ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ Российский патент 2005 года по МПК B64C11/48 B64C11/18 

Изобретение относится к воздушным винтам, которые могут использоваться в областях авиации и специального транспорта (аэросани, суда на воздушной подушке).

Известен воздушный винт, содержащий вал с установленными на нем двумя втулками с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями. Лопасти на двух втулках приводятся во вращение в противоположные стороны с помощью двигателя (патент США №2953320, НПК: 244-12, 1960 г.).

Известен воздушный винт, содержащий вал с установленными на нем двумя втулками с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями. Лопасти на двух втулках приводятся во вращение в противоположные стороны с помощью двигателя (патент РФ №2062246, МПК: В 64 С 29/00, 1996 г.).

Недостатком обоих известных воздушных винтов является то, что каждая конструкция воздушного винта создает высокие аэродинамические нагрузки, воздействующие на него, что приводит к необходимости обеспечения его высокой прочности и жесткости.

Задачей, решаемой в изобретении, является создание воздушного винта, которым обеспечивается уменьшение воздействующих на него аэродинамических нагрузок.

Указанная задача при создании воздушного винта решается за счет того, что в воздушном винте, содержащем вал с установленными на нем по меньшей мере двумя втулками с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями, каждая лопасть имеет острые переднюю и заднюю кромки и выполнена вдоль размаха лопасти с наибольшей толщиной профилей (0,10-0,25) b, где b - длина местной хорды лопасти, и закручена относительно оси, проходящей через середины местных хорд вдоль размаха лопасти, причем наибольшая толщина профиля расположена в середине каждой местной хорды.

Установка по меньшей мере двух втулок с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями приводит к уменьшению размеров втулок с лопастями, что приводит к уменьшению аэродинамических нагрузок, действующих на воздушный винт.

Острые передняя и задняя кромки каждой лопасти вместе обеспечивают уменьшение аэродинамического сопротивления лопастей и, как следствие, уменьшение аэродинамических нагрузок, воздействующих на воздушный винт.

Выполнение вдоль размаха каждой лопасти с наибольшей толщиной профилей (0,10-0,25) b, где b - длина местной хорды лопасти, обеспечивает в выбранном диапазоне наибольшей толщины профилей уменьшение аэродинамического сопротивления лопастей и, как следствие, уменьшение аэродинамических нагрузок, воздействующих на воздушный винт.

Наибольшая толщина профиля каждой лопасти, расположенная в середине каждой местной хорды, обеспечивает равномерное распределение аэродинамических нагрузок по длине хорды (ширине лопасти), что снижает аэродинамические нагрузки, воздействующие на воздушный винт.

Закрутка каждой лопасти относительно оси, проходящей через середины местных хорд вдоль размаха лопасти, обеспечивает уменьшение разброса аэродинамических нагрузок по длине лопасти, что снижает аэродинамические нагрузки, воздействующие на воздушный винт.

Закрепление лопастей на каждой из втулок наклонно в сторону, противоположную вращению, приводит к тому, что угол между осью лопасти и местной скоростью движения лопасти по высоте становится отличным от прямого угла, что приводит к уменьшению местного аэродинамического сопротивления лопасти и, следовательно, снижает аэродинамические нагрузки, действующие на воздушный винт.

Снабжение воздушного винта неподвижным цилиндрическим кожухом, охватывающим все лопасти и выдвинутым перед лопастями передней втулки не менее чем на длину лопасти, позволяет увеличить величину крутящего момента. При вращении воздушный винт отбрасывает воздух в направлении вращения и вперед против движения воздушного винта. Отброшенный воздух отражается кожухом так, что набегающий поток оказывается закрученным в сторону их вращения, что увеличивает крутящий момент и тем самым эффективность воздушного винта. Из-за отражения этого воздуха наибольшая закрученность набегающего потока достигается при цилиндрическом кожухе. Длина кожуха определяется расстоянием, на котором скорость отраженного воздуха близка к нулю. При оптимальных параметрах лопастей и скорости вращения воздушного винта она оказывается близкой к радиусу воздушного винта и тем самым к длине лопасти.

На фиг.1 изображен общий вид воздушного винта; на фиг.2 - общий вид воздушного винта с кожухом; на фиг.3 - вид сбоку воздушного винта с кожухом; на фиг.4 - поперечное сечение лопасти; на фиг.5 - вид на закрученную лопасть с торца; на фиг.6 - вид на воздушный винт спереди с лопастями, закрепленными наклонно.

Воздушный винт содержит вал 1 с установленными на нем по меньшей мере двумя втулками 2 с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями 3. Число втулок 2 с лопастями 3 может быть различным. Лопасти 3 на каждой последующей втулке 2 могут быть закреплены как с возможностью вращения в противоположные стороны, так и с возможностью вращения в одну сторону. Вращение может быть осуществлено от двигателя посредством приводного вала и зубчатых передач.

