Колонка соосных несущих винтов

)5 В Б ТЕНИЯ НЫХ НЕСУЩИХ ВИН ГОСУДАРСТВЕН-К)Е ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) 0.1.Ра 1 з 1 еу, Оез 19 п о 1 т 1)е О=227 а 1 гчес 1)1 с 1 е - "Сапаб 1 ап аегопаЮсз апб зрасе(57) Изобретение относится к вертолетостроению, к конструкции систем управления восновном малоразмерных беспилотныхвертолетов, Цель изобретения - снижениевеса устройства путем равномерного нагружения силовых элементов, упрощения егоконструкции, уменьшения габаритных размеров по высоте и улучшение эксплуатационных характеристик. Колонка содержитсоосные валы противоположного вращения с втулками несущих винтов и систему управления общим шагом последних, его циклическим и дифференциальным изменением Изобретение относится к вертолетостроению, а именно к конструкции систем управления в основном малоразмерных беспилотных вертолетов,Цель изобретения - уменьшение габарита колонки по высоте путем размещения всей системы управления, включая исполнительные механизмы, в промежутке между несущими винтами, снижение массы, достигаемое как непосредственным уменьшением длины валов несущих винтов, так и за счет воэможности снижения материалоемкости вследствие рационального перерасп 1824346 А посредством перемещений ползуна с автоматом перекоса и полэушки, Новым является размещение системы управления, включая исполнительные механизмы между несущими винтами на неподвижной цилиндрической опоре, зафиксированной на диафрагме редуктора и воспринимающей изгибающий момент от оерхнего несущего винта, Вал последнего передает лишь крутящий момент. В конструкции один общий для обоих несущих винтов автомат перекоса с кольцами противоположного вращения и качалки, соединенные с вращающимся кольцом ползушки, являются элементами параллелограммного механизма, Плечи передаточных механизмов к верхнему и нижнему несущим винтам попарно равны, точки взаимо)ействия тяг с автоматом перекоса лежат в одной плоскости. Связь с исполнительными механизмами осуществлена посредством линии, проходящей по цилиндрической опоре. 1 ил. ределения действующих на колонку усилий, в частности, нагружения изгибающим моментом от верхнего несущего винта неподвижной цилиндрической опоры и, таким образом, избавления вала верхнего несущего винта от циклической нагрузки, упрощение конструкцииНа чертеже изображен общий вид предложенной колонки о разрезе, причем в плоскости чертежа по оси валов совмещены вертикальные сечения в перпендикулярных плоскостях, чтобы показать все элементы системы управления, 102434610 15 20 25 30 Колонка имеет нижеописанную конструкцию. Редуктор 1 предназцачен для распределения крутящего момента между валами несущих винтов противоположного вращения и заключен в корпус 2. состоящий 5 иэ верхней и нижней половин, между которыми зажата диафрагма 3. Диафрагма состоит из собственно диафрагмы 4 с центральным отверстием и жестко крепящейся к цей корытообразцой части 5, имеющей проемы в боковой стенке иод зацепление шестерен, В обеих частях диафрагмы выполнены пазы под кабель к исполнительным механизмам. К корытообразцой части диафрагмы редуктора при помощи карданного узла 6 крепится цилиндрическая опора 7, также имеющэл паз под кабель, Опора соосна с охватываемым ею валом 8 верхнего несущего винта 9 и с охватывающим ее валом 10 нижнего несущего винта 11, служит длл размещения элементов системы управления и восприятия изгибающего момента от воздействия аэродинамических сил на верхний несущий винт. В верхцй части вала верхнего несущего винта закреплен стэкэц 12, охватывающий снаружи цилиндрическую опору и опирающийся на нее посредством подшипников. В нижней части вал через подшипник опирается на корпус редуктора. Вал нижнего несущего винта опираетсл нэ цилиндрическую опору также посредством подшипников. Подшипник служит и длл опоры вала цэ корпус редуктора при выходе