізняється тим, що формують в текучому середовищі у верхній внутрішній частині оболонки купола поперечний вихор, завдяки всмоктуванню навколишнього текучого середовища (повітря, вода) через верхній отвір за допомогою пристрою всмоктування, у вигляді обертового дискового робочого колеса, що складений з набору паралельно розташованих на відстані один від одного дисків з круглих плоских жорстких пластин, та розташованого на одній осі з куполоподібним C2 2 (19) 1 3 підйомною силою (Хайкин С.Э. Физические основы механики. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1971. - С.511, рис.287). Загальновідомий спосіб переміщення транспортного засобу, заснований на аеродинамічному способі отримання підйомної сили, в якому сила тяги створюється різницею тисків по обидві сторони протилежних поверхонь площини (крила, лопаті гвинта і ін.), набігаючим потоком текучого середовища (повітря, вода) при русі цього пристрою. Необхідну для цього швидкість руху повідомляє пристрою гвинтовий рушій, який відкидає назад потік текучого середовища (Хайкин С.Э. Физические основы механики. - М.: Наука. Гл. ред. физ.мат.лит., 1971. - С.566, рис. 356). Відомий пристрій, в якому корпус (камера) має форму обтічного дискового крила (куполоподібної оболонки) і включає осьове нагнітальне робоче колесо (патент Великобританії №2424406, публікація 27.09.2006, пріоритет 23.03.2005, МПК В64С 39/06), в якому, оточуючий верхню частину поверхні оболонки, кільцевий струмінь середовища від вентилятора створює знижений тиск в порівнянні з тиском на її внутрішній стороні. Із-за центральної симетрії і куполоподібної форми поверхні оболонки результуюча сила різниці тисків спрямована вгору по осі купола. До недоліків цього способу і пристрою для його здійснення належать великі енерговитрати, низька ефективність (ККД) із-за високого опору руху. Найбільш близьким до винаходу є "Спосіб створення підйомної сили і пристрій для його здійснення" (патент РФ №2089420, публікація 10.09.97, пріоритет 31.01.96, МПК В60V 1/06), в якому в область під куполоподібним корпусом подають центральний струмінь стислого повітря і формують повітряну подушку під цим куполом, причому струмінь видувають радіально у бік нижньої поверхні днища куполоподібного корпусу у вигляді віялоподібного або плоского струменя. До недоліків цього способу і пристрою для його здійснення належать великі енерговитрати, низька ефективність (ККД) із-за високого опору руху і малоефективне використання площі крила при отриманні сили тяги. Задачею справжнього винаходу є підвищення ефективності, зниження енерговитрат і максимальне використання поверхні пристрою для збільшення сили тяги. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб створення тяги, що полягає в тому, що в область під куполоподібним корпусом пристрою для створення тяги всмоктують навколишнє текуче середовище (повітря, вода). Згідно з винаходом формують в текучому середовищі у верхній внутрішній частині оболонки купола поперечний вихор, завдяки всмоктуванню навколишнього текучого середовища (повітря, вода) через верхній отвір за допомогою пристрою всмоктування, у вигляді обертового дискового робочого колеса, що складений з набору паралельно розташованих на відстані один від одного дисків з круглих плоских жорстких пластин, та розташованого на одній осі з куполоподібним корпусом, частина витрати потоку дискового робочого колеса витікає з корпусу через кіль 94888 4 цевий проміжок пристрою і формує поперечний вихор із зовнішнього боку круглої основи корпусу, результуючій надлишок тисків на зовнішній і внутрішній поверхнях корпусу забезпечує отримання сили тяги, спрямованої вгору уздовж осі корпусу пристрою. При цьому пристрій для створення тяги містить куполоподібний корпус і пристрій всмоктування навколишнього текучого середовища (повітря, вода) під куполоподібний корпус. Згідно з винаходом куполоподібний корпус виконаний у вигляді обтічного корпусу, бічна поверхня якого є кільцевим крилом, виконаним в вигляді жорсткої випуклої оболонки у формі еліпсоїда обертання з круглим отвором на його осі та в його фронтальній (верхній) частині, яка жорстко з'єднана з плоскою круглою основою в нижній частині гвинтами з втулками, і встановлена на осі оболонки з кільцевим проміжком між краєм основи і поверхнею оболонки, при