РЕФЕРАТ

Вращающийся ленточный вихревой воздушный винт в многомерном вихревом закрученном течении является принципиально новым способом формирования новой удерживающей (не подъёмной!!!) силы, которая связана с левитацией винта. Левитация винта внутри торового вихревого многомерного потока формирует удерживающую силу, которая способна удерживать физические объекты за ось его вращения.

ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ

Многомерное открытое воздушное закрученное течение (многомерный вихревой тороид) в пространстве имеет одну интересную особенность. Созданный какой, либо системой многомерный вихревой тороид не принадлежит этой системе. Многомерный вихревой тороид принадлежит сам себе, существует сам по себе. Это значит, например, что гравитационной составляющей внутри многомерного вихревого тороида можно пренебречь.

Многомерный вихревой тороид своей энергетикой при определённых условиях может воздействовать, в том числе и на систему, которая создала и поддерживает его.

При определённых условиях система, которая формирует вихревой тороид может левитировать внутри вихревого тороида.

Основным условием обратного взаимодействия вихревого многомерного тороида на систему, формирующую его, должно быть размещение системы внутри многомерного вихревого тороида.

Для примера, системы, формирующие торнадо, смерч (градиенты температур) или кольца курильщика (ящик Вуда) находятся снаружи вихревого тороида. В этом случае вихревой тороид не может воздействовать на систему, которая сформировала его. Необходимо предложить новую систему формирования вихревого тороида, которая удовлетворяет вышеуказанным требованиям.

ПРОВЕРКА

Условию гмпотезы соответствует вращающийся ленточный вихревой воздушный винт, как система формирования многомерного вихревого тороида.

Кольцевой ленточный вихревой воздушный винт в конструктивном плане представляет собой полосу ленты плотного материала, закрученную вокруг центральной оси, которая дополнительно замкнута в кольцо, см. рис. № 1.

Рис. № 1. Модель кольцевого ленточного вихревого воздушного винта.

 Кольцевой ленточный вихревой воздушный винт формирует многомерный вихревой тороид и одновременно полностью размещён внутри него. Связь с внешним миром вращающегося ленточного вихревого воздушного винта происходит только через вал привода винта. Приводной вал является опорой удерживающей (не подъёмной!!!) силы за счёт левитации вращающегося винта внутри сформированного им вихревого тороида.

Здесь открываются перспективы использования этой особенности совместно с известными термодинамическими процессами в закрученных течениях во многих областях науки и техники, например связанные с:

– температурными изменениями,

– появлением не скомпенсированных сил,

– интенсификацией химических процессов,

– интенсификацией физических процессов (фильтрация, сепарация, смешивание и т.п.),

 – новых физических эффектах.

Рассмотрим более подробно проявление не скомпенсированных сил в многомерной тороидально-вихревой системе, а именно – возможность левитации системы, которая непосредственно формирует вихревой тороид.

Сформированный многомерный вихревой тороид всегда находится в движении. Направление движения определяется областью пониженного давления, которое формируется в приосевом месте вращения.  Место расположено или выше, или ниже центра вращения, в зависимости от направления крутки ленточного кольцевого вихревого винта.  

При этом, сам тороидальный многомерный вихревой поток катится вверх или вниз по центральной оси вращения, или смещает ось вращения в любую сторону. Это всё зависит от энергетики тороидального многомерного потока. Правильнее сказать, от энергетики системы, которая формирует и поддерживает многомерный вихревой поток – от геометрических характеристик ленточного вихревого воздушного винта, скорости его вращения и направления наклона оси вращения.

В случае уменьшения своей энергетики, многомерный вихревой тороид медленно опускается на землю, и наоборот. А если многомерный вихревой тороид воздействует на ленточный вихревой воздушный винт, то его левитация внутри многомерного вихревого тороида формирует поддерживающую силу, которая способна удерживать любые физические объекты за ось его вращения.

Более подробная информация о распределениях давлений, температур по сечению классического вихревого тороида представлена в технической литературе.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

1.  Визуализация торовых закрученных течений.

Визуализация торового распределения воздушных потоков показана на рис. № 2.

Рис. № 2. Визуализация торового распределения воздушных потоков.

2 Моделирование “подъёмной силы” кольцевого ленточного вихревого воздушного винта по сравнению с подъёмной силой классического винта.

В названии эксперимента определение “подъёмная сила” взята с кавычки, т.к. в вихревом тороиде на первый план выходит удерживающая сила в месте образования вихревого тороида.

