Втулка ротора с реверсивно крутильным автоматом ориентации и сглаживания ударов лопастей

(5)5 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) П 4 САНЙЕ МЗОБРЕТЕНИПАТЕНТУ(54) ВТУЛКА РОТОРА С РЕВЕРСИВНО КРУТИЛЬНЫМ АВТОМАТОМ ОРИЕНТАЦИИ И СГЛАЖИВАНИЯ УДАРОВ ЛОПАСТЕЙ (57) Изобретение относится к авиационной технике, в частности к роторам с механизмами компенсаций переноса лопастей, Цель изобретения - упрощение конструкИзобретение относится к авиационнойтехнике, в частности к роторам с механизмами компенсации перекоса лопастей,Цель изобретения - упрощение конструкции эа счет автоматизации пространственного положения лопастей и уменьшениеударных нагрузок,Цель достигается тем, что во втулке ротора, содержащей ступицу и расположенные на ней валы лопастей, ступица, валылопастей, опорный диск составляют одноцелое. В валах расположены гнезда посадкиторсионов, на валах установлены в подшипниках осевые шарниры лопастей с расположенным на осевых шарнирахограничителем хода осевых шарниров, наосевых шарнирах расположены гребенки .для подключения лопастей. Осевой шарнирможет поворачиваться вокруг продольнойоси на,угол 90 о,это положение фиксируетсяи удерживается ограничителем хода осевоции за счет автоматизации пространственного положения лопастей и уменьшения ударных нагрузок, Втулка ротора содержит ступицу, шарнирь 1 лопастей с расположенными в них для фиксации торсионами, осевые шарниры. Ступица ротора снабжена валами с установленными в них торсионами, осевыми шарнирами с ограничителями хода лопастей, взаимодействующими с опорными дисками, связанными с лопастями, Втулка ротора снабжена отклоняющим механизмом с угловым редуктором и кинематической связью на синхрониэирующее устройство, 14 ил. го шарнира об опорный диск. На осевом шарнире крепятся лопасти за счет гребенок осевого шарнира и вилки, в которой закреплена лопасть. Осевой шарнир с расположенной на нем гребенкой, гребенка вилки, лопасть и вал ступицы имеют осевое продольное гнездо посадки торсиона, Торсионы крепятся одним концом в центре ступицы фланцем, а вторым концом торсионы вставлены в полэунковое устройство и закреплены в лопастях на месте подключения вилки с лопастью с заданным углом атаки и в этом положении фиксированы вокруг продольной оси поворота лопастей пружинным действием тарсиона соответственно вперед или назад при повороте в осевом шарнире. Торсионы и их пружинное действие предназначены для автоматизации пространственного положения лопастей и уменьшения ударных нагрузок ограничителя хода осевого шарнира об опорный диск в1806064 30 оста витель В.Исмагуловехред М.Ыоргентал КоРРектоР Н.Кешеля Редактор оизаодстаенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор гарина аказ 959 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5зонах ЯЯ 2 и ЯзЯа, Ступица ротора установлена в подшипниках на валу углового синхронизирующего редуктора, на ступице закреплена крышка с полуосью, установленной в подшипнике, и расположенной на полуоси шестерней, связанной при помощи конического зубчатого зацепления с большой шестерней, установленной на синхронизирующем валу. Синхронизирующий вал установлен в подшипниках внутри вала крыла углового редуктора, который закреплен на внешнем концекрыла в шарнире с воэможностью поворота его вместе с роторным устройством из горизонтального в вертикальное положение, или назад в исходное положение, Внутри крыла установлены синхронизирующие валы, синхронизирующие валы связывают ступицы роторных устройств между собой и обеспечивают их одновременное противоположное синхронное вращение, а таже одновременный совместный поворот роторных устройств при помощи вала, на котором установлена малая шестерня, приводящая в действие зубчатыми зацеплениями большую шестерню, установленную на валу углового редуктора, установленного в шарнире крыла.