Спосіб переміщення тіла в повітряному просторі і устрій для його здійснення

1. Спосіб переміщення тіла у повітряному просторі з використанням повітряної атмосфери як опорного середовища, спеціфічного тим, що перед тілом в напрямку польоту формується розрідження повітряного середовища. 2. Устрій для переміщення тіла в повітряному просторі, що має корпус, систему управління і специфічний тим, що на його передній частині вмонтовані розпилювачи реагента, який взаємодіє з повітрям з утворенням розрідження, причому розпилювачі виконані циліндричним та колосниковим і сполучені з ємностями та між собою транспортною магістраллю, при цьому циліндричний розпилювач виконаний з многорядним сотовим розміщенням розпиляючих сопел і дифузорів. 3. Устрій із п. 2 специфічний тим, що многоваріантність режимів польоту, завішування пристрою, A (54) СПОСІБ П ЕРЕМІЩЕННЯ ТІЛА В ПОВІТРЯНОМУ ПРОСТОРІ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 31461 з розташуванням камер згоряння у хвостовій частині корпусу. Недоліком всіх вищенаведених засобів переміщення є принципове положення, коли повітряне середовище розглядається, в основному, як середовище з опором переміщенню, подолання якого енергоємне, технічно складне, особливо на великих швидкостях. Мета винаходу - створення нового способу переміщення тіл (апаратів) в повітряному просторі і пристрою для його здійснення. Поставлена мета досягається тим, що в направленні переміщення тіла перед ним штучно створюється розрідження повітря, чим забезпечується створення сили виштовхування тіла в бік розрідження. Суть способу полягає в такому. Перед тілом у напрямі його переміщення подається реагент, що розсіюється у необхідному обсязі повітря за умови швидкого, рівномірного розподілу реагенту. Хімічно активний реагент вступає у реакцію з повітрям (складовими повітря) з утворенням кристалічного продукту, що випадає в осадок. Швидке (за частку секунди) виведення частини повітря, наприклад, кисню, зі складу повітря в обсязі реакції супроводжується зменшення атмосферного тиску перед передньою стінкою пристрою, достатнім для утворення сил підйому на задній стінці, за рахунок різниці тиску на вказаних стінках. Поставлена мета досягається також тим, що літальний апарат обладнаний пристроєм, що забезпечує безперервне розрідження повітря перед тілом (апаратом) у напрямі його переміщення шляхом розпилу реагенту, що реагує з повітрям. На. фіг. 1 зображена компоновочна схема запропонованого пристрою переміщення у повітряному просторі, загальний вид. Пристрій містить розпилювач реагенту 1, консольний патрубок 2 установки розпилювача фланцем 3, внутрішнє 4 і зовнішнє 6 кільця передньої стінки, розпилювач 5 колосниковий піддування реагенту безпосередньо перед передньою стінкою, ємність 7 з реагентом, лопатки 8 системи керування польотом і гальма аеродинамічного, передній 9 і задній 11 конус корпуса 10, панелі 12 облицювання, планки 1З каркасу корпуса 10. Розпилювач 1, патрубок 2 з фланцем 3, кільця 4, 6, розпилювач 5 з'єднанні жорстко між собою і корпусом 10. На фіг. 2 зображено переріз по осі передньої частини пристрою, орієнтовні співвідношення розмірів розпилювача 1, його кріплення на кільці 4. Пелюстки 8 встановлені з осями повороту 14. На фіг. 3 зображено вигляд А на фіг. 1 з задньою стінкою 15 корпуса 10 і опорами 16. На фіг. 4 зображено осьовий переріз розпилювача 1, компоновочна схема системи розпилення, орієнтовні співвідношення розмірів. Система розпилення містить ємність 7 з реагентом, систему 17, 21, 22 трубопроводів подачі реагенту до розпилювачів 1, 5, отворам між тангентальними 18 і радіальними ребрами розпилювача 5. Розпилювач 1 включає групи розташованих під різними кутами до осі дифузорів 24, 25, 26, останні з яких набрані стовпцем, а всі разом - у вигляді бджолиних стільників. Кожна група (підгрупа) дифузорів оснащена загальним трубопрово дом 27, 28, 29, 30 для постачання реагенту до сопел З1. На фіг. 5 