RU212122U1 - Aircraft with hydraulic propellers - Google Patents

Aircraft with hydraulic propellers Download PDF

Info

Publication number
RU212122U1
RU212122U1 RU2021128900U RU2021128900U RU212122U1 RU 212122 U1 RU212122 U1 RU 212122U1 RU 2021128900 U RU2021128900 U RU 2021128900U RU 2021128900 U RU2021128900 U RU 2021128900U RU 212122 U1 RU212122 U1 RU 212122U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
car
flight
propellers
hydraulic motors
Prior art date
Application number
RU2021128900U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Андреевич Енаев
Илья Александрович Булатов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Псковский государственный университет»
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Псковский государственный университет» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Псковский государственный университет»
Application granted granted Critical
Publication of RU212122U1 publication Critical patent/RU212122U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к транспортным средствам, способным передвигаться по земле и по воздуху. Данная модель обладает преимуществом - она имеет возможность горизонтального и вертикального полёта, обладает способностью передвигаться по дорогам общего пользования, не требует подготовительных работ и существенных временных затрат для приведения автомобиля в лётное состояние, имеет энергоэффективную силовую установку и оптимальные эксплуатационные свойства. Преимущество достигается тем, что в качестве основы используется существующий легковой автомобиль с измененными запчастями, другими силовыми агрегатами и их альтернативной компоновкой. Для осуществления полёта автомобиль оборудуется конструкцией, крепящейся к крыше автомобиля, которая изменяет свои геометрические размеры и размещает на себе винтомоторные группы в количестве четырех единиц по квадрокоптерной схеме. В качестве привода и изменения частот вращения складных воздушных винтов используется объемный гидропривод, состоящий из регулируемых гидронасосов, гидромоторов, направляющей, регулирующей и вспомогательной гидроаппаратуры, включающий два закрытых контура, систему управления, подпитки, охлаждения и предохранения от перегрузки. Регулируя частоту вращения гидромоторов, осуществляется полёт в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Figure 00000001
The utility model relates to vehicles capable of moving on land and in the air. This model has the advantage - it has the ability to horizontal and vertical flight, has the ability to move on public roads, does not require preparatory work and significant time costs to bring the car into a flying state, has an energy-efficient power plant and optimal performance properties. The advantage is achieved by using an existing passenger car with modified spare parts, other power units and their alternative layout as a basis. To carry out the flight, the car is equipped with a structure attached to the roof of the car, which changes its geometric dimensions and places on itself propeller groups in the amount of four units according to the quadrocopter scheme. As a drive and a change in the speed of rotation of folding propellers, a volumetric hydraulic drive is used, consisting of adjustable hydraulic pumps, hydraulic motors, guiding, regulating and auxiliary hydraulic equipment, including two closed circuits, a control system, make-up, cooling and overload protection. By adjusting the frequency of rotation of the hydraulic motors, the flight is carried out in the horizontal and vertical planes.
Figure 00000001

Description

Автомобиль-автолёт с гидроприводом воздушных винтов относится к транспортным средствам с комбинированными возможностями осуществления перемещения, в частности к конструкциям летательных аппаратов, построенных на базе легковых автомобилей.A car-autoplane with a hydraulic propeller drive refers to vehicles with combined movement capabilities, in particular, to aircraft structures built on the basis of passenger cars.

Известными в этой области техники моделями транспортных средств, осуществляющих вертикальный и горизонтальный полёт, имеющих статичную или трансформируемую конструкцию, являются следующие примеры.Known in this field of technology models of vehicles that carry out vertical and horizontal flight, having a static or transformable structure, are the following examples.

Интересным вариантом представляется «Автолет» [Патент на изобретение RU 2360802]. Изобретение относится к области транспортных средств с сухопутным и воздушным режимами движения. Автолет имеет полетный комплекс в составе подвижной подъемно-несущей плоскости с встроенными в нее газогенераторами, турбовентиляторами с изменяемым вектором тяги, балансировочной платформы, связанной с подъемно-несущей плоскостью через осевой поворотный механизм, и продольных направляющих с продольными пазами, расположенных на несущей платформе поверх корпуса транспортного средства, с возможностью продольного перемещения в них балансировочной платформы и совмещения подъемно-несущей плоскости с центром тяжести транспортного средства. Транспортное средство также содержит трубопроводы газогенераторного газового привода турбовентиляторов, объединенные в единую газопроводящую магистраль, газоструйные рули и систему управления полетным комплексом и газоструйными рулями. Движение в сухопутном режиме обеспечивают независимыми энергосиловыми и управляющими механизмами автомобильного типа. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей транспортного средства.An interesting option is "Avtolet" [Patent for invention RU 2360802]. The invention relates to the field of vehicles with land and air traffic. The aircraft has a flight complex consisting of a movable lifting-carrying plane with gas generators built into it, turbofans with a variable thrust vector, a balancing platform connected to the lifting-carrying plane through an axial rotary mechanism, and longitudinal guides with longitudinal grooves located on the carrier platform over the hull of the vehicle, with the possibility of longitudinal movement of the balancing platform in them and alignment of the lifting-carrying plane with the center of gravity of the vehicle. The vehicle also contains pipelines of the gas-generating gas drive of turbofans, combined into a single gas pipeline, gas-jet rudders and a control system for the flight complex and gas-jet rudders. Movement in land mode is provided by independent power and control mechanisms of the automobile type. The technical result consists in expanding the functionality of the vehicle.