Для сравнения “подъёмной силы” кольцевого ленточного вихревого воздушного винта с подъёмной силой классического винта были изготовлены модели двух идентичных резиномоторных приводов, см. рис. № 3. 

– два идентичных “резиномотора” закручены на одинаковое количество витков в одну сторону.

– вес классического винта в 10 раз легче нового.

– угол атаки классического винта и угол крутки нового одинаковый 30 градусов.

– ометаемая площадь обоих винтов – одинаковая.

– площадь поперечного сечения у классического винта в 2 раза меньше, чем у нового.

– скорость вращения классического винта получается больше за счёт его более лёгкого веса.

Рис. № 3 Моделирование “подъёмных сил” вихревого и классического винтов.

В таких условиях так называемая “подъёмная сила” нового винта больше подъёмной силы классического винта.

Для вихревого винта определение “подъёмная сила” взята в кавычки. Связано это с тем, что в сформированном вихревом тороиде на первый план выходит новая – поддерживающая сила левитации винта внутри сформированного вихревого многомерного тороидального потока.

ВЫВОД

• Экспериментальные работы с визуализацией торовых закрученных течений и моделирование “подъёмной силы” кольцевого ленточного вихревого воздушного винта по сравнению с подъёмной силой классического винта подтверждают правильность заявленной гипотезы.

• Вращающийся ленточный вихревой воздушный винт в многомерном вихревом закрученном течении является принципиально новым способом формирования новой удерживающей (не подъёмной!!!) силы, которая связана с левитацией винта. Левитация винта внутри торового вихревого многомерного потока формирует удерживающую силу, которая способна удерживать физические объекты за ось его вращения.

• Поддерживающая сила (левитация) зависит от геометрических характеристик, скорости вращения и оси наклона ленточного вихревого воздушного винта.

• Для вращающегося ленточного вихревого воздушного винта понятие “подъёмная сила” взята в кавычки. Связано это с тем, что в сформированном вихревом тороиде на первый план выходит новая – поддерживающая сила левитации винта внутри сформированного вихревого многомерного тороидального потока.

• Здесь открываются перспективы использования этой особенности совместно с известными термодинамическими процессами в закрученных течениях во многих областях науки и техники, например связанные с:

– температурными изменениями,

– интенсификацией химических процессов,

– интенсификацией физических процессов (фильтрация, сепарация, смешивание и т.п.),

– новых физических эффектах.

• Был испытан шнековый кольцевой винт. Шнековый кольцевой винт показал не способность формировать вихревой многомерный тороид. Шнековый кольцевой винт работал как простой центробежный вентилятор.

• OКР:

Изготовлена на базе двигателя от СУБАРУ ИМПРЕЗП  EJ-

152.  Мощность 105 л/с.  

Особенность силовой установки заключается в том, что в качестве главного редуктора и за его основу –  была взята  механическая коробка переключения передач от СУБАРУ ИМПРЕЗА.

Коробка передач через промежностный крепёжный фланец была повёрнута на 90 градусов относительно своего обычного положения. Тем самым осуществлялся непосредственный привод лопастей вертолёта от выходного вала так называемой переделанной коробки передач.

Рис. № 10. Силовая установка.

10.1. Главный редуктор силовой установки.

10.2. Топливный бак на 40 литров под погружной насос Субару Импреза.

10.3. Глушители по вихревой схеме с встроенным резонатором.

Опубликован 05.02.2023 года.

Ссылка: Прецессия закрученного течения как основа способа повышения эффективности тянущего винта

Известно, что работа любого тянущего винта связана с формированием закрученного воздушного потока расходящейся формы с малым углом расходимости.  Радиальная составляющая в таком закрученном потоке мала и не участвует в формировании осевой силы тяги. Можно сказать, что радиальная составляющая в закрученном потоке  является «паразитной», которая уменьшает общую силу тяги винта.

С помощью  нового физического эффекта  прецессии закрученного течения ( опубликован здесь — ссылка: эффект прецессии закрученного течения) предлагается так называемую «паразитную» радиальную составляющую закрученного течения использовать для увеличения силы тяги классического тянущего винта.

Реализация способа, в конструктивном плане, достаточно проста с помощью частичного экранирования площади распространения закрученного потока. Частичное экранирование осуществляется с помощью разрезанного пополам и вдоль цилиндра диаметром, равным диаметру винта, согласно рис. № 15.1.

Рис. № 15.1.  Частичное экранирование тангенциальной составляющей закрученного течения.

