RU43249U1

RU43249U1 - SCREW SCREW

Info

Publication number: RU43249U1
Application number: RU2004127334/22U
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Рачков; А.Ю. Рачков
Original assignee: Рачков Юрий Геннадьевич; Рачков Алексей Юрьевич
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2005-01-10

Abstract

Полезная модель относится к воздушным винтам и турбинам газотурбинных двигателей летательных аппаратов для получения тяговой силы, но может использоваться также как гребной винт для надводных и подводных судов, аппаратов на воздушной подушке, аэросаней. Возможно использование винта в ветроэнергетике и для перемешивания и транспортирования вязких, сыпучих, кусковых материалов. Винт содержит аэродинамические лопасти 1, оконечные участки которых снабжены диффузорами в виде лопаток 2, имеющих радиус кривизны (так называемые «наездники») и/иди диффузорами в виде диффузорных каналов 3, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта, а также в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти 1, или в виде гребней и впадин. При этом оси диффузоров имеют положительный угол атаки. При вращении винта лопасти 1 за счет своей аэродинамической формы захватывают среду и отбрасывают ее назад, создавая тяговую силу. При этом диффузоры в виде лопаток 2 или каналов 3 за счет положительного угла атаки создают дополнительные потоки, отбрасывая среду вдоль оси винта, спереди - назад, и по спирали, к центру винта в спутную струю, образующуюся за винтом. Лопатки 2 дополнительно препятствуют срыву потока с концов лопастей 1, направляя потоки среды также в спутную струю. В результате давление за винтом и масса отбрасываемой им среды возрастают, что вызывает увеличение тяговой силы.The utility model relates to propellers and turbines of gas turbine engines of aircraft for obtaining traction force, but can also be used as a propeller for surface and submarine ships, hovercraft, snowmobile. It is possible to use a screw in wind energy and for mixing and transporting viscous, bulk, lumpy materials. The screw contains aerodynamic blades 1, the end sections of which are equipped with diffusers in the form of blades 2, having a radius of curvature (the so-called "riders") and / or diffusers in the form of diffuser channels 3, made in the body of the screw, the narrowing inputs of which are located on the front edge of the blades, and the expanding outlets are on the trailing edge of the blades, while the channels in the cross section are teardrop-shaped and have a smaller cross section towards the center of the screw, as well as in the form of partitions between separately mounted surfaces of the blade 1, and whether in the form of ridges and depressions. In this case, the axis of the diffusers have a positive angle of attack. When the screw rotates, the blades 1, due to their aerodynamic shape, capture the medium and throw it back, creating traction. At the same time, diffusers in the form of blades 2 or channels 3 create additional flows due to a positive angle of attack, discarding the medium along the axis of the screw, from front to back, and in a spiral, to the center of the screw in a satellite stream formed behind the screw. The blades 2 additionally prevent the stall of the flow from the ends of the blades 1, directing the flow of the medium also into the satellite stream. As a result, the pressure behind the screw and the mass of the medium discarded by it increase, which causes an increase in traction force.

Description

Полезная модель относится к воздушным винтам и турбинам газотурбинных двигателей летательных аппаратов для получения тяговой силы, но может использоваться также как гребной винт для надводных и подводных судов, аппаратов на воздушной подушке, аэросаней. Возможно использование винта в ветроэнергетике и для перемешивания и транспортирования вязких, сыпучих, кусковых материалов, а также бурения грунтов.The utility model relates to propellers and turbines of gas turbine engines of aircraft for obtaining traction force, but can also be used as a propeller for surface and submarine ships, hovercraft, snowmobile. It is possible to use a screw in wind energy and for mixing and transporting viscous, bulk, lump materials, as well as drilling soils.

Известен винт ветроэнергетического агрегата, содержащий струйные насосы, установленные на концах каждой лопасти и снабженные диффузорными каналами (см. авторское свидетельство СССР №547546, кп.F 03 D).Known screw wind power unit containing jet pumps mounted on the ends of each blade and equipped with diffuser channels (see USSR author's certificate No. 547546, kp F 03 D).