Недостатком данного варианта является наличие в конструкции дорогостоящего и сложноустроенного оборудования: балансировочная платформа, газогенераторы, турбовентиляторы и т.д., что в конечном итоге скажется на надежности, стоимости и устойчивости реального образца.The disadvantage of this option is the presence in the design of expensive and complex equipment: balancing platform, gas generators, turbofans, etc., which will ultimately affect the reliability, cost and stability of a real sample.

Другим примером универсального транспортного средства является «Автолет» [Патент на изобретение RU 2662600]. Изобретение относится к области гибридных транспортных средств. Автолет (летающий автомобиль) содержит несущие одиночные или соосные винты в кольце, газотурбинные двигатели, вращающие несущие винты, электродвигатель, необходимый для перемещения по земле, гибридную систему управления, электрогенераторы. Несущие винты расположены в передней и задней частях корпуса. Несущие винты закрыты жалюзи, которые установлены перпендикулярно салону. Автолет также содержит систему управления и систему управления несущими винтами. Несущие винты содержат автоматы перекоса, электроприводы, электронные устройства, встроенные в электроприводы, бортовой компьютер, редукторы, газотурбинные двигатели. На несущих винтах выполнены соответствующие закрылки для перемещения вперед-назад, влево-вправо. Автолет содержит ускорители для полета вперед, выполненные в виде винтов в кольце и компактных реактивных двигателей. Обеспечивается возможность перемещения в воздухе и по земле, вертикальный взлет, снижение расхода топлива.Another example of a universal vehicle is "Avtolet" [Patent for invention RU 2662600]. The invention relates to the field of hybrid vehicles. The autolet (flying car) contains single or coaxial rotors in the ring, gas turbine engines that rotate the rotors, an electric motor necessary for moving on the ground, a hybrid control system, and electric generators. The rotors are located in the front and rear of the case. The rotors are closed by blinds, which are installed perpendicular to the cabin. The aircraft also contains a control system and a rotor control system. The rotors contain swashplates, electric drives, electronic devices built into electric drives, an on-board computer, gearboxes, gas turbine engines. Corresponding flaps are made on the rotors for moving forward-backward, left-right. The aircraft contains accelerators for forward flight, made in the form of propellers in the ring and compact jet engines. Provides the ability to move in the air and on the ground, vertical takeoff, reducing fuel consumption.

К недостатку приведенной модели можно отнести неприменимость технологии к множеству существующих автомобилей из-за необходимости создавать новый кузов для размещения на нем необходимого оборудования. Данное транспортное средство перемещается за счет сложноустроенного оборудования, для действия которого необходимы различные виды энергии. Преобразование одного вида энергии в другой отрицательно скажется на энергоэффективности реального образца.The disadvantage of the above model is the inapplicability of the technology to many existing vehicles due to the need to create a new body to accommodate the necessary equipment. This vehicle moves due to complex equipment, the operation of which requires various types of energy. Converting one type of energy to another will negatively affect the energy efficiency of a real sample.

Еще одним представителем является «Автомобиль легковой с летными эксплуатационными свойствами» [Заявка № 2020144316], который относится к транспортным средствам способным передвигаться по земле и по воздуху. Преимущество данной полезной модели - возможность вертикального взлета и посадки, отсутствие дополнительного времени и физических усилий на приведение автомобиля в лётное состояние, простота в управлении, отсутствие необходимости проектировать автомобиль «с нуля». Преимущество достигается тем, что автомобиль с летными эксплуатационными свойствами проектируется на базе существующего легкового автомобиля. Движение автомобиля по земле осуществляется с помощью двигателя внутреннего сгорания, трансмиссии и ходовой части. Для осуществления полёта автомобиль оборудуется несущим каркасом, крепящимся на кузове автомобиля, электродвигателями, воздушными винтами, аккумуляторами и прочим дополнительным оборудованием необходимым для осуществления полёта. Воздушные винты приводятся во вращение посредством электродвигателей, питаемые от аккумуляторных батарей. Регулируя частоту вращения двигателей, осуществляется полёт в горизонтальной и вертикальной плоскости.Another representative is "A passenger car with flight performance" [Application No. 2020144316], which refers to vehicles capable of moving on the ground and in the air. The advantage of this utility model is the possibility of vertical takeoff and landing, the absence of additional time and physical effort to bring the car into flight condition, ease of operation, no need to design the car from scratch. The advantage is achieved in that the flight performance vehicle is designed on the basis of an existing passenger car. The movement of the car on the ground is carried out with the help of an internal combustion engine, transmission and chassis. To carry out the flight, the car is equipped with a supporting frame mounted on the car body, electric motors, propellers, batteries and other additional equipment necessary for the flight. The propellers are driven by electric motors powered by batteries. By adjusting the frequency of rotation of the engines, flight is carried out in the horizontal and vertical planes.

