NO339923B1

NO339923B1 - Fjerntliggende styringenhet for styring av angrepsvinkelen til propellblader

Info

Publication number: NO339923B1
Application number: NO20100958A
Authority: NO
Inventors: Robert H Perkinson
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2017-02-13
Also published as: NO20100958A1; US20110002786A1; US8277182B2

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Propellsystemer med variabel bladvinkel inkluderer typisk propellbladene montert til et nav på en roterende side av propellsystemet. Navet roterer med en propellaksel. Et system for å endre propellens bladvinkel bruker hydraulisk trykk, elektrisk strøm eller mekanisk bevegelse for å justere bladvinkelen på propellen. Endring av bladvinkelen til propellbladene krever kommunikasjon fra enten en aktiveringsmeka-nisme eller kontrollsignaler over grensesnittet mellom den ikke-roterende siden av propellen (for eksempel motoren eller det hydrauliske drevet) og den roterende siden av propellen (for eksempel aktuatoren for å endre bladvinkelen og propellbladene). For å kommunisere mellom disse to sidene av grensesnittet, er komplekse systemer som bruker flere komponenter som ofte krevet. Disse systemene er utsatt for lekkasje og slitasje, som begge kan ødelegge propellsystemet. I tillegg, der propellsystemer med variabel bladvinkel brukes i applikasjoner for vanngående far-tøyer, er systemet for endring av propellens bladvinkel ofte utsatt for et hardt saltvannsmiljø, noe som kan forårsake alvorlig skade på propellsystemet.

US 5174718 A beskriver et system for å justere bladvinkelen til en variabel bladvinkelpropell og US 4523891 A beskriver en metode for å justere bladvinkelen til en variabel bladvinkelpropell, hvor metoden består av å sende et inngangssignal til en ventilkontrollmekanisme (277) for å opprette et variabelt hydraulisk trykkontrollsignal som er en funksjon av inngangssignalet av ventilkontrollmekanismen.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen er et system for justering av bladvinkelen til en propell med variabel bladvinkel som har en navenhet, en ventilenhet, og en væskeforsyningsenhet. Navenheten består av et nav som blir roterbart drevet av en propellaksling, en aktuator koblet til navet, og et mangfold av propellblader koblet til aktuatoren. Ventilenheten er i væskekommunikasjon med væsketilførselsenheten og aktuatoren. Væsketilførselsenheten består av en ventilkontrollmekanisme som er isolert fra ventilenheten og navenheten. Ventilkontrollmekanismen giret variabelt hydraulisk trykkontrollsignal til ventilenheten, som overfører væske til aktuatoren som en funksjon av det variable hydrauliske trykkontrollsignalet. Basert på væsketrykket i aktuatoren, justerer aktuatoren bladvinkelen til propellbladene.

I et annet aspekt av oppfinnelsen, er det presentert en metode for å justere bladvinkelen på en propell med variabel bladvinkel for et vanngående fartøyer i vandige miljøer. En inngangsstrøm er sendt til en ventilkontrollmekanisme, som er isolert fra det vandige miljøet, å skape et variabelt hydraulisk trykkontrollsignal som er en funksjon av inngangssignalet av ventilkontrollmekanismen. Det variable hydrauliske trykkontrollsignalet er overført til en ventilenhet. Ventilenheten består av en pilotventil til et stempel, som er flyttet i en første aksial retning i forhold til det variable hydrauliske trykkontrollsignalet å overføre væske til en aktuator i kommunikasjon med et blad til den vridbare propellen. Væsketrykket øker så i et første kammer av aktuatoren relativt til et andre kammer av aktuatoren for å justere bladvinkelen på bladet.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 er en perspektivvisning av et vanngående fartøy i henhold til denne oppfinnelsen. Figur 2A er en perspektivvisning av dekselenheten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Figur 2B er et tverrsnitt av dekselenheten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

Figur 3 er et blokkdiagram i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

Figur 4 er et tverrsnitt av en utførelsesform i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Figur 5A er et tverrsnitt av væskeforsyningsenhet i henhold til utføreIsesformen vist i figur 4. Figur 5B er et tverrsnitt av ventilenheten i henhold til utførelsesformen vist i figur 4. Figur 5C er et tverrsnitt av navenheten i henhold til utførelsesformen vist i figur 4.