В этом случае радиальная составляющая закрученного течения изменяет осевое направление тяги винта на 45 градусов в противоположную сторону от экрана.

Эксперименты с осевым вентилятором подтверждают заявленный способ.

Осевой вентилятор UF-15 весом 750 грамм, без  экрана, на весах формирует тягу закрученного течения  в 70 грамм. Дополнительный экран на весах за счёт отклонения вектора тяги, фиксирует наличие дополнительной вертикальной тяги в 20 грамм.

Внешний вид летательного аппарата на заявленном эффекте прецессии закрученного потока достаточно прост для реализации и представлен на рис. № 15.2.

Рис. № 15.2. Внешний вид летательного аппарата на эффекте прецессии закрученного потока.

Два толкающих винта формируют тягу под углом 45 градусов к плоскости летательного аппарата с эффективностью 1.3 по сравнению с тянущей классикой.

В этом случае, например, ударный дрон, при тех же энергетических характеристиках может взять на борт дополнительно 33% взрывчатки или дополнительного разведывательного оборудования.

Опубликована 08.05.2022 года.

Предлагается рациональная классификации существующих и будущих детонационных источников энергии, которые только разрабатываются или ещё не придуманы для использования в различных технологических процессах промышленного производства.

В структуре рациональной классификации заложены векторы возможного направления развития таких идей.

Такая классификация позволит оценить конструктивные исполнения, технически возможности, достоинства и недостатки  различных типов  детонационных источников энергии и увидеть вектор возможного дальнейшего развития.

Классификация  основывается с  учётом следующих признаков:

1. Геометрические признаки. Характеризуют формы камер, в которых происходит детонационное горения топливовоздушной смеси. Все детонационные источники энергии  по данному признаку разделяются на:

– Детонационные источники энергии цилиндрической формы

– Детонационные источники энергии полусферической формы.

2. Конструктивные признаки формирования топливовоздушной смеси для детонационного горения. Характеризуют способы и места ввода топливовоздушной смеси непосредственно внутрь камеры детонационного горения. Все детонационные источники энергии  по данному признаку разделяются на:

– Бесклапанные.

– Одно клапанные с механическим управлением.

– Одно клапанные с электромагнитным управлением.

– Много клапанные с механическим управлением (сверхвысокоскоростные).

– Много клапанные  электромагнитным управлением (сверхвысокоскоростные).

Для каждого типа детонационного источника энергии характерны  определённые частоты следования волн детонационного горения и как следствие –  энергетические характеристики.

На основании выше изложенного предлагается следующая классификация (классификационные решения) всех детонационных источников энергии с визуализацией возможных дальнейших направлений векторов развития таких источников энергии.

В таблице № 6.1 такими векторами развития  конструктивного исполнения будущих детонационных источников энергии являются пустые ячейки.

Известен компрессорный привод несущего винта вертолёта. В этом случае крутящий момент создается силой реакции воздуха (газов), вытекающих из установленных на концах лопастей тангенциально установленных реактивных сопел.  В фюзеляже вертолёта установлен компрессор (генератора сжатого воздуха или генератор сжатого газа). Воздух (газ) подаётся через втулку и лопасти винта к реактивным соплам на концах лопастей.

К сожалению, реактивный привод имеет основной недостаток, это низкий КПД, из-за которого данное направление в настоящий момент считается неперспективным и дальнейшего развития не получило.

Предлагается повысить КПД реактивного привода с помощью прецессирующего эффекта закрученного течения, который опубликован здесь: Прецессионный эффект закрученного течения.

Прецессионный эффект закрученного течения – явление, при котором осевая составляющая распространения закрученного течения из сопла меняет своё направление в пространстве за счёт специальной сопловой лопатки, см. рис. № 9.24.1. Сопло в этом случае  остаётся неподвижным.

Рис. № 9.24.1 Прецессия вихревого потока.

Визуализация прецессии закрученного течения заявлена на рис. № 9.24.2

Рис. № 9.24.2. Прецессия закрученного течения

Предлагается объединить  компрессорный привод лопастей вертолёта с эффектом прецессии вихревого потока. В этом случае изменяется вектор тяги с радиального на радиально-тангенциальное направление.

Для подтверждения заявленного был изготовлен стенд, см. рис. № 9.24.3.

Рис. № 9.24.3. Стенд изучения вихревых течений.