Недостатками приведённой модели будут являться увеличенные из-за несущего каркаса габариты транспортного средства, что негативно скажется на маневрировании в городских условиях; применение электропривода воздушных винтов, требующих наличия мощных электродвигателей и аккумуляторных батарей, которые имеют падение напряжения при их неиспользовании, работают только в небольшом диапазоне температур, имеют относительно небольшой срок службы и дороги в производстве и применении. The disadvantages of the given model will be the increased dimensions of the vehicle due to the supporting frame, which will negatively affect maneuvering in urban conditions; the use of electric propeller drive, requiring powerful electric motors and batteries that have a voltage drop when they are not in use, operate only in a small temperature range, have a relatively short service life and are expensive to manufacture and use.

Техническая задача - создание автомобиля, способного перемещаться по дорогам общего пользования, осуществлять вертикальный взлет и посадку, горизонтальный полёт на базе существующего легкового автомобиля, который не требовал бы подготовительных работ и существенных временных затрат для приведения автомобиля в лётное состояние, имел энергоэффективную силовую установку и оптимальные эксплуатационные свойства.The technical task is to create a car capable of moving along public roads, performing vertical takeoff and landing, horizontal flight based on an existing passenger car, which would not require preparatory work and significant time costs to bring the car into a flying state, had an energy-efficient power plant and optimal performance properties.

Поставленная задача решаема путем использования в качестве базового транспортного средства автомобиль ВАЗ 1111 «Ока» с применением раздвижной конструкции, установленной на крыше автомобиля. Данная конструкция необходима для крепления и размещения по квадрокоптерной схеме винтомоторных групп (ВМГ) в количестве четырех единиц. ВМГ, в свою очередь, приводятся в действие объемным гидроприводом.The task is solved by using the VAZ 1111 Oka car as the base vehicle using a sliding structure installed on the roof of the car. This design is necessary for mounting and placement of propeller groups (VMG) in the amount of four units according to the quadrocopter scheme. VMG, in turn, are driven by a volumetric hydraulic drive.

Автомобиль-автолёт является совокупностью существующего легкового автомобиля, дополнительно оборудованного раздаточным механизмом, муфтами, гидронасосами, гидромоторами, направляющей, регулирующей, вспомогательной гидроаппаратурой, электронным блоком управления полётом, датчиками, рычагами управления, и подвижной конструкции, крепящейся к крыше автомобиля, необходимой для закрепления на ней гидромоторов со складными воздушными винтами в количестве четырех единиц, расположенных относительно друг друга по квадрокоптерной схеме, состоящей из выдвижных рам, направляющих элементов, фиксирующих устройств, отличающийся тем, что гидронасосы являются регулируемыми, а два распределителя являются пропорциональными с возможностью изменения расхода гидромоторов.A car-airplane is a combination of an existing passenger car, additionally equipped with a transfer mechanism, clutches, hydraulic pumps, hydraulic motors, guide, regulating, auxiliary hydraulic equipment, an electronic flight control unit, sensors, control levers, and a movable structure attached to the roof of the car, necessary for fixing on there are hydraulic motors with folding propellers in the amount of four units, located relative to each other according to a quadrocopter scheme, consisting of retractable frames, guide elements, fixing devices, characterized in that the hydraulic pumps are adjustable, and two distributors are proportional with the possibility of changing the flow rate of the hydraulic motors.

Для осуществления поставленной задачи базовый автомобиль подвергается изменению: укрепляется крыша, заменяются капот, боковые двери, дверь багажника, другие детали салона и кузова на изделия, изготовленные из современных композитных материалов. Заменяются базовые агрегаты - двигатель внутреннего сгорания, коробка передач, - и меняется их компоновка. Данное решение обусловлено необходимостью достижения рассчитанных параметров гидрообъемной трансмиссии и оптимального распределения центра тяжести транспортного средства.To accomplish the task, the base car is subject to change: the roof is strengthened, the hood, side doors, tailgate, other interior and body parts are replaced with products made from modern composite materials. The basic units are being replaced - an internal combustion engine, a gearbox - and their layout is changing. This decision is due to the need to achieve the calculated parameters of the hydrostatic transmission and the optimal distribution of the center of gravity of the vehicle.

Полезная модель поясняется чертежами и схемами:The utility model is illustrated by drawings and diagrams:

на фиг. 1 изображен автолёт, компоновочная схема, вид сверху;in fig. 1 shows the aircraft, layout diagram, top view;

на фиг. 2 изображен автолёт в режиме полёта, вид сбоку;in fig. 2 shows the aircraft in flight mode, side view;

на фиг. 3 изображен автолёт в режиме полёта, вид сверху;in fig. 3 shows the aircraft in flight mode, top view;

на фиг. 4 изображен автолёт в режиме езды, вид сверху;in fig. 4 shows the aircraft in driving mode, top view;

на фиг. 5 изображен автолёт в режиме езды, вид спереди;in fig. 5 shows the aircraft in driving mode, front view;

на фиг. 6 изображен автолёт, гидравлическая схема принципиальная.in fig. 6 shows an autoplane, a hydraulic schematic diagram.