Detaljert beskrivelse

For å endre bladvinkelen til et propellblad på en kontrollerbar måte, har det tidligere vært brukt en elektrisk posisjonsmelder i kommunikasjon med det hydrauliske systemet på den ene enden av en propellaksel. Men for vanngående fartøyer an-vendes de propellsystemene ofte er utsatt for et hardt saltvannsforhold, blir for eksempel elektriske komponenter rutinemessig utsatt for betydelig slitasje og kor-rosjon. Derfor er det ønskelig å ha et kontrollsystem for bladvinkelen som ikke har noen elektriske forbindelser og minimale mekaniske forbindelser som kan bli utsatt for slike vanskelige forhold. Systemet i den foreliggende oppfinnelsen har en ventil kontrollmekanisme som er isolert fra disse tøffe forholdene. Ventilkontrollmekanismen sender et hydraulisk trykkontrollsignal til en ventilenhet, som overfører væske til en aktuator i propellnavet for å justere bladvinkelen. Bladvinkelen til propellen er en funksjon av det hydrauliske trykkontrollsignal.

Figur 1 viser et eksempel på et vanngående fartøy som ville bli brukt med den foreliggende oppfinnelsen. I det illustrerte utførelseseksempelet, er det vanngående fartøyet luftputefartøyet 10. Luftputefartøyet 10 haren frontende 12, en bakende

14, et dekk 15, propellenheter 16, motorer 18, og drivaksler 19 til propellene. Dekket 15 strekker seg fra frontenden 12 til bakende 14 og støtter propellenheten 16 (i nærheten av bakenden 14) og motorene 18 (i nærheten av frontenden 12). Drivakselen 19 til propellene kobler sammen hver av motorene 18 med en respektiv propellenhet 16. Hver propellenhet 16 omfatter en kanalenhet 20 og navenhet 22. Ka-nalenheten 20 gir strukturell støtte for propellenheten 16 og bistår med luftstrøm. Navenheten 22, som omfatter propellbladene 24, kombinert med drivakselen 19 til propellen. Drivakselen 19 til propellen er roterbart drevet av motoren 18 for å rotere navenheten 22, spesielt propellbladene 24. Ved å rotere propellbladene 24, beveger luftputefartøyet 10 seg framover i forhold til skyvekraften laget i det propellbladene 24 flytter luft. Mengden av denne skyvekraften er kontrollert av rotasjons-hastigheten til drivakselen 19 til propell og bladvinkelen til propellbladene 24.

Figurene 2A og 2B viser propellenheten 16 til figur 1 i større detalj. Figur 2A viser et perspektivbilde av propellenheten 16, som inkluderer kanalenhet 20 og navenhet 22. Kanalenhet 20 omfatter et ringformet deksel 28, et mangfold av avstivere 32, og dekselets senterdel 34. Avstiverne 32 kobler det ringformede dekselet 28 med dekselets senterdel 34 for å fremme en ønsket luftstrømprofil og for å gi strukturell støtte for navenheten 22. Lokalisert ved en første ende av dekselets senterdel 34 er navenhet 22, som omfatter propellbladene 24, nav 36, og aktuator 38. Navet 36 kobler sammen propellbladene 24 med aktuatoren 38, som har kamre (ikke vist i figur 2A) som mottar væske. Avhengig av væsketrykket inne i aktuatoren 38, er bladvinkelen til propellbladene 24 trinnløst justeres for å styre skyvekraften og bevegelsen av luftputebåten 10.

Som vist i figur 2B, på en motsatt ende av dekselets senterdel 34 fra navenheten 22 er ventilenheten 40, som overfører væske til og fra navenheten 20 for å justere væsketrykket inne i aktuatoren 38 for å øke eller redusere bladvinkelen til propellbladene 24. Inne i dekselets senterdel 34 er propellakselen 42, som forbinder navenheten 22 med ventilenheten 40. Fordi dekselets senterdel 34 er en rigid struktur og navenheten 22 roterer med drivakselen 19 til propellen, forbinder propellakselen 42 den roterende navenheten 22 med ventilenheten 40, som ikke roterer. Hydrau lisk væskelinje 44 inne i propellakselen 42 tillater ventilenheten 40 å overføre hydraulisk væske til og fra aktuatoren 38 for å justere bladvinkelen på propellbladene 24.

Det skjematiske blokkdiagrammet, figur 3, illustrerer systemet for justering av bladvinkelen til propellbladene 24. Som en foreløpig notering, betegner de heltruk-ne pilene i figur 3 hydrauliske koblinger, de store stiplede pilene betegner mekaniske forbindelser, og de finstiplede pilene betegne elektriske forbindelser.

