Реактивный движитель

 

Изобретение относится к судостроению и авиации и касается создания реактивных движителей, работающих с использованием продуктов сгорания. Реактивный движитель имеет корпус с неподвижными лопатками и подвижный в угловом направлении ротор с лопатками на нем. Лопатки образуют камеры сжатия в передней оконечности, камеру турбины в задней оконечности и камеру сгорания между указанными камерами. Камера сгорания соединена с магистралью подачи энергоносителя. Реактивный движитель содержит сопло для вывода продуктов сгорания в окружающую среду. Вал ротора выполнен полым и опирающимся на сквозную трубу подвижно по углу. После турбины на трубе установлена подвижно по оси обойма с регулируемой пружиной. Между турбиной и обоймой выполнены окна в трубе. Эти окна перекрыты обоймой при неработающем движителе. Технический результат - расширение диапазона использования реактивного движителя посредством применения его в воздушной и водной средах. 2 ил.

Техническое решение относится к устройству реактивных движителей, имеющих универсальное применение как в воздушной среде, так и в качестве погружных движителей для судов различного типа, например для подводных лодок. Преимущественным использованием движителя является его установка на объектах, которые обладают свойствами летательного аппарата и подводной лодки. Именно такой движитель позволяет создать такой объект для универсального использования при повышенной скорости движения в водной среде в погруженном положении.

Широко известны движители, которые непосредственно воздействуют на водную среду, создавая необходимую тягу движения судна в водной среде. К таким судам относятся подводные лодки, которые снабжены реактором, соединенным с турбиной паровой для преобразования энергии пара в кинетическую энергию вращения гребного винта. Так устроены все атомные ледоколы типа "Арктика", "Ленин" (см. БСЭ, том 24-1, стр. 287-288).

Недостатками такого технического решения можно считать: - низкое КПД, т.к. пар после турбины охлаждают для подвода его насосом опять в зону разогрева, - невозможность использования сложного и с большой массой оборудования для летательных аппаратов.

Известно техническое решение реактивного двигателя, который включает в себя корпус с неподвижными лопатками и подвижный в угловом направлении ротор с лопатками, соединенную с окислителем камеру компрессора, камеру сгорания, соединенную с вводом энергоносителя, камеру турбины, соединенную с соплом выходным газовых продуктов сгорания, причем все лопатки установлены на валу ротора (см. Ландсберг, "Элементарный учебник физики", стр. 646-647).

Недостатками описанного турбореактивного двигателя можно считать: - невозможность использования в погружном положении в водной среде, т.к. вся внутренняя полость корпуса будет сразу же заполнена водной средой и вращение ротора станет невозможным из-за повышенного гидравлического сопротивления, - перегрев оснований крепления лопаток ротора, т.к. теплоотвод несоизмерим с теплоотводом оснований лопаток, неподвижных на корпусе.

Целью технического решения является устранение указанных недостатков, а именно: возможность использования движителя как в воздушной, так и водной среде при повышении стойкости лопаток на вращающемся роторе.

Технический результат достигается тем, что вал ротора выполнен полым и опирающимся на трубу подвижно, которая снабжена окнами перед соплом, при этом на оконечности трубы установлена подпружиненная подвижная обойма, способная перекрывать окна при неработающем движителе, а труба оснащена упорами, которые ограничивают движение обоймы после перекрытия окон, причем камера подачи окислителя соединена с источником его.

На чертежах представлено устройство объекта, который способен перемещаться под водой, на поверхности воды и в воздушной среде.

На фиг. 1 представлен вид сбоку на указанное устройство при его размещении на аэродроме, причем условно показаны шасси в виде лыж, которые используются для взлета с поверхности воды и для посадки; на фиг. 2 представлен движитель в разрезе по его оси. Чертежи выполнены упрощенно в виде конструктивных схем и на них не отражены элементы, которые широко известны и используются в технике, а также не являются предметом технического решения.

