ДВИЖИТЕЛЬ С МЕНЯЮЩИМИСЯ ЛОПАСТЯМИ
DRIVE WITH CHANGING BLADES

Изобретение относится к области авиации в частности к конструкциям воздушных винтов, а также к судостроению, включая подводные лодки, в частности к конструкциям ходовых винтов. Движитель может быть применен на судах всех типов от моторных лодок до подводных, а также в авиационной промышленности: на самолетах, вертолетах, дирижаблях и на летательных аппаратах тарельчатого типа.
Движитель содержит корпус распределителя, кронштейн с валом с шестерней для получения вращения от вала, отбора мощности, например от двигателя внутреннего сгорания, в корпусе на оси свободно сидит, например, центральное коническое колесо, относительно оси которого корпус распределительный вместе с лопастями может поворачиваться, увеличивая маневренность объекта, на котором установлен движитель. От центрального колеса движение передается по промежуточным валам и коническим парам на вал, который сидит в корпусе подшипников, жестко установленном на корпусе, на конце вала жестко сидит обойма с отверстиями, расположенными перпендикулярно оси вращения вала. В этих отверстиях установлены оси, на которых жестко, с возможностью регулирования, установлены лопасти.
На корпусе вала жестко сидит диск, на котором жестко, с возможностью регулирования, установлен кулачок. На оси лопасти жестко сидит рычаг с роликом, и ролик, катаясь по кулачку, набегая на выступы и впадины кулачка, вместе с рычагом поворачивают ось вместе с лопастью на 90° и обратно, в результате лопасти в рабочей фазе загребают воду, воздух всей площадью, создавая максимальную тягу, а в нерабочей, устанавливаясь вдоль движения, оказывая наименьшее сопротивление, в результате увеличивается КПД движителя.
При выполнении вала, утолщенного на конце, отпадает необходимость в обойме. На одной оси, пропущенной через вал, может быть установлены две лопасти, управляемые одним рычагом с роликом. В этом случае повышается жесткость и компактность конструкции для исключения поворота оси на более 90° и продольного перемещения предусмотрен упор. Постоянный контакт ролика с кулачком обеспечивается за счет пружины, но в зависимости от назначения движителя, рычаг может быть снабжен дополнительным роликом, движущимся в пазу кулачка для исключения отрыва основного ролика. В этом случае нет необходимости в пружине прижимающего ролика к кулачку. Движитель может быть выполнен работающим на горизонтальной плоскости, когда вал, вращающий лопасти, расположен вертикально, или работающий на вертикальной плоскости, когда вал, вращающий лопасти, расположен горизонтально. С целью повышения эффективности движителя в одном корпусе подшипников установлены две группы лопастей, вращающиеся в противоположном направлении и управляющиеся каждая группа со своего кулачка.
Движитель выполнен с возможностью поворота лопастей в разные стороны для увеличения маневренности объекта, на котором установлен движитель, где в корпусе подшипников установлен вал, жестко сидящим на нем карданом, во второй втулке кардана жестко установлен второй вал с лопастями, который находится в подшипниках, установленных во втулке, которая держится на тягах, соединенных со сферическими шарнирами, причем оси шарниров расположены на плоскости оси шарниров крестовины кардана, тяги имеют возможность продольного перемещения и соединены пультом управления, например, гибкими элементами (тростью), поворот лопастей в равные стороны особенно актуален для воздушных судов.
С целью увеличения маневренности при компоновке на одной оси вращения двух групп лопастей, вращающихся в противоположном направлении, дополнительно установлены механизмы поворота кулачков, работающие синхронно, в результате меняется направление “загребания” воздуха, воды и направление движения, это особенно актуально для воздушных судов.
Для поворота распределительного корпуса вместе с лопастями относительно оси центрального колеса предусмотрены тяги, а при применении червячного редуктора для поворота корпуса с лопастями предусмотрена муфта для исключения попадания влаги, в корпусе используется гибкая втулка и предусмотрен паз для возможности поворота. Вместо вала отбора мощности может быть применен электродвигатель с применением узла изменения скорости выходного вала, на котором сидят лопасти, или без изменения, в этом случае повышается компактность движителя.
