Узел воздушного винта для аппарата на воздушной подушке

 

ОЛИCÀHÊÅ

КЗО РЕ1:"НИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

К ПАТЕИТУ (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл.2 В 60V 1/14 (22) Заявлено 19.04.68 (21) 1257802/40-23 (23) Приоритет 20.04.67 (32) 18141/67 (33) Великобритания

Опубликовано 05.01.?6. Бюллетень ¹ 1

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений (53) УДК 629.7.035..7 (08 8.8) и открытий

Дата опубликования описания 09.04.76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Ян Клиффорд Чизмен (Великобритания) Министр технологии правительства ЕЕ Величества Королевы

Великобритании и Северной Ирландии (Великобритания) (71) Заявитель (54) УЗЕЛ ВОЗДУШНОГО ВИНТА ДЛЯ АППАРАТА

НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Изобретение относится к движителям силовых установок транспортных средств на воздушной подушке и может быть применено на других транспортных средствах для создания тяги в воздушной и водной средах.

Известны воздушные винты, содержащие лопасти преимущественно круглого сечения, неподвижно прикрепленные к ступице и выполненные с внутренним продольным каналом, соединенным с расположенными вдоль лопасти щелями для выпуска рабочей среды, подводимой внутрь полости от известного источника.

Создание тяги этих винтов основано на известном способе изменения циркуляции (картины обтекания) прп выдувании па поверхность движущегося в потоке тела струи жидкости или газа (рабочей среды).

Для управления движением аппарата такие винты устанавливаются на поворотном пилоне, внутри которого проложена магистраль подвода рабочей среды. Однако известные винты не обеспечивают достаточной эффективности процессов управления аппаратом, так KBK не обеспечивается быстрое изменение тяги винта по величине и направлению и реверсировяние тяги.

Цель изобретения — повышение эффективности процессов регулирования тяги винта по величине и направлению и реверсирования тяги за счет изменения общего расхода и направления истечения рабочей среды, а -,,àêæå за счет циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта. Для достижения этой цели внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой па полости, сое10 диненные с продольными щелями, а в верхней части поворотного пилона выполнена кольцевая полость, соединенная с источником рабочей среды и образующая на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице

15 винта, концентричные кольцевые каналы (по числу полостей лопасти), разделенные радиальными перегородками на изолированные секторные участки, расположенные .имметрпчно относительно вертикальпои плоскости симметрии пилона и сообщенные с кольцевой полостью посредством перепускных окон, а с внутренними полостями лопастей — с помощью каналов, выполненных в ступице винта.

С целью изменения общего расхода и направления истечения рабочей среды, а также циклического выпуска ряоочеи среды по углу пс!:Орота В.гита перепускные окна оборудоВаны подВижными заслонками, соединенными с исполнительными штокамн пневмоцилиндрсз, Hpпкрепле1!Иых к степкам кольцсВОЙ полости и управляемых с помощью многоходового крана, дистанционно связанного с системой управления аппаратом.

С целью обеспечения начала истечения рабочей среды из продольных щелей лопасти при заданном давлении рабочей среды и улу >шенпя аэродинамических характеристик лопасти наружные кромки продольных щелей выполнены пружинящими и плотно прилегающихи: к внутренним кромкам, когда давление рабочей среды меньше заданного.

С целью обеспечения открытия продольных щелей при недостаточном для этой цели давлени!1 рабочей среды во внутренних полостях лопасти вблизи пружинящих кромок щелей смонтированы надувные эластичные оболочки, сообщаемые посредством дистанционно управляемого крана и трубопроводов с дополнительпыми магистралями давления (для открытия щели) или стравливания (для закрытия щели).

