Настоящее изобретение относится к лопастным винтам для текущий среды и може быть использован для применения в виде вент иляторов и для применения на аппаратах самоперемещения, Известно US 20130306802 А, где предлагает систему лопастных винтов. В действительности. US 20130306802 А предлагает два соосные лопастные винты. Основным недост ат ком этой известной системы двух соосных лопастных винтов то, что они приводят к возникновению в корпусе тначительното уровня шума от работающей системы лопастных винтов. В современных вертолетах одним из основных технических проблем является крутящий момент одинарного лопастног винта, передаваемый вертолету. Для компенсации крутящего момента несущего винта используется два технических решении - специально создается хвостовая балка значительной длины с рулевы лопастным винтом на его конце, либо используется система из двух соосных лопастны винтов противоположного вращения. Оба лги технические решения имеют недостатки.

Основными недостатками таких технических решении являются следующие.

Хвостовая балка значительной длины с рулевым лопастных! винтом приводит к необходимости дополнительных материальных затрат и увеличению массы вертолета, К т му же рулевой лопастной винт увеличивает энергопотребление вертолет на 10%.

Система m двух соосных лопастных винтов противоположенного вращения является системой: энергоемкая (не энергоэффективная) - су ммарная подъемная тят а соосных двух винтов значительно меньше чем суммарная подъемная тят а создаваемая каждым из дву х лопастных винт ов при их отдельной друг от друга работе; материалоемкая и тяжелая.

Близким аналогом данному изобретению является WO 2016153328 АЗ, где для электроприводов SMA (SMA аппарат самоперемещеии») были предложены:

- виды размещения лопастей винта на круговращательных (вращательной симметрии) электродвигателях;

секторные (односекториые и многосекторные) круговращательные электродвигатели;

разветвленные подсистемы круговращ тельных электродвигатели с исполнительным органом в виде одноплоскостных двух каскадах (двух подсистем) лопастей вит а противоположенного вращения, выполненный с обеспечением возможности максимальной энергоэффективное гыо и самокомнеиеированным крутящим моментом ;

- круговращательные электродвигатели е исполнительным органом в виде связанных двух каскадов лопастей, выполненный е обеспечением возможности максимальной энергоэффективное ью.

Основными недостатками WO 2016153328 АЗ являются то, что:

рассмо рены не все виды лопастных винтов с максимальной энергоэффективноетью и самокомнеиеированным крутящим моментом;

- рассмотрены не все виды лопастных винтов е максимальной энергоэффективное тыо;

- не лапы информации для оценки геометрии групп лопастей и ширин зон для обеспечения расчета ма ксимал ьной энерго эффективностью и самокомнеиеированным кру ги щ и м м о м енто ч

Основной задачей шил он акт о изобретения являются предложение новых виды энергоэффективных винтов для текущий среды.

Цель изобретения уменьшения энергоемкости винтив для текущий.

Заявляемые технические решения соответствуют критериям изобретения, гак как на дату подачи заявки не выявлено аналогичных решений. Предложенные здесь технические решения имеет ряд существенных отличий от известных его аналогов.

Предлагаемые концепции и устройство для его осуществления могут быть реализованы на основе имеющегося оборудования с использованием освоенных в промышленности материалов, комплектующих и технологий. Известен лопастной винт, предназначенный для преобразования движения лопастей виига в нветуиатедьное движение текущей среды (газов и жидкостей), и наоборот, включае лопастей, по меньшей мере, одну пару SSIB (пара SS1B ~ подсистема из двух, относительно друг друга подвижных, взаимодействующих подблоков) - етуницу- основание дли прикреплении на них лопастей и их опоры, включай индуктивционно- взаимоде _* йствующих подблоков (ротора и етатера) с ICS (ICS - поверхность и идукции и и о г сиен лен и я ).

Настоящее изобретение может быть осуществлено во многих вариантах, и только нек торые вариант ы конструкций, содействующие лучшему пониманию предложенных технических решений, будут описаны посредством примеров, предс авляемых в сопровождающих чертежах.

На фиг. 1-16 показаны варианты лопастных винтов, выполненных зошго- каскадном виде - включает две или более ноисов зон в каждом на которых размещены одна или более групп лопастей.

На эти фигурах введены систематизированные общие обозначения: топает шипов показаны в виде гранении со линией на середине но высоте (например см. на фиг. 2, где указаны Р] , Р2 , РЗ , ... Р6 - лопасти винтов); А’ ₀₇ и R ₍ - - радиусы кривизны, соответст венно первого (сонорного») вершинного сектора круга, второго вершинного сектора круга и двух боковых сек орных линий; y _м и y _R , - острые угдьт между перпендикуляром к продольной оси симметрией и радиусами направленными но Гранине центрального уг ла, соответственно первого («опорного») и второго вершинных сектора круга; / ₍₎ - расстояние между неиг рами двух вершинных секторов кругов; Л’ _? , S _l и ,S ^' ₀ , площади, соответственно второй (внешней), первой гюяеов-тои, предназначенных для размещения лопастей пиита и центральной (она может быть закрытой) области; Лг и Дг, - ширины, соот етственно внешней и внутренней зон; - соответственно, ширина и площадь пояса СНМ (СНМ - контуры характеристических линий движения), например, опорных систем группы лопастей (ступицы-основания группы лопасте и их опоры), концов лопастей; С hi и С - кольца групп лопастей.