Представленный летающий автомобиль содержит: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - ведомые колёса; 3 - сцепление; 4 - коробку передач; 5 - раздаточный механизм; 6 - карданные передачи; 7 - гидронасосы; 8 - ведущие колеса; 9 - дифференциал; 10 - главную передачу; 11 - шарниры равных угловых скоростей; 12 - лопасти воздушных винтов; 13 - гидромоторы; 14 - верхнюю ступицу винта; 15 - нижнюю ступицу винта; 16 - направляющие элементы; 17 - фиксирующие устройства; 18 - выдвижные рамы; Ф1, Ф2 - фильтры; Н1-Н4 - гидронасосы; КП1-КП8 - предохранительные клапана; Р1-Р10 - распределители; Ц1, Ц2 - гидроцилиндры; М1-М4 - гидромоторы; ОХ1-ОХ6 - охладители; КО1-КО4 - обратные клапана. Presented flying car contains: 1 - internal combustion engine; 2 - driven wheels; 3 - clutch; 4 - gearbox; 5 - distributing mechanism; 6 - cardan gears; 7 - hydraulic pumps; 8 - driving wheels; 9 - differential; 10 - main gear; 11 - hinges of equal angular speeds; 12 - propeller blades; 13 - hydraulic motors; 14 - the upper hub of the screw; 15 - lower screw hub; 16 - guide elements; 17 - fixing devices; 18 - retractable frames; F1, F2 - filters; H1-H4 - hydraulic pumps; KP1-KP8 - safety valves; P1-P10 - distributors; C1, C2 - hydraulic cylinders; M1-M4 - hydraulic motors; ОХ1-ОХ6 - coolers; KO1-KO4 - check valves.

Направляющие элементы 16 служат для правильного направления движения рам 18, фиксации рам 18 от поперечных перемещений, крепления всей конструкции, обеспечивающей полёт, к кузову автомобиля.Guide elements 16 serve for the correct direction of movement of frames 18, fixing frames 18 from transverse movements, fastening the entire structure that provides flight to the car body.

Фиксирующие устройства 17 предназначены для закрепления и удержания от продольных перемещений выдвижных рам 18 в направляющих элементах 16 в режимах полёта и езды.Locking devices 17 are designed to secure and hold sliding frames 18 from longitudinal movements in guide elements 16 in flight and driving modes.

Выдвижная рама 18 является сварной конструкцией из проката различного сечения, изготовленной из легких алюминиевых сплавов, и предназначена для закрепления на ней ВМГ.The retractable frame 18 is a welded structure made of rolled products of various sections, made of light aluminum alloys, and is intended for fixing the VMG on it.

Воздушный винт представляется совокупностью отдельных взаимосвязанных элементов, в основном ими являются лопасти винтов 12, верхняя ступица 14, нижняя ступица 15. Таким образом, получаем винт общим диаметром в 2,5 м с возможностью складывания для уменьшения габаритов транспортного средства. Фиксация лопастей и их поворот относительно друг друга будет происходить за счет сил трения, возникающих в контакте двух осей лопастей с нанесенными на них зубьями. Используя внешнее воздействие, например, человека или специального привода, на одну лопасть, получаем перемещение другой лопасти во встречном направлении. Дополнительная фиксация лопастей осуществима с помощью штифтов или винтов.The propeller is represented by a set of separate interconnected elements, mainly they are the propeller blades 12, the upper hub 14, the lower hub 15. Thus, we get a propeller with a total diameter of 2.5 m with the possibility of folding to reduce the dimensions of the vehicle. The fixation of the blades and their rotation relative to each other will occur due to the friction forces arising in contact of the two axes of the blades with the teeth applied to them. Using an external influence, for example, a person or a special drive, on one blade, we get the movement of the other blade in the opposite direction. Additional fixation of the blades is possible with pins or screws.

Раздаточный механизм представляет собой совокупность зубчатых колес с передаточным числом равным 1, заключенных в единый корпус. Механизм служит для передачи крутящего момента от двигателя к гидронасосам и ведущим колёсам без изменений.The transfer mechanism is a set of gears with a gear ratio equal to 1, enclosed in a single housing. The mechanism serves to transmit torque from the engine to the hydraulic pumps and drive wheels without changes.