Figur 3 viser navenheten 22 (som inkluderer aktuator 38 og bladene 24 og er roterbart drevet av propellakselen 19), ventilenheten 40, hydrauliske væskelinjer 44a-44c, og væskeforsyningsenhet 45 (som inkluderer ventil mekanisme 46, reservoar 48, pumpe 52, filter 54, tilbakeslagsventil 56, strømforsyning 58 og kontrolleren 62). Navenheten 22 (i særdeleshet, aktuator 38) er i væskekommunikasjon

med ventilenheten 40. Aktuatoren 38 er koblet til ventilenheten 40 med hydrauliske linjer 44a-44c, som sender væske fra ventilenheten 40 til aktuator 38 og vice versa for å øke eller redusere væsketrykket i aktuatoren 38. Spesielt, overfører den hydrauliske linjen 44a væske fra ventilenheten 40 til aktuator 38, den hydrauliske linjen 44b overfører væske til og fra aktuator 38 og ventilenheten 40, og den hydrauliske linjen 44C overfører væske fra aktuator 38 til ventilenheten 40. Avhengig av væsketrykket i aktuator 38, kommuniserer aktuator 38 mekanisk med propellbladene 24 med den mekaniske tilkoblingen 64 for å justere bladvinkelen på propellbladene 24. Eksempler på mekaniske forbindelser 64 omfatter enhver mekanisme som kan konvertere en lineær bevegelse til en roterende bevegelse for å rotere propellbladene 24, slik som et stempel i kommunikasjon med en veivenhet koblet på en ende av propellbladene 24.

For at ventilenheten 40 skal kunne overføre væske til og fra aktuatoren 38 for å justere væsketrykket i aktuatoren 38 og dermed justere bladvinkelen til propellbladene 24, forsyner væskeforsyningsenheten 45 hydrauliske væske til ventilenheten 40. væskeforsyningsenheten 45 er isolert fra ventilenheten 40 og navenheten 22 for å unngå skader forårsaket av de harde forholdene i et saltvannsmiljø. Tre hydrauliske linjer 72, 74, 76 kobler væskeforsyningsenheten 45 med ventilenheten 40. Hydraulisk linjer 72, 74 overfører væske fra væskeforsyningsenheten 45 til ventilenheten 40, og hydraulisk linje 76 returnerer væske fra ventilenheten 40 til væskeforsyningsenheten 45.

Væskeforsyningsenheten 45 omfatter ventilstyringsmekanisme 46, reservoar 48, pumpe 52, filter 54, tilbakeslagsventil 56, strømforsyning 58 og kontrolleren 62. Pumpe 52 pumper hydraulisk væske fra reservoar 48 gjennom filter 54 og tilbake slagsventil 56. Noe av den hydrauliske væsken omgår ventilstyringsmekanismen 46 og overføres direkte via den hydrauliske linjen 74 til ventilenheten 40 på tilførsels-trykk, Ps (som er en funksjon av egenskapene til pumpen 52). Den resterende hydrauliske væsken går gjennom ventilstyringsmekanismen 46. Kontrolleren 62 giren ønsket inngangsstrøm, ITMltil ventilstyringsmekanismen 46 med strøm levert av strømforsyningen 58. Basert på inngangsstrøm, ITM, overfører ventilstyringsmekanismen 46 hydraulisk væske gjennom den hydrauliske linjen 72 til ventilenheten 40 på målt trykk, PM, som er proporsjonalt med ITM. Dermed er et variabelt hydraulisk trykkontrollsignal skapt og overført fra ventilstyringsmekanismen 46 gjennom den hydrauliske linjen 72 til ventilenheten 40. Ventilstyringsmekanisme 46 har også avløp 78 for å overføre overflødig væske tilbake til reservoaret 54. Den hydrauliske linjen 76 overfører også overflødig væske fra ventilenheten 40 tilbake til reservoaret 54 ved dreneringstrykk, PD.

Derfor, er det tre væsketrykk innen ventilenhet 40 - PM, Ps, Pd - som korresponde-rer med de tre hydrauliske linjene 72, 74, 76 som kobler ventilenhet 40 med væskeforsyningsenhet 45. Avhengig av det relative trykket PmiPsi Pd inne i ventilenhet 40, er væske overført fra ventilenhet 40 til aktuator 38 (eller vice versa) gjennom hydraulikkslangene 44. Avhengig av væsketrykket inne i aktuator 38, flytter den mekaniske tilkoblingen 64 for enten å øke eller minske bladvinkelen til propellbladene 24.