Стенд представляет собой стальную свободно вращающуюся  по центру алюминиевую штангу длинной 2 метра. В качестве штанги использовалась алюминиевая труба  диаметром 45 мм.  С каждой стороны штанги (трубы), внутри, перед выходом (соплами) установлены статические завихрители.  Сопла на половине диаметра  продолжаются сопловыми лопатками, согласно рис. № 9.24.4.

Рис. № 9.24.4. Сопловая лопатка.

Воздушный поток подаётся от воздушного компрессора.

В эксперименте  диммером (регулятором мощности)  регулировался расход воздуха от компрессора. Менялся угол встроенных двух завихрителей и геометрические размеры лопатки.  В ходе эксперимента проводилось окрашивание воздушных вихревых потоков для целей визуализации различных эффектов. 

РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Некоторые результаты ОКР опубликованы на Ю-туб канале:

– https://www.youtube.com/watch?v=HbOLNKhV9C8&t=24s

– https://www.youtube.com/watch?v=W-8C9E8ys-M&t=43s

2 Сопловая лопатка меняет угол течения закрученного  потока, которое приводит к формированию   не скомпенсированной тангенциальной силы тяги.  Эта сила приводит во вращательное движение штангу стенда.

3. Изменение геометрических размеров и место установки сопловой лопатки  на выходе сопла – меняет угол и скорость прецессии, а также влияет на  угол расходимости прецессирующего закрученного течения.

ВСТУПЛЕНИЕ

Вихревой эффект Ранка – Хилша хорошо известен и практически давно используется для технологических целей нагрева и охлаждения. На самом эффекте останавливаться не будем, он и так достаточно широко представлен, за исключением одного из его парадоксов.

Парадоксальность эффекта Ранка известна и заключается в том, что горячий вихревой поток располагается в вихревой коаксиальной противопоточной структуре  снаружи, при этом холодный вихревой поток  концентрируется внутри.

При этом, как известно, более тёплый поток газа имеет меньшую плотность и центробежными силами должен стремиться к центру, а более холодный поток газа имеет большую плотность и, соответственно, должен стремиться к периферии. В реальности всё происходит в точности наоборот. Внешний  поток имеет большую температуру, чем внутренний.

СВЕРХВЫСОКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПРОБЛЕМА С ВЫБОРОМ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рассматривая классическое применение эффекта Ранка – Хилша для целей получения и применения в промышленности сверхвысоких температур уровня 3000 градусов и сверхзвуковых скоростей наружного вихревого потока — сталкиваемся с проблемой выбора конструкционных материалов. Тангенциальные сверхзвуковые скорости при таких температурах приводят к ”вымыванию” со временем любого существующего конструкционного материала.

Вот если бы сверх высокотемпературный вихревой поток находился как в матрёшке снаружи относительно более холодного вихревого потока, тогда проблема с выбором конструкционных материалов не была бы актуальной.

Оказывается такое возможно с учётом обратного вихревого эффекта.

ОБРАТНЫЙ ВИХРЕВОЙ ЭФФЕКТ

В ходе экспериментальных работ с распространением сверхзвуковых аксиально-радиальных волн детонационного горения в вихревых трубках обнаружен весьма любопытный, можно назвать — обратный вихревой эффект классике Ранка – Хилша. 

Эффект заключается в строго противоположном нагреве внутреннего потока и охлаждении наружного потока. Обеспечивается за счёт формирования двух высокоскоростных высокотемпературных вихревых противопотоков путём распространении периодически следующих друг за другом  волн детонационного горения и сжатия.

В прямоточную вихревой трубу классического исполнения тангенциально вводятся периодически  следующие друг за другом волны детонационного горения, от одного или нескольких источников.

В вихревой трубе формируются два авто волновых высокоскоростных высокотемпературных вихревых противопотока следующих друг за другом  волн детонационного горения и сжатия.

Фронт каждой волны детонационного горения имеет температуру 1500-2000 градусов, сверхвысокое давление и скорость распространения порядка 2000 м/сек.   Наружный вихревой поток имеет температуру уровня 1000 градусов и скорость уровня сверхзвука. Внутренний вихревой поток имеет температуру уровня 3000 градусов и скорость уровня сверхзвука.

Таким образом обеспечивается локализация одного высокотемпературного вихревого потока внутри второго относительно холодного внешнего вихревого потока. В этом случае решается задача с выбором конструкционных материалов.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Первоначально предполагалось, что проявление эффекта обеспечивается за счёт аксиально-тангенциального высокоскоростного распространения периодически следующих друг за другом  волн детонационного горения и сжатия, которые формируют два соосных  вихревых противопотока.  

