ФИКСИРОВАННАЯ ИЛИ УПРАВЛЯЕМАЯ ЗАКОНЦОВКА (КРЫЛЫШКО) ЛОПАСТИ ВИНТА Российский патент 2015 года по МПК B64C11/20 B64C27/473 B63H1/16 

Область техники. Авиационная промышленность, судостроение, ветроэнергетика.

Уровень техники. Фиксированная или управляемая законцовка (крылышко) лопасти (винта) (ФУЗ) является такой же лопастью (винтом), как и лопасть с законцовкой в виде загнутого конца. И относится она к тому же уровню техники - двигателестроению. Отличие их состоит в том, что лопасть с загнутым концом предназначена для снижения потерь мощности, а ФУЗ - для максимально эффективного использования лопастных механизмов в двигателях и турбинах (К.В. Холщевников и др. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. Москва. Машиностроение, 1986. Часть 1. Теория лопаточных машин).

Раскрытие изобретения. Фиксированная или управляемая законцовка (крылышко) лопасти является аналогом лопасти с законцовкой в виде отогнутого конца, но отличается от нее тем, что у лопасти с отогнутым концом она (законцовка) является ее прямым продолжением, а у фиксированной или управляемой законцовки она представляет из себя часть кольца с профилем лопасти, разделенную на верхнюю и нижнюю части по отношению к этому профилю, где каждая часть имеет фиксированный или управляемый угол атаки независимый друг от друга. Эффективность работы большинства лопаточных машин зависит от аэродинамики профиля лопастей (воздушных винтов), а применение кольца вокруг лопастей (импеллера) значительно снижает потери мощности лопаточной машины. Но при больших скоростях летательных аппаратов эффективность применения кольца (импеллера) снижается и с еще большим ростом скорости эффективность превращается в недостаток. Чтобы максимально использовать все качества импеллера и при этом убрать его недостатки на больших скоростях можно использовать не все кольцо, а только его части и при этом придать аэродинамический профиль всем его частям. Так как известно, что давление в нижней и верхней части лопасти (по отношению к его профилю) различное, то законцовки в нижней и верхней части должны иметь разные углы атаки по отношению в воздушному потоку, чтобы не только снижать индуктивное сопротивление на концах лопасти, но и создавать дополнительную подъемную силу винта.

Краткое описание чертежа.

Фигура 1.

1 - Лопасть, 2 - Законцовка (крылышко), 3 - Верхняя часть законцовки, 4 - Нижняя часть законцовки. 5 - Угол атаки верхней части. 6 - Угол атаки нижней части.

При работе двигателя лопасть (1) создает воздушный или водный поток. Законцовка (2) уменьшает индуктивное сопротивление на концах лопасти. Угол атаки верхней части законцовки (5) регулирует давление потока в верхней части, а угол атаки нижней части законцовки (6) регулирует давление потока в нижней части и улучшает аэродинамику лопасти и всей лопаточной машины.

Осуществление изобретения. Импеллеры и законцовки лопастей давно используются в мировой технике. В основном все внимание конструкторов сосредоточено на основных рабочих деталях - лопастях и их законцовках, так как их аэродинамика и определяет основную эффективность лопаточной машины. Применение импеллеров считается более эффективным, но очень затрудняется из-за резкого увеличения массивности конструкций. Но если использовать не все кольцо импеллера, а только его часть, то можно будет и значительно снизить потери мощности и не сильно увеличить вес конструкции. Из практики известно, что применение крыльев с загнутыми концами приводит к реальному снижению потерь мощности, а применение лопастей (воздушных винтов) с загнутыми концами, таких же как на концах крыльев самолетов, приводит к несущественному снижению потерь мощности. Поэтому они практически не используются в лопаточных механизмах. В тоже время, применение импеллеров увеличивают эффективность использования лопаточных механизмов до 30%, но на небольших скоростях. Использование лопасти с ФУЗ делает компромисс - не дает резко увеличить вес конструкции, не только уменьшает потери мощности лопастей (винтов), но и увеличивает ее. Разделение же законцовки на верхнюю и нижнюю части по отношению к профилю винта улучшает его аэродинамику, потому что с помощью изменения углов атаки законцовки можно изменять давление воздушных потоков и следовательно регулировать подъемную силу лопасти (винта). Трудно механизировать законцовку лопасти с законцовкой в виде загнутого конца, а ФУЗ можно механизировать, также как и саму лопасть (винт) для изменения угла атаки. Также можно использовать ФУЗ на лопастях ветряков и на лопастях морских двигателей.

Технический результат. Использование ФУЗ приводит к уменьшению потерь мощности, почти не увеличивает вес конструкции, но при этом значительно улучшает и регулирует аэродинамику лопасти, также немного снижает шум и, следовательно, увеличивает его подъемную силу и эффективность. Если установить на самолет, вертолет или корабль вместо обыкновенных лопастей лопасти с ФУЗ, то тяга двигателей значительно увеличится и можно без дополнительных затрат увеличить дальность маршрута транспортных средств или увеличить массу перевозимого груза. Ветряки (ветровые турбины) с помощью ФУЗ тоже будут использоваться с намного большей эффективностью.

Изобретение относится к области винтовых движителей. Законцовка лопасти, выполненная в виде концевого крылышка, представляет собой профиль лопасти, разделенный на верхнюю и нижнюю части. Каждая часть концевого крылышка может иметь фиксированный или управляемый угол атаки, независимый от угла атаки другой части. Достигается уменьшение потерь мощности привода винта, улучшение аэродинамики лопасти, увеличение подъемной или тянущей силы и эффективности винта. 1 ил.

Фиксированная или управляемая законцовка лопасти в виде концевого крылышка, отличающаяся тем, что представляет собой профиль лопасти, разделенный на верхнюю и нижнюю части, где каждая часть имеет фиксированный или управляемый угол атаки, независимый друг от друга.