Втулка несущего винта Российский патент 2024 года по МПК B64C27/35 B64C27/48 B64C11/06 

Использование: для крепления лопастей к валу несущего винта.

Сущность: Конструкция предлагаемой втулки несущего винта выполнена с использованием пластинчатых упругих элементов двух конфигураций, одна обеспечивает работу осевого шарнира, а вторая - горизонтального шарнира. Такое исполнение позволяет независимую настройку необходимой жесткости одного упругого элемента от параметров другого. Изобретение направлено на создание втулок несущих винтов с необслуживаемым креплением 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. 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. Вследствие 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 вследствие 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 увеличения махового движения лопастей. Ограничитель свеса лопастей данной втулки выполнен из большого числа деталей на основе скользящего в направляющих диска и пальцев-толкателей. Несмотря на компактность такого ограничителя свеса, в его конструкции присутствует большое количество деталей, требующих сложной механической обработки при изготовлении и регулярной смазки при эксплуатации. При желании сделать такой упругий элемент с большей жесткостью при маховом движении лопасти относительно горизонтального шарнира придется усложнять конфигурацию зоны контура единичного элемента ответственной за выполнение функции осевого шарнира и увеличивать его общую длину, что приведет к еще большему увеличению габаритов втулки несущего винта.

Известна конструкция втулки несущего винта вертолёта Патент RU 2798585 C1.

Втулка несущего винта, состоящая из сборной ступицы, сжимающей Y-образные пластинчатые упругие элементы, воспринимающие все силы, создаваемые лопастью с одной стороны, пальцев, рукавов состоящих из обтекаемых кожухов с опорными траверсами со сферами с одной стороны и переходниками сжимающими пакет упругого элемента и служащего для крепления лопасти с другой стороны, поводками управляющими углом установки лопастей на тыльной стороне обтекаемого кожуха, диска ограничителя свеса лопастей, перемещающегося в направляющих, воспринимающего усилия при свешивании лопастей непосредственно от рукавов. При желании сделать такой упругий элемент с большей жесткостью при маховом движении лопасти относительно горизонтального шарнира придется усложнять конфигурацию зоны контура единичного элемента, ответственной за выполнение функции осевого шарнира и увеличивать его общую длину, что приведет к увеличению габаритов втулки несущего винта.

Известна конструкция втулок несущего винта вертолётов французской фирмы Aerospatiale (в настоящее время подразделение Airbus) StarFlex (фиг.2). Втулка имеет упругий элемент в виде звезды с тремя профилированными по длине лучами, выполняющими функцию горизонтальных шарниров, и комплект эластомерных подшипников с деталями обхватывающих рамок, выполняющих функцию осевого шарнира. Данная конструкция, несмотря на свою лаконичность, имеет детали сложной геометрии из композиционных материалов, а также технологий изготовления эластомерных подшипников. Схема этой втулка несущего винта наиболее близка предлагаемому изобретению и 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 пластинчатыми упругими элементами, а они через узел осевого шарнира лопастям. Подъемная сила каждой из лопастей передается на вал параллельными оси вращения винта составляющими сил и непосредственно от пластинчатых упругих элементов, далее через сферические шарниры траверс осевых шарниров большого диметра, через ступицу на вал несущего винта. 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 ступицы (поз.1) и прижимной части (поз.2), сжимающих профилированными щеками (поз.3, поз.4), пакеты пластинчатых упругих элементов (поз.5), выполняющих функцию горизонтальных шарниров, модулей разгружающих шарниров, состоящих из коромысла (поз.6), подшипников скольжения (поз.7), наконечников (поз.8) и щек малых (поз.9) с кронштейнами синхронизаторами (поз.10), выполняющими функции пятки ограничителя свеса, радиальных подшипников (поз.11), наружного (поз.12) и внутреннего (поз.13) трубчатых корпусов осевого шарнира, траверс (поз.14) с опорными сухарями (поз.15) сфер шарниров (поз.16), переходниками (поз.17, поз.18) и стаканами (поз.19, поз.20), сжимающими пакеты упругих элементов (поз.21), крепящихся к деталям сборной ступицы кронштейнами (поз.22, поз.23), выполняющего функцию осевого шарнира и служащего для крепления лопасти с одной стороны и для соединения с невращающимся трубчатым корпусом осевого шарнира с другой стороны, поводка (поз.24) диска ограничителя свеса (поз.25) и его направляющих (поз.26).

