PL226825B1

PL226825B1 - Układ isposób regulacji skoku smigła

Info

Publication number: PL226825B1
Application number: PL413811A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Miszkiewicz; Aleksander Krzysztof Szymandera; Piotr Szymański; Piotr Szymanski; Adam Przadka
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2017-09-29
Also published as: CA2940848A1; JP2017095082A; US10543901B2; PL413811A1; EP3144219A1; CN106499521A; BR102016020534A2; US20170066524A1; CN106499521B

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy układu i sposobu regulacji skoku śmigła silnika turbogazowego, a w szczególności układu i sposobu ograniczania skoku śmigła.

Silniki turbogazowe zwykle zawierają silnik rdzeniowy zasilający turbinę do obracania jednej albo więcej łopat wentylatora lub śmigła. Jeden z rodzajów silnika turbogazowego, znany jako konstrukcja z „wirnikiem otwartym”, działa w sposób podobny do tradycyjnych konstrukcji turbowentylatorowych oraz turbośmigłowych, lecz przy wydajności paliwowej większej od obydwu konstrukcji. Silnik turbowentylatorowy działa na takiej zasadzie, że centralny rdzeń turbogazowy napędza wentylator dwuprzepływowy, przy czym wentylator jest umieszczony w położeniu promieniowym między gondolą silnika a rdzeniem silnika. Jednak w konstrukcji z wirnikiem otwartym śmigło „dwuprzepływowe” jest zamontowane na zewnątrz gondoli silnika. Pozwala to na wykorzystanie większych objętości powietrza przez śmigło oraz na wytwarzanie większego ciągu niż w przypadku tradycyjnego silnika turbo wentylatorowego. W niektórych silnikach z wirnikiem otwartym śmigło „dwuprzepływowe” zawiera dwa przeciwbieżne zespoły wirnikowe, przy czym każdy zespół wirnikowy zawiera układ łopat śmigła zlokalizowany poza gondolą silnika.

Układ regulacji skoku może być przyłączony do śmigieł do zmieniania kąta skoku śmigła zgodnie z pożądaną charakterystyką lotu. Optymalny osiąg wymaga, aby takie układy miały wysoką dokładność. Jednak żądany zakres skoku może się różnić w zależności od warunków otoczenia lub określonego stanu działania. W rezultacie skok lub zakres skoku, które są odpowiednie dla jednych warunków, mogą być kompletnie nieodpowiednie dla innych. W rezultacie idealny skok śmigła dla jednych warunków może doprowadzić do katastroficznej usterki w innych warunkach. Istniejącym układom często brak zabezpieczeń w razie uszkodzenia lub dodatkowych cech, które ograniczają skok śmigła, nie dopuszczając do przypadkowego ustalenia niebezpiecznego lub niezgodnego z idealnym zakresu.

Zatem pożądane są udoskonalone układy i sposoby regulacji skoku. W szczególności korzystne byłyby układy i sposoby regulacji skoku dla silników turbogazowych, które selektywnie ograniczają kąt skoku.

Aspekty i zalety wynalazku zostaną przedstawione w części w poniższym opisie lub mogą też one w sposób oczywisty wynikać z opisu lub będzie je można wywieść przez realizację wynalazku.

Zasadniczo przedstawiono układ i sposób regulacji skoku śmigła, który ogranicza kąt skoku śmigła w wybranych trybach pracy.

Zgodnie z jedną z postaci wykonania przedstawiono układ regulacji skoku, który zawiera kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem, biegnący wzdłuż osi środkowej i wyznaczający kanał główny. Kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem zawiera powierzchnię zewnętrzną, umieszczoną wokół kanału głównego, i oddzielny pierwszy i drugi kanał przepływowy, biegnące przez powierzchnię zewnętrzną. W układzie znajduje się również łożysko olejowe (OTB, ang.: oil transfer bearing), biegnące w poprzek powierzchni zewnętrznej kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i mogące się przemieszczać liniowo ruchem postępowym w jej kierunku. OTB określa co najmniej jeden otwór promieniowy stojana, który jest w połączeniu płynu, z pierwszym kanałem przepływowym w trybie pracy naziemnej, a w połączeniu płynu z drugim kanałem przepływowym w trybie pracy podczas lotu. Ponadto zawiera tłok siłownika połączony z wałem korbowym łopaty śmigła w celu zmiany skoku łopat śmigła. Tłok pierścieniowy jest umieszczony wokół OTB w połączeniu płynu z kanałem głównym.

Zgodnie z inną postacią wykonania zawiera silnik turbogazowy. Silnik turbogazowy zawiera silnik rdzeniowy biegnący wzdłuż osi środkowej i co najmniej jeden rząd łopat śmigła, zamontowanych obwodowo wokół osi środkowej. Co najmniej jedna łopata śmigła i wał korbowy może się obracać wokół osi promieniowej łopaty. W silniku zawiera się również kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem biegnący wzdłuż osi środkowej i wyznaczający kanał główny. Kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem zawiera powierzchnię zewnętrzną, umieszczoną wokół kanału głównego, i oddzielny pierwszy i drugi kanał przepływy, biegnące przez powierzchnię zewnętrzną. W układzie zawiera się również łożysko olejowe (OTB), biegnące w poprzek powierzchni zewnętrznej kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i mogące się przemieszczać liniowo ruchem postępowym w jej kierunku. OTB określa co najmniej jeden otwór promieniowy stojana, który jest w połączeniu płynu z pierwszym kanałem przepływowym w trybie pracy naziemnej, a w połączeniu płynu z drugim kanałem przepływowym w trybie pracy podczas lotu. Ponadto zawiera się tłok siłownika połączony z wałem korbowym łopaty śmigła do zmieniaPL 226 825 B1 nia skoku łopat śmigła. Tłok pierścieniowy jest umieszczony wokół OTB w połączeniu płynu z kanałem głównym.

