Рулевой винт вертолёта
HELICOPTER TAIL ROTOR

Использование: для компенсации реактивного момента несущего винта лёгкого вертолёта и путевого управления им.
Сущность: Изобретение относится к области авиастроения, к рулевым винтам с использованием в качестве осевых шарниров подшипников скольжения. Предлагаемая конструкция рулевого винта, состоит из сборной ступицы и лопастей, установленных в ней на сферические шарниры с взаимно перпендикулярными осями.
Известна конструкция рулевого винта RU 2678396 C2 с лопастями, обеспечивающими изменение угла установки благодаря подшипникам скольжения одного универсального, а другого радиального. Такая конструкция требует точного позиционирования оси радиального подшипника скольжения для совпадения её с центром сферического шарнира. Если этого не обеспечить, управление шагом винта будет затруднено из-за подклинивания.
Известна конструкция втулок рулевых винтов вертолетов Robinson (фиг.1) (https://robinsonheli.com/), где возможность изменения угла установки лопасти обеспечивается двумя универсальными сферическими шарнирами оси наружных колец которых параллельны. Такая конструкция требует чрезвычайно точного соблюдения расстояния между осями установочных отверстий в комле лонжерона лопасти и отверстий для крепежных болтов в ступице втулки рулевого винта. В противном случае возрастёт шарнирный момент в системе управления шагом винта и распределение нагрузки между сферическими шарнирами будет не равномерным.
В конструкции предлагаемого рулевого винта оси опорных подшипников расположены взаимно перпендикулярно. Наружное кольцо большего шарнира установлено в комлевом кронштейне лопасти и воспринимает в большей степени центробежную силу, действующую на лопасть во время вращения рулевого винта, его сферический компонент крепится болтом между втулками и щеками ступицы. Второй сферического шарнир задаёт ось осевого шарнира, воспринимает только перерезывающие силы и установлен в корпусе ступицы. Ступица рулевого винта установлена через пакет резиновых упругих элементов на болт, проходящий поперек вала рулевого винта и выполняющий роль оси совмещенного горизонтального шарнира.
В настоящем изобретении рулевой винт представляет собой цельнометаллический узел, состоящий из ступицы (поз.1) имеющей ниши для установки опорных упругих элементов (поз.4) и сферических шарниров (поз.5,6), щёк (поз.2) с отверстиями для сборки со ступицей и установки лопастей, состоящих из комлевого кронштейна (поз.7) с установленными опорным пальцем (поз.11), трубчатым лонжероном (поз.8), обшивкой (поз.9) и законцовкой (поз.10).
Использование сферических шарниров с перпендикулярными осями не требует точного выдерживания расстояния между их центрами, в следствии возможности свободного перемещения опорного пальца по цилиндрической поверхности сферического шарнира, установленного в ступице.
Изобретение направлено на создание втулки рулевого винта лёгкого вертолёта простейшей конструкции и несложной технологии производства. Предлагаемая конструкция обеспечивает уменьшение сроков предполётных и послеполётных осмотров, обслуживания, что важно для оперативного обеспечения следующих вылетов.
Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что касается промышленной применимости, то она доказывается приведенным описанием и применением настоящего изобретения в одном из проектов автора. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности.
На фиг.2 приведен общий вид рулевого винта, являющейся предметом настоящего изобретения.
На фиг.3 показано устройство одного рукава втулки рулевого винта. Одна щека условно не показана.
На фиг.4 показан разрез одного рукава втулки рулевого винта.
На фиг.5 показан разрез лопасти рулевого винта.
На фиг.6 показано устройство подвеса рулевого винта на вал его приводящий.
Позиции на фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6 обозначают:
1 - ступица,
2 - щека,
3 - болт ось совмещенного горизонтального шарнира,
4 - упругий элемент,
5 - втулка
6 - комлевой кронштейн
7 - большой сферический шарнир,
8 - болт
9 - втулка
10 - малый сферический шарнир,
11 - опорный палец,
12 - трубчатый лонжерон,
13 - обшивка,
14 - законцовка,
15 - сферический шарнир тяги,
16 - тяга,
17 - паук ползушки,
18 - ползушка.
19 - вал
Втулка рулевого винта имеет ступицу, которая крепится к валу через упругий шарнир, ось которого расположенными под углом 45 градусов к оси осевого шарнира, что существенно снижает подвижность и следовательно, износ шарниров тяг, связывающих лопасть с ползушкой управления углом их установки. Упругий совмещенный горизонтальный шарнир представляет собой пакеты упругих, кольцеобразных элементов, расположенных в ступице по обе стороны вала, стянутых болтом-осью проходящим через отверстие в вале. Ось шарнира относительно которого производится изменение угла установки лопасти задаётся двумя центрами сферических шарниров, один из которых установлен в ступице, а второй в комлевом кронштейне лопасти. Сферический шарнир, установленный в кронштейне лопасти, воспринимает центробежную и перерезывающие силы поэтому, больше нагружен и имеет большие размеры. Сферический шарнир, установленный в ступице нагружен только перерезывающими силами. Оси наружных колец сферических шарниров, на которые опирается лопасть расположены взаимно перпендикулярно, это позволяет упростить изготовление деталей и установку лопасти при сборке рулевого винта. Лопасть собирается из четырех деталей комлевого кронштейна, трубчатого лонжерона, обшивки и законцовки, соединяемых заклепками.