цьому усередині корпусу додатково розташований пристрій всмоктування навколишнього текучого середовища, виконаний у вигляді дискового робочого колеса, що складений з набору паралельно розташованих на відстані один від одного дисків з круглих плоских жорстких пластин з осьовими отворами, жорстко з'єднаних між собою шпильками з шайбами, де робоче колесо закріплене на валу двигуна обертання. Згідно з пропонованим винаходом, створення тяги транспортного засобу шляхом всмоктування текучого середовища (повітря, вода) під куполоподібний корпус, бічна поверхня якого виконана у формі еліпсоїда обертання, забезпечує силу тяги «Т», спрямовану вгору уздовж його осі, яка співпадає з напрямом руху пристрою і усуває недоліки аеродинамічного способу руху транспортних засобів і пристроїв, які мають низьку ефективність, обумовлену високими втратами енергії на опір при обтіканні поверхні і роботі гвинтового рушія. Сила тиску потоку дорівнює кількості руху, а втрата енергії - подвоєній кількості руху набігаючої маси рідини. У аеродинамічному способі величина сили тиску на пластину служить джерелом тяги і є корисною для досягнення цієї сили, що відповідає подвоєній силі тиску. Тому сукупність рідини і плоскої пластинки є машиною (транспортний засіб, рушій) з коефіцієнтом корисної дії, рівним 50%. Секундна робота, яку треба витратити, щоб рухати плоску пластинку в нерухомому середовищі з нормальною до пластини зі швидкістю «V» рівна N=2fV3, (f - площа перерізу) (Милович А.Я. Теория динамического взаимодействия тел и жидкости. 2-е видавництво, испр. і доп. - М., 1955, с. 100-101). Залежність витрат енергії від швидкості переміщення обумовлює високу енерговитратність способу і пристроїв на його основі. Ефективність способу ще більше знижується, оскільки для забезпечення руху пристрою використовуються гвинтові рушії (вентилятори), які мають той же принцип роботи і ту ж ефективність і залежність необхідної енергії від швидкості. Зміна кута атаки або форми поверхні не усуває причини високої енерговитрати, а лише зменшує ефективну площу робочої поверхні за рахунок 5 зменшення площі перерізу набігаючого потоку, тобто зниження його кількості руху. Круглий осьовий отвір у фронтальній (верхній, по ходу руху) частині корпусу пристрою при обтіканні зовнішнім потоком середовища зменшує поверхню з максимальним лобовим опором до мінімуму і забезпечує вступ текучого середовища (повітря, вода) всередину до дискового робочого колеса. Дискове робоче колесо - це пристрій, обертання якого викликає потік (повітря, вода) між плоскими дисками від центра до периферії без утворення лобового опору. Величина сили лобового опору, що викликається силою інерції взаємодіючих мас, визначається кількістю руху набігаючого потоку пропорційно площі поверхні взаємодії (пластинки). Якщо виключити зіткнення і пластинку поставити паралельно руху потоку, як це зроблено в дисковому робочому колесі, то ця сила зводиться до нуля. На текуче середовище (повітря, вода) між пластинами, що обертаються, діє тільки сила гальмування потоку внаслідок ковзання його по поверхні пластини. Ця сила має вихрову природу і пропорційна швидкості ковзання і в'язкості текучого середовища. Основа пристрою розташована перпендикулярно переміщенню і в звичайному випадку має максимальний лобовий опір, але робота розташованого над ним дискового робочого колеса призводить до виникнення на внутрішній (верхній) поверхні круглої основи зниженого тиску «Ро», а витікаючий з кільцевого проміжку потік формує із зовнішнього боку основи поперечний вихор і зону підвищеного тиску «P"». Різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхнях, діюча на усій поверхні основи, дає результуючу підйомну силу тяги, спрямовану вгору уздовж осі оболонки корпусу. На Фіг.1 схематично представлений вертикальний розріз пристрою для здійснення пропонованого способу; на Фіг.2 - вид зверху; на Фіг.1; на Фіг.3 - схема розподілу тиску і руху текучого середовища. Пристрій складається з обтічного корпусу 1, бічна поверхня якого є жорсткою випуклою оболонкою (кільцеве крило) 2 у формі еліпсоїда обертання з круглим отвором 3 на його осі в його фронтальній (верхньою) частині, яка жорстко з'єднана з плоскою круглою основою 4 в нижній частині декількома гвинтами з втулками 5, встановленого на