Zgodnie z inną postacią wykonania przedstawiono sposób regulacji kąta skoku rzędu łopat śmigła. Łopaty śmigła są zamontowane obwodowo wokół osi środkowej, w tym co najmniej jedna łopata śmigła oraz wał korbowy mogą się obracać wokół osi promieniowej łopaty. Sposób ten obejmuje etap inicjowania trybu pracy naziemnej albo pracy podczas lotu do tłoka siłownika umieszczonego pierścieniowo powyżej łożyska olejowego (OTB) i kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem, przy czym kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem wyznacza oddzielne pierwszy i drugi kanał przepływowy. Obejmuje również etapy wybierania funkcji zmiany skoku oraz warunkowej odpowiedzi zgodnie z etapem inicjowania. Zakładając, że zainicjowano tryb pracy naziemnej, etap odpowiedzi obejmuje niezależne przenoszenie płynu hydraulicznego przez pierwszy kanał przepływowy kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem oraz przez OTB przy ograniczeniu przenoszenia płynu hydraulicznego do drugiego kanału przepływowego. Zakładając, że zainicjowano tryb pracy podczas lotu, etap odpowiedzi obejmuje niezależne przenoszenie płynu hydraulicznego przez drugi kanał przepływowy kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i przez OTB przy ograniczeniu przenoszenia płynu hydraulicznego z pierwszego kanału przepływowego. Ponadto obejmuje etap przemieszczania w ruchu postępowym OTB i tłoka razem wzdłuż osi środkowej podczas przenoszenia płynu hydraulicznego między komorą tylną cylindra a kanałem głównym kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem. Ponadto obejmuje etap przekształcania ruchu postępowego tłoka kinematycznie w ruch obrotowy wału korbowego wokół osi promieniowej łopaty.

Te i inne cechy, aspekty i zalety niniejszego wynalazku staną się bardziej zrozumiałe w odniesieniu do poniższego opisu i załączonych zastrzeżeń. Na dołączonych rysunkach, które załącza się i stanowią część niniejszego opisu, przedstawiono postacie wykonania wynalazku i wraz z opisem służą wyjaśnieniu zasad wynalazku.

Poniżej przedstawiono skierowane do specjalisty pełne ujawnienie i umożliwiające zrozumienie niniejszego wynalazku, włączając najlepszy jego tryb realizacji, które odnosi się do załączonych figur, na których:

fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny silnika rotacyjnego przeciwbieżnego z wirnikiem otwartym;

fig. 2 przedstawia widok schematyczny przekroju osiowego silnika rotacyjnego przeciwbieżnego z wirnikiem otwartym;

fig. 3 przedstawia widok osiowy postaci wykonania układu regulacji skoku wirnika tylnego;

fig. 4 przedstawia schematycznie widok osiowy postaci wykonania układu regulacji skoku z fig. 3; oraz fig. 5 przedstawia widok perspektywiczny wycinka postaci wykonania z fig. 3.

Nastąpi teraz szczegółowe odniesienie do postaci wykonania wynalazku, którego jeden lub więcej przykładów przedstawiono na załączonych rysunkach. W opisie szczegółowym użyto oznaczeń liczbowych i liter w odniesieniu do cech na rysunkach. Takich samych lub podobnych oznaczeń na rysunkach i w opisie użyto w odniesieniu do takich samych lub podobnych części wynalazku. Określone postacie wykonania tutaj omówione służą jedynie ilustracji szczególnych sposobów wykonania i stosowania wynalazku, a nie po to, aby ograniczyć zakres wynalazku.

W celu ułatwienia zrozumienia niniejszego ujawnienia kilka określeń zdefiniowano poniżej. Zdefiniowane określenia należy rozumieć jako mające znaczenie powszechnie uznawane przez specjalistę, właściwego dla wynalazku.

Określenia „zawiera” i „zawierający” w zamierzeniu mają znaczenie włączające, podobnie jak określenie „obejmujący”. Podobnie określenie „lub” w zamierzeniu ma zasadniczo znaczenie włączające (to znaczy, „A lub B” należy rozumieć jako „A lub B lub obydwa”). Wyrażenie „w jednej z postaci wykonania” nie koniecznie odnosi się do tej samej postaci wykonania, chociaż może.

Określenia „pierwszy”, „drugi” i „trzeci” można używać zamiennie, aby odróżnić jeden element składowy od drugiego, i nie mają one za zadanie oznaczyć położenia lub ważności poszczególnych elementów. Określenia „powyżej” (w górę) i „poniżej” (w dół) odnoszą się do względnego kierunku przepływu w odniesieniu do przepływu płynu na ścieżce przepływu. Na przykład, „przed” odnosi się do kierunku przepływu, z którego nadpływa płyn, a „za” odnosi się do kierunku przepływu, w którym płynie płyn.

Ponadto, stosowane tutaj określenia „osiowy” lub „osiowo” odnoszą się do wymiaru wzdłuż osi podłużnej silnika. Określenia „promieniowy” lub „promieniowo” odnoszą się do wymiaru między środ4

PL 226 825 B1 kową osią podłużną silnika a obwodem zewnętrznym silnika. Określenie „przedni” („naprzód”) w połączeniu z określeniem „osiowy” lub „osiowo” odnosi się do kierunku ku wlotowi silnika lub do elementu składowego, położonego względnie bliżej wlotu silnika w zestawieniu z innym elementem składowym silnika. Określenie „tylny” („w tył”) w połączeniu z określeniem „osiowy” lub „osiowo” odnosi się do kierunku ku dyszy silnika lub do elementu składowego, położonego bliżej dyszy silnika w porównaniu z innym elementem składowym. O ile nie zaznaczono inaczej, określenia położenia „nad”/„pod”, „w górę”/„w dół”, „zewnętrzny”/„wewnętrzny” i „na zewnątrz”/„do wewnątrz”| odnoszą się do promieniowego położenia i kierunku w względem osi środkowej.

