Ленточно-лопастное устройство для получения потока
Настоящее изобретение относится к движителям, применяемым в жидкостях или газах. Ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит лопасти, которые движутся по траектории движущейся замкнутой ленты, надетой на вращающиеся колеса, положение лопастей относительно направления их движения устанавливается системой управления лопастями, а каждая лопасть содержит вал лопасти, неподвижно закрепленный на торцах лопасти, замкнутые ленты, на внешнею поверхность которых крепятся подшипники, в которых вращаются валы лопастей, ведущие и ведомые колеса, на которые надеваются замкнутые ленты, систему управления, устанавливающую положение лопастей относительно направления их движения, кинематически связанную с валами лопастей, защитный внешний корпус, раму для крепления узлов, составляющих ленточно-лопастное устройство для получения потока. Достигается получение направленного потока газа или жидкости при управляемой разнице линейных скоростей точек лопасти. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к движителям, применяемым в газах или жидкостях.
Известен движитель-винт, который выполнен из лопастей, каждая из которых закреплена одним торцом к общей оси. На вращающиеся вокруг общей оси лопасти действует сила, вызванная потоком газа или жидкости, направленным от плоскости вращения лопастей.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является движитель-винт. Недостатком данного технического решения является неустранимая разница линейных скоростей точек лопасти в зависимости от радиуса расположения точки относительно оси вращения, что очевидно из выражения (1).
В выражениях (1)-(5) приняты обозначения:
V1 - линейная скорость точки лопасти винта,
V2 - скорость лопасти при предполагаемом прямолинейном движении этой лопасти по касательной наибольшей окружности вращения винта,
f - частота вращения винта,
х - радиус расположения точки лопасти,
F1 - сила действующая на лопасть винта,
F2 - сила действующая на лопасть при предполагаемом прямолинейном движении этой лопасти по касательной наибольшей окружности вращения винта,
С - безразмерный коэффициент пропорциональности,
r - плотность газа или жидкости,
h - ширина лопасти,
L - длина лопасти,
Р - давление на плоскость, вызываемое потоком газа или жидкости.
Неустранимая разность линейных скоростей точек лопасти вызывает неравномерное распределение по длине лопасти силы, действующей на лопасть, значение которой находится из уравнения Бернулли, предполагая, что длина лопасти значительно больше ширины, которая постоянна по всей длине, и с учетом того, что
причем при предполагаемом движении этой лопасти прямолинейно по касательной наибольшей окружности вращения винта и с линейной скоростью в точке касания касательной
сила, действующая на эту лопасть, будет равна
а распределение ее по длине лопасти равномерно. При сравнении выражений (3) и (5), очевидно, что уменьшении длины, а следовательно, и площади лопасти, движущейся прямолинейно, в три раза, действующая на нее сила будет не меньше силы, действующей на вращающуюся лопасть. Использование результата этого сравнения в практике привело бы к сокращению площади, занимаемой движителем, в сравнении с движителем-винтом.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение направленного потока газа или жидкости при управляемой разнице линейных скоростей точек лопасти, повышение уровня безопасности.
Поставленная задача решается за счет того, что в ленточно-лопастном устройстве для получения потока лопасти движутся по траектории движущейся замкнутой ленты, на которой установлены эти лопасти, надетой на вращающиеся колеса, причем положение лопастей относительно направления их движения устанавливается системой управления лопастями, кроме этого ленточно-лопастное устройство для получения потока снабжено неподвижными стенками, расположенными вдоль прямолинейного движения торцов лопастей, причем торцы лопастей являются подвижными уплотнениями относительно неподвижных стенок, что устраняет течение газа или жидкости между неподвижными стенками и торцами лопастей и приводит к действию эффекта удлинения крыла, а неподвижные стенки выполнены из трех частей с образованием щелей, необходимых для продвижения валов лопастей, кроме этого расстояние при встречном прямолинейном движение лопастей между ближайшими точками встречных лопастей не превышает длину хорды лопасти, кроме этого при смене направления движения лопастей в момент жесткой установки угла наклона между хордой лопасти и направлением движения прямого или обратного начинает действовать эффект резкого внесения крыла в поток, кроме этого к повороту лопасти из положения для прямого движения в положение для обратного движения приводит действие набегающего потока, вызванного обратным движением лопастей и взаимодействием скользящего рычага обратного движения с направляющей обратного движения, а к повороту лопасти из положения для обратного движения в положение для прямого движения приводит действие разница скоростей набегающих потоков, вызванных движением этой лопасти вокруг ведомых колес и взаимодействием скользящего рычага прямого движения с направляющей прямого движения, кроме этого ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит направляющие потока, управляющие направлением потока газа или жидкости при выходе из этого устройства, кроме этого ленточно-лопастное устройство для получения потока может иметь установку дополнительных промежуточных поперечин, стоек и балок, а также поддерживающих промежуточных колес между прямолинейными участками замкнутых лент, увеличивающую механическую жесткость всего устройства.
