Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
TRACTION SURFACES OF SELF-MOVING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/251807
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an SMA (self-moving apparatus, including terrestrial, submarine, supermarine and flying apparatuses and hybrids thereof) which has an energy-efficient propulsion system in a fluid (gaseous or liquid) medium and can be used for the creation of new types of drives and new SMAs. The invention also makes it possible to substantially enhance the safety of using SMAs. For example, they make it possible to create SMAs with a low 'stalling' speed (the SMA loses stability/controllability of motion due to the predominance of gravitation), including lift-off and landing, which are critical for operating flying apparatuses.

Inventors:
SAPARGALIYEV ALDAN ASANOVICH (KZ)
Application Number:
PCT/KZ2021/000013
Publication Date:
December 16, 2021
Filing Date:
June 04, 2021
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SAPARGALIYEV ALDAN ASANOVICH (KZ)
International Classes:
B64C21/08; B60F5/00; B62M27/02; B63H25/06; B64C15/02
Foreign References:
EA201300030A12013-05-30
RU180623U12018-06-19
US20190135426A12019-05-09
RU2169085C12001-06-20
US4726547A1988-02-23
RU2448869C12012-04-27
SU1690540A31991-11-07
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

1. SMA (SMA — аппарат самой ерем ещения в одном из видов: наземный транспорт, надводные, подводные в; летательные аппараты, и их гибридные виды) включает центральную систему отсеков (кабину-фюзеляж), исполнительные органы н привод, содержащий составляющих:: источник энергии, передаточный механизм, и органы управления, тгтичвтщтсм тем, что содержит, по меншей мере, одни или более движителей (генераторы тяги), и им соответствующих «тяговых поверхностей» для реализаций «Технологий ZV-тяги», при этом «Технологий ZV-тяги», в частности, выполнена выбранной из ряда ее видов: - Г (1Ф;2)) и 2 (1F;2 ) - технологий, которые минимизируют силы 1 Fto с целью увеличения групп сил {1FA<>, lFlip }, и минимизируют силы 2FIe с целью увеличения групп; сил { F,l° 2 G,y }, или минимизируют силы 2Fh и 2Fup , с целью увеличения pho

- /(lj;2)) - технологий, которые минимизируют силы ΪR!a и \Fiip с целью увеличения 1 F m , и минимизируют силы 2F1 с целью увеличения труни си { 2Fho, 2Fup }, или минимизируют сил 2 10 и 2Ft<p с целью увеличения 2 /w ;

- 27 (1Ц; ) и 27 (ΐF;2 ) - технологий, которые минимизируют силу 2F' с целью увеличения групп сил {2F"0, 2 Fup], и минимизируют силы соответственно IF' , IF", !F' или iF/ и одну из сил IF / :, IF" , с целью увеличения труни сил - f (1 Ф; 2 ft) и / (1 Ф; 2 Ф) - технологий, которы минимизируют силу 1F , с целью увеличения групп сил (1F lFlip }, и минимизирует силы соответственно 2 °, 2 FH ,

2 F‘e , или 2F'° и одну из сил 2 F/< , 2F11 , с це ью увеличения групп сил { 2 , 2 Fup } ;

- j (1 ·; 2 Ц) и j (1 -; 2 Ф) - технологий, которые минимизируют силы IF° и одну из

\Fle и 1F”, с целью увеличения групп сил минимизирует силы 2 Fta, 2 Fk :2Fn » или 2Fh и одну из сил 2 Fk » 2Fn , с целью увеличения трупп сил {2Fno

2F p } ;

- Tj (1 ;2 J) H / (! Ц;2 -И) - технологий, которые минимизируют силы IFK f 1 Fie

Ϊ Fn с целью увеличения, групп сил (I * , 1 Fap}t н минимизирует силы соответственно 2 Ffo, 2 FIs 2Fn , или 2 Fl° и одну ш сил 2 ; 2 Fn , с целью увеличения, труни сил {