Stosowane tutaj określenia „regulator”, „obwód regulacji” oraz „zespół obwodów regulacji”, mogą się odnosić lub być zawarte w urządzeniu, takim jak procesor ogólnego przeznaczenia, procesor sygnałów cyfrowych (DSP), układ ASIC (ang. application specific integrated circuit), układ FPGA (ang. field programmable gate array) lub inne programowalne urządzenie logiczne, dyskretne układy logiczne oparte na bramkach lub tranzystorach, dyskretne elementy sprzętowe lub dowolna ich kombinacja, zaprojektowana i zaprogramowana do wykonywania lub wywołania działania lub opisanych tutaj funkcji. Procesor ogólnego przeznaczenia może stanowić mikroprocesor, ale alternatywnie, procesor może stanowić sterownik, mikrokontroler lub maszyna stanowa, ich kombinacje lub podobne rozwiązania. Procesor może być również zrealizowany jako połączenie urządzeń liczących, na przykład połączenie procesora DSP i mikroprocesora, wielu mikroprocesorów, jednego lub większej liczby mikroprocesorów w połączeniu z rdzeniem DSP, lub jakakolwiek inna taka konfiguracja.

Odnosząc się teraz do figur, fig. 1 przedstawia przykładowy silnik turbogazowy 10 z wirnikiem otwartym, wyznaczający oś środkową 12. Wokół osi środkowej 12 umieszczono wiele oddalonych od siebie w kierunku osiowym przednich i tylnych zespołów wirników przeciwbieżnych 14, 16. Zespoły 14, 16 zawierają przednie i tylne łopaty śmigła, odpowiednio 18, 20, które są rozmieszczone promieniowo na zewnątrz osłony zewnętrznej lub gondoli 22. Przednie i tylne pierścieniowe zespoły wirnikowe 14, 16 przedstawiono tutaj jako mające dwanaście śmigieł przednich 18 i dziesięć śmigieł tylnych 20, ale można również użyć śmigieł w innej liczbie. Gondola 22 zawiera owiewkę przednią 24, która jest połączona i może się obracać wraz ze śmigłami przednimi 18, jak również owiewkę tylną 26, która jest połączona i może się obracać ze śmigłem tylnym 20. Gondola 22 zawiera ponadto owiewkę dystansową 28 umieszczoną między owiewką przednią i tylną 24, 26, jak również dziób 30 gondoli, umieszczony promieniowo na zewnątrz oraz otaczający silnik rdzeniowy 32. Dziób 30 gondoli zawiera wlot 34 dziobu, który kieruje powietrze z otoczenia do silnika rdzeniowego 32. Gondola 22 zapewnia odpowiednie charakterystyki przepływu powietrza, aby zoptymalizować działanie śmigieł 18, 20.

Samolotowy silnik turbogazowy 10 z wirnikiem otwartym, pokazany na fig. 1-2, stanowi silniki typu pchającego, mający odsunięte od siebie zespoły przednich i tylnych pierścieniowych wirników przeciwbieżnych 14, 16, przednich i tylnych łopat śmigła 18, 20, znajdujące się zasadniczo na tylnym końcu 36 silnika i z tyłu silnika rdzeniowego 32 oraz dziobu 30 gondoli. Przednie i tylne pierścieniowe zespoły wirnikowe 14, 16 przednich i tylnych śmigieł 18, 20 są typu przeciwbieżnego pchającego. Zasadniczo zespoły wirnikowe 14, 16 są stosowane do przenoszenia sił ciągu wytwarzanych przez przednie i tylne łopaty śmigieł 18, 20 na statek powietrzny (nie pokazany), stąd określenie pchacz. Chociaż, układ pchający opisano jedynie w celach ilustracyjnych, przewiduje się, że zastrzegany układ może być również stosowany do układów ciągnących, gdzie łopaty śmigła są umieszczone zasadniczo na ramie przedniej turbiny, aby skutecznie „ciągnąć” samolot do przodu, o czym wiadomo specjaliście.

Jak pokazano na fig. 2, silnik rdzeniowy 32 tworzy część silnika turbogazowego wraz z jedną lub większą liczbą sprężarek 33, komorą spalania 35 oraz turbinami 37, 39 wysokiego i niskiego ciśnienia w rozmieszczeniu osiowym wzdłuż kierunku przepływu F powietrza. Turbiny 37, 39 niskiego i wysokiego ciśnienia są połączone czynnościowo ze sprężarką 33 tak, że ruch obrotowy turbin 37, 39 napędza sprężarkę 33. Ponadto turbiny 37, 39 są również połączone czynnościowo z przekładnią obiegową 41, która obraca przeciwbieżne zespoły wirnikowe 14, 16.

W trakcie działania przepływ strumienia ściśliwego płynu (na przykład gazu) F rozpoczyna się u wlotu dziobu 34 gondoli. Stamtąd strumień gazu przemieszcza się przez jedną lub większą liczbę sprężarek 33, zanim dojdzie do spalenia z paliwem w pierścieniowej komorze spalania 35. W wyniku spalania obraca się turbina 37 wysokiego ciśnienia i turbina 39 niskiego ciśnienia przed wyrzuceniem spalin z układu wydechowego 43. Ruch obrotowy turbin 37, 39 napędza przekładnię 41, która następnie obraca przeciwbieżne zespoły wirnikowe 14, 16.

PL 226 825 B1

Łopaty 18, 20 przedniego i tylnego śmigła są typu o zmiennym kącie ustawienia, to znaczy, mogą być one ustawiane wokół ich odpowiednich promieniowych osi obrotu 38 za pomocą układu 40 regulacji skoku tak, że łopaty przyjmują optymalne położenie kątowe stosowanie do warunków pracy silnika i odpowiednich faz lotu. Układ 40 regulacji skoku jest przymocowany do ramy wewnętrznej 44, która pozostaje nieruchoma podczas ruchu obrotowego łopat 18, 20 śmigła i regulacji ich skoku. W niektórych postaciach wykonania kolumna nośna 42 łopat biegnie poniżej łopat 18, 20 wzdłuż osi promieniowych 38 i łączy łopaty 18,20 z układem 40 regulacji skoku.

