Ветродвигатель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е („) в вова

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 31.07.75 (21) 2163489/25-06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.06.78Бюллетень № 23 (45} Дата опубликования описания О7. 06."tS

2 (51) М. Кл. 03 27 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам нэооретений и открытий (53) ДК 631.371 (088.8) Ю. В. Беляев и А. С. Рыжкин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области ветроэнергетического машиностроения. Может найти применение в ветродвигателях, применяемых, преимущественно, в качестве привода вспомогательных агрегатов летательных аппаратов.

Известны ветродвигатели, преимущественно для привода вспомогательных агрегатов летательных аппаратов, содержащие расположенный на подвижном кронштейне статор с встроенным в него приводным агрегатом и размещенный в подшипниках ротор, снабженный лопастями. В нерабочем положении для улучшения аэродинамики летательного аппарата ветродвигатель убран внутрь летательного аппарата и выпускается в воздушный поток только в необходимых случаях (1).

Однако такие ветродвигатели в нерабочем положении имеют большие габариты, вследствие чего размещение внутри летательного аппарата затруднено и вызывает уменьшение полезного объема последнего.

Известны также ветродвигатели, преимущественно летательного аппарата, содержащие расположенный на подвижном кронштейне ститор с встроенным в него приводным агрегатом и размещенный в подшипниках ротор снабженный встроенным в него регулятором оборотов и складывающимися на шарнирах вдоль ротора лопастями, связанными через подвижный обтекатель с механизмом принудительного раскрытия последних (21.

Однако, в таких электродвигателях лопасти при выходе в поток расположены на минимально допустимых углах установки, вследствие чего их раскрытие на высоких скоростях полета требует больших мощностей механизма принудительного раскрытия, вызывая большие напряжения в элементах ветродвигателя, а во всем диапазоне скоростей полета затруднено поддержание заданных параметров приводного агрегата.

Целью изобретения является повышение надежности ветродвигателя и улучшение его рабочих характеристик.

«о Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что на обтекателе выполнены толкающие и удерживающие упоры, размещенные по обе стороны продольной оси каждой лопасти и взаимодействующие с установленными на лопастях сферическими пальцами, а шарниры лопастей расположены на. поворотных валиках, связанных с установленным в регуляторе оборотов пружинным элементом для подачи крутящего момента от последнего на лопасти в сторону прижатия одного из пальцев к толкающему. упору обтекателя.

612062

На фиг. 1 изображен ве. ролинг»тель со сложенными лопастями, вид сбоку: час гичный разрез по механизму раскрытия ло ...отей; на фиг. 2 — ветродвпгатель с развернутыми в рабочее положение лопастями, вид сбоку в разрезе; на фиг: 3 — резрез Л вЂ” Л на фиг. 1, II0 механизму регулятора оборотов; на фиг. 4 по,н>жение лопасти и упоров подвижного обтекателя после вывода ветродвигателя в рабочее положение до начала работы регулятора (лопасти имеют минимальный угол устаIIoBt H tI . ),вид сверху; на фиг. 5 положение лопасти и упоров подвижного обтекателя при р»боте регулятора (лопасть имеет промежуточные угль1 установки), вид сверху.

Бетродвигатель содержит неподвижную часть - — et»top 1 с установленным в нем приводным at.рег»том 2, например, генератором плп 1идро11»сосом, который крепится к системе выпуска аварийного источника энергии летательного аппара га с помощью кронштейII» 3. !!а подшипниках 4, установленных на ступице 5 статора 1, вращается ротор 6. В роторе, с ttc>itotttt,to поворотных валиков 7 (см. также фис.. 2), подшипников 8, 9,осей 10 установлены лопасти 11. На лопастях по обе стороны относительно ее продольной оси выполнены пальцы 12 в виде двух полусфер. При положеIIHH лопасти на минимальном угле установки эти две полусферы контактируют с толкающим 13 и удерживающим 14 упорами, расположенными на подвижном обтекателе 15 и разнесенными также по обе стороны лопасти 11.

l1îñледш1е удерживаются На минимальном угле установки с помощью пружинного элемента, выполненного в виде торсионов 16 через грузы 17 и поводок 18, являющисмися элементами центробежного регулятора ветродвигателя. Обтекатель 15 крепится к штоку 19, который может перемещаться по направляющей, у.:1сэ 20 составного корпуса 21 и связан с

11ей шнонкой 22. Внутри штока 19 выполнены шлицы, через которые посредством рессоры 23 обеспечивается связь ротора с агрегатом, находящимся в статоре l. Шток 19, через упорный подшипник 24 связан с поршнем 25, ход которого ограничен гайкой 26. В статоре 1 выполнен канал 27 для подачи рабочего тела (жидкости или газа) . Шток 19 с гайкой 26, упорный подшипник 24 и поршень 25 образуют механизм принудительного раскрытия лопастей l. 1!одшипники ротора удерживаются гайками 28 и 29.

