RU2184677C1

RU2184677C1 - Bladed propulsor

Info

Publication number: RU2184677C1
Application number: RU2001113006/28A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Орджоникидзе; Т.А. Гонгадзе
Original assignee: Орджоникидзе Иосиф Николаевич; Гонгадзе Тамаз Александрович
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: bladed propulsors. SUBSTANCE: bladed propulsor has drive shaft 1 with cross-member 2, bevel reduction gear whose side gears 3 thrown into engagement with sun gear 4 are mounted for rotation on axles of cross-member 2. Sun gear 4 is fixed immovably in support 5 for body. Linked kinematically with hub of each gear are two blades 6 and 7 which are flat in construction and are directly connected with hub of respective side gear 3 and are radially directed relative to axis of this side gear. Plane of one of blades is located at right angle or at angle close to right angle in plane of another blade and planes of blades of one side gear are located at right angle or at angle close to right angle relative to plane of respective blades on another side gear. EFFECT: enhanced operational efficiency of bladed propulsor. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области море- воздухоплавания, в частности судостроения, а именно к конструкции движителя, который может применяться в качестве пропульсивного аппарата для судов или летательных аппаратов, сила тяги у которых обеспечивается за счет достижения удобообтекаемых поверхностей. The invention relates to the field of maritime navigation, in particular shipbuilding, and in particular to the design of a propulsion device, which can be used as a propulsion device for ships or aircraft, the traction force of which is achieved by achieving streamlined surfaces.

Известен способ создания силы тяги с помощью воздушного винта, в котором силу тяги получают в виде реакций отброшенного винтом потока воздуха. Лопасть винта, являющаяся вытянутым прямоугольником, движется поступательно и вращательно, соответственно поступательные и вращательные составляющие скорости, геометрическая сумма которых встречает лопасть под положительным углом атаки, создавая при этом силу тяги к конструкции (В. А. Александров. "Воздушные винты". - М., 1951). A known method of creating traction force with the help of an air screw, in which the traction force is obtained in the form of reactions of the air flow rejected by the screw. The rotor blade, which is an elongated rectangle, moves progressively and rotationally, respectively, the translational and rotational components of speed, the geometric sum of which meets the blade at a positive angle of attack, creating traction force to the structure (V. A. Alexandrov. "Propellers." - M ., 1951).

Недостатком данного способа является непостоянство указанных скоростей, поэтому, чтобы заставить лопасть реализовывать наибольшую тягу при наименьшей затрате энергии, следует сечения лопасти укладывать под наивыгоднейшими углами атаки, то есть лопасть должна быть скручена. Но тем не менее эффективность скрученной лопасти сильно зависит от поступательной скорости. The disadvantage of this method is the inconstancy of these speeds, therefore, in order to force the blade to realize the greatest thrust at the lowest energy consumption, the blade sections should be laid at the most favorable angles of attack, that is, the blade must be twisted. Nevertheless, the effectiveness of a twisted blade is highly dependent on the translational speed.

Известен лопастной движитель для летательного аппарата тяжелее воздуха, содержащий приводной от силовой установки механизм, имеющий горизонтально расположенные поперек продольной оси фюзеляжа приводные валы, с которыми кинематически связаны лопасти, располагаемые при вращении в плоскости с постоянной угловой скоростью вокруг осей указанных валов с положительным углом атаки каждой лопасти навстречу движению (US, 5265827, В64С 29/00, 244-20, опубл. 30.11.1993). Known blade propeller for an aircraft heavier than air, containing a drive mechanism from the power plant, having drive shafts horizontally transverse to the longitudinal axis of the fuselage, with which the blades are kinematically connected, located during rotation in a plane with a constant angular velocity around the axes of these shafts with a positive angle of attack of each blades towards the movement (US, 5265827, B64C 29/00, 244-20, publ. 11/30/1993).

В данном летательном аппарате подъемная сила формируется за счет вращения лопастей с постоянной угловой скоростью вокруг горизонтальной оси. In this aircraft, the lifting force is formed due to the rotation of the blades with a constant angular velocity around the horizontal axis.

Недостатками данного летательного аппарата являются то, что лопасти совершают вращение в одной плоскости и поэтому вращаются в спутной струе, отчего эффект создания подъемной силы ухудшается, а также то, что управление положением лопастей по углу атаки осуществляется микропроцессором, что существенно усложняет конструкцию самого летательного аппарата. The disadvantages of this aircraft are that the blades rotate in the same plane and therefore rotate in a satellite stream, which makes the lifting force effect worse, and that the position of the blades in the angle of attack is controlled by a microprocessor, which significantly complicates the design of the aircraft itself.