W niniejszym opisie przedstawiony zostanie jedynie układ 40 do ustawiania łopat powiązanych z tylnym zespołem wirnikowym 16. Przedni zespół wirnikowy 14, którego nie pokazano na fig. 3-5, może być wyposażony w układ do ustawiania łopat, który jest podobny lub różni się od tego opisanego poniżej w odniesieniu do tylnego zespołu wirnikowego 16.

Wracając do fig. 3-5, układ regulacji 40 skoku zawiera tłok 46 siłownika, który jest umieszczony wokół osi środkowej 12 do przemieszczania się wzdłuż niej w ruchu postępowym w przód i w tył. Układ 40 jest przymocowany do ramy nieruchomej 44 tak, że tłok 46 przemieszcza się osiowo względem do ramy nieruchomej 44. Płyn hydrauliczny jest dostarczany ze zbiornika płynu (nie pokazano) zgodnie z wybranym trybem pracy w celu przemieszczania tłoka 46 do pożądanego położenia osiowego względem nieruchomej ramy wewnętrznej 44.

Promieniowo do wewnątrz od tłoka 46 usytuowany jest kołnierz 48 z precyzyjnym zatrzymaniem. Kołnierz biegnie między przeciwlegle rozmieszczonymi przednim i tylnym końcem 50, 52. W pewnych postaciach wykonania co najmniej jeden koniec jest umieszczony wewnątrz tłoka 46. W dalszych postaciach wykonania kołnierz 48 z precyzyjnym zatrzymaniem jest nieruchomy w ruchu postępowym względem ramy wewnętrznej 44. W rezultacie, podczas operacji zmiany skoku ruch postępowy tłoka 46 nie jest przekazywany na kołnierz 48 z precyzyjnym zatrzymaniem.

Powierzchnia zewnętrzna 54 kołnierza jest skierowana promieniowo na zewnątrz i biegnie się między końcem przednim 50 a końcem tylnym 52 kołnierza. Poniżej powierzchni zewnętrznej 54 kanał główny 56 biegnie przez kołnierz 48, aby łączyć się hydraulicznie z tłokiem 46. W pewnych postaciach wykonania takie połączenie odbywa się przez zgrubną rurę obrotową 66, która jest połączona z tłokiem 46 i jest przymocowana obrotowo do kołnierza 48 z precyzyjnym zatrzymaniem. Ewentualnie rura obrotowa 66 może być umieszczona co najmniej częściowo w obrębie kanału głównego 56 w celu kierowania płynu między kołnierzem 48 a tłokiem 46.

W przedstawionych postaciach wykonania kanał główny 56 jest utworzony równolegle do powierzchni zewnętrznej 54 i jest umieszczony wzdłuż osi środkowej 12. Jeden lub więcej kanałów przepływowych 58, 60 jest określonych przez powierzchnię zewnętrzną 54. Podczas operacji zmiany skoku kanały przepływowe 58, 60 mogą kierować czynnościowo płyn z otworu na końcu przednim 62A, 62B do otworu 64A, 64B w powierzchni zewnętrznej. Jak pokazano, otwory 64A, 64B powierzchni zewnętrznej każdego z kanałów 58, 60 są umieszczone w oddzielnych odrębnych osiowo miejscach. Każdy płyn umieszczony w jednym spośród pierwszego i drugiego kanału 58, 60 może być odcięty od (to jest, niezmieszany z) od płynu umieszczonego wewnątrz drugiego kanału i/albo w obrębie kanału głównego 56.

W dodatkowych postaciach wykonania powierzchnia zewnętrzna 54 kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem zawiera oddzielne rowki promieniowe 68, 70, wyrównane osiowo nad otworami 64A, 64B powierzchni zewnętrznej. Rowki 68, 70 są ewentualnie utworzone jako pierścieniowe pasm, mające określoną wcześniej szerokość i głębokość, biegnących wokół powierzchni zewnętrznej 54. Zasadniczo pierwszy rowek 68 jest utworzony równolegle do drugiego rowka 70. Jeżeli rowki 68, 70 są wykonane jako zintegrowane zagłębienia wewnątrz kołnierza 48, to część kołnierza 48 może skutecznie oddzielać przepływu płynu wewnątrz rowków 68, 70.

Między kołnierzem 48 a tłokiem 46 umieszczone jest promieniowo łożysko olejowe (OTB) 72 i biegnie w poprzek co najmniej części powierzchni zewnętrznej 54 kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem. OTB 72 może być obrotowo połączone z kołnierzem 48 i nieruchome w ruchu obrotowym względem tłoka 46. W rezultacie, podczas operacji zmiany skoku, w następstwie liniowego ruchu postępowego tłoka 46 dochodzi do podobnego liniowego przemieszczenia OTB 72 w ruchu postępowym. Podczas takiego ruchu kołnierz 48 pozostaje efektywnie nieruchomy względem ramy wewnętrznej 44. Natomiast ruch postępowy tłoka 46 (a w konsekwencji OTB 72) zmienia położenie osiowe tłoka względem ramy statycznej 44 i kołnierza 48.

OTB 72 pewnych postaci wykonania zawiera jeden lub więcej otworów 74 stojana, biegnących promieniowo przez OTB 72. Otwory promieniowe 74 są ewentualnie wyznaczone w wielu punktach

PL 226 825 B1 obwodowych, aby utworzyć pierścień wokół OTB 72. W miarę jak OTB 72 jest przemieszczane w ruchu postępowym wzdłuż osi środkowej 12, to otwory 74 osobno są wyrównywane z rowkami 68, 70. Wyrównanie z rowkami 68, 70 powoduje, że otwory 74 wchodzą w kontakt płynu z kanałami przepływowymi 58, 60. W rezultacie szerokość każdego rowka 68, 70 określa efektywnie nieciągły zakres ruchu postępowego. Wyrównanie osiowe z pierwszym rowkiem 68 powoduje, że otwory 74 wchodzą w połączenie płynu z pierwszym kanałem 58 dla pierwszego zakresu ruchu postępowego. Wyrównanie osiowe z drugim rowkiem 70 powoduje, że otwory 74 wchodzą w połączenie płynu z drugim kanałem 60 dla drugiego zakresu ruchu postępowego. Zasadniczo pierwszy zakres ruchu postępowego jest określony dla trybu pracy naziemnej, podczas gdy drugi zakres ruchu postępowego jest określony dla trybu pracy podczas lotu.