Figur 4 viser et illustrerende utførelseseksempel av oppfinnelsen vist i figur 3. Som beskrevet tidligere, har luftputefartøyet 10 frontende 12, bakende 14, dekk 15, propellenhet 16, motor 18 (vist i figur 1), propellaksel 19, ventilenhet 40, propellaksel 42, hydrauliske linjer 44a-44C, og væskeforsyningsenheten 45. Dekk 15 strekker seg fra frontende 12 til bakende 14. Propellakselen 19 kobler motoren 18 (vist i figur 1) med propellenheten 16, som inkluderer kanalenhet 20 og navenhet 22. Navenhet 22 har nav 36, aktuator 38, og propellblader 24 koblet til aktuator 38 med mekanisk kobling 64. Aktuator 38 har to kamre 38a, 38b for mottak av væske fra hydrauliske linjer 44a-44c. Propellakseleffekt 42 forbinder navenhet 22 med ventilenhet 40. Hydrauliske linjer 44a-44C inne i propellakselen 42 tillater ventilenhet 40 å overføre hydraulisk væske til og fra kamre 38a, 38b i aktuator 38 for å justere bladvinkelen på propellbladene 24.

Som vist i figur 4, er væskeforsyningsenheten 45 plassert under dekk 15 for å iso-lere ventilkontrollmekanisme 46 fra eksponering til vann. Tre hydrauliske linjer 72, 74, og 76 er de eneste koblingene som kreves for å koble komponentene under dekk 15 (dvs. ventilstyringsmekanisme 46) med komponenter over dekk 15 (dvs. ventilenhet 40). Som beskrevet tidligere, inneholder væskeforsyningsenheten 45 ventilmekanisme 46, reservoar 48, pumpe 52, filter 54, tilbakeslagsventil 56, strømforsyning 58 og kontrolleren 62. I den illustrerte utførelsesformen, er ventilkontrollmekanisme 46 en elektrohydrauliske servoventil. Pumpe 52 pumper hydraulisk væske fra reservoar 48 gjennom filter 54 og tilbakeslagsventil 56. Noe av den hydrauliske væsken omgår ventilstyringsmekanismen 46 og overføres direkte via hydraulisk linje 74 til ventilenheten 40. Den resterende hydrauliske væsken går gjennom ventilstyringsmekanismen 46, hvor den er senere overført gjennom den hydrauliske linjen 72 på trykk, PM, som er proporsjonalt med inngangsstrømmen, Itm, leveres til ventilkontrollmekanisme 46 av kontrolleren 62. Ventilkontrollmekanisme 46 har også avløp 78 for å overføre overflødig væske tilbake til reservoaret 54. Hydraulisk linje 76 overfører overflødig væske fra ventilenhet 40 tilbake til reservoaret 54 ved dreneringstrykk, PD.

Ventilenhet 40 omfatter et første kammer 82, et andre kammer 83, stempelets pilotventil 84, og proporsjonal ventil 86. Ventilenhet 40 er væskemessig koblet til aktuatoren 38 via de hydrauliske linjene 44a-44C og væskeforsyningsenhet 45 med hydrauliske linjer 72, 74, 76. Fluid fra den hydrauliske linjen 72 går inn i det første kammeret 82 av ventilenhet 40 på oppmålte trykk, PMrsom er proporsjonalt med ønsket inngangsstrøm, ITM. Væsken fra den hydrauliske linjen 74 går inn i andre kammer 83 av ventilenhet 40 på tilførselstrykk, Ps. Avhengig av væsketrykket i det første kammeret 82 og det andre kammeret 83, stempelets pilotventil 84 beveger seg i aksial retning for å overføre væske til aktuatoren 38. I det stempelets pilotventil beveger seg i aksial retning, er væske som er lagret i andre kammer 83 over-ført til aktuatoren 38 via de hydrauliske linjene 44a-44C for å justere bladvinkelen til propellbladene. Avhengig av væsketrykket i kammeret 38a i forhold til kammeret 38b i aktuatoren 38, den mekaniske koblingen 64 beveger seg enten å øke eller senke bladvinkelen til propellbladene 24. Nærmere bestemt, hvis væsketrykket i kammeret 38a er større enn i kammeret 38b, vil den mekaniske koblingen 64 flytte seg for å øke bladvinkelen til propellbladene 24. Hvis væsketrykket i kammer 38b er større enn i kammer 38 A, vil den mekaniske koblingen 64 flytte seg for å redusere bladvinkelen til propellbladene 24. Dette vil bli beskrevet i ytterligere detalj med hensyn til figurene 5A-5C. Figurene 5A-5C viser detaljerte oversikter over utførelseseksempelet i figur 4. Først vil det bli en generell diskusjon av hver av figurene 5A-5C, etterfulgt av en diskusjon om hvordan systemet fungerer når en bruker ønsker å øke bladvinkelen til propellbladene 24 og en diskusjon av hvordan systemet fungerer når en bruker ønsker å redusere bladvinkelen til propellbladene 24. Figur 5A viser en detaljert visning av væskeforsyningsenheten 45 fra figur 4. Væskeforsyningsenheten 45, som tidligere beskrevet, inneholder ventil mekanisme 46, reservoar 48, pumpe 52, filter 54, tilbakeslagsventil 56, strømforsyning 58, og kontrolleren 62. Reservoaret 48 inneholder hydraulisk væske på tappetrykket, PD. Pumpe 52 pumper hydraulisk væske fra reservoar 48 gjennom filter 54 og sjekk ventil 56 på tilførselstrykk, Ps. Noe av den hydrauliske væsken omgår ventilstyringsmekanismen 46 og overføres direkte via den hydrauliske linjen 74 til ventilenheten 40 til tilførselstrykket, Ps. Den resterende hydrauliske væsken går gjennom ventilkontrollmekanismen 46, som er en elektrohydraulisk servoventil i det illustrerte utførelseseksempelet.

