устройство парящего тела

Формула изобретения

1. Устройство парящего тела, имеющее источник потока воздуха, оболочку чашеобразной формы с отверстием в центральной ее части, отличающееся тем, что эта оболочка закрыта сверху другой оболочкой с образованием между ними полости, свободно сообщающейся с окружающим воздухом и заполненной им через отверстие в нижней оболочке.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть оболочки, прилегающая к отверстию, имеет воронкообразную форму с расположением узкой части воронки внутри парящего тела.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оболочки выполнены из полимерных пленок, плотных тканей или из их комбинаций.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что воронкообразная часть оболочки выполнена с использованием плотной бумаги или листового пластика.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что конструкция воронкообразной части оболочки выполнена из стержней или трубок, в промежутках между ними используются ткани или пленки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что используется поток воздуха естественного происхождения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству игрушек и может быть также использовано при разработке и изготовлении воздухоплавательных аппаратов, наиболее устойчивых в воздушном потоке как естественного, так и искусственного происхождения, в том числе и в потоке, создаваемом на этих аппаратах.

Известны многочисленные и разнообразные устройства парящих в воздушном потоках тел, например, таких, как воздушные змеи, планеры, парашюты, парапланы и др. Общим их недостатком является неустойчивость в воздушном потоке, особенно в потоке, имеющем струйчатую структуру, в частности, в струе с выраженным ядром с высокими скоростями и с уменьшающимися скоростями по мере удаления от этого ядра.

Одним из близких аналогов к заявленному устройству является воздушный шар, который является достаточно устойчивым в потоке воздуха телом, но для сохранения устойчивости необходимо его наполнить и постоянно пополнять легким газом, в чем и выражается его главный недостаток (Большая советская энциклопедия, Москва, 1950, т.3, с.618).

Существенными недостатками являются также большой объем шара и площадь его оболочки, невозможность его трансформации и др.

Наиболее близким аналогом является устройство парящего тела, имеющее оболочку тарельчатообразной, точнее чашеобразной или блюдцеобразной формы с отверстием в центральной ее части. Оболочка изготавливается из таких материалов, как бумага, листовой пластик, фольга и др. (RU 98109416 А, 27.02.2000).

В этом устройстве в значительной мере устранены недостатки аналогов, оставшиеся же недостатки заключаются в основном в недостаточно полном использовании подъемной силы воздушного потока, излишне большом весе и плохой транспортабельности парящего тела, что связано с использованием для его изготовления твердых материалов и др.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в использовании подъемной силы воздушного потока даже при наклоне струи на 45°, в улучшении эстетических показателей устройства, в обеспечении конструкции легкой и занимающей мало места при хранении и транспортировке.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве парящего тела, имеющего источник потока воздуха, оболочку чашеобразной формы с отверстием в центральной ее части, согласно изобретению, эта оболочка закрыта сверху другой оболочкой с образованием между ними полости, свободно сообщающейся с окружающим воздухом и заполненной им через отверстие в нижней оболочке.

В ряде случаев предпочтительным является выполнение оболочек из полимерных пленок, плотных тканей или из их комбинации.

Часть оболочки, прилегающая к отверстию, имеет воронкообразную форму с расположением узкой части воронки внутри парящего тела. Воронкообразная часть оболочки может быть выполнена с использованием плотной бумаги или листового пластика. Конструкция воронкообразной части оболочки может быть выполнена из стержней или трубок, с использованием в промежутках между ними ткани или пленки.

Во время работы устройства может использоваться поток воздуха естественного происхождения.

Согласно изложенной сущности изобретения к первому и главному его отличию относится покрытие парящего тела еще одной оболочкой. Наличие этого конструктивного элемента определило возникновение следующих новых свойств у парящего тела.

Более полное использование подъемной силы воздушного потока за счет появления в парящем теле дополнительной преграды этому потоку. Без этой преграды в виде верхней оболочки часть потока проходила беспрепятственно через отверстие в нижней оболочке. При этом какого-либо существенного снижения устойчивости парящего тела не обнаружилось.

Повышенное давление воздуха в полости между оболочками относительно окружающего парящего тела воздуха. Повышение давления определяется тем, что при огибании потоком воздуха какой-либо преграды максимальное давление его приходится на центральную часть преграды, в данном случае - на участок отверстия в нижней оболочке. Отсюда это давление передается на все пространство полости в парящем теле.

