Лопасть для лопастной машины

Авторы патента:


Лопасть для лопастной машины
Лопасть для лопастной машины
Лопасть для лопастной машины
Лопасть для лопастной машины
Лопасть для лопастной машины

 


Владельцы патента RU 2503588:

ЭНТХАММЕР Вальтер (AT)

Изобретение относится к лопасти (3) для турбомашины, в частности для ротора (2) вертолета. Лопасть имеет основную часть (5), которая выполнена для создания потока в окружающей среде и проходит от втулочной части (4) до зоны (7) концевой кромки лопасти. В зоне концевой кромки лопасти предусмотрен концевой элемент (6) для воздействия на вихреобразование в зоне (7) концевой кромки лопасти. Концевой элемент (6) выполнен как скругленное обтекаемое тело, которое имеет, по меньшей мере, одну канавку (13а, 13b, 13c; 13d, 13e, 13f), которая начинается в переходной зоне (12) к основной части (5) по существу в направлении оси (8) лопасти и изгибается в сторону (11) нисходящего потока лопасти (3). Достигается существенное снижение шума. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к лопасти для лопастной машины, в частности для ротора вертолета, с основной частью, которая выполнена для создания потока в окружающей среде и проходит от втулочной части до зоны концевой кромки лопасти, при этом в зоне концевой кромки лопасти предусмотрен концевой элемент для воздействия на вихреобразование в зоне концевой кромки лопасти.

В качестве лопасти в смысле изобретения понимаются конструктивные элементы, которые выполнены в принципе для воздействия на поток среды. При этом речь идет, в частности, о лопастях роторов, таких как воздушные винты самолетов или несущие винты вертолетов. Предлагаемое изобретение относится также к лопаточным машинам, которые приводятся в движение потоком, как, например, лопасти ветроэнергетических установок или турбин в широком понимании.

Наряду с этими вращающимися конструктивными элементами изобретение относится также к крыльям самолетов.

Известно, что в зоне концевой кромки такой лопасти при обтекании в соответствующей среде образуются завихрения (вихри), которые влияют не только на КПД устройства, но также могут привести к проблемам, связанным с шумами. В частности, особенно существенной представляется проблема шума при работе вертолетов.

Для снижения шумового воздействия уже были предложены различные меры в зоне концевой кромки лопасти.

В US 5785282 предлагается использование специальной стреловидной формы концевой кромки лопасти с дополнительными обтекаемыми направляющими поверхностями. Аналогичное решение описано в ЕР 0493303 В. В US 6260809 В показана другая специальная форма концевой кромки лопасти для воздействия на вихреобразование. Кроме того, следует указать также на WO 2004/067956 А, где излагается ряд мер для повышения КПД ветроэнергетических установок.

Общим для вышеназванных решений является то, что они представляются относительно трудоемкими и, тем не менее, обеспечивают лишь незначительное воздействие в области снижения шумового излучения. Другие известные решения с аналогичными недостатками описаны в GB 557581 А или в US 5114099 А.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы усовершенствовать лопасть вышеназванного типа таким образом, что при минимально возможной простой конструкции достигается существенное снижение вихреобразования и, следовательно, шумовое излучение. Причем это не должно отрицательно сказываться на КПД собственно лопастной машины, а в меру возможности даже приведет к его повышению.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что концевой элемент выполнен как обтекаемое тело, которое имеет, по меньшей мере, одну канавку, которая начинается в переходной зоне к основной части по существу в направлении оси лопасти и изгибается в сторону нисходящего потока.

В смысле предлагаемого изобретения основной частью (участком) называется часть лопасти, которая благодаря своему особому профилированию осуществляет наибольшую часть воздействия на поток. На основной части на одном конце проходит концевая область, которая задает свободный конец лопасти. На противоположном конце расположена втулочная часть (участок), которая в случае роторов находится в зоне оси вращения. В случае крыла самолета как втулочная часть рассматривается часть, которая образует переход к фюзеляжу самолета.

