Здесь просто перевел патент Володько Юрий Ивановича. Нечего не описываю. Если есть желание, то можете найти в интернете.
Человека уже 20 лет нет и спросить не у кого, что он этим хотел сказать.
Читать сложно, поэтому если сложно, не стоит читать, а ищете в интернете если есть интерес.
Рисунки у меня не загружаются.
Здесь показываю, что это на самом деле существует.
Думаю далее попытаюсь это в более удобной форме рассказать.
Володько Ю.И.. Книги онлайн
Классы МПК:F02K11/00 Установки, не отнесенные к другим группам данного подкласса
B60V1/14 движители; управление ими
Патентообладатель(и):Володько Юрий ИвановичПриоритеты:
подача заявки:
1991-12-23
публикация патента:
30.12.1994
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4Изобретение предназначено для летательных аппаратов тяжелее воздуха и наземных транспортных средств. Устройство содержит охлаждаемый компрессор, его привод, осушитель воздуха, ресивер и совокупность открытых в атмосферу сопел. Цель изобретения: увеличение тяги или подъемной силы на единицу производительности компрессора и единицу мощности его привода, упрощение конструкции совокупности сопел и технологии ее изготовления. Это достигается тем, что площадь торцевой стенки устройства превышает площадь сопел более чем в три раза. Производительность компрессора, число и внутренние размеры сопел таковы, что скорость воздуха в сопле меньше 1/3 скорости звука, перепад давления в канале сопла не превышает 0,02 от избыточного давления в ресивере, поток является ламинарным. Обеспечивается создание силы тяги или подъемной силы на единицу производительности компрессора, мощности привода и площади поверхности, создающей подъемную силу, гораздо большую, чем у турбореактивного двигателя, крыла самолета или несущего винта вертолета. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ, содержащее компрессор с приводом и ресивер с соплами, выполненными в торцевой стенке устройства, отличающееся тем, что площадь торцевой стенки превышает площадь сопел более чем в три раза.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопла выполнены в виде эквидистантных щелевых каналов.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопла выполнены в виде каналов в пористом теле.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к пневматическому устройству для создания силы тяги или подъемной силы летательного аппаратов тяжелее воздуха и наземных транспортных средств.
Известно пневматическое устройство для создания подъемной силы и тяги в транспортных средствах на воздушной подушке, состоящее из компрессора (вентилятора), привода компрессора, ресивера и из совокупности каналов, открытых в объем под днищем транспортного средства, соединенный с атмосферой. С помощью подобного устройства может создаваться как подъемная сила, так и тяга.
Основными недостатками этого пневматического устройства являются: возможность движения транспортного средства с этим устройством только в непосредственной близости от поверхности земли или воды; необходимость использования гибких штор по периметру днища, образующих вместе с днищем и поверхностью земли объем с повышенным по отношению к атмосферному давлением; большой расход воздуха и, следовательно, применение компрессоров большой мощности; сильный шум при работе устройства.
Целью изобретения является увеличение тяги и упрощение конструкции совокупности сопел и технологии их изготовления.
Это достигается тем, что площадь торцовой стенки превышает площадь сопел более чем в 3 раза, причем сопла могут быть выполнены в виде пачки пластин, разделенных отрезками калиброванной нити или проволоки, проложенными между пластинами вдоль потока воздуха, т.е. в виде щелевых каналов или в виде размещенной в коробе пластины из пористого материала.
Предлагаемое устройство для создания тяги или подъемной силы за счет использования преимущественно "пневматической" составляющей тяги и рационального подбора числа и внутренних размеров сопел позволяет уменьшить расход воздуха, а следовательно, увеличить тягу или подъемную силу на единицу производительности компрессора и на единицу мощности его привода.
Предлагаемое устройство создает достаточную тягу при скорости истечения воздушной струи, лишь незначительно превышающей скорость транспортного средства, в том числе наземного, т.е. при относительно малых расходах воздуха, производительности компрессора и мощности его привода. Предлагаемое устройство экономично и при небольших скоростях движения. Его тяга не зависит от скорости движения.
Температура воздуха в компрессоре, ресивере и системе сопел незначительно отличается от температуры атмосферного воздуха, что позволяет рассчитывать на большой ресурс пневматического устройства. Из-за относительно низкой скорости воздуха в каналах этого устройства можно ожидать, что шум при его работе не будет слишком сильным.
Средняя скорость воздуха в сопле не превышает 1/3 местной скорости звука, перепад давления по длине канала сопла не превышает 0,02 от избыточного давления в ресивере, поток воздуха в сопле является ламинарным.