Предлагаемая конструкция обеспечивает возможность уменьшения сроков предполётных и послеполётных осмотров, обслуживания по сравнению с конструкциями, использующими подшипники качения, что важно для обеспечения следующих вылетов.

Таким образом, по сравнению с ближайшими аналогами 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.3 и 4 приведены общие виды втулки несущего винта, являющейся предметом настоящего изобретения.

На фиг.5 показана единичная пластина упругого элемента, воспринимающего центробежную силу лопасти в конструкции осевого шарнира.

На фиг.6 показана единичная пластина упругого элемента, выполняющего функцию горизонтального шарнира.

На фиг.7 показан разрез втулки вдоль одного из рукавов.

На фиг.8 показано устройство рукава втулки несущего винта в разрезе.

На фиг.9 показано устройство разгружающего шарнира.

Позиции на фиг.3-9 означают:

1 - несущая часть ступицы,

2 - прижимная часть ступицы,

3 - профилированная щека-направляющая верхняя,

4 - профилированная щека-направляющая нижняя,

5 - пакет пластинчатых упругих элементов,

6 - коромысло,

7 - подшипник скольжения,

8 - наконечник,

9 - щека малая,

10 - кронштейн синхронизатор,

11 - радиальный подшипник,

12 - наружный трубчатый корпус осевого шарнира,

13 - внутренний трубчатый корпус осевого шарнира,

14 - траверса,

15 - опорный сухарь,

16 - сфера,

17 - переходник,

18 - переходник вилка,

19 - стакан малый,

20 - стакан большой,

21 - пакет пластинчатых упругих элементов,

22 - кронштейн верхний,

23 - кронштейн нижний,

24 - поводок,

25 -диск ограничителя свеса,

26 - направляющая.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям несущих винтов вертолётов. Втулка несущего винта состоит из сборной ступицы, пластинчатых упругих элементов двух типов, выполняющих функции осевого и горизонтального шарниров, траверс с опорными сферическими шарнирами, переходников, сжимающих пакет упругого элемента, выполняющего функцию осевого шарнира и служащего для крепления лопасти. Пакеты пластинчатых упругих элементов, выполняющих функцию горизонтальных шарниров, сжаты в средней своей части деталями ступицы, а по концам - деталями наконечников разгружающих шарниров, ограничителя свеса. Пластинчатые упругие элементы выполнены двух конфигураций, при этом упругий элемент одной конфигурации обеспечивает работу осевого шарнира, а упругий элемент второй конфигурации - горизонтального шарнира. Обеспечивается возможность задания независимо различной степени жесткости упругих элементов двух типов, что позволяет подобрать жесткость пакета, выполняющего функцию горизонтального шарнира выбором необходимого количества единичных элементов независимо от характеристик пакета упругих элементов, выполняющих функцию восприятия центробежной силы лопасти в осевом шарнире. 9 ил.

Втулка несущего винта, состоящая из сборной ступицы, пластинчатых упругих элементов двух типов, выполняющих функции осевого и горизонтального шарниров, траверс с опорными сферическими шарнирами, переходников, сжимающих пакет упругого элемента, выполняющего функцию осевого шарнира и служащего для крепления лопасти, пакетов пластинчатых упругих элементов, выполняющих функцию горизонтальных шарниров, сжатых в средней своей части деталями ступицы, а по концам - деталями наконечников разгружающих шарниров, ограничителя свеса, отличающаяся тем, что выполнена с использованием пластинчатых упругих элементов двух конфигураций, при этом упругий элемент одной конфигурации обеспечивает работу осевого шарнира, а упругий элемент второй конфигурации - горизонтального шарнира, с возможностью задания различной жесткости упругих элементов двух типов.