Концевой элемент выполнен, согласно изобретению, как скругленное обтекаемое тело, то есть это означает, что в продольном сечении лопасти имеется плавный переход от верхней стороны лопасти, при этом концевой элемент постоянно изгибается к контурной линии и от контурной линии переходит с постоянным изгибом в нижнюю сторону основной части. Также в плоскости самой лопасти присутствует постоянный изгиб от передней стороны лопасти к задней стороне лопасти.

Существенным для изобретения является то, что в концевом элементе предусмотрена, по меньшей мере, одна канавка, которая начинается по существу в осевом направлении лопасти и в дальнейшей протяженности в направлении контурной линии изгибается к стороне нисходящего потока. Посредством этой канавки осуществляется воздействие на поток в зоне концевой кромки лопасти, которое выгодно сказывается на КПД и шумовом излучении.

Особенно выгодным является, если канавка заканчивается на контурной линии концевого элемента по существу в направлении потока. Таким образом достигается особенно высокий КПД. В качестве контурной линии принимается линия, которая определяет максимальную протяженность концевого элемента в плоскости лопасти в этой зоне.

Особенно предпочтительным является, если канавка соединяется на контурной линии концевого элемента с соответствующей канавкой противолежащей стороны профиля. Таким образом образуется непрерывная канавка, которая на виде сверху выполнена по существу V-образной формы и непрерывно проходит от переходной зоны к основной части на верхней стороне лопасти до переходной зоны к основной части на нижней стороне лопасти. Эта мера представляется особенно эффективной.

Также особенно выгодно в отношении воздействия, если канавка в направлении потока выполнена выпуклой. Это означает, что изгиб направлен к стороне нисходящего потока.

Далее особое преимущество отмечается, если канавка - начиная с переходной зоны - увеличивается в глубину и в ширину. Таким образом может быть достигнуто особенно большое снижение шумовой нагрузки.

Особенно выгодный вариант осуществления предлагаемого изобретения предусматривает, что предусмотрены следующие одна за другой, по меньшей мере, три канавки.

Ниже заявленное изобретение поясняется более детально на основании представленных на чертеже примеров осуществления. При этом показаны:

фиг.1 - схематично вид сверху ротора непоказанного вертолета,

фиг.2 - деталь II ротора с фиг.1,

фиг.3 - разрез по линии III-III с фиг.2,

фиг.4 - вид в направлении стрелки IV на фиг.2, и

фиг.5 - альтернативный вариант осуществления изобретения.

Ротор 2 на фиг.1 содержит четыре лопасти 3. Каждая из лопастей 3 включает втулочную часть 4, основную часть 5 и концевой элемент 6 в зоне 7 концевой кромки лопасти. Основная часть 5 выполнена продольной и проходит по существу вдоль оси 8 лопасти.

Направление вращения ротора обозначено стрелкой 9, так что лопасть 3 имеет сторону 10 набегающего потока и сторону 11 нисходящего потока.

На фиг.2 изображена зона 7 концевой кромки лопасти в увеличенном масштабе. Между основной частью 5 и концевым элементом 6 имеется переходная зона 12, которая обозначена соответствующей контурной линией.

На видимой на фиг.2 верхней стороне 17 лопасти 3 концевой элемент 6 содержит канавки 13а, 13b, 13с, которые начинаются в переходной зоне 12 по существу параллельно оси 8 лопасти и проходят с постоянным изгибом относительно контурной линии 14. Канавки 13а, 13b, 13с выполнены, таким образом, выпуклыми относительно стороны 10 набегающего потока. Направление потока окружающей среды обозначено на фиг.2 стрелками 15.

На фиг.3 видно, что ширина концевого элемента 6 составляет примерно 80% толщины, при этом толщина представляет собой наибольшую протяженность лопасти 3 в переходной зоне 13 в поперечном направлении к плоскости 16 лопасти 3 несущего винта.