При этих условиях на поверхности среза сопла вокруг его отверстия образуется тонкая область сжатого воздуха с давлением, мало отличающимся в меньшую сторону от давления р в ресивере (p > Ратм), причем эта область по площади в 2-3 раза больше отверстия сопла (при очевидном условии, что площадь среза сопла также в 3 раза больше этого отверстия). Сила, приложенная к соплу, определяется преимущественно давлением воздуха на срез сопла, а реактивная сила при истечении струи воздуха дает относительно небольшой вклад. Избыточное давление в указанной области на срезе сопла составляет 0,04-0,05 МПа и слабо зависит от избыточного давления в ресивере. Однако увеличение давления в ресивере приводит к увеличению расхода воздуха через сопло и возрастанию реактивной силы при истечении струи. На срезе сопла образуется воздушная подушка с избыточным давлением 0,04-0,05 МПа. Совокупность сопел создает суммарную "пневматическую силу, которая определяет тягу или подъемную силу. Для ее создания по необходимой производительности компрессора и мощности его привода использование "пневматической" силы существенно экономичнее, чем использование реактивной силы. Поэтому увеличению избыточного давления в ресивере заметно выше 0,04-0,05 МПа в рассматриваемом устройстве нецелесообразно. При необходимости увеличить тягу или подъемную силу следует увеличить число сопел и площади каждого сопла. Последнее можно сделать без увеличения характерного размера сопла а, следовательно, без увеличения скорости истечения воздуха. Скорость истечения воздуха можно ограничить подбором (увеличением) длины l внутреннего канала сопла.
На фиг. 1 показано отверстие (щель) сопла плоской формы и расположение области с повышенным давлением вокруг этого отверстия при дозвуковом истечении воздуха в атмосферу; на фиг.2 - схема пневматического устройства для создания тяги или подъемной силы; на фиг.3 - конструкция совокупности сопел, выполненный в виде пачки тонких пластин; на фиг.4 представлены Т-S и P-V-диаграммы для пневматического устройства для создания тяги или подъемной силы.
Пневматическое устройство для создания тяги или подъемной силы состоит из охлаждаемого компрессора 4 с изотермическим сжатием, привода компрессора 5, осушителя воздуха 6, ресивера 7, системы сопл 8. Компрессор рассчитан на сжатие атмосферного воздуха до избыточного давления 0,04-0,05 МПа, предусмотрено водяное охлаждение компрессора, обеспечивающее почти постоянную температуру воздуха при его сжатии до указанного давления. Соединительные каналы из компрессора через осушитель воздуха в ресивер и систему сопел выполнены короткими и достаточно широкими. Срез сопла выполнен плоским и перпендикулярным воздушной струе, причем площадь среза, приходящаяся на одно сопло, превышает не менее чем в 3 раза площадь отверстия сопла.
Совокупность сопел (см.фиг.3) выполнена в виде размещенной в коробе 9 пачки пластин 10, разделенных отрезками 11 калиброванной нити или проволоки, уложенными между пластинами вдоль потока воздуха, или в виде размещенной в коробе пластины 12 из пористого материала.
Устройство работает следующим образом.
Компрессор 4 всасывает атмосферный воздух и сжимает его до абсолютного давления 0,14-0,15 МПа. Процесс сжатия 1-2 (см.фиг.4) является почти изотермическим, сопровождается передачей тепла воде, охлаждающей компрессор. После осушения сжатого воздуха в осушителе 6 он поступает в ресивер 7, а через него и систему 8 сопел - в атмосферу, где расширяется до атмосферного давления при выходе из сопел, совершает механическую работу и при этом охлаждается. Процесс 2-3 является процессом обратимого адиабатического расширения с отдачей внешней работы.
Далее из книги.
Бестопливный монотермический двигатель Юрия Володько
Профессор Юрий Володько в 1998 году опубликовал книгу «Ламинарное истечение
сжатого воздуха в атмосферу и бестопливный монотермический двигатель». В нее вошли
результаты многочисленных экспериментов, проведенных Юрием Володько вместе с группой
инженеров из НПО им. Лавочкина, установивших эффект увеличения скорости газа после выхода
из узкой щели [2]. Из многочисленных экспериментов следует, что кинетическая энергия
истекающего газа вдвое и более превышает энергию, затрачиваемую на сжатие воздуха. Другими
словами, скорость молекул газа на выходе из сопла превышает скорость молекул на входе в начале
сопла в 2-4 раза.