В режиме обычной езды по дорогам общего пользования автомобиль работает без существенных отличий от традиционного автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания 1 через сцепление 3 передает крутящий момент на пятиступенчатую коробку передач 4, карданную передачу 6 в раздаточный механизм 5. При выключенных односторонних кулачковых муфтах гидронасосов (не показаны) и включенной муфте привода колёс (не показана) крутящий момент от раздаточного механизма 5 передается через карданную передачу 6, главную передачу 10, дифференциал 9, шарниры равных угловых скоростей 11 на управляемые ведущие колеса 8. In normal driving mode on public roads, the car operates without significant differences from a traditional car. Internal combustion engine 1 transmits torque through clutch 3 to a five-speed gearbox 4, driveline 6 to the transfer mechanism 5. When the one-way cam clutches of the hydraulic pumps (not shown) are turned off and the wheel drive clutch is turned on (not shown), the torque from the transfer mechanism 5 is transmitted through cardan gear 6, main gear 10, differential 9, constant velocity joints 11 to steered drive wheels 8.

В режиме полёта крутящий момент при включенных односторонних кулачковых муфтах гидронасосов (не показаны) и выключенной муфте привода колёс (не показана) от раздаточного механизма 5 передается в равной степени через карданные передачи 6 на гидронасосы 7.In flight mode, with the one-way cam clutches of the hydraulic pumps (not shown) and the wheel drive clutch (not shown) turned off, the torque from the transfer mechanism 5 is transmitted equally through the cardan gears 6 to the hydraulic pumps 7.

В это же время, при определенном действии водителя - пилота, из салона автомобиля поступает электрический сигнал на фиксирующие устройства 17, в которых располагается электромеханический привод, воздействующий на выдвижные рамы 18, выдвигая их. При достижении крайнего положения рам 18 фиксирующие устройство 17 посредством электропривода вкручивает в предназначенные для этого места винты в рамы 18, закрепляя их. At the same time, with a certain action of the driver - pilot, an electrical signal is received from the passenger compartment to the locking devices 17, in which the electromechanical drive is located, acting on the retractable frames 18, pushing them forward. When the extreme position of the frames 18 is reached, the fixing device 17 is screwed by means of an electric drive into the screws intended for this place in the frames 18, fixing them.

Перемещение автомобиля в вертикальном направлении осуществляется синхронным изменением частоты вращения всех винтов. Для полёта в желаемом направлении автомобилю в воздухе необходимо наклониться на определенный угол в сторону движения. Наклон достигается путем изменения силы тяги винтомоторных групп на противоположных сторонах автомобиля. Например, для полёта вперёд частота вращения передних винтов немного уменьшается, позволяя автомобилю отклониться на определенный угол тангажа от первоначального положения. Достигнув нужного значения угла наклона, частота вращения всех моторов увеличивается на компенсирующую величину. Таким образом, автомобиль прекращает непрерывно наклоняться, и баланс тяги восстанавливается. The movement of the car in the vertical direction is carried out by a synchronous change in the speed of rotation of all screws. To fly in the desired direction, the car in the air must lean at a certain angle in the direction of movement. Tilt is achieved by changing the thrust force of propeller groups on opposite sides of the vehicle. For example, for forward flight, the speed of the front propellers is slightly reduced, allowing the car to deviate by a certain pitch angle from its original position. Having reached the desired value of the angle of inclination, the rotational speed of all motors is increased by a compensating value. In this way, the vehicle stops tilting continuously and the traction balance is restored.

Вращающиеся винты создают реактивный крутящий момент, который старается развернуть летающий автомобиль в сторону, противоположную вращению винта. Поэтому два винта, например, передний левый и задний правый, вращаются по часовой стрелке и два других против часовой стрелки, взаимно уравновешивая реактивные моменты. Если увеличить обороты моторов, вращающихся по часовой стрелке, и в равной мере уменьшить обороты у вращающихся против часовой стрелки, то суммарная вертикальная тяга не изменится, однако реактивный момент раскомпенсируется и автомобиль начнет поворачиваться против часовой стрелки. Поворот по часовой стрелке осуществляется аналогично.The rotating propellers create a reactive torque that tries to turn the flying car in the opposite direction of the propeller rotation. Therefore, two screws, for example, front left and rear right, rotate clockwise and the other two counterclockwise, mutually balancing the reactive moments. If you increase the speed of the motors rotating clockwise, and equally reduce the speed of those rotating counterclockwise, then the total vertical thrust will not change, but the reactive moment will be compensated and the car will begin to turn counterclockwise. Clockwise rotation is carried out in the same way.

Гидравлическая схема включает в себя два главных контура, содержащих регулируемые насосы (Н3, Н4), гидромоторы (М1-М4), охладители (ОХ3-ОХ6). Схема также содержит систему управления насосами, систему подпитки, которая нужна для устранения возможной кавитации и утечек, систему предохранения трансмиссии от перегрузки, дополнительную систему отвода избытка нагретой рабочей жидкости из гидромоторов на слив.The hydraulic scheme includes two main circuits containing adjustable pumps (H3, H4), hydraulic motors (M1-M4), coolers (OX3-OX6). The scheme also contains a pump control system, a make-up system that is needed to eliminate possible cavitation and leaks, a system for protecting the transmission from overload, an additional system for removing excess heated working fluid from hydraulic motors to the drain.