Фиг.4 для облечения понимания размеров толщины изображена с увеличением. При этом очевидно, что концевой элемент 6 выполнен симметрично относительно плоскости 16 лопасти 3 несущего винта. Канавки 13а, 13b, 13с на верхней стороне 17 переходят в зоне контурной линии 14 в аналогичные канавки 13d, 13e и 13f на нижней стороне 18 концевого элемента 6. Позицией 19 примерно обозначена средняя линия канавки 13а, которая выполнена выпуклой относительно стороны 10 набегающего потока и по существу по касательной (тангенсально) переходит в контурную линию 14. Далее видно, что ширина b1 канавки 13а увеличивается к контурной линии 14. Увеличивается также непоказанная здесь глубина канавки 13а.

Вариант осуществления с фиг.5 показывает случай применения, в котором лопасть 3 выполнена в зоне 7 концевой кромки не симметрично, а имеет некоторый профиль лопасти.

Эти переходные зоны между сопрягающимися одна с другой канавками 13а, 13d; 13b, 13e; 13с, 13f оптимизированы и закруглены в аэродинамическом отношении.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно снизить показатели шума лопастных машин.

1. Лопасть для лопастной машины, в частности для ротора (2) вертолета, с основной частью (5), которая выполнена для создания потока в окружающей среде и проходит от втулочной части (4) до зоны (7) концевой кромки лопасти, при этом в зоне концевой кромки лопасти предусмотрен концевой элемент (6) для воздействия на вихреобразование в зоне (7) концевой кромки лопасти, отличающаяся тем, что концевой элемент (6) выполнен как скругленное обтекаемое тело, которое имеет, по меньшей мере, одну канавку (13а, 13b, 13с; 13d, 13e, 13f), которая начинается в переходной зоне (12) к основной части (5) по существу в направлении оси (8) лопасти и изгибается к стороне (11) нисходящего потока лопасти (3).

2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что канавка (13а, 13b, 13с; 13d, 13e, 13f) заканчивается на контурной линии (14) концевого элемента (6) по существу в направлении (15) потока.

3. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что канавка (13а, 13b, 13с) соединяется на контурной линии (14) концевого элемента (6) с соответствующей канавкой (13d, 13e, 13f) противолежащей стороны профиля.

4. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что канавка (13а, 13b, 13с; 13d, 13e, 13f) выполнена в направлении (15) потока выпуклой.

5. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что канавка (13а, 13b, 13с; 13d, 13e, 13f) увеличивается в глубину, начиная от переходной зоны (12).

6. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что канавка (13a, 13b, 13с; 13d, 13e, 13f) увеличивается в ширину, начиная от переходной зоны (12).

7. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что предусмотрены следующие одна за другой, по меньшей мере, три канавки (13а, 13b, 13с; 13d, 13e, 13f).

8. Лопасть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что концевой элемент (6) выполнен асимметрично относительно плоскости (16) лопасти (3) несущего винта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к устройству тянущих и несущих винтов беспилотных летательных аппаратов и сверхлегких самолетов. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции лопастей несущего винта винтокрылого летательного аппарата. .

Изобретение относится к удлиненному аэродинамическому элементу и касается крыла летательного аппарата или лопасти винтокрыла. .

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам изготовления из металла облегченных лопастей воздушных винтов. .

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к лопасти несущего винта винтокрылого летательного аппарата. .

Изобретение относится к области авиации, а также может использоваться в других областях, где применяются лопастные винты. .

Изобретение относится к летательным аппаратам. .

Изобретение относится к авиационной промышленности. .

