Результат интеллектуальной деятельности: Движитель вертикального подъёма

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение на летательных аппаратах тяжелее воздуха.

Известен подъемный турбореактивный двигатель, содержащий корпус цилиндрического типа, внутри которого установлен на подшипниках вертикальный вал, на верхнем конце которого закреплен шестиступенчатый компрессор, а на нижнем конце закреплена одноступенчатая газовая турбина. В верхней части внутри корпуса закреплен спрямляющий аппарат, а в нижней части расположены: камера сгорания с форсункой подачи топлива, система воспламенение и патрубок подачи сжатого воздуха на лопасти газовой турбины системы запуска.

/Авиация, Энциклопедия, гл. ред. Г.П. Свищев, Большая Российская энциклопедия, Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, Μ., 1994, с. 487 /.

Недостатками подъемного турбореактивного двигателя являются: большой расход топлива, разрушительное воздействие раскаленной газовой струи на окружающую среду, кратковременность действия, повышенная пожароопасность.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией подъемного турбореактивного двигателя.

Известен также движитель вертикального подъема, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещен редуктор, установленный на кронштейнах в средней части корпуса. Верхний и нижний ведомые валы редуктора размещены вертикально и закреплены в подшипниках корпуса. На ведомых валах закреплены верхние и нижние диске одинаковые по конструкции, имеющие зазор с корпусом. Каждый из дисков имеет в нижней части глухие каналы круглого или квадратного сечения, размещенные по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них, продольная ось каждого из которых установлена в направлении вращения диска под углом к плоскости, проходящей через центр вращения, при этом боковые противоположные поверхности каждого из каналов равны между собой в продольном и поперечном направлениях, а плоскость дна каждого из каналов, параллельна верхней гладкой поверхности диска.

/Патент РФ №2149800, кл. B64С 29/00, опубл. 27.05.2000, Бюл. №15/.

Известный движитель вертикального подъема по патенту РФ №2149800, как наиболее близкий, по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатком известного движителя, вертикального подъема, принятого за прототип, является недостаточная подъемная сила.

Указанный недостаток обусловлен конструкцией движителя, вертикального подъема.

Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик движителя вертикального подъема.

Технический результат обеспечивается тем, что в движителе вертикального подъема, содержащем корпус цилиндрического типа с шейками для крепления, привернутыми к корпусу снаружи, через отверстие одной из которых пропущен ведущий вал редуктора, установленного внутри в средней части корпуса на кронштейнах, верхний и нижний валы противоположного вращения редуктора установлены вертикально, а свободные концы этих ведомых валов закреплены в подшипниках, привернутых кронштейнами к корпусу, спрямляющий аппарат, установленный внутри нижней части корпуса, согласно изобретению на верхнем и нижнем вертикальных ведомых валах установлено по одному ротору, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю цилиндрические; части, между которыми размещена коническая часть, соединенная своим основанием с верхней цилиндрической частью, а своей усеченной вершиной - с нижней цилиндрической частью, имеющей на нижней торцевой части цилиндрическое углубление, в которое вставлен и закреплен болтами цилиндрический диск с центральным отверстием и лопастями вентилятора, выполненными заодно с ним, кроме того, на торцевой поверхности верхней цилиндрической части ротора выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого просверлены двойные радиальные ряды вертикальных отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга, при этом каждый ряд вертикальных отверстий соединен с соответствующим горизонтальным радиальным каналом, выполненным в теле верхней цилиндрической части, закрытым со стороны оси вращения и открытым с боковой стороны верхней цилиндрической части ротора, причем каждый горизонтальный радиальный канал своим открытым концом соединен c всасывающей камерой инжекторного насоса, закрепленного на боковой поверхности верхней цилиндрической части ротора, причем воздухозаборник каждого из инжекторных насосов повернут в направлении вращения ротора, кроме того, на конической части ротора выполнены по окружностям в два ряда, один над другим, на равном расстоянии друг от друга вертикальные каналы прямоугольного сечения, каждый из которых имеет снизу впускное отверстие, в верхней боковой части которого закреплена направляющая лопатка, установленная под углом к направлению вращения ротора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фигуре 1 изображен общий вид движителя вертикального подъема;

на фигуре 2 - вид сверху на движитель вертикального подъема;

на фигуре. 3 - продольный разрез движителя вертикального подъема;

на фигуре. 4 - устройство редуктора в разрезе;

на фигуре 5 - общий вид ротора с частичным разрезом;

на фигуре 6 - разрез по АА фигуры 5;

на фигуре 7 - разрез по ББ фигуры 5;

на фигуре 8 - разрез по ВВ фигуры 5;

на фигуре 9 - разрез по ГГ фигуры 5;

на фигуре 10 - вид сверху на ротор движителя вертикального подъема;

на фигуре 11 - вид снизу на ротор движителя вертикального подъема;

на фигуре 12 - схема создания подъемной силы на роторе движителя вертикального подъема.

