SU498899A3 - Узел воздушного винта дл аппарата на воздушной подушке - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к движител м силовых установок транспортных средств на воздушной подушке и может быть применено на других транспортных средствах дл  создани  т ги в воздушной и водной средах.

Известны воздушные винты, содержащие лопасти пренмушественно круглого сечени , неподвижно прикрепленные к ступице и выполненные с внутренним Продольным каналом , соеди 1енным с расположенными вдоль лопасти щел ми дл  выпуска рабочей среды, подводимой внутрь полости от известного источника .

Создание т ги этих винтов основано на известном способе изменени  циркул ции (картины обтекани ) при выдувании на поверхность движущегос  в потоке тела струи жидкости или газа (рабочей среды).

Дл  управлени  движением аппарата такие вннты устацавл ваютс  на поворотном пилоне, внутри которого проложена магистраль подвода рабочей среды. Однако из вестные винты не обеспечивают достаточной эффектнвиостн процессов управлени  аппаратом , так как не обеспеч1 заетс  быстрое изменение т ги винта по величине н направлению и реверсирование т ги.

Цель изобретени  - повышение эффективности процессов регулировани  т ги винта ио величине н направлению и реверсировани  т ги за счет изменени  общего расхода и направлени  истечени  рабочей среды, а также за счет циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта. Дл  достижени  этой цели внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой на полости, соединенные с продольными щел ми, а в верхней части поворотного пилона выполнена кольцева  полость, соединенна  с источником рабочей среды и образующа  на торце верхней части иилона, примыкающей к стуиице винта, концентричные кольцевые каналы (по числу полостей лопасти), разделенные радиальными перегородками на изолированные секторные участки, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии пилона и сообщенные с кольцевой полостью посредством перепускных окон, а с внутренними полост ми лопастей - с помощью каналов, выполненных в ступице винта.

С целью изменени  общего расхода и направлени  истечени  рабочей среды, а также циклического выпуска рабочей среды ио углу поворота винта перепускные окна оборудованы подв1;ж1 Ь МИ заслонкамн, соединенными с исполнительными нлоками пневмоцилиндроз , прнкреплепных к стенкам кольцевой полости и управл емых с помоидью многоходового крана, дистанционно св занного с системой управлекн  аппаратом. С целью обеспечени  начала истечени  рабочей среды из продольных щелей лопасти при заданном давлении рабочей среды и улучшени  аэродинамических характеристик лопасти наружные кромки продольных щелей выполнены пружин щими и плотно прилегающими к внутренним кромкам, когда давление рабочей среды меньще заданного. С целью обеспечени  открыти  продольных щелей при недостаточном дл  этой цели давлении рабочей среды во внутренних полост х лопасти вблизи пружин щих кромок щелей смонтированы надувные эластичные оболочки , сообщаемые посредством дистанционно управл емого крана и трубопроводов с дополнительными магистрал ми давлени  (дл  открыти  щели) или стравливани  (дл  закрыти  щели). На фиг. 1 изображена обща  схема транспортного устройства, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - лопасть в сечении , перпендикул рном ее продольной оси; на фиг. 4 - верхн   часть пилона в сочетании со ступицей винта, частичный разрез верхней части пилона; на фиг. 5 - верхн   часть пилона, со стороны ступицы винта; на фиг. б - схема размещени  в лопасти надувиых эластичных оболочек, управл ющего крана к трубопроводов. Пустотелые лопасти 1 преимущественно круглого сечени  неподвижно прикреплены к ступице 2 винта. Внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой 3 на две полости А и Б, соединенные с продольными щел ми 4, наружные кромки 5 которых выполнены пружин щими . В верхней части поворотного пилона 6, прикрытой обтекаемым кожухом 7, имеетс  кольцева  полость 8, соединенна  с источником рабочей среды ио внутрипилонной магистрали. Кольцева  полость 8 образует на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице 2 винта, два (по числу внутренних полостей лопасти) концентричных кольцевых капсла: внещиий и внутренний. Оба канала радиальными перегородками 9 разделены на изолированные секторные участки: внещние 10 и внутренние 11, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии пилоиа 6. Каждый секторный участок 10 сообщен с полостью 8 пилона посредством перепускного окна 12, а каждый участок 11 сообщен с полостью 8 посредством перепускного окна 13. Дл  сообщени  участков 10 с полостью А в ступице винта выполиены каналы 14, а дл  сообщени  участков 11 с полостью Б - каиа . i 5. Количество каналов соответствует количеству лопастей винта. Перепускные окна 12 и 13 оборудованы подвижными заслонками 16 и i7, соединенными соответствеиио с исполнительными штоками пиевмоцллиндров 18 и 19, укрепленных на стенках кольцевой полости S и управл емых с помощью многоходового крана (на чертеже не показан), дистанционно св занного с системой управлени  аппаратом. Во внутренних полост х лопасти 1 вблизи пружин щих кромок 5 установлены надувные эластичные оболочки 20, сообщенные посредством дистаициоино управл емого крана 21 и трубопроводов 22 с дополнительными магистрал ми давлени  или стравливани . Привод винта осуществлен от горизонтального вала 23, соединенного посредством конических зубчатых колес 24 и 25 с вертикальным валом, проход щим через пилон 6, прикрепленный к корпусу 26 аппарата на шарнире, обеспечивающем повороты пилона вокруг собственной вертикальной оси. Описанный узел воздущного винта работает следующим образом. От газотурбинного или другого двигател , установленного в корпусе 26 аппарата, вращение передаетс  на вертикальный вал, расположенный в поворотном пилоне 6, и далее через конические зубчатые колеса 25 и 24 и горизонтальный вал 23 на ступицу 2 винта. Таким образом, вращение винта относительно пилона происходит всегда в одну и ту же сторону. Дл  создани  т ги в плоскости симметрии аппарата вдоль направлени  его движени  рабочую среду, подводимую по внутрипилонному каналу в кольцевую полость 8, подвод т Б полости А всех лопастей. Под давлепием рабочей среды пружин щие кромки 5 отжимаютс , и тонка  стру  рабочей среды тангенциально выдуваетс  на поверхность каждой лопасти 1. Если вращение лопасти 1 происходит по направлению стрелки Л (см. фиг. 3), то при выдувании рабочей среды из полости А возникающа  т га лопасти направлена по стрелке Л. Дл  обеспечени  подачи рабочей среды из кольцевой полости 8 в полости А всех лопастей через систему управлени  аппаратом подают сигнал на многоходовой кран: все пневоцилиндры 18, воздейству  на подвижные аслонки 16, открывают перепускные окна 12, все пневмоцилиидры 19 с помощью заслоок 17 закрывают окиа 13. Секторные участи 10 внешнего кольцевого канала по обе стооны от радиальных перегородок 9 сообщатс  с подводом рабочей среды, котора -даее по каналам 14 поступает в полости А аждой лопасти непрерывно, независимо от азы враще 1и  лопастей винта относительно лоскости симметрии пилона. Секторные участки 11 внутрепнего кольцеого канала по обе стороны от перегородок 9, аналы 15 и полости Б всех лопастей, цезависимо от фаз их вращени , отключаютс  от источника рабочей среды.