Преобразование механической энергии бензинового двигателя в гидравлическую осуществляется регулируемыми насосами, которые связаны непосредственно связаны с ДВС. Нерегулируемые гидромоторы преобразуют гидравлическую энергию потока рабочей жидкости в механическую, вращая воздушные винты.The conversion of the mechanical energy of a gasoline engine into hydraulic power is carried out by adjustable pumps, which are directly connected to the internal combustion engine. Non-adjustable hydraulic motors convert the hydraulic energy of the working fluid flow into mechanical energy by rotating the propellers.

Регулирование частот вращения винтов осуществляется с помощью системы управления, включающей насос Н1, перепускной клапан КП1, предотвращающий случайное повышение давления, пропорциональные распределители (Р1, Р2) с электронным управлением, гидроцилиндры (Ц1, Ц2), необходимые для регулирования подачи рабочей жидкости насосами, и охладитель ОХ1. При изменении положения золотников распределителей, происходит подача рабочей жидкости от насоса Н1 через фильтр Ф1 в правую или левую полость гидроцилиндров, вследствие чего подача жидкости насосами (Н3, Н4) увеличивается или уменьшается, что в свою очередь изменяет частоту вращения гидромоторов (М1-М4). Тяги, закреплённые на штоках гидроцилиндров, перемещают корпуса распределителей, возвращая золотники в исходное положение, при котором в обе полости гидроцилиндров подаётся одинаковое количество рабочей жидкости. При прекращении перемещения золотников, частоты вращения валов гидромоторов сохраняются постоянными. The speed control of the propellers is carried out using a control system that includes the pump H1, the bypass valve KP1, which prevents accidental pressure increase, proportional distributors (P1, P2) with electronic control, hydraulic cylinders (Ts1, Ts2) necessary to regulate the supply of working fluid by pumps, and cooler OX1. When the position of the distributor spools is changed, the working fluid is supplied from the pump H1 through the filter F1 to the right or left cavity of the hydraulic cylinders, as a result of which the fluid supply by the pumps (H3, H4) increases or decreases, which in turn changes the rotational speed of the hydraulic motors (M1-M4) . The rods attached to the rods of the hydraulic cylinders move the distributor housings, returning the spools to their original position, in which the same amount of working fluid is supplied to both cavities of the hydraulic cylinders. When the movement of the spools stops, the rotational speeds of the hydraulic motor shafts remain constant.

Главное отличие и преимущество в способе регулирования частоты вращения воздушных винтов. На схеме представлены главные контуры для переднего и заднего ряда винтов (левый и правый контур соответственно). Рассмотрим, для примера, работу левого контура. Регулируемый насос Н3 подает рабочую жидкость в гидромоторы М1 и М2 в равном объеме и давлении. Это обеспечивает равный вращающий момент и угловую скорость валов гидромоторов. Но для совершения маневра и достижения стабильного состояния в воздухе транспортному средству необходимо изменять данные параметры в широком диапазоне. Изменить расход, а, следовательно, частоту вращения гидромоторов позволяют пропорциональные распределители Р5 и Р6 с электронным управлением, которые часть подачи насоса Н3 перенаправляют во всасывающую линию в обход гидромотору. При необходимости увеличения угловой скорости вращения винтов на одной оси и уменьшения на другой подача насоса вырастает, в то время как один из распределителей, например, Р5 направляет предоставленный объем рабочей жидкости целиком на гидромотор, а другой (Р6) перенаправляет часть рабочей жидкости во всасывающую линию. The main difference and advantage is in the way the propeller speed is controlled. The diagram shows the main contours for the front and rear rows of propellers (left and right contours, respectively). Consider, for example, the operation of the left circuit. The adjustable pump H3 supplies the working fluid to the hydraulic motors M1 and M2 in equal volume and pressure. This ensures equal torque and angular velocity of the hydraulic motor shafts. But in order to perform a maneuver and achieve a stable state in the air, the vehicle needs to change these parameters in a wide range. To change the flow rate, and, consequently, the rotational speed of the hydraulic motors, electronically controlled proportional distributors P5 and P6, which redirect part of the flow of the pump H3 to the suction line, bypassing the hydraulic motor, allow. If it is necessary to increase the angular speed of rotation of the screws on one axis and decrease on the other, the pump flow increases, while one of the distributors, for example, P5 directs the provided volume of working fluid entirely to the hydraulic motor, and the other (P6) redirects part of the working fluid to the suction line .

Из-за наличия утечек главные контуры нуждаются в системе подпитки рабочей жидкости. Эта система состоит насоса Н2, предохранительного клапана КП2, обратных клапанов (КО1-КО4). Насос Н2 подаёт охлаждённую рабочую жидкость из бака в главные контуры через клапаны (КО1-КО4). В случае повышения давления клапан КП2 перепускает жидкость на слив.Due to the presence of leaks, the main circuits require a system for replenishing the working fluid. This system consists of pump H2, safety valve KP2, check valves (KO1-KO4). Pump H2 supplies the cooled working fluid from the tank to the main circuits through valves (KO1-KO4). In the event of an increase in pressure, the KP2 valve bypasses the liquid to the drain.

