Осевой вентилятор-движитель
Изобретение относится к вентиляторостроению. Осевой вентилятор-движитель содержит привод (1), устройство, осуществляющее реверсирование соосных валов, центральный вал (10), размещенный внутри полого вала (8) с входным лопастным реверс-винтом (12). Центральный вал снабжен рядом центральных лопастных винтов (13) с интервалами, в которых на подшипниках (14) установлены лопастные реверс-винты (15), соединенные между собой и с входным лопастным реверс-винтом нагнетателями (16) аэродинамического профиля. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей с одновременным уменьшением габаритов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к вентиляторостроению, преимущественно к вентиляторам, создающим тягу, например к аэродвижителям.
Известны осевые вентиляторы, содержащие лопастные винты в качестве нагнетающих или всасывающих элементов - М.П.Калинушкин, "Насосы и вентиляторы", М. 1987 г., осевой вентилятор по патенту России №2295653, кл. F04D 19/00 и др. Известны вентиляторы, нагнетающие встречные потоки воздуха - патент России №2002117, кл. F04D 7/16, 2001 г. Известны лопастные винты, применяемые в различных комбинациях в качестве движителей транспортных средств, при этом определено, что однонаправленные лопастные виты, установленные соосно, не дают положительного эффекта, в то же время разнонаправленные лопастные винты в тех же условиях, вращаемые в противоположные стороны, значительно увеличивают тягу - А.М.Мхитарян, "Аэродинамика", Машиностроение, М., 1980 г. Известно, например, что одновинтовые вертолеты типа "Ми-1", "Ми-2" при тех же нагрузках имеют плановую площадь несущих винтов, значительно большую, чем двухвинтовые вертолеты типа "Ка-18" или "Ка-26", выполненные по соосной схеме с несущими винтами, вращающимися в противоположном направлении.
Так как у заявляемого осевого вентилятора-движителя смежные винты вращаются в противоположных направлениях, наиболее близким аналогом его, принятым за прототип, является тяговый движитель, широко применяемый в авиации - Б.К.Гусев, В.Ф.Докин, "Основы авиации", Транспорт, М. 1982 г. Такой тяговый соосный движитель с лопастными винтами снабжен специальным механизмом, позволяющим вращаться в противоположных направлениях соосно установленным винтам, которые в этом случае имеют меньший диаметр. Однако в любых известных конструкциях осевых вентиляторов-движителей конструктивно может быть использована только одна пара противоположно вращающихся соосных винтов, что ограничивает уменьшение габаритов.
Целью настоящего изобретения является создание осевого вентилятора-движителя с неограниченным числом пар соосных лопастных винтов, вращающихся в противоположных направлениях, что многократно увеличивает напор при малых габаритах и дает возможность использовать его в качестве движителя транспортных средств.
Для достижении указанной цели центральный вал, размещенный внутри полого вала, несущего входной лопастной реверс-винт, снабжен рядом центральных лопастных винтов с интервалами, в которых на подшипниках установлены лопастные реверс-винты противоположного направления, соединенные между собой и с входным реверс-винтом нагнетателями аэродинамического профиля, а реверсирующие шестерни имеют выходные валы для самостоятельного привода.
На фиг.1 осевой вентилятор-движитель схематично изображен в осевом разрезе. Стрелками показаны направления воздушных потоков.
На фиг.2 - поперечный разрез по "А-А" на фиг.1. Стрелками показано направление вращения центральных лопастных винтов и лопастных реверс-винтов и подсос воздуха разрежением, создаваемым нагнетателями аэродинамического профиля.
На фиг.3 изображено транспортное средство с компаунд-движителем. Их может быть установлено два и более.