Med strøm fra strømnettet 58, kontrolleren 62 sender en strøm, Itmitil ventilkontrollmekanismen 46. Ventilkontrollmekanismen 46 omfatter spole 92, som er plassert proporsjonalt med strømstyrken, ITM. Plasseringen av spolen 92 skaper åpningen 94 som har et område som er proporsjonal med strømstyrken, ITM. Som vist i figur 5A, er åpningen 94 stengt, men idet spole 92 beveger seg i en første aksial retning (for eksempel til høyre i figur 5A), vil åpning 94 åpne for å motta væske. Hydraulisk væske kommer inn i ventilkontrollmekanismen 46 på tilførselstrykket, Ps, og går gjennom åpningen 94 for å lage det variable hydrauliske trykkontrollsignalet. Fordi den hydrauliske væsken passerer gjennom åpning 94, som er proporsjonal med strømstyrken, ITM, det variable hydrauliske trykkontrollsignalet er en funksjon av inngangstrømmen, ITM, levert av kontrolleren 62. Det variable hydrauliske trykkontrollsignalet som har trykket PM passerer så gjennom den hydrauliske linjen 72 til ventilenheten 40.

Figur 5B viser en mer detaljert visning av ventilenheten 40 fra figur 4. Figur 5B er skyggelagt for å vise det relative trykket fra hver av væskene i ventilenhet 40.

Som beskrevet ovenfor, omfatter ventilenheten 40 det første kammeret 82, det andre kammeret 83, stempelets pilotventil 84, og proporsjonalventilen 86. Stempelets pilotventil 84 omfatter dreneringskammeret 105 og åpningen 107. Stempelets pilotventil har også en bakre overflate 96 og en fremre overflate 98. Også vist i dette bildet er en første ende av de hydrauliske linjene 44a, 44b, 44C. Den hydrauliske linjen 44a har en åpning 106, noe som gjør det mulig at væske overføres til kammer 38a for å øke bladvinkelen på aktuatorbladene. Den hydrauliske linjen 44b har en åpning 108, noe som gjør det mulig at væske overføres til kammer 38b for å redusere bladvinkel på aktuatorbladene. Den hydrauliske linjen 44c lar overflødig væske i kammeret 38a å returnere til ventilenhet 40.

Etter at væsken forlater væskeforsyningsenheten 45, vil væsken fra den hydrauliske linjen 72 ved målt trykk PM (dvs. variabelen hydraulisk trykkontrollsignal) gå inn i ventilenhet 40, spesielt første kammer 82. Første kammer 82 er avgrenset på den ene siden av bakre overflate 96 av stempelets pilotventil 84. Som tidligere omtalt, er den hydrauliske væsken ved trykk Ps overført fra væskeforsyningsenhet 45 gjennom den hydrauliske linjen 74 og inn i andre kammer 83. Andre kammeret 83 er også avgrenset på den ene siden av fremre overflate 98 til stempelets pilotventil 84. I det væsketrykket øker i første kammer 82 i forhold til væsketrykket i andre kammer 83, beveger stempelets pilotventil 84 seg i en første aksial retning (for eksempel, til høyre i figur 5B). I det væsketrykket synker i første kammer 82 i forhold til andre kammer 83, beveger stempelets pilotventil 84 seg i en andre aksial retning (for eksempel, til venstre i figur 5C).