Недостаток известного винта заключается в том, что имеющиеся диффузорные каналы, в случае работы винта в качестве движителя, не обеспечивают дополнительного увеличения тяговой силы.A disadvantage of the known screw is that the existing diffuser channels, in the case of operation of the screw as a mover, do not provide an additional increase in traction force.

Задача полезной модели заключается в том, чтобы, не изменяя аэродинамической геометрии существующих винтов, значительно увеличить создаваемую ими тяговую силу.The objective of the utility model is to, without changing the aerodynamic geometry of existing screws, significantly increase the traction force they create.

Поставленная задача решается тем, в известном винте с аэродинамическими лопастями, оконечные участки которых снабжены диффузорами, согласно полезной модели оси диффузоров имеют положительный угол атаки.The problem is solved in that in the known propeller with aerodynamic blades, the end sections of which are equipped with diffusers, according to a useful model, the axis of the diffusers have a positive angle of attack.

При этом диффузоры винта могут быть выполнены в виде концевых лопаток с радиусом кривизны, установленных под углом 40-45 градусов к тыльной плоскости допасти, причем передняя кромка лопаток расположена под углом 90-105 градусов, а задняя кромка под углом 30-45 градусов к продольной оси лопасти,In this case, the screw diffusers can be made in the form of end blades with a radius of curvature installed at an angle of 40-45 degrees to the back plane, and the front edge of the blades is located at an angle of 90-105 degrees, and the rear edge at an angle of 30-45 degrees to the longitudinal blade axis

Диффузоры винта могут быть выполнены также в виде диффузорных каналов, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта.The diffusers of the screw can also be made in the form of diffuser channels made in the body of the screw, the tapered inlets of which are located on the leading edge of the blades, and the expanding outlets are located on the trailing edge of the blades, while the channels in the cross section are tear-shaped and have a smaller cross section towards the center of the screw .

Диффузоры могут быть выполнены в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти.Diffusers can be made in the form of partitions between separately mounted surfaces of the blade.

Еще один вариант диффузоров может быть в виде выполненных на поверхности винта гребней и впадин вместо отдельно изготовленных лопаток.Another version of the diffusers may be in the form of ridges and depressions made on the surface of the screw instead of separately manufactured blades.

Лопатки могут быть установлены с возможностью регулирования углов установки.The blades can be installed with the possibility of adjusting the installation angles.

Варианты диффузоров, установленных с положительным углом атаки, создают дополнительные потоки с направлением вдоль оси винта и по Variants of diffusers installed with a positive angle of attack create additional flows with a direction along the axis of the screw and along

спирали к центру винта, что повышает эффективность винта и создает дополнительную тяговую силу.spirals to the center of the screw, which increases the efficiency of the screw and creates additional traction force.

Полезная модель поясняется схемами: на фиг.1 показан винт на виде сбоку; на фиг.2 - на виде сверху с указанием диффузоров в виде лопаток и каналов; фиг.3 - сечение А-А лопаток; фиг.4 - сечение Б-Б лопаток.The utility model is illustrated by diagrams: figure 1 shows a screw in a side view; figure 2 is a top view showing diffusers in the form of blades and channels; figure 3 - section aa of the blades; 4 is a section bB of the blades.

Винт содержит аэродинамические допасти 1, оконечные участки которых снабжены диффузорами в виде лопаток 2, имеющих радиус кривизны (так называемые «наездники») и/или диффузорами в виде диффузорных каналов 3, выполненных в теле винта, суживающиеся входы которых расположены на передней кромке лопастей, а расширяющиеся выходы - на задней кромке лопастей, при этом каналы в поперечном сечении имеют каплевидную форму и меньшим сечением направлены к центру винта. При этом оси диффузоров имеют положительный угол атаки.The screw contains aerodynamic parts 1, the end sections of which are equipped with diffusers in the form of blades 2, having a radius of curvature (the so-called "riders") and / or diffusers in the form of diffuser channels 3, made in the body of the screw, the tapering inputs of which are located on the leading edge of the blades, and the expanding outlets are on the trailing edge of the blades, while the channels in the cross section are teardrop-shaped and are directed towards the center of the screw with a smaller section. In this case, the axis of the diffusers have a positive angle of attack.

