Втулка несущего винта
ROTOR HUB

Использование: для крепления лопастей к валу несущего винта.
Сущность: Предлагаемая втулка несущего винта представляет собой узел, состоящий из ступицы, пальцев, упругих элементов, опорного венца, крепежных звездочек, осевых шарниров, вилок для крепления лопастей и поводков для управления углом установки лопастей. Ступица воспринимает крутящий момент с приводного вала и при помощи пальцев и надетых на них упругих элементов передает крутящий момент опорному венцу, распределяющему крутящий момент между цапфами осевых шарниров лопастей при помощи, прикрепленной к нему верхней звездочки. Подъемная сила от цапф осевых шарниров лопастей через верхнюю звездочку собирается опорным венцом и передается через упругие элементы, пальцы и ступицу на вал несущего винта. Осевой шарнир каждой лопасти соединен с вилкой для крепления лопасти. К вилкам втулки прикреплены поводки, с помощью которых задается угол установки вилок с прикрепленными к ним лопастями. Втулка несущего винта такой конструкции предназначена для использования на сверхлегких пилотируемых и беспилотных вертолетах, эксплуатация которых не предполагает перевернутого полета. Данная втулка несущего винта может быть модернизирована для любого количества лопастей изменением числа лучей звездочек. Жесткость упругих элементов может быть изменены либо их конфигурацией, либо использованием для их изготовления резины другого состава.
Описание изобретения Втулка несущего винта
Изобретение относится к втулкам несущих винтов с совмещенным горизонтальным шарниром.
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 2363620 C2, В64С 27/54, где 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. Втулка несущего винта этой установки по некоторым признакам подобна 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 втулка несущего винта представляет собой узел, состоящий из ступицы, пальцев, упругих элементов, опорного венца, крепежных звездочек, осевых шарниров, вилок для крепления лопастей и поводков для управления углом установки лопастей.
Ступица устанавливается на вал несущего винта и передает крутящий момент от вала к опорному венцу через пальцы, вкрученные в установочный фланец и упругие элементы, надетые на пальцы, касающиеся поверхностей отверстий в опорном венце. Крутящий момент от опорного венца к цапфам осевых шарниров передается верхней звездочкой. Изобретение отличается отсутствием жесткой кинематической связи и наличием необслуживаемой, только упругой связью опорного венца с валом несущего винта посредством использования необходимого набора упругих элементов для несущих винтов различной тяги. Втулка несущего винта выполнена с возможностью реализовывать необходимые - вынос оси осевого шарнира от оси вращения винта; - угла конусности несущего винта; - вертикального выноса упругого узла крепления относительно вершины конуса несущего винта.
Изобретение может быть модернизировано для винтов с различной подводимой мощностью изменением количества пальцев, крепящихся к ступице и количеством упругих элементов, надеваемых на один палец. Втулка несущего винта может быть модернизирована для несущего винта с любым количеством лопастей изменением числа лучей звездочек. Изобретение направлено на создание втулки несущего винта с упругим, необслуживаемым креплением несущего винта на основе стандартных упругих элементов втулочно-пальцевых муфт. Предлагаемая конструкция обеспечивает уменьшение сроков предполетных и послеполетных осмотров, обслуживания, что важно для оперативного обеспечения следующих вылетов. Изобретение обеспечивает плавность эволюций аппарата, что важно для надежности работы бортового оборудования и полезной нагрузки.
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.1 приведен общий вид втулки несущего винта, являющейся предметом настоящего изобретения.
На фиг.2 и фиг.3 показаны сечение и схема сборки втулки несущего винта. Лопасти несущего винта условно не показаны.
Позиции на фиг.2 и фиг.3 означают: 1 – вал несущего винта, 2 - ступица, 3 - палец, 4 – упругий элемент, 5 – опорный венец, 6 – верхняя звездочка, 7 – нижняя звездочка, 8 - цапфа осевого шарнира, 9 - вилка, 10 – поводок.
Втулка несущего винта имеет ступицу 2, которая крепится к валу несущего винта 1. В ступицу вкручиваются пальцы 3, на каждом из которых собраны: распорные втулки, и набор упругих элементов 4, опирающихся наружным контуром на опорный венец 5. К опорному венцу крепится верхняя звездочка 6 с нужным количеством лучей, а к каждому лучу крепится цапфа осевого шарнира 7 каждой лопасти. Местом передачи крутящего момента является совокупное пятно контакта всех упругих элементов с опорным венцом. Изменение угла установки лопасти производится поворотом вилки 9 за поводок 10, 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 конус винта на одном азимуте и поднять на противоположном, при этом винт до момента полного обжатия упругих элементов может двигаться относительно центра пересечения осей пальцев, вкрученных в ступицу, наращивая передаваемый момент постепенно. Это обеспечивает, во-первых, смягченный характер управления вертолетом, а во-вторых, меньшие нагрузки на комлевые участки 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 участки лопастей в установившемся режиме полета. Используя упругие элементы различной формы или сортов резины, можно подбирать характеристики жесткости управления несущего винта для типовых условий полета и эксплуатационных допущений бортового оборудования и полезной нагрузки.