На фиг. 1 изображена общая схема транспортного устройства, вид сбоку; на фиг. 2— то же, в плане; на фиг. 3 — лопасть в сечении, перпендикулярном ее продольной оси; на фиг. 4 — верхняя часть пилона в сочетании со ступицей винта, частичный разрез верхней части пилона; на фиг. 5 — верхняя часть пилона, со стороны ступицы винта; на фнг. б — схема размещения в лопасти надувных эластичных оболочек, управляющего крана и трубопроводов.

ЗЭ

Пусто телы: лопасти 1 преимущественно круглого сечения неподвижно прикреплены к ступице 2 винта.

Вчутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой 3 на две полости А и Б, соединенные с продольными щелями 4, наружные кромки 5 которых выполнены пружинящими. В верхней части поворотного пилона б, прикрытой обтекаемым кожухом 7, имеется кольцевая полость 8, соединенная с источником рабочей среды по внутрипилонной магистрали. Кольцевая полость 8 образует на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице 2 винта, два (по числу внутренних полостей лопасти) концентричнь!х кольцевых кап."ла: внешш1й и внутренний. Оба канала радиальными перегородками 9 разделены на изолированные секторные участки: Внешние

10 и внутренние 11, расположенные симметрично относ::те >Il>HQ вертикальной плоскости симметрии пилона б.

Каждый секторный :часгок 10 сообщен с полостью 8 пилона посредством перепускного окна 12, а каждь!й участок 11 сообщен с полость!с 8 посредством перепускнсго окна 13.

Для сообщения участков 10 с полость>о А

В ст; пнце Винта Выполнены каналы 14, а для сссбн!ения участков 11 с полостью Б — кана !bl 15. Количество каналов ссответств ет ко»» >еству лопастей винта.

Псрепускные окна 12 и 13 оборудованы подвижными заслонками 16 н !7, соединенными соответстве>шо с исполнительными штока.;и! пневмоцнлиндров 18 и 19, укрепленных на стенках кольцевой полости 8 и управляемых с помощью многоходовсго крана (на чертеже не показан), дистанционно связанно. гс с системой управления аппаратом. Во

Внутренних полостях . !снасти 1 Вблизи пру жинящнх к1>смок 5 у станозлены надуВные эластичные оболочки 20, сообщенные посредством дистанционно управляемого крана 21 и трубопроводов 22 с дополнительными магистралями давления или стравливания. Привод винта осуществлен от горизонтального вала 23, соединенного посредством конических зубчатых колес 24 и 25 с вертикальным валом, проходящим через пилон 6, прикрепленный к коpl>усу 26 aïïà":.ата на шарнире, обеспечивающем повороты пилона вокруг собственной всртикальной оси.

Описанный узел воздушного винта работает следующим образом.

От газотурбинного или другого двигателя, установленного в корпусе 26 аппарата, вращение передается на вертикальный вал, расположенныи в поворотном пилоне б, 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.

Для создания тяги в плоскости симметрии аппарата вдоль направления его движения рабочую среду, подводимую по внутрипилонному каналу в кольцевую полость 8, подводят в полости А всех лопастей. Под давлением рабочей среды пружинящие кромки 5 отжпмаются, и тонкая струя рабочей среды тангенциально выдувается на поверхность каждой лопасти 1. Если вращение лопасти 1 происходит по направлению стрелки М (см. фиг. 3), то при выдувании рабочей среды из полости А возникающая тяга лопасти направлена по стрелке N.

Для обеспечения подачи рабочей среды из кольцевой полости 8 в полости А Всех лопастей через систему управления аппаратом.подают сигнал на многоходовой кран: все пневмоцилиндры 18, воздействуя на подвижные заслонки 16, открывают перепускные окна 12, а все пневмоцнлиндры 19 с помощью заслонок 17 закрывают окна 13. Секторные участки 10 внешнего кольцевого канала пс обе стороны от радизль1!ых перегородок 9 сообщаются с подводом рабочей среды, которая далее по каналам 14 поступает в полости А каждой лопасти непрерывно, независимо От фазы вращения лопастей rllíòà относитель1!О и:!Ос! .Ости снмме".рии пилона.

