RU217550U1 - MULTI-BLADE DEVICE FOR CREATING LIFTING FORCE - Google Patents

Abstract

Многолопастное устройство для создания подъемной силы представляет собой круговой экран с плоской верхней поверхностью, с нижней стороны которого установлена цилиндрическая обечайка. В центре экрана над его верхней поверхностью на приводном валу установлена крыльчатка с лопастями, при вращении которой воздух из межлопастных каналов под действием центробежных сил распространяется с большой скоростью по верхней поверхности экрана, уменьшая на ней давление по сравнению с его атмосферным значением. При этом на нижней поверхности экрана под обечайкой сохраняется атмосферное давление, обеспечивая подъемную силу, направленную в сторону верхней поверхности.

The multi-blade device for creating lifting force is a circular screen with a flat upper surface, on the lower side of which a cylindrical shell is installed. In the center of the screen above its upper surface on the drive shaft there is an impeller with blades, during the rotation of which air from the interblade channels under the action of centrifugal forces propagates at high speed over the upper surface of the screen, reducing the pressure on it compared to its atmospheric value. At the same time, atmospheric pressure is maintained on the lower surface of the screen under the shell, providing a lifting force directed towards the upper surface.

Description

Полезная модель относится к области знания, связанной с движением объекта в газообразной или в жидкой среде. Для перемещения объекта в жидкой или газообразной среде необходимо приложить к нему некоторую силу, которая создается либо путем формирования разности давления между его противолежащими поверхностями (крыло), либо путем отбрасывания в сторону, противоположную направлению движения, определенной массы газа или жидкости (воздушный или гребной винт, реактивный двигатель).The utility model relates to the field of knowledge related to the movement of an object in a gaseous or liquid medium. To move an object in a liquid or gaseous medium, it is necessary to apply a certain force to it, which is created either by forming a pressure difference between its opposite surfaces (wing), or by throwing a certain mass of gas or liquid in the direction opposite to the direction of movement (air or propeller , jet engine).

За счет разности давления на верхней и нижней поверхностях крыла при его поступательном движении возникает подъемная сила этого крыла, но локальное изменение давления на поверхности объекта может быть создано и за счет вращательного движения его элементов.Due to the difference in pressure on the upper and lower surfaces of the wing during its translational movement, the lifting force of this wing arises, but a local change in pressure on the surface of the object can also be created due to the rotational movement of its elements.

Так, например, патентом RU 2533011 от 03.09.2013 г. (далее - патент 1) для создания подъемной силы предложено применение вращательного движения плоского диска, техническим результатом которого является «получение подъемной силы, основанное на передаче рабочей аэродинамической среде - воздуху механической энергии вращающегося диска с образованием зоны пониженного давления и отделения этой зоны от зоны спокойного воздуха с атмосферным давлением посредством неподвижного изолятора».So, for example, patent RU 2533011 dated 09/03/2013 (hereinafter referred to as patent 1) proposes the use of rotational motion of a flat disk to create lift, the technical result of which is "obtaining lift based on the transfer of the working aerodynamic medium - the mechanical energy of the rotating air disk with the formation of a zone of low pressure and the separation of this zone from the zone of calm air with atmospheric pressure by means of a fixed insulator.

Однако патент 1 основан на ошибочном предположении, что вращение плоского диска приводит во вращение прилегающую к нему массу воздуха. На самом деле, вращение плоского диска не может повлечь за собой заметного изменения давления на его поверхности, так как силы трения частиц воздуха о поверхность диска слишком малы для того, чтобы сообщить воздушной массе скорость, сопоставимую с окружной скоростью жесткого диска и изменить давление на его поверхности. В этом легко убедиться, подвешивая ватный шарик на нитке вблизи поверхности вращающегося диска.However, Patent 1 is based on the erroneous assumption that the rotation of a flat disc causes the air mass adjacent to it to rotate. In fact, the rotation of a flat disk cannot entail a noticeable change in pressure on its surface, since the forces of friction of air particles on the surface of the disk are too small to inform the air mass of a speed comparable to the circumferential speed of a hard disk and change the pressure on it. surfaces. This can be easily verified by hanging a cotton ball on a thread near the surface of a rotating disk.