Движитель вертикального подъема содержит цилиндрический корпус 1, к наружной поверхности которого привернуты шейки 2 для крепления. Внутри корпуса в его средней части установлен редуктор 3, закрепленный на кронштейнах 4, имеющий корпус 5, закрытый верхней 6 и нижней 7 крышками, ведущий вал 8, пропущенный через отверстие одной из шеек, на котором закреплена ведущая шестернях 9, входящая в зацепление с ведомыми шестернями 10, 11, закрепленными на верхнем; 12 и нижнем 13 вертикальных ведомых валах. Свободные концы вертикальных ведомых валов закреплены в подшипниках 14 корпуса посредством кронштейнов 15. На верхнем и нижнем вертикальных ведомых валах установлено по одному ротору 16, каждый из которых содержит верхнюю 17 и нижнюю 18 цилиндрические части, между которыми размещена коническая часть 19, соединенная своим основанием с верхней цилиндрической частью, а своей усеченной вершиной - с нижней цилиндрической частью. На торце нижней цилиндрической части выполнено цилиндрическое углубление, в которое вставлен и закреплен болтами цилиндрический диск 20 с центральным отверстием, и лопастями 21 вентилятора, выполненными заодно с ним. На торцевой поверхности верхней цилиндрической части ротора выполнено цилиндрическое углубление 22, на дне 23 которого просверлены двойные радиальные ряды вертикальных отверстий 24, расположенных на равном расстоянии друг от друга. На равном расстоянии друг от друга расположены и ряды вертикальных отверстий. Каждый рад вертикальных отверстий соединен с соответствующим горизонтальным радиальным каналом 25, выполненным в теле верхней цилиндрической части, закрытым со стороны оси вращения и открытым с боковой стороны верхней цилиндрической части ротора. Каждый горизонтальный радиальный канал своим открытым концом соединен с всасывающей камерой 26 инжекторного насоса 27, закрепленного на боковой поверхности верхней цилиндрической части ротора. Воздухозаборник 28 каждого из инжекторных насосов повернут в направлении вращения ротора. На конической части ротора выполнены по окружностям в два ряда, один над другим, на равном расстоянии друг от друга вертикальные каналы 29 прямоугольного сечения, каждый из которых имеет снизу впускное отверстие 30, а сверху дно 31, параллельное верхней торцевой поверхности верхней цилиндрической части. Справа на боковой части впускного отверстия закреплена направляющая лопатка 32, установленная под углом к направлению вращения ротора. В нижней части корпуса движителя вертикального подъема внутри размещены пластины 33 спрямляющего аппарата.

Работа движителя вертикального подъема.

При вращении ведущего вала 8 редуктора 3 вращается ведущая коническая шестерня 9, которая через ведомые конические шестерне 10, 11 приводит во вращение верхний 12 и нижний 13 вертикальные ведомые валы, а вместе с ними роторы 16 в противоположные стороны. Во время вращения ротора 16 в направлении, указанном стрелкой на фигуре 12, воздушный поток обтекает гладкое дно 23 цилиндрического углубления 22 верхней цилиндрической части 17 с некоторой скоростью, создавая на нем силу разрежения F, направленную вверх. В это время во всасывающих камерах 26 инжекторных насосов 27 создается разрежение из-за увеличения скорости протекания через них воздуха, засасываемого воздухозаборниками 28. Воздушный поток, движущийся по гладкой поверхности дна 23 цилиндрического углубления 22, засасывается через вертикальные отверстия 24, передвигается через горизонтальные радиальные каналы 25 и выбрасывается во всасывающие камеры 26 инжекторных насосов 27. От этого скорость движения воздуха по дну 23 цилиндрического углубления 22 верхней цилиндрической части 17 ротора еще больше увеличивается и возрастает разрежение, что ведет к повышению подъемной силы ротора. На конической части ротора направляющие лопатки 32 направляют воздушный поток через впускные отверстия 30 внутрь вертикальных прямоугольных каналов 29, который поднимается вверх, производит давление на верхнее дно 31, с силой F₁ отражается от него и с силой F₂ выбрасывается наружу, создавая дополнительный реактивный момент (на фигуре 12 показано стрелками). В нижней части ротора воздушный поток непрерывно заполняет пространство между лопастями (на фигуре 12 показано стрелками, направленными вверх), а затем с силой F₃ лопастями 21 отбрасывается вниз, создавая реактивный момент. Возникшая от сложения всех сил общая подъемная сила F_общ уравновешивает вес P движителя вертикального подъема и имеет еще значительный запас подъемной силы, который может использоваться на летательных аппаратах. Второй ротор работает также. При вращении роторов отбрасываемый воздушный поток кроме прямолинейного движения совершает еще и вращательное, что уменьшает КПД движителя вертикального подъема. Для устранения этого воздушный поток направляется между пластинами спрямляющего аппарата, перестает вращаться и выходит из сопла прямолинейным.

Изобретение повышает эксплуатационные характеристики движителя.