Секторные участки 11 внутреннего кольцевого канала по обе стороны от перегородок 9, каналы 15 и полости Б всех лопастей, незаВИ498899 симо от фаз их вращения, отключаются от источника рабочей среды.

При необходимости изменить направление действия тяги винта на 180 подают сигнал на многоходовой кран таким образом, что все пневмоцилпндры 18 с помощью заслонок 16 закрывают окпя 12, а все пневмоцилиндры 19 с помощью заслонок 17 открывают окна 13.

При этом рабочая среда из полости 8 заполняет секторные участки I l по всей окружноcTII вн треннего кольцевого канала, по каналам 15 поступает в полости Б всех лопастей

1, независимо от фаз их вращения, а все участки 10 внешнего кольцевого канала, каналы

14 It полости Л всех лопастей отключаются от источника р а бочей среды.

Прп продолжающемся вращении лопасти 1 по стрелке М (см. фиг. 3), но при истечении рабочей среды из щели полости Б тяга лопасти направлена по стрелке Р, т. е. в противополо>кную сторону по сравнению с предыдущим случаем. оставаясь равной с ним по величине.

Поскольку известные системы управления, например элактропневматические, обладают достаточно высоким быстродействием, описанный процесс реверсирования тяги происходит в короткий промежуток времени и не требует существенных энергозатрат.

Изменение тяги винта только по величине при любом направлении ее действия производится синхронным перемещением соответствующей группы подвижных заслонок.

Так, например, при истечении рабочей среды из полостей А для уменьшения суммарной тяги винта все заслонки 16 одновременно перемещают на прикрытие окон 12. И, наоборот, для увеличения тяги производят одновременнсе перемещение заслонок 16 на открытие окон 12.

Для изменения направления действия тяги, например отклонения ее вправо от плоскости симметрии аппарата, при закрытых перепускных окнах 13 закрывают также перепускное окно 12, расположенное справа от плоскости симметрии пилона 6, смотря по направлению движения аппарата, оставляя 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 винт создает тягу. С правой же стороны тяга отсутствует. Поэтому создается неуравновешенный момент относительно вертикальной оси пилона, поворачивающий пилон вместе с винтом вправо. Для прекращения поворота пилона в необходимый момент открывают правое перепускное окно 12 на такую же величину, как и левое окно 12. Моменты от силы тяги лопастей слева и справа от оси симметрии пилона уравновешиваются, а суммарная тяга винта занимает заданное направллпте действия для осуществления маневра аппарата или для стабнлизадии его движения в случае воздеиствия внешнего возмущения.

Эффективность циклического действия тяги лопастей для отклонения суммарной тяги винта может быть повышена путем соответствующего сочетания работы правых и левых секторных участков внешнего и внутреннего кольцевых каналов пилона.

Так, например, для более быстрого отклонения суммарной тяги винта вправо от плоскости симметрии аппарата одновременно с прикрытием правого окна 12 открывают правое окно 13, оставляя левое окно 13 закрытым. Слева от плоскости симметрии пилона (смотря по наппавзению чвижения аппарата) тяга лопастей имеет направление движения аппарата, а справа от плоскости симметрии — обратное направление. Разворачивающий момент возрастает.

При отклонении суммарной тяги винта влево от плоскости симметрии аппапата действия системы управления многоходового крана и пневмоцилиндров будут обратными.

Надувные эластичные оболочки 20 вместе с краном 21 и трубопроводами 22 позволяют повысить точность срабатывания описанного устройства при недостаточном давлении рабочей среды во внутренних полостях винта.

Кроме того, конструкция, изображенная на фиг. 6, может обеспечить циклическое управление выпуском рабочей среды из противоположно направленных щелей 4 без диафрагмы 3.

Регулирование величины и направления действия тяги винта может производиться при работе газотурбинного двигателя на заданных оптимальных оборотах, что положительно сказывается на экономичности двигателяя.