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции лопасти воздушного винта. Аэродинамическая поверхность имеет основную часть профиля аэродинамической поверхности, внутренний корневой конец по размаху аэродинамической поверхности, где используемая аэродинамическая поверхность крепится к несущей конструкции, и концевой участок на крайнем конце по размаху с внешней стороны основной части за линией ее соединения с концевым участком. Концевой участок включает в себя концевую кромку, конфигурация которой в плане выполнена по первой кривой Безье, построенной по четырем контрольным точкам P1, P2, P3 и P4. Контрольные точки Р1, Р2, Р3 и Р4 размещаются по периметру многоугольника, который ограничивает концевой участок. Контрольная точка Р1 лежит на передней кромке аэродинамической поверхности на линии соединения основной части с концевым участком и находится в положении по размаху между 93.5% R и 95.9% R. Контрольная точка Р2 лежит на второй стороне в положении между 30% и 80% вдоль второй стороны от Р1. Контрольная точка P3 лежит на третьей стороне в положении между 30% и 90% вдоль третьей стороны от места, где пересекаются вторая и третья стороны. Контрольная точка Р4 находится в крайней точке концевой кромки на задней кромке аэродинамической поверхности. Достигается повышение аэродинамических характеристик лопасти воздушного винта. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к воздушным винтам, гребным винтам и лопастям винтов ветродвигателей. Лопасть с плоским или цилиндрическим местом крепления к ступице винта имеет закладные металлические детали для болтов крепления в виде цилиндрических втулок, от которых идут жгуты волокон армирующего материала, огибающие эти втулки. Поверхность лопасти образована тканевым композитным материалом и/или композитным материалом, содержащим рубленое армирующее волокно. Способ изготовления лопасти заключается в том, что сначала в пресс-форму вставляются закладные втулки, затем на поверхность пресс-формы наносится поверхностный слой лопасти, состоящий из армирующей ткани или рубленого армирующего волокна и синтетической смолы, а затем вокруг закладных втулок огибаются жгуты армирующего волокна, пропитанного синтетической смолой, и укладываются в пресс-форму. Достигается снижение веса лопасти при сохранении эксплуатационных характеристик. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздушных винтов. Лопасть (20) винта (5) содержит верхнюю поверхность (21) и нижнюю поверхность (22), проходящие поперечно от передней кромки (23) к задней кромке (24) и по размаху от корневого сечения (31) до сечения (41) свободного конца. Лопасть (20) содержит от корневого сечения (31) к упомянутому сечению (41) свободного конца корневую зону (30), затем выгнутую зону (35). Упомянутая выгнутая зона (35) содержит выгнутые нижнюю поверхность (22”) и верхнюю поверхность (21”) от передней кромки (23) к задней кромке (24) и удаляется, начиная от корневой зоны от главной плоскости (P1) в направлении (Z), параллельном оси вращения упомянутой лопасти, и в направлении, противоположном направлению движения текучей среды через лопасть до точки максимальной кривизны, затем приближается к упомянутой главной плоскости (Р1). Достигается снижение шума при работе винта. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям винтов летательных аппаратов. Лопасть несущего винта летательного аппарата включает открытую снизу полусферу, снабженную окнами, вокруг которой расположены охватывающие ее каналы. Часть каналов объединена с соответствующими окнами. Полусфера имеет вынесенные вниз боковые щеки и внутренний карман, расположенный в ее передней левой части. В полусфере может быть установлена турбина. Достигается уменьшение длины лопасти. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям и способам изготовления лопастей воздушных винтов. Лопасть (10) винта турбовинтового двигателя летательного аппарата включает конструкцию (20) с аэродинамическим профилем, содержащую, по меньшей мере, одно волокнистое усиление, полученное посредством трехмерного тканья нитей, и уплотненное матрицей, и формообразующую деталь (140) определенной формы из жесткого ячеистого материала. Упомянутое усиление содержит, по меньшей мере, два участка, связанных между собой посредством сплошного тканья на уровне передней кромки (20а) лопасти винта, при этом оба участка обхватывают упомянутую формообразующую деталь (140). Лопасть содержит балку (150), первая часть (151,152) которой расположена внутри конструкции и, по меньшей мере, частично окружена формообразующей деталью (140), а вторая часть (153,154) проходит снаружи упомянутой конструкции и содержит на своем конце комель лопасти (30). Балка (150) сформирована из волокнистого усиления, уплотненного матрицей. Достигается снижение массы лопасти винта при сохранении требуемых механических свойств. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям и аэродинамике лопастей несущего винта винтокрылого аппарата. Лопасть включает комлевую часть, аэродинамически профилированные части и законцовку. В диапазоне относительных радиусов от 0,5R до (0,95-0,98)R аэродинамические профили имеют постоянную относительную толщину 0,10-0,095 хорды профиля. Радиусы скругления нижней и верхней частей носка профиля имеют соотношения приблизительно 1:3. Аэродинамические профили на относительных радиусах 0,4; 0,3 и 0,2 имеют переменную относительную толщину, значения которой последовательно возрастает на каждом из упомянутых относительных радиусов приблизительно на 1/4 относительной толщины профиля на относительном радиусе 0,5. Законцовка в плане образована эллиптической кривой, а ее аэродинамическая поверхность - дугами эллипсов, по касательной вписанных в контур прилегающих сечений профиля. Геометрическая крутка лопасти составляет ≈7°, а оперенная часть лопасти начинается с относительного радиуса 0,13-0,15R. Обеспечивается повышение аэродинамического качества, снижение шарнирного момента, безопасность при раскрутке и останове несущего винта. 11 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам индикации об опасных режимах полета. Устройство для индикации срыва потока на лопастях вертолета содержит блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок хранения информации, блок электропитания, блок анализа информации, блок спектрального анализа и цифроаналоговый преобразователь, блок-регистратор, индикатор, волоконно-оптический соединитель и два или более волоконно-оптических тензодатчиков, каждый из которых имеет свою полосу рабочих частот в спектре излучения блока источника света. Тензодатчики установлены на поверхности невращающихся деталей автомата перекоса вертолета. Выходные сигналы тензодатчиков изменяются в зависимости от стадий появления срыва воздушного потока на лопастях несущего винта вертолета и передаются блок-регистратору, установленному на борту вертолета. Индикатор стадий срыва установлен на панели управления вертолетом для информирования летчика о стадиях срыва потока на лопастях. Повышается безопасность при выполнении полетов вертолета и достигается возможность контроля пилотом эксплуатационных перегрузок на деталях автомата перекоса. 3 ил.

