ВТУЛКА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА
HELICOPTER ROTOR HUB

Использование: для крепления лопастей несущего винта к приводящему валу.
Сущность: втулка несущего винта представляет собой узел, состоящий из водила и звезды с прикрепленными к ней рукавами. Водило состоит из верхнего и нижнего корпусов, профилированных пластин и цапф для опоры резиновых демпферов. Водило служит для передачи крутящего момента приводящего вала на звезду с рукавами и лопастями, а также для передачи подъемной силы и управляющих моментов с несущего винта на приводной вал. Рукав состоит из вилки, которая через радиальный и упорный подшипник насажена на ось, на которой установлен резиновый демпфер. Положение демпфера задается распорными втулками. Рукав вкручен в звезду, опирающуюся сферическим подшипником на приводной вал. К вилкам втулки прикреплены поводки, с помощью которых задается угол установки вилок с прикрепленными к ним лопастями. Эта втулка несущего винта предназначена для использования на беспилотных вертолетах, эксплуатация которых не предполагает перевернутого полета. Данная втулка несущего винта может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звезды и профиля пластин. Жесткость демпфера может быть изменены либо его конфигурацией, либо использованием для его изготовления резины другого состава.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Втулка несущего винта
Изобретение относится к втулкам несущих винтов с совмещенным горизонтальным шарниром и может быть использовано на беспилотных вертолетах.
Известна установка, патент RU 2061626 С1, кл. 6 В64С 27/605, содержащая несущий винт с жестко установленными (присутствует только осевой шарнир) в закрепленной на валу втулке лопастями. Конструкция дает возможность применять ее для многолопастных винтов. При применении на беспилотном вертолете для телевизионной съемки к недостаткам втулки несущего винта, входящей в состав описываемой системы, может быть отнесена ее высокая жесткость, что приводит к высокой скорости реакций, т.е. рывкам и тряске. Кроме того, отсутствие угла между продольной осью рукава и плоскостью вращения и отсутствие выноса рукава от оси вращения вала вызывает высокие изгибающие моменты лопастей несущего винта и, как следствие, их малый ресурс.
Известна установка, патент RU 2235662 С2, В64С 27/48, содержащая вращающийся наружный корпус с зубчатым колесом предварительной раскрутки, соединенный с невращающимся внутренним валом, внутри которого расположен рычажный механизм управления, осуществляющий наклон оси и перемещение в вертикальном направлении соединенного с ним коромысла. Коромысло установлено на рычажный механизм управления и соединено с каждой из лопастей через скобу с осевым шарниром. Последний выполнен в виде пальца и расположен в корпусе качалки под конструктивным углом конусности к плоскости вращения втулки. На консольные части каждого пальца установлена скоба и опора с упорным подшипником, имеющие возможность поворота относительно оси пальца. Скоба соединена с опорой с упорным подшипником, через который центробежная сила с лопасти передается на корпус качалки. Корпус качалки шарнирно соединен с вращающимся наружным корпусом втулки через карданную рамку, расположенную над корпусом качалки. Оси рамки взаимно перпендикулярны, а точка пересечения их осей лежит на оси вращения втулки. Ось рамки, параллельная оси лопастей, является осью общего осевого шарнира, относительно которого отклоняется корпус качалки при отклонении коромысла, а ось рамки, перпендикулярная оси лопастей, совмещена с осью, соединяющей коромысло с рычагами поворота лопастей на одном из углов установки лопастей, и является осью общего горизонтального шарнира. Рычажный механизм управления имеет три раздельные тяги. К недостаткам втулки несущего винта, входящей в состав описываемой системы, может быть отнесена ее технологическая сложность, отсутствие возможности управления общим шагом винта, а также возможность использовать такую конструкцию только для двухлопастных винтов. Втулка несущего винта этой установки аналогична конструкции данного изобретения и по совокупности существенных признаков и технической сущности наиболее близка к данному изобретению и выбрана поэтому в качестве прототипа.
В настоящем изобретении конструкция втулки позволяет совместное перемещение звезды с рукавами втулки относительно сферического шарнира, надетого на приводящий вал и вынесенного на расчетную высоту относительно вершины конуса, по которой движутся лопасти во время вращения винта. Крутящий момент на систему лопастей с приводящего вала передает водило. Водило жестко крепится к приводящему валу верхним и нижним корпусами, на которых установлены профилированные пластины, удерживающие цапфы для опоры резиновых демпферов. Перемещение звезды с рукавами и лопастями не является свободным и сталкивается с противодействием деформирующихся резиновых демпферов. Данная втулка несущего винта может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звезды и профиля пластин, а также с возможностью реализовать расчетные вынос оси рукава от оси вращения винта, угол конусности несущего винта и вертикальный вынос совмещенного горизонтального шарнира относительно вершины конуса несущего винта.
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 касатеся промышленной применимости, то она доказывается приведенным ниже описанием и применением настоящего изобретения в одном из проектов автора. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности.
На фиг.1 приведена схема втулки несущего винта, являющейся предметом настоящего изобретения. Лопасти несущего винта условно не показаны. На фиг.2 показана схема сборки втулки несущего винта.
Позиции на фиг.1 и 2 означают: 1 - сферический шарнир, 2 - звезда, 3 - ось рукава, 4 - втулка распорная, 5 - втулка распорная, 6 - резиновый демпфер, 7 - подшипник радиальный, 8 - вилка, 9 - подшипник упорный, 10 - верхний корпус, 11 - профилированная пластина, 12 - цапфа, 13 - нижний корпус, 14 - поводок, 15 - сферическая опора.
Втулка несущего винта имеет звезду 2, которая опирается на приводящий вал сферическим шарниром 1. В лучи звезды вкручиваются оси рукавов, на каждой из которых собраны: распорные втулки 4 и 5, резиновый демпфер 6, радиальный подшипник 7, упорный подшипник 9 и вилка 8. Крутящий момент от приводящего вала к рукавам передает водило, которое состоит из верхнего 10 и нижнего 13 корпусов, профилированных пластин 11 и цапф 12. Местом передачи крутящего момента является пятно контакта резинового демпфера с цапфой. Изменение угла установки лопасти производится поворотом вилки за поводок 14, к которому крепятся тяги, идущие от автомата перекоса.
Втулка несущего винта работает следующим образом. Циклические изменения углов установки лопастей во время вращения несущего винта приводят к возникновению моментов, которые пытаются опустить одну часть винта и поднять противоположную, при этом винт до момента полного обжатия демпфера 6 может двигаться относительно сферического шарнира, надетого на вал винта, наращивая передаваемый момент постепенно. Это обеспечивает, во-первых, нежесткий характер управления вертолетом, а во-вторых, меньшие нагрузки на комлевые части лопастей. Конструкция дает возможность предусмотреть расчетные углы установки рукавов относительно плоскости вращения винта и вынос относительно оси вращения винта, что позволяет значительно снизить переменные нагрузки на комлевые части лопастей. Используя демпферы различной формы или сортов резины можно подбирать характеристики несущего винта для типовых условий полета, привычек или возможностей оператора, эксплуатационных допущений бортовой аппаратуры.