На основании многочисленных экспериментов по вихревому температурному разделению, заявленных на сайте https://vihrihaosa.wordpress.com можно заявить, что  при формировании на начальной стадии двух коаксиальных вихревых противопотоков  в вихревой трубе температурного разделения нет!!!.

Формирующиеся два вихревых противопотока температурно нейтральны!!!.

Какому потоку быть холодным, а какому горячим определяется тем, какая  первичная  температура  теплообмена  подводится  к внешнему вихревому потоку по отношению к температуре самого потока. 

Рассмотрим два варианта формирования вихревых противопотоков:

1. Тангенциальный ввод газа под давлением с его расширением (классика).

При классическом истечении  сжатого воздуха в вихревую трубу  его температура уменьшается.  При этом  стенки вихревой трубы имеют большую температуру. Теплообмен от стенок  вихревой трубы  повышает температуру  внешнего вихревого потока совсем не значительно.  Этого вполне достаточно для  начала полноценного проявления  вихревого терморазделительного процесса в вихревой трубе. 

Происходит лавинообразное  увеличение  температуры внешнего вихревого потока с одновременным понижением температуры внутреннего вихревого противопотока.  Степень  изменения температур двух потоков зависит от конструктивных особенностей исполнения самой вихревой трубы и энергетике первичного потока.

• Тангенциальный ввод высокоскоростного высокотемпературного газового потока (обратный вихревой эффект)

В вихревую трубу  подаётся уже сформированный скоростной высокотемпературный поток. В этом случае  относительно холодная стенка вихревой трубы первоначально придаёт импульс охлаждению внешнему вихревому потоку.  Тем самым происходит лавинообразное  уменьшение  температуры внешнего вихревого потока с одновременным нагревом  внутреннего вихревого потока. Степень  изменения температур двух потоков также зависит от конструктивных особенностей исполнения самой вихревой трубы и энергетике первичного потока.

Рис. № 6.1. Вихревое распространение волны детонационного горения.

Рассмотрим заявленное подробно.

Парадоксальность эффекта Ранка известна и заключается в том, что горячие слои располагаются в вихревой коаксиальной противопоточной структуре  снаружи, а холодные концентрируются аксиально по центру вихревой структуры. При этом, как известно, более тёплый поток газа имеет меньшую плотность и центробежными силами должен стремиться к центру, а более холодный поток газа имеет большую плотность и, соответственно, должен стремиться к периферии. В реальности всё происходит в точности наоборот.

На основании многочисленных экспериментов по вихревому температурному разделению, заявленные на сайте https://vihrihaosa.wordpress.com можно заявить, что  при формировании на начальной стадии двух коаксиальных вихревых противопотоков  в вихревой трубе температурного разделения нет.

Изначально два противопотока температурно нейтральны,  Направление начала  терморазделения  зависит от  того, какая  первичная  температура  теплообмена  подводится  к внешнему вихревому потоку. 

При классическом истечении  сжатого воздуха в вихревую трубу  его температура уменьшается.  При этом  стенки вихревой трубы имеют большую температуру. Теплообмен от стенок  вихревой трубы  повышает температуру  внешнего вихревого потока совсем не значительно.  Этого вполне достаточно для  начала полноценного проявления  вихревого терморазделительного процесса в вихревой трубе.  Происходит лавинообразное  увеличение  температуры внешнего вихревого потока с одновременным понижением температуры внутреннего вихревого противопотока.  В этом случае степень  изменения температур двух потоков зависит от конструктивных особенностей исполнения самой вихревой трубы и  энергетических характеристик первичного потока.

Исходя из выше изложенного при начальных противоположных условиях происходит следующее.

В вихревую трубу  подаётся уже сформированный скоростной высокотемпературный поток. В этом случае  относительно холодная стенка вихревой трубы первоначально придаёт импульс охлаждению внешнему вихревому потоку.  Тем самым происходит лавинообразное  уменьшение  температуры внешнего вихревого потока с одновременным нагревом  за счёт трения внутреннего вихревого потока.

Данное заключение основано на том, что изначально в ходе экспериментальных работ с распространением сверхзвуковых аксиально-радиальных волн детонационного горения в трубах, в том числе и в классическом понимании — вихревых трубах Ранка-Хилша обнаружен весьма любопытный, и можно назвать – обратный вихревой эффект температурного разделения вихревых потоков.

Эффект заключается в строго противоположном нагреве внутреннего вихревого потока и охлаждении наружного вихревого потока.