Грузы 17 центробежного регулятора установлены в гнездах корпуса 21 на подшипник г! х 3 9. B I I N тp t н н и м I! ш, 11 с» м 1, г p i 3 ь с в я 3 а н ь! с торсиоиами 16. Второй шлицевой конец торсионов соединен с рычагами 31, которые поворачиваясь на своих опорных поверхностях относительно корпуса 21, с помощью регулировочных винтов 32 обеспечивакл предварительную затяжку торсионов, то есть настройку регулятора. Грузы 17 синхронизированы между собой поводком 18, который обеспечивает связь между регулятором оборотов и поворотным,. лопастями . ветрол. :.гателя. Поводок уста5

10 !

60 новлен в корпусе 21 на l,tr, I!.;;t 1кa., : 34 и может поворачиваться в litt. ., v.l, огр»ниченный упором малого 35:,r . гого 36 шага на корпусе 2!.

На штоке 19 с помощью упора 37 и кольца 38 установлена spy»et!Ha 39. На поршне 25 под гайкой 26 устаноьле t;l тарелка 4G пружины 41.

На поворотных валиках 7 размещены грузы 42 для компенсации поперечных составляющих центробежной силы лопастей.

Работа ветродвигателя происходит следующим образом.

На фиг. 1 представлен ветродвигатель в нерабочем (убранном) положении. Лопасти сложены вдоль продольной оси ветродвигателя и удерживаются в этом положении с помощью сферических пальцев 12, находящихся в гнезде, образованном толкающим 13 и удерживающим 14 упорами обтекателя 15. Поворотные валики 7 находятся в полохкении, соответcTB):tîùåì малому углу установки лопастей 11 с помощью торсионов 16, крутящий момент которых от предварительной затяжки через грузы 17 удерживает поводок 18 на упоре малого шага 35.

В свою очередь подвижной обтекатель 15 удерживается в крайнем правом положении через шток 19, упор 37 и кольцо 38 пружиной 39.

Поршень 25 в этом положении дополнительно удерживается пружиной 41. В таком состоянии ветродвигатель находится до выпуска в поток и подачи сигнала на раскрытие лопастей.

При подаче сигнала к выпуску аварийной системы, ветродвигатель вы водится в набегающий воздушный поток из гнезда фюзеляжа летательного аппарата. При этом лопасти 11 остаются сложенными до полного вывода ветро. двигателя, после чего подается сигнал на раскрытие лопастей, по которому через канал 27 под поршень 25 начинает поступать рабочее тело (жидкость, газ). Преодолевая сопротивление пружин 39и41,,поршень 25 уходит влево и через упорный подшипник 24 перемещает шток 19 и подвижный обтекатель 15. Толкающие упоры 13 давят на соответствующие пальцы 12 лопастей. Удерживающие упоры 14, также передвигаясь вместе с обтекателем 15, освобождают лопасти 11.

При этом на каждую лопасть 11 действуют два крутящих момента, .первый из которых обеспечивает раскрытие лопастей поворотом вокруг сси 10, преодолевая воздействие скоростного напора воздуха, и второй стремится повернуть лопасть 11 с поворотным валиком 7 относительно его оси вращения, преодолевая момент от закрутки торсионов 16.

В случае небольших скоростей полета летательного аппарата и, следовательно, малых сил от воздействия скоростного напора воздуха; лопасть, раскрытие происходит только ново!. том вокруг оси 10, после окончания которог: лопасть устанавливается в положение

Ма.l r,u ШаГа И ЗафИКСИрОВаНа От СаМОПрОИЗво. .1ного складывания до начала работы регулятора пальцами 12 и упорами 13 и 14 на подвижном обтекателе 15. о!2оо2

При больших скоростях полета раскрытие лопастей происходит следующим образом.

После подъема лопасти вокруг оси 10 на некоторый угол и возрастания сил сопротивления от скоростного напора воздуха момент. необходимый для дальнейшего ее подъема оказывается большим, чем момент предварительной затяжки торсиона 16, и валик 7 поворачивается вокруг своей оси, разворачивая лопасть ll, как бы выводя ее из под «ветра».

При этом сопротивление лопасти 11 воз-,,ц душному потоку падает и она дополнительно раскрывается поворотом вокруг оси 10. Таким образом, поворачиваясь вокруг двух осей вращения и меняя свою ориентацию относительно воздушного потока, лопасти 11 раскрываются до положения, при котором начинается рас- г5 крутка агрегата 2. По мере раскр тки агрегата 2 сопротивление лопастей воздушному потоку падает, растет центробежная сила лопастей и они выводятся в положение, соответствующее минимальному углу установки.

Вывод лопасти из под «ветра» в процессе раскрытия лопастей позволяет значительно уменьшить необходимую мощность механизма принудительного раскрытия и снизить нагрузки на лопасть и элементы ее заделки, а как следствие уменьшить габариты и вес ветродви- 2s гателя в целом.

