Kreisflügel - Aktinischer Fluidautrieb (AF)

Die Erfindung betrifft Schub bzw. Fluidantriebssystemen, wie die von Gebläsen, Pumpen, Windkraftanlagen, Wasser- und Luftfahrzeugen. Die relative Systeme verwerten eine

5. existierende Strömung (Repeller) oder wandeln eine gegebene Leistung (thermische, elektrische, mechanische, usw.) zu Strömung um, die angewandt an der Oberfläche eines festen Körpers, den wir Flügel nennen, Kraft (bzw. Leistung) erzeugt. Flügeln (Tragfläche) haben eine Vorder und eine Hinter kante, die die Profilsehne bestimmen und erweisen einen Anstellwinkel im Verhältnis zu einer Strömung. Damit ein Fluidantrieb fun-

10. ktioniert, ein Flügel muss sich in einer Strömung befinden.

Die Fluidantriebe von Pumpen, Repeller (Leistungserzeuger), Schiffen, Flugzeugen, Hubschraubern etc. benutzen für diesen Zweck hauptsächlich Propellern, die eine axiale Strömung bilden (wenn sie nicht schon existiert) und deren Flügeln gleichzeitig die An- 15. wendungsflächen des erzeugten Auftriebs sind.

Außer der vielen Vorteilen die bekannte relative Systeme benutzen nicht endlose Flügeln (sondern mit Flügelspitzen) oder Widerstandsflächen (Diffusoren), die wegen der Flügelspitzenwirbeln und der Reibung, Leistungsverluste aufweisen, gefährlich sind und 20. verbessert werden können.

Die Erfindung hat als Ziel relative aktJnische (radialer Strömung) Schub bzw. Fluidantriebsysteme zustande zu bringen. Für diesen Zweck die Erfindung entweder verwertet eine existierende Strömung (z.B. Wind, Wulstbugströmung), oder bildet eine 25. aktinische Hauptströmung, die mindestens einen Kreisflügel umströmt.

Kreisflügel (Ringflügel) (11) ist ein Körper wie Kegelstumpf, dessen Vorder- bzw. Hinter kante (entsprechend Deck und Grundfläche Kreisperipherie eines Kegelstumpfs) die Profilsehne des Kreisflügels (11) bestimmen (geradlinige Seitenlänge) und sie mit der 30. Ebene der Deckfläche den Neigungswinkel (φ) bildet (Skizze 1 ).

Die Kreisflügeloberfläche (Kegelmantel) kann verschiedene Gestalten haben wie z.B. Längsrillenform (Haifischhaut), geradlinig, elliptisch oder gewölbt, oder auch mit einem Schlitz peripherisch der Vorderkante versehend sein.

35.

Aktinischer Fluidantrieb (AF) ist das Antriebssystem, bei dem mindestens ein Kreisflügel (11) sich in einer aktinischen Hauptströmung (15) befindet, deren Richtung (Ebene) an der Vorderkante des Kreisflügels (11) mit der Profilsehne den Anstellwinkel (θ) bildet, der größer 0 und kleiner 90 Grad - besonders größer als 8 Grad - ist und die aktinische Ha-

40. uptströmung (15) nach dem Coanda Effekt analog zum Anstellwinkel (θ) geneigt wird (Schuberzeugung) (Skizze 3).

Die gekennzeichneten Größen des AF, wie Anstellwinkel (θ), Neigungswinkel (φ), sind von der Umgebungsströmungsgeschwindigkeit abhängig (oder Tranportgeschwindigkeit) 45. und können verstellbar sein (z.B. durch verstellbaren Hinter kante Durchmesser bzw. variierte Kreisflügels Grundfläche Peripherie).

Beim AF die Hauptströmung (15) reduziert den Druck über die Kreisflügeloberseite (die Flügelunterseite ist entweder ohne Strömung oder geschlossener Leiter) und wegen des 50. Neigungswinkels (φ) und des erhöhten Umgebungsdrucks (Fluiddruck über die Hauptströmungshöhe) analog zu Anstellwinkel (θ) geneigt wird (Coanda Effekt), Schub wird erzeugt und die Strömung laminar verläuft.

