Повітряний гвинт олійника

Реферат: Повітряний гвинт являє собою кілька широких лопатей, на 20-100 % більших, ніж звичайні гвинти, із загостреною передньою і задньою кромкою із загином між крайками з наскрізними отворами або частковим розрізом для вирівнювання повітряного тиску спереду і ззаду лопатей у відношенні до 15 % від площини лопаті та з поперечними ребрами жорсткості з профілем в розрізі, як у крила та пера птаха. UA 107687 U (54) ПОВІТРЯНИЙ ГВИНТ ОЛІЙНИКА UA 107687 U UA 107687 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Повітряний гвинт (пропелер) широко увійшов в сучасну техніку. Гвинт застосовується в літакобудуванні, в вертольотобудуванні, на вітростанціях, в автомобілях (для примусового охолодження двигуна), малої авіації, іграшках, інше. Сучасний повітряний гвинт [1] являє собою кілька лопатей, які 1) при їх обертанні захоплюють навколишнє повітря (рідину) і відкидають його в сторону; 2) через наліт повітряних (рідких) мас приходять в обертання. Таким чином, відповідно, виникає тяга, яка приводить в рух літаючий апарат, а також приводиться в рух електричний генератор вітростанції. На Фіг. 1, 2 показані профілі повітряного гвинта літаків, на Фіг. 3, 4 показані профіль гвинта вітроустановки та гелікоптера, відповідно. Лопаті гвинта являють собою потовщення спереду і гострий край ззаду. Розріз гвинта нагадує повітряне крило - потовщення спереду зі звуженням до зворотної сторони. Завдяки такій будові гвинта виникає додаткова тяга за принципом повітряного крила [2]. У запропонованій корисній моделі повітряного гвинта Олійника потовщення спереду гвинта слабкіше виражено, як показано на Фіг. 5. Завдяки цьому знижується лобовий опір [3] передньої кромки гвинта. Ширина гвинта збільшена на 20-100 %. Завдяки цьому збільшується захоплення повітряних (рідких) мас. Профіль гвинта має загин у напрямку течії мас і нагадує профіль крила птаха [4] (чайки, альбатроса, куріпки або стрижа), що збільшує тягу. На гвинті є наскрізні отвори для вирівнювання повітряного тиску спереду і ззаду лопатей гвинта Олійника. Замість отворів може бути застосований частковий розріз лопаті, як показано на Фіг. 6. Для міцності тонких лопатей є поперечні ребра жорсткості, як у пера птаха (на Фіг. 5 та 6 позначено, як штрихована лінія). У підсумку, це призводить до збільшення тяги на 15-120 % залежно від діаметра гвинта і силових режимів (потужність, частота обертання) в порівнянні зі звичайним гвинтом. Відмінність звичайного гвинта від повітряного гвинта Олійника можна порівняти, як повітряне плоско випукле крило літака і напівпроникне для тиску випукло-увігнуте широке крило птаха. Загальновідомо, що крило птаха створює на порядок вищу тягу на одиницю ваги, ніж гвинтова авіація. Формула для розрахунку тяги має такий же вигляд, як для звичайного гвинта [5]. Для грубого розрахунку величини тяги повітряного гвинта на режимі висіння формула має вид: 2/3 Τ=(aND) де Τ - тяга гвинта в кг; N - потужність двигуна в л. с.; D - діаметр несучого гвинта в м, а коефіцієнт, що характеризує аеродинамічну якість гвинта і вплив "повітряної подушки". Відмінність полягає в коефіцієнті аеродинамічної якості. У звичайного гвинта коефіцієнт аеродинамічної якості а нижче, чим у гвинта Олійника. Таким чином, повітряний гвинт Олійника з'єднує чотири властивості: 1) в розрізі має вигляд крила птаха; 2) має на 20-100 % більші широкі лопаті, ніж у традиційних гвинтів; 3) має наскрізні отвори на лопаті або частковий розріз лопаті для вирівнювання повітряного тиску спереду і ззаду лопатей гвинта у відношенні до 15 % від загальної площини лопаті, як напівпроникне перо птаха; 4) має поперечні ребра жорсткості, як перо птаха. Аналогів повітряному гвинту Олійника у світі невідоме. Застосування повітряного гвинта Олійника передбачається широким. Це літакобудування, автомобілебудування, побутова техніка, лопаті турбін електростанцій, мала авіація, іграшки, зокрема мускололіт. Повітряний гвинт Олійника призводить до збільшення тяги на 15-120 % залежно від діаметра гвинта і силових режимів (потужність, частота обертання) в порівнянні зі звичайним гвинтом. Крім цього гвинт Олійника ефективніше працює в більш широких режимах, ніж звичайний гвинт. При обертанні гвинта виникає звук, який нагадує шелест при польоті птаха. Шумність гвинта Олійника менше ніж у звичайного гвинта, що важливо для сучасних літаків, згідно з регламентними нормами ІСАО. Звичайний повітряний гвинт в ці норми не вписується. В даний час на мусколольоті піднімаються досвідчені велогонщики, зокрема для перельоту через Ла-манш [6]. При використанні повітряного гвинта Олійника можливості мусколольота розширюються - доросла здорова людина може летіти. Якщо використовувати додатковий електропривід, тоді мускололіт можна розглядати як особистий транспорт місцевого значення, як велосипед або електровелосипед. При заміні традиційних повітряних гвинтів на гвинт Олійника ми маємо корисний ефект на 15 % і вище. Кілька прикладів. Вітроенергетика. До початку 2015 року встановлена загальна потужність усіх вітрогенераторів склала 369 гігават [7]. Заміна гвинтів на гвинт Олійника дає додатково не 1 UA 107687 U 5 10 15 менше 54 гігават. При середній ціні 2 цента/кВтгод. [6] отримуємо додатковий економічний ефект $ 3 млрд на рік без урахування витрат на модернізацію вітростанції. Мускололіт з додатковим електроприводом. Якщо мускололіт купить кожна 1000 людина у світі при середній вартості $ 2 тис, ми отримуємо обіг не менше $ 14,6 млрд. Джерела інформації: 1. Касторский В.Е., Курочкин Ф.П. Практические работы по курсу воздушных винтов. - Изд-во "ВВИА им. Жуковского", 1962. - 144 с. 2. Житомирский Г.И. Глава 2. Крыло // Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. - М.: Машиностроение, 1991. - С. 44-95. - 400 с. 3. G. Falkovich (2011). Fluid Mechanics (A short course for physicists). 4. Виноградов И.Н. Аэродинамика птиц-парителей. - М., 1951. - 128 с. 5. А.М. Загордан. Элементарная теория вертолета. - Воениздат, 1955. 6. The Gossamers and Other Planes, Royal Aeronautical Society Human Powered Aircraft Group (accessed Nov. 13 2012). 7. Global Statistics-Gwec-Global installed wind power capacity in 2014-Regional Distribution. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 1. Повітряний гвинт, що являє собою кілька широких лопатей, на 20-100 % більших, ніж звичайні гвинти, із загостреною передньою і задньою кромкою із загином між крайками з наскрізними отворами або частковим розрізом для вирівнювання повітряного тиску спереду і ззаду лопатей у відношенні до 15 % від площини лопаті та з поперечними ребрами жорсткості з профілем в розрізі, як у крила та пера птаха. 2. Повітряний гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що лопаті значно ширші і мають часткову пропускну дію для вирівнювання повітряного тиску спереду і ззаду лопатей гвинта. 2 UA 107687 U 3 UA 107687 U 4 UA 107687 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5