В патенте СА 2199278 от 14.03.1996 г. (далее - патент 2) для создания подъемной силы предложено устройство, названное «круговым крылом в сборе», которое состоит из дискового крыла 26 (рис. 1), над которым помещено воздушное колесо 20 (терминология патента 2), на ступице 60 которого установлены изогнутые лопасти 62 (рис. 1). Вокруг воздушного колеса установлено кольцевое крыло 28. При вращении воздушного колеса воздух из его межлопастных каналов выходит с высокой скоростью в радиальных направлениях над верхней поверхностью 32 дискового крыла 26 и обдувает кольцевое крыло 28, создавая его подъемную силу. Высокая скорость воздуха над верхней поверхностью дискового крыла 32 формирует не нем зону низкого давления, что при давлении воздуха близким к атмосферному под нижней поверхностью 54 дискового крыла 26, создает его подъемную силу.In patent CA 2199278 dated March 14, 1996 (hereinafter referred to as patent 2), a device called the “circular wing assembly” is proposed to create a lifting force, which consists of a disk wing 26 (Fig. 1), over which an air wheel 20 is placed ( patent terminology 2), on the hub 60 of which curved blades 62 are installed (Fig. 1). An annular wing 28 is installed around the air wheel. When the air wheel rotates, air from its interblade channels exits at high speed in radial directions above the upper surface 32 of the disk wing 26 and blows around the annular wing 28, creating its lifting force. The high air speed above the upper surface of the disk wing 32 forms a low pressure zone on it, which, at an air pressure close to atmospheric under the lower surface 54 of the disk wing 26, creates its lifting force.

Недостатком этого устройства является кольцевое крыло 28, подъемная сила которого должна, по крайней мере, компенсировать вес этого крыла, а также его опорной конструкции. Но эта подъемная сила весьма невелика, если вообще имеется, в силу уменьшения скорости потока около кольцевого крыла по мере удаления от воздушного колеса. Присутствие кольцевого крыла снижает и надежность конструкции устройства. Кроме того, воздушная струя G (рис. 1) от воздушного колеса засасывает (или эжектирует) воздух с его нижней поверхности 54, снижая на ней статическое давление и уменьшая подъемную силу устройства.The disadvantage of this device is the annular wing 28, the lifting force of which must at least compensate for the weight of this wing, as well as its supporting structure. But this lift force is very small, if any, due to the decrease in the flow velocity near the annular wing as one moves away from the air wheel. The presence of an annular wing reduces the reliability of the design of the device. In addition, the air jet G (Fig. 1) from the air wheel sucks (or ejects) air from its lower surface 54, reducing the static pressure on it and reducing the lifting force of the device.

С целью увеличения подъемной силы и упрощения конструкции предлагаемое многолопастное устройство для создания подъемной силы, в отличие от «кругового крыла в сборе» по патенту 2, не содержит кольцевого крыла и снабжено цилиндрической обечайкой для снижения эффекта эжекции. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание подъемной силы.In order to increase the lift force and simplify the design, the proposed multi-blade device for generating lift force, in contrast to the "circular wing assembly" according to patent 2, does not contain an annular wing and is equipped with a cylindrical shell to reduce the ejection effect. The technical result of the proposed utility model is the creation of lift.

Рассматривается многолопастное устройство для создания подъемной силы, состоящее из кругового экрана с плоской верхней поверхностью, в центре которого на приводном валу установлена крыльчатка со ступицей и лопастями, вращение которой производится приводным устройством с двигателем, расположенными под экраном с цилиндрической обечайкой, установленной со стороны его нижней поверхности.The paper considers a multi-bladed device for creating a lifting force, consisting of a circular screen with a flat upper surface, in the center of which an impeller with a hub and blades is installed on the drive shaft, the rotation of which is performed by a drive device with a motor located under the screen with a cylindrical shell installed from its bottom side. surfaces.