Система предохранения от перегрузки включает по клапану высокого давления (КП4, КП6) в каждом главном контуре, которые в случае превышения нагрузки на валу гидромоторов сбрасывают рабочую жидкость из напорной линии во всасывающую в обход гидромоторов.The overload protection system includes a high pressure valve (KP4, KP6) in each main circuit, which, in case of excess load on the hydraulic motor shaft, discharges the working fluid from the pressure line to the suction line, bypassing the hydraulic motors.

Система отвода нагретой жидкости включает распределители (Р4, Р5, Р7, Р8) с гидравлическим управлением, клапаны (КП4, КП5, КП7, КП8) и охладитель ОХ2. Так как подача насоса Н2 больше утечек, то образующийся во всасывающих линиях излишек рабочей жидкости, нагретый после выхода из гидромоторов, дополнительно охлаждается, поступая через данные распределители и клапаны, охладитель ОХ2 в бак. Золотники распределителей данных перемещаются под воздействием давления в напорных линиях. Также вся рабочая жидкость охлаждается непосредственно после гидромоторов в охладителях (ОХ3-ОХ6).The heated fluid removal system includes distributors (P4, P5, P7, P8) with hydraulic control, valves (KP4, KP5, KP7, KP8) and cooler OH2. Since the supply of the H2 pump is greater than the leakage, the excess working fluid formed in the suction lines, heated after leaving the hydraulic motors, is additionally cooled, flowing through these distributors and valves, the cooler OX2 into the tank. The spools of the data distributors are moved by the pressure in the pressure lines. Also, all the working fluid is cooled directly after the hydraulic motors in coolers (OX3-OX6).

Для управления насосами и изменения расхода гидромоторов применяются распределители с электронным управлением, которые, в свою очередь, принимают сигналы от электронного блока управления полётом (ЭБУП) (не показан). ЭБУП отвечает за координацию, стабилизацию и управление транспортным средством в полёте. Данный блок управления собирает информацию с блока датчиков, включающих гироскоп акселерометр, барометр (не показаны), и по показаниям датчиков рассчитывает свое положение в пространстве, определяет угловые ускорения и скорость движения; собирает информацию о внешних воздействиях, таких как отклонения рычагов управления пилотом; отправляет управляющие сигналы на распределители, которые, в конечном итоге, изменяют частоту вращения гидромоторов. Таким образом, транспортное средство меняет свое положение в пространстве на углы крена, тангажа и рысканья. Также в ЭБУП будут записаны допустимые значения углов наклона для исключения вероятности наклона свыше допустимого уровня.To control the pumps and change the flow rate of the hydraulic motors, electronically controlled distributors are used, which, in turn, receive signals from an electronic flight control unit (ECU) (not shown). The ECM is responsible for coordinating, stabilizing and controlling the vehicle in flight. This control unit collects information from a block of sensors, including a gyroscope, an accelerometer, a barometer (not shown), and, based on the readings of the sensors, calculates its position in space, determines angular accelerations and speed of movement; collects information about external influences, such as deviations of the pilot's control levers; sends control signals to distributors, which ultimately change the speed of the hydraulic motors. Thus, the vehicle changes its position in space by roll, pitch and yaw angles. Also, the allowable tilt angles will be recorded in the ECU to eliminate the possibility of tilting above the allowable level.

Управление полётом человеком осуществляется через рычаги управления (не показаны), посылающие управляющие сигналы в ЭБУП. Движение вверх левым рычагом отвечает за увеличение оборотов всех ВМГ (автомобиль взлетает); движение вниз - снижение оборотов и снижение автомобиля. Наклон рычага влево поворачивает машину против часовой стрелки, наклон вправо - по часовой стрелке. Движение вверх правым рычагом отвечает за наклон автомобиля назад, движение вниз - за наклон вперед. Отклонение рычага влево осуществляет наклон влево, отклонение рычагом вправо производит наклон вправо.Human flight control is carried out through control levers (not shown) that send control signals to the ECU. Moving up with the left lever is responsible for increasing the speed of all VMGs (the car takes off); downward movement - a decrease in speed and a decrease in the car. Leaning the lever to the left turns the machine counterclockwise, tilting it to the right turns it clockwise. Moving up with the right lever is responsible for tilting the car back, moving down - for tilting forward. Pushing the lever to the left tilts to the left, pushing the lever to the right tilts to the right.

Таким образом, представленная конструкция универсального транспортного средства является решением проблемы затрудненной транспортировки людей или грузов в удаленные, труднодоступные места жительства.Thus, the presented design of a universal vehicle is a solution to the problem of difficult transportation of people or goods to remote, hard-to-reach places of residence.