В ленточно-лопастном устройстве для получения потока каждая лопасть является однолонжеронным прямоугольным крылом с постоянно выдвинутыми двумя щелевыми закрылками, назначение лонжерона выполняет вал лопасти, установленный на расстоянии 0,33 хорды лопасти от передней кромки лопасти в середине кратчайшего расстояния между точками верхней и нижней части профиля, причем передняя кромка лопасти находится на пересечении хорды лопасти с закругленном концом лопасти, а задняя кромка лопасти находится на пересечении хорды лопасти с заостренным концом лопасти, на валу лопасти закреплены силовые нервюры лопасти, на которые установлены и основной профиль, и постоянно выдвинутые щелевые закрылки, перпендикулярный валу лопасти скользящий рычаг прямого движения, пятка которого находится на середине задней кромки лопасти параллельно валу лопасти, перпендикулярный валу лопасти скользящий рычаг обратного движения, пятка которого находится на середине передней кромки лопасти параллельно валу лопасти, причем пятки скользящих рычагов прямого и обратного движения, являющиеся цилиндрическими стержнями, закреплены на концах этих рычагов серединами цилиндрических поверхностей перпендикулярно своим рычагам, кроме этого на одном торце вала лопасти закреплен рычаг ленты прямого движения под регулируемым углом от 0° до 90° между хордой лопасти и направлением обратным направлению прямого прямолинейного движения, а рычаг ленты обратного движения закреплен к другому торцу валу лопасти под регулируемым углом от 0° до 90° между хордой лопасти и направлением обратного прямолинейного движения, причем длины рычагов ленты прямого движения и рычагов ленты обратного движения равны и составляют 0,33 длины хорды лопасти, а пятки этих рычагов, имеющих цилиндрическую форму, находятся параллельно валу лопасти над внешней поверхностью замкнутых лент, а длина каждой из них равна сумме ширины замкнутой ленты и 0.1 длины лопасти, кроме этого длина вала лопасти равна сумме 1,0 длины лопасти, 0,2 длины лопасти, предназначенной для установки неподвижных стенок, 2,0 ширины гибкой ленты, 0,2 длины лопасти, предназначенной для установки рычагов ленты прямого и обратного движения, а торцы лопастей, являющиеся подвижными уплотнениями, покрыты уплотняющим слоем из упругого легкодеформируемого материала с малым коэффициентом трения между этим материалом и материалом неподвижных стенок.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит раму, состоящую из двух равных по длине параллельных оснований, изготовленных из труб, соединенных на расстоянии, равном 1,0 длины лопасти друг от друга, симметрично и перпендикулярно основаниям, двумя равными по длине 1,2 длины вала лопасти поперечинами, изготовленными из труб, находящихся от концов оснований на расстоянии 1,0 хорды лопасти, кроме этого на раме установлены четыре стойки, изготовленные из труб длиной 1,6 длины хорды лопасти, закрепленные своими серединами перпендикулярно плоскости рамы к торцам поперечин, причем торцы каждых двух стоек соединены, параллельно поперечинам, верхними и нижними балками, изготовленными из труб.
В ленточно-лопастном устройстве к получению потока на концах оснований одного конца рамы неподвижно установлены наружные обоймы подшипников качения, внутренние обоймы которых неподвижно соединены с валом двух ведущих колес, установленных неподвижно на валу симметрично понаружи оснований на расстоянии 1,2 длины лопасти друг от друга, а на концах оснований другого конца рамы снаружи оснований установлены оси двух ведомых колес с подшипниками качения, внутренние обоймы которых неподвижны относительно осей, а на наружные обоймы этих подшипников закреплены симметрично основаниям ведомые колеса на расстоянии 1,2 длины лопасти друг от друга, причем плоскость, в которой находятся одно ведущее колесо и одно ведомое колесо, параллельна плоскости, в которой находятся другое ведущее колесо и другое ведомое колесо, а общая ось симметрии ведущих колес и общая ось симметрии ведомых колес параллельны, причем оси симметрии колес перпендикулярны основаниям, при этом на ведущие и ведомые колеса, диаметр которых равен 0.66 длины хорды лопасти, а ширина обода колес меньше или равна ширине замкнутой ленты, натянуты соответственно замкнутые ленты, на внешнею поверхность которых на расстояние 1,2 длины хорды лопасти друг от друга установлены втулки подшипников скольжения, в которых свободно вращаются валы лопастей, причем замкнутые ленты представляют собой либо цепи, либо зубчатые ремни, либо гладкие ремни клинообразного, округленного или плоского сечений, а поверхность обода колес соответствует типу замкнутых лент.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит на винтовых регуляторах высоты, установленных на середине нижних балок, закрепленную своим прямолинейным участком направляющую прямого движения, изготовленную из трубы, которая начинается началом участка спирали, центр которой находится на оси симметрии ведомых колес в плоскости, перпендикулярной этой оси посередине ведомых колес, большего радиуса, меньший радиус которой соединен с прямолинейным участком, и заканчивается концом прямолинейного участка, параллельного замкнутым лентам, причем конец направляющей прямого движения, являющийся концом прямолинейного участка, находится на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти от оси симметрии ведущих колес, а спиральный участок направляющей прямого движения, больший радиус которого больше радиуса окружности колес, служит для плавного поворота лопастей в положение для прямого прямолинейного движения, кроме этого на винтовых регуляторах высоты, установленных на середине поперечин, закрепленную своим прямолинейным участком направляющую обратного движения, изготовленную из трубы, которая начинается началом участка спирали, центр которой находится на оси симметрии ведущих колес в плоскости, перпендикулярной этой оси, посередине ведущих колес, большего радиуса, меньший радиус которой соединен с прямолинейным участком, и заканчивается концом прямолинейного участка, параллельного замкнутым лентам, причем конец направляющей обратного движения, являющийся концом прямолинейного участка, находится на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти от оси симметрии ведомых колес, а спиральный участок направляющей обратного движения, больший радиус которого меньше радиуса окружности колес, служит для плавного поворота лопастей в положение для обратного движения, причем все концы всех направляющих имеют округлую форму.
В ленточно-лопастном устройстве для получения потока каждая из двух одинаковых неподвижных стенок состоит из трех частей, а именно из двух одинаковых крайних частей, закрепленных с помощью кронштейнов к нижней и верхней балкам соответственно, и одной средней части, закрепленной на поперечинах, причем между средней частью и крайними частями образованы две щели для прохождения валов лопастей, при этом все три части находятся в одной плоскости с плоскостью движения торцов лопастей, причем общая высота стенки равна длине стойки, а длина равна расстоянию между осями симметрии ведомых и ведущих колес, причем концы неподвижных стенок отогнуты для плавного взаимодействия с торцами лопастей.
