Тороидальный винт
— Тороидальный гребной винт это тип гребного винта , кольцеобразной формы каждая лопасть которого образует замкнутый контур. Винты работают значительно тише в слышимых частот диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, создавая при этом тягу, сравнимую с традиционными гребными винтами. На практике тороидальные гребные винты снижают шумовое загрязнение как на авиационном , так и на морском транспорте . [1]
История
[ редактировать ]Спустя столетия после того, как Архимед изобрел винт Архимеда , развитие конструкции гребного винта привело к созданию морского гребного винта тора, который тогда описывался как гребной винт с «двойными лопастями». Он был изобретен в начале 1890-х годов Чарльзом Майерсом из Манчестера, связанным с Fawcett, Preston and Company . [2] В то время конструкция была успешно опробована на нескольких английских паровых буксирах и пассажирских паромах. [3]
В 1930-х годах Фридрих Хонеркамп запатентовал тороидальный вентилятор. [4] и Рене Луи Марле запатентовали тороидальный авиационный винт. [5] Морской гребной винт был снова запатентован в конце 1960-х годов австралийским инженером Дэвидом Б. Сагденом, связанным с компанией Robbins Company из Сиэтла. [6] В целом, соответствующая категория Совместной патентной классификации , B63H1/265 Лезвия, каждая из которых представляет собой поверхность, заключающую пустое пространство, например, образующую замкнутый контур , включает более 160 патентов за 120 лет во всем мире по состоянию на 2024 год. [7]
Технология была адаптирована для гидродинамики в 2010-х годах Грегори Шарроу с использованием витых петель вместо традиционных лопастей. Он запатентовал гребные винты, которые решили проблемы с вращательным движением за счет уменьшения кавитации на законцовках и вихрей, что позволило повысить производительность лодок . [8] Шарроу Марин утверждает, что преимущества более низкого расхода топлива , более высокой эффективности и снижения шума еще больше проявляются в воде. [9] одним из Его гребной винт MX был признан журналом Time «Лучших изобретений 2023 года» за то, что он более эффективен и тише, чем стандартные лодочные гребные винты. [10]
Дизайн и особенности
[ редактировать ]Конструкция распределяет вихри, создаваемые гребным винтом, по всей форме гребного винта, а это означает, что шум распределяется и гасится быстрее, без необходимости использования компонентов, которые увеличивают вес для увеличения общей мощности. [9] Оно имеет сходство с закрытым крылом , которое имеет кольцеобразную форму и поэтому распределяет генерируемые вихри по всей форме, а не только на кончике. Это снижает вероятность того, что вращающийся пропеллер зацепится за предметы или порежет поверхность. [11]
Было показано, что пропеллеры дронов, изготовленные по этому принципу, излучают частоту от 1 до 5 Гц, которая находится за пределами слышимого для человека спектра. [12]
В использовании
[ редактировать ]Тороидальные гребные винты чаще всего используются в авиационной и морской промышленности. На дронах он применяется с тягой, сравнимой с винтами многороторных дронов, а на лодках - с заметным увеличением эффективности. Из-за своей неслышимой частоты пропеллеры также ассоциировались с протоколами бесшумного взлета и посадки и самолетами-невидимками . беспилотных летательных аппаратов, таких как Amazon Prime Air , дронов-валькирий, устойчивых к столкновениям дронов и грузовых дронов. Также рассматривались возможности использования [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кларк, Дэйв (18 января 2023 г.). «Тороидальные гребные винты могут незаметно проложить путь к доставке пакетов UAM и многому другому» .
- ^ Морской инженер и теплоходостроитель . 1892. с. 241 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Слушания . Институт инженеров-механиков. 1892. с. 546 . Проверено 7 мая 2023 г.
- ^ Патент США 2273756A.
- ^ ФР 808801А
- ^ «Сагден, Дэвид» . Инженерное наследие Западной Австралии .
- ^ "cpc=B63H1/265Патенты" . ПатентГуру . Проверено 3 июля 2024 г.
- ^ «Шарроу Марин» . Архивировано из оригинала 26 июня 2024 года.
- ^ Jump up to: а б Блейн, Лоз (27 января 2023 г.). «Тороидальные гребные винты: снижают уровень шума, меняя правила игры в воздухе и воде» . Новый Атлас . Проверено 29 января 2023 г.
- ^ Стокел-Уокер, Крис (24 октября 2023 г.). «Лучшее катание на лодке» .
- ^ Jump up to: а б «Тороидальные винты» (Подкаст). Дайджест БПЛА.
- ^ designboom, Леа Зейтун И. (27 января 2023 г.). «Тороидальные пропеллеры превращают ваши дроны и лодки в бесшумные машины» . Проверено 30 апреля 2023 г.