Claims (1)

Автолёт на базе легкового автомобиля, дополнительно оборудованный воздушными винтами, муфтами, гидронасосами, гидромоторами, направляющей, регулирующей, вспомогательной гидроаппаратурой, электронным блоком управления полётом, датчиками, рычагами управления, отличающийся тем, что содержит конструкцию, крепящуюся к крыше автомобиля, необходимую для закрепления на ней гидромоторов со складными воздушными винтами в количестве четырех единиц, расположенных относительно друг друга по квадрокоптерной схеме, гидравлическая система содержит главные контуры для переднего и заднего ряда винтов, содержащие левый и правый контур соответственно для управления скоростью вращения каждого из винтов, при этом каждый главный контур содержит регулируемый насос (Н3, Н4) и по два пропорциональных распределителя (Р5, Р6 и Р9, Р10), изменяющих расход соответствующих гидромоторов (М1, М2 и М3, М4).An autoplane based on a passenger car, additionally equipped with propellers, couplings, hydraulic pumps, hydraulic motors, guide, regulating, auxiliary hydraulic equipment, an electronic flight control unit, sensors, control levers, characterized in that it contains a structure attached to the roof of the car, necessary for fixing on of hydraulic motors with folding propellers in the amount of four units located relative to each other according to a quadrocopter scheme, the hydraulic system contains the main circuits for the front and rear row of propellers, containing the left and right circuits, respectively, to control the rotation speed of each of the propellers, with each main circuit contains an adjustable pump (H3, H4) and two proportional distributors (P5, P6 and P9, P10) that change the flow rate of the corresponding hydraulic motors (M1, M2 and M3, M4).
RU2021128900U 2021-10-04 Aircraft with hydraulic propellers RU212122U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU212122U1 true RU212122U1 (en) 2022-07-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2360802C2 (en) * 2007-04-02 2009-07-10 Вениамин Михайлович Горобцов Transport vehicle automatic flying machine
CN108819634A (en) * 2018-07-26 2018-11-16 瀚伦贝尔通用航空器有限公司 A kind of manned automobile of dynamic quadrotor of oil
DE202019000841U1 (en) * 2019-02-20 2019-04-05 Rainer Epperlein flying car
RU2699593C2 (en) * 2017-12-15 2019-09-06 Харис Нуриахметович Мухаметшин Auto-convertaplane
RU205086U1 (en) * 2021-02-16 2021-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" HYDRAULIC DRIVE OF THE PROPELLER AIRCRAFT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2360802C2 (en) * 2007-04-02 2009-07-10 Вениамин Михайлович Горобцов Transport vehicle automatic flying machine
RU2699593C2 (en) * 2017-12-15 2019-09-06 Харис Нуриахметович Мухаметшин Auto-convertaplane
CN108819634A (en) * 2018-07-26 2018-11-16 瀚伦贝尔通用航空器有限公司 A kind of manned automobile of dynamic quadrotor of oil
DE202019000841U1 (en) * 2019-02-20 2019-04-05 Rainer Epperlein flying car
RU205086U1 (en) * 2021-02-16 2021-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" HYDRAULIC DRIVE OF THE PROPELLER AIRCRAFT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230202647A1 (en) Aircraft landing gear with pivoting drive transmission
US4171784A (en) Combination road and air vehicle having a lowerable chassis
US4173321A (en) Vehicle for traveling in the air and on the ground equipped with hydraulically driven propellers
US4856732A (en) Airborne vehicle with hydraulic drive and control
US3276528A (en) Ground effect vehicle with applied differential torque steering means
US20110281679A1 (en) Hybrid transmission using planetary gearset for multiple sources of torque for marine, or two wheeled land vehicles
US3334702A (en) Four wheel drive articulated vehicle with means to transfer power between the wheels
US3951222A (en) Lightweight automobile
US20120329593A1 (en) Hybrid transmission using planetary gearset for multiple sources of torque for vehicles
US20120149516A1 (en) Hybrid transmission using planetary gearset for multiple sources of torque for aeronautical vehicles
RU2008142099A (en) Convert
US6554729B2 (en) Steer-drive for boats and planes
CN112238719A (en) Driving device of aerocar
RU212122U1 (en) Aircraft with hydraulic propellers
CN110861453A (en) Cross-medium water-air dual-purpose propulsion device with variable output torque and variable screw pitch
US3112088A (en) Flying vehicles
CN111532337B (en) Control method for comprehensive double-current electric transmission
RU2662600C2 (en) Aerocraft (flying car) (embodiments)
US20190232745A1 (en) Hybrid electric vehicle
RU2169085C1 (en) Method to control movement of vehicle convertible into aircraft and design of such vehicle
RU185065U1 (en) SNOWMOBILET - TRACKED TRANSPORTER BORISOV
RU204326U1 (en) PASSENGER CAR WITH SUMMER OPERATING PROPERTIES
RU2332312C1 (en) Device to lift and transfer motor vehicles and other mechanism above surface
GB2447641A (en) Rotorcraft comprising differential gearing and a CVT arrangement
EA011979B1 (en) Flying vehicle