2 *f\ 2Fi?p},

2, SMA, но и, 1, отличающемся тем, что ее «тяговая поверхность» включает, по меньше мере, одну из ряда ее видов: «основных составляющих SMA» - известных конструкционных составляющих SMA (кабину-фюзеляж, крыла, стабилизаторы) в новом конструкционном исполнении их геометрии и их взаиморасположении;

«тяговых козырьков» канала движителя с передней (на входе потока текущей среды)

Wi ; с задней (на выходе потока текущей среды) 2М его стороны; одностороннего Git1

«тяговых желобов» или двухстороннего GiF «тяговых желобов», причем, боковые стороны «тяговых желобов» могут быть прямолинейными иди криволинейными. 3. SMA, по и. 2, отличающаяся тем, что «тяговая система» SMA включает «тяговую поверхность» и выполнен с обеспеченнем возможностей, совместно с другими составляющими SMA, достижения максимального значения , по меньшей мере, одну из ряда; горизонтальной тяга Fh вертикальной тяга FJp ; группы горизонтальной и вертикальной тяг {Fho,Fiip }.

Description:
«Тяговые поверхности аппарата еамоперемещения»

Настоящее изобретение относятся к SMA (SMA- аппарат еамоперемещения в одном из видов: наземный транспорт,, надводные, подводные и летательные аппараты., гибридные транспорты и аппараты) е энергоэффективной системой тяги в текущей (газообразной и жидкой) среде и может быть использовано для создания нового вида приводов и новых видов SMA,

Известно, что выбросная струя газа из двигателя горизонтальной тяги (например, серийный авиалайнер Boeing-737-800) выходит из-под крыла самолета. При этом такая выходящая под давлением плотная масса газа создает подъемную (вертикальную) Тягу самолету из-за разности давления газа под и над его крыльями.

Известны проекты в которых предусмотрены создание дополнительной подъемной (вертикальной) тяги самолету за счет низкого давления вытяжной струи над самолетом, создаваемого двигателем горизонтальной тяги.

I Недостатками таких укатанных технических решений являются то, что в приводах SMA не эффективно используется струи текущей среды входящего и выходящего из сопли движителя горизонтальной тяги:

(a) противоположного направления боковые поперечные векторы сил создаваемые составляющими струи перед движителем и сзади движителя горизонтальной тяги при входе в переднее сопло и при выходе из заднего сопла движителя текущей среды взаимно компенсируют и не используется для создания вертикальной тяги и создания дополнительной силы горизонтальной тяги.

(B) противоположного направления вертикальные поперечные векторы сил создаваемые составляющими струи используется, для создания вертикальной тяги иДополнительной силы горизонтальной тяги, только спереди или сзади движителя (такие технические решения можно называть одностороннее системы тяги).

Недостатками указанных технических решений односторонних вертикальных векторов тяги также является то, что рассмотрены они тольк применительно к отдельным видам объектов без рассмотрение общих основ вертикальных векторов тяги

Известны (Mips s/ wB%yoHtBbexora/wat eh ?v=dI67Fogz5 4) Lockheed Martin F~35 Lightning II — истребитель с укороченным взлётом и вертикальной посадкой с изменеыяемым направлением выходного сопла - задний гибки гофренный трубопровод заднего сопла может направит тяг как по горизонтали, так и по вертикали (для вертикальных взлета и посадки).

Такие технические решений не вносит энергоэффективности - все противоположногоНаправления поперечные векторы сил создаваемые составляющими струи текущей среды взаимно компенсируются, К тому же изменение направлений струи из заднего сопла требует значительных дополнительных затрат энергии. Основной задачей настоящего изобретения являются предложения ново концепции энергоэффективного SMA, а также устройства для его осуществления на основе эффективного управления давлением струйного течения текучей (жидкой или газообразной) среды, принудительно созданного приводом. При этом предложенные в данном изобретении варианты устройства охватывает все виды SMA,

Изобретение дополнительно обеспечивает повышение уровня защиты окружающей среды.

Заявляемые новая концепция энергоэффективного SMA и устройства для его осуществления соответствуют критериям изобретения, так как на дату подачи заявки не выявлено аналогичных решений. Предложенные здесь концепции и устройство для его осуществления имеют ряд существенные отличий от известных способов и устройств, для их осуществления.

