BG63998B1

BG63998B1 - Propeller mechanism

Info

Publication number: BG63998B1
Application number: BG104581A
Authority: BG
Inventors: Добромир АЛЕКСАНДРОВ
Original assignee: Добромир АЛЕКСАНДРОВ
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2003-09-30
Also published as: BG104581A

Abstract

The propeller mechanism is designed for forming traction force in air navigation. It has increased functional facilities of the blades which are able of greater interaction with the fluid medium. The mechanism consisting a driving shaft (1) with pivotally suspended blades (5) with horizontals arms (6) connected by means of vertical levers (7) to a mobile ring (10) resting on a fixed ring (12) which is connected to an axial slide (13). Levers (7) are connected to the mobile ring (10) by means of radially positioned horizontal levers (15), connected by horizontal pivots (16) to the mobile ring (10) and by a guiding bushing (17) rigidly fixed to ring (12). Bushing (17) has cylindrical surface with a sinusoidal groove (19) in contact with one of the ends of the horizontal levers (15) by means of bearings (20). 3 claims, 6 figures

Description

Изобретението се отнася до витлов механизъм, предназначен за създаване на тягово усилие във флуидна среда и по-специално за хеликоптери от въздухоплаването.The invention relates to a propeller mechanism designed to create traction in a fluid environment, and in particular for aeronautical helicopters.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е витлов механизъм на хеликоптер, състоящ се от задвижващ вал с окачени чрез шарнири лопатки, имащи хоризонтални рамена, свързани посредством вертикални щанги със сферични стави към въртящ се подвижен пръстен, съединен чрез лагер с неподвижен пръстен. Неподвижният пръстен е съединен с аксиален плъзгач от задвижващия вал чрез карданен механизъм и с вертикални лостове от механизъм за наклоняване на лопатките. Долните краища на вертикалните щанги са директно свързани с подвижния пръстен, съединен към задвижващия вал чрез шарнирен водач /1/.A helicopter propeller mechanism is known, consisting of a propeller shaft with hinged blades having horizontal arms connected via vertical spherical bar joints to a rotating movable ring, which is connected by a bearing with a fixed ring. The fixed ring is coupled to an axial slider by the drive shaft by means of a cardan mechanism and by vertical levers from a tilting mechanism of the blades. The lower ends of the vertical bars are directly connected to the movable ring connected to the drive shaft by means of a pivoting guide (1).

Известният витлов механизъм е с намалени функционални възможности на лопатките на витлото, вследствие на ограниченото им взаимодействие с флуидната среда.The known propeller mechanism has reduced functionality of the propeller blades due to their limited interaction with the fluid environment.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задачата на изобретението е да се създаде витлов механизъм с повишени функционални възможности на лопатките на витлото.It is an object of the invention to provide a propeller mechanism with increased functionality of the propeller blades.

Задачата е решена посредством витлов механизъм, включващ задвижващ вал с шарнирно окачени лопатки с хоризонтални рамена, свързани чрез вертикални щанги към подвижен пръстен, лагеруван върху неподвижен пръстен, съединен с аксиален плъзгач. Съгласно изобретението вертикалните щанги са свързани с подвижния пръстен посредством радиално насочени хоризонтални щанги, свързани чрез хоризонтални шарнири с подвижния пръстен и с направляваща втулка, която е закрепена твърдо към неподвижния пръстен. Направляващата втулка има цилиндрична повърхнина със синусоидален канал, контактуващ с единия край на хоризонталните щанги чрез лагери.The problem is solved by means of a propeller mechanism comprising a drive shaft with hinged blades with horizontal arms connected by vertical barbells to a movable ring, mounted on a fixed ring, coupled to an axial slider. According to the invention, the vertical bars are connected to the movable ring by radially directed horizontal bars connected by horizontal hinges to the movable ring and to a guide sleeve which is rigidly secured to the fixed ring. The guide sleeve has a cylindrical surface with a sinusoidal groove that contacts one end of the horizontal rods by means of bearings.

Лопатките могат да бъдат съставени от централен и периферен участък, като периферният участък на всяка лопатка е лагеруван в централ ния и е свързан с него посредством торсионен вал, съвпадащ с надлъжната ос на лопатката.The blades may be composed of a central and a peripheral section, the peripheral portion of each blade being supported in the center and connected thereto by a torsion shaft coinciding with the longitudinal axis of the blade.