При необходимости изменить направление действи  т ги виита на 180° подают сигнал на многоходовой кран таким образом, что все пневмопилиндры 18 с помощью заслонок 16 закрывают окна 12, а все пневмоцилиндры 19 с помощью заслонок 17 открывают окна 13. При этом рабоча  среда из полости 8 заполн ет секторные участки 11 по всей окружности внутреннего кольцевого канала, по каналам 15 поступает в полости Б всех лопастей 1, независимо от фаз их вращени , а все участки 10 внешнего кольцевого канала, каналы 14 и полости А всех лопр.стей отключаютс  от источника рабочей среды.

При продолжающемс  вращении лопасти 1 по стрелке М (см. фиг. 3), но при истечении рабочей среды из щели полости Б т га лопасти направлена по стрелке Р, т. е. в противоположную сторону по сравнению с предыдущим случаем, остава сь равной с ним по величине .

Поскольку известные системы управлени , например электропневматические, обладают достаточно высоким быстродействием, описанный процесс реверсировани  т ги происходит в короткий промежуток времени и не требует существенных энергозатрат.

Изменение т ги винта только по величине при любом направлении ее действи  производитс  синхронным перемещением соответствующей группы подвижных заслонок.

Так, например, при истечении рабочей среды из полостей А дл  уменьшени  суммарной т ги винта все заслонки 16 одновременно перемещают на пр)1крытие окон 12. И, наоборот , дл  увеличени  т ги производ т одновременное перемещение заслонок 16 на открытие окон 12.

Дл  изменени  направлени  действи  т ги, например отклонени  ее вправо от плоскости симметрии аппарата, при закрытых перепускных окнах 13 закрывают также перепускное окно 12, расположенное справа от плоскости симметрии пилона 6, смотр  по направлению движени  аппарата, оставл   левое окно 12 открытым. В этом случае канал 14 любой лопасти 1 соединен с источником рабочей среды только при движении против левого секторного участка 10 и только с левой стороны от плоскости симметрии пилона 6 впнт создает т гу. С правой же стороны т га отсутствует . Поэтому создаетс  неуравновешенный момент относительно вертикальной оси пилона, поворачивающий пилон вместе с винтом вправо. Дл  прекращени  поворота пилона в необходимый момент открывают правое перепускное окно 12 на такую же величину, как и левое окно 12. Моменты от силы т ги лопастей слева II справа от оси симметрии пилона уравновеш1 Ваютс , а суммарна  т га винта занимает заданное направление действи  дл  осуществлени  маневра аппарата или дл 

стабилизации его движени  в случае воздействи  внешнего возмущени .

Эффективность циклического действи  т ги лопастей дл  отклонени  суммарной т ги винта может быть повышена путем соответствующего сочетани  работы правых и левых секторных участков внешнего и внутреннего кольцевых каналов пилона.