В ленточно-лопастном устройстве для получения потока защитный внешний корпус образован соединением двух защитных ограждений и двух отражателей потоков, причем защитные ограждения имеют форму прямоугольников с длиной, равной сумме расстояния между осями симметрии ведущих и ведомых колес и 2,0 длин хорды лопасти, и с высотой, равной длине стоек, при этом верхние углы защитных ограждений обрезаны по дуге окружности радиусом 1,0 длины хорды лопасти с центром на поверхности защитных ограждений в месте пересечения их осью симметрии ведомых и ведущих колес, при этом отражатели потоков закреплены по боковым кромками защитных ограждений, установленных на стойках, от нижних углов защитных ограждений до плоскостей проходящих оси симметрии ведущих и ведомых колес перпендикулярно основаниям, кроме этого защитные ограждения имеют отверстия для прохода вала ведущих колес, причем защитный внешний корпус дополнительно является элементом механической жесткости всего устройства.
В ленточно-лопастном устройстве для получения потока к защитным ограждениям подвижно закреплены на осях и шарнирно соединены между собой стержнями направляющие потока, управляющие направлением потока газа или жидкости при выходе из этого устройства, при этом длина направляющих потока равна длине защитных ограждений, высота равна длине хорды лопасти.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит систему управления, определяющую положение лопастей относительно прямого движения, а именно от линии начала движения вокруг ведомых колес до линии начала движения вокруг ведущих колес, причем прямолинейный участок прямого движения находится внизу устройства, а передняя кромка лопасти движется впереди задней кромки лопасти, и обратного движения, а именно от линии начала движения вокруг ведущих колес до линии начала движения вокруг ведомых колес, причем прямолинейный участок обратного движения находится вверху устройства, а задняя кромка лопасти движется впереди передней кромки лопасти, система управления состоит из следующих конструктивных элементов ленточно-лопастного устройства для получения потока, а именно из внешних поверхностей прямолинейных участков замкнутых лент, из рычагов ленты прямого движения, рычагов ленты обратного движения, скользящих рычагов прямого движения, направляющей прямого движения, скользящих рычагов обратного движения, направляющих обратного движения, причем в результате связи конструктивных элементов, входящих в систему управления, а именно во взаимодействии пятки скользящего рычага прямого движения с направляющей прямого движения, лопасть принимает нежесткое фиксированное положение для прямого движения до начала прямолинейного прямого движения, а при начале прямолинейного прямого движения в момент взаимодействия пятки рычага ленты прямого движения с внешней поверхностью прямолинейного участка замкнутой ленты возникает жесткая фиксация положения лопасти для прямого движения под фиксированным углом атаки, кроме этого в этот момент действует эффект резкого внесения крыла в поток, а также во взаимодействии пятки скользящего рычага обратного движения с направляющей обратного движения лопасть принимает не жестко фиксированное положение для обратного движения до начала прямолинейного обратного движения, а при начале прямолинейного обратного движения в момент взаимодействия пятки рычага ленты обратного движения с внешней поверхностью прямолинейного участка замкнутой лены возникает жесткая фиксация положения лопасти для обратного движения под фиксированным углом атаки, кроме этого в этот момент действует эффект резкого внесения крыла в поток.
В начале прямого движения лопасть начинает движение по окружности, при этом прекращается взаимодействие рычага ленты обратного движения с внешней поверхностью замкнутой ленты и взаимодействие скользящего рычага обратного движения с направляющей обратного движения, так как пятка этого рычага проходит конец этой направляющей, а лопасть под действием разницы скоростей набегающих потоков и взаимодействия пятки скользящего рычага прямого движения с направляющей прямого движения, продолжает движение по окружности, принимая нежесткое фиксированное положение для прямого движения до начала прямолинейного прямого движения, при котором в момент взаимодействия пятки рычага ленты прямого движения с внешней поверхностью замкнутой ленты возникает жесткая фиксация положения лопасти для прямого движения и действует эффект резкого внесения крыла в поток, при дальнейшем прямолинейном прямом движении лопасти под фиксированным углом атаки возникает поток газа или жидкости, направленный от плоскости движения лопасти, при прекращении взаимодействия пятки скользящего рычага прямого движения после прохождения этой пяткой конца направляющей прямого движения, под действием набегающего потока, вызванного встречным движением лопастей обратного движения, и взаимодействием пятки скользящего рычага обратного движения с направляющей обратного движения лопасть движется по окружности ведущих колес при нежестко фиксированном положении для обратного движения до начала прямолинейного обратного движения, при котором в момент взаимодействия пятки рычага ленты обратного движения с внешней поверхностью замкнутой ленты возникает жесткая фиксация положения лопасти для обратного движения и действует эффект резкого внесения крыла в поток, при дальнейшем прямолинейном обратном движении лопасти под фиксированным углом атаки возникает поток газа или жидкости, направленный от плоскости движения лопасти, при прекращении взаимодействия пятки скользящего рычага обратного движения и направляющей обратного движения, после прохождения этой пяткой конца направляющей обратного движения начинается прямое движение лопасти, причем торцы лопастей являются подвижными уплотнениями между лопастями и неподвижными стенками, что устраняет течение газа или жидкости между торцами лопастей и неподвижными стенками и приводит к действию эффекта удлинения крыла, кроме этого расстояние при встречном прямолинейном движение лопастей между ближайшими точками встречных лопастей не превышает длину хорды лопасти, что вызывает эффективное получение потока, выходящего из устройства, являющегося результатом взаимодействия потока, исходящего от лопастей, движущихся в обратном направлении с потоком, исходящим от лопастей, движущихся в прямом направлении.