Цилиндрическая обечайка устанавливается для предотвращения эжекции массы воздуха с нижней поверхности экрана. Увеличение диаметра экрана по сравнению с диаметром крыльчатки способствует снижению потребной мощности ее привода при получении заданной подъемной силы. Для предотвращения эжекции массы воздуха с нижней поверхности экрана на ней устанавливаетсяCylindrical shell is installed to prevent ejection of air mass from the bottom surface of the screen. An increase in the screen diameter compared to the impeller diameter helps to reduce the required power of its drive when a given lift force is obtained. To prevent the ejection of air mass from the bottom surface of the screen, a

цилиндрическая обечайка. При вращении крыльчатки воздух или жидкость под действием центробежных сил вытекает из каналов, образованных соседними лопастями (межлопастными каналами), на поверхность экрана со скоростью ν₁ и, в силу уравнения Бернулли (gν²/2+р=const), уровень давления p₁ под крыльчаткой и в ее окрестности снижается по сравнению с уровнем давления в окружающем пространстве. На нижней поверхности экрана скорость движения среды близка к нулю ν₂ ≈ 0 и давление р₂ сохраняется близким к давлению в окружающем пространстве и больше, чем p₁. Благодаря разнице давлений на верхней и нижней поверхностях экрана возникает подъемная сила равная F=∫∫(p₂-p₁)ds, направленная вверх от плоскости с давлением р₁.cylindrical shell. When the impeller rotates, air or liquid, under the action of centrifugal forces, flows out of the channels formed by adjacent blades (inter-blade channels) onto the screen surface at a speed ν ₁ and, due to the Bernoulli equation (gν ² /2+p=const), the pressure level p ₁ under the impeller and in its vicinity decreases compared to the pressure level in the surrounding space. On the lower surface of the screen, the velocity of the medium is close to zero ν ₂ ≈ 0, and the pressure p ₂ remains close to the pressure in the surrounding space and is greater than p ₁ . Due to the pressure difference on the upper and lower surfaces of the screen, a lifting force equal to F=∫∫(p ₂ -p ₁ )ds arises, directed upward from the plane with pressure p ₁ .

Работоспособность описанной конструкции подтверждена экспериментом, в котором на дно хозяйственного тазика радиусом R₁=14 см и весом 490 г было установлена крыльчатка радиусом R_o=9 см и при угловой скорости ее вращения ω=25 с^-1 этот тазик парил в воздухе. Измеренная скорость истечения воздуха из каналов в радиальном направлении составила ν₁=7м/c, а в окружном направлении ν₂=14м/c и суммарная скорость истечения составила ν_o=15,8 м/с. Определяя скорость воздуха вне крыльчатки на расстояние R от оси вращения из уравнения сохранения массы ν=ν_o×(R_o/R) и используя уравнение Бернулли для определения давления на дне тазика несложно оценить подъемную силу, действующую на тазик. На части поверхности под воздушным колесом подъемная сила равна Р_о=0,19 кг, вне крыльчатки P₁=0,34 кг. и суммарная подъемная сила Р=0,53 кг. Такая же подъемная сила создается колесом с радиусом R_o=11,6 см. на экране такого же диаметра, но, очевидно, мощность привода для этого колеса должна быть больше чем для колеса с R_o=9 см. Формула для оценки величины подъемной силы имеет вид:The performance of the described design was confirmed by an experiment in which an impeller with a radius of R _o =9 cm was installed on the bottom of a utility basin with a radius R ₁ =14 cm and a weight of 490 g, and at an angular velocity of its rotation ω=25 s ^-1 this basin hovered in the air. The measured speed of air outflow from the channels in the radial direction was ν ₁ =7m/s, and in the circumferential direction ν ₂ =14m/s and the total outflow velocity was ν _o =15.8 m/s. Determining the air speed outside the impeller at a distance R from the axis of rotation from the mass conservation equation ν=ν _o ×(R _o /R) and using the Bernoulli equation to determine the pressure at the bottom of the basin, it is easy to estimate the lifting force acting on the basin. On a part of the surface under the air wheel, the lifting force is P _o \u003d 0.19 kg, outside the impeller P ₁ \u003d 0.34 kg. and total lifting force Р=0.53 kg. The same lifting force is created by a wheel with a radius R _o =11.6 cm on a screen of the same diameter, but, obviously, the drive power for this wheel must be greater than for a wheel with R _o =9 cm. The formula for estimating the magnitude of the lifting force looks like:

Этот пример показывает целесообразность увеличения диаметра диска по сравнению с диаметром расположенной на нем крыльчатки с целью снижения потребной мощности привода для получения необходимой подъемной силы. Увеличение диаметра диска по сравнению с диаметром крыльчатки также уменьшает влияние потока на его верхней поверхности на уровень давления на его нижней поверхности.This example shows the feasibility of increasing the diameter of the disk compared to the diameter of the impeller located on it in order to reduce the required drive power to obtain the necessary lift. Increasing the diameter of the disc compared to the diameter of the impeller also reduces the influence of the flow on its upper surface on the pressure level on its lower surface.

На рис. 2 представлена конструктивная схема устройства, на которой изображены экран 1, крыльчатка 2, установленная на приводном валу 3 приводного устройства 4. Крыльчатка 2 содержит ступицу 5 с изогнутыми лопастями 6, выступающими из ступицы 5. Приводной вал 3 проходит от ступицы 5 через центральную ось 7 к приводному устройству 4 с двигателем 8. Диаметр крыльчатки 2 равен или меньше диаметра экрана 1. Цилиндрическая обечайка 9 установлена на нижней поверхности экрана для предотвращения влияния воздушного потока с верхней поверхности экрана на уровень давления на его нижней поверхности. Изогнутые лопасти 6 вращаются вместе со ступицей 5 на приводном валу 3.On fig. 2 shows a structural diagram of the device, which shows the screen 1, the impeller 2 mounted on the drive shaft 3 of the drive device 4. The impeller 2 contains a hub 5 with curved blades 6 protruding from the hub 5. The drive shaft 3 passes from the hub 5 through the central axis 7 to the drive device 4 with the motor 8. The diameter of the impeller 2 is equal to or less than the diameter of the screen 1. The cylindrical shell 9 is installed on the lower surface of the screen to prevent the air flow from the upper surface of the screen from affecting the pressure level on its lower surface. The curved blades 6 rotate together with the hub 5 on the drive shaft 3.

Источники информации:Information sources:

1. Ансеров Д.О., Ансеров А.Д. Патент RU 2533011 «Способ создания подъемной силы изолированным диском».1. Anserov D.O., Anserov A.D. Patent RU 2533011 "Method of creating a lifting force by an insulated disk".

2. Gabor I. Vass Patent СА2199278А1 «CIRCULAR WING AIRCRAFT».2. Gabor I. Vass Patent CA2199278A1 "CIRCULAR WING AIRCRAFT".

Claims (1)

Многолопастное устройство для создания подъемной силы, состоящее из кругового экрана с плоской верхней поверхностью, в центре которого на приводном валу установлена крыльчатка со ступицей и лопастями, вращение которой производится приводным устройством с двигателем, расположенными под экраном с цилиндрической обечайкой, установленной со стороны его нижней поверхности.A multi-blade device for creating a lifting force, consisting of a circular screen with a flat upper surface, in the center of which an impeller with a hub and blades is installed on the drive shaft, the rotation of which is performed by a drive device with a motor located under the screen with a cylindrical shell installed from the side of its lower surface .

Images