Изобретение принадлежит к средствам передвижения в различных средах и может быть использовано для надводных и воздушных средств транспорта, а также для движения наземных транспортных средств, например автомобиля, железнодорожного транспорта, при этом область применения не ограничивается средствами передвижения, оно может быть использовано для других технических задач, связанных со сбором и транспортировкой жидких, газообразных сред или их смесей с твердыми включениями.

Известен способ перемещения транспортного средства, основанный на статическом способе получения подъемной силы (силы Архимеда), используемой в качестве силы тяги, в котором подъемная сила создается разностью давлений на противоположных поверхностях (внутренняя и внешняя стороны) оболочки тела (корпуса, камеры). В аэростате, например, обеспечивают статическое давление на внутренней поверхности оболочки выше, чем на внешней (наружной) окружающей среде путем нагрева. Равнодействующая разностей этих давлений по всей поверхности оболочки представляет собой направленную вверх подъемную силу-силу тяги (Хайкин С. Э. Физические основы механики. - М.: "Наука". Гл.ред.физ.- мат.лит., 1971.- с. 511, рис.287).

Общеизвестен способ перемещения транспортного средства, основанный на аэродинамическом способе получения подъемной силы, в котором сила тяги создается разностью давлений по обе стороны противоположных поверхностей плоскости (крыла, лопасти, винта и др.) набегающим потоком окружающей его среды (воздух, вода) при движении этого устройства. Необходимую для этого скорость движения сообщает

1

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройству винтовой движитель, отбрасывающий назад поток окружающей его текучей среды. (Хайкин С. Э. Физические основы механики.-М.: «Наука». Гл.ред.физ.-мат.лит., 1971.- с. 566, рис. 356).

Известно устройство, в котором корпус (камера) имеет форму обтекаемого дискового крыла (куполообразной оболочки) и включает осевое нагнетательное рабочее колесо (патент Великобритании 2424406, публикация 27.09.2006, приоритет 23.03.2005, МПК В64С39/06), в котором обтекающая верхнюю часть поверхности оболочки кольцевая струя среды от вентилятора создает пониженное давление по сравнению с давлением на ее внутренней стороне. Из-за центральной симметрии и куполообразной формы поверхности оболочки результирующая сила разницы давлений направлена вверх по оси купола.

К недостаткам этого способа и устройства для его осуществления относятся большие энергозатраты, низкая эффективность (КПД) из-за высокого сопротивления движению.

Наиболее близким к изобретению является "Способ создания подъемной силы и устройство для его осуществления" (патент РФ >Г° 2089420, публикация 10.09.97, приоритет 31.01.96, МПК В 60 V 1/06), в котором в область под куполообразным корпусом подают центральную струю сжатого воздуха и формируют воздушную подушку под этим куполом, причем струю выдувают радиально в сторону нижней поверхности днища куполообразного корпуса в виде веерообразной или плоской струи.

К недостаткам этого способа и устройства для его осуществления относятся большие энергозатраты, низкая эффективность (КПД) из-за высокого сопротивления движению и малоэффективное использование площади крыла при получении силы тяги.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности, снижения энергозатрат и максимальное использование поверхности устройства для увеличения силы тяги.

2

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Поставленная задача достигается тем, что способ создания тяги, заключающийся в том, что в область под куполообразным корпусом устройства для создания тяги всасывают окружающую текучую среду (воздух, вода). Согласно изобретению формируют в текучей среде в верхней внутренней части оболочки купола поперечный вихрь, благодаря всасыванию окружающей текучей среды (воздух, вода) через верхнее отверстие с помощью устройства всасывания, в виде вращающегося дискового рабочего колеса, выполненного из набора параллельно расположенных на расстоянии друг от друга дисков из круглых плоских жестких пластин, и расположенного на одной оси с куполообразным корпусом, при этом часть расхода потока дискового рабочего колеса вытекает из корпуса через кольцевой промежуток устройства и формирует поперечный вихрь с внешней стороны круглого основания корпуса, а результирующий избыток давления на внешней и внутренней поверхностях корпуса обеспечивает получение силы тяги, направленной вверх вдоль оси корпуса устройства.

