RU2271309C2

RU2271309C2 - Helicopter

Info

Publication number: RU2271309C2
Application number: RU2000130477/11A
Authority: RU
Original assignee: Вейнберг Вениамин Яковлевич
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2006-03-10
Also published as: RU2000130477A

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: proposed helicopter has case, rotor with two jet blades and drive nozzles secured on helicopter structural member and two other jet blades with drive nozzles secured for independent opposite direction of rotation relative to two jet blades mounted on helicopter structural member. Two jet blades have opposite design in shape and direction relative to two other jet blades with respective drive nozzles.

EFFECT: enhanced efficiency.

3 cl, 13 dwg

Description

Устройство относится к воздушным транспортным средствам, использующим в качестве подъемной силы тягу, образующуюся при вращении лопастей с вертикальной осью вращения, и может найти широкое применение в вертолетной промышленности.The device relates to air vehicles that use the thrust generated during rotation of the blades with a vertical axis of rotation as lifting force and can be widely used in the helicopter industry.

Известен вертолет, привод которого содержит лопастное устройство, кинематически связанное с компрессором, при этом в лопастях выполнен сквозной канал, заканчивающийся приводным отверстием и функционально связанный с выходом компрессора (Патент США №3498573, В 64 С 27/18).A known helicopter, the drive of which contains a blade device, kinematically connected with the compressor, while in the blades there is a through channel ending with a drive hole and functionally connected to the compressor output (US Patent No. 3498573, 64 C 27/18).

Недостатком известного устройства относится низкий коэффициент полезного действия.A disadvantage of the known device is the low efficiency.

Цель заявленного устройства увеличение коэффициента полезного действия.The purpose of the claimed device is to increase the efficiency.

Эта цель достигается за счет выполнения его привода из по меньшей мере двух лопастей с независимым направлением движения.This goal is achieved by performing its drive of at least two blades with an independent direction of movement.

Вертолет поясняется следующими чертежами:The helicopter is illustrated by the following drawings:

Фиг.1 - принципиальная схема устройства.Figure 1 is a schematic diagram of a device.

Фиг.2 - лопасти устройства, продольный разрез, вид сверху.Figure 2 - the blades of the device, a longitudinal section, top view.

Фиг.3 - лопасти с вертикальным коллектором.Figure 3 - blades with a vertical manifold.

Фиг.4 - лопасти с горизонтальным коллектором.Figure 4 - blades with a horizontal collector.

Фиг.5 - узел вертикального коллектора.5 is a node of a vertical collector.

Фиг.6 - узел вертикального коллектора.6 is a node of a vertical collector.

Фиг.7 - лопасти, соединенные друг с другом ступицами.7 - blades connected to each other by hubs.

Фиг.8 - лопасти с вертикальным коллектором, вид сверху.Fig - blades with a vertical manifold, top view.

Фиг.9 - часть лопастей с горизонтальным коллектором.Fig.9 - part of the blades with a horizontal manifold.

Фиг.10 - пример выполнения реактивных лопастей.Figure 10 is an example of the execution of jet blades.

Фиг.11 - пример установки реактивных лопастей.11 is an example of the installation of jet blades.

Фиг.12 - пример установки реактивных лопастей.Fig - an example of the installation of jet blades.

Фиг.13 - смесительный узел.Fig - mixing unit.

Вертолет содержит:The helicopter contains:

Корпус 1, хвостовой отвод 2, на конце которого установлены рулевые лопасти 3, к основанию корпуса 1 прикреплены стойки 4 с лыжами на конце. В корпусе 1 установлено нагнетательное устройство 6, например компрессор, кинематически связанное с приводом 7, например двигатель внутреннего сгорания, выход которого патрубком 8 соединен с фланцевым подпятником 9, с которым соединен с возможностью вращения через прокладку 10, фланцевая пята 11. В качестве прокладки 10 может использоваться подшипник. Подпятник 11 соединен с комлями лопастей 12, в которых выполнены сквозные каналы 13, заканчивающиеся в конце этих лопастей со стороны задних кромок приводными отверстиями 14, а начинающиеся в полостях комлевой части этих лопастей. С верхней стороны комлевой части лопастей 12 установлены фланцевая пята 15, которая через прокладку 16 соединена с фланцевым подпятником 17, с возможностью независимого вращения от этой пяты. В качестве прокладки 16 может быть использован подшипник. Подпятник 17 соединен с комлями лопастей 18, в которых выполнены сквозные каналы 19, заканчивающиеся приводными отверстиями 20, выполненными на конце этих лопастей стороны задней кромки. С верхней стороны комлей лопастей 18 установлен фланцевый подпятник 21, соединенный через прокладку 22 с ограничительной пятой 23, с возможностью вращения вокруг ее оси, жестко закрепленной на коллекторе 24, который соединен с патрубком 8 и в котором выполнены отверстия 25 на уровне каналов 13 и 19. Вертикальный коллектор 24 является естественным продолжением патрубка 8, например приварен к нему. Аналогично может быть приварена к нему пята 9, подпятник 11 и пята 15 приварены к лопастям 12, а подпятник 17 и пята 21 приварены к лопастям 18 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3).The housing 1, the tail outlet 2, at the end of which the steering blades 3 are installed, to the base of the housing 1 are attached racks 4 with skis at the end. A pressure device 6 is installed in the housing 1, for example, a compressor kinematically connected to the drive 7, for example, an internal combustion engine, the output of which by a pipe 8 is connected to a flange thrust bearing 9, which is rotatably connected through a gasket 10, a flange heel 11. As a gasket 10 Bearing can be used. The thrust bearing 11 is connected to the knots of the blades 12, in which through channels 13 are made, ending at the end of these blades from the rear edges of the drive holes 14, and starting in the cavities of the butt part of these blades. A flange heel 15 is mounted on the upper side of the butt portion of the blades 12, which is connected through the gasket 16 to the flange thrust bearing 17, with the possibility of independent rotation from this heel. As a gasket 16, a bearing may be used. The thrust bearing 17 is connected to the knots of the blades 18, in which through channels 19 are made, ending with drive holes 20 made at the end of these blades of the trailing edge side. On the upper side of the butt of the blades 18, a flange bearing 21 is mounted, connected through a gasket 22 with a restrictive heel 23, with the possibility of rotation around its axis, rigidly mounted on the manifold 24, which is connected to the pipe 8 and in which holes 25 are made at the level of channels 13 and 19 The vertical collector 24 is a natural extension of the pipe 8, for example welded to it. Similarly, a heel 9 can be welded to it, a thrust bearing 11 and a heel 15 are welded to the blades 12, and a thrust bearing 17 and a heel 21 are welded to the blades 18 (FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3).

Таким образом, лопасти 12 и 18 закреплены на патрубке 8 и вертикальном коллекторе 24 с независимым направлением вращения друг от друга.Thus, the blades 12 and 18 are mounted on the pipe 8 and the vertical manifold 24 with an independent direction of rotation from each other.

Образующие приводных отверстий 14 и 20 могут быть выполнены в виде сопел 26 и 27 лопастей 12 и 18 соответственно, сопла 26 и 27 выполнены под углом по отношению к продольным образующим лопастей 12 и 18, оси вращения которых совмещены.The generatrices of the drive holes 14 and 20 can be made in the form of nozzles 26 and 27 of the blades 12 and 18, respectively, the nozzles 26 and 27 are made at an angle with respect to the longitudinal generatrix of the blades 12 and 18, the axis of rotation of which are aligned.

Патрубок 8 может быть соединен с коллектором 28, по краям которого выполнены отводы 29. На одном из отводов 29 через ступицу 30 установлены лопасти 31 с возможностью вращения вокруг оси ступицы 30, с выполненными в них сквозными каналами 32, заканчивающимися приводными соплами 33. На другом отводе 29 через ступицу 34 установлены лопасти 35 с возможностью вращения вокруг оси ступицы 34, с выполненными в них сквозными каналами 36, заканчивающимися приводными соплами 37. Таким образом, лопасти 31 и 35 установлены на горизонтальном коллекторе 28 параллельно друг другу и с возможностью независимого вращения друг от друга. Сопла 26, 27, 33 и 37 направлены в противоположную сторону направлению вращения лопастей 12, 18, 31 и 35 (Фиг.4).The pipe 8 can be connected to the collector 28, along the edges of which bends 29 are made. On one of the bends 29, through the hub 30, blades 31 are mounted for rotation around the axis of the hub 30, with through channels 32 made therein ending in drive nozzles 33. On the other branch 29 through the hub 34 mounted blades 35 for rotation around the axis of the hub 34, with through channels 36 made in them, ending with drive nozzles 37. Thus, the blades 31 and 35 are mounted on a horizontal manifold 28 parallel to the other other and with the possibility of independent rotation of one another. Nozzles 26, 27, 33 and 37 are directed in the opposite direction to the direction of rotation of the blades 12, 18, 31 and 35 (Figure 4).