Сравнительный анализ с прототипом показывает, что втулка ротора имеет новые признаки, заключающиеся в том, что ступица имеет осевые валы с расположенными внутри них гнездами пссадки торсиона, на осевых валах установлены осевые шарниры с закрепленными к ним лопастями,.ось каждой лопасти совпадает с продольной осью их, вокруг которой лопасти могут поворачиваться на угол 90. На осевом шарнире расположены ограничители его хода, которые взаимодействуют и фиксируются об опорный диск, расположенный на осевых валах ступицы. Каждая лопасть имеет торсион, закрепленный одним концом в ступице, а другим вставленный в ползунковое устройство на месте крепления вилки и лопасти с заданным углом атаки и в этом положении фиксированы вокруг продольной оси поворота лопастей пружинным действием торсиона соответственно вперед или назад при повороте в осевом шарнире для автоматизации прОстранственного положения лопастей и уменьшения ударных нагрузок ограничителя хода осевого шарнира об опорный диск. Пружинное противодействие выполняет функцию пружинного двигателя и компенсатора, автоматически изменяющего угол атаки лопастей, которые воспринимают давление газового и воздушного потока, выработанного силовыми установками, используя их повторно, раскручивая роторные устройства, а также встречного набегающего воздушного потока, ввинчиваясь в воздушный поток, имеет четыре зоны действия с маховыми преобразованиями особенностей аэродинамики насекомых и птиц.На фиг,1 изображена втулка ротора, закрепленная на крыле самолета. вид сверху; на фиг.2 - вид в иэометрии втулки ротора, закрепленной на крыле самолета с частич ным разрезом крыла; на фиг,З изображенразрез А-А по фиг,1; на фиг,4 - разрез вала с опорным диском и эона действия поворота осевого шарнира с возможной фиксацией ограничителей хода осевого шарнира об 15 опорный диск; на фиг.5 - разрез Б-Б пофиг.1; на фиг.6 - ступица ротора с частичным разрезом вид сверху; на фиг.7 - л,а, в режиме маховых преобразований в зоне Я 1 "двигатель", расположение лопасти в дан ной зоне, фиксируемой об опорный диск, ипружинное действие торсиона по стрелке "В"; на фиг.8 - л.а, в режиме маховых преобразований в зоне Яг "винт тяги", расположение лопасти в данной зоне, фиксируемой об опорный диск, и пружинное действие торсиона по стрелке "Г"; на фиг.9. - л.а. в режиме маховых преобразований в зоне Яэ "маховое крыло", расположение лопасти при нейтральном положении торсиона с З 0 возможным отклонением при изменениинаправленного воздушного потока по стрелке "В" и "Г, на фиг.10 - л,а, в режиме маховых преобразований в зоне Яд "поднимающееся крыло", расположение лопасти З 5 при нейтральном положении торсиона свозможным отклонением при изменении направленного воздушного потока по стрелке "Г" и "В"; на фиг,11 - л.а, в режиме ротации в зоне Ь "двигатель", расположе ние лопасти в данной зоне, фиксируемой обопорный диск, и пружинное действие торсиона по стрелке "В"; на фиг,12 - л.а, в режиме ротации в зоне Яг "винт тяги", расположение лопасти в данной зоне, фиксируемой об 45 опорный диск, и пружинное действие торсиона по стрелке "Г"; на фиг.13 - л.а. в режиме ротации в зоне Яз "маховое крыло", расположение лопасти при нейтральном положении торсиона с возможным отклонением 50 при изменении направленного воздушногопотока по стрелке "В" и "Г; на фиг,14 - л,а, в режиме ротации в зоне Яа "поднимающееся крыло", расположение лопасти при нейтральном положении торсиона с 55 возможным отклонением при изменениинаправленного воздушного потока по стрелке "Г и "В".