Винт рачкова

Полезная модель относится к воздушным винтам и турбинам газотурбинных двигателей летательных аппаратов для получения тяговой силы, но может использоваться также как гребной винт для надводных и подводных судов, аппаратов на воздушной подушке, аэросаней. Возможно использование винта в ветроэнергетике и для перемешивания и транспортирования вязких, сыпучих, кусковых материалов. Винт содержит аэродинамические лопасти 1, оконечные участки которых снабжены диффузорами в виде лопаток 2, имеющих радиус кривизны (так называемые «наездники») и/иди диффузорами в виде диффузорных каналов 3, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта, а также в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти 1, или в виде гребней и впадин. При этом оси диффузоров имеют положительный угол атаки. При вращении винта лопасти 1 за счет своей аэродинамической формы захватывают среду и отбрасывают ее назад, создавая тяговую силу. При этом диффузоры в виде лопаток 2 или каналов 3 за счет положительного угла атаки создают дополнительные потоки, отбрасывая среду вдоль оси винта, спереди - назад, и по спирали, к центру винта в спутную струю, образующуюся за винтом. Лопатки 2 дополнительно препятствуют срыву потока с концов лопастей 1, направляя потоки среды также в спутную струю. В результате давление за винтом и масса отбрасываемой им среды возрастают, что вызывает увеличение тяговой силы.

Полезная модель относится к воздушным винтам и турбинам газотурбинных двигателей летательных аппаратов для получения тяговой силы, но может использоваться также как гребной винт для надводных и подводных судов, аппаратов на воздушной подушке, аэросаней. Возможно использование винта в ветроэнергетике и для перемешивания и транспортирования вязких, сыпучих, кусковых материалов, а также бурения грунтов.

Известен винт ветроэнергетического агрегата, содержащий струйные насосы, установленные на концах каждой лопасти и снабженные диффузорными каналами (см. авторское свидетельство СССР №547546, кп.F 03 D).

Недостаток известного винта заключается в том, что имеющиеся диффузорные каналы, в случае работы винта в качестве движителя, не обеспечивают дополнительного увеличения тяговой силы.

Задача полезной модели заключается в том, чтобы, не изменяя аэродинамической геометрии существующих винтов, значительно увеличить создаваемую ими тяговую силу.

Поставленная задача решается тем, в известном винте с аэродинамическими лопастями, оконечные участки которых снабжены диффузорами, согласно полезной модели оси диффузоров имеют положительный угол атаки.

При этом диффузоры винта могут быть выполнены в виде концевых лопаток с радиусом кривизны, установленных под углом 40-45 градусов к тыльной плоскости допасти, причем передняя кромка лопаток расположена под углом 90-105 градусов, а задняя кромка под углом 30-45 градусов к продольной оси лопасти,

Диффузоры винта могут быть выполнены также в виде диффузорных каналов, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта.

Диффузоры могут быть выполнены в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти.

Еще один вариант диффузоров может быть в виде выполненных на поверхности винта гребней и впадин вместо отдельно изготовленных лопаток.

Лопатки могут быть установлены с возможностью регулирования углов установки.

Варианты диффузоров, установленных с положительным углом атаки, создают дополнительные потоки с направлением вдоль оси винта и по

спирали к центру винта, что повышает эффективность винта и создает дополнительную тяговую силу.

Полезная модель поясняется схемами: на фиг.1 показан винт на виде сбоку; на фиг.2 - на виде сверху с указанием диффузоров в виде лопаток и каналов; фиг.3 - сечение А-А лопаток; фиг.4 - сечение Б-Б лопаток.

Винт содержит аэродинамические допасти 1, оконечные участки которых снабжены диффузорами в виде лопаток 2, имеющих радиус кривизны (так называемые «наездники») и/или диффузорами в виде диффузорных каналов 3, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта. При этом оси диффузоров имеют положительный угол атаки.

Лопатки установлены под углом 40-45 градусов к тыльной плоскости лопасти (см. фиг.3), причем передняя кромка лопаток расположена под углом 90-105 градусов, а задняя кромка под углом 30-45 градусов к продольной оси лопасти (см. фиг.4).