Avhengig av plasseringen av stempelets pilotventil 84, overføres væsken i andre

kammer 83 (som er i flytende kommunikasjon med åpningen 107) via enten åpning 106 eller åpning 108 til den hydrauliske linjen 44 til aktuatoren 38. Når stempelets pilotventil 84 beveger seg i den første aksiale retningen (dvs. til høyre) avhengig av det variable trykkontrollsignalet, passerer væske i det andre kammeret 83 gjennom åpningen 107 og åpningen 108 til den hydrauliske linjen 44a, som deretter overfø-res til kammer 38a i aktuatoren 38 for å øke bladvinkelen til propellbladene 24. Når dette skjer, lar åpningen 106 overflødig væske overføres fra den hydrauliske linjen 44b i avløpskammeret 105, som deretter overfører væske gjennom den hydrauliske linjen 76 til reservoaret 48. Når stempelets pilotventil 84 beveger seg i den andre aksiale retningen (dvs. mot venstre) avhengig av det variable trykkontrollsignalet, væsken i det andre kammeret 83 passerer gjennom åpningen 107 og åpningen 106 til den hydrauliske linjen 44b, som deretter overføres til kammer 38b i aktuator 38 for å senke bladvinkelen til propellbladene 24.

Det er to måter å stoppe bevegelsen av stempelets pilotventil 84. Først stopper stempelets pilotventil 84 i bevegelse når kraften som utøves av væsken i det første kammeret 82 er lik kraften som utøves av væsken i det andre kammeret 83. Denne styrken er avhengig av væsketrykket i kamrene 82, 83 og arealet av overflatene

96, 98 til stempelets pilotventil 84. For eksempel, har overflaten 98 et område som er omtrent halvparten av arealet til overflaten 96. Derfor, når væsketrykket i første kammer 82 er omtrent halvparten av væsketrykket i det andre kammeret 83, vil plasseringen av stempelets pilotventil 84 ligge fast fram til væsketrykket i det førs-te kammeret 82 enten øker eller minsker. For å ytterligere kontrollere bevegelsen av stempelets pilotventil 84, er proporsjonal ventil 86 gitt. Proporsjonal ventil 86 inneholder ende 102, som er i kontakt med fremre overflate 98 i det stempelets

pilotventil 84 beveger seg i en aksial retning. Proporsjonal ventil 86 har også en åpning 104 som har et område som øker eller minsker i det ende 102 beveger seg langs fremre overflate 98 i det stempelets pilotventil 84 beveger seg i aksial retning, væsken i første kammer 82 må gå gjennom åpningen 104 for å drenere tilbake til reservoaret 48 ved trykket PD. Derfor må væsken passere gjennom åpningen 94 i ventilkontrollmekanisme 46 før det går fra det første kammeret 82 og må også passere gjennom åpningen 104 i proporsjonal ventil 86 før retur til reservoar 48. I det området i åpningen 94 øker som følge av en økning i inngangsstrømmen, ITM, øker væsketrykket, PM, i første kammer 82 og stempelets pilotventil 84 beveger seg i en første aksial retning (for eksempel, til høyre i figur 5B). I det stempelets pilotventil 84 beveger seg i første aksial retning, ende 102 til proporsjonal ventil 86 kontakter fremre overflate 98 til stempelets pilotventil 84 og beveger seg opp fremre overflate 98. Når området til åpning 104 tilsvarer området til åpningen 94 til ventilkontrollmekanismen 46, er systemet i likevekt. Stempelets pilotventil 84 slutter å bevege seg inntil området for åpningen 94 øker eller minker. I det området til åpningen 94 reduseres som følge av en reduksjon i inngangsstrømmen, ITM, avtar væsketrykket, PMri første kammer 82 og stempelets pilotventil 84 beveger seg i en andre aksiale retning (for eksempel, til venstre i figur 5B). I det stempelets pilotventil 84 beveger seg i den andre aksiale retningen, ende 102 til proporsjonalventil 86 kontakter fremre overflate 98 til stempelets pilotventil 84 og beveger seg ned fremre overflate 98. Når området til åpningen 104 tilsvarer arealet til åpningen 94 til ventilkontrollmekanismen 46, er systemet i likevekt. Stempelets pilotventil 84 slutter å bevege seg fram til området til åpning 94 øker eller minker.

Fordi stempelets pilotventil 84 avhenger av det variable hydrauliske trykkontrollsignalet, som er en funksjon av inngangsstrømmen, ITM, ventilkontrollmekanismen 46, er væsken overført til aktuator 38 også en funksjon av inngangsstrømmen, ITM. Fordi væsken overført til aktuator 38 er en funksjon av inngangsstrømmen, ITMler en kontrollert justering av bladvinkelen til propellbladene 24 oppnådd hvilket vil bli diskutert med hensyn til figur 5C.