Известно, что:

1.  Вихревые течения в классической вихревой трубе  отличаются интенсивной  турбулентностью с присутствием   радиальных пульсации скоростей  распространений.

2.  Практические работы по изучению турбулентной структуры потоков в вихревых трубах затруднены. Это связано  в первую очередь с их относительно  малыми габаритами.

3. Термодинамическая эффективность процесса терморазделения в вихревых трубах  зависит в первую очередь от степени  расширения первичного вихре образующего потока, т.е.:

π=P1/P0.

Где:

Р1 – давление в потоке на входе в вихревую трубу (Т потока=↑).

Р1 – давление среды, в которую происходит истечение(Т потока=↓).

А теперь немного о детонационном горении.

Известно:

1. Детонация в атмосферу от одного источника детонационного горения представляет собой взрыв, в котором взрывная волна распространяется со скоростью 2000-3000 м/с, температура горения достигает 3000-3500 °С.
2. Последовательное следование волн детонационного горения  формирует авто волновой высокоскоростной высокотемпературный поток следующих друг за другом  волн детонационного горения и сжатия
3. В соответствующих разделах сайта https://vihrihaosa.wordpress.com представлены различные типы детонационных источников энергии с частотами следования от 1 гц до 1 кГц и выше.

С учётом выше изложенного были проведены практические работы с вихревыми течениями волн детонационного горения. 

ЭКСПЕРИМЕНТ

1. Были сделаны корпуса для двух типов вихревых труб (прямоточная и противоточная) диаметром 100 мм, см. рис. № 6.2. У противоточной вихревой трубы  установлена осевая полно проходная диафрагма диаметром 28 мм.  Тангенциально приварен входной патрубок диаметром 32 мм.

Рис. № 6.2. Внешний вид корпусов двух типов вихревых труб – прямоточного и противоточного исполнения без дросселирующего конуса.

• В качестве источника  волн детонационного горения в  экспериментах использовалась самая простая конструкция детонационной бесклапанной горелки трубчатой формы с непосредственной инжекцией воздуха газом (пропаном), см. рис. № 6.3. Частота следования волн детонационного горения 1 гц.

Рис. № 6.3. Источник волны детонационного горения – трубчатая импульсная детонационная горелка.

• В первую очередь проверялась возможность формирования в трубе вихревого потока на скоростях входного линейного потока  2000 м/с. Было сомнение, что на таких скоростях  вместо вихревого потока  в трубе будет идентифицироваться сильно турбулентный аксиальный поток. Эксперименты подтвердили, что это не так.

На рис. № 6.4.  показана визуализация огненного закрученного потока волны детонационного горения  с температурой по свечению 1600 градусов.

Рис. № 6.4. Огненный закрученный поток волны детонационного горения.

• Завещающий этап   – детонационное горение в вихревой прямоточной трубе Ранка-Хилша и достижимые температуры.   В вихревой трубе использовались три съёмных конуса с углом раскрытия в 45 градусов и диаметрами проходных сечений: 60, 50 и 40 мм, см. рис. № 6.5. Температуры выходных потоков планировалось измерять по цвету свечения.

Рис. № 6.5. Внешний вид прямоточной вихревой трубы в сборе.

Результат эксперимента подтвердили ошибочность постоянства направления температурного разделения.  Что приосевой выходной поток всегда имеет более низкую температуру, чем периферийный.

 Визуализация  и цвет (температура) двух потоков детонационно-вихревого горения  на выходе из прямоточной трубки Ранка-Хилша представлена на рис. № 6.6.

Рис. № 3.5. Визуализация  двух потоков (холодного и горячего) детонационно-вихревого горения  с температурными разделениями по цветовым оттенкам.

На фото видно, что приосевой выходной поток детонационно-вихревого горения имеет более высокую температуру, чем выходной периферийный поток детонационно-вихревого горения. Результат эксперимента подтвердил ошибочность утверждения постоянства направления температурного разделения,  что приосевой выходной поток всегда имеет более низкую температуру, чем периферийный.

 Приблизительно оценить температуры выходных двух вихревых потоков можно по цвету пламени.
            Центральный “белый” внутренний вихревой поток имеет температуру уровня 1500 градусов. Периферийный внешний вихревой поток имеет температуру намного ниже центрального.

ВЫВОД:
 

1. За счёт особенностей вихревого эффекта можно практически формировать области сверх высоких температур для технологических целей.