В процессе раскрытия лопастей шток 19 скользит с направляющей шпонкой 22 во втулке 20 корпуса ротора и своими внутренними шлицами перемещается по шлицам приводной рессоры 23, обеспечивая тем самым беспрерывную связь между ротором ветродвигателя и приводным агрегатом 2 для передачи крутящего момента.

На фиг. 2 и 3 представлен ветродвигатель с развернутыми в рабрчее положение лопастяни35

При этом механизм раскрытия лопастей находится в крайнем левом положении, т. е. поршень 25 упирается в статор 1, вследствие чего снимается тем самым осевая нагрузка рабочего тела на подшипник 4, а пружины 39 и 41 полностью сжаты. 40

После набора ветродвигателем необходимых оборотов вступает в работу регулятор, поддерживающий обороты в заданных пределах во всем диапазоне скоростей потока и рабочих нагрузок. Это происходит следующим 4

Ьбразок.

Регулятор находится в равновесном сост: -:. нии в случае равенства момента от затяжи, горсионов 16 и центробежной силы грузов 17 лопасти установлены на угол, обеспечивающий необходимые обороты агрегата.

При превышении заданных оборотов ветродвигателя момент от центробежных сил грузов 17 увеличивается, которые, преодолевая момент сопротивления торсионов 16, поворачивают через поводок 18 валики 7, а вместе с ними и лопасти 11. Угол установки лопает . увеличивается, обороты падают до величины, при которой опять наступает равенство моментов от центробежных сил грузов 17 и торсионов 16. 6С

Когда ооороты ветродвигателя уменьшаюгся ниже заданных, лопасти под действием разности момент,.-; .орспона 16 и уменьшившегося момента; центробежных сил грузов 17 оворачива :ся на меньший угол. Обороты ветродвигат я растут до ве;ш шны обеспечивающей равновесное положение в регуляторе.

На фиг. 4 представлена одна из лопастей, УстановленнаЯ на минимальном Угле:Гг„, когда она удерживается от складывания разнесенными по обе стороны удерживающим 14 и толкающим 13 упор,;и подвижного обтекателя 15.

При раскрутке агрегата и вступлении в работу регулятора лопасть 11 отходит от упоров 13 и 14, как показано на фиг. 5, и удерживается в раскрытом положении центробежными силами. При снижении оборотов ниже минимально допустимых лопасть устанавливается торсионамп 16 на малый угол и опять оказывается зафиксированной от самопроизвольного складывания упорами подвижного обтекателя 15, как показано на фиг. 4.

Перед убнранием ветродвигателя в летательный аппарат производится складывание лопастей. для чего снимается давление жидкости или газа, подводимого по каналу 27.

Под действием пружин 39 и 41, поршень 25, шток 19 и подвижный обтекатель 15 перемешаются вправо. Удерживающие упоры 14 воздействуют»а соответствующие пальцы 12 лопастей 11, обеспечивают поворот последних в круг осей 10 до полного складывания.

Таким образом, такое выполнение ветродвигателя обеспечивает в процессе раскрытия лопастей уменьшение действующих на них нагрузок, что позволяет уменьшить габариты механизма принудительного раскрытия, а в рабочем положении — изменение углов установки лопастей для поддержания оборотов приводного агрегата в заданном диапазоне, вследствие чего повышается надежность и улучшаются рабочие характеристики ветродвигателя.

Форму,га изид/ ме4аиЯ

Ветродвигатель, преимущесз венно летатель.. ного аппарата, содержащий расположенный на подвижном кронштейне статор с встроенным в него привод«ым агрегатом и размещенный в подшипника.. ротор. снабженный встроенHbD1 в него гулятором оборотов и складывающимися на шарнирах вдоль ротора лопастями, связ, иными через подвижный обтекатель с механи мом принудительного раскрытия последних, ог.гичающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения рабочих характеристик, на обтекателе выполнены толкающие и удерживающие упоры, размещенные по обе стороны продольной оси каждой лопасти и взаимодействующие с установленными на лопастях сферическими пальцами, а шарниры лопастей расположены на поворотных валиках, связанных с установленным в регуляторе оборотов пружинным элементом для передачи крутя ш го момента от последнего на лопасти в

612062

II a га, Наг аюи и и

ПаютогГ liyduxa гг сторону прикатия одного из пальцев к толкаюгцему упору обтекателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент СШЛ ¹ 3047762, кл. 290 — -55, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР ¹ 500363, кл. F 03 D 9/00, 1974.

6!20б2

А А

«>иг 5

Составитель H. Силагва

Тскрел О. Луговая Корректор А. Лакида

Тираж 656 11о,и ясное

Редактор P. Антонова

3 а ка з 34 36/ЗЗ

LlHHHHH осудирственного комитета Совета Министров CCСР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва. Ж-35, Раугнская наб, д. 4 6

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проект.-ая 4