Достигаемый технический результат заключается в получении направленного потока газа или жидкости при управляемой разнице скоростей точек лопасти, повышении уровня безопасности.
Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.
На фиг. 1 ЛеУК (вид сбоку) с элементами системы управления, выделенными утолщенными линиями.
На фиг. 2 ЛеУК (вид сверху) с элементами системы управления, выделенными утолщенными линиями.
На фиг. 3 изометрическое изображение лопасти с элементами системы управления, выделенными утолщенными линиями.
На фиг. 4 изометрическое изображение ЛеУКа.
На фиг. 5 фотоизображение изготовленного и действующего ЛеУКа, замкнутая лента которого имеет круглое сечение.
На фиг. 6 фотоизображение изготовленного и действующего ЛеУКа, замкнутая лента которого зубчатая и имеет прямоугольное сечение.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит лопасти 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, и каждая лопасть является однолонжеронным прямоугольным крылом с постоянно выдвинутыми двумя щелевыми закрылками, назначение лонжерона выполняет вал лопасти 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, установленный на расстоянии 0,33 длины хорды лопасти Л1 от передней кромки лопасти в середине кратчайшего расстояния между точками верхней и нижней части профиля, причем передняя кромка лопасти находится на пересечении хорды лопасти с закругленном концом лопасти, а задняя кромка лопасти находится на пересечении хорды лопасти с заостренным концом лопасти, на валу лопасти 16 закреплены силовые нервюры лопасти, на которые установлены и основной профиль, и постоянно выдвинутые щелевые закрылки, перпендикулярный валу лопасти 16 скользящий рычаг прямого движения 28, пятка которого находится на середине задней кромки лопасти параллельно валу лопасти, перпендикулярный валу лопасти скользящий рычаг обратного движения 30, пятка которого находится на середине передней кромки лопасти параллельно валу лопасти 16, причем пятки скользящих рычагов прямого и обратного движения, являющиеся цилиндрическими стержнями, закреплены на концах этих рычагов серединами цилиндрических поверхностей перпендикулярно своим рычагам, кроме этого на одном торце вала лопасти 16 закреплен рычаг ленты прямого движения 26 под регулируемым углом от 0° до 90° между хордой лопасти и направлением, обратным направлению прямого прямолинейного движения, а рычаг ленты обратного движения 27 закреплен к другому торцу валу лопасти 16 под регулируемым углом от 0° до 90° между хордой лопасти и направлением обратного прямолинейного движения, причем длины рычагов ленты прямого движения и рычагов ленты обратного движения равны и составляют 0,33 длины хорды лопасти Л1, а пятки этих рычагов, имеющих цилиндрическую форму, находятся параллельно валу лопасти над внешней поверхностью замкнутых лент 18, 19, а длина каждой пятки равна сумме ширины замкнутой ленты и 0.1 длины лопасти Л2, кроме этого длина вала лопасти 16 равна сумме 1,0 длины лопасти Л2, 0,2 длины лопасти Л2, предназначенной для установки неподвижных стенок 34, 35, 2,0 ширины гибкой ленты, 0,2 длины лопасти Л2, предназначенной для установки рычагов ленты прямого и обратного движения, а торцы лопастей, являющиеся подвижными уплотнениями, покрыты уплотняющим слоем из упругого легкодеформируемого материала с малым коэффициентом трения между этим материалом и материалом неподвижных стенок.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит раму, состоящую из двух равных по длине параллельных оснований, изготовленных из труб, соединенных на расстоянии, равном 1.0 длины лопасти Л2 друг от друга, симметрично и перпендикулярно основаниям, двумя равными по длине 1,2 длины вала лопасти 16 поперечинами, изготовленными из труб, находящихся от концов оснований на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти Л1, кроме этого на раме установлены четыре стойки, изготовленные из труб длиной 1,6 длины хорды лопасти Л1, закрепленные своими серединами перпендикулярно плоскости рамы к торцам поперечин, причем торцы каждых двух стоек соединены, параллельно поперечинам, верхними и нижними балками, изготовленными из труб.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит на концах оснований одного конца рамы неподвижно установленные наружные обоймы подшипников качения, внутренние обоймы которых неподвижно соединены с валом 38 двух ведущих колес 20, 21, установленных неподвижно на валу симметрично по наружи оснований на расстоянии 1,2 длины лопасти Л2 друг от друга, а на концах оснований другого конца рамы с наружи оснований установленные оси двух ведомых колес 22, 23 с подшипниками качения, внутренние обоймы которых неподвижны относительно осей, а на наружные обоймы этих подшипников закреплены симметрично основаниям ведомые колеса на расстоянии 1,2 длины лопасти друг от друга, причем плоскость, в которой находятся одно ведущее колесо и одно ведомое колесо, параллельна плоскости, в которой находятся другое ведущее колесо и другое ведомое колесо, а общая ось симметрии ведущих колес и общая ось симметрии ведомых колес параллельны, причем оси симметрии колес перпендикулярны основаниям, при этом на ведущие и ведомые колеса, диаметр которых равен 0.66 длины хорды лопасти, а ширина обода колес меньше или равна ширине замкнутой ленты, натянуты соответственно замкнутые ленты 18, 19, на внешнею поверхность которых на расстояние 1,2 длины хорды лопасти друг от друга установлены втулки подшипников скольжения, в которых свободно вращаются валы лопастей 16, причем замкнутые ленты представляют собой либо цепи, либо зубчатые ремни, либо гладкие ремни клинообразного, округленного или плоского сечений, а поверхность обода колес соответствует типу замкнутых лент.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит на винтовых регуляторах высоты, установленных на середине нижних балок, закрепленную своим прямолинейным участком направляющую прямого движения 31, изготовленную из трубы, которая начинается началом участка спирали, центр которой находится на оси симметрии ведомых колес 22, 23 в плоскости, перпендикулярной этой оси, посередине ведомых колес 22, 23, большего радиуса, меньший радиус которой соединен с прямолинейным участком, и заканчивается концом прямолинейного участка, параллельного замкнутым лентам, причем конец направляющей прямого движения, являющийся концом прямолинейного участка, находится на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти Л1 от оси симметрии ведущих колес 20, 21, а спиральный участок направляющей прямого движения 31, больший радиус которого больше радиуса окружности колес, служит для плавного поворота лопастей в положение для прямого прямолинейного движения, кроме этого на винтовых регуляторах высоты, установленных на середине поперечин, закрепленную своим прямолинейным участком направляющую обратного движения 33, изготовленную из трубы, которая начинается началом участка спирали, центр которой находится на оси симметрии ведущих колес 20, 21 в плоскости, перпендикулярной этой оси, посередине ведущих колес 20, 21, большего радиуса, меньший радиус которой соединен с прямолинейным участком, и заканчивается концом прямолинейного участка, параллельного замкнутым лентам, причем конец направляющей обратного движения, являющийся концом прямолинейного участка, находится на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти Л1 от оси симметрии ведомых колес 22, 23, а спиральный участок направляющей обратного движения, больший радиус которого меньше радиуса окружности колес, служит для плавного поворота лопастей в положение для обратного движения, причем все концы всех направляющих имеют округлую форму.