Возможен и упрощенный вариант установки лопастей 12 и 18 на вертикальном коллекторе 24, в этом случае лопасти 12 имеют общий комль, выполненный в виде шайбы 38. Аналогичный общий комль, имеющий форму шайбы 39, выполнен из лопастей 18. Эти комли лопастей 12 и 18 зафиксированы, с возможностью вращения вокруг своей оси, при помощи нижней втулки 40 с фиксирующим выступом и закрепленной на патрубке 8, например приваренной к нему, промежуточной втулкой 41 с фиксирующими выступами и верхней втулкой 42 с фиксирующим выступом, закрепленной на коллекторе 24, например при помощи резьбового соединения. Между фиксирующими втулками 40, 41 и 42 и дисками 38 и 39 установлены прокладки 43, например подшипники. Между коллектором 24 и внутренней частью дисков 38 и 39 выполнены полости 45, напрямую связанные со сквозными каналами 13 и 19. Таким образом выполнен единый сквозной канал связывающий выход нагнетательного устройства 6 через патрубок 8, коллектор 24, полости 45 и каналы 13 и 19 с приводными отверстиями 14 и 20, или соплами 33 и 37, которые направлены в противоположную сторону направлению вращения лопастей 12 и 18 (Фиг.5 и Фиг.6).A simplified version of the installation of the blades 12 and 18 on the vertical manifold 24 is also possible, in this case the blades 12 have a common knot made in the form of a washer 38. A similar common knot, having the shape of a washer 39, is made of blades 18. These knots of the blades 12 and 18 are fixed , with the possibility of rotation around its axis, with the help of a lower sleeve 40 with a locking protrusion and fixed to a pipe 8, for example, an intermediate sleeve 41 with locking protrusions and an upper sleeve 42 with a locking protrusion fixed to the collector 24, for example p by a threaded connection. Between the locking sleeves 40, 41 and 42 and the disks 38 and 39 there are gaskets 43, for example bearings. Cavities 45 are made between the collector 24 and the inner part of the disks 38 and 39, which are directly connected to the through channels 13 and 19. Thus, a single through channel is made connecting the outlet of the discharge device 6 through the pipe 8, the collector 24, the cavities 45 and the channels 13 and 19 with drive holes 14 and 20, or nozzles 33 and 37, which are directed in the opposite direction to the direction of rotation of the blades 12 and 18 (Figure 5 and 6).

Лопасти 12 и 18 могут быть соединены друг с другом через ступици, лопасть 12 установлена на патрубке 8 через ступицу 46, а лопасть 18 установлена на лопасти 12 через ступицу 47, в этом случае полость патрубка 8 связана с каналами 13 и 19 через полости ступиц 46 и 47 (Фиг.7).The blades 12 and 18 can be connected to each other through the hub, the blade 12 is mounted on the nozzle 8 through the hub 46, and the blade 18 is mounted on the blade 12 through the hub 47, in this case the cavity of the nozzle 8 is connected to the channels 13 and 19 through the cavity of the hub 46 and 47 (Fig. 7).

В целях большей устойчивости сопла 26 лопастей 12 направлены в противоположную относительно направлению сопел 27 лопастей 18, это создает возможность вращаться лопастям 12 в противоположную сторону по отношению к направлению вращения лопастей 18 (Фиг.8).In order to increase the stability of the nozzle 26, the blades 12 are directed opposite to the direction of the nozzles 27 of the blades 18, this makes it possible to rotate the blades 12 in the opposite direction with respect to the direction of rotation of the blades 18 (Fig. 8).

В рассмотренных примерах вертолетный винт выполнен из реактивных лопастей, вращающую тягу которым создает воздух высокого давления, выходящий с большой скоростью из сопел 26 и 27.In the examples considered, the helicopter propeller is made of jet blades, the rotating thrust of which is created by high-pressure air exiting at high speed from nozzles 26 and 27.

Но установка по крайней мере двух пар реактивных лопастей с независимым друг от друга направлением вращения возможно и при применении горелки, создающей реактивную тягу этим лопастям.But the installation of at least two pairs of reactive blades with an independent direction of rotation is possible when using a burner that creates reactive thrust to these blades.