Это свойство является основанием для использования таких материалов, как полимерные пленки, плотные ткани, комбинации между ними и др. Иначе говоря, это свойство определяет возможность для использования самонадувных конструкций парящих тел различных конфигураций. Среди них могут быть конструкции с плоской и криволинейной поверхностью верхней оболочки, с поверхностью, повторяющей форму нижней оболочки, зеркально симметричной ей, и др.

Следует отметить, что давление в полости, при прочих равных условиях, возрастает по мере увеличения преграды потоку, т.е. при увеличении размеров парящего тела. Это в свою очередь способствует более полному использованию подъемной силы потока воздуха при одновременном повышении жесткости как надувной, так и конструкции из твердых материалов.

Применение оболочек из таких материалов, как полимерные пленки, плотные ткани и их комбинации позволяет получить следующие положительные дополнительные эффекты при использовании устройства.

Увеличение размера парящего тела за счет применения, главным образом, указанных выше материалов для оболочек и отсутствия в них твердых несущих элементов. Компактность парящего тела в сложенном виде, удобная для его хранения и перевозки.

Легкая трансформируемость оболочек, определяющая возможность управления положением парящего тела с учетом удельной мощности воздушного потока (мощности, отнесенной на единицу площади потока) и намерений пользователя парящим телом. В частности, при малой удельной мощности размер оболочек может быть увеличен за счет выпуска их дополнительной части из внутренней полости парящего тела и при большой мощности уменьшен путем втягивания части оболочек в эту полость.

Наличие воронкообразной поверхности в части нижней оболочки, прилегающей к отверстию в этой оболочке, определяет появление таких положительных свойств, как повышенная устойчивость парящего тела в узкой восходящей струе воздуха и быстрота развертывания оболочек.

Повышение устойчивости по сравнению, например, с плоской формой поверхности оболочки вблизи отверстия обеспечивается формированием зоны наибольших давлений вблизи осевой линии струи при встрече ею преграды. Поскольку в данном случае преграда имеет воронкообразную форму, то всякое отклонение оси воронки от оси струи вызывает дополнительное давление на парящее тело в сторону, противоположную отклонению, т.е. в сторону равновесия сил или совпадения осей воронки и струи.

Увеличение быстроты развертывания оболочек из сложенного состояния достигается в результате концентрирования в узкую часть воронки всего потока воздуха, поступающего на нее. Увеличение скорости развертывания оболочек тем больше, чем больше максимальная площадь сечения воронки и крутизна ее стенок.

Изготовление воронкообразной части нижней оболочки с использованием таких материалов, как плотная бумага, листовой пластик и т.д., способствует более простому получению воронки с заданными параметрами и сохранности ее формы, что особенно важно при развертывании оболочек потоком направленного на парящее тело воздуха. В зависимости от размеров парящего тела могут быть по-разному использованы плотные материалы при изготовлении воронки.

Для малых парящих тел целесообразно эти воронки формировать целиком из плотной бумаги, листового пластика и др. Для больших парящих тел предпочтительной представляется каркасно-тканевая конструкция воронки. В этом случае каркас изготавливается из твердых стержней или трубок, а для промежутков между ними используются ткани, пленки и другие легкие материалы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан вертикальный разрез, проходящий через центральную часть круглого в плане парящего тела.

На чертеже изображено: 1 - нижняя оболочка парящего тела; 2 - верхняя оболочка; 3 - полость между оболочками; 4 - отверстие в нижней оболочке; 5 - воронкообразная часть нижней оболочки вокруг отверстия в ней; 6 - линия тока в восходящем потоке воздуха.

Изготовление и действие устройства поясняется следующим примером.

По данному примеру в качестве источника потока воздуха используется бытовой фен. Оболочки изготавливаются из полиэтиленовой пленки, и им придается форма, близкая к форме, показанной на чертеже. Размер пленки выбирается с таким расчетом, чтобы после изготовления оболочек размер парящего тела составил по диаметру около 16 см и по высоте боковой поверхности около 5 см. Воронкообразная часть парящего тела изготавливается из листового пластика и представляет собой усеченный конус с диаметром нижнего отверстия около 8 см, верхнего около 1 см (см. отверстие 4 на чертеже) и углом наклона образующей конуса к горизонтальной поверхности приблизительно 25°.

После размещения изготовленного из указанных материалов и с заданными параметрами тела над работающим феном происходит самораздув оболочек и тело занимает устойчивое (парящее) положение над феном на высоте около 1 м. Устойчивое положение сохраняется даже при наклоне струи почти на 45°. Тело может вращаться в заданном направлении, если разместить на нем 1-2 наклоняемых в требуемом положении плоских поверхностей размером 3-5 см².