Figur 5C viser et detaljert bilde av navenhet 22 til figur 4. Navenhet 22 omfatter propellen 36, propellbladene 24, og aktuator 38. Aktuator 38 er koblet til bladene 24 via mekanisk tilkobling 64, som omfatter at stempelet 112 har et spor 114 (bare ett vist i figur 5B) som mottar veivenhet 116 som er festet i en ende av hvert blad

24. Når stempelet 112 beveger seg i en aksial retning, roterer veivenheten 116 bladet 24 for å justere bladvinkelen. Aktuatoren 38 har også kamre 38a, 38b som mottar væske fra de hydrauliske linjene 44a, 44b. Kammer 38a mottar væske fra den hydrauliske linjen 44a, og kammer 38b mottar væske fra den hydrauliske lin jen, 44b. Avhengig av væsketrykket i kammeret 38a i forhold til kammeret 38b, beveger stempelet 112 seg i en aksial retning og veivenheten 116 roterer bladet 24 for å justere bladvinkelen. Nar væsketrykket i kammeret 38a er større enn væsketrykket i kammeret 38b, flytter stempelet 112 seg i første aksiale retning (dvs. til høyre i figur 5C). veivenhet 116 roterer deretter i en første roterende retning for å rotere blad 24 og øke bladvinkelen til bladet 24. Når væsketrykket i kammer 38b er større enn væsketrykket i kammeret 38a, stempelet 112 beveger seg i den andre aksiale retningen (dvs til venstre i figur 5C). veivenheten 116 roterer deretter i en andre roterende retning for å rotere bladet 24 og senke bladvinkelen til bladet 24.

Som tidligere omtalt, avhengig av plasseringen av stempelets pilotventil 84 (som er en funksjon av det variable hydrauliske trykkontrollsignalet), er hydraulisk væske overført til eller fra kammer 38a, 38b i aktuator 38. Idet væsketrykket bygger seg opp i ett kammer (for eksempel 38a), kan det føre til at det er overflødig væske i det andre kammeret (for eksempel 38b). Slik overflødig væske renner tilbake ved trykket PD enten gjennom den hydrauliske væskelinjen 44b eller 44c til ventilsam-mensetningen 40, der det er drenert gjennom avtapningslinjen 76 til reservoaret 48 (vist i figur 5A og 5B). Overflødig væske i kammeret 38a vil gå ut gjennom en åpning (vises ikke) i kommunikasjon med den hydrauliske væskelinjen 44C til ventilenheten 40. Overflødig væske i kammeret 38b vil gå ut gjennom den hydrauliske væskelinjen 44b til dreneringskammeret 105 i ventilenheten 40.

Med referanse til figur 5A-5C igjen, når en bruker ønsker å øke bladvinkelen til propellbladene 24, sender kontrolleren 62 signalet ITMtil ventilmekanismen 46, vist i figur 5A. Spole 92 beveger seg i en første aksial retning (for eksempel, til høyre i figur 5A) for å øke arealet av åpningen 94 til arealet av åpningen 94 er proporsjonal med ITM. Idet arealet av åpningen 94 øker, øker det variable hydrauliske trykkontrollsignalet og væsketrykket PM i første kammer 82. Som vist i figur 5B, beveger stempelets pilotventil 84 seg i første aksial retning (for eksempel, til høyre i figur 5B) proporsjonalt med det variable hydrauliske trykkontrollsignalet (som er proporsjonal med inngangssignalet ITM). I det stempelets pilotventil 84 beveger seg i en første aksial retning, er åpningen 107 i stempelets pilotventil 84 i væske kommunikasjon med åpningen 108 i den hydrauliske linjen 44a, og væsken blir overført fra andre kammer 83 i stempelets pilotventil 84 til kammeret 38a i aktuatoren 38 gjennom den hydrauliske linjen 44a. Som vist i figur 5C, øker trykket i kammer 38a og stempelet 112 beveger seg i første aksial retning (for eksempel, til høyre i figur 5C). Idet stempelet 112 beveger seg i første aksialretning, veivenhet 116 roterer i en første roterende retning for å øke bladvinkelen til propellbladene 24.