Еще один вариант диффузоров может быть в виде выполненных на поверхности винта гребней и впадин вместо отдельно изготовленных лопаток (не показано).

Лопатка 2 может располагаться только на одной поверхности винта» а также может располагаться на обеих поверхностях, т.е. пересекать плоскость винта. Это зависит от среды, где работает винт: жидкая, газообразная, твердая.

С учетом посадки лопатки-«наездника» 2 на лопасти 1, базовый винт-носитель должен будет иметь соответствующий угол атаки.

Лопатка-«наездник» 2 может иметь форму параллелограмма с округленными краями, или эллипсоидную форму. Она может иметь форму острого зубца, капли, и др.

Радиус кривизны лопатки-«наездника» 2, может совпадать с радиусом спиралевидной плоскости, с дополнительным загибом в начале и в конце атакующей поверхности лопатки.

Фронтальный угол атаки лопатки-«наездника» 2, расположенной на пассивной поверхности винта носителя, следующий: под острым углом к центральной части поверхности винта, и концентрический, сужающийся угол от 90-110 к передней, атакующей кромке лопасти до 45 градусов к задней кромке.

Угол наклона лопаток-«наездников» 2 к тыльной поверхности лопасти 1 составляет 40-45 градусов.

Лопатки-«наездники» 2 могут быть установлены в количестве от одной до нескольких штук на каждой лопасти 1.

Они могут выступать за переднюю кромку, начинаться от кромки, или не достигать кромки лопасти 1. Это будет зависеть от среды, в которой работает винт: жидкая, твердая, сыпучая, или газообразная.

В оптимальном варианте угол атаки лопастей-«наездников» 2 регулируется в процессе вращения винта носителя. Причем желательно, чтобы угол атаки менялся в двух указанных плоскостях.

Диффузоры могут быть выполнены не в виде отдельно изготовленных лопаток, а заодно целое с лопастью - в виде соответствующих гребней и впадин.

Диффузоры могут быть выполнены в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти с образованием диффузорных каналов.

Винт работает следующим образом. При вращении винта лопасти 1 за счет своей аэродинамической формы захватывают среду и отбрасывают ее назад, создавая тяговую сипу. При этом диффузоры в виде лопаток 2 или каналов 3 за счет положительного угла атаки создают дополнительные потоки, отбрасывая среду вдоль оси винта, спереди - назад, и по спирали, к центру винта в спутную струю, образующуюся за винтом. Лопатки 2 дополнительно препятствуют срыву потока с концов лопастей 1, направляя потоки среды также в спутную струю. В результате давление за винтом и масса отбрасываемой им среды возрастают, что вызывает увеличение тяговой силы.

Использование диффузоров должно особенно увеличить эффективность разнонаправленных вертолетных (самолетных) винтов. При этом будет происходить двойное усиление направленного в центр потока.

В варианте выполнения диффузора как внутреннего канала лопасти 1 возникает новый фактор - изменение давления на входе и выходе из воронки. Ведь расширение воронки спереди - назад создаст разность давления воздуха на входе и на выходе воронки. А значит, создаст дополнительный, усиливающий движение потоков, фактор. Пропорции расширения воронки должны быть подобраны опытным путем.

Промышленная применимость предложенного винта не вызывает сомнений, поскольку все элементы могут быть изготовлены на основе имеющихся технологий.

1. Винт с аэродинамическими лопастями, оконечные участки которых снабжены диффузорами, отличающийся тем, что оси диффузоров имеют положительный угол атаки.

2. Винт по п.1, отличающийся тем, что диффузоры выполнены в виде лопаток с радиусом кривизны, установленных под углом 40-45 градусов к тыльной плоскости лопасти, причем передняя кромка лопаток расположена под углом 90-105 градусов, а задняя кромка под углом 30-45 градусов к продольной оси лопасти.

3. Винт по п.1, отличающийся тем, что диффузоры выполнены в виде диффузорных каналов, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта.

4. Винт по п.1, отличающийся тем, что диффузоры выполнены в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти.

5. Винт по п.2, отличающийся тем, что лопатки выполнены в виде гребней и впадин.

6. Винт по п.2, отличающийся тем, что лопатки установлены с возможностью регулирования углов установки.