Hauptströmung (15) ist hier die Strömung, die für die Funktion des AF verantwortlich ist 55. (sie kann von einer sekundären Strömung erzeugt werden, oder sekundäre Strömungen erzeugen). Sie kann aus einer axialen Strömung direkt (Kreisflügel Deckfläche Form - Skizze 3), aus einem radialen Laufrad (12), oder indirekt aus einer sekundäre Strömung (zwei Phasen) entstehen. Ein radiales Laufrad (mit einer oder zwei Ansaugflächen) wandelt eine axiale zu radiale Strömung und kann eine aktinische Strömung bilden, oder 60. von einer Strömung mechanische Leistung erzeugen.

Der Schub eines AF erhöht sich, wenn das System aus hintereinander gesetzten kreisflügeln (11) besteht, wo der zweite Kreisflügel den erste umfasst (der Dritte den Zweite usw.) und der Neigungswinkel (φ) jedes Kreisflügels (11) größer als der vorherige 5. wird.

Der AF kann mit einem Kreisleiter (13) versehen werden, der die Hinter kante des letzten Kreisflügels (11) umfasst (Kreisflügel Deck & Grundflächeform) und die Hauptströmung (15) in der Ansaugfläche eines radialen Laufrades (12) und das sie an der Vorderkante 10. des ersten Kreisflügels (11) wieder führt (recycle). Der geschlossene aktinische Fluidantrieb (GAF) ist ein von den ungefährlichsten, sowohl für die Führungsanlage, als auch für die Funktionsumgebung (Skizze 4).

Die Vorteile des AF sind: die Abwesenheit von Flügelspitzenwirbeln, der gute Wirkungs- 15. grad, die kleine benötigte Fläche für die Produktion bestimmter Leistung, die ungefährliche Funktion und der große Anwendungsbereich.

Der AF kann den Propeller bei jeglichen relativen Anwendungen ersetzen und auch die Formwiderstandskraft reduzieren (z.B. bei Raketen, Wulstbug von Schiffen, Flugzeug- 20. spitzen, Nabe etc.). Der AF kann z.B. als: Gebläse, Ventilator, zwei Phasen Pumpe, Vor bzw. Auftriebserzeuger (Wasser- Luftpropeller), Reppeler (aus einer Strömung mechanische Leistung Erzeugen) und als aktinische Kreisflügelprofil Kanalmessanlage arbeiten.

25. Die Erfindung wird mit Hilfe folgender Skizzen beschrieben: Skizze 1 zeigt den Schnitt eines Kreisflügels (11).

Skizze 2 zeigt den Schnitt eines offenen aktinischen Fluidantriebs (OAF) (frisches Fluid 30. kommt im System).

Skizze 3 zeigt den Schnitt eines OAF für die Reduzierung der Formwiderstandskraft (z.B. Wulstbug als Kreisflügel).

35. Skizze 4 zeigt den Schnitt eines GAF.

Skizze 5 zeigt den Schnitt eines GAF, der drehbar gelagert ist und auch als Lenkrad (Ruder) funktionieren kann (z.B. Pod - Z Antrieb bei Schiffen, Repeller).

40. Skizze 6 zeigt den Schnitt eines AF, der als Repeller oder Propeller arbeiten kann.

Skizze 7 zeigt den Schnitt eines GAF, der sowohl als zwei Phasen Strahlpumpe, als auch als Repeller arbeiten kann.

45. Bei Skizze 1 die Flächen des Kreisflügels (11) und die Vorder bzw. Hinter kante werden vom Durchmesser D1 und D2 (Deck- und Grundfläche des Kegelstumpfs) und vom Neigungswinkel (φ) orientiert. In diesem Fall die Profilsehne des Kreisflügels ist identisch mit seiner Seitenlänge (11), die Grund und Deckfläche sind horizontal und dicht.