Предлагаемый SMA включает центральную систему отсеков (кабину-фюзеляж), исполнительные органы и привод, содержащий составляющих; источник энергии, передаточный механизм, и органы управления.

В настоящем изобретет! предлагается система ZV-тяги, которая позволяет целенаправленное эффективное использование составляющих потока текущей среды как входящие, так и выходящие в канал TG (движитель, генератор тяги), в основным предназначением которого является обеспечения горизонтального передвижения SM.4. В частности, система ZV-тяги приводит к максимальному преобразованию энергии, генерируемой TG, в энергию горизонтальной или горизонтальной и вертикальной тяги.

Система ZV-тяги включает, в частности «тяговые поверхности», взаимодействующих е потоком текущей окружающей среды, приведенного в движение с помощью TG, «Тяговые поверхности» включает известных «основных составляющих SMA» SMA (конструкционных составляюншх как кабина-фюзеляж, крыла, стабилизаторы) в новом конструкционном исполнении их геометрии и их взаиморасположении, а также специально разработанных «тяговых поверхностей», которые можно разделять на, так названных: «тяговые желоба» и «тяговые козырьки», которые являются новыми.

Такая новая методология проектирования и оптимизации энергосберегающих SMA нарушает, в некотором смысле, парадигмы, связанные с классическим подходом к решению подобных задач.

Известны SMA (SMA - аппарат самонеремещения в одном из видов: наземный транспорт, надводные, мод водные и летательные аппараты, и их гибридные виды), которые включает центральную систему отсеков (кабину-фюзеляж), исполнительные органы и привод, содержащий составляющих: источник энергии, передаточный механизм, и органы управления.

Основное отличие предлагаемых SMA заключается в том, что она содержит, по меншен мере, один или более движителей (генераторы тяги), и им соответствующих «тяговых поверхностей» для реализации «Технологий ZV-тяги», при этом «Технологий ZV-тягн», в частности, выполнена выбранной из ряда ее видов:

- If(l i-;2)} и J/ (1 I;2 j) - технологий, которые минимизируют силы с целью увеличения групп сил {lF ho , 1 F up }, и минимизируют силы 2 F m с целью увеличения групп сил {2F ito 2F tp }, или минимизируют силы 2F h и 2F up , с цель увеличения 2F ho ;

- (1^ 2» к /(1 ;2 ) - технологий, которые минимизируют силы lF° и 1 F’ ip с целью увеличения 1 F ho f и минимизируют силы 2F e с целью увеличения групп сил {2F na , 2 F tip }, или минимизируют силы 2 F to н 2 F up с целью увеличения 2 F ho ; - Г/ ' (1 j;2 ^) и 1J(1 И; 2 i) - технологий, которые минимизируют силу 2 F 10 е целью увеличения групп сил { 2F m , 2 F >ip }, и минимизируют силы соответственно , 1 F n , lF le , или 1 F sa и одну и сил 1 F’‘ e „ 1 F n , с целью увеличения групп сил

- /(l ;2$) н /(1>1;2 ) - технологий, которые минимизируют силу lF h , с целью увеличения групп сил {1 минимизирует силы соответственно 2 F 4 , 2F n * 2F k

, или 2 F la и одну из сил 2 F le , 2 F f l , с целью увеличения групп сил { 2 F ho , 2F* >P };

- /(l U;2 ) и /(! ']; 20) -технологий, которые минимизируют силы 1 F h и одну из \F te и 1 F u , с целью увеличения групп сил { lF ho , \F up } , и минимизирует силы 2F , 2F k' 2 F 1 , или 2 F i0 и одну из сил 2F te , 2F n , с целью увеличения групп сил { 2F ho , 2 4p );

- 2J (10; 2 f ) и _/(10;2q) - технологий, которые минимизируют силы 1 F k IF 1 , IF” с целью увеличения, групп сил {lF hc IF' 9 }, и минимизирует силы соответственно 2F‘° > 2 F Ie , 2F n t или 2 F to и одну из сил 2F le , 2 F n , с целью увеличения, групп сил {2F m , 2R* f h