При этом устройство для создания тяги, содержащее куполообразный корпус и устройство всасывания окружающей текучей среды (воздух, вода) под куполообразный корпус. Согласно изобретению куполообразный корпус выполнен в виде обтекаемого корпуса, боковая поверхность которого является кольцевым крылом, выполненным в виде жесткой вьпгуклой оболочки в форме эллипсоида вращения с круглым отверстием на его оси в его фронтальной (верхней) части, которая в нижней части жестко соединена винтами с втулками с плоским круглым основанием, установленным на оси оболочки с кольцевым промежутком между краем основания и поверхностью оболочки, при этом внутри корпуса дополнительно расположено устройство всасывания окружающей текучей среды, выполненное в виде дискового рабочего колеса, состоящего из набора параллельно расположенных на расстоянии друг от друга дисков из круглых плоских жестких пластин с

3

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) осевыми отверстиями, жестко соединенных между собой шпильками с шайбами, и рабочее колесо закреплено на валу двигателя вращения.

Согласно предлагаемому изобретению, создание тяги транспортного средства путем всасывания окружающей устройство текучей среды (воздух, вода) под куполообразный корпус, боковая поверхность которого выполнена в форме эллипсоида вращения, обеспечивает силу тяги «Т», направленную вверх вдоль его оси, которая совпадает с направлением движения устройства и устраняет недостатки аэродинамического способа движения транспортных средств и устройств, имеющих низкую эффективность, обусловленную высокими потерями энергии на сопротивление при обтекании поверхности и работе винтового движителя. Сила давления потока равна количеству движения, а потеря энергии - удвоенному количеству движения набегающей массы жидкости. В аэродинамическом способе величина силы давления на пластину служит источником тяги и является полезной для достижения этой силы и устройство должно расходовать работу, соответствующую удвоенной силе давления.

Поэтому совокупность жидкости и плоской пластинки представляет собой машину (транспортное средство, движитель) с коэффициентом полезного действия равным 50%. Секундная работа, которую нужно затратить, чтобы двигать плоскую пластинку в неподвижной среде с нормальной к пластине скоростью "V" равна N=2pfV ³ , (f-площадь сечения пластины) (Милович А.Я. Теория динамического взаимодействия тел и жидкости. 2-ое издательство, испр. и доп. - М, 1955, с. 100-101).

Такая зависимость затрат энергии от скорости перемещения обусловливает высокую энергозатратность способа и устройств на его основе.

Эффективность способа еще больше снижается, поскольку для обеспечения движения устройства используются винтовые движители

(вентиляторы), которые имеют тот же принцип работы и ту же эффективность и зависимость необходимой энергии от скорости.

4

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Изменение угла атаки или формы поверхности не устраняет причину высокого сопротивления (энергозатраты), а лишь уменьшает эффективную площадь рабочей поверхности за счет уменьшения рабочей площади сечения набегающего потока, то есть снижает количество движения.

Круглое осевое отверстие во фронтальной (верхней, по ходу движения) части корпуса устройства при обтекании внешним потоком среды уменьшает поверхность с максимальным лобовым сопротивлением до минимума и обеспечивает поступление окружающей устройство текучей среды (воздух, вода) внутрь к дисковому рабочему колесу.

Дисковое рабочее колесо - это устройство, вращение которого вызывает поток (воздух, вода) между плоскими дисками от центра к периферии без образования лобового сопротивления. Величина силы лобового сопротивления, вызываемая силой инерции взаимодействующих масс, определяется количеством движения набегающего потока пропорционально площади поверхности взаимодействия (пластинки). Если исключить столкновение и пластинку поставить параллельно движению потока, как это сделано в дисковом рабочем колесе, то эта сила сводится к нулю. На текучую среду (воздух, вода) между вращающимися пластинами действует только сила торможения потока вследствие скольжения его по поверхности пластины. Эта сила имеет вихревую природу и пропорциональна скорости скольжения и вязкости текучей среды.

Основание устройства расположено перпендикулярно перемещению и в обычном случае имеет максимальное лобовое сопротивление, но работа расположенного над ним дискового рабочего колеса приводит к возникновению на внутренней (верхней) поверхности круглого основания пониженного давления «Ро», а вытекающий из кольцевого зазора поток формирует с внешней стороны основания поперечный вихрь и область повышенного давления «P"». Разница давлений на внешней и внутренней поверхности действующая на всей поверхности основания, дает

5

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) результирующую подъемную силу тяги, направленную вверх вдоль оси оболочки корпуса.

На Фиг Л схематично представлен вертикальный разрез устройства для осуществления предлагаемого способа; на Фиг. 2 - вид сверху на Фиг.1; на Фиг. 3 - схема распределения давления и движения текучей среды.

