Ветродвигатель Советский патент 1978 года по МПК F03D9/00 

(54) ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

На фнг. 1 изображен ве родв1гатель со сложенными лопастями, вид сбоку и частичиый-. разрез по механизму раскрытия ли;:;стей; на фи1. 2 - ветродвигатель с развернутыми в рабочее положение лопастями, вид сбоку в разрезе; на фиг: 3 - резрез А-А на фиг. 1, по механизму регулятора оборотов; на фиг. 4 положение лопасти и уиоров иодвижного обтекателя после вывода ветродвигателя в рабочее положение до начала работы регулятора (лопасти имеют минимальный угол устаиовки д:,.,),вид сверху; на фиг. 5 положение лопасти и упоров подвижного обтекателя при работе регулятора (лопасть имеет промежуточиые углы установки), вид сверху.

Ветродвигатель содержит неподвижную часть -- статор 1 с установленным в нем нриводным агрегатом 2, например, генератором и;1и гидронасосом, который крепится к систе.мс выпуска аварийного источника энергии летатс;11)Ного аппарата с помощью кронштейпа 3.

На подшипниках 4, установленных на ступице 5 статора 1, вращается ротор 6. В роторе, с помощью поворотных валиков 7 (см. также фиг. 2), ПОДП1ИПНИКОВ 8, 9,осей 10 установлены .чопасти 11. На лопастях по обе стороны относительно ее продольной оси выполнены пальцы 12 в виде двух полусфер. При положении лопасти на минимально.м угле установки эти две полусферы контактируют с толкаюихим 13 и удерживающим 14 упорами, расположенными на подвижном обтекателе 15 и разнесенными также по обе сторопы лопасти 11. Последние удерживаются на минимальном угле установки с помощью пружинного эле.мента, выполненного в виде торсионов 16 через грузы 17 и поводок 18, являющимися элементами центробежного регулятора ветродвигателя. Обтекатель 15 крепится к щтоку 19, который может перемеи1.аться по направляющей ./гу.;ке 20 составного корпуса 21 и связан с пей HI попкой 22. Внутри щтока 19 выполнены шлицы, через которые посредством рессоры 23 обеспечивается связь ротора с агрегатом, находящимся в статоре 1. Шток 19, через упорный 1юди1ипник 24 связан с порщнем 25, ход которого ограничен гайкой 26. В статоре 1 выполнен канал 27 для подачи рабочего тела (жидкости шш газа). Шток 19 с гайкой 26, упорный ПОДН1ИПНИК 24 и порщень 25 образуют механизм принудительного раскрытия лоиастей И. Нодщипники ротора удерживаются гайками 28 и 29.

Грузы 17 центробежного регулятора установлены в гнездах корпуса 21 на подщипниках 30. Внутренними шлицам грузь связаны с торсиоиами 16. Второй щлицевой конец торсионов соединен с рычагами 31, которые поворачиваясь на своих опорных поверхностях относительно корпуса 21, с помощью регулировочных винтов 32 обеспечивают предварительную затяжку торсионов, то есть настройку регулятора. Грузы 17 синхронизированы между собой поводком 18, который обеспечивает связь между регулятором оборотов и поворотнымлопастями И ветролвигателя. Поводок установлен в кориусе 21 на i.ojUhDiiMUKax v и 34 и может поворачиваться в них , ,ол, ограниченный упором ) 35 i j Jiioro 36 шага на корпусе 21.

На щтоке 19 с помощью пора 37 и кольца 38 установлена пружина 39. Па порщне 25 под гайкой 26 установлена тарелка 40 пружины 41.

Па поворотных валиках 7 размеплены грузы 42 для компенсации поперечных составляющих центробежной силы лопастей.

Работа ветродвигателя происходит следующим образом.

Па фиг. 1 представлен ветродвигатель в нерабочем (убранном) положении. Лопасти сложены вдоль продольной оси ветродвигателя

и удерживаются в этом положении с по.мощью сферических пальцев 12, находящихся в гнезде, образованно.м толкающим 13 и удерживающим 14 упорами обтекателя 15. Поворотные валики 7 находятся в положении, соответствующем малому углу установки лопастей 11

с помощью торсионов 16, крутяпдий .мо.мент которых от предварительной затяжки через грузы 17 удерживает поводок 18 на упоре малого тага 35.

В евою очередь подвижной обтекатель 15

удерживается в крайнем правом положении через щток 19, упор 37 и кольцо 38 пружиной 39. Порщень 25 в этом положении дополнительно удерживается пружиной 41. В таком состоянии ветродвигатель находится до выпуска в ноток и подачи сигнала на раскрытие лопастей.

При подаче сигнала к выпуску аварийной системы, ветродвигатель выводится в набегающий воздущныйпоток из гнезда фюзеляжа летательного аппарата. При этом лопасти 11 остаются сложенными до полного вывода ветродвигателя, после чего подается сигнал на раскрытие лопастей, по которому через канал 27 под поршень 25 начинает поступать рабочее тело (жидкость, газ). Преодолевая сопротивление пружин 39 и 41, порщень 25 уходит влево и через упорный подщипник 24 перемещает

щток 19 и подвижный обтекатель 15. Толкающие упоры 13 давят на соответствующие пальцы 12 лопастей. Удерживающие упоры 14, также передвигаясь в.месте с обтекателем 15, освобождают лопасти 11.

При этом на каждую лопасть 11 действуют два крутящих мо.мента, -первый из которых обеспечивает раскрытие лопастей поворотом вокруг оси 10, преодолевая юздействие скоростного напора воздуха, и второй стремится повернуть лопасть 11 с поворотным валико.м 7

относительно его оси вращения, преодолевая момент от закрутки торсионов 16.

В случае небольщих скоростей полета летательного аппарата и, следовательно, малых сил от воздействия скоростного напора воздуха :3 лопасть, раскрытие происходит только пово,„jTOM вокруг оси 10, после окончания коTopoi-.- лопасть устанавливается в положение .маллч; щага и зафиксирована от самопроизBo.TijHoro складывания до начала работы регулятора пальцами 12 и упорами 13 и 14 на

подвижном обтекателе 15.

При больших скоростях полета раскрытие лопастей происходит следующим образом.

После подъема лопасти вокруг оси 10 на некоторый угол и возрастания сил сопротивления от скоростного напора воздуха момент, необходимый для дальнейшего ее подъема оказывается большим, чем момент предварительной затяжки торсиона 16, и валик 7 поворачивается вокруг своей оси, разворачивая лопасть 11, как бы выводя ее из под «ветра.

При этом сопротивление лопасти 11 юздушному потоку падает и она дополнительно раскрывается поворотом вокруг оси 10. Таким образом, поворачиваясь вокруг двух осей врашения и меняя свою ориентацию относительно воздушного потока, лопасти И раскрываются до положения, при котором начинается раскрутка агрегата 2. По мере раскрутки агрегата 2 сопротивление лопастей воздушному потоку падает, растет центробежная сила лопастей и они выводятся в положение, соответствуюшее минимальному углу установки.

Вывод лопасти из под «ветра в процессе раскрытия лопастей позволяет значительно уменьшить необходимую мощность механизма принудительного раскрытия и снизить нагрузки на лопасть и элементы ее заделки, а как следствие уменьшить габариты и вес ветродвигателя в целом.

В процессе раскрытия лопастей шток 19 скользит с направляющей шпонкой 22 во втулке 20 корпуса ротора и своими внутренними шцами перемещается по шлицам приводной рессоры 23, обеспечивая тем самым беспрерывную связь между ротором ветродвигателя и приводным агрегатом 2 для передачи крутящего момента.

На фиг. 2 и 3 представлен ветродви.гатель с развернутыми в рабрчее положение лопастям

При этом механизм раскрытия лопастей находится в крайнем левом положении, т. е. поршень 25 упирается в статор 1, вследствие чего снимается тем самым осевая нагрузка рабочего тела на подшипник 4, а пружины 39 и 41 полностью сжаты.

После набора ветродвигателем необходимых оборотов вступает в работу регулятор, поддерживающий обороты в заданных пределах во всем диапазоне скоростей потока и рабочих нагрузок. Это происходит следующим образов.

Регулятор находится в равновесном состоянии в случае равенства момента от затяжк/ горсионов 16 и центробежной силы грузов 17 лопасти установлены на угол, обеспечивающий необходимые обороты агрегата.

При превышении заданных оборотов ветродвигателя момент от центробежных сил грузов 17 увеличивается, которые, преодолевая момент сопротивления торсионов 16, поворачивают через поводок 18 валики 7, а вместе с ними и лопасти 11. Угол установки лопаст увеличивается, обороты падают до величины, при которой опять наступает равенство моментов от центробежных сил грузов 17 и торсионов 16.Когда обороты ветродвигателя уменьшаюгся ниже заданных, гопасти под действием разности моментч з торсиона 16 и уменьшившегося момента ч центробежных сил грузов 17. поворачиваются на меньший угол. Обороты ветродвигат. :я растут до величины обеспечивающей равновесное положение в регуляторе.

На фиг. 4 представлена одна из лопастей, установленная на минимальном угле ;),., когда она удерживается от ск.шдывания разнесенными по обе стороны удерживающим 14 и толкающим 13 упорг.л ,и подвижного обтекателя 15.

При раскрутке агрегата и вступлении в работу регулятора лопасть 11 отходит от упоров 13 и 14, как показано на фиг. 5, и удерживается в раскрытом положении центробежными силами. При снижении оборотов ниже минимально допустимых лопасть устанавливается торсионамп 16 на малый угол и опять оказывается зафиксированной от самопроизвольного складывания упорами подвижного обтекателя 15, как показано на фиг. 4.

Перед убиранием ветродвигателя в летательный аппарат производится складывание лопастей, для чего снимается давление жидкости или газа, подводимого по каналу 27. Под действием пружин 39 и 41, поршень 25, шток 19 и подвижный обтекатель 15 перемещаются вправо. Удерживающие упоры 14 воздействуют на соответствующие пальцы 12 лопастей 11, обеспечивают поворот последних вокруг осей 10 до полного складывания.

Таким образом,. такое выполнение ветродвигателя обеспечивает в процессе раскрытия лопастей уменьшение действующих на них нагрузок, что позволяет уменьщить габариты механизма принудительного раскрытия, а в рабочем положении - из.менение углов установки лопастей для поддержания оборотов приводного агрегата в заданном диапазоне, вследствие чего повышается надежность и улучшаются рабочие характеристики ветродвигателя.

Формула мзгх5/эеЛе.би5Ь

Ветродвигатель, преимущественно летатель-. ного аппарата, содержащий расположенный на подвижном кронштейне статор с встроенным в него приводным агрегатом и размещенный в подшипника;; ротор, сн,;5женный встроенны.м в него пг гулятором оборотов и складывающимися на щарнирах вдоль ротора лопастями, связ. нными через подвижный обтекатель с .механи мом принудительного раскрытия последних, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения рабочих характеристик, на обтекателе выполнены толкающие li удерживающие упоры, размещенные по обе стороны продольной оси каждой лопасти и взаи.модействующие с установленными на лопастях сферическими пальцами, а шарниры лопастей расположены на поворотных валиках, связанных с установленным в регуляторе оборотов пружинным элементом для передачи крутячиго момента от последнего на лопасти в

сторону прижатия одного из пальцев к толкающему упору обтекателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

8

1.Патент США Л 3047762, кл. 290-55 1960.

2.Авторское свидетельство СССР № 500363 кл. F 03 D 9/00. 1974.

S

Нйдег ающ и и патан v V

(«.J