Известен лопастной движитель для летательного аппарата, содержащий приводной от силовой установки механизм, имеющий по каждому борту горизонтально расположенный поперек продольной оси фюзеляжа приводной вал, с каждым из которых кинематически посредством тяг связаны лопасти, располагаемые в плоскости при вращении с постоянной угловой скоростью вокруг осей указанных валов с положительным углом атаки каждой лопасти навстречу движению, при этом для обеспечения вращения каждой лопасти по траектории объемной восьмерки типа лемнискаты по виду приводной механизм выполнен с функцией дополнительного вращения указанных лопастей по каждому борту с такой же угловой скоростью вокруг перпендикулярной к ним неподвижной оси, расположенной в указанной плоскости (RU, патент 2117605, В64С 29/00, опубл. 20.08.1998). A blade propulsion device for an aircraft is known, comprising a drive mechanism from a power plant, having a drive shaft horizontally across the longitudinal axis of the fuselage on each side of the blade, each of which is coupled kinematically by means of rods connected to the blade located in the plane during rotation at a constant angular speed around the axes of these shafts with a positive angle of attack of each blade towards the movement, while to ensure the rotation of each blade along the trajectory of the volume eight, the lemniscate type In view, the drive mechanism is made with the function of additional rotation of these blades on each side with the same angular velocity around a fixed axis perpendicular to them, located in the specified plane (RU, patent 2117605, B64C 29/00, published on 08.20.1998).

Недостатком данной конструкции является непостоянство возникновении силы тяги, а также большие инерционные силы. The disadvantage of this design is the inconstancy of the occurrence of traction forces, as well as large inertial forces.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по усовершенствованию способа и механизма получения силы тяги. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационной эффективности лопастного движителя. The present invention is directed to solving the technical problem of improving the method and mechanism for obtaining traction. The technical result achieved in this case is to increase the operational efficiency of the blade propeller.

Указанный технический результат достигается тем, что в лопастном движителе, содержащем приводной от силовой установки механизм, имеющий приводной вал, при этом приводной вал выполнен с крестовиной, приводной механизм представляет собой выполненный в корпусе конический редуктор, боковые шестерни которого, зацепленные с центральной шестерней, установлены с возможностью вращения на осях крестовины, а центральная шестерня зафиксирована неподвижно в опоре для корпуса, причем со ступицей каждой боковой шестерней кинематически связаны две лопасти, указанные лопасти выполнены плоскими, непосредственно соединены со ступицей соответствующей боковой шестерни и радиально направлены по отношению к оси вращения этой боковой шестерни, при этом плоскость одной лопасти расположена под прямым углом или под углом, близким к прямому к плоскости другой лопасти, а плоскости лопастей одной боковой шестерни расположены под прямым углом или под углом, близким к прямому, к плоскостям лопастей другой боковой шестерни. The specified technical result is achieved in that in a blade propulsion device containing a drive from the power plant, a mechanism having a drive shaft, while the drive shaft is made with a cross, the drive mechanism is a bevel gear made in the housing, the side gears of which are engaged with the central gear with the possibility of rotation on the axes of the cross, and the central gear is fixed motionless in the support for the housing, and two are kinematically coupled to the hub of each side gear the blades, these blades are made flat, are directly connected to the hub of the corresponding side gear and radially directed relative to the axis of rotation of this side gear, while the plane of one blade is located at right angles or at an angle close to straight to the plane of the other blades, and the plane of the blades one side gear located at right angles or at an angle close to the right, to the planes of the blades of the other side gear.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата. The present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above set of features of the required technical result.

На чертеже дана кинематическая схема лопастного движителя. The drawing shows a kinematic diagram of a blade propeller.

Согласно настоящему изобретению лопастной движитель (см. чертеж) содержит приводной от силовой установки механизм, имеющий приводной вал 1, который выполнен на одном конце с крестовиной 2 с осями. According to the present invention, the blade propeller (see drawing) contains a drive unit from the power unit, having a drive shaft 1, which is made at one end with a cross 2 with axles.

