Втулка несущего винта Российский патент 2023 года по МПК B64C27/35 B64C27/48 B64C27/605 

Использование: для крепления лопастей к валу несущего винта.

Сущность: Предлагаемая втулка несущего винта, состоящая из сборной ступицы сжимающей Y-образные пластинчатые упругие элементы воспринимающие все силы создаваемые лопастью с одной стороны, пальцев, обтекаемых рукавов с опорными траверсами со сферами с одной стороны и переходниками сжимающими пакет упругого элемента и служащего для крепления лопасти с другой стороны, отличается размещением поводков управляющих углом установки лопастей на тыльной стороне обтекаемого кожуха и конструкцией ограничителя свеса лопастей.

Изобретение относится к области авиастроения, к втулкам несущих винтов вертолётов с пластинчатыми упругими элементами.

Известна конструкция втулок несущих винтов вертолётов серии MD-500 (фиг.1). (https://www.mdhelicopters.com) содержащая пластинчатые упругие элементы (фиг.2). У этой втулки несущего винта поводки управления шагом лопасти имеют двусторонний охват обтекаемых кожухов и крепятся сквозь них к траверсам опорных сферических шарниров, центры вращения которых по конструктивной необходимости размещены на значительном удалении от оси вращения винта. В следствии этого поводки управления должны быть размещены не ближе горизонтальной оси взмаха лопасти, проходящей через центр опорной сферы. Это приводит к значительной длине плеч автомата перекоса в следствии этого большой его массе. Размещение поводков лопастей на меньшем, чем удаление опорной сферы расстоянии от оси вращения винта при положении их перед носком рукава приводит к провоцированию нарастающего махового движения лопастей. Ограничитель свеса лопастей данной втулки выполнен из большого числа деталей на основе скользящего в направляющих диска и пальцев-толкателей (фиг.3). Несмотря на компактность такого ограничителя свеса в его конструкции присутствует большое количество деталей требующих точного изготовления и регулярной смазки.

Известна конструкция втулок несущих винтов вертолетов АК1-3 (фиг.4) (https://ak1-3.com.ua) содержащая пластинчатые упругие элементы. Агрегат построен по аналогичной схеме, но вследствие использования на легком воздушном судне имеет менее сложную конструкцию. При проектировании системы управления несущим винтом вертолёта проблему большого выноса поводков лопастей разработчики решили, отнеся автомат перекоса на значительное расстояние и допустив небольшую не параллельность тяг и оси несущего винта вносящую нелинейность в передаваемый на лопасти управляющий сигнал. При этом плечи автомата перекоса все равно пришлось делать удлиненными, что увеличило массу агрегата (фиг.5). Поводки в этом варианте крепятся непосредственно к композиционным рукавам, что выглядит изящно, но усложняет конструкцию рукавов вследствие необходимости усиления в местах восприятия композиционной деталью сосредоточенных нагрузок. Ограничитель свеса в данной конструкции (фиг.6). также выполнен на основе компактного подвижного в направляющих кольца с толкателями, состоящими из мелких деталей требующими смазки и контроля.

Известна конструкция втулок несущего винта вертолетов Konner (фиг.7) (https://www.konnerhelicopters.com), содержащая аналогичные рассмотренным ранее пластинчатые упругие элементы. Применена другая конфигурация деталей ступицы втулки, обжимающей пакеты упругих элементов. Поводки лопастей так же закреплены в наступающей зоне композиционного рукава (фиг.8) и поэтому находятся на большом удалении от оси вращения винта. Из-за большого их выноса плечи автомата перекоса сделаны ещё большими (фиг.9). Ограничитель свеса лопастей у этой модели сделан проще, но в следствии большого разноса рукавов его опорный диск имеет большой диаметр и несмотря на наличие облегчений большую массу. Эта втулка несущего винта наиболее близка конструкции предлагаемого изобретения по совокупности существенных признаков и технической сущности, поэтому выбрана в качестве прототипа.

Предлагаемая втулка несущего винта воспринимает крутящий момент от вала несущего винта при помощи сборной ступицы, передающей крутящий момент Y-образным пластинчатым упругим элементам, а они через переходники лопастям. Перерезывающая сила каждой из лопастей передается на вал параллельными оси вращения винта составляющими сил и непосредственно от пластинчатых упругих элементов, и через обтекаемые рукава на траверсы, далее через сферические подшипники, установленные в них на пальцы, закрепленные на ступице, далее через ступицу. Втулка несущего винта может быть модернизирована для несущего винта с другим количеством лопастей изменением числа узлов крепления пакетов упругих элементов.

В настоящем изобретении втулка несущего винта представляет собой узел, состоящий из несущей (поз.1) и прижимной (поз.2) частей ступицы, сжимающих пакет Y-образных пластинчатых упругих элементов (фиг.4), воспринимающих все силы действующие на лопасть, пальцев (поз.3), обтекаемых кожухов (поз.7) с траверсами (поз.6) с опорными сферическими шарнирами (поз.5) с одной стороны и переходниками (поз.9) сжимающими пакет упругого элемента и служащего для крепления лопасти с другой стороны. Размещенные в тыльной зоне обтекателя поводки (поз.11) допускают широкий диапазон выбора степени затухания махового движения лопастей при уменьшении расстояние до оси вращения несущего винта, а не при увеличении, как в случае при размещении поводков на передней части обтекателя. Это позволяет иметь более компактные автоматы перекоса минимальной массы сохраняя максимальную параллельность тяг управления углом установки лопастей и вала несущего винта, и как следствие максимальную линейность передаваемого на лопасть управляющего сигнала. Ограничитель свеса предлагаемой втулки имеет минимальное количество деталей скользящее кольцо (поз.12) с отверстиями для взаимодействия с водилами, кронштейны направляющие скольжения (поз.13) и водила (поз.8). По причине отсутствия свободного вращения скользящего кольца оно максимально облегчено вне зон касания с пятками поводков.