Изобретение относится к области авиации. Аэродинамический профиль несущей поверхности имеет хорду длиной В. Передняя кромка профиля скруглена, задняя кромка заострена или затуплена. Кромки расположены на концах хорды профиля и соединены между собой гладкими линиями верхней и нижней частей контура профиля. Передняя кромка профиля лопасти имеет радиусы округления верхней части контура Rв в диапазоне 0,009В÷0,017В, а нижней части контура Rн - в диапазоне 0,006В÷0,013В. Максимальная относительная толщина профиля С находится в диапазоне 0,092В÷0,098В и расположена на расстоянии Х=0,24В÷0,45В от передней кромки профиля вдоль его хорды. Изобретение направлено на увеличение несущей способности. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям хвостовых винтов вертолетов. Заключенный в обтекатель винт (10) для винтокрылого летательного аппарата содержит вращающийся узел, расположенный в канале для осуществления вращения вокруг оси (АХ1). Этот вращающийся узел (15) содержит множество лопастей (20), каждая из которых закреплена на втулке (16), при этом каждая лопасть (20) соответствует закону крутки, определяющему угол крутки, заключенный между нулем градусов включительно и 5 градусами включительно. Каждая лопасть (20) содержит по размаху первую зону (21), затем вторую зону (22), имеющую прямую стреловидность. Вторая зона содержит вторую заднюю кромку (30′′), расположенную ниже по потоку относительно первой задней кромки (30′) первой зоны (21). Каждая первая зона (21) содержит комель (24), соединенный с втулкой (16) при помощи устройства (40) крепления, содержащего подшипник (45) качения и конусный слоистый упор (50). Достигается возможность повышения прочности и большей линейности при работе винта. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к конструкции лопастей аэродинамических моделей воздушных винтов, предназначенных для испытаний в аэродинамических трубах. Лопасть аэродинамической модели воздушного винта содержит верхнюю и нижнюю обшивки, лонжерон, вкладыши, балансировочные и противофлаттерные грузы и носовые накладки. При этом концевая часть лопасти содержит одну или несколько нервюр, прикрепленных к задней стенке лонжерона, а корневая часть - прикрепленный к задней стенке лонжерона силовой элемент, включающий силовую лапку и силовую нервюру коробчатой формы с закрепленной между ними частью вкладыша хвостовой части лопасти. Достигается повышение жесткости корневой и концевой частей лопасти аэродинамической модели воздушного винта. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх