ДВИЖИТЕЛЬ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОДЪЕМА
VERTICAL LIFT PROPULSOR

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве движителя вертикального подъема на летательных аппаратах тяжелее воздуха.
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. Внутри корпуса в его верхней части 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, М., 1994, с.427/.
Недостатками подъемного турбореактивного двигателя являются: большой расход топлива, разрушительное воздействие раскаленной струи газа на окружающую среду, кратковременность действия, повышенная пожароопасность.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией подъемного турбореактивного двигателя.
Известен также движитель вертикального подъема аэромобиля, содержащий корпус цилиндрического типа, имеющий в верхней части защитную решетку, а внутри осевой нагнетатель воздуха со спрямляющим аппаратом, соединенный вертикальным валом с редуктором, закрепленным внутри корпуса в его нижней части.
/Патент США и 3276528, кл. 180-119, опубликован 4 октября 1966 г., фиг.5 и 16/.
Известный движитель вертикального подъема по патенту США №3276528, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.
Недостатками известного движителя вертикального подъема по патенту США №3276528, принятому за прототип, являются: разрушительное воздействие на окружающую среду струи воздуха, выходящей из сопла, малая грузоподъемность при значительной подводимой мощности.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией движителя вертикального подъема.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик движителя вертикального подъема.
Технический результат обеспечивается тем, что в движителе вертикального подъема, содержащем корпус, вал привода, вертикальные валы, согласно изобретению корпус выполнен прямоугольным, открытым сверху и снизу, внутри которого на кронштейнах, на некотором расстоянии от его стенок закреплены один над другим два, одинаковых по конструкции, подъемных элемента, каждый из которых представляет собой прямоугольный ящик, установленный открытой частью вверх, в верхней части которого установлены на подшипниках горизонтально один возле другого, на одной и той же высоте симметрично друг другу несколько пар пустотелых барабанов цилиндрической формы, продольные оси которых параллельны друг другу, размещенные в паре соосно один за другим, количество которых не ограничено, на валу каждого из которых установлена шестерня, а между шестернями барабанов размещены промежуточные шестерни, установленные на осях, закрепленных на ящиках, каждая из которых входит в зацепление с двумя шестернями двух рядом стоящих барабанов, причем вал привода связан с валом одной пары барабанов нижнего подъемного элемента, кроме того, вал одного из барабанов нижнего подъемного элемента посредством двух конических шестерен, вертикальных валов и двух других конических шестерен соединен с валом одного из барабанов верхнего подъемного элемента, кроме того, внутрь прямоугольного ящика обоих подъемных элементов вставлена пористая, упругая и стойкая к истиранию подушка, контактирующая с нижними поверхностями барабанов и дном ящика, причем все барабаны одного подъемного элемента установлены с возможностью вращения в одну и ту же сторону, расстояние между двумя барабанами не более 0,3-0,5 мм.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - изображен общий вид движителя вертикального подъема;
на фиг.2 - вид на движитель вертикального подъема сверху;
на фиг.3 - вид на движитель вертикального подъема сбоку с частичным разрезом;
на фиг.4 - вид сбоку на верхний и нижний подъемные элементы;
на фиг.5 - вид сверху на верхний подъемный элемент с частичным разрезом;
на фиг.6 - схема привода барабанов верхнего подъемного элемента;
на фиг.7 - вид сверху на нижний подъемный элемент с частичным разрезом;
на фиг.8 - схема возникновения подъемной силы на подъемном элементе.
Движитель вертикального подъема содержит прямоугольный корпус 1, открытый сверху и снизу, внутри которого на кронштейнах 2, на некотором расстоянии от стенок корпуса и друг от друга, закреплены один над другим два подъемных элемента 3, одинаковых по конструкции. Каждый из них представляет собой прямоугольный ящик 4, установленный открытой частью вверх. В верхней части прямоугольного ящика установлены на подшипниках горизонтально один возле другого, симметрично на одной линии несколько пар пустотелых барабанов 5 цилиндрической формы. Количество барабанов не ограничено. Продольные оси барабанов параллельны друг другу. На валу 6 каждого из барабанов установлена шестерня 7. Все шестерни барабанов соединены между собой, входящими с ними в зацепление промежуточными шестернями 8, установленными на неподвижных осях 9, закрепленных на ящике. Вал привода 10 соединен с валом одной пары барабанов. В паре два барабана соединены между собой соосно друг за другом. Нижний подъемный элемент посредством конических шестерен 11, 12, вертикальных валов 13 с соединительной муфтой 14 и конических шестерен 15, 16 соединен с валами барабанов верхнего подъемного элемента. Внутрь прямоугольного ящика подъемного элемента вставлена пористая, упругая, стойкая к истиранию подушка 17, контактируемая с нижними поверхностями барабанов с одной стороны и дном прямоугольного ящика с другой. Все барабаны выполнены из легкого и прочного материала и установлены с возможностью вращения в одну и ту же сторону. Расстояние между двумя рядом стоящими барабанами не должно превышать 0,3-0,5 мм.
Работает движитель вертикального подъема следующим образом.
1
Когда барабаны 5 движителя вертикального подъема неподвижны, давление атмосферного воздуха на верхние поверхности барабанов и на наружную поверхность дна ящика 4 одинаково и подъемной силы не возникает. При вращении вала привода 10 вращающийся момент через шестерни 7 и промежуточные шестерни 8 передается на валы 6 и соответственно на барабаны 5, которые вращаются в одном и том же направлении, как показано на фигуре 8 стрелками. Одновременно с этим через конические шестерни 11, 12, вертикальные валы 13 с муфтой 14 и конические шестерни 15, 16 приводятся во вращение и барабаны 5 верхнего подъемного элемента 3. Верхние барабаны вращаются в одну сторону, нижние - в противоположную. Массы воздуха, прилипшие к поверхностям барабанов 5, а также вследствие трения захватываются ими и перемещаются от одного барабана к другому и т.д. В результате на верхних поверхностях барабанов 5 образуется движущийся со скоростью υ пограничный слой воздуха М. Из аэродинамики известно, что давление на какую-либо поверхность, по которой движется пограничный слой воздуха, всегда меньше, чем давление на поверхность, на которой воздух неподвижен. Поэтому давление воздуха Р на наружные поверхности барабанов 5 будет меньше, чем давление Р на наружную поверхность дна ящика 4. Разность этих давлений и будет подъемной силой F, величина которой может изменяться путем изменения частоты вращения вала привода 10 и соответственно барабанов 5. Подъемная сила верхнего и нижнего подъемных элементов 3 складывается. Подушка 17 препятствует обтеканию воздушным потоком нижних поверхностей барабанов.
Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных качеств движителя вертикального подъема.