На вертолете лопасти могут быть установлены на центральном валу, где основные поднимающиеся лопасти и вне.
На самолетах и вертолетах могут быть установлены движители на крыльях снизу и сверху и одновременно наверху и внизу, а также движители, работающие на горизонтальной, или на вертикальной плоскостях, или в комбинации, часть работающих на горизонтальной плоскости, а часть на вертикальной.
В результате применения движителей на воздушных судах - на самолетах, на вертолетах, на дирижаблях, на летательных аппаратах тарельчатого типа и водном транспорте, включая подводные лодки, увеличивается маневренность и подвижность и повышается КПД движителя.
Уровень техники
Автору неизвестны источники научно-технической и патентной информации, содержащей сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, а также свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, позволяющими при практическом осуществлении создать новые движители, с меняющимися лопастями для авиационной и судостроительной промышленности.
Прототипом данного решения выбран патент RU 2516957 С2, 23.02.2010.
Воздушный винт без обтекателя с переменными углом установок и для турбомашины не предусматривает изменение лопастей в процессе работы, создавая большие тяговые силы, как в предлагаемом движителе с меняющимися лопастями при работе.
В процессе поиска были проанализированы патенты:
РФ 2117603, 25.06.1996
RU 2317225 С2, 20.02.2008
РФ 2369520, 10.10.2009
РФ 2387572, 27.04.2010
РФ 2399463, 27.05.2010
РФ 2412082, 20.02.2011
РФ 2469906, 20.12.2013
РФ 2441806, 10.02.2012
Описание конструкции “Движитель с меняющимися лопастями”
Движитель содержит корпус распределительный 1, установленный в кронштейне 2, где в подшипниках установлен вал с шестерней 3, которая работает в паре с центральным коническим колесом 4, свободно сидящим на оси 5. Колесо 4 связано с коническими шестернями 6 и 7, жестко сидящими на валах 8 и 9, сидящих на подшипниках 10, на конце вала 8 жестко сидит коническое колесо 11, связанное коническим колесом 12, жестко сидящим на валу 13, сидящем на подшипниках в корпусе подшипников 14, жестко установленных на корпусе 1, на втором конце вала жестко сидит обойма 15, имеющая отверстия, расположенные перпендикулярно оси вращения вала, в этих отверстиях установлены оси лопастей 16, на которых жестко, с возможностью регулирования, установлены лопасти 17, на осях 16 жестко установлены рычаги 18 с роликами 19, которые, катаясь по кулачку 20, жестко, с возможностью регулирования, сидящей на диске 21 жестко сидящего на корпусе подшипников 14; ролики вместе с рычагами, попадая на выступы и впадины кулачка, поворачивают оси вместе с лопастями на 90° и обратно, для постоянного контакта ролика с кулачком предусмотрены пружины 22, на валу 9 жестко сидит коническая шестерня 23, связанная с коническим колесом 24, жестко сидящим на валу 25, выполненном, как вариант, утолщенным для жесткости конструкции, для ограничения поворота более чем на 90° и ограничения продольного перемещения предусмотрен упор 26 и применена единая ось на две лопасти 27, в корпус 1 установлен на оси 5, свободно сидящей на кронштейне 2, вал шестерни 3 установлен на подшипниках 28, для удобства сборки на ушках кронштейна имеются пазы и предусмотрены втулки 29 и 30, жестко сидящие в ушках, для предотвращения попадания влаги в корпус 1 и для возможности поворота предусмотрена гибкая втулка 31; для возможности поворота корпуса 1 предусмотрены тяги 32.
При исполнении работы движителя на вертикальной плоскости поворот корпуса распределителя вместе с лопастями может быть осуществлен, например, червячным редуктором, где червячное колесо 33 жестко сидит на оси 34, жестко установленной на ней распределительного корпуса 1, и валы 8 и 13, 9 и 25 соединены муфтой 35, поворот корпуса вместе с лопастями осуществляется от муфты 36, установленной на червячном валу, связанном с пультом управления.
