1
Изобретение относится к движителям силовых установок транспортных средств на воздушной подушке и может быть применено на других транспортных средствах для создания тяги в воздушной и водной средах.
Известны воздушные винты, содержащие лопасти пренмушественно круглого сечения, неподвижно прикрепленные к ступице и выполненные с внутренним Продольным каналом, соеди 1енным с расположенными вдоль лопасти щелями для выпуска рабочей среды, подводимой внутрь полости от известного источника.
Создание тяги этих винтов основано на известном способе изменения циркуляции (картины обтекания) при выдувании на поверхность движущегося в потоке тела струи жидкости или газа (рабочей среды).
Для управления движением аппарата такие вннты устацавл ваются на поворотном пилоне, внутри которого проложена магистраль подвода рабочей среды. Однако из вестные винты не обеспечивают достаточной эффектнвиостн процессов управления аппаратом, так как не обеспеч1 зается быстрое изменение тяги винта по величине н направлению и реверсирование тяги.
Цель изобретения - повышение эффективности процессов регулирования тяги винта ио величине н направлению и реверсирования тяги за счет изменения общего расхода и направления истечения рабочей среды, а также за счет циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта. Для достижения этой цели внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой на полости, соединенные с продольными щелями, а в верхней части поворотного пилона выполнена кольцевая полость, соединенная с источником рабочей среды и образующая на торце верхней части иилона, примыкающей к стуиице винта, концентричные кольцевые каналы (по числу полостей лопасти), разделенные радиальными перегородками на изолированные секторные участки, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии пилона и сообщенные с кольцевой полостью посредством перепускных окон, а с внутренними полостями лопастей - с помощью каналов, выполненных в ступице винта.
С целью изменения общего расхода и направления истечения рабочей среды, а также циклического выпуска рабочей среды ио углу поворота винта перепускные окна оборудованы подв1;ж1 Ь МИ заслонкамн, соединенными с исполнительными нлоками пневмоцилиндроз, прнкреплепных к стенкам кольцевой полости и управляемых с помоидью многоходового крана, дистанционно связанного с системой управлекня аппаратом. С целью обеспечения начала истечения рабочей среды из продольных щелей лопасти при заданном давлении рабочей среды и улучшения аэродинамических характеристик лопасти наружные кромки продольных щелей выполнены пружинящими и плотно прилегающими к внутренним кромкам, когда давление рабочей среды меньще заданного. С целью обеспечения открытия продольных щелей при недостаточном для этой цели давлении рабочей среды во внутренних полостях лопасти вблизи пружинящих кромок щелей смонтированы надувные эластичные оболочки, сообщаемые посредством дистанционно управляемого крана и трубопроводов с дополнительными магистралями давления (для открытия щели) или стравливания (для закрытия щели). На фиг. 1 изображена общая схема транспортного устройства, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - лопасть в сечении, перпендикулярном ее продольной оси; на фиг. 4 - верхняя часть пилона в сочетании со ступицей винта, частичный разрез верхней части пилона; на фиг. 5 - верхняя часть пилона, со стороны ступицы винта; на фиг. б - схема размещения в лопасти надувиых эластичных оболочек, управляющего крана к трубопроводов. Пустотелые лопасти 1 преимущественно круглого сечения неподвижно прикреплены к ступице 2 винта. Внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой 3 на две полости А и Б, соединенные с продольными щелями 4, наружные кромки 5 которых выполнены пружинящими. В верхней части поворотного пилона 6, прикрытой обтекаемым кожухом 7, имеется кольцевая полость 8, соединенная с источником рабочей среды ио внутрипилонной магистрали. Кольцевая полость 8 образует на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице 2 винта, два (по числу внутренних полостей лопасти) концентричных кольцевых капсла: внещиий и внутренний. Оба канала радиальными перегородками 9 разделены на изолированные секторные участки: внещние 10 и внутренние 11, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии пилоиа 6. Каждый секторный участок 10 сообщен с полостью 8 пилона посредством перепускного окна 12, а каждый участок 11 сообщен с полостью 8 посредством перепускного окна 13. Для сообщения участков 10 с полостью А в ступице винта выполиены каналы 14, а для сообщения участков 11 с полостью Б - каиа. i 5. Количество каналов соответствует количеству лопастей винта. Перепускные окна 12 и 13 оборудованы подвижными заслонками 16 и i7, соединенными соответствеиио с исполнительными штоками пиевмоцллиндров 18 и 19, укрепленных на стенках кольцевой полости S и управляемых с помощью многоходового крана (на чертеже не показан), дистанционно связанного с системой управления аппаратом. Во внутренних полостях лопасти 1 вблизи пружинящих кромок 5 установлены надувные эластичные оболочки 20, сообщенные посредством дистаициоино управляемого крана 21 и трубопроводов 22 с дополнительными магистралями давления или стравливания. Привод винта осуществлен от горизонтального вала 23, соединенного посредством конических зубчатых колес 24 и 25 с вертикальным валом, проходящим через пилон 6, прикрепленный к корпусу 26 аппарата на шарнире, обеспечивающем повороты пилона вокруг собственной вертикальной оси. Описанный узел воздущного винта работает следующим образом. От газотурбинного или другого двигателя, установленного в корпусе 26 аппарата, вращение передается на вертикальный вал, расположенный в поворотном пилоне 6, и далее через конические зубчатые колеса 25 и 24 и горизонтальный вал 23 на ступицу 2 винта. Таким образом, вращение винта относительно пилона происходит всегда в одну и ту же сторону. Для создания тяги в плоскости симметрии аппарата вдоль направления его движения рабочую среду, подводимую по внутрипилонному каналу в кольцевую полость 8, подводят Б полости А всех лопастей. Под давлепием рабочей среды пружинящие кромки 5 отжимаются, и тонкая струя рабочей среды тангенциально выдувается на поверхность каждой лопасти 1. Если вращение лопасти 1 происходит по направлению стрелки Л (см. фиг. 3), то при выдувании рабочей среды из полости А возникающая тяга лопасти направлена по стрелке Л. Для обеспечения подачи рабочей среды из кольцевой полости 8 в полости А всех лопастей через систему управления аппаратом подают сигнал на многоходовой кран: все пневоцилиндры 18, воздействуя на подвижные аслонки 16, открывают перепускные окна 12, все пневмоцилиидры 19 с помощью заслоок 17 закрывают окиа 13. Секторные участи 10 внешнего кольцевого канала по обе стооны от радиальных перегородок 9 сообщатся с подводом рабочей среды, которая-даее по каналам 14 поступает в полости А аждой лопасти непрерывно, независимо от азы враще 1ия лопастей винта относительно лоскости симметрии пилона. Секторные участки 11 внутрепнего кольцеого канала по обе стороны от перегородок 9, аналы 15 и полости Б всех лопастей, цезависимо от фаз их вращения, отключаются от источника рабочей среды.
При необходимости изменить направление действия тяги виита на 180° подают сигнал на многоходовой кран таким образом, что все пневмопилиндры 18 с помощью заслонок 16 закрывают окна 12, а все пневмоцилиндры 19 с помощью заслонок 17 открывают окна 13. При этом рабочая среда из полости 8 заполняет секторные участки 11 по всей окружности внутреннего кольцевого канала, по каналам 15 поступает в полости Б всех лопастей 1, независимо от фаз их вращения, а все участки 10 внешнего кольцевого канала, каналы 14 и полости А всех лопр.стей отключаются от источника рабочей среды.
При продолжающемся вращении лопасти 1 по стрелке М (см. фиг. 3), но при истечении рабочей среды из щели полости Б тяга лопасти направлена по стрелке Р, т. е. в противоположную сторону по сравнению с предыдущим случаем, оставаясь равной с ним по величине.
Поскольку известные системы управления, например электропневматические, обладают достаточно высоким быстродействием, описанный процесс реверсирования тяги происходит в короткий промежуток времени и не требует существенных энергозатрат.
Изменение тяги винта только по величине при любом направлении ее действия производится синхронным перемещением соответствующей группы подвижных заслонок.
Так, например, при истечении рабочей среды из полостей А для уменьшения суммарной тяги винта все заслонки 16 одновременно перемещают на пр)1крытие окон 12. И, наоборот, для увеличения тяги производят одновременное перемещение заслонок 16 на открытие окон 12.
Для изменения направления действия тяги, например отклонения ее вправо от плоскости симметрии аппарата, при закрытых перепускных окнах 13 закрывают также перепускное окно 12, расположенное справа от плоскости симметрии пилона 6, смотря по направлению движения аппарата, оставляя левое окно 12 открытым. В этом случае канал 14 любой лопасти 1 соединен с источником рабочей среды только при движении против левого секторного участка 10 и только с левой стороны от плоскости симметрии пилона 6 впнт создает тягу. С правой же стороны тяга отсутствует. Поэтому создается неуравновешенный момент относительно вертикальной оси пилона, поворачивающий пилон вместе с винтом вправо. Для прекращения поворота пилона в необходимый момент открывают правое перепускное окно 12 на такую же величину, как и левое окно 12. Моменты от силы тяги лопастей слева II справа от оси симметрии пилона уравновеш1 Ваются, а суммарная тяга винта занимает заданное направление действия для осуществления маневра аппарата или для
стабилизации его движения в случае воздействия внешнего возмущения.
Эффективность циклического действия тяги лопастей для отклонения суммарной тяги винта может быть повышена путем соответствующего сочетания работы правых и левых секторных участков внешнего и внутреннего кольцевых каналов пилона.
Так, например, для более быстрого отклонения суммарной тяги винта вправо от плоскости симметрии аппарата одновременно с прикрытием правого окна 12 открывают правое окно 13, оставляя левое окно 13 закрытым. Слева от плоскости симметрии пилона
(смотря по направлению движения аппарата) тяга лопастей имеет направление движения аппарата, а справа от плоскости симметрии-обратное направление. Разворачивающий момент возрастает.
При отклонении суммарной тяги винта влево от плоскости симметрии аппарата действия системы управления многоходового крана и пневмоиилиндров будут обратными. Надувные эластичные оболочки 20 вместе
с краном 21 и трубопроводами 22 позволяют повысить точность срабатывания описанного устройства при недостаточном давлении рабочей среды во внутренних полостях винта. Кроме того, конструкция, изображенная на
фиг. 6, может обеспечить циклическое управленне выпуском рабочей среды из противоположно направленных щелей 4 без диафрагмы 3.
Регулирование величины и направления действия тяги винта может производиться при работе газотурбинного двигателя на заданных оптимальных оборотах, что положительно сказывается на экономичности двигателя.
На аппарате с данным узлом винта могут
быть применены различные типы двигателей,
в том числе порщневые, газотурбинные, включая двухконтурные, с использованием второго
контура в качестве источника рабочей среды.
при этом механический привод винта во вращение может быть заменен газовым приводом с установкой на лопастях СОПРЛ.
Требуемый закон изменения несбалансированного момента по времени или по углу поворота пилo: a в случаях циклического управления винтом может быть достигнут делением внешнего и внутреннего кольцевых каналов верхней части пилона 6 не на два, а на большее число секторных участков 10 и
И. При этом потребуется усложнение конструкции за счет необходимости соответствующего увеличения числа управляющих пневмоцилиндроБ и коммуникаций. Данный узел впнта может работать как
в газовой, в частности воздушной среде, так и в жидкости, в частности в воде.
Не исключено применение пара в качестве рабочей среды. Быстродействие системы управления при
данном, устройстве узла воздущнога виита
обеспечивает повышение характер;1стнк маневре П10стн н куреовой етабилизацпи движения аппаратов на воздушной подушке.
Предмет пзобретення
1. Узел воздушного винта для аппарата па воздуилюй подушке, содержащий лопасти npeiiMyniecTBeuHO круглого сечения, пеподвижпо прикрепленные к стунпце, соединенной с горизонтальным валом, который посредством конической зубчатой передачи связан с помещеппым в поворотном пилоне вертикальным валом, получающим вращение от вала газотурбинного или иного известного двигателя, смонтированного в корпусе аппарата, причем лопасти выполнены с внутренним продольным каналом, соединенным с расположенными вдоль лонасти щелями для выпуска рабочей среды, подводимой во внутренний капал лопасти от известного источника по Бнутрипилопной магистрали, отличающийся тем, что, с целью повыщепия эффективности процессов регулирования тяги винта по величине и паправлению и реверсирования тяги за счет изменения общего расхода и направления истечения рабочей среды, а также за счет циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта, внутренний канал лопасти разделен продольной диафрагмой на полости, соединенные с продольными щелями, а в верхней части поворотного пилона выполнепа кольцевая полость, соединенная с источником рабочей среды и образующая на торце верхней части пилона, примыкающей к ступице впита, концентричные кольцевые каналы (по числу полостей лопасти), разделенные радиальными перегородками на изолированные секторные участки, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии иплона и сообщенные с кольцевой полостью посредством перепускных окон, а .с внутренними полостями лопасти - с помощью каналов, выполненных в ступице винта.
2.Узел воздушного винта по п. 1, отличающийся тем, что, с целью изменения общего расхода и направления истечения рабочей средь, а также циклического выпуска рабочей среды по углу поворота винта, перепускные окна оборудованы подвижными заслонками, соединенными с сполпительпыми штоками пиевмоцилиндров, прикрепленных к
5 стенкам кольцевой полости и управляемых с помощью многоходового крана, дистапционпо связанного с системой управления аппаратом.
3.Узел воздушного винта по и. 1, отли0 чающийся тем, что, с целью обеспечения
начала истечения рабочей среды из продольных щелей лопасти при заданном давлении рабочей среды и улучшения аэродинамических характеристик лопасти, наружные кромки продольных щелей выполнен пружинящими и плотно прилегающими к внутренним кромкам, когда давление рабочей среды меньше заданного.
4.Узел воздушного винта по пп. 1 и 3, о т0 личающийся тем, что, с целью обеспечения открь1тия продольных щелей при недостаточиом для этой пели давлепии рабочей среды, во Бнутренн)1х полостях лопасти вбли;:и пруж1;нящих кромок щелей смонтированы
5 надувные эластичные оболочки, сообщаемые посредством дистанционно управляемого крана и трубопроводов с дополнительными магистралями давления (для открытия щели) или стравливания (для закрытия щел.ч).
..,
Z
25
X
2
Фиг
Фиг. 5
