ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ С АВТОМАТИЧЕСКИ РАСКЛАДЫВАЮЩИМИСЯ И ПОВОРОТНЫМИ ЛОПАСТЯМИ
AIRSCREW WITH AUTOMATICALLY UNFOLDING AND ROTARY BLADES

Изобретение относится к авиации, в частности к воздушным винтам с автоматически раскладывающимися и поворачивающимися лопастями. Данное устройство может использоваться как привод аварийного генератора для самолетов, либо в качестве маршевого винта портативных летательных аппаратов.
Наиболее близким к предлагаемому является пропеллер с автоматическими поворотными лопастями (Авторское свидетельство №24251, В64С 11/34, опубл. 30.11.1931), состоящий из размещенных на горизонтальном валу неподвижной коробки с укрепленными в ней лопастями, подвижной буксы, пружины и кожуха. Недостатком данного технического решения является его неработоспособность. Кожух 20 имеет обтекаемую аэродинамическую форму, т.е. имеет малое лобовое сопротивление воздушному потоку и, как следствие, малую силу для осевого перемещения. Следовательно, для того чтобы он двигался вдоль оси вала под действием воздушного потока, необходимо, чтобы пружина 19 была слабой, а воздушный поток - достаточно сильный. В описании указано, что направляющие пазы 4 буксы 3 должны иметь соответствующую кривизну и поворот, чтобы получить желаемую зависимость между скоростью воздушного потока и углом поворота лопастей. Но осевое перемещение кожуха (исходя из предложенного чертежа) не велико. Следовательно, направляющие пазы 4 должны быть сильно изогнуты или быть прямыми и располагаться перпендикулярно оси вала. Но тогда для разворота и удержания лопастей в каком-то положении необходимо прикладывать достаточно большое усилие. Учитывая обтекаемую форму кожуха 20 (низкое лобовое сопротивление), пружину 19 и усилие, которое необходимо приложить для разворота и удержание лопастей, то получается, что воздушный поток должен быть не равномерным, максимальным в районе обтекателя и гораздо слабее на лопастях. Тогда перед обтекателем должен быть собирающий конус, но даже и в таком варианте работоспособность этой системы представляется маловероятной. Система является крайне не стабильной, т.к. сила ветра - величина постоянно меняющаяся. Таким образом, получается, что о работе данного устройства, а тем более о работе с постоянными оборотами, говорить не приходится, иными словами - система в предложенном варианте не работоспособна.
Задачей предложенного изобретения является создание ведущего привода для аварийного генератора как дополнительного оборудования аварийно-спасательной системы для самолетов (заявка №2009114291/11 (019438)), либо в качестве маршевого винта портативных летательных аппаратов.
Поставленная задача решается тем, что в воздушном винте с автоматически раскладывающимися и поворотными лопастями, состоящем из обтекателя, выполненного в виде скругленного конуса, конус имеет сквозные прорези по бокам, в которых располагаются автоматически раскладывающиеся лопасти, комлевой частью установленные в поворотных держателях, размещенных в круглых сквозных отверстиях в начале прорезей, приводимых в действие посредством управляющей втулки, посаженной на шлицевой вал внутри обтекателя и приводимой в действие посредством пружины, при этом управляющая втулка фиксирует и удерживает лопасти и держатели в определенном положении, а в сложенном виде лопасти располагаются вдоль горизонтальной оси винта внутри обтекателя в сквозных прорезях.
Располагается предлагаемое устройство на переднем конце вала генератора, а сам генератор устанавливается снаружи фюзеляжа на внешней стойке или наверху вертикального хвостового киля.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - общий вид устройства, 1a - вид устройства в сложенном (транспортном) положении, 1б - вид устройства в рабочем положении;
на фиг.2 - вид сбоку с сечением в сложенном положении;
на фиг.3 - вид сбоку с сечением в рабочем положении;
на фиг.4 - управляющая втулка, 4а - вид сбоку, 4б - вид спереди;
на фиг.5 - общий вид управляющей втулки с сечением;
на фиг.6 - держатель, 6а - вид сбоку, 6б - сечение А-А, 6в - вид снизу, 6г - вид сверху;
на фиг.7 - лопасть, 7а - вид сбоку, 7б - вид с ребра, 7в - общий вид.
