Движитель вертикального подъёма

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано на летательных аппаратах с вертикальным взлетом и посадкой.

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 воспламенения 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, М., 1994, с. 427/.

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 диски, 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. Ведущий вал редуктора пропущен через отверстие одной из опорных шеек, которые закреплены снаружи на корпусе. /Патент РФ №2149800, 2000 г. 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 цилиндрический корпус с шейками для крепления, привернутыми к корпусу снаружи, через отверстие одной из которых пропущен ведущий вал редуктора, установленный внутри в средней части корпуса на кронштейнах, имеющего верхний и нижний вертикальные валы противоположного вращения, свободные концы которых закреплены в подшипниках, привернутых кронштейнами в верхних и нижних частях к корпусу, диски, имеющие зазор между корпусом, закреплены на верхнем и нижнем вертикальных валах один над другим, на некотором расстоянии один от другого, одинаковые по конструкции, согласно изобретению каждый из дисков выполнен из двух взаимозаменяемых дисков, болтами соединенных между собой своими торцевыми поверхностями, на верхней наружной поверхности верхнего диска и на нижней наружной поверхности нижнего диска выполнены остроконечные радиальные зубья, сужающиеся к центру вращения и расширяющиеся от центра вращения, причем радиальные зубья на верхней поверхности верхнего диска отклонены в противоположную сторону от направления вращения, а радиальные зубья на нижней поверхности нижнего диска отклонены в сторону вращения, причем наружная поверхность каждого зуба выполнена в форме выпуклой гиперболической кривой, начальная точка которой лежит на торцевой поверхности диска, а внутренняя поверхность каждого зуба - вогнутая и представляет собой часть окружности, соединяющей вершину зуба и торцевую поверхность диска, причем вершина зуба верхнего диска находится над начальной точкой гиперболической кривой предыдущего зуба, а вершина предыдущего зуба нижнего диска находится под начальной точкой гиперболической кривой последующего зуба, в результате чего между зубьями на торцевой поверхности верхнего диска образуются поверхности низкого давления воздуха, а между зубьями на торцевой поверхности нижнего диска образуются поверхности высокого давления воздуха.

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 движителя вертикального подъема в разрезе;

на фигуре 5 - общий вид диска движителя вертикального подъема

на фигуре 6 - вид на диск движителя вертикального подъема сверху;

на фигуре 7 - расположение и устройство зубьев на верхнем и нижнем дисках движителя вертикального подъема;

на фигуре 8 - схема создания подъемной силы на верхнем и нижнем дисках движителя вертикального подъема.

Движитель вертикального подъема содержит цилиндрический корпус 1, к наружной поверхности которого привернуты шейки 2 для крепления. Внутри корпуса 1 в его средней части установлен редуктор 3, закрепленный на кронштейнах 4, имеющий корпус 5, закрытый крышкой б. Ведущий вал 7, пропущенный через отверстие одной из шеек 2, имеет ведущую шестерню 8, которая входит в зацепление с ведомыми шестернями 9 и 10, закрепленными на верхнем 11 и нижнем 12 вертикальных ведомых валах. Свободные концы вертикальных ведомых валов 11, 12 закреплены в подшипниках 13, прикрепленных кронштейнами 14 к корпусу 1. На верхнем и нижнем вертикальных ведомых валах установлены диски 15, каждый из которых выполнен из двух взаимозаменяемых дисков верхнего 16 и нижнего 17, болтами соединенных между собой своими торцевыми поверхностями. На верхней наружной поверхности верхнего диска 16 и на нижней наружной поверхности нижнего диска 17 выполнены остроконечные радиальные зубья 18, сужающиеся к центру вращения и расширяющиеся от центра вращения, причем зубья 18 на верхнем диске 16 отклонены в противоположную сторону от направления вращения диска 16, а зубья 18 на нижней поверхности диска 17 отклонены в сторону вращения этого диска. Наружная поверхность каждого зуба 18 выполнена в форме выпуклой гиперболической кривой 19, начальная точка которой лежит на торцевой поверхности диска и заканчивается на вершине зуба. (О гиперболической кривой см. И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, т. 2, М., "Наука ", гл. редакция физико-математической литературы, 1979, с. 122, №1023, кривая р - р, начальная точка L на поверхности А - х). Внутренняя поверхность 20 каждого зуба 18 - вогнутая и представляет собой часть дуги окружности, соединяющей вершину зуба и торцевую поверхность диска 16, 17. Вершина последующего зуба верхнего диска 16 находится над начальной точкой гиперболической кривой, а вершина предыдущего зуба нижнего диска 17 находится под начальной точкой гиперболической кривой последующего зуба. В результате между радиальными зубьями 18 на торцевой поверхности верхнего диска 16 образуются поверхности низкого давления воздуха 21, а между радиальными зубьями 18 на торцевой поверхности нижнего диска 17 образуются поверхности высокого давления воздуха 22, равные по размерам L=L₁ (фиг. 7). А также h=h₁.

Работа движителя вертикального подъема.

При вращении ведущего вала 7 редуктора 3 вращается ведущая коническая шестерня 8, которая через ведомые конические шестерни 9, 10 приводит во вращение верхний 11 и нижний 12 ведомые вертикальные валы, а вместе с ними диски 15 в направлении, показанном стрелкой на фигуре 8. Воздушный поток V обтекает гиперболические поверхности радиальных зубьев 18 на верхних дисках 16, создавая на них силу разрежения F, уменьшая на них давление воздуха. Воздушный поток, движущийся над радиальными зубьями 18, заставляет воздух, находящийся между зубьями, двигаться вверх и соединяться с ним (на фиг. 8 показано пунктирными стрелками), создавая силу разрежения Fp на поверхностях низкого давления 21 верхних дисков 16. Воздушный поток V, обтекающий нижние диски 17, попадает частично в пространство между радиальными зубьями 18, задерживается там и производит давление на поверхности высокого давления 22 с силой Fд. В результате силы F, Fp, Fд складываются, векторы действия их направлены вертикально вверх и они создают подъемную силу Fп, величина которой может изменяться в ту или иную сторону путем изменения частоты вращения ведущего вала 7, вертикальных ведомых валов 11, 12 и соответственно дисков 15.

Изобретение повышает эксплуатационные характеристики движителя вертикального подъема.