Так, например, дл  более быстрого отклонени  суммарной т ги винта вправо от плоскости симметрии аппарата одновременно с прикрытием правого окна 12 открывают правое окно 13, оставл   левое окно 13 закрытым . Слева от плоскости симметрии пилона

(смотр  по направлению движени  аппарата ) т га лопастей имеет направление движени  аппарата, а справа от плоскости симметрии-обратное направление. Разворачивающий момент возрастает.

При отклонении суммарной т ги винта влево от плоскости симметрии аппарата действи  системы управлени  многоходового крана и пневмоиилиндров будут обратными. Надувные эластичные оболочки 20 вместе

с краном 21 и трубопроводами 22 позвол ют повысить точность срабатывани  описанного устройства при недостаточном давлении рабочей среды во внутренних полост х винта. Кроме того, конструкци , изображенна  на

фиг. 6, может обеспечить циклическое управленне выпуском рабочей среды из противоположно направленных щелей 4 без диафрагмы 3.

Регулирование величины и направлени  действи  т ги винта может производитьс  при работе газотурбинного двигател  на заданных оптимальных оборотах, что положительно сказываетс  на экономичности двигател .

На аппарате с данным узлом винта могут

быть применены различные типы двигателей,

в том числе порщневые, газотурбинные, включа  двухконтурные, с использованием второго

контура в качестве источника рабочей среды.

при этом механический привод винта во вращение может быть заменен газовым приводом с установкой на лопаст х СОПРЛ.

Требуемый закон изменени  несбалансированного момента по времени или по углу поворота пилo: a в случа х циклического управлени  винтом может быть достигнут делением внешнего и внутреннего кольцевых каналов верхней части пилона 6 не на два, а на большее число секторных участков 10 и

И. При этом потребуетс  усложнение конструкции за счет необходимости соответствующего увеличени  числа управл ющих пневмоцилиндроБ и коммуникаций. Данный узел впнта может работать как

в газовой, в частности воздушной среде, так и в жидкости, в частности в воде.

Не исключено применение пара в качестве рабочей среды. Быстродействие системы управлени  при

данном, устройстве узла воздущнога виита

обеспечивает повышение характер;1стнк маневре П10стн н куреовой етабилизацпи движени  аппаратов на воздушной подушке.

Предмет пзобретенн 

Claims (4)

1. Узел воздушного винта дл  аппарата па воздуилюй подушке, содержащий лопасти npeiiMyniecTBeuHO круглого сечени , пеподвижпо прикрепленные к стунпце, соединенной с горизонтальным валом, который посредством конической зубчатой передачи св зан с помещеппым в поворотном пилоне вертикальным валом, получающим вращение от вала газотурбинного или иного известного двигател , смонтированного в корпусе аппарата, причем лопасти выполнены с внутренним продольным каналом, соединенным с расположенными вдоль лонасти щел ми дл  выпуска рабочей среды, подводимой во внутренний капал лопасти от известного источника по Бнутрипилопной магистрали, отличающийс  тем, что, с целью повыщепи  эффективности процессов регулировани  т ги винта по величине и паправлению и реверсировани  т ги за счет изменени  общего расхода и направлени  истечени  рабочей среды, а также за счет циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта, внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой на полости, соединенные с продольными щел ми, а в верхней части поворотного пилона выполнепа кольцева  полость, соединенна  с источником рабочей среды и образующа  на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице впита, концентричные кольцевые каналы (по числу полостей лопасти), разделенные радиальными перегородками на изолированные секторные участки, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии иплона и сообщенные с кольцевой полостью посредством перепускных окон, а .с внутренними полост ми лопасти - с помощью каналов, выполненных в ступице винта.

2.Узел воздушного винта по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью изменени  общего расхода и направлени  истечени  рабочей средь, а также циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта, перепускные окна оборудованы подвижными заслонками , соединенными с сполпительпыми штоками пиевмоцилиндров, прикрепленных к

5 стенкам кольцевой полости и управл емых с помощью многоходового крана, дистапционпо св занного с системой управлени  аппаратом .

3.Узел воздушного винта по и. 1, отли0 чающийс  тем, что, с целью обеспечени 

начала истечени  рабочей среды из продольных щелей лопасти при заданном давлении рабочей среды и улучшени  аэродинамических характеристик лопасти, наружные кромки продольных щелей выполнен пружин щими и плотно прилегающими к внутренним кромкам, когда давление рабочей среды меньше заданного.

4.Узел воздушного винта по пп. 1 и 3, о т0 личающийс  тем, что, с целью обеспечени  открь1ти  продольных щелей при недостаточиом дл  этой пели давлепии рабочей среды, во Бнутренн)1х полост х лопасти вбли;:и пруж1;н щих кромок щелей смонтированы

5 надувные эластичные оболочки, сообщаемые посредством дистанционно управл емого крана и трубопроводов с дополнительными магистрал ми давлени  (дл  открыти  щели) или стравливани  (дл  закрыти  щел.ч).

..,

Z

25

X

2

Фиг

Фиг. 5