Всяка лопатка може да бъде съставена от централен и периферен участък, които са свързани помежду си чрез втора шарнирна връзка с хоризонтален и вертикален шарнир, като на съседните краища на централния и периферния участък са оформени задни скосявания.Each blade may be made up of a central and peripheral section, which are connected to each other by a second hinge connection with a horizontal and vertical hinge, with rear bevels formed at the adjacent edges of the central and peripheral sections.

Витловият механизъм е с увеличени функционални възможности на лопатките, които извършват вълнообразно движение, увеличаващо взаимодействието им с флуидната среда. При съставни лопатки се изменя взаимното разположение между' централните и периферните им участъци.The propeller mechanism has increased functionality of the blades, which perform wavy movement, increasing their interaction with the fluid environment. In composite blades, the relative position between their central and peripheral regions changes.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures

Фигура 1 представлява надлъжен разрез на витловия механизъм;Figure 1 is a longitudinal sectional view of the propeller;

фигура 1а - надлъжен разрез на механизма за закрепване на хоризонталните щанги при друго примерно изпълнение;Figure 1a is a longitudinal sectional view of the mechanism for securing horizontal bars in another embodiment;

фигура 2 - поглед на лопатките по А от фиг. I; фигура 3 - поглед на направляващата втулка по В от фиг. 1;2 is a view of the blades of A in FIG. I; 3 is a view of the guide sleeve B in FIG. 1;

Фигура 4 - разгьвка по С-С от фиг. 3;FIG. 4 is a CC view of FIG. 3;

фигура 4а - разгьвка по С-С от фиг. 4 при друго примерно изпълнение;FIG. 4a is a CC view of FIG. 4 in another embodiment;

фигура 5 - поглед отгоре на съставна лопатка с лагеруван периферен участък в централния й участък;Figure 5 is a top plan view of a compound blade with a bearing peripheral portion in its central region;

фигура 6 - поглед отгоре на съставна лопатка с шарнирно свързани централен и периферен участък.6 is a top plan view of a composite blade with pivotally connected central and peripheral regions.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

Витловият механизъм се състои от задвижващ вал 1 с шарнирно окачени чрез хоризонтален 2, вертикален 3 и осов 4 шарнир лопатки 5 с хоризонтални рамена 6, свързани посредством вертикални щанги 7 със сферични стави 8 и 9 към въртящ се подвижен пръстен 10. Подвижният пръстен 10 е съединен чрез лагер 11 с неподвижен пръстен 12, който е свързан с аксиален плъзгач 13 чрез карданен механизъм и с вертикални лостове 14 от механизъм за наклоняване на лопатките 5 от известен тип. Вертикалните щанги 7 са свързани с подвижния пръстен 10 посредством радиално насочени хоризонтални щанги 15, съединени чрез хоризонтални шарнири 16 с подвижния пръстен 10 и с направляваща втулка 17, закрепена твърдо към неподвижния пръстен 12 чрез носещ диск 18. Направляващата втулка 17 има цилиндрична повърхнина със синусоидален канал 19, контактуващ с единия край на хоризонталните щанги 15 чрез лагери 20. В крайно положение лагерите 20 на половината хоризонтални щанги 15 се намират в горната част на синусоидалния канал 19, а лагерите 20 на разположените между първите щанги втора половина от щанги 15 се намират в долната част на синусоидалния канал 19. Синусоидалните канали 19 на фиг. 1 са изпълнени по вътрешната цилиндрична повърхнина на направляващата втулка 17, а при друго изпълнение, показано на фиг. 1а, са изпълнени на външната й цилиндрична повърхнина.The propeller mechanism consists of a drive shaft 1 with hinged suspension through horizontal 2, vertical 3 and axial 4 hinge blades 5 with horizontal arms 6 connected via vertical rods 7 with spherical joints 8 and 9 to a rotating movable ring 10. The movable ring 10 is connected by means of a bearing 11 to a fixed ring 12, which is connected to an axial slider 13 by a cardan mechanism and with vertical levers 14 by a mechanism for tilting the blades 5 of a known type. The vertical rods 7 are connected to the movable ring 10 by radially directed horizontal rods 15 connected by horizontal hinges 16 to the movable ring 10 and to a guide sleeve 17 fixed firmly to the fixed ring 12 by a support disk 18. The guide sleeve 17 has a cylindrical cylindrical overhang channel 19 contacting one end of the horizontal bars 15 through bearings 20. Finally, the bearings 20 of the half horizontal bars 15 are located at the top of the sinusoidal channel 19 and the bearings 20 are disposed is between the first bars of the second half of the bars 15 are located at the bottom of the sinusoidal channel 19. The sinusoidal channels 19 of FIG. 1 are made on the inner cylindrical surface of the guide sleeve 17, and in another embodiment shown in FIG. 1a are made on its outer cylindrical surface.