Объект содержит фюзеляж 1 с крыльями и хвостовым оперением 2, 3, которые способны управлять объектом в пространстве. В фюзеляже размещены помещения для экипажа, аппаратура, грузовой отсек различного назначения. Фюзеляж 1 имеет выдвижные шасси с лыжами 4 и в виде колес 5. При движении в любой среде шасси убираются, вся внутренняя полость фюзеляжа 1 выполняется герметичной.

На крыльях 2 закреплены движители 6, которые содержат корпус 7 с магистралями подачи окислителя 8 и подачи энергоносителя 9 в камеру сгорания 9-1. Корпус 7 имеет сквозную трубу по оси 10, на которую опирается ротор 11 через подшипники 12. На роторе 11 закреплены лопатки 13, а труба 10 имеет окна 14 и на ней подвижно установлена обойма 15 с регулируемой пружиной 16 от втулки 17 и винтов 18. На корпусе 7 закреплены неподвижные лопатки 19.

Действует объект следующим образом.

Если он находится на аэродроме, выпускаются шасси с колесами 5. Открывается магистраль 8 и соединяет с воздушной средой, которая содержит окислитель в виде кислорода. По магистрали 1 производят впрыск энергоносителя и ротор 11 приводят во вращение принудительно от стороннего источника питания и дополнительно пускового двигателя. В камере сгорания повышается давление за счет вращения турбины за указанной камерой. Одновременно происходит засасывание воздушной массы через магистраль 8, т.к. на ее выходе создается разрежение. Происходит повышение давления после турбины и обойма 15 перемещается назад, преодолевая сопротивление пружины 16. Далее движитель работает как турбинный реактивный с выходом продуктов сгорания через окна 14, разница только в том, что воздушная масса проходит через полую трубу 10 и будут наблюдаться процессы охлаждения крепления подвижных лопаток 13, а также процесс "засасывания" воздушной среды через трубу 10.

Если подача окислителя осуществляется от своего источника (баллон с газом под давлением), то такой объект может совершать полет на значительных высотах при разрежении.

При посадке на аэродром выводят шасси с колесами 5 и приземление осуществляют, как на обычном летательном аппарате.

Для посадки на водную поверхность выводят лыжи 4 и дальше посадку осуществляют, как на гидроплане. Можно продолжать и двигаться по поверхности воды. Чтобы погрузиться, магистраль 8 соединяют либо с источником газа под давлением, либо выводят патрубок для захвата воздушной массы выше поверхности воды, но тогда погружение ограничено по глубине. Во всех случаях шасси убирается и управление осуществляют закрылками крыльев 2 и хвостовым оперением 3. Глубина погружения определяется только прочностью фюзеляжа 1.

В погруженном положении давление внутри корпуса будет выше, чем в воздушной среде, но процессы будут те же с реактивной тягой и засасыванием водной массы через полую трубу 10. При выходе из строя движителя давление в корпусе 7 упадет и обойма 15 перекроет окна 14, что предохранит внутреннюю полость от заполнения водой. Сам объект должен иметь положительную плавучесть, чтобы всплыть при аварии, глубину погружения нужно выдерживать за счет скорости и управления закрылками, чтобы получить вертикальную составляющую, которая будет направлена вниз для погружения. Корпус 7 может иметь сливные магистрали для попавшей внутрь воды, но можно перекрывать корпус герметично, чтобы вода не заполняла воздушное пространство, а при запуске движителя вода испарится и будет вытолкнута через окна в сопло, роль которого играет труба 10 сквозная. Взлет с поверхности воды точно такой же, что и у гидросамолета.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, которые были сформулированы выше.

Формула изобретения

Реактивный движитель, включающий в себя корпус с неподвижными лопатками и подвижный в угловом направлении ротор с лопатками на нем, причем лопатки образуют камеры сжатия в передней оконечности, камеру турбины в задней оконечности и камеру сгорания между указанными камерами, которая соединена с магистралью подачи энергоносителя, и сопло для вывода продуктов сгорания в окружающую среду, отличающийся тем, что вал ротора выполнен полым и опирающимся на сквозную трубу подвижно по углу, при этом после турбины на трубе установлена подвижно по оси обойма с регулируемой пружиной, а между турбиной и обоймой выполнены окна в трубе, которые перекрыты обоймой при неработающем движителе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2