ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1994 года по МПК B64D41/00 F03D9/00 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к аварийным приводам агрегатов летательных аппаратов.

Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов устройства и улучшение его аэродинамических характеристик.

На фиг.1 изображен ветродвигатель, продольный разрез; на фиг.2 - сечение ветродвигателя по маслонасосу системы регулирования (при снятом обтекателе).

Ветродвигатель содержит статор 1, размещенный в нем редуктор, имеющий ведущую 2 и ведомую 3 шестерни, внутренние шлицы последней из которых через промежуточное звено 4 связаны с приводным агрегатом (на фиг. не показан), ротор 5, расположенный в статоре 1 с помощью подшипникового узла, образованного подшипниками 6, 7, манжетой 8 и крышкой 9. Ротор 5 имеет приводной вал 10, связанный через шпонку 11 с ведущей шестерней 2. На диске приводного вала 10 смонтирована втулка 12, в радиальных расточках которой с помощью упорного и радиального подшипников 13 и 14, стакана 15, радиального штифта 16 и манжету 17 установлены лопасти 18 изменяемого шага. Стакан 15 выполнен с буртом, образующим одну из обойм упорного подшипника 13, с противовесами 19 для компенсации поперечных составляющих центробежных сил лопастей 18 и с пальцем 20, размещенном на некотором радиусе относительно оси поворота лопасти 18, образуя рычаг для поворота последней. Палец 20 входит в паз ступицы силового поршня 21. Силовой поршень 21, зафиксированный от разворота направляющими 22, пружина 23 установки лопастей 18 на максимальный угол, расточка во втулке 12 и ступица 24 образуют силовой цилиндр с кольцевой рабочей камерой 25, канал слива 26 из которой прикрывается заслонкой 27 поворотного рычага 28. Последний установлен подвижно на оси 29, жестко связанной со втулкой 12, и поджат через тарелки 30, 31 и регулировочный винт 32 пружиной 33. Неподвижная цилиндрическая шестерня 34, связанная с крышкой 9 статора 1 с помощью рессоры 35, и подвижная шестерня 36, расположенные в расточках втулки 12 и закрытые крышкой 37 образуют насос гидросистемы питания регулятора частоты вращения рабочей жидкостью.

Гидросистема также содержит емкость 38, кольцевой канал 40, образованный сквозным отверстием приводного вала 10 и рессорой 35; каналы 41 во втулке 12, полость 42 между втулкой 12 и установленным на ней обтекателем 43, канал 44 всасывания, канал 45 нагнетания с установленным в нем дросселем 46, редукционным клапаном 47, находящимся в поле действия центробежных сил, и вторым редукционным клапаном 48, продольная ось которого совпадает с осью вращения ротора.

Работа ветродвигателя происходит следующим образом.

В нерабочем положении ветродвигателя и при выводе его в поток лопасти 18 изменяемого шага находятся в положении максимального угла установки ϕ_макс . При таком положении лопастей 18 нагрузки на них и на ветродвигатель в целом от набегающего потока воздуха минимальны, пусковой момент, развиваемый ветродвигателем, увеличен, а ротор может раскрутиться только до частоты вращения, значительно меньшей номинальной.

После вывода ветродвигателя в рабочее положение за счет энергии набегающего на лопасти 18 воздушного потока начинается постепенное раскручивание ротора 5. При этом через приводной вал 10, шестерни 2 и 3 редуктора и промежуточное звено 4 вращение передается на приводной агрегат. Шестерня 34 маслонасоса остается неподвижной, так как удерживается рессорой 35. Подвижная шестерня 36 маслонасоса, вращаясь вместе с втулкой 12 и обегая неподвижную шестерню 34, вращается вокруг своей оси. Таким образом насос вступает в работу, засасывает жидкость через канал 44 из полости 42 и нагнетает ее в канал 45 через дроссель 46 в рабочую камеру 25 силового цилиндра. Силовой поршень 21 перемещается, сжимая пружину 23, и через палец 20 поворачивает лопасть 18 к минимальному углу установки, что ведет к возрастанию частоты вращения. Скорость перемещения поршня и разворот лопастей определяется величиной проходного сечения дросселя 46.

Редукционный клапан 48 исключает возможность чрезмерного повышения давления во всем диапазоне частот вращения. Таким образом, обеспечивается плавная раскрутка агрегата и исключаются забросы частот вращения ротора ветродвигателя при выводе его в рабочее положение.

При достижении номинальной частоты вращения вступает в работу регулятор. Под действием центробежных сил поворотный рычаг 28 заслонкой 27 открывает (при повышении частоты вращения выше номинальной) или прикрывает (при снижении частоты вращения ниже номинального значения) канал слива 26 из рабочей камеры 25 силового цилиндра, что приводит к изменению давления в полости рабочей камеры 25 силового цилиндра, перемещению поршня 21 и развороту лопастей 18 в сторону увеличения или уменьшения угла установки ϕ , благодаря чему частота вращения уменьшается либо увеличивается, стремясь к номинальному значению. На установившемся режиме при номинальной частоте вращения сила пружины 23 уравновешиваются давлением жидкости в рабочей камере 25, величина которого определена соответствующим положением заслонки 27, обусловленным равенством центробежной силы поворотного рычага 28 с заслонкой 27 с одной стороны и силы пружины 33 с другой. Поэтому силовой поршень 21 занимает определенное положение, а связанные с ним лопасти 18 устанавливаются на такой угол, при котором мощность, развиваемая ветродвигателем, равна мощности, потребляемой приводным агрегатом.

В случае отказа регулятора частоты вращения при повышении ее значения несколько выше номинального, срабатывает редукционный клапан 47, стравливается давление в канале 45 нагнетания и силой пружины 23 рабочая жидкость из полости рабочей камеры 25 вытесняется через дроссель 46, клапан 47. Поршень 21, перемещаясь, поворачивает лопасти 18 в направлении максимального угла установки, снижая тем самым частоту вращения ротора.

Протекание рабочей жидкости в емкость 38 из полости 42 и обратно, вызванное перемещениями силового поршня 21 регулятора частоты вращения, осуществляется через каналы 41 во втулке 12 и кольцевой канал 40.

Такое выполнение ветродвигателя обеспечивает уменьшение его массы, габаритов и улучшение аэродинамических характеристик, так как отсутствует наружное кольцо статора, противовесы на лопастях размещены внутри втулки вне набегающего потока, и исключает возможность повышения давления в системе регулирования выше предельно допустимых значений наличием второго редукционного клапана, срабатывание которого не зависит от частоты вращения.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к аварийным приводам агрегатов летательных аппаратов. Целью настоящего изобретения является уменьшение массы и габаритов устройства и улучшение его аэродинамических характеристик. Ветродвигатель содержит статор 1, размещенный в нем ротор, имеющий ведущую 2 и ведомую 3 шестерни, соединенные через промежуточное звено 4 с приводным агрегатом летательного аппарата. Ротор 5 имеет приводной вал 10, на диске которого смонтирована втулка 12, в радиальных расточках которой в подшипниках установлены лопасти 18 изменяемого шага. Во втулке 12 смонтирован силовой поршень 21, зафиксированный от разворота направляющими 22. Поршень 21 находится под воздействием пружины 23 устанавливающей лопасти 18 на максимальный угол. Перевод лопастей на минимальный или промежуточный рабочий угол установки осуществляется под давлением масла, поступающего от маслонасоса в рабочую полость 25 силового цилиндра. Ветродвигатель снабжен регулятором частоты вращения и редукционным клапаном срабатывающим при отказе регулятора частоты вращения и ограничивающим раскрутку ротора ветродвигателя. 2 ил.

ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ преимущественно для аварийного привода агрегатов летательного аппарата, содержащий статор с подшипниковым узлом и ротор, имеющий приводной вал, втулку и лопасти изменяемого шага, каждая из которых установлена во втулке при помощи стакана с приводным рычагом, радиальный и упорный подшипники, гидравлический регулятор частоты вращения, выполненный в виде силового цилиндра с кольцевой рабочей камерой во втулке, силовой поршень, кинематически связанный через приводные рычаги, на стаканах с лопастями изменяемого шага, пружину установки лопастей на максимальный угол, чувствительный элемент регулятора, образованный поворотным подпружиненным рычагом, размещенным в поле центробежных сил, с заслонкой, взаимодействующей с отверстием слива жидкости из рабочей камеры силового цилиндра, и гидросистему питания регулятора частоты вращения, включающую емкость для жидкости, подводящий канал, насос, имеющий неподвижную и подвижную шестерни, первая из которых расположена в центральной расточке втулки и связана со статором рессорой, а вторая установлена во втулке и выполнена обегающей вокруг первой неподвижной шестерни, и отводящий канал, сообщенный с рабочей камерой силового цилиндра и снабженный редукционным клапаном, реагирующим на частоту вращения ротора, при этом подшипниковый узел в статоре размещен вне втулки ротора, отличающийся тем, что, с целью улучшения аэродинамических характеристик, уменьшения массы и габаритов, ветродвигатель снабжен редуктором с промежуточным элементом для привода агрегата, статор выполнен в виде полой штанги, внутренняя полость которой образует емкость для жидкости гидросистемы, а приводной вал имеет центральное отверстие для подвода жидкости от емкости к насосу и размещения рессоры, при этом насос снабжен вторым редукционным клапаном, продольная ось которого совпадает с осью вращения ротора, а каждый стакан зафиксирован на лопасти радиальным штифтом и выполнен заодно с упорным диском, образующим кольцо упорного подшипника, и снабжен противовесом, причем противовесы расположены внутри втулки, а элементы подшипникового узла, редуктор и промежуточный элемент размещены в полости штанги.