Другие отличия предлагаемых видов SMA заключаются в том, что:

- ее «тяговая поверхность» включает, но меньшей мере, одну ид ряда ее видов: «основных составляющих SMA» - известных конструкционных составляющих SMA (кабину- фюзеляж, крыла, стабилизаторы) в новом конструкционном исполнении их геометрии и их взаиморасположении; «тяговых козырьков» канала движителя с передней (на входе потока текущей среды) Ш ; с задней (на выходе потока текущей среды) 2Vi его стороны; одностороннего Сти «тяговых желобов» или двухстороннего Gu“ «тяговых желобов», причем, боковые стороны «тяговых желобов» могут быть прямолинейными или криволинейными ;

- «тяговая система» SMA включает «тяговую поверхность» и выполнена с обеспечением возможностей, совместно с другими составляющими SMA, достижения максимального значения, по меньшей мере, одну из ряда: горизонтальной тяти F iw ; вертикальной тяги F up ; группы горизонтальной и вертикальнойтяг {F^ ,F up }.

Настоящее изобретение может быть осуществлено во многих вариантах, и только некоторые привилегированные варианты конструкции будут описаны посредством примеров в сопровождающих чертежах, представляемых в схематическом виде.

На фиг. 1 показаны, составляющие потока текущей (газообразной или жидкой) окружающей среды (обозначены тонкими линиями со стрелками), приводимых в движение вентилятором в составе TG (генератор тяги), входящие в канал TG и исходящие из него. На фиг. 2 показаны, как потоки текущей среды преобразуются в составляющие внешней силы, направленные: вверх 1 F up , вниз IF 10 , вправо IF U , влево 1 F }e и в осевом направлении (горизонтально) Ϊ F ho с переду TG, а также с зады TG вверх 2 ’ iiJ , BHH3 2 '° , вправо 2F tl , влево 2 F k и в осевом направлении (горизонтально) 2 F ho

В общем случае эффективно использование составляющих потока текущей среды как входящих, так и выходящих в канал TG, может быть осуществлено на основе нескольких трупа технологий «Технологий ZV-тяги», с помощью «тяговых поверхностей» («основных составляющих SMA» - кабину-фюзеляж, крыла, стабилизаторы в новом конструкционном исполнении их геометрии и их б взаиморасположении, а также «тяговые желоба» и «тяговые козырьки», используемых спереди и с зады TG).

Спереди TG можно использовать одну из 2-х групп технологий, в виде приведения к минимуму (ограничения) спереди TG одну или несколько из сил: a) ограничения сил направленных вниз 1 F h , вправо lF n и налево l ?e , с целью увеличения сил направленных горизонтально lF ho и вверх 1 F up ; b) ограничения сил направленных вниз 2 F‘°, направо 2 " H налево 2F le t с целью увеличения группы сил направленных горизонтально 2 F ho и вверх 2F i?i ;

С зады TG можно использовать одну из 2-х групп технологий, в виде приведения к минимуму с зады TG одну или несколько го сил: a) ограничения сил направленных вниз 1 F ta , вправо I ”, налево lF h и вверх 1 F up , с целью увеличения силы направленной горизонтально 1Р т ; b) ограничения сил направленных вниз 2F l ° , вправо 2F n , налево 2F te и вверх 2 F p

, с целью увеличения силы направленной горизонтально 2F "С

Отметим, что с помощью «основных составляющих SMA» в новом конструкнионном исполнении их геометрии и их взаиморасположении или с помощью «тяговых козырьков» можно реализовать любые из «Технологий ZV-тягн». «Тяговые желоба» целесообразно использовать как дополнительный элемент к «основным составляющим SMA». Конечно, в «Технологий ZV-тяги» можно использовать комбинацию любых из видов «тяговых поверхностей».