2. Предлагается конструктивная локализация сверх высокотемпературной области вихревого нагрева уровня 3000 градусов внутри относительно более холодной области вихревого охлаждения  с температурами уровня 1000 градусов.  С такими температурами  легко справятся  существующие конструкционные материалы.

3. Температурную локализацию может обеспечить заявленный обратный вихревой эффект за счёт первичного высокоскоростного высокотемпературного потока следующих друг за другом  волн детонационного горения и сжатия с частотами следования от 1 Гц до 1 кГц и выше в классической вихревой трубе.

Рассмотрим  относительно упругий в вертикальной плоскости винт гребёнку “полу сотового” продольного профиля, согласно рис. № 9.26.1.

Рис. № 9.26.1. Вибро-ротационный винт “полу сотового” продольного профиля

Вибро-ротационный винт “полу сотового” продольного профиля на испытательном стенде представлен на рис. № 9.26.2.

Горизонтальное вращение такого крыла с угол атаки 0 градусов формирует различные виды вихревых течений с местами возникновения, направлениями вращения и интенсивностями, которые зависят от скорости вращения и от степени упругости самого крыла.

Рис. № 9.26.2. Вибро-ротационный винт “полу сотового” продольного профиля на испытательном стенде.

При  вращении такого упругого крыла в зависимости от частоты вращения  возникают вертикальные машущие движения.

Интенсивность таких маховых движений возрастает пропорционально скорости вращения. В пределе при определённой частоте  возникает резонанс с полным механическим разрушением крыла.

Резонанс мы рассматривать не будем, а остановимся на любопытных эффектах, связанных с формированием различных вихревых течений до резонанса.

Рассмотрим вихревые течения, которые формируются таким образом в зависимости от частоты вращения, см. рис. № 90.26.3 и 9.26.4.

При увеличении частоты вращения  от 0 – машущий  винт формирует один тороидальный само выворачивающийся вихрь с центром, соответствующим центру вращения крыла и следующим распространением воздушных потоков, см. рис. № 9.26.3.

Рис. № 9.26.3. Визуализация вихревого тороида в центре оси вращения.

При дальнейшем увеличении скорости вращения  центральный тороидальный вихрь перемещается выше машущего крыла и формируется интенсивный центробежный воздушный поток над крылом со следующим распространением, см. рис. № 10.26.4.

Рис. № 9.26.4. Визуализация вихревого тороида выше  оси вращения.

ВЫВОД.

Регулировкой скорости вращения упругого в вертикальной плоскости крыла “полу сотового” продольного профиля обеспечивается формирование подъёмной силы по аналогии с машущим полётом птицы.

 

Привод вращения лопастей вертолёта использует эффект Коанда для создания тяги.

В конструктивном плане привод размещается на концах лопастей и представляет собой цилиндрические детонационные источники горения с сферическим резонатором на выходе.  Дополнительно выходные сопла оборудованы перевернутыми чашами (рефлекторами), рис. № 8.22.1.

Рис. № 8.22.1. Установка рефлектора на сопло сферического резонатора детонационного горения.

Формирование импульса тяги основывается на следующем. Импульсная волна детонационного горения отразившись от рефлектора меняет направление своего движения и ометает всю поверхность шарового резонатора, см. рис. № 8.22.2.

Рис. № 8.22.2. Визуализация эффекта Коанда

В этом случае давление воздуха со стороны распространения детонационного горения на поверхность сферического резонатора из рефлектора (ометание резонатора с одной стороны)  будет меньше, чем с обратной стороны сферического резонатора.

Чем больше набегающий поток воздуха, т.е. чем больше скорость вращение лопастей, тем эффективней работа привода.

Таким образом обеспечивается привод лопастей вертолёта.

Для исследования возможности использования детонационного эффекта Коанда в  приводе винта вертолёта был создан стенд, рис. № 8.22.3.

Рис. № 8.22.3. Стенд исследования детонационного эффекта Коанда для привода винта вертолёта.

НЕДОСТАТКИ:

• Отсутствие охлаждения торцевой части сферического резонатора. При длительной работе торцевая часть резонатора начинает оплавляться.
• Длительная работа – не возможна.

Известен эффект детонации топливовоздушных смесей в трубах.

На основе этого эффекта предлагается конструкция привода вращения (лопастей вертолёта) по упрощённой аналогии с установкой на концах лопастей прямоточных реактивных двигателей, но с учётом следующего:

Детонационное горение осуществляется радиально в импульсном режиме поочерёдно то в одной, то в другой детонационной трубе с тангенциальным истечением продуктов детонационного горения. Дополнительный вклад в эффективность системы вносит сила Кориолиса.

В конструктивном плане представляет собой свободно вращающееся изделие, состоящее из двух детонационных труб, соединённых между собой по центру вращения системой взаимосвязанных клапанов и с тангенциальными направляющими (соплами) на концах детонационных труб. Подвод топливовоздушной смеси осуществляется по центру вращения одновременно к двум детонационным трубам через систему из двух взаимосвязанных между собой клапанов полу шарового исполнения, рис. № 8.21.1.

Рис. № 8.21.1. Клапанная система

Оба запорных элемента полу шарового типа каждого клапана связаны между собой одной штангой, которая расположена по центральной оси клапанов, см. рис. № 8.21.2.

Рис. № 8.21.2. Конструктивное исполнение одного полу шарового клапана

Конструктивная особенность такой системы взаимосвязанных клапанов заключается в том, что если один клапан “открыт”, то противоположный ему клапан всегда “закрыт”. И наоборот, рис. № 8.21.3

 Клапан открыт                                 Клапан закрыт

Рис. № 8.21.3. Взаимосвязанные клапаны управления детонационным горением.

Принцип работы радиально-детонационного привода вращения (лопастей вертолёта) основан на том, что электрическая искра инициирует детонационную волну в одной детонационной трубе. Она закрывает клапан, прерывая поток топливовоздушной смеси и одновременно открывает второй клапан направляя топливовоздушную смесь в противоположную детонационную трубу для целей её последующей детонации. И наоборот.  Электроискровая система инициации детонаций должна попеременно управлять работой радиально-детонационного привода с скоростью переключения в зависимости от количества топливовоздушной смеси.

Таким образом в импульсном режиме попеременно инициируется детонационное горение топливовоздушной смеси и подготовка топливовоздушной смеси к детонации периодически то в одной, то в другой детонационной трубе.

Работа выхода в данном случае приводит винт во вращение.

Рис. № 8.21.4. Стенд исследования детонационного привода лопастей вертолёта

Основывается на классическом эффекте Жуковского Н.Е. формирования подъёмной силы, когда при поступательном движении крыла, над ним создаётся пониженное давление, а под ним – повышенное давление. Но!!! с одним принципиальным исключением. “Крыло” в заявляемом способе всегда неподвижно, а по всему периметру “крыла” организовано обтекаемое движение воздушного потока.

В конструктивном плане представляет собой тонкий статический диск (неподвижное “крыло”). По центру диска на одной оси сверху диска вращается центробежный нагнетатель классического исполнения с прямыми лопатками, см. рис. № 9.25.1.

рис. № 9.25.1 Центробежный нагнетатель

Под диском принудительно вращается так называемый центростремительный нагнетатель, см. рис. № 9.25.2.  

На рис. № 9.25.2 заявлен центростремительный нагнетатель правого вращения.

Рис. № 9.25.2. Центростремительный нагнетатель

          Центростремительный нагнетатель имеет конструктивную особенность в виде совсем небольшого угла атаки “лопастей” к центру по ходу вращения и не более 5 градусов. При больших углах атаки центростремительный поток меняет своё направление и превращается в центробежный.

Для проверки способа был собран простой динамический стенд согласно рис. 9.25.3.

Неподвижный диск закреплён по оси вращения. Сверху по оси установлен привод. В качестве центростремительного нагнетателя использовалась только одна лопатка с круткой 5 градусов к оси вращения.

Рис. № 9.25.3. Стенд исследования течений над и под неподвижным диском.

В такой конструкции над диском центробежным способом формируется зона пониженного давления P1, а под диском – зона повышенного давления P2. При этом распределение воздушного потока имеет интересную особенность, показанную на рис. № 9.25.4. 

Рис. № 9.25.4. Визуализация вихревых течений над и под неподвижным диском.

Весь радиальный центробежный поток с верхней части диска на его границе между P1 иP1 по диаметру не разрывается, а плавно меняет направление распространения на противоположное. Происходит принудительное неразрывное обтекание статического диска сверху от центра радиально и затем без разрыва потока обратно под диском радиально к центру и вниз.

Практическими работами подтверждается неразрывное обтекание статического диска сверху от центра радиально и затем без разрыва потока обратно под диском радиально к его центру и вниз.

При этом существование подъёмная сила подтверждается тем, что если диск не закреплён снизу, то он поднимается и начинает “бить” о верхний центробежный нагнетатель.