Лопатки установлены под углом 40-45 градусов к тыльной плоскости лопасти (см. фиг.3), причем передняя кромка лопаток расположена под углом 90-105 градусов, а задняя кромка под углом 30-45 градусов к продольной оси лопасти (см. фиг.4).The blades are installed at an angle of 40-45 degrees to the back plane of the blade (see figure 3), with the front edge of the blades located at an angle of 90-105 degrees, and the rear edge at an angle of 30-45 degrees to the longitudinal axis of the blade (see Fig. 4).

Еще один вариант диффузоров может быть в виде выполненных на поверхности винта гребней и впадин вместо отдельно изготовленных лопаток (не показано).Another version of the diffusers may be in the form of ridges and depressions made on the surface of the screw instead of separately manufactured blades (not shown).

Лопатка 2 может располагаться только на одной поверхности винта» а также может располагаться на обеих поверхностях, т.е. пересекать плоскость винта. Это зависит от среды, где работает винт: жидкая, газообразная, твердая.The blade 2 can be located only on one surface of the screw "and can also be located on both surfaces, ie to cross the plane of the screw. It depends on the environment where the screw works: liquid, gaseous, solid.

С учетом посадки лопатки-«наездника» 2 на лопасти 1, базовый винт-носитель должен будет иметь соответствующий угол атаки.Taking into account the landing of the “rider” blade 2 on the blade 1, the base carrier screw will have to have an appropriate angle of attack.

Лопатка-«наездник» 2 может иметь форму параллелограмма с округленными краями, или эллипсоидную форму. Она может иметь форму острого зубца, капли, и др.The rider 2 blade may be in the form of a parallelogram with rounded edges, or an ellipsoidal shape. It may take the form of a sharp tooth, drop, etc.

Радиус кривизны лопатки-«наездника» 2, может совпадать с радиусом спиралевидной плоскости, с дополнительным загибом в начале и в конце атакующей поверхности лопатки.The radius of curvature of the “rider” 2 blades may coincide with the radius of the spiral plane, with an additional bend at the beginning and at the end of the attacking surface of the blade.

Фронтальный угол атаки лопатки-«наездника» 2, расположенной на пассивной поверхности винта носителя, следующий: под острым углом к центральной части поверхности винта, и концентрический, сужающийся угол от 90-110 к передней, атакующей кромке лопасти до 45 градусов к задней кромке.The front angle of attack of the “rider” blade 2, located on the passive surface of the carrier screw, is as follows: at an acute angle to the central part of the surface of the screw, and a concentric, tapering angle from 90-110 to the front, attacking edge of the blade to 45 degrees to the trailing edge.

Угол наклона лопаток-«наездников» 2 к тыльной поверхности лопасти 1 составляет 40-45 градусов.The angle of inclination of the blades "riders" 2 to the back surface of the blade 1 is 40-45 degrees.

Лопатки-«наездники» 2 могут быть установлены в количестве от одной до нескольких штук на каждой лопасти 1.Blades "riders" 2 can be installed in an amount of from one to several pieces on each blade 1.

Они могут выступать за переднюю кромку, начинаться от кромки, или не достигать кромки лопасти 1. Это будет зависеть от среды, в которой работает винт: жидкая, твердая, сыпучая, или газообразная.They can protrude beyond the leading edge, start from the edge, or not reach the edge of the blade 1. This will depend on the environment in which the screw works: liquid, solid, loose, or gaseous.

В оптимальном варианте угол атаки лопастей-«наездников» 2 регулируется в процессе вращения винта носителя. Причем желательно, чтобы угол атаки менялся в двух указанных плоскостях.In the best case, the angle of attack of the blades "riders" 2 is regulated during rotation of the screw of the carrier. Moreover, it is desirable that the angle of attack changes in these two planes.