Втулка ротора с реверсивно крутильным автоматом ориентации и сглаживания ударов лопастей содержит сту пцу 1 с расположе м) :)ей осевьи валами 2 ли пас)ей 9 на ва;ах 2 го всей окружное)и р;)споло.):е) опорнь)й диск 5, на валах 2 уста)овлень в подшипниках 12 осевые шарниры 3, на осевых шарнирах 3 расположены 5 ограничители 4 хода осевого шарнира 3, ограничители 4 взаимодействуют и фиксируются об опорный диск 5, в осевых валах 2 продольно оси внутри имеются гнезда 6 для посадки торсионов 8, закрепленных одним 10 концом в центре ступицы 1 фланцем 10, на осевом шарнире 3 имеется гребенка 11 для одключения лопастей 9 с гребенкой вилки 13, на которой закреплена лопасть 9, осевой вал 2 гребенки 11 и лопасть 9 продольно оси 15 внутри имеют гнездо посадки торсиона 8. Торсионы 8 крепятся одним концом в центре ступицы 1 фланцем 10, а вторым концом торсионы 8 вставлены в ползунковое 14 устройство и закреплены в лопастях 9 на 20 месте подключения вилки 13 с лопастью 9 с заданным углом атаки и в этом положении зафиксированы вокруг продольной оси поворота лопастей 9 пружинным действием торсиона 8 соответственно вперед или на зад при повороте в осевом шарнире 3. Торсионы 8 и их пружинное действие предназначены для автоматизации пространственного положения лопастей 9 и уменьшения ударных нагрузок ограничите лей 4 хода осевого шарнира 3 об опорный диск 5 в 31 и 32 Ступица 1 ротора установ- . лена в подШипниках 12 на валу 15 углового синхронизирующего редуктора 16, на ступице 1 закреплена крышка 17 с полуосью 18, 35 установленной в подшипнике 12 и расположенной на полуоси 18 шестерней 19, связанной при помощи конического зубчатого зацепления с большой шестерней 20, установленной на синхронизирующем валу 21, 40 Синхронизирующий вал 21 установлен в подшипниках 12 внутри вала 15 крыла 23 углового редуктора 16, который закреплен на внешнем конце крыла 23 в шарниое 22 с возможностью поворота углового редукта ра 16 со ступицей 1 роторного устройства из горизонтального в вертикальное положение, или назад в исходное положение, Внутри крыла 23 установлены синхронизирующие валы 21, синхронизиру ющие валы 21 связывают ступицы 1 роторных устройств между собой и обеспечивают их одновременное противоположное синхронное вращение, а также одновременный совместный поворот роторных устройств 55 при помощи вала 24, на котором установлена малая шестерня 25, приводящая в действие зубчатыми зацеплениями большую шестерню 26, установленную на валу 15 углогч) Г .до)а 1 ), уста;) Илеого я арнр(; 22 крыла 23,Работа втулки ротора осуг)ств)е) сяследующим образом, Встречный набегающий воздуц)ный поток воздействует на лопасти раторного устройства и лопасти 9,воспринимая давлеие его, ввинчивактся ввоздушный поток с маховыми преобразованиями особенностей аэродинамики насекомых и птиц и имеют четыре зоны действияпри работе,Самолет в режиме полета с маховымипреобразованиями,После подъема самолета роторные устройства в обоих внешних концах крыла 23поворачиваются вокруг горизонтальной осиего относительно оси, проходящей под уголом 45 относительно продольной оси фюзеляжа, при этом приводится вал 24 вдействие, сообщая усилие малой шестерне25 на большую шестерно 26, приводя вал 15в действие, поворачивающийся в шарнире22 крыла 23, Происходит совместный одновременный поворот ступиц 1 на угол 45 О, гдевтулки ротора со всеми лопастями в нихвращаются в наклонно-отклоненных плоскостях 45/45В зоне Я"двигатель" опорный диск 5занимает наклонно-отклоненное 45 /45полокение, направленным воздушным потоком лопасть 9 прижимается и фиксируется ограничителями 4 хода осевого шарнира3 об опорный диск 5. В данной зоне лопастиработают как лопатки турбины и раскручивают ступицы 1 со всеми лопастями 9 в них,При уменьшении давления направленноговоздушного потока торсионы 8 пружиннымдействием автоматически компенсируют иизменят угол атаки лопастей 9 по стрелкеВ = 60, а при увеличении давления воздуш. ного потока уменьшит ударную нагрузку ограничителя 4 