Jak pokazano na fig. 3-4, w pewnych postaciach wykonania, jedno lub więcej łożysk 76 jest rozmieszczonych promieniowo między OTB 72 a tłokiem 46. Łożyska 76 mogą zawierać pierścieniowy pierścień łożyskowy, łożysko igiełkowe, łożysko kulkowe lub inne łożysko obrotowe, znane specjaliście. Łożyska 76 utrzymują określoną wcześniej odległość między OTB 72 a tłokiem 46. Ponadto umożliwiają one ruch obrotowy tłoka 46 wokół nieruchomego w ruchu postępowym OTB 72.

W pewnych postaciach wykonania cylinder 78 mający pierścieniową ścianę 80 cylindra jest umieszczony obwodowo na co najmniej części tłoka 46. W takich postaciach wykonania tłok 46 zawiera kołnierz 82 biegnący promieniowo do sprzęgania się ze ścianą 80 cylindra. Kołnierz 82 wraz ze ścianą 80 cylindra wyznacza dwie oddzielone hydraulicznie komory 84, 86. Po zmontowaniu kołnierz 82 pewnych postaci wykonania sprzęga się ze ścianą 80 cylindra i tworzy przesuwne uszczelnienie hydrauliczne między komorą przednią 84 a komorą tylną 86. Dwa przewody tłokowe 88, 90 kierują płyny do/z komór 84, 86. Zasadniczo tłok 46 przemieszcza się w ruchu postępowym względem cylindra 78 podczas operacji zmiany skoku. Innymi słowy, tłok 46 można uznać za rozmieszczony przesuwnie wewnątrz cylindra 78.

Pierwszy przewód tłokowy 88 jest utworzony przez wewnętrzną ścianę 92 tłoka i zewnętrzną ściankę 94 tłoka. Pierwszy przewód tłokowy 88 biegnie wokół obwodu tłoka 46 w celu uzyskania połączenia hydraulicznego komory przedniej 84 z kanałem głównym 56 kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem. W opcjonalnych postaciach wykonania wewnętrzna ściana 92 tłoka jest przymocowana do zgrubnej rury obrotowej 66. Dodatkowe lub alternatywne postacie wykonania ściany wewnętrznej i zewnętrznej 92, 94 zawierają nasadkę rozłączną 96, umieszczoną na końcu tylnym tłoka. W takich postaciach wykonania nasadka 96 może być przymocowana do zgrubnej rury obrotowej 66 i kierować płyn promieniowo na zewnątrz od niej, zanim płyn zostanie skierowany osiowo do komory przedniej 84.

Drugi przewód tłokowy 90 zawiera jeden lub więcej kanałów biegnących promieniowo przez ścianę wewnętrzną 92 tłoka i ścianę zewnętrzną 94 tłoka. Drugi przewód tłokowy 90 jest utworzony z tyłu kołnierza 82 w celu uzyskania połączenia płynu z komorą tylną 86. Ponadto drugi przewód tłokowy 90 jest osiowo wyrównany z otworem promieniowym 74 stojana OTB. W rezultacie drugi przewód tłokowy 90 również jest selektywnie w połączeniu płynu z pierwszym i drugim kanałem 58, 60 kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem. W jednym lub więcej określonych wcześniej położeniach, płyn przenoszony do/z pierwszego lub drugiego kanału 58, 60 może przepływać przez drugi przewód tłokowy 90 z/do komory tylnej 86 cylindra.

Jak pokazano, jedna lub więcej rur wlotowych płynu kieruje płyn hydrauliczny do i z kanałów 58, 60 kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem. W pewnych postaciach wykonania precyzyjna rura wlotowa 98 trybu naziemnego kieruje płyn do pierwszego kanału przepływowego 58, podczas gdy oddzielna precyzyjna rura wlotowa 100 trybie pracy podczas lotu kieruje płyn do drugiego kanału przepływowego 60. Ponadto, w pewnych postaciach wykonania, zgrubna rura wlotowa 102 może kierować płyn do kanału głównego 56 i zgrubnej rury obrotowej 66. W opcjonalnych postaciach wykonania zgrubna rura wlotowa 102 jest nieruchoma zarówno względem ramy nieruchomej 44, jak i kołnierza 48 z precyzyjnym zatrzymaniem. W takich postaciach wykonania zgrubna rura wlotowa 102 może biec współosiowo do środka kanału głównego 56, ograniczając jednocześnie ruch obrotowy kołnierza 48 z precyzyjnym zatrzymaniem wokół osi środkowej 12.

Jak pokazano na fig. 3 i 5, pewne postacie wykonania układu 40 zawierają wodzik 104 przymocowany do tłoka 46. Opcjonalnie wodzik 104 jest przymocowany do tłoka 46 w celu poruszania się wraz z nim. Mocowanie może być utworzone za pomocą połączenia integralnego (na przykład, z użyciem spawu lub korpusu łączonego monolitycznie) lub może stanowić selektywne połączenie, umożliwiające sprawne rozdzielenie i ponowne połączenie (na przykład, połączenie gwintowane, śruba

PL 226 825 B1 i nakrętka lub inne złącze mechaniczne). Po zamocowaniu, ruch postępowy tłoka 60 podczas operacji zmiany skoku podobnie przemieszcza wodzik 104 w ruchu postępowym.

Jeden lub więcej palców 110 biegnie promieniowo na zewnątrz od tłoka 60 (to znaczy, do położenia w kierunku promieniowym nad tłokiem) i łączy się z jednym lub większą liczbą drążków korbowych 112. Każdy drążek korbowy 112 jest przymocowany obrotowo do wału korbowego 114 łopaty śmigła. Wał korbowy 114 jest nieruchomy w mchu obrotowym względem kolumny nośnej 42. W rezultacie ruch postępowy drążków korbowych 112 wymusza na wale korbowym 114 ruch obrotowy kolumny 42 wokół osi 38 łopaty. Ruch obrotowy wału korbowego 114 wokół osi 38 łopaty zmienia w ten sposób skok (β) łopaty. Podczas pracy silnika ruch obrotowy łopat 20 ma miejsce również wokół osi środkowej 12 (ω). Ten ruch obrotowy (ω) łopat 20 śmigła wokół osi środkowej 12 obraca równocześnie połączone drążki korbowe 112, wodzik 104 oraz tłok 46.