На фиг, 1 показан общий вид лопастного винта, который включает центральной области, внешнюю и внутреннюю цонсов-зон ширинами соответственно

(чтобы не наг ромождать чертеж показаны без лопастей) у которого СНМ (СИМ - контуры характеристических линий движения) например, концов лопастей, стуницм- основания группы лопастей и их опоры, в поясах СНМ выполнены с обеспечением формы выбранным из подобных кривых е обшей осью (продольной) симметрией, кот орых мы будем называт ь двух крута-секторной вершинной -замкнутая кривая - TCSVCC (TCSVCC - two circle-sector vertex osed curve).

TCSVCC, в общем виде, является гладкой и Одного знака кривизной (кривизна нс меняет знака) замкнутой кривой, две торцовые стороны (вершинные секторы крута) кот рого представляю сбой, сек оров кругов с соотношением радиусов кривизны i? ₀₁ и R _iK ограниченного в пределах 1 , расстояние £ ₀ между центрами

*0 !

вершинных секторов кругов ограничено в пределах 0 < ₍₎ < оо , боковые стороны представляют собой одинаковых отрезков линии радиус кривизны которых ограничен { ₊ ft

в пределах оо < R.. < ~Л - - 91 , При этом R ₍ - и углы i// _m и y ₂ определяются как фуикшш ох параметров R ₍ и _{}2 и 1 ₀

Для лопастных шипов можно полгать, что соотношение радиусов кривизны Я _п и

R _ln двух вершинных секторов кругов ограничены в пределах— < 1 , расстояние

5 Я _(п между центрами вершинных секторов кругов ограничено в пределах 0 i ₆ < 5 ? _0J .

Ори условии равенства удельной силы яги но плошадям в двух поясах-зонах можно

А/·,

определить оптимальную величину соотношении ·---· (Ап, И АГ, - ширины

Ат, соответственно второй (внешней) и первой поясов-зон) для максимального знерютффектиного функционирования лопастного винта из равенст ва обметаемых площадей S ,— 5, , где 5, и площадей соответственно второй (внешней) и первой поясов-зон. Для общего вида формы TCSVCC оптимальную величину соотношении представим в пределах

Ar _v - ширина пояса СНМ.

При условии равенства удельной силы тяга но площади в двух поясах-зонах выражение (1) приобретает вид

Удельной силы тяга по площадям в двух поясах-тонах могут быть неравными.

Коэффициенты и 3 , при функции ^в выражении (1), выбраны из соображений оценки разности удельной силы тяги по площадям в двух поясах-зонах и оптимальности геометрии лопастною винта.

ДЛЯ случая, когда TCSVCC переходить в форму с одной осью симметрией и прямыми боковыми от езками, т.е. при переходе к {'У _/ л! {Ά _/ ^ΐ абсолютные значений углов y _{R !} и y _R равны, и !// _{л>( ~} > ~<// _L! - угол y меняет знак, получим: Для случая, когда TCSVCC переходить в двокоеимметричную форму, т.е. при переходе к Я _т = Я _(}2 , y _M - ^ _Л2 0 , получим: W ^' _m -> w , = ? ^Si . ^т-У'/н . _,

^R2 ~ Aί _j 360 A sin z// _l

Для елу ая, когда TCSVCC переходить в двокоеимметричную форму с прямыми боковыми отрезками, т.е. при переходе к получим:

Для случая, когда TCSVCC переходить в форму враща ельной симметрии, г.е. при

Я _п ,

переходе к Д (И ^02 » "Сд ^«2 ⁰ получим: Я·',^ · И ^' ?

т ~ А?·,

Лопастная система для двух поясов-зон выбрана из ряда, члены которого зависят от расположения н направления лопастей от ступицы— РР I, где 1= 1~ , 11, II, II, f, |†,

†j, ТТ _» Ц, IT, причем введены обозначений:

(1) для двух связанных групп лопастей, расположенных в двух смежных поясах-зонах (свйзанио-двухкаекадиая группы лопастей): - с двумя группами разнонаправленных лопастей (или связанный каскад двунаправленными лопастями); fl - с группой внешне- направленных лопастей; 11 с группой внутренне-направленных лопастей;

(2) для групп лопас тей, расположенных в двух поясах-зонах (в каждой зоне группы лопастей выбраны из ряда одна группа или две группы в виде связанно- двухкаскадной): - е двунаправленными направленными лопастями внешнего и внутреннего каскадов лопастей; Ц - с внутренне и двунаправленными направленным» лопастями, соответственно внешнего и внутреннего каскадов лопастей;† - с внешне и двунаправленными направленными лопастями, соответственно внешнего и внутреннего каскадов лопастей; t† - с двунаправленными и внешне направленными лопастями, соответственно внешнего и внут реннего каскадов лопастей; Ц - с двунаправленными и внешне направленными лопастями, соответственно внешнего и внутреннег о каскадов лопастей; †† - е внешне-направленными двумя подсистемами лопастями; | ]~ с внутренне-направленными двумя подсистемами лопастями; |† - с внутренне и внешне направленными лопастями, соответственно внешне о и внутреннег о каскадов.