об опорный диск 5 спротиводействием пружинного действияторсиона 8 по стрелке "В" в лопасти на поток и работает как пружинный двигатель,способствующий ускорению по направлению вращения роторных устройств и созданиюдополнительной работы в зоне 32 "винттяги" (см, фиг.7),Из зоны 51 при вращении ступицы 1лопасти 9 попадают в зону Яз "маховое крыло"опорный диск 5 занимает наклонно-отклоненное 45/45 положение, воздействиена лопасти по отношению воздушного потока меняется, лопасти 9 выводятся пружииным действием торсиона В = 60 внейтральное по стрелкам "В" и "Г" положение, лопасти стабилизируются продольнсоси в потоке и за счет крутки лопасти - 45выполняют функцию махового крыла, удер10 15 25 30 35 40 45 50 55 живая л,а, в горизонтальной плоскости, и работают как маховое крыло, создавая тягу на перемещение л.ас дальнейшим переходом на "винт тяги" в зоне Я 2 (см, фиг.9).Из эоны Яз при. вращении ступицы 1 лопасти 9 попадают в зону Я 2 "винт тяги", опорный диск 5 занимает наклонно-отклоненнное 45 О/45 положение, воздействие на лопасти по отношению воздушного пото-ка меняется и лопасти 9 за счет крутки ее ==45 ввинчиваются в воздушный поток с произведением работы поступательного перемещения л.а., создавая тяговое усилие. Лопасти 9 прижимаются, рабочей воздушный средой и фиксируются ограничителями 4 хода осевого шарнира 3 об опорный диск 5, а при уменьшении давления рабочей воздушной среды торсионы 8 пружинным действием автоматически компенсируют и изменят угол атаки лопастей 9 по стрелке 20 Г = ЗОО, при увеличении давления рабочей воздушной среды уменьшат ударную нагрузку ограничителя 4 об опорный диск 5, лопасти прижимаются и фиксируются с противодействием торсиона по стрелкеГ" (см фиг,8).Из зоны Я 2 при вращении ступицы 1 лопасти 9 попадают в зону Я 4 "поднимающееся крыло", опорный диск 5 занимает наклонно-отклоненное 45 О/45 положение,воздействие на лопасти по отношению воздушного потока меняется, лопасти 9 выводятся пружинным дейсгвием торсиона Г = =30 в нейтральное по стрелкам "Г" и "В" положение и попадают в зону сильного набегающего воздушного потока, где лопасти обдуваются в продольной оси и за счет крутки ее = 45 работают как поднимающееся крыло и двигатель, способствующие подьемной и вращательной силе и уже в зоне Я 1 воздействие на лопасти воздушного потока меняется, пружинное действие торсиона по стрелке В= 60 уменьшает ударную нагрузку ограничителей 4 хода осевого шарнира 3 об опорный диск 5, работают как пружинный двигатель, способствующий ускорению по направлению вращения роторных устройств, а при уменьшении набегающего воздушного потока автоматически компенсируют и изменяют угол атаки лопастей, лопасти занимают положение задней кромкой навстречу воздушному потоку, который давит на верхнюю плоскость лопасти 9, а так как центр масс и центр давления ее профиля расположены позади оси навески лопасти, то на них возникает момент, которым и поворачивает их вокруг продольной оси к направлению воздушного потока и лопасти 9 работают как лопатки турбины (см. фиг.10),Этот процесс происходит непрерывно,Таким образом торсионы и их пружинное действие воспринимают лопастями малейшие изменения воздушного потока взонах Я 1 Я 2 Яз и Я 4, непрерывное воздействие пружинного действия торсионов 8 вызывает непрерывное противодействие повоздушному потоку, способствующее ускорению по направлению вращения, а при малейшем изменении давленияавтоматически компенсируют и изменяютугол атаки лопастей, а при увеличении давления уменьшают ударную нагрузку ограничителей 4 хода осевого шарнира 3 обопорный диск 5.