В случаях, когда на одной оси привода лопастей установлены две группы лопастей, каждая группа управляется со своего кулачка: на крышке корпуса 1 установлена жестко с возможностью регулирования, втулка 37, на которой жестко сидит ось 38, на оси на подшипниках установлен трубчатый вал 39, на котором жестко сидит обойма с лопастями; на конце вала жестко сидит диск 40, на нем жестко, с возможностью регулирования, установлен кулачек 20, который управляет нижней группой лопастей, а привод трубчатого вала осуществляется, например, цепной передачей через звездочки 41.
На корпусе 1 жестко установлен корпус подшипников 14, в котором на подшипниках установлен трубчатый вал 42, который приводится во вращение движением, например, цепной передачи, через звездочки 43, причем вращение валов 39 и 42 осуществляется в противоположном направлении. На корпусе подшипников установлен диск 21, на котором жестко, с возможностью регулирования, установлен кулачок 20, который управляет верхней группой лопастей; на конце вала 42 жестко установлена обойма с лопастями.
В процессе работы контакт ролика с кулачком осуществляется с помощью пружины 22, для более ответственных случаев предусмотрены дополнительный ролик 44, жестко сидящий на пластинке 45, жестко сидящей на рычаге 18, ролик располагается в пазу кулачка и препятствует отрыву основного ролика 19 большего диаметра, чем ролик 44, для возможности быстрого перехода от нерабочей в рабочую фазу и наоборот: при наличии дополнительного ролика возможно исключение пружины 22.
Движитель выполнен с возможностью поворота лопастей в разные стороны, для увеличения маневренности объекта, на котором установлен движитель. В корпусе подшипников 14 установлены вал 46, на валу жестко установлен кардан 47, во втулке кардана жестко установлен вал 48, который находится в подшипниках, установленных во втулке 49, которая держится на стяжках 50, соединенных с втулкой сферическими шарнирами, причем ось шарнира расположена на плоскости оси шарниров крестовины кордана, в свою очередь стяжка 50 соединена со стяжкой 51 также со сферическим шарниром, стяжка 51 расположена на подшипниках 52 и имеет возможность продольного перемещения. Стяжки связаны с пультом управления, например, гибкими элементами, в результате передвижения стяжек меняется положение вала 48 на конце которого жестко установлена обойма с лопастями. В итоге улучшается маневренность объекта.
С целью увеличения маневренности, при компоновке на одной оси вращения двух групп лопастей дополнительно установлены механизмы поворота кулачков для поворота кулачка нижних групп лопастей установлены, например, червячный редуктор 53, жестко связанный с осью 38. Для поворота верхних групп лопастей установлен на корпусе подшипников 14 специальный червячный редуктор 54, поворачивая синхронно червячные колеса, поворачиваются кулачки управляющие лопастями, в результате увеличивается маневренность воздушного судна, а также подводных и надводных судов.
Пояснение чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1  изображен общий вид движителя, работающего на горизонтальной плоскости с частичным корпусом для наглядности.
На фиг. 2 - то же, вид сверху с частичным вырезом кронштейна для наглядности.
На фиг. 3  изображен общий вид движителя, работающего на вертикальной плоскости с частичным вырезом корпуса для наглядности.
На фиг. 4 - то же, вид сверху.
На фиг. 5  изображен вертикальный разрез движителя, где в одном корпусе подшипников расположены две группы лопастей, работающие каждая группа со своего кулачка и вращающиеся в противоположном направлении для более эффективной работы движителя.
На фиг. 6 - вид сверху на рычаг с дополнительным роликом во взаимодействии с кулачком.
На фиг. 7 - то же, разрез А-4 повернут.
На фиг. 8  изображен движитель с возможностью работы лопастей наклоном в разные стороны для лучшей маневренности объекта, на котором установлен движитель.
На фиг. 9  изображен общий вид движителя с частичным вырезом первичных редукторов для наглядности, где в одном корпусе подшипников расположены две группы лопастей, работающие каждая группа со своего кулачка и с возможностью поворота кулачков, каждого с отдельного привода для большей маневренности объекта, на котором установлен движитель.