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит две неподвижные стенки 34, 35 и каждая из двух одинаковых неподвижных стенок состоит из трех частей, а именно из двух одинаковых крайних частей, закрепленных с помощью кронштейнов к нижней и верхней балкам соответственно, и одной средней части, закрепленной на поперечинах, причем между средней частью и крайними частями образованы две щели для прохождения валов лопастей 16, при этом все три части находятся в одной плоскости с плоскостью движения торцов лопастей, причем общая высота стенки равна длине стойки, а длина равна расстоянию между осями симметрии ведомых и ведущих колес, причем концы неподвижных стенок отогнуты для плавного взаимодействия с торцами лопастей.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит защитный внешний корпус 43, защитный внешний корпус образован соединением двух защитных ограждений 39, 40 и двух отражателей потоков 36, 37, причем защитные ограждения имеют форму прямоугольников с длиной, равной сумме расстояния между осями симметрии ведущих и ведомых колес и 2.0 длин хорды лопасти Л1, и с высотой, равной длине стоек, при этом верхние углы защитных ограждений 39, 40 обрезаны по дуге окружности радиусом 1,0 длины хорды лопасти Л1 с центром на поверхности защитных ограждений 39, 40 в месте пересечения их осью симметрии ведомых и ведущих колес, при этом отражатели потоков 36, 37 закреплены по боковым кромками защитных ограждений, установленных на стойках, от нижних углов защитных ограждений до плоскостей проходящих оси симметрии ведущих и ведомых колес перпендикулярно основаниям, кроме этого защитные ограждения имеют отверстия для прохода вала ведущих колес 38, причем защитный внешний корпус дополнительно является элементом механической жесткости всего устройства.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит подвижно закрепленные на осях к защитным ограждениям 39, 40 и шарнирно соединенные между собой стержнями направляющие потока 41, 42, управляющие направлением потока газа или жидкости при выходе из этого устройства, при этом длина направляющих потока равна длине защитных ограждений, высота равна длине хорды лопасти Л1.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока 1 содержит систему управления 24 и эта система управления, определяющая положение лопастей относительно прямого движения, а именно от линии начала движения вокруг ведомых колес 22, 23 до линии начала движения вокруг ведущих колес 20, 21, причем прямолинейный участок прямого движения находится внизу устройства, а передняя кромка лопасти движется впереди задней кромки лопасти, и обратного движения, а именно от линии начала движения вокруг ведущих колес 20, 21 до линии начала движения вокруг ведомых колес 22, 23, причем прямолинейный участок обратного движения находится вверху устройства, а задняя кромка лопасти движется впереди передней кромки лопасти, система управления состоит из следующих конструктивных элементов ленточно-лопастного устройства для получения потока, а именно из внешних поверхностей прямолинейных участков замкнутых лент 18, 19, из рычагов ленты прямого движения 26, рычагов ленты обратного движения 27, скользящих рычагов прямого движения 28, направляющей прямого движения 31, скользящих рычагов обратного движения 30, направляющих обратного движения 33, при этом в начале прямого движения лопасть начинает движение по окружности, при этом прекращается взаимодействие рычага ленты обратного движения 27 с внешней поверхностью замкнутой ленты 19 и взаимодействие скользящего рычага обратного движения 30 с направляющей обратного движения 33, так как пятка этого рычага проходит конец этой направляющей, а лопасть под действием разницы скоростей набегающих потоков и взаимодействия пятки скользящего рычага прямого движения 28 с направляющей прямого движения 31 продолжает движение по окружности, принимая не жесткое фиксированное положение для прямого движения (фиг. 1, лопасть 6) до начала прямолинейного прямого движения, при котором в момент взаимодействия пятки рычага ленты прямого движения 26 с внешней поверхностью замкнутой ленты 18 возникает жесткая фиксация положения лопасти для прямого движения (фиг. 1, лопасть 7) и действует эффект резкого внесения крыла в поток, при дальнейшем прямолинейном прямом движении лопасти под фиксированным углом атаки У1 возникает поток газа или жидкости, направленный от плоскости движения лопасти, при прекращении взаимодействия пятки скользящего рычага прямого движения 26 после прохождения этой пяткой конца направляющей прямого движения 31 (фиг. 1, лопасть 9), под действием набегающего потока, вызванного встречным движением лопастей обратного движения, и взаимодействием пятки скользящего рычага обратного движения 30 с направляющей обратного движения 33 лопасть движется по окружности ведущих колес 20, 21 при нежестко фиксированном положении для обратного движения (фиг. 1, лопасть 10) до начала прямолинейного обратного движения, при котором в момент взаимодействия пятки рычага ленты обратного движения 27 с внешней поверхностью замкнутой ленты 19 возникает жесткая фиксация положения лопасти для обратного движения (фиг. 1, лопасть 3) и действует эффект резкого внесения крыла в поток, при дальнейшем прямолинейном обратном движении лопасти под фиксированным углом атаки У2 возникает поток газа или жидкости, направленный от плоскости движения лопасти, при прекращении взаимодействия пятки скользящего рычага обратного движения 30 и направляющей обратного движения 33, после прохождения этой пяткой конца направляющей обратного движения 33 начинается прямое движение лопасти, причем торцы лопастей являются подвижными уплотнениями между лопастями и неподвижными стенками, что создает расстояние Р1 между торцами лопастей и неподвижными стенками, при котором устраняется течение газа или жидкости между торцами лопастей и неподвижными стенками и приводит к действию эффекта удлинения крыла, кроме этого расстояние Р2 при встречном прямолинейном движении лопастей между ближайшими точками встречных лопастей не превышает длину хорды лопасти. Работа устройства осуществляется следующим образом.
