Радиальный роторный движитель
Изобретение относится к устройствам для создания тяги в газообразной и жидкой средах. Радиальный роторный движитель состоит из вращающейся крыльчатки и внешнего корпуса, предназначенного для преобразования скоростного напора, создаваемого крыльчаткой, в силу тяги движителя. Движитель состоит из боковых стенок с впускными отверстиями соосно крыльчатке для входа рабочей среды и торцевой стенки. Торцевая стенка соединена с боковыми стенками и состоит из участков, один из которых образует выпускной канал для отвода потока рабочей среды, сечение которого увеличивается по направлению вращения крыльчатки. Второй участок торцевой стенки расположен с минимальным зазором от лопаток крыльчатки в радиальном направлении. На входном отверстии корпуса движителя установлена насадка, направляющая на вход крыльчатки набегающий поток, а на выходе канала корпуса установлена насадка, выполненная с возможностью изменения скорости и направления потока, выходящего из движителя. Достигается увеличение эффективности создания силы тяги, снижение габаритов и веса устройства, снижение лобового сопротивления при движении в потоке среды, уменьшение шума при работе и отсутствие опасности от открытых движущихся частей устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к устройствам для создания тяги (движущей силы) в газообразной и жидкой среде. Радиальный роторный движитель может быть использован на воздушных, наземных, водных и подводных транспортных средствах, а также в игрушках, аттракционах и в сфере развлечений.
Известен Гидроаэродинамический движитель [Патент RU №2136539, опубл. 10.09.1999, МПК В63Н 11/08, В63Н 5/14, В64С 11/00] с корпусом и установленным в нем рабочим колесом с радиальными лопатками, внутренняя боковая поверхность корпуса выполнена в виде полуцилиндра, установленного с минимальными зазорами между ним и лопатками. С поверхностью полуцилиндра плавно сопряжены параллельные между собой боковые плоскости, длина каждой из которых не менее радиуса полуцилиндра. Одна из боковых поверхностей корпуса имеет вырез, радиус которого меньше радиуса полуцилиндра.
Указанное решение обладает низкой эффективностью создания тяги по отношению к затраченной мощности, габаритам и весу устройства. Управление транспортным средством осуществляется за счет поворота корпуса движителя, что усложняет его конструкцию.
Известен движитель [Заявка RU №2017100804, МПК B64G 1/14, опубл. 12.04.2017], приводимый в движение двигателем, причем наружному периметру пустотелого ротора размещены два ряда радиальных каналов, соединенных между собой, имеющих разные внутренние объемы, причем каналы меньшего объема искривлены в плоскостях, которым принадлежит ось вращения ротора, в направлении, противоположном направлению создаваемой движущей силы. Создают движущую силу транспортного средства путем вращения тела вокруг собственной оси с использованием двигателя, отличающийся тем, что движущую силу создают в плоскости вращения движителя, за счет ускорения жидкого рабочего тела в радиально расположенных каналах твердого тела, при оказании противодействия движению жидкого рабочего тела с помощью гидрозатвора или скоростного напора встречного потока рабочего тела, путем регулирования расхода рабочего тела через радиальные каналы, расположенные по разные стороны относительно оси вращения ротора движителя.
Недостатком данного решения является низкая эффективность, сложная конструкция, большие габариты и вес устройства.
Известен центробежный вентилятор улитка [см. https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/ulitka-ventilyatsionnaya-osobennosti-vytyazhnogo-tsentrobezhnogo-ventilyatora.html], включающий радиальное колесо с многочисленными лопатками. Рабочий элемент находится в спиральной камере, что позволяет обеспечить максимально возможную эффективность нагнетания воздуха. Лопасти на колесе выполняются изогнутыми, прямыми или в виде крыла птицы.
Недостатком данного решения является недостаточная эффективность, необходимая для получения силы тяги.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства в неподвижной среде и в набегающем потоке при движении.
Техническим результатом является увеличение эффективности создания силы тяги, снижение габаритов и веса устройства, снижение лобового сопротивления при движении в потоке среды, уменьшение шума при работе и отсутствие опасности от открытых движущихся частей устройства. В случае использования движителя в положении с горизонтальной осью вращения, нет необходимости компенсировать реактивный момент от вращения крыльчатки.