Диффузоры могут быть выполнены не в виде отдельно изготовленных лопаток, а заодно целое с лопастью - в виде соответствующих гребней и впадин.Diffusers can be made not in the form of separately manufactured blades, but at the same time as a whole with a blade - in the form of corresponding ridges and depressions.

Диффузоры могут быть выполнены в виде перегородок между раздельно установленными поверхностями лопасти с образованием диффузорных каналов.Diffusers can be made in the form of partitions between separately mounted surfaces of the blade with the formation of diffuser channels.

Винт работает следующим образом. При вращении винта лопасти 1 за счет своей аэродинамической формы захватывают среду и отбрасывают ее назад, создавая тяговую сипу. При этом диффузоры в виде лопаток 2 или каналов 3 за счет положительного угла атаки создают дополнительные потоки, отбрасывая среду вдоль оси винта, спереди - назад, и по спирали, к центру винта в спутную струю, образующуюся за винтом. Лопатки 2 дополнительно препятствуют срыву потока с концов лопастей 1, направляя потоки среды также в спутную струю. В результате давление за винтом и масса отбрасываемой им среды возрастают, что вызывает увеличение тяговой силы.The screw works as follows. When the screw rotates, the blades 1, due to their aerodynamic shape, capture the medium and throw it back, creating a traction vulture. At the same time, diffusers in the form of blades 2 or channels 3 create additional flows due to a positive angle of attack, discarding the medium along the axis of the screw, from front to back, and in a spiral, to the center of the screw in a satellite stream formed behind the screw. The blades 2 additionally prevent the stall of the flow from the ends of the blades 1, directing the flow of the medium also into the satellite stream. As a result, the pressure behind the screw and the mass of the medium discarded by it increase, which causes an increase in traction force.

Использование диффузоров должно особенно увеличить эффективность разнонаправленных вертолетных (самолетных) винтов. При этом будет происходить двойное усиление направленного в центр потока.The use of diffusers should especially increase the efficiency of multidirectional helicopter (aircraft) propellers. In this case, double amplification of the flow directed to the center will occur.

В варианте выполнения диффузора как внутреннего канала лопасти 1 возникает новый фактор - изменение давления на входе и выходе из воронки. Ведь расширение воронки спереди - назад создаст разность давления воздуха на входе и на выходе воронки. А значит, создаст дополнительный, усиливающий движение потоков, фактор. Пропорции расширения воронки должны быть подобраны опытным путем.In the embodiment of the diffuser as the inner channel of the blade 1, a new factor arises - a change in pressure at the inlet and outlet of the funnel. Indeed, the expansion of the funnel from front to back will create a difference in air pressure at the inlet and outlet of the funnel. This means that it will create an additional factor enhancing the movement of flows. The proportions of the expansion of the funnel should be selected empirically.

Промышленная применимость предложенного винта не вызывает сомнений, поскольку все элементы могут быть изготовлены на основе имеющихся технологий.The industrial applicability of the proposed screw is not in doubt, since all elements can be manufactured on the basis of existing technologies.

Claims

1. A screw with aerodynamic blades, the end sections of which are equipped with diffusers, characterized in that the axes of the diffusers have a positive angle of attack.

2. The screw according to claim 1, characterized in that the diffusers are made in the form of blades with a radius of curvature installed at an angle of 40-45 degrees to the back plane of the blade, and the front edge of the blades is located at an angle of 90-105 degrees, and the rear edge is at an angle 30-45 degrees to the longitudinal axis of the blade.

3. The screw according to claim 1, characterized in that the diffusers are made in the form of diffuser channels made in the body of the screw, the tapering inputs of which are located on the leading edge of the blades, and the expanding outputs are on the trailing edge of the blades, while the channels in the cross section are drop-shaped shape and smaller section are directed to the center of the screw.

4. The screw according to claim 1, characterized in that the diffusers are made in the form of partitions between separately mounted surfaces of the blade.

5. The screw according to claim 2, characterized in that the blades are made in the form of ridges and depressions.

6. The screw according to claim 2, characterized in that the blades are installed with the possibility of adjusting the installation angles.