W trybie pracy naziemnej płyn hydrauliczny może być dostarczany przez precyzyjną rurę wlotową 98 trybu naziemnego oraz przez pierwszy kanał przepływowy 58. Otwory promieniowe 74 kierują płyn przez OTB 72 oraz drugi przewód tłokowy 90 do komory tylnej 86. Jednocześnie płyn w komorze przedniej 84 jest przemieszczany w sposób wymuszony przez pierwszy przewód tłokowy 88 i do zgrubnej rury obrotowej 66. Po wprowadzeniu do zgrubnej rury obrotowej 66 płyn hydrauliczny może przejść do zgrubnej rury wlotowej 102 przed powrotem do źródła płynu.

W trybie pracy podczas lotu płyn hydrauliczny może być dostarczany przez precyzyjną rurę wlotową 100 trybu pracy podczas lotu oraz przez drugi kanał przepływowy 60. Otwory promieniowe 74 kierują płyn przez OTB 72 oraz przez drugi przewód tłokowy 90 do komory tylnej 86. Jednocześnie płyn w komorze przedniej 84 jest przemieszczany w sposób wymuszony przez pierwszy przewód tłokowy 88 i do zgrubnej rury obrotowej 66. Po wprowadzeniu do zgrubnej rury obrotowej 66 płyn hydrauliczny może przejść do zgrubnej rury wlotowej 102 przed powrotem do źródła płynu.

Ciśnienie hydrauliczne może funkcjonalnie ograniczać ruch postępowy układu 40. W rezultacie, przepływ do lub z kanałów 58, 60 jest selektywnie ograniczany w celu ograniczenia ruchu postępowego wewnątrz układu 40 i późniejszych zmian skoku (β) śmigła.

W celach ilustracyjnych, poniżej zostanie opisany przykładowy sposób działania układu 40 regulacji sterowania skoku. Po zapewnieniu opisanego wyżej układu 40, inicjuje się w regulatorze układu (nie pokazano) w sposób selektywny tryb pracy naziemnej albo podczas lotu i określa się pożądany kąt skoku. Określenie kąta skoku może obejmować obliczenie pożądanej zmiany skoku oraz niezbędnego położenia tłoka w ruchu postępowym na podstawie pierwszego zmierzonego położenia skoku i/albo pierwszego zmierzonego położenia tłoka.

W zależności od tego, w którym trybie inicjuje się działanie, wybiera się funkcję zmiany skoku w celu kierowania płynu hydraulicznego przez układ 40. Układ 40 warunkowo odpowiada na bezpośredni przepływ płynu hydraulicznego przez niego.

Zakładając, że zainicjowano tryb pracy naziemnej, płyn hydrauliczny jest transportowany przez precyzyjną rurę wlotową 98 trybu naziemnego i zgrubną rurę wlotową 102. Jeśli wymagane położenie tłoka w ruchu postępowym znajduje się z tyłu w kierunku osiowym względem zmierzonego położenia, płyn hydrauliczny jest transportowany przez precyzyjną rurę wlotową 98 trybu naziemnego do pierwszego kanału przepływowego 58, podczas gdy płyn jest jednocześnie transportowany od komory przedniej 84 cylindra do grubej rury obrotowej 66. Jeśli wymagane położenie tłoka w ruchu postępowym znajduje się z przodu w kierunku osiowym względem zamierzonego położenia, płyn hydrauliczny jest transportowany z komory tylnej 86 cylindra do drugiego przewodu tłokowego 90, podczas gdy płyn jest jednocześnie transportowany ze zgrubnej rury wlotowej 102 do zgrubnej rury obrotowej 66 i komory przedniej 84 cylindra. W trybie pracy naziemnej transport płynu hydraulicznego do drugiego kanału przepływowego 60 jest ograniczony, przy czym zapobieżono ruchowi otworów promieniowych 74, 80 OTB w zakresie ruchu postępowego drugiego kanału przepływowego. Określone wcześniej ciśnienie w trybie pracy naziemnej utrzymywane jest w drugim kanale przepływowym 60.

Zakładając, że zainicjowano tryb pracy podczas lotu, płyn hydrauliczny będzie transportowany przez precyzyjną rurę wlotową 100 trybu pracy w locie i zgrubną rurę wlotową 102. Jeśli wymagane położenie tłoka w ruchu postępowym znajduje się z tyłu w kierunku osiowym względem zmierzonego położenia, płyn hydrauliczny jest transportowany przez precyzyjną rurę wlotową 100 trybu pracy podczas lotu do drugiego kanału przepływowego 60, podczas gdy płyn jest jednocześnie transportowany od komory przedniej 84 cylindra do zgrubnej rury obrotowej 66. Jeśli wymagane położenie tłoka w ruchu postępowym znajduje się z przodu w kierunku osiowym względem zmierzonego położenia, płyn hydrauliczny jest transportowany z komory tylnej 86 cylindra do pierwszego przewodu tłokowego

PL 226 825 B1

88, podczas gdy płyn jest jednocześnie transportowany ze zgrubnej rury wlotowej 102 do zgrubnej rury obrotowej 66 i do komory przedniej 84 cylindra. W trybie pracy podczas lotu transport płynu hydraulicznego z pierwszego kanału przepływowego 58 jest ograniczony, przy czym zapobieżono ruchowi otworów promieniowych 74 OTB w zakresie ruchu postępowego pierwszego kanału przepływowego. Określone wcześniej ciśnienie w trybie pracy podczas lotu utrzymywane jest w pierwszym kanale przepływowym 58.