Технический результат достигается за счет того, что радиальный роторный движитель состоит из вращающейся крыльчатки и внешнего корпуса, предназначенного для преобразования скоростного напора, создаваемого крыльчаткой, в силу тяги движителя, и состоящего из боковых стенок с впускными отверстиями соосно крыльчатке для входа рабочей среды и торцевой стенки, соединенной с боковыми стенками и состоящей из участков, один из которых образует выпускной канал для отвода потока рабочей среды, сечение которого увеличивается по направлению вращения крыльчатки, второй участок торцевой стенки расположен с минимальным зазором от лопаток крыльчатки в радиальном направлении.
Особенностью предложенного технического решения является то, что на входном отверстии корпуса движителя установлена насадка, направляющая на вход крыльчатки набегающий поток, образующийся при движении движителя во внешней среде и/или создающая дополнительную подъемную силу при движении движителя в среде, а на выходе канала корпуса установлена насадка, выполненная с возможностью изменения скорости и направление потока, выходящего из движителя.
На Фиг. 1 представлен движитель в разрезе.
На Фиг. 2 представлен общий вид движителя с насадками.
На Фиг. 3 представлен движитель вид сбоку и с торцевой стороны.
Устройство состоит из крыльчатки 1 и внешнего корпуса 2.
Крыльчатка 1 представляет собой колесо с лопатками (на фиг. не обозначены). Лопатки могут быть расположены радиально, наклонены навстречу или против вращения колеса. Лопатки могут быть плоскими, изогнутыми и иметь аэродинамический профиль. Лопатки могут быть открытыми или покрываться крышкой с отверстием для подвода рабочей среды. Рабочая среда может поступать в крыльчатку 1 с одной или двух сторон крыльчатки 1.
Корпус 2 состоит из боковых стенок 3, закрывающих крыльчатку 1 с двух сторон, между которыми вращается крыльчатка. В одной или обеих боковых стенках 3 выполнено отверстие 4 соосно крыльчатке. По окружности крыльчатка 1 закрыта торцевой стенкой 5. Торцевая стенка 5 соединена с боковыми стенками 3 и состоит из участков (на фиг. не обозначены) плоских и/или цилиндрических и/или спиральных участков и/или участков другой формы, один из которых образует выпускной канал для отвода потока рабочей среды, сечение которого увеличивается по направлению вращения крыльчатки, второй участок торцевой стенки расположен с минимальным зазором от лопаток крыльчатки в радиальном направлении.
На входном отверстии корпуса 2 движителя может быть установлена насадка 6, направляющая на вход крыльчатки 1 набегающий поток, образующийся при движении движителя во внешней среде и/или создающая дополнительную подъемную силу при движении движителя в среде, а на выходе канала корпуса 2 может быть установлена насадка 7, выполненная с возможностью изменения скорости и направления потока, выходящего из движителя.
Радиальный роторный движитель работает следующим образом.
Крыльчатка 1 приводится во вращение внутри корпуса 2 при помощи двигателя (на фиг. не представлен). Рабочая среда поступает в крыльчатку 1, приводится во вращательное движение и под действием центробежной силы перемещается к периферии крыльчатки 1. Далее рабочая среда выбрасывается из крыльчатки 1 во внутреннюю полость корпуса 2, предназначенного для отвода потока рабочей среды, где меняет направление и скорость движения и создает избыточное давление, определяющее силу тяги устройства.
Насадка 6, установленная на входном отверстии 4 корпуса 2 направляет на вход крыльчатки 1 набегающий поток, образующийся при движении движителя во внешней среде, и/или создает дополнительную подъемную силу при движении движителя в среде, а также стабилизирует положение движителя в потоке среды. Насадка 7, установленная на выходе канала корпуса 2 может быть выполнена с возможностью изменения скорости и направления потока, выходящего из движителя, что позволяет управлять движением устройства во внешней среде.
1. Радиальный роторный движитель, состоящий из крыльчатки, вращающейся внутри корпуса, предназначенного для преобразования скоростного напора, создаваемого крыльчаткой, в силу тяги движителя и состоящего из боковых стенок с впускными отверстиями соосно крыльчатке для входа рабочей среды и торцевой стенки, соединенной с боковыми стенками и состоящей из участков, один из которых образует выпускной канал для отвода потока рабочей среды, сечение которого увеличивается по направлению вращения крыльчатки, второй участок торцевой стенки расположен с минимальным зазором от лопаток крыльчатки в радиальном направлении.
2. Радиальный роторный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что на входном отверстии корпуса установлена насадка, направляющая на вход крыльчатки набегающий поток, образующийся при движении движителя во внешней среде, и/или создающая дополнительную подъемную силу при движении движителя в среде.
3. Радиальный роторный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что на выходе канала корпуса установлена насадка, выполненная с возможностью изменения скорости и направления потока, выходящего из движителя.