зображено вигляд Б на фіг. 4 з торцем розпилювача 1, Стільникове сполучення дифузорів 24, 25, 26 передбачає їх взаємостикання по граням, з мінімальними витратами "будівельного" матеріалу по всій довжині розпилювача 1. На фіг. 6 зображена форма внутрішньої порожнини дифузорів. На торці - шестигранна, з поступовим переходом до круглого перерізу за мірою наближення перерізу до сопел 31. На фіг. 7 схематично зображено переріз обсягу реакції у повітрі перед апаратом, взаємодію характерних зон реакції. На фіг. 7, 8, 9 зображено зовнішні контури декількох характерних симетричних зон реакції перед апаратом. На фіг. 10 зображено варіант шарнірного кріплення лопаток 8 за допомогою провушин 36 на осях 14, керування кутом установки відносно корпуса літального апарату (ЛА) тягами 37. На. фіг.11 зображено електромеханічна схема використання одного з реагентів - літію. Літій - це метал, що плавиться при t=180,6°, тому в ємностях він повинен підігріватися до t»220° теплонагрівачами 40. У рідкому стані, після відкриття засувки балона інертного газу 41, літій надходить до трубопроводу 17, потім у дроселюючий пристрій 20. Проходить контроль тиску 42 перед (після) зворотним клапаном 43. Дроселюючий пристрій 20 розподіляє літій по одному або декількох каналах 21, 22, в яких підігріваються кільцевими нагрівачами 44 до t»1350°>1317°. Позицією 45 зображено електропривод дроселюючого пристрою. Пристрій функціонує таким чином. При подачі реагенту під тиском з ємності 7 до розпилювачів 1, 5, до сопел З1 отворами 23, над розпилювачем 5, перед передньою стінкою виникає хмара суміші газоподібного реагенту з повітрям, а викидається струменем через дифузори 24, 25, 26 газоподібний реагент розсіюється у необхідному обсязі оточуючого розпилювач 1 повітря. Керування формою, обсягом суміші виконується за допомогою системи 20 підключенням, відключенням необхідних груп, підгруп дифузорів з соплами 31 в процесі розпилення реагенту. Швидкість, напрям руху пристрою визначають форма, ступінь розрідження, що виникло перед передньою стінкою ЛА. Сила тяги може бути спрямована не тільки вздовж осі розпилювача 1, але й під кутом до неї. Керування напрямом польоту виконується також пелюстками 8 системи керування і гальма аеродинамічного. Зліт проходить з задньої стінки 15, закріплених на ній опор 16. Останні можуть бути демпфіруючими, керованими. Доказ працездатності запропонованих способів і пристрою автор вбачає у такому. Відомо, що повітроплавання можливе за рахунок існування архімедової сили. Зокрема, використовуються газонаповнені оболонки, що витісняються середовищем вгору, в зони зниженого тиск Замкнену зону 33 розрідження перед ЛА також можна розглядати як повітряну кульку, що виштовхується в бік меншого тиску разом з ЛА, який "прилип" до неї (фіг. 7). У кінематичній парі "повітря 35 – (ЛА+зона 33)" діє вищезгадана архімедова сила [1, С. 48]. 2 31461 Для підтримки архімедової сили інколи забезпечується стійкість зони розрідження таким набором факторів. Після подання реагенту за зону раніш створеного розрідження виникає екзотермічна реакція суміші (з виділенням теплової енергії, розігрівом реагуючої суміші, природнім розширенням обсягу реакції, проміжних газових сполучень). Сумарним впливом відзначених факторів виникає тимчасовий підвищений тиску у реагуючому шару, при якому ущільнений внутрішнім тиском шар як жорсткуватий газовий каркас на короткий час гальмує рух зовнішніх мас повітря 35 на зхлопання розрідження, наче відкидає ближчі шари повітря. Цих миттєвостей виявляється достатньо для зовнішнього прояву силового імпульсу Ра1 повітря на задню стінку ЛA, переміщення останнього у бік розрідження. Швидкому зхлопанню розрідження перешкоджає також інерція спокою, в'язкості мас повітря. На фіг. 7 стрілками показано тиск на стиках зон при реакції чергової порції реагенту у зоні, що розширюється 34. Тиск Р1>Ра1=Р = 1 атм. Ра2>Р2 , зона 34 утримує маси зони 35 від про- никнення у