осі оболонки з кільцевим проміжком 6, регульованим заслінкою 7, між краєм основи і поверхнею оболонки. Усередині корпусу знаходиться дискове робоче колесо 8, виконане у вигляді набору паралельно розташованих на деякій відстані один від одного дисків 9 з круглих плоских жорстких пластин з осьовими отворами 10, жорстко з'єднаних між собою декількома шпильками з шайбами 11, яке закріплене на осі двигуна обертання 12, розташованого із зовнішнього боку на осі круглої основи корпусу. Для інтенсифікації утворення циркуляції потоку усередині корпусу, особливо в великих пристроях, на внутрішній поверхні корпусу може бути встановлений завихрювувач, у вигляді нерухомого виступаючого кільцевого обода 13 співвісного осі тіла обертання робочого колеса 8. 94888 6 До основи корпусу кріпиться транспортна камера 14. Увесь пристрій поміщений в робоче середовище (не показано). Пропонований спосіб створення тяги транспортного засобу здійснюється таким чином. За допомогою двигуна обертання 12 обертають дискове робоче колесо 8, при обертанні якого, через отвір 3 у верхній частині корпусу 1 засмоктують текуче середовище, що призводить до виникнення на внутрішній (верхній) поверхні круглої основи зниженого тиску «Ро», і яке потім викидають у вигляді плоского кільцевого струменя у бік нижньої внутрішньої поверхні корпусу пристрою. При цьому в зоні зіткнення потоку (Фіг.3) внутрішня поверхня оболонки 2 корпусу (кільцевого крила) 1 має максимальний кут атаки (), що забезпечує максимальну силу лобового опору (   80 ), там формують зону підвищеного тиску «Р». Частина потоку після зіткнення йде на формування поперечного вихору у верхній частині оболонки корпусу із зоною підвищеного тиску «Рв» на внутрішній поверхні, а частина потоку, що залишилася, витікає через кільцевий проміжок з корпусу пристрою і формує поперечний вихор із зовнішнього боку круглої основи корпусу і зону підвищеного тиску на ній «Р"». Результуюча різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхні корпусу, завдяки його формі, забезпечує отримання максимальної сили тяги «Т» спрямованою вгору уздовж осі корпусу пристрою. Рух пристрою під дією сили тяги викликає обтікання його поверхні текучим середовищем. Форма бічної поверхні оболонки корпусу (кільцевого крила) виконана так, що кут атаки на його зовнішній поверхні мінімальний при руху в середовищі викликає мінімальний лобовий опір, і обтікання зовнішньої поверхні оболонки текучого середовища призводить до пониження тиску на ній «Р'» в порівнянні з тиском в текучому середовищі «Ра», що збільшує градієнт тиску між внутрішньою «Рв» і зовнішньою поверхнею «Р'» оболонки, і супроводжується зростанням сили тяги із збільшенням швидкості руху пристрою в середовищі. Для оптимізації кута атаки при великих швидкостях перетин бічної поверхні корпусу (кільцевого крила) може змінюватися по його довжині (2а), наприклад, товщати в його фронтальній частині (поблизу отвору 3), як це показано пунктиром на (Фіг.1). Внутрішня частина потовщення оболонки корпусу (крила) (2а) може бути виконана порожнистою і, у разі потреби, бути заповненою середовищем, сприяючим створенню додаткової підйомної сили. Гальмування пристрою може здійснюватися припиненням руху середовища через кільцевий проміжок біля основи корпусу шляхом закривання його заслінкою 7. При працюючому робочому колесі це може привести до роботи пристрою в реверсному режимі - потік витікатиме через центральний отвір 3, що загальмує первинний рух або змінить його напрям на протилежний. У разі потреби, для захисту від попадання всередину пристрою великих включень (сміття, тварини і так далі), що знаходяться в текучому 7 94888 середовищі, над отвором 3 може бути встановлений захисний конусний відбивач і сітка. Для інтенсифікації утворення циркуляції потоку усередині корпусу, особливо при великих розмірах пристрою, на внутрішній поверхні корпусу може бути встановлений завихрювач, у вигляді Комп’ютерна верстка А. Рябко 8 нерухомого виступаючого кільцевого обода 13, співвісного осі тіла обертання робочого колеса. Таким чином, описуваний спосіб створення тяги і пристрій для його здійснення підвищує ефективність, знижує енерговитрати і максимально використовує поверхню пристрою для збільшення сили тяги. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601