ES2682978T3 - Dispositivo de hélice para aeronaves, vehículos espaciales o embarcaciones - Google Patents

Dispositivo de hélice para aeronaves, vehículos espaciales o embarcaciones Download PDF

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Abstract

Dispositivo de hélice (10) que comprende dos o más palas (11) montadas en un buje (13) conectado a un motor o a un generador por un eje y un cono delantero (21) con una superficie exterior que tiene la forma de una superficie de revolución alrededor de un eje longitudinal (15) en la dirección de dicho eje caracterizado porque: - la disposición de montaje de las palas (11) en el buje (13) está configurada para la que las palas (11) puedan estar dispuestas en una posición desplegada o en una posición oculta dentro del cono delantero (21); - el cono delantero (21) comprende: - una primera parte móvil (23) en la dirección del eje longitudinal (15) y una segunda parte rotatoria (25) alrededor del eje longitudinal (15) desde una posición cerrada a una posición abierta y viceversa que están configuradas para permitir el despliegue o retracción de las palas (11) y para mantener las palas (11) desplegadas u ocultas; comprendiendo la superficie exterior (33) de la primera parte móvil (23) unas ranuras (34) dimensionadas apropiadamente para permitir el paso de las palas (11) a través de ellas; estando formada la superficie exterior de la segunda parte rotatoria (25) por unas primeras tapas de ranuras (36) para cubrir dichas ranuras (34), menos los espacios (41) asignados a las palas (11) en su posición desplegada, cuando se encuentra en su posición cerrada; - una tercera parte rotatoria (27) alrededor del eje longitudinal (15) desde una posición cerrada a una posición abierta y viceversa que está configurada para permitir el despliegue o retracción de las palas (11) y para mantener las palas (11) desplegadas u ocultas; estando formada la superficie exterior de la tercera parte rotatoria (27) por unas segundas tapas de ranuras (42) para cubrir dichos espacios (41).

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de helice para aeronaves, vehfculos espaciales o embarcaciones Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a dispositivos de helice para aeronaves, vehfculos espaciales o embarcaciones y, en particular, a dispositivos de helice desplegables y retractiles.
Antecedentes
Existen diferentes aplicaciones en la industria aeronautica en las que se cuenta con una helice desplegable como las Turbinas de Aire de Impacto en aviones comerciales o en planeadores auto-motorizados. En aviones comerciales, una Turbina de Aire de Impacto es un sistema que permite obtener energfa del flujo de aire externo, en un caso de fallos multiples del motor, desplegando un dispositivo de helice desde, normalmente, una carena o gondola dedicada al mismo. En el caso de planeadores, y con el fin de evitar la dependencia de otro avion provisto con motor para el despegue, se conocen algunas soluciones para desplegar y/o retraer la helice en vuelo.
Tambien hay aplicaciones en embarcaciones en las que resulta deseable una helice desplegada para minimizar la resistencia del agua en barcos de vela y otras embarcaciones.
En todos los casos, la helice debe permanecer plegada y oculta mientras no es necesaria para reducir al mfnimo la friccion y debe desplegarse cuando sea necesario para proporcionar empuje.
En US 2,021,481 "Helice Plegable", US 2,198,475 "Helice Plegable para Aviones", US 2,500,382 "Helice Plegable" y US 6,152,693 "Una Helice Plegable", dedicada a buques y barcos de vela, se describen soluciones conocidas para plegar y desplegar una helice.
US 2,848,054 "Cono de Helice Aeronautica" describe un sistema de ventilacion en el interior del cono de un dispositivo de helice.
US 7,886,544 B2 "Helice o Actuador de Helice" describe tanto actuadores de helice como metodos de plegado de helices.
Los documentos DE 3240995, GB 2365830, DE 3246635 muestran mas soluciones conocidas de la tecnica anterior.
Sin embargo, no se conocen dispositivos de helice para aeronaves, vehfculos espaciales o embarcaciones capaces de desplegar o retraer las helices mientras se mueven en vuelo o el agua.
Sumario de la invencion
En un aspecto, la invencion proporciona un dispositivo de helice que comprende dos o mas palas montadas sobre un buje conectado a un eje de accionamiento que define un eje longitudinal y un cono delantero (que tambien se llamara simplemente cono en esta memoria). La disposicion de montaje de las palas en el buje esta configurada para disponer las palas ya sea en una posicion desplegada o en una posicion oculta dentro del cono delantero. El cono delantero comprende una primera parte movil en la direccion del eje longitudinal y una segunda parte rotatoria alrededor del eje longitudinal desde una posicion cerrada a una posicion abierta y viceversa que estan configuradas para permitir el despliegue o la retraccion de las palas y para mantenerlas desplegadas u ocultas. La superficie exterior de la primera parte movil comprende ranuras dimensionadas apropiadamente para permitir el paso de las palas a traves de ellas. La superficie exterior de la segunda parte rotatoria esta formada por unas primeras tapas de ranuras. El cono delantero tambien comprende una tercera parte rotatoria alrededor del eje longitudinal desde una posicion cerrada a una posicion abierta con una superficie exterior formada por unas segundas tapas de ranuras.
