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Patent Searching and Data


Title:
RING WING-TYPE ACTINIC FLUID DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/074834
Kind Code:
A4
Abstract:
Disclosed is an actinic (radial) fluid drive (AF) which can replace any propeller used, e.g. for fans, ventilators, pumps, hydraulic power plants and wind power plants (repeller), watercraft and aircraft (boats, helicopters, etc.) and can also reduce form drag (in tips of rockets, etc.) or wave-making resistance (in bulbous bows of ships, etc.). Said actinic (radial) fluid drive (AF) is at least characterized by: a) a ring wing (11) (annular wing) - like a truncated cone -, the leading edge and trailing edge of which (corresponding to the periphery of the top surface and base of a truncated cone) determine the chord of the ring wing (11) (rectilinear length of the side), said chord forming the angle of inclination (φ) of the ring wing along with the plane of the top surface; and b) an actinic main flow (15), the direction (plane) of which forms the angle of attack (θ) along with the chord on the leading edge of the ring wing (11), said angle of attack (θ) being greater than 0° and smaller than 90°, especially greater than 8°, and the actinic main flow (15) is inclined (thrust is generated) analogous to the angle of attack (θ) (as a result of the Coanda effect).

Inventors:
PAPAGEORGIOU NIKOLAOS (GR)
Application Number:
GR2008/000067
Publication Date:
August 20, 2009
Filing Date:
December 02, 2008
Export Citation:
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Assignee:
PAPAGEORGIOU NIKOLAOS (GR)
International Classes:
F04D17/16; B64C29/00; F04D29/68
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Claims:

Patentansprüche

1. Aktinischer (radialer) Fluidantrieb (AF), der jegliche Propeller Anwendungen, wie für Gebläse, Ventilator, Pumpe, Wasser- Windkraftanlage (Repeller), Wasser und Luftfahr-

5. zeug (Schiff, Hubschrauber etc.) ersetzen und auch die Formwiderstandskraft (bei Raketespitze, Schiffs Wulstbug etc.) reduzieren kann, den mindestens: a) ein Kreisflügel (11) (Ringflügel) - wie Kegelstumpf - dessen Vorder - und Hinter kante (entsprechend Deck- bzw. Grundfläche Peripherie eines Kegelstumpfs) die

10. Profilsehne des Kreisflügels (11) bestimmen (geradlinige Seitenlänge), die mit der Ebene der Deckfläche den Neigungswinkel (φ) des Kreisflügels bildet und, b) eine aktjnische Hauptströmung (15), deren Richtung (Ebene) an der Vorderkante des Kreisflügels (11) mit der Profilsehne den Anstellwinkel (θ) bildet, der größer 0 und

15. kleiner 90 Grad - besonders größer als 8 Grad ist und die aktinische Hauptströmung (15) (nach dem Coanda Effekt) analog zum Anstellwinkel (θ) geneigt wird (Schuberzeugung), charakterisieren.

2. Aktinischer Fluidantrieb nach dem Anspruch 1 dadurch charakterisiert, dass die Seiten- 20. fläche des Kreisflügels (11) geradliniges, elliptisches oder gewölbtes Schema hat, oder auch mit Längsrillen (Haifischhaut) und oder auch mit einem Schlitz peripherisch der Vorderkante versehend ist.

3. Aktinischer Fluidantrieb nach dem Anspruch 1 dadurch charakterisiert, dass die aktini- 25. sehe Hauptströmung (15) aus der Kreisflügel Deckfläche Form bzw. aus einem radialen

Laufrad (12) direkt, oder aus einer sekundären Strömung (zwei Phasen) indirekt, entsteht.

4. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF 30. System aus nacheinander kombinierten Kreisflügeln (11) besteht, wobei der zweite

Kreisflügel (11) den erste umfasst (der dritte den zweite usw.) und der Neigungswinkel (φ) jedes Kreisflügels (11) größer als des vorherigen wird.

5. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass ein Kreis- 35. leiter (13) die Hinter kante (Grundflächeform) des letzten Kreisflügels (11) umfasst und die Hauptströmung (15) an die Ansaugfläche eines radialen Laufrades (12) und das sie wieder an der Vorderkante des ersten Kreisflügels (11) führt (recycle - GAF).

6. Aktinischer Fluidantrieb nach dem Anspruch 4 dadurch charakterisiert, dass der Kreis- 40. leiter (13), der die Hauptströmung (15) an die Ansaugfläche eines radialen Laufrades (12) führt, mit drehbarer Schaufeln (14) versehend ist, die das Drehmoment des Laufrades (12) ausgleichen.

7. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF 45. System drehbar gelagert ist (19), aero -hydrodynamische Form hat und auch als Lenkrad

(Ruder) funktioniert (Pod oder Z -Antrieb).

8. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF System als Leistungserzeuger (Repeller) arbeitet, wobei eine existierende axiale Strö-

50. mung (18) (z.B. Wind, Fluss), die die äußere Ansaugfläche eines aktinischen Laufrades (12) und oder auch danach peripherisch verteilte Schaufeln (16) umströmt, als aktinische Hauptströmung (15) funktioniert (AF offen), oder die aktinische geschlossene Hauptströmung (15) erzeugt (recycle), wobei ein Kreisleiter (13) die Hinter kante (Grundflächeform) des letzten Kreisflügels (11) umfasst und die Hauptströmung (15) an

55. die innere Ansaugfläche des radialen Laufrades (12) und das sie wieder an der Vorderkante des ersten Kreisflügels (11) führt und das Laufrad (12) (mit einer oder zwei Ansaugflächen) oder auch die Schaufeln (16) mechanische Leistung produzierten), die einen Rotor (20) antreibt.

9. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF System in einem Leiter installiert ist und als Strahlpumpe funktioniert (Leistung wird dem System angeboten), wobei die Hauptströmung (15) des AF eine sekundäre Strömung (18) (Leiterfluidströmung) bildet, die vom Leitereingang- zu Leiterausgangsfläche Fluid

5. transportiert.

10. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF System sich in einer Leiterströmung befindet und als Leistungserzeuger funktioniert (Repeller), wobei die Leiterströmung (18) die geschlossene Hauptströmung (15) des AF

10. erzeugt, die über Kreisflügel(n) (11) und durch Kreisleiter (13) ein radiales Laufrad (12) bewegt, das mechanische Leistung produziert und einen Rotor (20) antreibt.

11. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF System für die Reduzierung der Formwiderstandskraft an Fahrzeugen (Anlagen) ange-

15. wandt wird.

12. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass das AF System als radiale Profil Kanalmessanlage zur Forschungsziele, die wirtschaftlich ausgenutzt werden könnten, benutzt wird.

20.

13. Aktinischer Fluidantrieb nach obigem Anspruch dadurch charakterisiert, dass die gekennzeichnete Größen des AF Systems, wie Profilsehne, Neigungswinkel (φ), Anstellwinkel (θ), verstellbar sind.

Description:

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.