Ю.И. Володько испытал на стенде (рисунок 2) более 50 сопел, каждое из которых
представляло собой плоскую щель с зазорами от 8 до 130 микрон. Длина пути прошедшего
воздуха находилась в пределах 0,2 - 62 мм. Для всех сопел зазор щели выбирался много меньшим
(в 75 - 1600 раз) ширины щели В, а длина пути воздуха в щели L была в 2 - 1200 раз больше ее
зазора. Расчетный критерий составил 100 м/с, что свидетельствовало о ламинарном характере
течения. Если тягу сопла разделить на сечение узкого внутреннего канала, то полученная
величина имеет размерность давления и может быть названа «эффективным давлением».
Удивительно, но как показали опыты, оно в 2-4 раза превышает давление в ресивере на входе. А
это равносильно увеличению скорости молекул, так как давление есть сумма ударов отдельных
молекул и чем выше скорость молекул, тем больше давление. Таким образом, оказалось, что
кинетическая энергия в 2 и более раз превышает энергию, затрачиваемую на сжатие воздуха. Это
остается необъяснимым для современной газовой динамики и приводит к значительному
увеличению избыточного давления [2]. Профессор Ю.И. Володько считает, что дополнительная
энергия берется из окружающей среды [2]. На этой основе Володько создал совершенно новый
тип летательных аппаратов, в которых около 80% тяги происходит за счет избыточного
статического давления на сопловой секции, а оставшиеся 20% - за счет реактивного действия. (См.
Инженерные приложения [2]). Используя полученные экспериментальные данные, Володько
предложил следующие два устройства:
- нестандартный самолет, у которого его габариты ненамного превышают размеры его
пассажирского салона или грузового отсека. Прототипом такого самолета может быть майский
жук;
- гипотетическую силовую установку для получения механической (или электрической)
энергии без затрат какого-либо топлива за счет энергии окружающей среды - бестопливный
двигатель (См. Инженерные приложения [2]).
Эффект растекания сжатого воздуха по срезу плоского сопла обусловлен охлаждением
воздушной струи при быстром падении давления в ней и, соответственно, преобразованием части
внутренней энергии среды в механическую энергию. В соответствии с полученными
экспериментальными данными струю сжатого воздуха с ее ламинарным истечением Володько
предложил рассматривать как гипотетический прямой преобразователь энергии окружающей
среды в механическую энергию. В ходе многочисленных экспериментов он эмпирически вывел
формулы, позволяющие конструктору при изготовлении геликоптера оценить изменении
объемного расхода воздуха, механическую мощность привода и несущие поверхности в
зависимости от избыточного давления на входе в щель, от зазора щели и от длины щели (т.е. от
пути, проходимого воздухом во внутреннем канале сопла):
V / F = 46,1 ·L0,107 · exp ( - 0,00317 ·H ) · exp ( - 1,31 · Pизб) (2)
Wс / F = - 2,65 ·H + 90,5 ·ln L + 847 · Pизб + 578 (3)
S /F = ( 0,00303 ·H – 0,351 ·ln L + 4,23 · Pизб+ 1,22 ) ˉ² (4)
где Pизб - избыточное давление воздуха на входе в щель,
H - зазор щели, мкм;
L - длина щели, мм;
V / F - объемный расход воздуха, отнесенный к тяге в 1 тс, (норм.м³/с)/тс;
Wс / F - механическая мощность привода компрессора, которая необходима для
изотермического сжатия воздуха, отнесенная к тяге в 1 тс, кВт/тс;
S /F - несущая поверхность (совокупное поперечное сечение струй воздуха), отнесенная к
тяге в 1 тс, м²/тс.
Эмпирические формулы получены посредством совместной обработки по методу
наименьших квадратов экспериментальных данных для 32 сопел с использованием координат
Pизб,H, ln L и четвертой координаты, одной из следующих трех ln ( V / F ), Wс / F, ( S / F )ˉ⁰⁵ для
совокупности 157 четырехмерных экспериментальных точек. Рассчитаны доверительные пределы
при доверительной вероятности 0,98. Эти пределы соответствуют изменению объемного расхода
воздуха и механической мощности привода в 1,6 раза, а несущей поверхности – в 3,6 раза, в
большую или меньшую сторону. Уравнения (2) – (4) позволяют приблизительно оценить
необходимые расход воздуха, механическую мощность привода и несущую поверхность
(совокупное поперечное сечение струй воздуха), отнесенные к тяге в 1тс, при различных
значениях избыточного давления на входе в щель, зазора и длины щели. Формулы применимы при
избыточном давлении в пределах 0,10 – 0,75 кгс/см², при зазоре щели в пределах 15 – 135 мкм и
при длине щели в пределах 0,2 – 62 мм.