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En una realizacion, la primera parte movil comprende un bastidor de soporte y unos primeros y segundos medios de gufa que cooperan con dispositivos de rodadura colocados en otros componentes del cono para controlar su movimiento de traslacion.
En una realizacion, la segunda parte rotatoria comprende un primer y un segundo bastidor de soporte y medios de rodadura cooperantes.
En otro aspecto, la invencion proporciona aeronaves -incluyendo vehfculos aereos no tripulados (UAV's)-, vehfculos espaciales, y embarcaciones con dicho dispositivo de helice.
Otras caracterfsticas y ventajas de la presente invencion se desprenderan de la descripcion detallada que sigue de realizaciones ilustrativas de su objeto en relacion con las figuras que se acompanan.
Breve descripcion de las figuras
La Figura 1a es una vista en perspectiva que ilustra el dispositivo de helice de la invencion con las palas ocultas dentro de la superficie exterior del cono y la Figura 1b es una vista ampliada de la Figura 1a con un cuarto de la superficie exterior del cono eliminado para mayor claridad.
La Figura 2 es la misma vista de la figura 1b con la primera parte movil del cono eliminada para mayor claridad.
La Figura 3a es una vista en perspectiva que ilustra el dispositivo de helice de la invencion con las palas siendo desplegadas y la Figura 3b es una vista ampliada de la Figura 3a con un cuarto de la superficie exterior del cono eliminado para mayor claridad.
La Figura 4a es una vista en perspectiva que ilustra el dispositivo de la helice de la invencion con las palas completamente desplegadas y la Figura 4b es una vista ampliada de la Figura 4a con un cuarto de la superficie exterior del cono eliminado para mayor claridad.
Descripcion detallada de la invencion
Esta invencion se refiere a una estructura del cono delantero 21 de un dispositivo de helice para aeronaves, UAV's, vehfculos espaciales o embarcaciones que permite que las palas 11 se pueden desplegar desde una posicion oculta en el interior del cono delantero 21, en una direccion longitudinal, a una posicion desplegada y que puedan ser retrafdas desde la posicion desplegada a la posicion oculta. Las palas 11 estan montada en un buje 13 conectado a un eje de un motor o un generador (no mostrado en las Figuras).
Tfpicamente, el cono 21 tiene una forma que cabrfa llamar genericamente conica. Tambien puede tener la forma de una superficie de revolucion generada por una curva que crece continuamente con respecto al eje de revolucion.
El cono 21 comprende una primera, una segunda y una tercera parte moviles 23, 25, 27.
La superficie exterior 33 de la primera parte movil 23 incluye ranuras 34 (ver Fig. 3a) para permitir el despliegue y la retraccion de las palas 11, la superficie exterior de la segunda parte movil 25 esta formada por unas primeras tapas de ranuras 36 para cubrir dichas ranuras 34 menos los espacios 41 (ver Fig. 3b) ocupados por las palas 11 en su posicion desplegada y la superficie exterior de la tercera parte movil 27 esta formada por unas segundas tapas de ranuras 42 para cubrir dichos espacios 41.
La superficie exterior del cono 21 esta, pues, formada por las superficies exteriores de la primera, la segunda y la tercera parte moviles 23, 25, 27 cuando se retraen las helices (ver Fig. 1a) y por las superficie exteriores de la primera y segunda partes moviles 23, 25 cuando se despliegan las helices (ver Fig. 4a).
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Los componentes basicos de la primera parte movil 23, ademas de la superficie exterior 33, son: un bastidor de soporte 51 de ella, unos medios de guiado 53, 55 para controlar el movimiento de traslacion en la direccion del eje longitudinal 15 y unos medios de accionamiento para llevar a cabo su movimiento de traslacion (no mostrados en las Figuras).
Los componentes basicos de la segunda parte movil (rotatoria) 25, ademas de las primeras tapas de ranuras 36 que forman su superficie exterior, son unos bastidores de soporte delantero y trasero 71, 73 asf como unos medios de rodadura 75 y unos medios de accionamiento (no mostrados claramente en las Figuras) para realizar su movimiento de rotacion.
Los componentes basicos de la tercera parte movil (rotatoria) 27, ademas de las segundas tapas de ranuras 42 que forman su superficie exterior, son bastidores de soporte y medios de accionamiento (no mostrados claramente en las Figuras) para realizar su movimiento de rotacion.
El cono 21 tambien comprende dispositivos de rodadura 57, 59 para cooperar con los medios de guiado 53, 55 dispuestos, respectivamente en el bastidor de soporte 71 de la segunda parte movil 25 y en el buje 13. Como el dispositivo de rodadura 57 esta situado en la segunda parte movil 25 sirve para coordinar el movimiento de traslacion de la primera parte movil 23 y el movimiento rotatorio de la segunda parte movil 25.
Para permitir el despliegue/retraccion de las palas 11, la primera parte movil 23 se mueve en la direccion del eje longitudinal 15 y la segunda y (si es apropiado) la tercera parte moviles 25, 27 se hacen girar alrededor de dicho eje longitudinal 15 desde una posicion cerrada a una posicion abierta y viceversa. Dichos movimientos permiten que las palas 11 pueden pasar a traves de las ranuras 34 de la primera parte movil 23 durante su despliegue/retraccion porque las primeras tapas de ranura 36 de la segunda parte movil 25 estan ocultas dentro de la primera parte movil 23 (ver Figura 3a).
