Устройство винта с автоматически изменяющимся шагом Советский патент 1936 года по МПК B64C11/40 B64C11/06 B64C11/34 

Предлагаемое изобретение относится к иропеллерам, шаг которых может быть изменен в то время, как пропеллер находится в действии.

До настоящего времени предлагались пропеллеры с лопастями, вращающимися для изменения шага вокруг своих продольных осей; такие пропеллеры обладают преимуществами над типом пропеллеров, в которых шаг лопастей постоянный или не может быть регулируем во время действия.

Проектировались различные устройства, благодаря которым может быть произведенб такое изменение шага пропеллера, но большая часть этих устройств управлялась вручную или механически, и степень изменения шага зависела от способностей летчика. Для устранения возможности установки шага лопастей неправильной величины было также предложено изменять шаг автоматически, используя различные силы, развиваемые пропеллером.

При употреблении пропеллера с переменным шагом в высшей степени жела(94)

тельно предусмотреть некоторые устройства для противодействия или уравновешивания скручивания лопастей.

Вследствие этого одной из задач предлагаемого изобретения является снабжение пропеллера, имеющего несколько лопастей, новыми средствами для изменения их шага вместе с новыми средствами для существенного нейтрализования эффекта скручивания лопастей.

Другой задачей изобретения 1вляется конструкция пропеллера, в котором устройства изменяющие шаг лопастей, действительны для преодоления влияния скручивания на лопасти.

Следующая задача изобретенная состоит в применении к пропеллеру типа с переменным шагом новых устройств, заключающих в себе жидЬое тело, давление которого зависит от скорости вращения пропеллера, с целью удержания этой скорости существенно постоянной для данной поглощаемой энергии.

Дальнейшей задачей изобретения является конструкция пропеллера тиаа

переменным шагом, в котором испольованы новая комбинация и устройство астей для получения автоматической егулировки шага лопастей пропеллера таким образом, чтобы обеспечить мак- j имальный коэфициеит полезного дейтвия в каждый момент, к одновременно | с этим удерживать скорость вращения пропеллера постоянной, чтобы мотор, ведущий пропеллер, мог работать с макимальным коэфициентом полезного действия.

На чертеже фиг. 1 изображает горизонтальный разрез части пропеллера; фиг. 2 - боковой вид пропеллера, с частичным разрезом; фиг. 3-концевой вид с разрезом по линии 3-3 фиг. 1; -фиг. 4 - концевой вид с частичным разрезом по лшштл 4-4 частей, представленных на фиг. 1; фиг. 5 и 6- детальный вид в разрезе некоторых частей на фиг. 1.,

Пропеллер (фиг. 1 и 3) имеет несколько лопастей, приводимых в движение шпончать1м приводным валом 11, который, в случае аэропланных установок, может быть коленчатым валом обыкновенного мотора внутреннего горени9.

Для соединения лопастей 10 с валом 11 так, чтобы он приводил лопасти в движение, употребляется шпончатый приводной бл:л 12 (втулка) охватывающий вал 11, на котором он укреплен при помощи прорезанных конусов 13 и 14, могущих прижиматься к соответствующим косым поверхностям блока 12 при помощи гайки 14а, навинченной на внешнем конце приводного зала 11.

При желании соответствующие прижимные детали, как например, зажимная гайка 15, могут быть употреблены для закрепления гайки 14 в определенном положении после сборки.

Главная вту.чка 16, охватываюп ая 6.ЛОК 12 и приводимая во вращение, предусмотрена для поддержания или несения лопастей пропеллера 10; втулка 16 может двигаться по оси вдоль приводного блока 12; несколько шариковых направляющих 17 (фиг. 3) по- ; мещены мелсду этими двумя частями для облегчения обозначенного движения. Втулка 16 устроена таким образом.

чтобы лопасти 10, коренные концы которых поддерживает втулка, могли бы с целью изменения шага вращаться вокруг их продольных осей. Втулка стабнсена парой рукавов или гнезд 18, помещенных противоположно друг другу по отношению к оси вала и приспособленных к принятию коренных концов лопастей 10, спабженных прорезанными коренными муфтами 19. Между коренной муфтой и соответствующим гнездом помещаются шариковые подшипники 20 и 21; там же, между выступом 23, сделанным на коренной муфте 19, и удерживающей гайкой 24. предусмотрен опорный подшипник 22. Гайка 24 служит для удержания лопавтей в правильном положении в каждом гнезде. Две половины коренной муфты могут быть укренлены зажимными кольцами 25 и 26, и при желании маслозатворное кольцо 27, приспособленное для совместного действия с кольцом 2S и прижимным органом 28, может быть употреблено для предотвращения утечкн масла из подшипника 22.

Во вре.мя работы пропеллера производимая лопастями 10 тяга употребляется частично для изменения шага. Для этого коренные концы каждой из лопастей снабжены укреплеными на них зубчатыми кольцами 29, и приспособлены для совместного действия с относительно неподвижными зубчатыми рейками, 30, соединенными с приводным блоком 12. Для принятия этих реек могут быть сделаны соответствующие отверстия в гнездах 18; закрытие реек осуществляется, при помощи крышки 31.

Во время действия пропеллера тяга лопастей и их скручивание, вследствие центробежной силы, заставят втулку передвинуться вперед вдоль приводного блока, причем зубчатые кольца 19 будут катиться вдоль реек 30 и вращать лопасти в их гнездах, изменяя, таким образом, шаг винта.

-.Средства, приводимые в действие центробежной силой, действующие вместе со средствами, отвечаюп,ими тяге, пропеллера, также предусмотрены для управления шагом лопастей пропеллера, и первые средства имеют такой характер, что спи MOiyr действовать совместно со вторыми средствами для урегулирования шага лопастей в таком положении, что скорость мотора, ведущего пропеллер, может быть удержана существенно постоянной во время изменяющихся условий полета. Для этой цели приспособление, действующее под влиянием центробежной силы, устроено так, чтобы эластично сопротивляться тяге, помещено концентрично по отношению к приводному-валу и заключает в себе цилиндр 32 и двигающийся в нем порщень 33; чтобы иметь возможность с помощью движения этих двух частей управлять положением втулки и, следовательно, шагом лопастей, цилиндр прикреплен винтом 34 к шайбе 35,укрепленной на переднем конце ириводного блока 12 и-зажатой гайкой 36, в то время, как поршень соединен с втулкой 16 при помощи нескольких щтоков 37, симметрично расположенных вокруг оси приводного вала. Рабочая жидкость 38, например ртуть, введена внутрь цилиндра через тотверстие, которое может быть после сборки пропеллера закрыто винтом 39.

Порщень 33 снабжен отдушным отверстием 40; все части должны быгь так соразмерены, и количество жидкости в цилиндре должно быть, таким, чтобы она занимала меньше половины свободного пространства в цилиндре для устранения возможности потери этой жидкости через отверстие 40.

Чтобы увеличить аэродинамический коэфициент полезного действия пропеллера, цилиндр 32 может быть снабжен носовой частью удобообтекаемой формы.

Между щайбой 35 и втулкой 13 помещены эластичные средства, которые действуют совместно со средств ми, приводимыми в действие центробежной силой, чтобы эластично сопротивляться движению вперед втулки. Такие средства могут состоять из нескольких рессор или пружин 41, помещенных вокруг приводного вала; один конец этих рессор охватывает болтик или гвоздь 42 На втулке 16 (фиг. 5), в то время, как другой конец их вставлен в полую часть винтового колпака 43; этот последний может быть регулируем по отнощению ;к шайбе 35, с целью изменять напряжение рессор.

Для закрепления колпака 43- приспособление против отвинчивания может быть предусмотрено когда пропеллер находится в покое, пружины 41 удерживают втулку пропеллера в заднем положении, при котором шаг лопастей бывает максимальным; этот щаг предопределяется теоретически или экспериментально для некоторых данных условий полета, например, на расстояние. Таким образом, если рессоры 41 приспособлены, для эластичного противодействия тяге лопастей, а средства, отвечающие центробежной силе,-для нейтрализования скручтзания лопастей, изменение щага может быть сделано зависящим только от одной тяги. Между тем, самое устройство можно, при желании установить для действия в зависимости только от скручивания лопастей, уменьшив величину пружин 41 и увеличив количество жидкости в камере или цилиндре 32. Поверхность поршня 33 может быть, если нужно, также изменена.

Внешний конец каждой из двух реек 30 поддерживается выступом 44 щайбы 35, выполненным в виде выпуклости, имеющей шаровую поверхность (фиг. 6), чтобы допустить небольшую регулировку рейки. Гайка 45, навинченная, на внешний конец зубчатой рейки, служит для закрепления этой рейки неподвижно в урегулированном положении. Рядом с выступом 44 предусмотрен регулируемый упорный орган 46, предназначенный для взаимодействия с упором 47 (фиг. 4 и 6), несомым втулкой 1(). .

Во время работы пропеллера под действием силы тяги производится вращение лопастей его 10 при помощи усгановленных приводных соединений через втулку 16, приводного блока 1 и вала 11. Напряжение пружин 41 может быть таково, что втулка 16 нормально удернсивается в своем крайнем заднем положении, при котором шаг лопастей имеет определенную максимальную величину.

Если мотор, с целью развития максимальной мощности, действует с открытой дроссельной заслонкой, а аэроплан нJxoдитcя в по сое, и ec.;iH скорость мотора у1зеличивзгтся, то тяга, производимая лопастями пропеллера, и их скручивание также увеличатся и произведут движепие втулки против действия пружин 41, чтобы уменьшить шаг лопастей.

Действительное скручивание вращающихся, лопастей пропеллера есть алгебраическая сумма скручиваний, производимых центробежной силой и аэродинамической силой, первая из которых стремится его увеличить. Так как первая сила гораздо больше, то в результате получается движение втулки вперед и уменьшение шага лопастей. Это изменение шага производится при помощи зубчатого колеса 29, несомого коренным концом ,каждой из логгастей и зубчатыми рейк;ми 30, согдкненкы.м; с пр и водным блоком.

Если шаг лопастей уменьшается - на груз:-:а мотора уменьшается, благодаря увеличивающемуся скольжению пропеллера, и, как следствие этого, скорость вращения мотора и пропеллера будет увеличиваться. Центробежная сила, развиваемая во время ращения пропеллера и действующая на жидкость 38, заставит последнюю принять в цилиндре 32 положение, показанное на фиг. 1; центробежная сила производит в жидкости гидростатическое давление, действующее через поршень 33 и штоки 37, соединяющие этот поршень с втулкой пропеллера, заставляя эту последнюю двигаться обратно; эта сяла, таким образом, действует противоположно тяге, которая производит движение втулки вперед. Так как гидростатическое давление рабочей жидкости меняется как квадрат числа оборотов пропеллера, понятно, что сила, с которой поршень 33 сопротивляется движению втулки вперед, меняется прямо

пропорционально квадрату числа оборотов пропеллера. Таким образом, когда скорость вращения пропеллерд, стремится увеличиться в ответ на уменьшение шага гидростатическое давление стремится увеличиться и двигать втулку назад, чтобы увеличить шаг, удерживая, таким образом нагрузку мотора неизмененной.

Если средства, зависящие от центробежной силы, установлены, чтобы нейтрализовать окручивание лопастей, то пружины 41 могут быть предпазиачены для эластичного сопротивления движению втулки, отвечающему тяге пропеллера, что особенно выгодно для аэропланных установок, для которых желательно получить максимальный коэфидиент полезного действия.

Сила, изменяющая шаг, есть результирующая сила противодействующих сил, производимых тягой и центробежнойсилой, и каждая из них может быть регулируема и устанавливаема соответственным изменением напряжения пру жин 41 или изменением количества жидкости в цилиндре 32.

/

Предмет изобретения.

Винт с автоматически изменяющимсяшагом со скользящей по втулке вала втулкой лопастей, соединенных зубчатой передачей, отличающийся тем, что втулка 16 (фиг. 1) лопастей 10 винта соединена штоками 37 с поршнем 33 цилиндра 32, закрепленнщч) на щайбе 35 втулки 12 вала мотора для ограничения хода втулки 16 вдоль вала гидростатическим давлением жидкости на поршень вследствие цептробежной силы с цельюнейтрализации действия крутящего момента лопастей 10.