Для таких втулок ротора не нужны усилители и механизмы перекоса лопастей, которые напрямую связаны с ручкойуправления и дополнительными вариантами страховки,В полете при поступательном перемещении самолета центр роторных устройствостается неизменным и равен скорости самолета, а изменяемой является внешняячасть роторных устройств, крутка лопастисоставляет = 45 для уменьшения лобовогосопротивления и разложена нэ составляю-щие перехода с двигателя на крыло от внешней к центру, способствующие тяговой иподъемной силе. Втулка ротора с закрепленными на ней лопастями 9 ввинчиваетсяв воздушный поток, влияя на поступательное перемещение самолета и набор высотыбез затрат мощности от силовых установокна их вращение. Скорость самолета растет,а весовая отдача его увеличивается и дальнейший полет осуществляется в режиме ротации с маховыми преобразованиями, приэтом лобовое сопротивление и подъемнаясила уменьшаются, а тяга увеличивается искорость самолета растет.В режиме ротации ступицы 1 поворачивают вокруг горизонтальной оси в шарнире22 крыла 23 относительно оси, проходящейпод углом 45 О, относительно продольнойоси фюзеляжа в вертикальное 90 положе- .ние, при этом втулка ротора с закрепленными лопастями 9 в ней вращается вотклоненно-вертикальных плоскостях45 О/90 ОВ зоне Я 1 двигатель" опорный диск 5занимает отклонен но-вертикальное45 Я/90 положение по направлению полета,лопасти прижимаются набегающим воздушным потоком под углом 45 и фиксируются ограничителями 4 хода осевогошарнира 3 об опорный диск 5, в данной зонелопасти работают как лопатки турбины ираскручивают ступицы 1 со всеми лопастями в них, При уменьшении давления набегающего воздушного потока торсионы 8пружинным дей твием автоматически компенсируют и излепят угол этаки лопастей 9 по стрелке В =- 60, э при увеличении давления воздушного потока уменьшат ударную нагрузку огрэничителя об опорный диск 5 с 5противодействием торсионэ 8 по стрелке"В", пружинно воздействует лопастью на поток и работает кэк пружинный двигатель,здания дополнительной работы в зоне Я 2"винт тяги". (см. фиг,11), Иэ эоны Я 1 при вращении ступицы 1 лопасти 9 попадают в зону Яз "маховое крыло", опорный диск занимает вертикально отклоненное 90 /45 положение,воздействие по отношению опорного диска 5 и воздушного потока меняется, лопасти 9 выводятся пружинным действием торсиона 8 по стрелке В = 60 в нейтральное по стрелкам "В" и "Г положение, лопасти стабили 20 зируются продольно оси их в потоке и за счет крутки лопасти = 45 работают как маховое крыло и винт тяги, с дальнейшим переходом на винт тяги в зоне Я 2 (см. фиг,13). Из зоны Яэ при вращении ступицы 1 лопасти попадают в зону Я 2 "винт тяги", опорный диск 5 занимает отклоненно-вертикальное 45/90 положение, воздействие 30 по отношению опорного диска 5 и.воздушного потока меняется и лопасти 9 за счет крутки ее = 45 ввинчиваются в воздуаный поток и обоими роторными устройствами вданной зоне создают под крыльями 23 и 35 фюзеляжем воздушную подушку и от нее отталкиваются воздушной средой, выработанной винтами тяги в данной зоне с произведением работы поступательного перемещения л.а., создавая тяговое усилие. 40Лопасти 9 прижимаются рабочей воздушной средой и фиксируются ограничителями 4 хода осевого шарнира 3 об опорный Диск 5, а при уменьшении давления рабочей воздушной среды торсионы 8 пружинным действием автоматически компенсируют и изменят угол атаки лопастей 9 по стрелке Г = 30 О, а при увеличении давления рабочей воздушной среды. уменьшат ударную нагрузку ограничителей 4 об опорный диск 5,50 лопасти прижимаются и фиксируются огра- ничителями 4 об опорный диск 5 с противодействием торсиона 8 по стрелке "Г" (см.фиг.12), а в зоне Я 5 (см. фиг,13). Из зоны Я 2 при вращении ступицы 1 55 лопасти 9 попадают в зону Я 4 "поднимающееся крыло", опорный диск 5 занимает вертикально-отклоненное 90/45 О положение, воздействие по отношению опорного диска 5 и воздушного потока меняется, лоспособствующий ускорению по направле-.