W momencie, gdy płyn jest przekazywany między komorą przednią 84 cylindra a zgrubną rurą obrotową 66, OTB 72, zgrubna rura obrotowa 66 i tłok 46 są przemieszczane w ruchu postępowym jednocześnie i w uzgodnieniu, aby uzyskać niezbędne położenie tłoka w ruchu postępowym.

Ruch postępowy tłoka 46 jest przenoszony na drążki korbowe 112, gdzie jest przekształcany kinematycznie w ruch obrotowy wałów korbowych 114 wokół odpowiednich osi promieniowych 38 łopat.

W pewnych postaciach wykonania, sposób obejmuje ponadto etap obracania rzędu śmigieł 18, 20 wokół osi środkowej 12. Obejmuje również etap obracania zgrubnej rury obrotowej 66, cylindra 78 i tłoka 46 wokół osi środkowej 12 w uzgodnieniu z ruchem obrotowym śmigieł 18, 20, podczas gdy kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem 48 i OTB 72 są utrzymywane w położeniu zablokowanym obrotowo względem osi środkowej 12.

Niniejszy opis wykorzystuje przykłady w celu ujawnienia wynalazku, w tym najlepszy tryb, jak również, aby umożliwić specjaliście realizację wynalazku, w tym wytwarzanie i stosowanie jakichkolwiek urządzeń lub układów oraz realizację jakichkolwiek zawartych sposobów. Zakres wynalazku mającego zdolność patentową zdefiniowano przez zastrzeżenia, przy czym może on obejmować również inne przykłady, które nasuną się specjaliście. Takie inne przykłady w zamierzeniu są objęte zakresem zastrzeżeń patentowych, o ile zawierają elementy konstrukcyjne, które nie różnią się od przedstawionych w zastrzeżeniach w sposób dosłowny, lub jeśli zawierają równoważne elementy konstrukcyjne, różniące się w sposób nieistotny od przedstawionych dosłownie w zastrzeżeniach.

Claims

1. Układ zmiany skoku, zawierający:

kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem biegnący wzdłuż osi środkowej i wyznaczający kanał główny, gdzie kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem zawiera powierzchnię zewnętrzną, umieszczoną wokół kanału głównego, przy czym kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem wyznacza ponadto oddzielny pierwszy i drugi kanał przepływowy, biegnące przez powierzchnię zewnętrzną;

łożysko olejowe (OTB), biegnące w poprzek powierzchni zewnętrznej kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i mogące się przemieszczać liniowo ruchem postępowym w jej kierunku, gdzie OTB określa co najmniej jeden otwór promieniowy stojana, przy czym otwór promieniowy stojana jest w połączeniu płynu z pierwszym kanałem przepływowym w trybie pracy naziemnej, a w połączeniu płynu z drugim kanałem przepływowym w trybie pracy podczas lotu; oraz tłok siłownika połączony z wałem korbowym łopaty śmigła w celu zmiany skoku łopat śmigła, gdzie tłok pierścieniowy jest umieszczony wokół OTB w połączeniu płynu z kanałem głównym.

2. Układ zmiany skoku według zastrz. 1, zawierający ponadto cylinder siłownika mający ścianę cylindra umieszczoną wokół tłoka i nieruchomo dla ruchu postępowego względem niego.

3. Układ zmiany skoku według zastrz. 2, w którym tłok zawiera ponadto kołnierz biegnący promieniowo i sprzęgnięty ze ścianą cylindra w celu oddzielenia hydraulicznego komory przedniej cylindra i komory tylnej cylindra.

4. Układ zmiany skoku według zastrz. 1, zawierający ponadto: co najmniej jedno łożysko rozmieszczone promieniowo między OTB a tłokiem, przy czym OTB jest nieruchome dla ruchu postępowego względem tłoka, gdzie tłok może się jednocześnie obracać wokół osi środkowej i przemieszczać liniowo w ruchu postępowym względem kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem.

5. Układ zmiany skoku według zastrz. 1, zawierający ponadto:

PL 226 825 B1 zgrubną rurę wlotową przymocowaną do kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem w połączeniu płynu z kanałem głównym, aby pozwolić na wymianę płynu hydraulicznego przez nią.

6. Układ zmiany skoku według zastrz. 5, zawierający ponadto: precyzyjną rurę wlotową trybu naziemnego, przymocowaną do kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem w połączeniu płynu z pierwszym kanałem przepływowym, aby pozwolić na wymianę płynu hydraulicznego przez nią; oraz precyzyjną rurę wlotową trybu pracy podczas lotu przymocowaną do kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem w połączeniu płynu z drugim kanałem przepływowym, aby pozwolić na wymianę płynu hydraulicznego przez niego.

7. Układ zmiany skoku według zastrz. 1, zawierający ponadto: wodzik przymocowany do tłoka i zawierający co najmniej jeden palec biegnący promieniowo na zewnątrz od niego; oraz drążek korbowy biegnący wzdłużnie od palca wodzika, przy czym wał korbowy łopaty śmigła jest połączony obrotowo z drążkiem korbowym w celu kierowania ruchu obrotowego łopaty śmigła wokół osi promieniowej.

8. Układ zmiany skoku według zastrz. 1, w którym kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem zawiera przeciwlegle usytuowany przedni i tylny koniec, w którym pierwszy kanał przepływowy zawiera otwór w końcu przednim oraz otwór w powierzchni zewnętrznej, i w którym drugi kanał przepływowy zawiera otwór w końcu przednim oraz otwór w powierzchni zewnętrznej rozmieszczony osiowo w odległości od otworu w powierzchni zewnętrznej pierwszego kanału przepływowego.

9. Układ zmiany skoku według zastrz. 8, w którym powierzchnia zewnętrzna kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem wyznacza pierwszy rowek promieniowy powyżej otworu w powierzchni zewnętrznej pierwszego kanału przepływowego oraz drugi rowek promieniowy powyżej otworu w powierzchni zewnętrznej drugiego kanału przepływowego.