40 На аппарате с данным узлом винта могут быть применены различные типы двигателей, в том числе поршневые, газотурбинные, вклю. чая двухконтурные, с использованием второго контура в качестве источника рабочей среды.

4> Прп этом механический привод винта во вращение может быть заменен газовым приводом с становкой на лопастях сопел.

Требуемый закон изменения несбалансированного момента по времени пли по углу поворота пилона в случаях циклического управления 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

11. При этом потребх ется усложнение конструкции за счет необходимости соответствующего увеличения числа управляющих пневмоцилиндров и коммуникаций. бранный узел винта может работать как

6О в газовой, в частности воздушной среде, так и в жидкости, в частности в воде.

Не исключено применение пара в качестве рабочей среды.

Быстродействие системы управления при

65 данном, устройстве узла воздушного винта обеспеч?п?ает I?OB??Uc0He ха1?акте1?нстик невренности и курсовой стабилизации движения аппаратов на воздушной подушке.

Предмет изобретения

1. Узел воздушного винта для аппарата на воздушной подушке, содержащий лопасти преимущественно круглого сечения, неподвижно прикрепленные к ступице, соединеш?ой с горизонтальным валом, который посредством конической зубчатой передачи связан с помеще?шь?м в поворотном пилоне вертикальным вялом, получающим вращение от вала газотурбшпюго нлн иного известного двигателя, смонтированного в корпусе аппарата, причем лопdñò?? выполнены с внутренним продольным каналом, соединенным с pBc??QJ?0же?шым?? вдоль лопасти щелями для выпуска рабочей среды, подводимой во внутренний канал лопасти от известного источника по внутрипилонной магистрали, о т л и ч а к)щий с я тем, что, с целью повышения эффективности процессов регулирования тяги винта по величине и направлению и реверсирования тяги за счет изменения общего расхода

?? направления истечения 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 щелями, а в верхней части поворотного пилона выполнена кольцевая полость, соединенная с и точником рябо ьей среды и образующая на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице винта, концентричные кольцевые каналы (по числу полостей лопасти), разделенные радиальными перегородками на изолированные секторные участки, расположенпые симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии пилона и сообщенные с кольцевой полостью по редством перепускных окон, а с внутренними полостя5 ми лопасти — с помощью каналов, выполненных в ступице винта.

2. Узел воздушного винта по п. 1, отличающийся тем, что, с целью изменения общего расхода и направления истечения ра10 бочей среды, а также циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта, перепускные окна оборудованы подвижными заслонками, соеди??еш?ыя?? с п=полпнтельными штоками пневмоцилнндров, прикрепленных к

15 стенкам кольцевой полости и управляемых с помощью многоходового крана, дистанционно связанного с системой управления аппаратом.

3. Узел воздушного винта по и. 1, отл и20 ч а ющи йся тем, что, с целью обеспечения начала истечения рабочей среды из продольных щелей лопасти при заданном давлении рабочей среды и улучшения аэродинамических характеристик лопасти, наружные кром25 к?: продольных щелей выполнены пружинящими и плотно прилегающими к внутренним кромкам, когда давление рабочей среды меньше заданного.

4. Узел воздушного винта по пп. 1 и 3, от30 л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения открытия продольных щелей при недостаточном для этой цсли давлении рабочей среды, во внутр H????x голостях лопасти вбли:."и пружинящих кромок щелей смонтированы

35 надувные эластичные оболочки, сообщаемые посредством дистанционно управляемого крана и трубопроводов с дополнптельными магистралями давления (для открытия щели) или стравливания (для закрытия щели).

498899

Составитель А. Соболев

Техред 3. Тараненко

Корректор А. Дзесова

Редактор Н. Вирко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 601 6 Изд. N. 219 Тираж 926 Подписное

ЦНИИПИ Государственного коми-.ета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Г-35, Рзуп.скак наб., д. 4, 5