На фиг. 2-5 показаны некоторые ш принципиальных возможностей выполнения лопастных систем, в поясах-тонах, подобных, покатанной на фиг. 1.

На фиг.2 покатана свята нно-двухкаскадной система лопаст ей при размещении лопастей пиита в вида Р ф - с двумя г руппами разнонаправленных лопастей (или связанный каскад двунаправленными лопастями). Если будет отсутствовать S, или , получим однотонный лопаст ей винта с однокаскадными лопастями при размещении лопастей винта вида, соответст венно PPi) - с г уппой внешне-направленных лопастей или P U - с г руппой внутренне-направленных лопастей. Отметим, что внешние кольца тина Chi , (покатано на фнг.2, на друг их фигурах т оже присутствуют) нс обязательно для функционирования лопастного вита.

Размещении лопастей вида РРф, также, как и любой зонно-каскадного виде лопастной винт, делае лопастной винт более энергоэффективным (гак как рычаг кр ящего момента меньшее), при одинаковых общих длинах лошгегей, чем при размещений лопастей в виде RRΪ1 или PP в однозонном лопастном винте.

На фиг, 3-5 показаны два пояса-зоны лопастного винт и группы лопастей (в каждой зоне группы лопастей выбраны из ряда одна группа, или две группы в виде связанно- двухкаскадной) при размещении группы лопастей, соответст венно в видах; PP†f ~ с внешне-направленными двумя группами лопастей; РР]† - с внутренне и внешне направленными группами лопастей, соответственно в внешнем и внутреннем поясах- тонах; РР†! - с внешне и двунаправленными направленными группами лопастей, соответственно в внешнем и внутреннем поясах-тонах.

Лопастные винты с двухтонными группами лопастей, в огличис от однотонной или двухтонной свядаино-двухкаскадными группами лопастей, может работат ь в режиме самокомпенсации, та счет вращения двух групп лопастей в противоположенных направлениях, кру тящего момента «отдачи» от лопаст ей.

А г ₂

Ори расчетах соотношении г, необходимо учесть, чт о пояс СИМ расположен между первой и вт орой зоной: на фиг. 2 - это одинарный пояс СНМ опорная система свяданно-двухкаскадных подгрупп лопастей; на фиг, 3 и 5 - это одинарный пояс СИМ $ _S2 опорная система внешней группы лопастей; на фиг. 4 - это двойной пояс СИМ , _p - опорные системы внешней и внутренней групп лопастей. Также при расчете необходимо учесть, что: в случаях подобны как на фиг. 3 к площади нейтральной области ’ ₀ присоединяется площадь 5 ₎ пояса СНМ - опорной системы внутренней группы лопастей; в случаях подобных как на фиг. 5, ид величины площади первой доны 5, необходимо вычесть площадь пояса СНМ - опорной системы внутренней группы лопастей, которая разделяет первую дону на две - и S _S2 .

Иа фиг . 6-9 покатаны системы, когда TCSVCC лопастного винта покатанной на фиг, 3 переходить в различные ее част ные формы. На фиг. 6 показана система, когда TCSVCC переходить в форму с одной осью симметрией и прямыми боковыми отрезками.

На фиг. 7 покапана система, когда TCSVCC переходить в двокосимметричную форму.

На фиг. 8 показана система, когда TCSVCC переходить в двокосиммет ичную форму с прямыми боковыми отрезками.

На фиг. 9 покатана система, когда TCSVCC переходить в форму вращательной симметрии. Конечно, TCSVCC системы е любым видом размещений лопастей может перейти в любые ее частные формы TCSVCC. В частност и, не только покатанной на фиг, 3 но и с любым другим видом размещений лопас тей, например показанные на фит. 2, 4 и 5, может перейти в любые ее частные формы TCSVCC, например, покатанные на фиг, 6-9.

Отмстим, что системы с TCSVCC вращательной симметрии могут быты выполнены не только с опорной системой кольцевой формы, как покатано на фиг. 9, но и с опорной системой сосредоточенного вида, как показаны на фиг. К). Центральная област ь лопастного шип я может быть выполнен в сосредоточенном виде, как покатаны на фиг, П.

Выражений ( 1 )-(4) справедливы для всех выше-, и нижеупомянутых видов, лопастных вин гов, с учетом некоторых отмеченных их особенностей.

На фиг. 12-16 пока таны некоторые частные особенностей выполнения групп лопаст ей на двутонных лопастных винт ах. На фиг. 12-15 покатаны, что количество лопастей в внут ренних и внешних группах могу быт ь ратными; для примера, на фиг. 12 и 13 покатаны для ев ятанно-д ву х каекад ной группы лопастей, на фит , 14 и 15 покатаны для одинарных г рупп лопастей. Нижние концы во внутри направленных лопает»* могут быть свободными, как показаны, для примера, на фиг. 16, в тех случаях, когда зги лопасти выполнены жесткими и выдерживают влияния центробежной силы.