При друго примерно изпълнение, показано на фиг. 4а, лагерите 20 на всички хоризонтални щанги 15 са разположени в една и съща част на синусоидалните вълни на канала 19. За целта се ползва друга направляваща втулка 17 със съответен синусоидален канал 19.In another embodiment shown in FIG. 4a, the bearings 20 of all horizontal bars 15 are arranged in the same part of the sine waves of the channel 19. For this purpose, another guide sleeve 17 with a corresponding sine channel 19 is used.

При друго примерно изпълнение, показано на фиг. 5, лопатките 5 са съставени от централен 21 и периферен 22 участък, като периферният участък 22 е лагеруван в централния 21 и е свързан с него посредством торсионен вал 23, съвпадащ с надлъжната ос 24 на лопатката 5.In another embodiment shown in FIG. 5, the blades 5 are composed of a central 21 and a peripheral portion 22, the peripheral portion 22 being supported in the central 21 and connected thereto by a torsion shaft 23 coinciding with the longitudinal axis 24 of the blade 5.

При друго примерно изпълнение, показано на фиг. 6, лопатката 5 е съставена от централен 21 и периферен 22 участък, които са съединени помежду си чрез втора шарнирна връзка 25 с хоризонтален 2 и вертикален 3 шарнир. Лопатките 5 имат скосявания 26 и 27 в съседните краища на централния 21 и периферния 22 участък.In another embodiment shown in FIG. 6, the blade 5 is made up of a central 21 and a peripheral portion 22, which are connected to each other by a second hinge 25 with a horizontal 2 and a vertical 3 hinge. The blades 5 have bevels 26 and 27 at the adjacent edges of the central 21 and peripheral 22 regions.

Използване на изобретениетоUse of the invention

При въртене на задвижващия вал 1 лопатките 5 на витлото създават тягово усилие. Изменението на вертикалната тяга на витлото се осъществява чрез завъртане на всичките му лопатки 5 около осовите им шарнири 4 в една посока и на еднакъв ъгъл - така нареченото изменение на общата стъпка на витлото. Това се постига чрез преместване на плъзгача 13 по оста на задвижващия вал 1, при което чрез неподвижния пръстен 12, подвижния пръстен 10, хоризонталните 15 и вертикалните 7 щанги, се завъртат лопатките 5.As the drive shaft 1 rotates, the propeller blades 5 create a pulling force. Changing the vertical thrust of the propeller is done by rotating all its blades 5 around their axial joints 4 in one direction and at the same angle - the so-called change in the common pitch of the propeller. This is achieved by moving the slider 13 along the axis of the drive shaft 1, whereby the blades 5 are rotated through the fixed ring 12, the movable ring 10, the horizontal 15 and the vertical 7 rods.

За получаване и на хоризонтална тяга от витлото при хоризонтален полет се изменя ъгълът на наклона на лопатките 5 така, че за всеки оборот на витлото, в едната половина от плоскос тта му на въртене, той се увеличава, а в другата половина - намалява, т.е. получава се изменение на така наречената циклична стъпка на витлото. Това се постига чрез наклоняване на подвижния пръстен 10 посредством вертикалните лостове 14.For horizontal draft of the propeller in a horizontal flight, the angle of inclination of the blades 5 is varied so that for each revolution of the propeller, in one half of its plane of rotation, it increases and in the other half decreases, t .f. a change in the so-called cyclic propeller step is obtained. This is achieved by tilting the movable ring 10 through the vertical levers 14.