из последнего. Торсиоцные втулки 13 и 14 соответственно верхнего и нижнего несущих винтов закреплены посредством качающихся подвесов 15 и 16 ца стакане вала верхнего несущего винта и ца валу нижнего несущего винта. Свободный участок цилиц дрической опоры между стаканом вала верхнего винта и валом нижнего винта охватывают полэуц 17 и голзушкэ 18, Нэ иолзуне размещены эв 1 омат перекоса 19 и четыре исполнительных механизма: испол нительный механизм общего шага 20, исполнительный механизм дифференциального шага 21 и двэ исполнительных механизма циклического шага 22 и 23. Длл управлсцил исполнительными меха низмами к ним подведен кабель, имеющий отъемный участок 24, проложенный в пазах цилиндрической опоры и диафрагмы редуктора. Отъемный участок кабеля имеет соответствующие разъемы 25 на корпусе 5 редуктора и 26 на цилиндрической опоре, Выход отъемного участка линии связи, т.е.кабелл, из редуктора и цилиндрической опоры герметизировац для предотвращения утечки масла. Исполнительные механизмы закреплены на ползуне жестко. Исполнительный механизм общего шага через рычаг и тягу связан с одним плечом качалки 27, другое плечо шарнирно крепится к средней части цилиндрической опоры. Исполнительный механизм дифференциального шага аналогичным образом посредством качалки 20 связан с ползушкой. Причем звенья 29 и 30, шарнирно закрепленные на полэуне, служат как элементами подвеса качалок, так и, в совокупности с последними, шлиц-шарнирами. Автомат перекоса имеет три кольца: внутреннее кольцо 31 на сферическом шарнире и два параллельных наружных кольца 32 и 33 на подшипниках, Внутреннее кольцо свлэано шлиц - шарниром 34 с ползуцом, Кроме того, это кольцо в перпендикулярных плоскостях имеет связь с исполнительными механизмами циклического шага посредством тяг и рычагов, Наружное верхнее кольцо автомата перекоса связано шлиц - шарниром 35 со стаканом вала верхнего несущего винта и посредством тлги 36 - с поводком 37 каждой из лопастей того же винта, что позволяет изменять его шаг, Нижнее наружное кольцо тягой 38 связано со своей длл каждой лопасти нижнего винта качалкой 39, второе плечо которой взаимодействует с кольцом 40 полэушки, позволяявносить дифференциальное изменение в перемещение среднего шарнира качалки. Качалка совместно с тягой, помимо своей основной, выполняют и функцию шлиц-шарнира. Средний шарнир качалки тягой 41 соединен с поводком лопасти нижнего несущего винта. Кольцо полэушки посажено ца подшипниках и шлиц - шарниром 42 свлзацо с валом нижнего несущего винта. Помимо указанных, конструкция колонки имеет следующие особенности, Автомат перекоса; качалка, взаимодействующая с ползушкой; тлга, соедицлющая автомат перекоса с качалкой, и участок цилиндрической опоры с ползуном и полэушкой - образуют параллелограммцый механизм при условии отсутствил управляющего воздействия от исполнительного механизма дифференциального шага. Кроме того, длина поводка лопасти, т,е. расстояние от продольной оси лопасти до шарнира поводка, верхнего несущего винта одинакова с длиной поводка лопасти нижнего несущего винта, а плечо от оси шарнира автомата перекоса до шарнира подсоединения к нему тяги на верхний винт равно плечу качалки на ползушке от шарнира соединения с полэушкой до шарнира соединения с тягой на нижний винт.