En el sentido de esta invencion, una posicion cerrada de la primera, segunda y tercera partes moviles 23, 25, 27 debe entenderse como su posicion de reposo y una posicion abierta como la posicion alcanzada despues de la activacion de sus medios de accionamiento.
En una operacion de despliegue, el cono 21 cambiara desde una posicion cerrada con las palas 11 ocultas dentro del cono 21 (ver Figuras 1a, 1b) a una posicion abierta (ver Figuras 3a, 3b) y, finalmente, a una posicion cerrada con las palas 11 desplegadas (ver Figuras 4a, 4b).
La extension del movimiento de traslacion de la primera parte movil 23 puede ser apreciada facilmente comparando la posicion de los medios de guiado 53, 55 en su posicion cerrada (ver Figuras 1b y 4b) y su posicion abierta (ver Figura 3b), asf como la separacion entre el bastidor movil de soporte 51 de la primera parte movil 23 y el bastidor de soporte giratorio 71 de la segunda parte movil 25 en una posicion cerrada y una posicion abierta.
Del mismo modo en una operacion de retraccion, el cono 21 pasara desde una posicion cerrada con las palas 11 desplegadas a una posicion abierta y, por ultimo, a una posicion cerrada con las palas 11 ocultas en el interior del cono 21. En ese caso, la tercera parte movil 27 unicamente se mueve desde su posicion abierta a su posicion cerrada al final de la operacion.
Una ventaja de la invencion es que permite mantener las palas 11 retrafdas dentro del cono 21 cuando no se necesitan minimizando la resistencia aerodinamica y desplegarlas cuando sea necesario, manteniendo las propiedades aerodinamicas o hidrodinamicas lo mas optimizadas posible.
Tambien permite ocultar palas cuando no es necesario en los planeadores auto-accionados en vuelo, asf como en el caso de despegue con sus propios medios.
Otra ventaja es que la invencion es aplicable a dispositivos de helice de configuracion propulsora o tractora.
Aunque la presente invencion ha sido descrita en relacion con diversas realizaciones, se apreciara a partir de la descripcion que se pueden hacer diversas combinaciones de elementos, variaciones o mejoras en ella, y estan dentro del alcance de la invencion segun se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de helice (10) que comprende dos o mas palas (11) montadas en un buje (13) conectado a un motor o a un generador por un eje y un cono delantero (21) con una superficie exterior que tiene la forma de una superficie de revolucion alrededor de un eje longitudinal (15) en la direccion de dicho eje caracterizado porque:
    - la disposicion de montaje de las palas (11) en el buje (13) esta configurada para la que las palas (11) puedan estar dispuestas en una posicion desplegada o en una posicion oculta dentro del cono delantero (21);
    - el cono delantero (21) comprende:
    - una primera parte movil (23) en la direccion del eje longitudinal (15) y una segunda parte rotatoria (25) alrededor del eje longitudinal (15) desde una posicion cerrada a una posicion abierta y viceversa que estan configuradas para permitir el despliegue o retraccion de las palas (11) y para mantener las palas (11) desplegadas u ocultas; comprendiendo la superficie exterior (33) de la primera parte movil (23) unas ranuras (34) dimensionadas apropiadamente para permitir el paso de las palas (11) a traves de ellas; estando formada la superficie exterior de la segunda parte rotatoria (25) por unas primeras tapas de ranuras (36) para cubrir dichas ranuras (34), menos los espacios (41) asignados a las palas (11) en su posicion desplegada, cuando se encuentra en su posicion cerrada;
    - una tercera parte rotatoria (27) alrededor del eje longitudinal (15) desde una posicion cerrada a una posicion abierta y viceversa que esta configurada para permitir el despliegue o retraccion de las palas (11) y para mantener las palas (11) desplegadas u ocultas; estando formada la superficie exterior de la tercera parte rotatoria (27) por unas segundas tapas de ranuras (42) para cubrir dichos espacios (41).
  2. 2. Dispositivo de helice segun la reivindicacion 1, en el que la primera parte movil (23) comprende un bastidor de soporte (51) y primeros y segundos medios de guiado (53, 55).
  3. 3. Dispositivo de helice segun cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que la segunda parte rotatoria (25) comprende bastidores de soporte delantero y trasero (71,73) y medios cooperantes de rodadura (75).
  4. 4. Dispositivo de helice segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que tambien comprende un primer dispositivo de rodadura (57) en el bastidor de soporte delantero (71) de la segunda parte rotatoria (25) y un segundo dispositivo de rodadura (59) en el buje (13) para cooperar con dichos medios de guiado (53, 55).
  5. 5. Aeronave o vehfculo espacial que comprende un dispositivo de helice segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
  6. 6. Vehfculo aereo no tripulado que comprende un dispositivo de helice segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
  7. 7. Embarcacion que comprende un dispositivo de helice segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
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