способ создания тяги аппарата и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ создания тяги аппарата, заключающийся в придании поступательных и угловых перемещений крылу, отличающийся тем, что крыло перемещают с ускорением до скорости



и одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определенного выражением



где скорость перемещения крыла;

K качество крыла;

горизонтальная скорость крыла;

мгновенное значение КПД перемещения крыла;

j угол наклона траектории движения крыла к горизонту,

и продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки крыла, на участке замедления изменяют угол установки крыла до нуля, затем перемещают крыло в обратном направлении до той же скорости перемещения и величины угла установки, но с обратным знаком, после чего продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки, на участке торможения изменяют угол установки крыла до нуля, а затем цикл указанных операций повторяют.

2. Устройство для создания тяги аппарата, содержащее по крайней мере одно крыло, шарнирно соединенное со стойкой, и привод для его перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено серворулем и механизмом его управления, при этом упомянутый серворуль посредством кронштейна шарнирно соединен с указанным крылом и механизмом управления серворуля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано на погруженных и полупогруженных судах, а также на летательных аппаратах.

Известен способ создания тяги аппарата, заключающийся в придании поступательных и угловых перемещений крылу.

Известно также устройство для создания тяги, содержащее по крайней мере одно крыло, шарнирно соединенное со стойкой, и привод для его перемещения.

Недостатком данных способа и устройства являются синусоидального вида траектория движения крыла, которая имеет значительные участки траектории с малым углом наклона, на которых проекция гидродинамических сил на ось движения устройства мала по величине, а около амплитудных значений отрицательна. Реализуемые углы атаки могут быть наивыгоднейшими только в одной точке траектории за полпериода колебания.

Наличие указанных недостатков не позволяет получить высоких пропульсивных коэффициентов.

Целью изобретения является повышение пропульсивного коэффициента путем использования оптимальной траектории движения крыла и обеспечение наивыгоднейших углов атаки на траектории.

Поставленная цель достигается тем, что крыло перемещают с ускорением до скорости , равной

и одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определенного выражением

продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки крыла, на участке замедления изменяют угол установки крыла до нуля, затем перемещают крыло в обратном направлении до той же скорости перемещения и величины угла установки, но с обратным знаком, после чего продолжают перемещать крыло с достигнутыми величинами скорости перемещения и угла установки, на участке торможения изменяют угол установки крыла до нуля, а затем цикл вышеуказанных операций повторяют, где скорость перемещения крыла приводом;

горизонтальная скорость крыла;

К качество крыла;

угол наклона траектории движения крыла к горизонту;

мгновенное значение КПД перемещения крыла.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство снабжено серворулем и механизмом его управления, при этом серворуль посредством кронштейна шарнирно соединен с указанным крылом и механизмом управления серворуля.

На фиг.1 представлена схема устройства для создания тяги; на фиг.2 иллюстрация траектории движения крыла при реализации предлагаемого способа создания тяги.

Устройство (фиг. 1) для создания тяги содержит привод 1, закрепленный в корпусе аппарата, по крайней мере одно крыло 2, соединенное с помощью шарнира 3 со стойкой 4. На крыле 2 установлен серворуль 5, соединенный с помощью шарнира 6 и кронштейна 7 с крылом. Серворуль имеет механизм 8 управления.

Способ создания тяги аппарата состоит из следующих действий.

Крыло 2 перемещают на участке 9 (фиг.2) с ускорением до скорости



Одновременно изменяют угол установки крыла относительно корпуса аппарата от нулевого положения до такого его значения, которое определяют из условия максимума мгновенного КПД крыла, определяемого выражением

где скорость перемещения крыла;

К качество крыла;

горизонтальная скорость крыла;

мгновенное значение КПД перемещения крыла;

угол наклона траектории движения крыла к горизонту.

Крыло 2 перемещают на участке 10 с достигнутыми величинами скорости и угла установки до участка 11 замедления. Затем перемещают крыло 2 на участке 11, замедляя скорость до нуля и изменяя угол установки до нуля.

После этого крыло 2 перемещают в обратном направлении на участке 12 до скорости:

и одновременно изменяют угол установки крыла до его значения, которое определено выше из условия максимума мгновенного КПД крыла 2. Далее крыло 2 перемещают на участке 13 с достигнутыми величинами скорости и угла установки до участка 14, перемещают крыло на участке 14 торможения, замедляя скорость до нуля и изменяя угол установки до нуля.

Затем цикл вышеуказанных операций повторяют.

Устройство работает следующим образом.

Привод 1 перемещает крыло 2, например, из крайнего нижнего положения до скорости

одновременно механизм управления серворулем 8 перекладывает серворуль 5 из нулевого положения на угол, равный углу максимального качества крыла, при этом возникает вращающий момент относительно оси шарнира крыла 3, и крыло поворачивается. Если центр давления на крыле совпадает с осью шарнира крыла, то узел крыло серворуль будет устанавливаться так, что серворуль расположится по потоку, а крыло установится к потоку под углом, равным углу отклонения серворуля относительно крыла, и на нем возникнет гидродинамическая сила, пропорциональная углу атаки. При несовпадении центра давления крыла с осью шарнира узел крыло серворуль установится в потоке так, что момент от крыла уравновесится моментом от серворуля. В этом случае вводится поправка на угол отклонения серворуля для получения требуемых углов атаки крыла. Затем крыло перемещается приводом с постоянной скоростью и углом, в это время реализуется основной рабочий режим. Перед вторым крайним положением перемещение крыла замедляется, и одновременно серворуль перекладывается в нулевое положение. Затем все повторяется в обратном направлении, и цикл завершается. Потом следует повторение цикла.

Экспериментально показано, что на крыле, движущемся с постоянной горизонтальной скоростью и совершающего только угловые колебания вокруг поперечной оси, возникает тянущая сила, при этом КПД достигает 25% Для крыла, движущегося с горизонтальной скоростью и совершающего вертикальное перемещение, тяга обусловлена проекцией гидродинамической силы на направление движения.

Максимальное значение КПД при К=20-50 составляет 90-96%

Так, если участки разгона и торможения крыла, на которых осуществляется поворот его вокруг поперечной оси, будут составлять 10% периода полного колебания крыла, то суммарное значение КПД за период 88-95%