Верхний 9 и нижний 11 несущие винты посредством валов 8 и 1 О приводятся от редуктора 1 в противоположное вращение, 1824346Совместно с валом верхнего несущего винта вращаются стакан 12 и кольцо 32 автомата перекоса 19, С валом нижнего несущего винта - кольцо 40 полэушки 18 с качалками 39 и кольцо 33 автомата перекоса. Вращение передается посредством шпиц-шарниров 35, 42 и посредством качалки 39 с тягой 38, также выполняющих функции шлицшарнира. Не вращаются элементы. цилиндрическая опора 7, связанная карданцым узлом 6 с диафрагмой 3 редуктора; полэун 17, вращению которого препятствует качалка 27 со звеном 29; ползушка 18, соединенная с ползуном качалкой 28 со звеном 30, внутреннее кольцо 31 автомата перекоса, удерживаемое от вращения шпиц-шарциром 34,При поступлении управляющего сигнала по кабелю 24 к исполнительному механизму 20 общего шага происходит следующее. Перемещение рабочего органа исполнительного механизма посредством рычага и тяги передается качалке 27, которая, поворачиваясь относительно шарнира звена 29, смещает ползун 17 вдоль цилиндрической опоры 7. Смещение. равное смещению ползуна, получает и ползушка 18 благодаря взаимной фиксации ползуна и ползушки посредством исполнительного механизма 21, рычага, тяги и качалки 26, опирающейся на звено 30, При отсутствии изменения наклона автомата перекоса все его точки, в т,ч, шарниры тяг Зб и 38 и сами тяги, получают перемещение, равное перемещению ползуна. Равенство перемещению ползуца перемещений ползушки 18, с одцой стороны, и тяги 38, с другой стороны, ведет к такому же перемещению среднего шарнира качалки 39 и тяги 41, В конечном итоге имеем равенство перемещений тяг Зб и 41, посредством равных по длине поводка 37 лопасти верхнего несущего винта и поводка лопасти нижнего оинта эдкручивдющих торсионы втулок 13 и 14 цд одинаковый угол, т.е. изменяющих шаг верхнего и нижнего несущих винтов наодинаковую величину - величину общего шага,При раздельной ипи совместной работе исполнительных механизмов 22 и 23 циклического шага посредством их связи рычагами и тягами с внутренним кольцом 31 автомата перекоса 19 осуществляется наклон последнего. Вследстоие этого ход тяг Зб и 38 становится здоисимыл 1 от их азимутального положения, Качалка 39 остается параллельной автомату перекоса 19, поскольку они являются элементами пдраллелогрдммного механизма, Равенство плеч подсоединения тяги Зб к автомату перекоса 19 и тяги 41 - к качалке 39 обеспечивает 5 10 15 1 20 25 30 35 40 45 50 55 равенство их хода при тождествеццол 1 азимутальном положении. Таким образом, циклический шаг лопасти зависит от ее азимутального положения, причем цгаг лопасти верхнего несущего винта и шдг лопасти нижнего винта в одном дзимутальном положении, однако с поправкой на угол опережения управления, равны. Г 1 од углом опережения управления понимается угол, заключенный между продольной осью лопасти и направлением от оси вращения несущего винта к шарниру поводка лопасти,Дифференциальное изменение шага несущих винтов осуществляется при пол 1 ощи исполнительного механизма 20 общего шага и исполнительного мехдцизма 21 дифференциального шага, Воздействие исполнительного механизма общего шага ца верхний несущий оицт списано выше. Воздействие же на нижний оицт отличается. Перемещение рабочего оргдцэ исполнительного механизма 21 дифференциального шага посредством рычага и тяги передается качалке 28, которая, поворачиваясь относительно шарнира звена 30, изменяет положение попэушки 18 отцоситепьцо попзуцд 17. Это ведет к повороту качалки 39, связанной одним шарниром с кольцом 40 попэушки, относительно шарнира подсоединения тяги 38 с тем, чтобы перемещение среднего шарнира качалки и, следовательно, ход тяги 41 был равен по величине, цо противоположен по направление, ходу тяги 36, Воздействие тяг Зб и 41 ца шарниры поводков лопастей изменит шдг на одицдкооую величину, но противоположного знака дпя верхнего и цижнегЬ несущих оицтоо.Описанный пример испопцеция колонки представляется цаиболее оптимальным, Возможен, однако, иной вариант исполнения: цилиндрическая опора жестко закрепляется на корытообразцой части дидфрдгмы редуктора, что, естественно, конструктивно менее сложно, но ведет к нежелательному ндгружению заделки момецтом от изгибд цилиндрической опоры под действием боковой составляющей нагрузки от несущего винта. Возможно применение и иных, це электрического типа, исполнительных механизмов, например гидрдопических,Колонка имеет меньоц.