Изобретение направлено на создание втулки несущего винта с упругим, необслуживаемым креплением лопастей несущего винта, с минимальным количеством деталей. Предлагаемая конструкция обеспечивает уменьшение сроков предполётных и послеполётных осмотров, обслуживания, что важно для оперативного обеспечения следующих вылетов.

Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что касается промышленной применимости, то она доказывается приведенным описанием и применением настоящего изобретения в одном из проектов автора. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности.

На фиг.10 приведен общий вид втулки несущего винта, являющейся предметом настоящего изобретения.

На фиг.11 показано устройство рукава втулки несущего винта в разрезе.

На фиг.12 показано крепление траверсы, обтекаемого кожуха, водила и поводка-пятки в разрезе.

На фиг.13 показано устройство рукава втулки несущего винта. Обтекаемый кожух условно не показан.

На фиг.14 показано устройство ограничителя свеса лопастей несущего винта.

Позиции на фиг.10, фиг.11, фиг.12, фиг.13, фиг.14 означают:

1 - несущая часть ступицы,

2 - прижимная часть ступицы,

3 - палец,

4 - пакет пластинчатого Y – образного упругого элемента,

5 - опорный сферический шарнир,

6 - траверса,

7 - обтекаемый кожух,

8 - водило,

9 - переходник,

10 - щека,

11- поводок-пятка,

12- кольцо ограничителя свеса,

13- направляющий кронштейн кольца ограничителя свеса,

14- лопасть несущего винта.

Втулка несущего винта имеет несущую часть ступицы 1, которая крепится к валу несущего винта. Прижимная часть ступицы 2 прижимает к несущей части пакеты пластинчатых упругих элементов 4. К несущей части ступицы 1 крепятся пальцы 3. К комлевой части обтекаемых кожухов 7 прикреплены водила 8, траверсы 6, в которых установлены опорные сферические шарниры 5 и поводки-пятки 11. Сферические шарниры 5, установленные в траверсы 6, при сборке втулки надеваются на пальцы 3 своей цилиндрической частью и имеют возможность свободно двигаться по ним. С противоположной стороны обтекаемые кожухи 7 соединяются с переходниками 9, одновременно сжимающими пакеты упругих пластинчатых элементов и направляющих щёк 10. Направляющие кронштейны 13 надеваются на кольцо ограничителя свеса 12 и заводятся с низу к несущей части ступицы 1 и крепится к ней.

При размещении точек соединения поводков с тягами, передающими управляющий сигнал от автомата перекоса в тыльной зоне обтекателя на оси взмаха лопасти проходящей через центр сферического шарнира траверсы, взмах лопасти не приводит к изменению угла установки лопасти. В случае размещения этих точек поводков в тыльной зоне обтекателя не на оси сферического шарнира траверсы, а ближе к оси вращения несущего винта взмах лопасти в верх будет приводить к уменьшению угла её установки тем больше, чем больше амплитуда взмаха, тем самым гася маховое движение снижая возможность развития неконтролируемых колебаний. Размер кольца ограничителя свеса выбран таким образом, чтобы при не вращающемся несущем винте упор на него пяток всех поводков втулки позволял лишь допустимое свешивание лопастей под собственным весом. Во время вращения несущего винта взмахи лопастей происходят в противофазе, поэтому кольцо ограничителя свеса поочерёдно смещается в сторону взмахнувшей в верх лопасти под воздействием пятки поводка лопасти, движущейся вниз производящей касание кольца в зонах, допускаемых диапазоном его смещения относительно водил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям несущих винтов легких вертолетов. Изобретение направлено на создание втулки несущего винта с упругим, необслуживаемым креплением лопастей несущего винта, с минимальным количеством деталей. Втулка несущего винта состоит из сборной ступицы, Y-образных пластинчатых упругих элементов, пальцев, обтекаемых кожухов, траверс с опорными сферическими шарнирами с одной стороны и переходниками, сжимающими пакет упругого элемента и служащего для крепления лопасти, с другой стороны. Ограничитель свеса содержит скользящее кольцо с отверстиями для взаимодействия с водилами, направляющие кронштейны кольца ограничителя свеса, водила. Поводки, управляющие углом установки лопастей, размещены в тыловой части обтекаемых кожухов. Обеспечивается уменьшение сроков предполётных и послеполётных осмотров, обслуживания вертолетов. 14 ил.

Втулка несущего винта, состоящая из сборной ступицы, Y-образных пластинчатых упругих элементов, пальцев, обтекаемых кожухов, траверс с опорными сферическими шарнирами с одной стороны и переходниками, сжимающими пакет упругого элемента и служащего для крепления лопасти, с другой стороны, отличающаяся тем, что ограничитель свеса содержит скользящее кольцо с отверстиями для взаимодействия с водилами, направляющие кронштейны кольца ограничителя свеса, водила, а поводки, управляющие углом установки лопастей, размещены в тыловой части обтекаемых кожухов.