Лопасти, движущиеся после конца прямолинейного участка направляющих обратного движения 33, свободно вращаются относительно замкнутых лент. При движении лопастей вокруг ведомых колес 22, 23 под действием разности линейных скоростей набегающих потоков и взаимодействия между скользящими рычагами прямого движения 28 с участком спирали направляющей прямого движения 31 устанавливается положение лопастей для прямого движения, которое сохраняется при прямолинейном прямом движении лопастей взаимодействием скользящих рычагов прямого движения 28 с прямолинейным участком направляющей прямого движения 31 и взаимодействием рычагов ленты прямого движения 26 с замкнутой лентой 18, при этом угол атаки лопасти У1 равен углу между хордой лопасти и направлением, обратным прямому движению лопасти a1, а расстояние Р3 между направляющий прямого движения и валом лопасти равно Р3=0,67Л1×tg(а1). Лопасти, движущиеся после конца прямолинейного участка направляющей прямого движения 31, свободно вращаются относительно замкнутых лент 18, 19. При дальнейшем движении встречным потоком, вызванным обратным движением лопастей и взаимодействием скользящих рычагов обратного движения 30 с участком спирали направляющих обратного движения 33, устанавливается положение лопастей для обратного движения, которое сохраняется при прямолинейном обратном движении лопастей взаимодействием скользящих рычагов обратного движения 30 с прямолинейным участком направляющих обратного движения 33 и взаимодействием рычагов ленты обратного движения 27 с замкнутой лентой 19, при этом угол атаки лопасти У2 равен углу между хордой лопасти и направлением обратного движения лопасти а2, а расстояние Р4 между направляющим обратного движения и валом лопасти равно Р4=0,67Л1×tg(а2), причем углы a1 и а2 между хордой лопасти и соответствующим направлением устанавливаются поворотом и фиксацией соответствующего ленточного рычага на соответствующем торце вала лопасти 16, а расстояния Р3 и Р4 между валом лопасти и соответствующей направляющей движения устанавливаются соответствующими винтовыми регуляторами высоты.
Расстояние Р1 между уплотненными неподвижными стенками и торцами прямолинейно движущихся лопастей приводит к действию эффекта удлинения крыла.
Расстояние Р2 при встречном прямолинейном движении лопастей между ближайшими точками встречных лопастей не превышает длину хорды лопасти, что вызывает эффективное получение потока, выходящего из устройства, являющегося результатом взаимодействия потока, исходящего от лопастей, движущихся в обратном направлении с потоком, исходящим от лопастей, движущихся в прямом направлении.
При смене направления движения лопастей в момент жесткой фиксации положения лопастей действует эффект резкого внесения крыла в поток.
Отражатели потоков 36, 37 жидкости или газа направляют поток перпендикулярно плоскости движения лопастей.
Защитные ограждения 39, 40, установленные вдоль движения торцов валов лопастей и соединенные с ними, отражатели потоков 36, 37 образуют защитный внешний корпус 43, который повышает уровень безопасности и является элементом механической жесткости всего устройства.
Ленточно-лопастное устройство для получения потока может иметь установку дополнительных промежуточных поперечин, стоек и балок, а также поддерживающих промежуточных колес между прямолинейными участками замкнутых лент, увеличивающую механическую жесткость всего устройства.
Направляющие потока 41, 42 управляют направлением потока газа или жидкости при выходе из ленточно-лопастного устройства для получения потока.
Таким образом, заявленный движитель ленточно-лопастное устройство для получения потока позволяет получить направленный поток газа или жидкости при управляемой разнице линейных скоростей точек лопасти, повышение уровня безопасности. Ленточно-лопастное устройство для получения потока может применяться для передвижения воздушного, наземного, надводного и подводного транспорта и применяться для создания управляемых потоков газа или жидкости для каких-либо целей.
Автором изготовлены действующие ленточно-лопастные устройства для получения потока (ЛеУКи) (фотоизображения на Фиг. 5, 6).