В этом случае в лопаете 48 в передней кромке выполняется воздухозаборное отверстие 49, от которого начинается воздухопровод 50, связанный с эжектирующим устройством 51, например с газожидкостным эжектором, выход которого соединен с соплом 52 горелки и к которому подведен топливопровод 53 от бака 54 для топлива, установленного в комле лопасти 48, аналогичная конструкция и другой лопасти 48, расположенной с противоположной стороны. Над ними может быть установлена другая пара лопастей 56, аналогичных по конструкции лопастям 48, но их сопла горелок направлены в противоположную сторону по отношению к направлению сопел 52 (Фиг.10).In this case, an air inlet 49 is made in the burst 48 at the leading edge, from which an air duct 50 is connected, connected to an ejection device 51, for example, a gas-liquid ejector, the outlet of which is connected to the nozzle 52 of the burner and to which the fuel line 53 from the fuel tank 54 is connected, installed in the butt of the blade 48, a similar design and the other blade 48 located on the opposite side. Above them, another pair of blades 56 can be installed, similar in design to the blades 48, but their burner nozzles are directed in the opposite direction with respect to the direction of the nozzles 52 (Figure 10).

Центральные части комлей лопастей 48 и 56 может быть выполнена в виде втулок 57 и 58, которые установлены с возможностью вращения на штоке 59, закрепленном на верхней части корпуса 1 вертолета. Нижняя ограничительная шайба 60, приваренная к штоку 59, и верхняя ограничительная шайба 61, имеющая резьбовое соединение с ним, фиксируют лопасти 48 и 56 от вертикального смещения их втулок 57 и 58, при этом между ними установлены подшипники 62 (Фиг.11).The central parts of the butt of the blades 48 and 56 can be made in the form of bushings 57 and 58, which are mounted for rotation on the rod 59, mounted on the upper part of the housing 1 of the helicopter. The lower limit washer 60 welded to the stem 59 and the upper limit washer 61 having a threaded connection to it fix the blades 48 and 56 from the vertical displacement of their bushings 57 and 58, while bearings 62 are installed between them (Fig. 11).

Лопасти 48 и 56 могут быть установлены на штоке 59 параллельно друг к другу, это осуществляется при помощи горизонтальной штанги 63, жестко закрепленной на штоке 59, например приваренной к нему, и вертикальных отводов 64 и 65, жестко закрепленных на краях этой штанги 63, например приваренных к ней. На отводах 64 и 65 установлены втулки 57 и 58 соответственно лопастей 48 и 56 с возможностью вращения относительно их оси и зафиксированы на них от вертикального перемещения при помощи ограничительных шайб 60 и 61, нижние из которых приварены к отводам 64 и 65, а верхние имеют с ними резьбовое соединение (Фиг.12).The blades 48 and 56 can be mounted on the rod 59 parallel to each other, this is done using a horizontal rod 63, rigidly mounted on the rod 59, for example, welded to it, and vertical taps 64 and 65, rigidly fixed to the edges of this rod 63, for example welded to it. On the bends 64 and 65, bushings 57 and 58 are installed, respectively, of the blades 48 and 56 rotatably relative to their axis and are fixed on them from vertical movement using restrictive washers 60 and 61, the lower of which are welded to the bends 64 and 65, and the upper ones have them threaded connection (Fig).

Возможно и комплексное решение конструкции реактивного узла, в этом случае в воздухопроводе 50 устанавливается обратный клапан 66, в лопастях 48 и 56 выполняются каналы 13 и 19 для воздуха, соединенные с нагнетательным устройством 6 по схеме, рассмотренной в предыдущих примерах, в этом случае каналы 13 и 19 подключены к воздухопроводам 50 после обратного клапана 66, а на каналах 13 и 19 также установлены обратные клапана 67.A complex solution of the design of the reactive assembly is also possible, in this case a check valve 66 is installed in the air duct 50, air channels 13 and 19 are made in the blades 48 and 56, connected to the discharge device 6 according to the scheme discussed in the previous examples, in this case the channels 13 and 19 are connected to the air ducts 50 after the check valve 66, and check channels 67 are also installed on the channels 13 and 19.