При въртене на подвижния пръстен 10 хоризонталните щанги 15 се люлеят около хоризонталните си шарнири 16, водени от синусоидалния канал 19 на направляващата втулка 17. Тези колебателни движения се предават на вертикалните щанги 7 и чрез хоризонталните рамена 6 на лопатките 5, като изменят периодично ъгъла на наклона им. Броят на вертикалните колебания на щангите 15 и 7 съответства на броя на вълните на синусоидалния канал 19. Периодичното изменение на ъгъла на наклона на лопатките 5 предизвиква люлеене около хоризонталните им шарнири 2 и в по-малка степен около вертикалните шарнири 3, което обуславя люлеенето на лопатките 5. Вълнообразното движение на лопатките 5 увеличава изминатия от тях линеен път за оборот на витлото и повишава взаимодействието му с флуидната среда. При махово люлеене на лопатките 5 около хоризонталните им шарнири 2 и посока надолу се намалява ъгълът на наклона им и се повишава подемната сила.As the swing ring 10 rotates, the horizontal bars 15 swing about their horizontal hinges 16, guided by the sinusoidal channel 19 of the guide sleeve 17. These oscillatory movements are transmitted to the vertical bars 7 and through the horizontal arms 6 of the blades 5, periodically changing the angle of the blades 5. tilting them. The number of vertical oscillations of the rods 15 and 7 corresponds to the number of waves of the sinusoidal channel 19. Periodic variation of the angle of inclination of the blades 5 causes a swing around their horizontal hinges 2 and to a lesser extent about the vertical hinges 3, which causes the rocking of the blades 3. blades 5. The wavy movement of the blades 5 increases the linear path traveled by the propeller and increases its interaction with the fluid environment. By swinging the blades 5 around their horizontal joints 2 and downwards, the angle of inclination of the blades is reduced and the lifting force is increased.

Когато половината от хоризонталните щанги 15 са разположени в едно крайно положение на синусоидалния канал 19, а другата им половина е в другото крайно положение на канала 19, лопатките 5 се люлеят в противоположни посоки. При това се намалява колебанието на подемната сила на витлото.When half of the horizontal bars 15 are disposed in one extreme position of the sinusoidal channel 19 and their other half is in the other extreme position of the channel 19, the blades 5 swing in opposite directions. This reduces the oscillation of the propeller lift.

В примерното изпълнение показано на фиг. 5, при издигане на централния участък 21 на лопатката 5, от синусоидалните колебания се получава изменение на ъгъла на наклона на периферния участък 22 спрямо ъгъла на централния участък 21 чрез засукване на торсионния вал 23.In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, when the center portion 21 of the blade 5 is raised, sinusoidal oscillations result in a change in the angle of inclination of the peripheral portion 22 relative to the angle of the central portion 21 by rotation of the torsion shaft 23.

При показаното на фиг. 6 примерно изпълнение колебанията на хоризонталните щанги 15 изменят ъглите на наклона на централните 21 и на периферните 22 участъци на лопатките 5. При това периферните участъци 22 се наклоняват спрямо централните участъци 21 чрез хоризонталните 2 и вертикалните 3 шарнири на шарнирната връзка 25 между тях.As shown in FIG. 6, the variations of the horizontal bars 15 change the angles of inclination of the central 21 and the peripheral 22 portions of the blades 5. In this case, the peripheral portions 22 are inclined toward the central portions 21 by the horizontal 2 and vertical 3 hinges of the hinge connection 25 between them.

Патентни претенцииClaims

Claims

A propeller comprising a drive shaft with hinged blades with horizontal arms connected by vertical barbells to a movable ring, mounted on a fixed ring, coupled to an axial slider, characterized in that the vertical barbells (7) are connected to the movable ring (10) by means of radially directed horizontal rods (15) connected via horizontal hinges (16) to the movable ring (10) and the guide sleeve (17) fixed firmly to the fixed ring (12), the guide sleeve (17) having a cylindrical surface co with a sine groove (19) contacting one end of the horizontal bar (15) by means of bearings (20).

Propeller mechanism according to claim 1, characterized in that the blades (5) are composed of a central (21) and a peripheral (22) portion, the peripheral portion (22) of each blade (5) being located in its central section (21) and connected thereto by means of a torsion shaft (23) coinciding with the longitudinal axis (24) of the blade (5).

5 3. Propeller mechanism according to claim

1, characterized in that each blade is made up of a central (21) and a peripheral (22) region, which are connected to each other by a second hinge (25) with a horizontal (2) and 10 vertical (3) hinge; which at the adjacent edges of the central (21) and peripheral (22) regions are formed posterior bevels (26 and 27).