винт с соплами лаваля

Формула изобретения

Винт с соплами Лаваля, содержащий ступицу с радиально прикрепленными лопастями, отличающийся тем, что сопла Лаваля выполнены в каждой лопасти в непосредственной близости к ступице, причем все входные отверстия сопел Лаваля расположены на передних торцевых поверхностях лопастей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано в вентиляторах, осевых насосах, а также для привода в движение летательных аппаратов, морских и речных судов.

Известен вращающийся контрвинт (патент РФ 2212355, 7 В 63 Н 1/28, публ. 2003 г.). Контрвинт имеет внутренние участки лопастей турбинного профиля для создания крутящего момента набегающим потоком от соосного с ним гребного винта, а также наружные винтовые участки для получения дополнительного упора. Контрвинт свободно посажен на ось, установленную на конце ступицы гребного винта. При этом для передачи дополнительного крутящего момента от гребного винта контрвинту за счет трения скольжения контрвинт своей ступицей поджат к упорной поверхности ступицы гребного винта через фрикционное кольцо, расположенное между ступицами, посредством обтекателя и упругой (например, резиновой) втулки, причем обтекатель зафиксирован стопорным кольцом. Недостатком данного устройства является низкий коэффициент полезного действия и малая тяга.

Известен винт для аэро- и гидрососудов (заявка на патент РФ 93057421, 6 В 64 С 11/00, публ. 1996 г.), принятый за прототип. Сущность изобретения в том, что винт содержит ступицу, выполненную в виде кольцевого сопла Лаваля. К ступице радиально прикреплены лопасти. Хорда ступицы составляет 1/6-1/4 диаметра винта, а наименьший внутренний диаметр ступицы составляет более 65% от диаметра винта. На наветренной стороне ребра обтекания каждой лопасти выполнен желоб. Ступица прикреплена при помощи спиц к ступице малого диаметра. Недостатком данного устройства является невысокий коэффициент полезного действия.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента полезного действия винтов.

Технический результат достигается тем, что у винта с соплами Лаваля, содержащего ступицу с радиально прикрепленными лопастями, согласно изобретению сопла Лаваля выполнены в каждой лопасти в непосредственной близости к ступице, причем все входные отверстия сопел Лаваля расположены на передних торцевых поверхностях лопастей.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить коэффициент полезного действия устройств данного типа.

Винт с соплами Лаваля поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид спереди, на фиг.2 изображен вид Б, на фиг.3 изображен разрез по А-А, где:

1 - ступица;

2 - лопасти;

3 - каналы в виде сопел Лаваля;

4 - передняя торцевая поверхность лопасти;

5 - входные отверстия сопел Лаваля;

6 - воздушный поток.

Винт включает ступицу 1, на которой радиально прикрепляют лопасти 2. Во всех лопастях 2 выполняют каналы 3 в виде сопел Лаваля, расположенные в непосредственной близости к ступице 1, причем все входные отверстия 5 сопел Лаваля расположены на передних торцевых поверхностях 4 лопастей 2 со стороны всасывания воздуха.

Винт работает следующим образом, например, при оснащении им вентилятора. При вращении винта возникает воздушный поток 6 и генерируется реактивная струя за счет использования каналов 3 в виде сопел Лаваля. При малых углах атаки лопастей реактивная струя имеет форму толстостенного цилиндра, внутри которого создается разрежение и через каналы 3 в лопастях 2 подсасываются дополнительные массы воздуха. При увеличении углов атаки лопастей 2 и отсутствии поступательной скорости винта реактивная струя перерождается в конусный вихрь, разрежение в зоне вихря усиливается, что увеличивает расход воздуха, проходящего через каналы 3 в лопастях 2. В районе своей вершины конусный вихрь взрывается, давление в этой зоне резко возрастает. За счет того что каналы 3 в виде сопел Лаваля сделаны в каждой лопасти 2, а входные отверстия с большей площадью расположены на передних торцевых поверхностях 4 лопастей 2 возникает дополнительный момент вращения, повышающий коэффициент полезного действия винта. Так как реактивная струя генерируется в каждой из лопастей 2, то пропускная способность винта, по сравнению с прототипом, увеличивается за счет увеличения рабочей площади сечений сопел Лаваля. Этот эффект позволяет использовать осевой вентилятор в качестве вентилятора высокого давления.

Применение винта обеспечивает следующие преимущества:

- повышение коэффициента полезного действия устройств данного типа;

- повышение тяги вентиляторов;

- возможность использования винта в качестве осевого насоса высокого давления.