10. Silnik turbogazowy, zawierający: silnik rdzeniowy, biegnący wzdłuż osi środkowej; co najmniej jeden rząd łopat śmigła, zamontowanych obwodowo względem osi środkowej, zawierający co najmniej jedną łopatę śmigła oraz wał korbowy, obracające się wokół osi promieniowej łopaty;

łożysko olejowe (OTB), biegnące w poprzek powierzchni zewnętrznej kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i mogące się przemieszczać liniowo ruchem postępowym w jej kierunku, przy czym OTB określa co najmniej jeden otwór promieniowy stojana, przy czym otwór promieniowy stojana jest w połączeniu płynu z pierwszym kanałem przepływowym w trybie pracy naziemnej, oraz jest w połączeniu płynu z drugim kanałem przepływowym w trybie pracy podczas lotu; oraz tłok siłownika połączony z co najmniej jednym wałem korbowym łopaty śmigła do zmiany skoku łopat śmigła, gdzie tłok pierścieniowy jest umieszczony wokół OTB w połączeniu płynu z kanałem głównym.

11. Silnik turbogazowy według zastrz. 10, zawierający ponadto cylinder siłownika mający ścianę cylindra umieszczoną wokół tłoka w sposób nieruchomy dla ruchu postępowego względem niego.

12. Silnik turbogazowy według zastrz. 11, w którym tłok zawiera ponadto kołnierz biegnący promieniowo i sprzęgnięty ze ścianą cylindra w celu oddzielenia hydraulicznego komory przedniej cylindra i komory tylnej cylindra.

13. Silnik turbogazowy według zastrz. 10, zawierający ponadto co najmniej jedno łożysko rozmieszczone promieniowo między OTB a tłokiem, przy czym OTB jest nieruchome dla ruchu postępowego względem tłoka, gdzie tłok może się jednocześnie obracać wokół osi środkowej i przemieszczać liniowo w ruchu postępowym względem kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem.

PL 226 825 B1

14. Silnik turbogazowy według zastrz. 10, zawierający ponadto zgrubną rurę wlotową przymocowaną do kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem w połączeniu płynu z kanałem głównym, aby pozwolić na przepływ płynu hydraulicznego przez niego.

15. Silnik turbogazowy według zastrz. 14, zawierający ponadto:

precyzyjną rurę wlotową tryby naziemnego, przymocowaną do kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem w połączeniu płynu z pierwszym kanałem przepływowym, aby pozwolić na wymianę płynu hydraulicznego przez niego; oraz precyzyjną rurę wlotową trybu pracy podczas lotu, przymocowaną do kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem w połączeniu płynu z drugim kanałem przepływowym, aby pozwolić na wymianę płynu hydraulicznego przez niego.

16. Silnik turbogazowy według zastrz. 10, zawierający ponadto:

wodzik przymocowany do tłoka i zawierający co najmniej jeden palec biegnący promieniowo na zewnątrz od niego; oraz drążek korbowy biegnący wzdłużnie od palca wodzika, gdzie wał korbowy łopaty śmigła jest połączony obrotowo z drążkiem korbowym w celu kierowania ruchu obrotowego łopaty śmigła wokół osi promieniowej.

17. Silnik turbogazowy według zastrz. 10, w którym kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem zawiera przeciwlegle usytuowany przedni i tylny koniec, i w którym pierwszy kanał przepływowy zawiera otwór w końcu przednim oraz otwór w powierzchni zewnętrznej, i w którym drugi kanał przepływowy zawiera otwór w końcu przednim oraz otwór w powierzchni zewnętrznej rozmieszczony osiowo w odległości od otworu w powierzchni zewnętrznej pierwszego kanału przepływowego.

18. Silnik turbogazowy według zastrz. 17, w którym powierzchnia zewnętrzna kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem wyznacza pierwszy rowek promieniowy powyżej otworu w powierzchni zewnętrznej pierwszego kanału przepływowego oraz drugi rowek promieniowy powyżej otworu w powierzchni zewnętrznej drugiego kanału przepływowego.

19. Silnik turbogazowy według zastrz. 10, w którym silnik rdzeniowy zawiera ponadto: sprężarkę zamontowaną wokół ramy nieruchomej, komorę spalania umieszczoną za sprężarką do odbierania z niej sprężonego płynu, oraz turbinę umieszczoną za komorą spalania i połączoną czynnościowo z rzędem łopat śmigieł tak, że ruch obrotowy turbiny jest przenoszony na rząd łopat śmigła.

20. Sposób regulacji kąta skoku rzędu łopat śmigła zamontowanych obwodowo wokół osi środkowej, zawierającego co najmniej jedną łopatę śmigła i wał korbowy obracające się wokół osi promieniowej łopaty, przy czym sposób obejmuje następujące etapy:

inicjowanie trybu pracy naziemnej albo pracy podczas lotu w odniesieniu do tłoka siłownika umieszczonego pierścieniowo powyżej łożyska olejowego (OTB) oraz kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem, gdzie kołnierz z precyzyjnym zatrzymaniem wyznacza oddzielny pierwszy i drugi kanał przepływowy; wybranie funkcji zmiany skoku;

warunkowe odpowiedzenie na etap wybrania zgodnie z etapem zainicjowania, obejmujące: zakładając, że zainicjowano tryb pracy naziemnej, niezależne przenoszenie płynu hydraulicznego przez pierwszy kanał przepływowy kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i przez OTB przy ograniczeniu przenoszenia płynu hydraulicznego do drugiego kanału przepływowego; oraz zakładając, że zainicjowano tryb pracy podczas lotu, niezależne przenoszenie płynu hydraulicznego przez drugi kanał przepływowy kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem i przez OTB przy ograniczeniu przenoszenia płynu hydraulicznego z pierwszego kanału przepływowego;

oraz przemieszczania w ruchu postępowym OTB i tłoka razem wzdłuż osi środkowej podczas przenoszenia płynu hydraulicznego między komorą przednią cylindra a kanałem głównym kołnierza z precyzyjnym zatrzymaniem; oraz przekształcenia ruchu postępowego tłoka kinematycznie w ruch obrotowy wału korbowego wokół osi promieniowej łopaty.