й, чем у прототипа, габарит по высоте примерцо цд 25 У, зд счет избаопеция от необходимости размещения элементов системы упрдопеция между нижцил 1 цесущим винтом и редуктором. Отсутствия исполнительного мхдцизл 1 д под редуктором. Помимо этого осцовцого эффекта есть дополнительный, Сциъ.ецд масса, т.к, вглы стали короче, характер их нагружеция изменился - одп верхнего цесу 1824346щего винта избавлен от циклического нагруженил изгибающим моментом, принятым на себя неподвижной цилиндрической опорой, и отсутствует такой концентратор напряжений,как сквозное отверстие в валу. Меньше стало входящих в конструкцию крупных узлов и деталей, Остался, например, один автомат перекоса. Упрощена конструкция колонки, схема управления, При этом конструкция колонки не требует освоения прин. ципиально новых технологических приемов для ее изготовления, упрощена сборка ее и эксплуатация - исполнительные механизмы смонтированы в легкодоступном месте и компактно, подключены к разъему отъемного участка линии - и сохранена воэможность управления дифференциальным изменением шага несущих винтов.Ф о рмул а изобретения Колонка соосных несущих винтов преимущественно малоразмерного беспилотного вертолета, содержащая два соосных вала противоположного вращения через размещенный в нижней части колонки редуктор, на каждом из которых установлена втулка своего несущего винта, и систему управления общим, цилиндрическим и дифференциальным шагом несущих винтов, включающую полэун, полэушку, тарелки автомата перекоса верхнего и нижнего винтов с системой тяг и началом к поводкам лопастей несущих винтов. о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения веса устройства путем равномерного нагружения силовых элементов, упрощения его конструкции, уменьшения габаритных размеров по высоте и улучшения эксплуатационных характеристик, колонка снабжена цилиндрической опорой, неподвижной относительно корпуса редуктора, установлен 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 ной в нем на шарнире, соосной с валами и проходящей между ними, на которой смонтирована система управления с линиями связи и/или питания к исполнительным механизмам, втулка верхнего и несущего винтов выполнена охватывающей неподвижную цилиндрическую опору и опирается на нее, общий для обоих несущих винтов автомат перекоса выполнен с тремя кольцами, два иэ которых - внешние противоположного вращения - соединены тягами управления шагом несущих винтов с поводками лопастей так, что точки шарнирного крепления тяг обоих несущих винтов к кольцам автомата перекоса лежат в одной плоскости, проходящей через центр шарнира автомата перекоса, при этом ползушка снабжена кольцом, связанным шлип-шарниром с валом одного из несущих винтов, а на кольце шарнирно установлены качалки управления шагом лопастей несущего винта так, что оси их подсоединения пересекаются с осью ползушки, совпадающей с осью валов несущих винтов, с образованием параллелограммного механизма, автоматом перекоса, качалкой, соединяющей их тягой и участком неподвижной цилиндрической опоры, охватываемой ползуном, на котором размещен автомат перекоса, и полэушкой, зафиксированными друг относительно друга посредством исполнительного механизма дифференциального шага при условии отсутствия управляющего воздействия на дифференциальное изменение шага несущих винтов, причем длина поводков лопастей верхнего и нижнего несущих винтов, а также плечи автомата перекоса и качалки от оси валов несущих винтов до шарниров соответствующих тяг, идущих к поводкам лопастей, попарно равны между собой.824346 12 Составитель С. ОвечкиТех ед М.Мо гентал едактор С. Кулакова р Корректор М. Петрова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагари Заказ 2211 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5