БИПЛАНЕТАРНЫЙ ПРИВОД СООСНОГО ДВУХВИНТОВОГО ДВИЖИТЕЛЯ
COAXIAL TWIN-ROTOR ENGINE BIPLANETARY DRIVE

Изобретение относится к машиностроению и может найти широкое применение в транспортных средствах, движителем которых является воздушный винт /пропеллер/.
Известен соосный воздушный винт, представляющий собой два встречно вращающихся винта /внешний и внутренний/, цель которого состоит в уменьшении потерь мощности на закручивание отбрасываемой струи воздуха внешним винтом /См., например, “Политехнический словарь”, Москва, 1977, Издательство “Советская Энциклопедия”, стр.73, 86/.
Привод соосного воздушного винта, в абсолютном большинстве случаев, представляет собой объединенный механизм двух самостоятельных приводов, что неизбежно приводит к увеличению его массы и сложности. Это обстоятельство делает применение соосного воздушного винта ограниченным и вовсе исключает его применительно к легким вертолетам и спортивным самолетам, аэросаням и т.п. легким воздушным средствам передвижения. Существует и еще одна особенность соосного воздушного винта: чем больше масса воздуха, прошедшая в единицу времени сквозь оба винта, тем больше сила тяги. Но это не значит, что внутренний винт должен вращаться с частотой внешнего. Значительная часть воздуха после прохода сквозь внешний винт выносится периферийно в створ между винтами, и воздушная “отгрузка” внутренним винтом не требует частоты вращения внешнего. В этом залог рационального использования мощности двигателя.
К сожалению, существующая схема привода соосного двухвинтового движителя не совершенна, т.к. порождает одинаковую частоту вращений винтов, что не рационально применительно к вертолету /См., например, Интернет. Трансмиссия вертолета с соосным расположением несущих винтов/. Известна также механическая передача по патенту №2364775, позволяющая обеспечить противонаправленное вращение двух элементов привода с различными частотами вращений соосно.
В задачу изобретения входит разработка облегченной и более рациональной схемы привода соосного воздушного винта, что существенно расширит область ее применения и упростит существующие схемы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что привод соосного двухвинтового движителя, включающего центральную шестерню, сателлиты и "корону", представляющую собой сдвоенный эпицикл, приемная часть которого содержит рабочий контур в виде эпитрохоиды, очерченной вершинами трехуглового ротора с расположенным в нем кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному шипу, ось которого совпадает с центром "короны", причем радиусы солнечного шипа и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса солнечного шипа, а вторая часть "короны" является зубчатым венцом внутреннего зацепления, содержащим группу сателлитов, связанных посредством центральной шестерни с солнечным шипом, является бипланетарным, сателлиты которого объединены ведущим водилом, а односторонние осевые развития солнечного шипа и "короны" содержат, соответственно, внешний и внутренний винты движителя.
Новизна изобретения состоит в достижении необходимых частот вращений каждым винтом в отдельности с одновременным упрощением привода.
По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.
Промышленная применимость обусловлена существенным расширением области применения бипланетарного привода соосного двухвинтового движителя, сокращением потерь мощности и упрощением.
На чертеже представлена принципиальная схема бипланетарного привода соосного двухвинтового движителя.
В корпусе 1 посредством опоры 2 установлен бипланетарный привод, “корона” которого представляет собой сдвоенный эпицикл 3 /фиг.1 и 2/. Приемная часть эпицикла 3 содержит рабочий контур в виде эпитрохоиды 4, очерченной вершинами трехугольного ротора 5 /фиг.2/. В роторе 5 соосно расположен кривошип 6, выполненный эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному шипу 7, ось которого совпадает с центром “короны”. Радиусы солнечного шипа 7 и кривошипа 6 соотносятся как 2:3. Эксцентриситет равен половине радиуса солнечного шипа 7. Вторая часть “короны” является зубчатым венцом внутреннего зацепления 8 /фиг.1/, содержащим группу сателлитов 9, связанных посредством центральной шестерни 10 с солнечным шипом 7 и объединенных ведущим водилом 11. Подвижные соединения ротора 5 с эпициклом 3 и кривошипом 6 могут быть выполнены посредством шариков или роликов, исключающих трение скольжения в приводе. Осевые развития 12 и 13 солнечного шипа 7 и “короны” 3 содержат, соответственно, внешний 14 и внутренний 15 воздушные винты. Кинематической особенностью предлагаемого привода является то, что одному относительному обороту ротора 5 и эпицикла 3 соответствует три оборота кривошипа 6/ солнечного шипа 7/. Это результат того, что каждая встреча /набегание/ любого угла ротора с выступом верхней или нижней ветвей эпитрохоиды 4, происходящая через каждые 60 градусов их относительного поворота, сопровождается поворотом кривошипа 6 на 180 градусов.
Работает бипланетарный привод соосного двухвинтового движителя следующим образом. При вращениях ведущего водила 11 и эпицикла 3 в указанных направлениях /фиг.1, фиг.2/ ротор 5 изначально приходит в противонаправленное вращение. Это происходит от того, что эпицикл 3 своими выступами верхней и нижней ветвей не увлекает за собой ротор 5, а «утапливает» его вершины /углы/, поворачивая центр ротора 5 вокруг центра “короны” в противоположном вращению эпицикла направлении. При этом радиусом вращения центра ротора 5 является эксцентриситет ε, а центральная шестерня 10, выполненная заодно с солнечным шипом 7, является подвижной опорой для сателлита 9. Она /шестерня 10/ непосредственно препятствует одностороннему вращению эпицикла 3 и ротора 5. Одновременно осевое развитие 12 солнечного шипа 7 вращает внешний винт 14, а осевое развитие 13 эпицикла 3 вращает встречно внутренний винт 15. Предложенный механизм привода представляет собой замкнутую систему, винты которой вращаются с разной частотой, но являются динамически уравновешенными звеньями. Реактивный момент закручивания корпуса 1 исключается. Таким образом, существенно расширяется область применения соосного двухвинтового движителя, сокращаются потери мощности и упрощается конструкция привода.
Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное и штамповочное. Станки: вертикально и горизонтально фрезерные с ЧПУ, токарные, сверлильные, зубонарезные, шлифовальные.