Воздушный винт состоит из обтекателя 1 (фиг.1, 2, 3), выполненного в виде скругленного конуса и имеющего сквозные прорези по бокам. Внутри прорезей расположены лопасти 4, комлевой частью закрепленные в поворотных держателях 5. Держатели 5 (фиг.6) установлены в круглых сквозных отверстиях в начале прорезей. Лопасти 4 и держатели 5 приводятся в действие посредством управляющей втулки 6 (фиг.2, 3, 4, 5). Управляющая втулка 6 располагается внутри обтекателя 1, посажена на шлицевой вал 7 с возможностью свободного перемещения вдоль оси вала и приводится в действие посредством пружины 8, задним концом упирающуюся в упорную втулку 10 (фиг.2, 3).
Обтекатель 1 имеет плотную посадку на вал 7 и фиксируется от перемещений вдоль оси вала стопорными винтами (не показаны), с переднего торца обтекатель 1 крепится прижимной головкой 9, вкрученной по резьбе в вал 7. Обтекатель 1 и обтекатель генератора 2 установлены с зазором относительно друг друга. Обтекатель 2 закреплен неподвижно на корпусе генератора 3 (фиг.2, 3).
Обтекатель 1 выполнен частично полым, вершина обтекателя срезана и имеет кольцевой выступающий бурт, который входит в кольцевую канавку прижимной головки 9. В центре обтекателя имеется сквозное продольное отверстие с пазами для шлицов вала 7. По бокам обтекателя 1 имеются сквозные продольные прорези для лопастей 4, начинающиеся от отверстий для держателей 5 и проходящих до среза вершины. С задней части в обтекателе 1 имеется полость для управляющей втулки 6. Прижимная головка 4 является вершиной конуса обтекателя 1, имеет кольцевую проточку, в которую входит кольцевой бурт обтекателя 1, так же имеется резьбовой конец, с помощью которого головка 9 вкручивается в вал 7. Держатель 5 выполнен в виде цилиндра переменных диаметров, по центру, вдоль оси, имеется прорезь для лопасти 4. В районе меньшего диаметра, эксцентрично и перпендикулярно продольной оси, имеется сквозное отверстие для оси лопасти 4. Снизу, в опорной поверхности, имеется паз 17 для упорной пластины 19. Паз выполнен таким образом, чтобы упорная пластина 19 свободно входила в него без горизонтальных и вертикальных зазоров. Кроме того, имеется нижний выступающий бурт 16 и эксцентрично установлен поводок 17. Управляющая втулка 6 выполнена в виде цилиндра с осевым сквозным отверстием и прорезями для шлицов вала 7. С заднего торца втулка 6 имеет цилиндрическую полость для пружины 8 и внутреннюю кольцевую проточку возле заднего края для зуба стопора 11. С переднего торца втулка 6 имеет наружную кольцевую проточку, образующую выступающий фланец. Ширина проточки и форма фланца определяются формой выступа и упорной пластины 19. В соответствии с количеством лопастей воздушного винта, по сторонам втулки 6 имеются проточки 15 для нижнего бурта 16 держателя 5 и паз 14 для поводка 17. Лопасть 4 выполнена в виде пластины, форму которой определяют размеры прорези и форма обтекателя 1. Комлевая часть лопасти крепится на оси в прорези держателя 5, на противоположном краю имеется выступ с упорной пластиной 19.
Устройство работает следующим образом:
посредством вилки (не показана) стопорное кольцо 12 смещается назад, сжимает пружину 13 и освобождает стопоры 11, под действием пружины 8 втулка 6 движется вперед, поворачивает стопоры 11, выходит из зацепления с ними, толкает лопасть 4 в упорную пластину 19 и поднимает лопасть 4 в вертикальное положение. Во время движения вперед управляющей втулки 6 поводок 17 держателя 5 входит в паз 14 втулки 6, нижний бурт 16 держателя 5 входит в проточку 15, при достижении поводком 17 участка паза 14, расположенного под углом к продольной оси происходит поворот держателя 5 и лопастей 6 на угол до 45°. Под действием набегающего потока воздуха воздушный винт начинает вращаться и приводит в действие генератор. При этом втулка 6 плотно прижимается к боковой поверхности держателей 5 и фиксирует их и лопасти 4 в этом положении. Так как пружина 8 достаточно жесткая, то вся система втулка 6 - держатели 5 - лопасти 4 получается стабильной и не отыгрывает при изменении силы воздушного потока.
Предлагаемое изобретение может быть использовано и в тех системах, где имеется набегающий поток воздуха и необходимо быстро привести систему в действие для получения электроэнергии или механической работы, либо в качестве маршевого винта для портативных летательных аппаратов, доставляемых к месту назначения в собранном, компактном виде и сбрасываемых или выстреливаемых с носителя.