Приводной механизм представляет собой выполненный в корпусе конический редуктор, боковые конические шестерни 3 которого, зацепленные с центральной конической шестерней 4, установлены с возможностью вращения на подшипниках на осях крестовины, а центральная шестерня 4 зафиксирована неподвижно в опоре 5 для корпуса. Со ступицей каждой боковой конической шестерни кинематически связаны две лопасти 6 и 7. The drive mechanism is a bevel gear made in the housing, the side bevel gears 3 of which are engaged with the central bevel gear 4 and rotatably mounted on bearings on the axles of the cross, and the central gear 4 is fixed motionless in the support 5 for the housing. Two blades 6 and 7 are kinematically connected to the hub of each lateral bevel gear.

Лопасти в каждой паре выполнены плоскими, непосредственно соединены со ступицей соответствующей боковой конической шестерни и радиально направлены по отношению к оси вращения этой боковой шестерни. При этом плоскость одной лопасти 6 расположена под прямым углом или под углом, близким к прямому, к плоскости другой лопасти 7, а плоскости лопастей одной боковой шестерни расположены под прямым углом или под углом, близким к прямому, к плоскостям лопастей другой боковой шестерни. The blades in each pair are made flat, directly connected to the hub of the corresponding side bevel gear and radially directed with respect to the axis of rotation of this side gear. The plane of one blade 6 is located at a right angle or at an angle close to a straight line to the plane of the other blade 7, and the plane of the blades of one side gear is located at a right angle or at an angle close to a straight line to the planes of the blades of the other side gear.

Указанный механизм обеспечивает одновременное вращение лопастей вокруг оси приводного вала 1 и вращение лопастей вокруг оси крестовины. The specified mechanism ensures the simultaneous rotation of the blades around the axis of the drive shaft 1 and the rotation of the blades around the axis of the cross.

При вращении приводного вала 1 закрепленная на нем крестовина 2 также вращается в направлении вращения этого вала. Смонтированные на осях крестовины боковые конические шестерни и соединенные с ними лопасти также вращаются в направлении вращения приводного вала. Но, так как центральная шестерня 4 зафиксирована от вращения, то свободно расположенные на осях крестовины боковые шестерни дополнительно вращаются вокруг оси вращения боковой шестерни. Таким образом указанный механизм обеспечивает одновременное вращение лопастей вокруг оси приводного вала 1 и вращение лопастей вокруг оси крестовины. When the drive shaft 1 rotates, the crosspiece 2 mounted on it also rotates in the direction of rotation of this shaft. The bevel gears mounted on the axes of the crosspiece and the blades connected to them also rotate in the direction of rotation of the drive shaft. But, since the central gear 4 is fixed from rotation, the side gears freely located on the axes of the cross are additionally rotated around the axis of rotation of the side gear. Thus, this mechanism ensures the simultaneous rotation of the blades around the axis of the drive shaft 1 and the rotation of the blades around the axis of the cross.

При использовании такого способа создания подъемной силы, например для летательного аппарата, траектория перемещения лопасти такова, что каждый раз в момент создания максимальной подъемной силы лопасть находится в невозмущенном потоке. Скорость перемещения лопасти максимальна в момент создания максимальной подъемной силы и уменьшается, когда лопасть находится в другой плоскости, поэтому в эти моменты сила сопротивления движению существенно уменьшается. Таким образом, предложенный способ, кроме того, что прост в изготовлении, еще и эффективен. When using this method of generating lifting force, for example, for an aircraft, the trajectory of the blade is such that each time at the moment of creating the maximum lifting force, the blade is in an undisturbed flow. The speed of movement of the blade is maximum at the time of creating the maximum lifting force and decreases when the blade is in another plane, therefore, at these moments, the force of resistance to movement is significantly reduced. Thus, the proposed method, in addition to being simple to manufacture, is also effective.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его создания не требуется специально разработанных новых технологий и специального оборудования, кроме того, что используется при создании редукторов и изготовлении летательных аппаратов. The present invention is industrially applicable, since it does not require specially developed new technologies and special equipment, in addition to what is used in the creation of gearboxes and the manufacture of aircraft.

Claims

A blade propulsion device containing a drive unit from a power plant having a drive shaft, wherein the drive shaft is made with a cross, the drive mechanism is a bevel gear made in the housing, the side gears of which are engaged with the central gear and rotatably mounted on the axles of the cross, and the central gear is fixed motionless in the support for the housing, and two blades are kinematically connected to the hub of each side gear, characterized in that said blades are made They are flat, directly connected to the hub of the corresponding side gear and radially directed with respect to the axis of rotation of this side gear, while the plane of one blade is located at a right angle or at an angle close to a straight line to the plane of the other blade, and the plane of the blades of one side gear located at a right angle or at an angle close to a straight line to the planes of the respective blades of the other side gear.