На топливопроводе 53 может быть установлен насос 68.A pump 68 may be installed on the fuel line 53.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При запуске винта вертолета, состоящего из реактивных лопастей, включается нагнетательное устройство, компрессор, который подает сжатый воздух высокого давления через патрубок 8, распределительный вертикальный коллектор и каналы 13 и 19 к соплам 26 и 27 лопастей 12 и 18, которые под влиянием реактивной силы отдачи воздушной струи, выходящей с большой скоростью из сопел 26 и 27, начинают вращаться, но так как сопло 26 направлено в противоположную сторону по отношению к направлению сопла 27, то пара лопастей 12 будет вращаться в противоположную сторону по отношению к направлению вращения лопастей 18, что улучшает КПД винта вертолета. Аналогично работают и лопасти 31 и 35, на приводные сопла которых подается сжатый воздух от нагнетательного устройства 6 через горизонтальный коллектор. Аналогично работают реактивные лопасти и при применении ступиц 46 и 47, для крепления их на патрубке 8, связи друг с другом и подачи через них сжатого воздуха к приводным соплам этих лопастей, например лопастей 12 и 18.When the helicopter rotor consists of jet blades, the compressor is turned on, a compressor that delivers high pressure compressed air through the nozzle 8, the vertical distribution manifold and channels 13 and 19 to the nozzles 26 and 27 of the blades 12 and 18, which are influenced by the reactive recoil force the air stream exiting at high speed from the nozzles 26 and 27 begin to rotate, but since the nozzle 26 is directed in the opposite direction with respect to the direction of the nozzle 27, a pair of blades 12 will rotate in the opposite direction in relation to the direction of rotation of the blades 18, which improves the efficiency of the helicopter propeller. The blades 31 and 35 work in a similar way, on the drive nozzles of which compressed air is supplied from the discharge device 6 through a horizontal collector. The jet blades work similarly when using the hubs 46 and 47, for fixing them to the nozzle 8, communicating with each other and supplying compressed air through them to the drive nozzles of these blades, for example, blades 12 and 18.

По такому же принципу работают и реактивные пары лопастей 48 и 56, использующие реактивную тягу горелки, в частном случае при установке эжектирующего устройства 51 в реактивные лопасти 48 и 56 при раскручивании их традиционным способом, воздух идущий по воздухопроводу 50 и эжектирующее устройство 51 с большой скоростью засасывает через топливопровод 53 из топливного бака 54 топливо, подавая его на сопло 52, где оно, сгорая, развивает реактивную тягу. Учитывая, что и в данном случае приводные сопла у реактивных лопастей 48 и 56 направлены в противоположные стороны относительно друг друга, то и лопасти 48 и 56 будут вращаться в противоположные стороны относительно друг друга.The reactive pairs of blades 48 and 56 using the jet draft of the burner work in the same way, in the particular case when installing the ejecting device 51 in the reactive blades 48 and 56 when they are untwisted in the traditional way, the air flowing through the air duct 50 and the ejecting device 51 with high speed It draws fuel through the fuel line 53 from the fuel tank 54, feeding it to the nozzle 52, where it, by burning, develops jet thrust. Given that in this case, the drive nozzles of the jet blades 48 and 56 are directed in opposite directions relative to each other, then the blades 48 and 56 will rotate in opposite directions relative to each other.

Комплексное решение, указанное в Фиг.13, позволяет производить запуск реактивных лопастей 48 и 56, создавая эжекцию топлива в эжектирующее устройство 51 за счет подачи на него сжатого воздуха по каналам, соединенным с патрубком 8 ранее рассмотренными способами.The integrated solution indicated in FIG. 13 allows the launch of the jet blades 48 and 56, creating an ejection of fuel into the ejecting device 51 by supplying compressed air to it through the channels connected to the pipe 8 previously discussed methods.

Исполнение реактивных лопастей 12, 31, 48 может считаться обращенным, или зеркальным, по отношению к исполнению реактивных лопастей 18, 35, 56, по форме и направлению приводных сопел, так передние и задние кромки первых выполнены с противоположной стороны по отношению их исполнению у вторых, и приводные сопла у первых направлены в противоположную сторону по отношению к направлению приводных сопел у вторых. Это объясняется необходимостью противоположного направления вращения первых по отношению к направлению вращения вторых.The execution of the jet blades 12, 31, 48 can be considered to be reversed, or mirror, with respect to the execution of the jet blades 18, 35, 56, in the shape and direction of the drive nozzles, so the front and rear edges of the first are made on the opposite side with respect to their execution in the second , and the drive nozzles of the first are directed in the opposite direction with respect to the direction of the drive nozzles of the second. This is due to the need for the opposite direction of rotation of the first with respect to the direction of rotation of the second.

Claims

1. A helicopter comprising a housing, a screw having at least two jet blades with drive nozzles fixed to a structural element of the helicopter, and at least two other jet blades with drive nozzles fixed with the possibility of independent opposite direction of rotation with respect to at least to two reactive blades on the structural element of the helicopter, characterized in that the said two reactive blades with drive nozzles have a reversed opposite design in shape and direction other reactive blades with corresponding drive nozzles.

2. The helicopter according to claim 1, characterized in that at least two reactive blades are mounted on the same structural element together with at least two independent reactive blades.

3. The helicopter according to claim 1, characterized in that at least two reactive blades are mounted on different structural elements with respect to the fastening of at least two other reactive blades.