зону 33 раніш створеного розрідження. Одночасна зона 33 дещо стискується зоною 34, бо Р1>Р2, але тільки до моменту, коли на стику зон 33 і 34 виникає рівність Р2=Р1 Особливо відзначена циліндрична зона 4 діаметром d. Тиск на її торцях Ра1=Р>Ра2, створюють підтримуючу (архімедову) силу - основну силу, що забезпечує політ повітроплавальних апаратів у повітрі. Отже, обсяг 33 розрідження функціонально подібний складу оболонки, наприклад, аеростату, роль якої у нашому випадку виконує шар 34 реагуючої суміші. До зони 33 розрідженого простору, "загорнутого" у зону 34, зовнішнім тиском Ра1 "прикріплений" ЛА, бо постійно до неї піджимається. Оскільки польоти газонаповнених ЛА реалізовані, то автор вважає доказаними можливість польоту одного з їх варіантів: з газовою оболонкою, запропонованою замість відомої жорсткої (плівкової, тканинної та ін.). Як одна з основних реакцій при змішуванні реагенту з повітрям необхідно сполучення атмосферного азоту до твердого стану: M 6,94 32 Величина Q=5490 ккал/кг витрачається на нагрів суміші літію з повітрям, створюючи "каркас" навколо зони розрідження. Продукти реакції Li2O та Li3N випадуть в осадок, залишаючи після себе зону розрідження. Послідовна обробка попереду ЛА розташованих обсягів повітря забезпечить безперервне переміщення розрідження, кормової частини, що затягує в себе ЛА. При зниженні тиску попереду апарату тільки на 20% (за вмістом кисню у повітряній суміші) на задній стінці виникає виштовхувальна сила F= =K×P×S3, , де К=0,2 - коефіцієнт зменшення тиску відносно атмосферного Р=1 кгс/см 2 , S3 - площа стінки, G - вага ЛА. Візьмемо апарат вагою З0 т, з діаметром корпуса d=5 м. Тоді при S3=pd2/4=3,14´ ´52/4=19,625 м 2. F=0,2´1´196250-30000=39250 кгс. Відповідно до другого закону Ньютона прискорення підйому становить F 39250 A= = = 12, 8347 м / с 2 . m 30000/ 9, 81 Запропонований засіб і пристрій переміщення у повітряному просторі дозволяють відмовитись від звичайного вуглеводородного пального, як двигун використовувати атмосферне середовище, розміщенням розпилювача попереду апарату підвищити стійкість польоту, е фективність польоту, ефективність керування, виникнення розрідження попереду ЛА знизить опор руху, забезпечить суміщення характеристик вертольота, літака, ракети, повітроплавальних засобів, можливість виконання нових режимів, наприклад, такого, як розворот без віражу у точці і вертикальній площині, що проходить через вісь розпилювача. Пристрій не потребує пускової установки, злітно-посадочної смуги. Установка двох блоків розпилювача реагенту послідовно на осі пристрою дозволяє у широкому діапазоні керувати силою, напрямом тяги (підйому), швидкість ЛА, забезпечувати висіння у різних положеннях. Джерела інформації: 1. Патент США № 3089666, кл. 244-7, 1963. 2. Патент ФРН № 1406514, кл. 62А 327/00, 1972. 3. А. с. № 1153821 СPCР, Бюл. "Винах., промзразки, тов. знаки", № 14, 1966. 4. А. с. № 184141, СPСP, кл. В64С27/08, Бюл. "Відкриття, винах." № 16, 1985. 5. Патент США № 4012987 кл. Г41ГЗ/02, Г41Г15/00. 6. Голишев Г.І., Местон Б.Л. Основи повітроплавання і авіації. – Л.: Гідрометерологічне видавництво, 1960. - С. 292. 7. Бурдаков В.П., Данилов D.I. Фізичні проблеми космічної тягової енергетики. – М.: Атомвидавництво, 1969. - 400 с. 28 10 × Li + O 2 + N 2 = 2 × Li 2 O + 2 × Li3 N + Q 6 ,94 ×10 =69, 4 Теплота утворення Li2O - 143,0 ккал/моль Li3N - 47,5 ккал/моль Q=143×2+47,5×2=381 ккал/моль 69,4 - 381 Q=5490 ккал/кг 1000 - х Літій енергійно реагує з азотом при T=250° з утворенням нітриду літію Li3N у вигляді зеленочорних кристалів. Літію оксид - єдиний серед оксидів лужних металів, що виникають як основний продукт при нагріванні металу понад 200° на повітрі. 3 31461 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 4 31461 Фіг. 4 5 31461 Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 6 31461 Фіг. 8 Фіг. 9 Фіг. 10 7 31461 Фіг. 11 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8