нию вращения роторного устройства и со пасти 9 выводятся пружинным действием торсионон 8 по стрелке Г =- 30 в нейтральное по стрелкэм "Г и "В" положение и попадают в зону сильного набегающего воздушного потока, где лопасти обдувэются в продольной оси их и за счет крутки лопасти =. 45 работэют кэк поднимающееся крыло и двигатель, а также уменьшается ударная нагрузка при помощи крутки лопасти.9 во фронтальном потоке и уже в зоне Я 1 "двигатель", воздействие по отношению опорного диска 5 и набегающего воздушного потока меняется, пружинное действие торсиона 8 по стрелке В = 60 уменьшает ударную нагрузку ограничителей 4 хода осевого шарнира 3 об опорный диск 5 и работает как пружинныйдвигатель,. способствующий ускорению по направлению вращения роторных устройств, а при уменьшении давления набегающего воздушного потока автоматически компенсируют и изменяют угол атаки лопастей. Лопасти 9 занимают 45 О положение задней кромкой навстречу воздушному потоку, который давит на верхнюю плоскость лопасти 9, а так как центр масс и центр давления ее профиля расположены позади оси навески лопасти, то на них возникает момент, который и по-. ворачивает их вокруг йродольной оси к направлению воздушного потока с противодейСтвием торсиона по стрелке В = =.60, и лопасти 9 работают как лопатки турбины с автоматическим компенсатором (см, фиг.11).И все повторяется снова.Втулки ротора с закрепленными к ним лопастями 9 могут работать только в паре с закрепленными на внешних концах крыльев 23 в шарнире 22, Роторные устройства про- тивоположного вращения, вращение у них синхронное, а ступицы 1 их взаимосвязаны при помощи конического зубчатого зацепления малой шестерни 19 с большой шестерней 20, установленных в подшипниках 12 внутри угловых редукторов 16 и связанных между собой синхронизирующими валами 21 через промежуточный редуктор, расположенный внутри крыла 23 (см. фиг.1, 2,3,5,6).Пружинное действие торсиона вокруг продольной оси поворота лопасти и возможная фиксация ограничителя об опорный диск позволяет. - автоматизировать пространственное положение лопастей реверсивно крутильными колебаниями при уменьшении давления воздушного потока, пружинное действие автоматически компенсирует и изменяет угол атаки лопастей, при повышении давления воздушного потока уменьшит ударную нагрузку ограничителей об опорный диск с произведением силы, направленной по направлению вращения роторных устройств, что способствует увеличению оборотов, сглаживанию ударов и опережению угла атаки, совершенно не используются усилители и механизмы перекоса лопастей, а подобно особенностям аэродинамики насекомых и птиц воспринимают на себя малейшие изменения давления воздушного потока, мгновенно компенсируют пространственное положение лопастей без вмешательства пилота во всех четырех зонах действия, при взлете, полете и посадке самолета: - упростить конструкцию и уменьшить габаритно-весовые характеристики,. Формула изобретенияВтулка ротора с реверсивно крутильным автоматом ориентации и сглаживания ударов лопастей, содержащая ступицу, шарниры лопастей с расположенными в них для фиксации торсионами, осевые шарниры лопастей, рычаги и тяги, о т л и ч а ю щ а я с я 5 тем, что, с целью упрощения конструкциипутем автоматизации пространственного положения лопастей и уменьшения ударных нагрузок, ступица ротора снабжена валами с установленными в них торсионами, осевы ми шарнирами лопастей с ограничителямиих хода, взаимодействующими с опорными дисками, связанными с лопастями, при этом торсионы одними концами закреплены в ступице, а другими концами через полэунко вое устройство взаимодействуют с лопастя. ми, а втулка снабжена отклоняющиммеханизмом с угловым редуктором, имеющим выходные валы, и кинематической связью на синхронизирующее устройство,