1. Ленточно-лопастное устройство для получения потока, характеризующееся тем, что лопасти движутся по траектории движущейся замкнутой ленты, на которой установлены эти лопасти, надетой на вращающиеся колеса, причем положение лопастей относительно направления их движения устанавливается системой управления лопастями, кроме этого ленточно-лопастное устройство для получения потока снабжено неподвижными стенками, расположенными вдоль прямолинейного движения торцов лопастей, причем торцы лопастей являются подвижными уплотнениями относительно неподвижных стенок, что устраняет течение газа или жидкости между неподвижными стенками и торцами лопастей и приводит к действию эффекта удлинения крыла, а неподвижные стенки выполнены из трех частей с образованием щелей, необходимых для продвижения валов лопастей, кроме этого расстояние при встречном прямолинейном движении лопастей между ближайшими точками встречных лопастей не превышает длину хорды лопасти, кроме этого при смене направления движения лопастей в момент жесткой установки угла наклона между хордой лопасти и направлением движения прямого или обратного начинает действовать эффект резкого внесения крыла в поток, кроме этого к повороту лопасти из положения для прямого движения в положение для обратного движения приводит действие набегающего потока, вызванного обратным движением лопастей и взаимодействием скользящего рычага обратного движения с направляющей обратного движения, а к повороту лопасти из положения для обратного движения в положение для прямого движения приводит действие разница скоростей набегающих потоков, вызванных движением этой лопасти вокруг ведомых колес и взаимодействием скользящего рычага прямого движения с направляющей прямого движения, кроме этого ленточно-лопастное устройство для получения потока содержит направляющие потока, управляющие направлением потока газа или жидкости при выходе из этого устройства, кроме этого ленточно-лопастное устройство для получения потока может иметь установку дополнительных промежуточных поперечин, стоек и балок, а также поддерживающих промежуточных колес между прямолинейными участками замкнутых лент.
2. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что каждая лопасть является однолонжеронным прямоугольным крылом с постоянно выдвинутыми двумя щелевыми закрылками, назначение лонжерона выполняет вал лопасти, установленный на расстоянии 0,33 хорды лопасти от передней кромки лопасти в середине кратчайшего расстояния между точками верхней и нижней части профиля, причем передняя кромка лопасти находится на пересечении хорды лопасти с закругленным концом лопасти, а задняя кромка лопасти находится на пересечении хорды лопасти с заостренным концом лопасти, на валу лопасти закреплены силовые нервюры лопасти, на которые установлены и основной профиль, и постоянно выдвинутые щелевые закрылки, перпендикулярный валу лопасти скользящий рычаг прямого движения, пятка которого находится на середине задней кромки лопасти параллельно валу лопасти, перпендикулярный валу лопасти скользящий рычаг обратного движения, пятка которого находится на середине передней кромки лопасти параллельно валу лопасти, причем пятки скользящих рычагов прямого и обратного движения, являющиеся цилиндрическими стержнями, закреплены на концах этих рычагов серединами цилиндрических поверхностей перпендикулярно своим рычагам, кроме этого на одном торце вала лопасти закреплен рычаг ленты прямого движения под регулируемым углом от 0° до 90° между хордой лопасти и направлением, обратным направлению прямого прямолинейного движения, а рычаг ленты обратного движения закреплен к другому торцу валу лопасти под регулируемым углом от 0° до 90° между хордой лопасти и направлением обратного прямолинейного движения, причем длины рычагов ленты прямого движения и рычагов ленты обратного движения равны и составляют 0,33 длины хорды лопасти, а пятки этих рычагов, имеющих цилиндрическую форму, находятся параллельно валу лопасти над внешней поверхностью замкнутых лент, а длина каждой из них равна сумме ширины замкнутой ленты и 0.1 длины лопасти, кроме этого длина вала лопасти равна сумме 1,0 длины лопасти, 0,2 длины лопасти, предназначенной для установки неподвижных стенок, 2,0 ширины гибкой ленты, 0,2 длины лопасти, предназначенной для установки рычагов ленты прямого и обратного движения, а торцы лопастей, являющиеся подвижными уплотнениями, покрыты уплотняющим слоем из упругого легкодеформируемого материала с малым коэффициентом трения между этим материалом и материалом неподвижных стенок.
3. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что содержит раму, состоящую из двух равных по длине параллельных оснований, изготовленных из труб, соединенных на расстоянии, равном 1,0 длины лопасти друг от друга, симметрично и перпендикулярно основаниям, двумя равными по длине 1,2 длины вала лопасти поперечинами, изготовленными из труб, находящихся от концов оснований на расстоянии 1,0 хорды лопасти, кроме этого на раме установлены четыре стойки, изготовленные из труб длиной 1,6 длины хорды лопасти, закрепленные своими серединами перпендикулярно плоскости рамы к торцам поперечин, причем торцы каждых двух стоек соединены, параллельно поперечинам, верхними и нижними балками, изготовленными из труб.
4. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что на концах оснований одного конца рамы неподвижно установлены наружные обоймы подшипников качения, внутренние обоймы которых неподвижно соединены с валом двух ведущих колес, установленных неподвижно на валу симметрично понаружи оснований на расстоянии 1,2 длины лопасти друг от друга, а на концах оснований другого конца рамы снаружи оснований установлены оси двух ведомых колес с подшипниками качения, внутренние обоймы которых неподвижны относительно осей, а на наружные обоймы этих подшипников закреплены симметрично основаниям ведомые колеса на расстоянии 1,2 длины лопасти друг от друга, причем плоскость, в которой находятся одно ведущее колесо и одно ведомое колесо, параллельна плоскости, в которой находятся другое ведущее колесо и другое ведомое колесо, а общая ось симметрии ведущих колес и общая ось симметрии ведомых колес параллельны, причем оси симметрии колес перпендикулярны основаниям, при этом на ведущие и ведомые колеса, диаметр которых равен 0.66 длины хорды лопасти, а ширина обода колес меньше или равна ширине замкнутой ленты, натянуты соответственно замкнутые ленты, на внешнею поверхность которых на расстоянии 1,2 длины хорды лопасти друг от друга установлены втулки подшипников скольжения, в которых свободно вращаются валы лопастей, причем замкнутые ленты представляют собой либо цепи, либо зубчатые ремни, либо гладкие ремни клинообразного, округленного или плоского сечений, а поверхность обода колес соответствует типу замкнутых лент.
5. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что содержит на винтовых регуляторах высоты, установленных на середине нижних балок, закрепленную своим прямолинейным участком направляющую прямого движения, изготовленную из трубы, которая начинается началом участка спирали, центр которой находится на оси симметрии ведомых колес в плоскости, перпендикулярной этой оси, посередине ведомых колес, большего радиуса, меньший радиус которой соединен с прямолинейным участком, и заканчивается концом прямолинейного участка, параллельного замкнутым лентам, причем конец направляющей прямого движения, являющийся концом прямолинейного участка, находится на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти от оси симметрии ведущих колес, а спиральный участок направляющей прямого движения, больший радиус которого больше радиуса окружности колес, служит для плавного поворота лопастей в положение для прямого прямолинейного движения, кроме этого на винтовых регуляторах высоты, установленных на середине поперечин, закрепленную своим прямолинейным участком направляющую обратного движения, изготовленную из трубы, которая начинается началом участка спирали, центр которой находится на оси симметрии ведущих колес в плоскости, перпендикулярной этой оси, посередине ведущих колес, большего радиуса, меньший радиус которой соединен с прямолинейным участком, и заканчивается концом прямолинейного участка, параллельного замкнутым лентам, причем конец направляющей обратного движения, являющийся концом прямолинейного участка, находится на расстоянии 1,0 длины хорды лопасти от оси симметрии ведомых колес, а спиральный участок направляющей обратного движения, больший радиус которого меньше радиуса окружности колес, служит для плавного поворота лопастей в положение для обратного движения, причем все концы всех направляющих имеют округлую форму.
6. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что каждая из двух одинаковых неподвижных стенок состоит из трех частей, а именно из двух одинаковых крайних частей, закрепленных с помощью кронштейнов к нижней и верхней балкам соответственно, и одной средней части, закрепленной на поперечинах, причем между средней частью и крайними частями образованы две щели для прохождения валов лопастей, при этом все три части находятся в одной плоскости с плоскостью движения торцов лопастей, причем общая высота стенки равна длине стойки, а длина равна расстоянию между осями симметрии ведомых и ведущих колес, причем концы неподвижных стенок отогнуты для плавного взаимодействия с торцами лопастей.
7. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что защитный внешний корпус образован соединением двух защитных ограждений и двух отражателей потоков, причем защитные ограждения имеют форму прямоугольников с длиной, равной сумме расстояния между осями симметрии ведущих и ведомых колес и 2,0 длин хорды лопасти, и с высотой, равной длине стоек, при этом верхние углы защитных ограждений обрезаны по дуге окружности радиусом 1,0 длины хорды лопасти с центром на поверхности защитных ограждений в месте пересечения их осью симметрии ведомых и ведущих колес, при этом отражатели потоков закреплены по боковым кромкам защитных ограждений, установленных на стойках, от нижних углов защитных ограждений до плоскостей, проходящих оси симметрии ведущих и ведомых колес перпендикулярно основаниям, кроме этого защитные ограждения имеют отверстия для прохода вала ведущих колес, причем защитный внешний корпус дополнительно является элементом механической жесткости всего устройства.
8. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что к защитным ограждениям подвижно закреплены на осях и шарнирно соединены между собой стержнями направляющие потока, управляющие направлением потока газа или жидкости при выходе из этого устройства, при этом длина направляющих потока равна длине защитных ограждений, высота равна длине хорды лопасти.
9. Ленточно-лопастное устройство для получения потока по п.1, отличающееся тем, что содержит систему управления, определяющую положение лопастей относительно прямого движения, а именно от линии начала движения вокруг ведомых колес до линии начала движения вокруг ведущих колес, причем прямолинейный участок прямого движения находится внизу устройства, а передняя кромка лопасти движется впереди задней кромки лопасти, и обратного движения, а именно от линии начала движения вокруг ведущих колес до линии начала движения вокруг ведомых колес, причем прямолинейный участок обратного движения находится вверху устройства, а задняя кромка лопасти движется впереди передней кромки лопасти, система управления состоит из следующих конструктивных элементов ленточно-лопастного устройства к получению потока, а именно из внешних поверхностей прямолинейных участков замкнутых лент, из рычагов ленты прямого движения, рычагов ленты обратного движения, скользящих рычагов прямого движения, направляющей прямого движения, скользящих рычагов обратного движения, направляющих обратного движения, причем в результате связи конструктивных элементов, входящих в систему управления, а именно во взаимодействии пятки скользящего рычага прямого движения с направляющей прямого движения, лопасть принимает нежесткое фиксированное положение для прямого движения до начала прямолинейного прямого движения, а при начале прямолинейного прямого движения в момент взаимодействия пятки рычага ленты прямого движения с внешней поверхностью прямолинейного участка замкнутой ленты возникает жесткая фиксация положения лопасти для прямого движения под фиксированным углом атаки, кроме этого в этот момент действует эффект резкого внесения крыла в поток, а также во взаимодействии пятки скользящего рычага обратного движения с направляющей обратного движения лопасть принимает не жестко фиксированное положение для обратного движения до начала прямолинейного обратного движения, а при начале прямолинейного обратного движения в момент взаимодействия пятки рычага ленты обратного движения с внешней поверхностью прямолинейного участка замкнутой лены возникает жесткая фиксация положения лопасти для обратного движения под фиксированным углом атаки, кроме этого в этот момент действует эффект резкого внесения крыла в поток.