Осевой вентилятор-движитель состоит из привода 1, которым может быть или сам двигатель или его промежуточный механизм 2, корпуса 3 устройства, осуществляющего реверсирование соосных валов, с центральной шестерней 4, реверсирующими шестернями 5 с валами 6, реверсируемой шестерней 7, снабженной полым валом 8, который опирается на подшипники 9. Внутри полого вала проходит центральный вал 10 с подшипниками 11. На полом валу жестко установлен входной лопастной реверс-винт 12. На центральном валу с интервалами жестко установлены центральные лопастные винты 13. В интервалах между центральными лопастными винтами на подшипниках 14 размещены лопастные реверс-винты 15, объединенные с входным лопастным реверс-винтом нагнетателями аэродинамического профиля 16 в ротор. Лопасти развернуты так, что создается однонаправленный воздушный поток. Осевой вентилятор-движитель может быть закрыт кожухом с направляющими жалюзи 17. Осевой вентилятор-движитель может быть использован как в виде отдельного модуля, так и в виде комплекта подобных модулей, образующих компаунд-движитель, изображенный на фиг.3, в качестве движителя транспортного средства. Здесь устройства 18, осуществляющие реверсирование соосных валов, установлены в ряду модулей осевых вентиляторов-движителей 19 и соединены между собой валами 6 через карданные валы 20. Тяговый осевой вентилятор-движитель 21 с устройством 22, осуществляющим реверсирование соосных валов, соединен валом 6 через сцепную муфту 23 с одним из несущих модулей, имеющим привод 2 от двигателя транспортного средства. Компаунд-движитель может быть оснащен общим защитным кожухом с жалюзи 24, а транспортное средство снабжено шасси-амортизатором 25 в виде надувных баллонов и юбкой камеры воздушной подушки 26 из эластичного гофрированного материала.
Осевой вентилятор-движитель работает, то есть создает тягу, по общеизвестному принципу работы пропеллерных движителей. Использование большей мощности при меньшей ометаемой площади винта достигается за счет работы лопастей во встречных воздушных потоках. При включении ведущего вала вращается центральная шестерня 4 и ее центральный вал 10 с центральными лопастными винтами 13, реверсирующие шестерни 5 и реверсируемая шестерня 7 с полым валом 8 и входным реверс-винтом 12. Так как входной лопастной реверс-винт через нагнетатели 16 соединен с лопастными реверс-винтами 15, вращается весь ротор лопастных реверс-винтов. Центральные лопастные винты 13 в зоне ротора имеют меньшие диаметры, то есть встречное вращение осуществляется. Как известно, вращение лопастного винта приводит к попутному вращению воздушного жгута. То есть соосно поставленный лопастной винт того же направления будет вращаться в попутной струе, не создавая тяги. Но если соосный винт вращается в противоположную сторону, он как бы удваивает обороты и, соответственно, тягу. Перемещаясь далее вдоль оси осевого вентилятора-движителя, воздушный поток разгоняется многократно. Нагнетатели аэродинамического профиля имеют лопастную форму, поэтому при вращении ротора лопастных реверс-винтов загребают воздух, отсасывая его через жалюзи 17.
Осевой вентилятор-движитель может быть использован как в качестве индивидуального движителя для привода саней, лодки, воздушного шара, параплана, дельтаплана, велосипеда и т.п., так и в виде компаунд-машины, как показано на фиг.3. Здесь изображено транспортное средство амфибия-вездеход. Предпочтительно два таких компаунд-движителя, установленных по бортам транспортного средства, дают возможность водителю, манипулируя сцепными муфтами 23, широкоманевренно перемещаться по воздуху, снегу, льду, воде и т.п. Соединение осевых вентиляторов-движителей через валы 6 карданными валами 20 дает возможность использовать один двигатель и обеспечить компактность.
1. Осевой вентилятор-движитель, содержащий привод, устройство, осуществляющее реверсирование соосных валов, центральный вал, размещенный внутри полого вала с входным лопастным реверс-винтом, отличающийся тем, что центральный вал снабжен рядом центральных лопастных винтов с интервалами, в которых на подшипниках установлены лопастные реверс-винты, соединенные между собой и с входным лопастным реверс-винтом нагнетателями аэродинамического профиля.
2. Осевой вентилятор-движитель по п.1, отличающийся тем, что реверсирующие шестерни устройства, осуществляющего реверсирование соосных валов, снабжены валами для самостоятельного привода.