Введем символы, которые обозначают, соответственно, ограничения внешних сил: - направленных, соответственно, вниз, вверх и вниз+вверх;

( , ) и () - направленных, соответственно, вправо, влево н вираво+влево; - направленных, соответственно, вниз+(один из вправо и влево) и вннз+вправо+влево.

Эти символы дают возможности символическом виде представить любых технологий,

На фиг, 3, 4 и 5, соответственно представлены некоторые из «Технологий ZV-тягн», для примера, использований «тяговых козырьков»:

- 2/(1 Y; 2 ) - технологий, которые спереди н с зады TG минимизируют силу F h с целью увеличения группы сил {F ho , F up };

- G/ (ΐ I;2 ϋ) - технологий, которые спереди и с зады TG минимизируют сйлу Р ю и одну из сил F n с целью увеличения группы сил { F m , F tip } ;

- 2 (1 ;2 Ц;) - технологий, которые спереди и с зады TG минимизируют силы F l °

F n , и F h , с целью увеличения группы сил {F ho , F bp };

На фиг. ба-бс, 7а-7с и 8а-8с представлены некоторые из «Технологи ZV-тяги», для примера, предлагаемых реализовать на аэроплане. На этих фигурах введены систематизированные общие обозначения: С - кабина (фюзеляж); W - крыло; W1 и W2 - расположенные на разных уровнях, соответственно переднее и заднее (заднее крыло выше чем переднее) крыла; W11 и W12 - расположенные на одном уровнях два крыла; сплошные тонкие линии со стрелками показывают направления векторов текущей среды; TG11 и TG12 две части одного движителя (генератора тяги), соответственно расположенные над и под (одного или двух разных) крыл; В 1 и В 2 - продольная ось симметрии объекта; движители (генераторы тяги) TG* 1 , TG >e и TG^ - соответственно, правый, и левый и центральный; вертикальные стабилизаторы Fi n , Fi !e и Fi cs - соответственно, нравоеторонни, левосторонни и центральный; передние «козырьки» Wf Wi le и 1 Vf e - соответственно, правый, левый и центральный; задние «козырьки» 2 Vi n , 2 i le в 2Vi ce - соответственно » правый, левый и центральный; односторонние «желоба» 1<3м и 2 Gu -соответственно, передний и задний; двусторонние «желоба» IG и 2 Gu 2 - соответственно, передний и задний.

На фи . ба-бс показана 2/ (1 ;2 Ц) -технология, реализованная на аэроплане с двумя крылами Wlvt W2 на разных уровнях. При этом Tf( 1 U;2 ф) -технология реализована только с помощью «основных составляющих SMA» - с помощью поверхностей фюзеляжа С » крыла 111 и W2, боковых вертикальных правый Fi” и левый Fi стабякзаторов. Для фиг, 4-6 характерно то, что: задне крыло W2 выше переднего крыла W1; плоскость переднего и заднего отверстия канала движителя присоединены в перехлест, соответственно с верхней поверхностью задней границы переднего крыла и е нижней поверхностью передней границей заднего крыла, в том числе с учетом дополнительной «присоединительной тяговой части» (в новом конструкционном исполнении геометрии крыла), при ее наличии.

На фиг. 7а-?с показана 2 - технология, реализованная на аэроплане с двумя крыльями и на одном уровне. При этом /(l J 2 ^)- технология, реализована с помощью поверхностей фюзеляжа С, крыл ill и ' 2, и козырьков п , ¥ е ; Vi2 n и 2 fe , В данном случае «Технологий ZV-тягн» реализована на основе использования комбинации «основных составляющих SMA» и «тяговы козырьков».

На фиг. и 8а-8с показана 27(1Ц;2 )) - технология, реализованная на аэроплане с двумя крыльями и на одном уровне, с помощью поверхностей крыла и двухсторонних

«тяговых желобов» Ст«2~ н QuY . При этом углы «91 и <92, между осевой линией фюзеляжа и соответственно передним и задним «тяговыми желобами», ограничены в пределах 0<$1<я/4 и 0<-$2< 4. «Тяговые желоба» в «Т ехнологий ZV-тягн» целесообразно использовать только для знергоэкономных SMA е небольшими скоростями.