Устройство состоит из обтекаемого корпуса 1, боковая поверхность которого является жесткой выпуклой оболочкой (кольцевое крыло) 2 в форме эллипсоида вращения с круглым отверстием 3 на его оси в его фронтальной (верхней) части, жестко соединенной с плоским круглым основанием 4 в нижней части несколькими винтами с втулками 5, установленным на оси оболочки с кольцевым зазором 6, регулируемым заслонкой 7 между краем основания и поверхностью оболочки. Внутри корпуса находится дисковое рабочее колесо 8, выполненное в виде набора параллельно расположенных на некотором расстоянии друг от друга дисков 9 из круглых плоских жестких пластин с осевыми отверстиями 10 жестко соединенных между собой несколькими шпильками с шайбами И, которое закреплено на оси двигателя вращения 12, расположенного с внешней стороны на оси круглого основания корпуса. Для интенсификации образования циркуляции потока внутри корпуса, особенно в больших устройствах, на внутренней поверхности корпуса может быть установлен завихритель, в виде неподвижного выступающего кольцевого обода 13 соосного оси рабочего колеса 8. К основанию корпуса крепится транспортная камера 14. Все устройство помещено в рабочую среду (не показана).

Предлагаемый способ создания тяги транспортного средства осуществляется таким образом.

С помощью двигателя вращения 12 вращают дисковое рабочее колесо

8, при вращении которого, через отверстие 3 в верхней части корпуса 1 засасывают окружающую устройство текучую среду, что приводит к возникновению на внутренней (верхней) поверхности круглого основания пониженного давления «Ро» и которую затем выбрасывают в виде плоской

6

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) кольцевой струи в сторону нижней внутренней поверхности корпуса устройства. При этом в зоне столкновения потока (Фиг. 3) внутренняя поверхность оболочки 2 корпуса (кольцевого крыла) 1 имеет максимальный угол атаки (φ), обеспечивающий максимальную силу лобового сопротивления (φ>80°), там формируют область повышенного давления «Р». Часть потока после столкновения идет на формирование поперечного вихря в верхней части оболочки корпуса с областью повышенного давления «Рв» на этой внутренней поверхности, а оставшаяся часть потока вытекает через кольцевой зазор из корпуса устройства и формирует поперечный вихрь с внешней стороны круглого основания корпуса и область повышенного давления на ней «P"». Результирующая разница давлений на внешней и внутренней поверхности корпуса, благодаря его форме, обеспечивает получение максимальной силы тяги «Т» направленной вверх вдоль оси корпуса устройства.

Движение устройства под действием силы тяги вызывает обтекание его поверхности окружающей текучей средой. Форма боковой поверхности оболочки корпуса (кольцевого крыла) выполнена так, что угол атаки на его внешней поверхности минимальный и при движении в среде вызывает минимальное лобовое сопротивление, а обтекание внешней поверхности оболочки окружающей ее текучей среды приводит к понижению давления на ней «Ρ'» по сравнению с давлением в текучей среде «Ра», которая увеличивает градиент давления между внутренней «Рв» и внешней поверхностью «Р» оболочки, и сопровождается возрастанием силы тяги с увеличением скорости движения устройства в среде.

Для оптимизации угла атаки при больших скоростях сечение боковой поверхности корпуса (кольцевого крыла) может изменяться по его длине (2а), например, утолщаться в его фронтальной части (вблизи отверстия 3), как это показано пунктиром на (Фиг.1) Внутренняя часть утолщения оболочки корпуса (2а) может быть выполнена полой и, в случае необходимости, быть

7

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) заполненной средой, способствующей созданию дополнительной подъемной силы.

Торможение устройства может осуществляться прекращением движения среды через кольцевой зазор около основания корпуса путем закрывания его заслонкой 7. При работающем рабочем колесе это может привести к работе устройства в реверсивном режиме - поток будет вытекать через центральное отверстие 3, что затормозит первоначальное движение или изменит его направление на противоположное.

В случае необходимости для защиты от попадания внутрь устройства больших включений (мусор, животные и так далее), находящихся в окружающей устройство текучей среде, над отверстием 3 может быть установлен защитный конусный отражатель и сетка.

Для интенсификации образования циркуляции потока внутри корпуса, особенно при больших размерах устройства, на внутренней поверхности корпуса может быть установлен завихритель, в виде неподвижного выступающего кольцевого обода 13 соосного оси вращения рабочего колеса.

Таким образом, описываемый способ создания тяги и устройство для его осуществления повышает эффективность, снижает энергозатраты и максимально использует поверхность устройства для увеличения силы тяги.

8

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)