50. Skizze 2 erläutert ein offenes aktinisches Fluidantriebssystem. Das Laufrad (12) beschleunigt ein Fluid (18) und bildet eine aktinische Hauptströmung (15) über einem Kreisflügel (11), dessen Profilsehne (die sich von der elliptischen Seitenlänge des Kreisflügels unterscheidet) mit der Strömungsebene am Laufradausgang (12) (Kreisflügel Vorderkante) den Anstellwinkel (θ) bildet. In diesem Fall ist der Kreisflügelneigungswinkel

55. (φ) gleich dem Anstellwinkel (θ). Die gleiche Konstruktion kann als Repeller arbeiten, wobei eine Strömung (18) das Laufrad (12) in Bewegung setzt und zu Hauptströmung (15) des Systems umgewandelt wird (aktinisch nach dem Laufradausgang) und das Laufrad produziert Leistung, die einen Rotor (20) antreibt.

Bei Skizze 3 die Strömung, die z.B. ein Schiff (Rakete) während seiner Bewegung am Wulstbug bildet (Spitze), wird von Zwei Kreisflügeln (11) verwertet, die Schub in Bewegungsrichtung produzieren. Die Deckflacheform des Kreisflügels (gewölbt) bildet die aktinische Hauptströmung (15) und bestimmt den Anstellwinkel (θ), der nicht gleich dem 5. Neigungswinkel (φ) ist. Natürlich ist die gesamte Widerstandskraft an der Vorderfläche, die die aktinische Hauptströmung bildet, größer als der Auftrieb, aber kleiner als beim Fall ohne Kreisflügel. Der AF reduziert die gesamte Widerstandskraft und spart Energie.

Bei Skizze 4 das Laufrad (12) beschleunigt eine geschlossene aktinische Hauptströmung 10. (15) über Zwei kombinierte Kreisflügeln (11), dessen Profilsehnen mit ihrer elliptischen Tragflächen nicht identisch sind, mit dem Neigungswinkel (φ), der gleich dem Anstellwinkel (θ) ist, beim zweitem Flügel größer werdend und der Kreisleiter (13), der den letzte Kreisflügel umfasst (Kreisflügeln mit ellipsoid Grund und Deckflächeform), die Strömung (15) an der Ansaugfläche des radialen Laufrads (12) führt. Der Leiter (13) ist 15. mit drehbarer Schaufeln (14) versehen, die das Drehmoment des Laufrades (12) ausgleichen und die Drehung des Systems um die Drehachse des Laufrades (12) ertauben. Die drehbare Schaufeln (14) sind nicht nötig bei einem Fluidantriebssystem mit zwei Laufräder (und entsprechender Kreisflügeln), die sich gegeneinander drehen (Links und Rechts), während sie nötig sind z.B. bei einem Diskoptersystem (entsprechend ein- 20. em Hubschrauber und Rolle des Heckrotors).

Bei Skizze 5 das Laufrad (12) beschleunigt eine geschlossene aktinische Hauptströmung (15), die zwei kombinierte Kreisflügeln (11) umströmt und so einen GAF bilden. Der GAF hat aerc- hydrodynamische Form, ist drehbar gelagert (19) (z.B. Pod oder Z -Schiffsantri- 25. eb) und kann auch als Lenkrad (Ruder) funktionieren.

Bei Skizze 6 eine existierende Fluidströmung (18) (Wind, Fluss etc.) die äußere Ansaugfläche eines aktinischen Laufrades (12) und peripherisch verteilte Schaufeln (16) umströmt und die aktinische Hauptströmung (15) erzeugt, die zwei kombinierte Kreisflü- 30 geln (11) umströmt und durch einen Kreisleiter (13) auch das Laufrad (12) bewegt (innere Ansaugfläche). Laufrad (12) und Schaufeln (16) produzieren Leistung, die einen Rotor (20) antreibt.

Bei Skizze 7 der GAF befindet sich in einem Leiter (17) und hat aero - hydrodynamische 35 Form. Als Strahlpumpe Leistung wird dem GAF angeboten und ein Laufrad (12) beschleunigt die geschlossene Hauptströmung (15), die eine sekundäre Strömung (18) bildet und sie Umgebungsfluid (18) von der Eingang- zu Ausgangsfläche des Leiters (17) transportiert. Als Repeller die sekundäre Strömung (18) des Leiters (17) die Hauptströmung (15) des GAF erzeugt und das Laufrad (12) Leistung produziert, die einen 40 Rotor (20) antreibt.