Каждая лопасть 3 имеет острые переднюю кромку 4 и заднюю кромку 5 и выполнена вдоль размаха лопасти 3 с наибольшей толщиной профилей (0,10-0,25) b, где b - длина местной хорды лопасти 3.

В каждой лопасти 3 наибольшая толщина 6 профиля расположена в середине каждой местной хорды.

Профили могут иметь различную форму, например двояковыпуклую, клиновидную, ромбовидную. Вдоль размаха лопасти могут выполняться из профилей различной формы.

Каждая лопасть 3 закручена относительно оси 8, проходящей через середины местных хорд вдоль размаха лопасти 3.

Лопасти 3 могут быть закреплены на каждой из втулок 2 наклонно в сторону, противоположную вращению воздушного винта, показанного на фиг.6 стрелкой.

Воздушный винт может быть снабжен неподвижным цилиндрическим кожухом 9, охватывающим все лопасти 3 и выдвинутым перед лопастями 3 передней втулки 2 не менее чем на длину лопасти L.

Втулки 2 с лопастями 3 приводятся во вращение валом 1 от двигателя, создавая аэродинамические силы и моменты, приводящие в движение транспортное средство.

Установка по меньшей мере двух втулок 2 с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями 3 приводит к уменьшению размеров втулок 2 с лопастями 3, что приводит к уменьшению аэродинамических нагрузок на воздушный винт.

Острые передняя и задняя кромки 4 и 5 каждой лопасти 3 вместе обеспечивают уменьшение аэродинамического сопротивления лопастей 3 и, как следствие, уменьшение аэродинамических нагрузок, воздействующих на воздушный винт.

Выполнение вдоль размаха каждой лопасти 3 с наибольшей толщиной профилей (0,10-0,25) b, где b - длина местной хорды лопасти 3, обеспечивает в выбранном диапазоне наибольшей толщины профилей уменьшение аэродинамического сопротивления лопастей 3 и, как следствие, уменьшение аэродинамических нагрузок, воздействующих на воздушный винт.

Наибольшая толщина 6 профиля каждой лопасти 3, расположенная в середине каждой местной хорды 7, обеспечивает равномерное распределение аэродинамических нагрузок по длине хорды 7 (ширине лопасти 3), что снижает аэродинамические нагрузки, воздействующие на воздушный винт.

Закрутка каждой лопасти 3 относительно оси 8, проходящей через середины ее хорд 7 вдоль размаха лопасти 3, обеспечивает уменьшение разброса аэродинамических нагрузок по длине лопасти 3, что снижает аэродинамические нагрузки, воздействующие на воздушный винт.

Закрепление лопастей 3 на каждой из втулок 2 наклонно в сторону, противоположную вращению, приводит к тому, что угол между осью лопасти 3 и местной скоростью движения лопасти 3 по высоте становится отличным от прямого угла, что приводит к уменьшению местного аэродинамического сопротивления лопасти 3 и, следовательно, снижает аэродинамические нагрузки на воздушный винт.

Снабжение воздушного винта неподвижным цилиндрическим кожухом 10, охватывающим все лопасти 3 и выдвинутым перед лопастями 3 передней втулки 2 не менее чем на длину L лопасти 3, позволяет увеличить величину крутящего момента при вращении воздушного винта.

Изобретение относится к области авиации. Воздушный винт содержит вал 1, на котором установлены две втулки 2, на каждой из которых закреплены лопасти 3. Каждая лопасть 3 выполнена вдоль размаха с наибольшей толщиной профиля 0,10÷0,25 длины местной хорды и с острыми передней и задней кромками. Наибольшая толщина профиля расположена в середине местной хорды. Каждая лопасть 3 закручена относительно оси, проходящей через середины местных хорд вдоль размаха. Лопасти 3 закреплены на каждой из втулок 2 наклонно в сторону, противоположную вращению. Воздушный винт может быть снабжен неподвижным цилиндрическим кожухом, охватывающим лопасти 3 и выдвинутым перед лопастями передней втулки 2 не менее чем на длину лопасти. Технический результат - уменьшение аэродинамических нагрузок. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Воздушный винт, содержащий вал с установленными на нем, по меньшей мере, двумя втулками с закрепленными на каждой из них равномерно по окружности лопастями, каждая лопасть имеет острые переднюю и заднюю кромки и выполнена вдоль размаха лопасти с наибольшей толщиной профилей (0,10÷0,25)·b, где b - длина местной хорды лопасти, и закручена относительно оси, проходящей через середины местных хорд вдоль размаха лопасти, причем наибольшая толщина профиля расположена в середине каждой местной хорды.2. Винт по п.1, отличающийся тем, что лопасти закреплены на каждой из втулок наклонно в сторону, противоположную вращению.3. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен неподвижным цилиндрическим кожухом, охватывающим все лопасти и выдвинутым перед лопастями передней втулки не менее чем на длину лопасти.