Используемый ныне винт мотора самолёта или водного судна как изделие отмечается тем, что в течение достаточно длительного времени не подвергался революционным изменениям. Те же самолёты до настоящего времени оснащаются аэродинамическими лопастями, напоминающими конструкции, какие в Китае делали из бамбука 2400 лет назад. Последний раз инновации в этом направлении отметились в 1903 году. Аналогичная история сопровождает и водные машины, где применяются пропеллеры винтового типа, разработанные в 17-ом веке. И вот теперь появился новый тороидальный винт.
Инновационный тороидальный винт для лодки и самолёта
Сообщается о новой разработке, которая демонстрирует значительные преимущества, как для воздушных машин, так и для машин водных. Изобретён новый тороидальный винт, заметно изменённой формы, напоминающей скрученные тороидальные кольца.
Изобретатели утверждают: конструкция работает намного тише, по сравнению с традиционными конструкциями винтов. Кроме того, это более эффективные изделия, особенно на случай применения в составе морских судов. То есть речь идёт о значительном прорыве в области разработки винтов воздушных и морских машин.
Ключевой проблемой техники с винтами является повышенный, нередко раздражающе действующий на слух шум. Специалисты часто сравнивают такого рода шум с плачем ребёнка. И такое сравнение вполне закономерно, так как здесь имеет место тот же частотный диапазон, куда входит звук плача ребёнка.
Ушная раковина человека, как правило, наиболее чувствительна к звукам диапазона 100 Гц — 5 кГц. Учёные уже давно работают над тем, чтобы создать бесшумный двигатель самолёта. И вот теперь эту задачу решили исключить с помощью пропеллеров другой формы.
В частности, разработали первоначальную концепцию на применение тороидальной формы винта. При помощи такой кольцеобразной формы изобретатели надеются создать практически полностью бесшумный тороидальный винт. Сейчас создаётся ряд итераций посредством 3D-принтеров для последующих испытаний.
Ключевой момент распределения массивного потока
Ключевым моментом тихого хода, по мнению изобретателей, является момент распределения вихрей, создаваемых пропеллером. Распределение требуется по всей форме винта, а не только на концевых участках лопастей. Тем самым достигается ускоренное рассеивание потока (в атмосфере или воде). То есть вихрь не распространяется удалённо, соответственно звук попросту недостижим.
Что касается конструкции гребного тороидального винта, здесь также допустимо в определённой степени уменьшить шум размещением колец акустической обработки непосредственно по окружности. Эти кольца тороидального винта действуют по принципу ограждения безопасности. Правда, создаётся дополнительная паразитная масса, что приводит к сокращению срока службы АКБ.
Изобретателями испытывались несколько прототипов. Лучшей оказалась конструкция, самая тихоходная при заданном уровне тяги, способная выдать большую тягу при заданном уровне мощности. Однако стандартные винты имеют более чем столетнюю историю эксплуатации, тогда как инновационные винты на ранней стадии развития.
Но уже теперь отмечается: новая петлевая форма не только повышает устойчивость конструкции, но снижает вероятность механического повреждения. Конечно, формы такой конфигурации сложнее изготовить, чем стандартные винты, даже если использовать недорогое простое литьё под давлением. Вся надежда остаётся на 3D-печать.
В любом случае, пока что инновационные конструкции тороидальных винтов не претендуют на актуальность изготовления в широком масштабе. Тем более, нет никаких намёков на массовую замену традиционных пропеллеров:
- вертолётов,
- беспилотных аппаратов,
- самолётов с неподвижным крылом,
- электрических воздушных такси вертикального взлёта и посадки.
Последняя категория списка работает значительно тише, чем вертолёты. Тем не менее, здесь главный критерий — количество. Когда сотни аппаратов наводнят городское воздушное пространство, каждый децибел шума будет иметь значение.
В общем, инновационный дизайн на тороидальный винт уже запатентованное изобретение, несмотря на то, что пока не совсем понятны планы коммерциализации этого изобретения. В любой момент изобретатели готовы предоставить лицензию на изготовление заинтересованным производителям.
Инновационные тороидальные винты лодочных моторов
Очевидный момент: аэродинамика и гидродинамика демонстрируют явную связь. Поэтому для изобретателей оказалось удивительным, что подобное изобретение, но относящееся к морской тематике, уже существует и почти один к одному напоминает инновацию.
Речь идёт о компании «Sharrow Marine», инженеры которой добились не менее впечатляющих результатов в плане модернизации гребных лодочных винтов. Тут уже вместо стандартных лопастей решено использовать петли тороидальной формы.
Результатом нескольких лет разработок стали испытания новых тороидальных винтов. Тестировались прототипы в составе конструкций сотен стандартных моторов. Как отмечается: разница в работе впечатляет. Инновационные лодочные пропеллеры не создают завихрения на концах лопастей, что является главным источником потерь энергии.
Значительно уменьшен количественный показатель жидкости, протекающей (ускользающей) по боковым частям гребного винта без отдачи полезной работы. Инновационные тороидальные винты лодочных моторов всасывают больше воды и за один оборот продвигают лодку дальше, чем стандартное изделие.
Практическое удвоение скорости движения лодки отмечается на низких и средних оборотах, радикальное расширение эффективного диапазона оборотов двигателя. Кроме того, инновационные винты снижают расход топлива до 20 %, что важно, учитывая огромный спрос на суда и масштабность этого вида транспорта.
Разработчики уверяют: новинка даёт интересный эффект — значительное снижение заднего крена при ускорении. Фактически лодка полностью поднимается из воды, сохраняя при этом стабильность хода. Инновационный продукт подходит любому подвесному мотору, разгоняет судно до 50 км/ч. Шум хода при этом достаточно тихий, позволяет общаться вполовину голоса.
Заключение
Инновационные пропеллеры уже есть в продаже. Новые тороидальные изделия, изготовленные на станках с ЧПУ, подходят для широкого спектра распространённых подвесных моторов. Правда, заявленная стоимость — $5000 за экземпляр, независимо от модели. Справедливости ради стоит отметить: традиционный пропеллер продаётся по цене не выше $500.
При помощи информации: SharrowMarine
Публикация Тороидальный винт лодочного мотора и аэроплана инновации впервые появилась на ZM.