Mens trykket i kammer 38a øker og stempelet 112 beveger seg i første aksialretning, er væsken skjøvet ut av kammeret 38b og gjennom den hydrauliske linjen 44b. Som vist i Figur 5B, når stempelets pilot ventil 84 har beveget seg i første aksialretning, er åpning 106 i den hydrauliske linjen 44b i væskekommunikasjon med dreneringskammeret 105. Væske skjøvet ut av kammeret 38b ved bevegelse av stempelet 112 er sluppet gjennom åpningen 106 i den hydrauliske linjen 44a og inn i dreneringskammeret 105, der det er drenert gjennom den hydrauliske linjen 76 til reservoaret 48 ved trykket PD.

Også, mens stempelets pilotventil 84 beveger seg i første aksialretning (for eksempel, til høyre i figur 5B), proporsjonalventil 86 beveger seg opp fremre overflate 98 av stempelets pilotventil 84 og arealet av åpningen 104 øker. Når arealet av åpningen 104 tilsvarer arealet av åpningen 94 i ventilkontrollmekanismen, er systemet i likevekt og stempelets pilotventil 84 slutter å bevege seg inntil arealet for åpningen 94 øker eller minker. Systemet vil også oppnå likevekt, som tidligere beskrevet, når kraften som utøves av væsken i første kammer 82 er lik den kraften som utøves av væsken i andre kammer 83.

Når en bruker ønsker å redusere bladvinkelen på propellblad 24, sender kontroller 62 signalet ITMtil ventilkontrollmekanismen 46. Spole 92 beveger seg i en andre aksialretning (for eksempel til venstre i figur 5A) for å redusere arealet av åpningen 94 før arealet av åpningen 94 er proporsjonal med ITM. I det arealet for åpningen 94 reduseres, minsker det variable hydrauliske trykkontrollsignalet og væsketrykk PM minker i første kammer 82. Stempelets pilotventil 84 beveger seg i andre aksialretning (for eksempel, til venstre i figur 5B) proporsjonalt med det variable hydrauliske trykkontroll signalet (som er proporsjonalt med inngangssignalet ITM). I det

stempelets pilotventil 84 beveger seg i den andre aksialretningen, er åpningen 107

i stempelets pilotventil 84 i væskekommunikasjon med åpningen 106 i den hydrauliske linjen 44b, og væsken blir overført fra andre kammer 83 i stempelets pilotventil 84 til kammeret 38b i aktuatoren 38 gjennom den hydrauliske linjen 44b. Som vist i figur 5C, øker trykket i kammer 38b og stempelet 112 beveger seg i den andre aksialretningen (for eksempel, til venstre i figur 5C). I det stempelet 112 beveger seg i den andre aksialretningen, roterer veivenheten 116 i andre rotasjons-retning for å redusere bladvinkelen på propellblad 24.

Mens trykket i kammer 38b øker og stempelet 112 beveger seg i den andre aksialretningen, er væsken skjøvet ut av kammeret 38a gjennom den hydrauliske linjen 44C. Som vist i figur 5B, er denne væsken sendt tilbake til ventilenhet 40 gjennom den hydrauliske linjen 44C og overføres gjennom den hydrauliske linjen 76 tilbake til reservoaret 48 ved trykket PD.

Mens stempelets pilotventil 84 beveger seg i andre aksialretning (for eksempel, til venstre i figur 5B), beveger proporsjonalventil 86 seg ned fremre overflate 98 av

stempelets pilotventil 84 og arealet av åpningen 104 øker. Når arealet av åpningen 104 tilsvarer arealet av åpningen 94 av ventilkontrollmekanismen 46, er systemet i likevekt og stempelets pilotventil 84 slutter å bevege seg. Systemet vil også oppnå likevekt, som tidligere beskrevet, når kraften som utøves av væsken i første kammer 82 er lik den kraften som utøves av væsken i andre kammer 83.

Mens oppfinnelsen har blitt beskrevet med referanse til eksempler på utførelses-former, vil det bli forstått av fagmenn på området at ulike endringer kan bli gjort og ekvivalenter kan erstatte elementer uten å vike fra omfanget av oppfinnelsen. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse spesielle situasjoner eller materialer til læren til oppfinnelsen uten å fravike det grunnleggende omfanget av dette. Derfor er det beregnet at oppfinnelsen ikke er begrenset til bestemte utførel-sesform (er) som er beskrevet, men at oppfinnelsen vil omfatte alle inkarnasjoner som omfattes av vedlagte kravene.

Claims

1. System for justering av bladvinkelen til en propell med variabel bladvinkel, systemet omfatter: en kanal-enhet (20) er montert på en utside av et dekk på et kjøretøy; en navanordning (22) anbrakt inne i kanal-enheten (20), navanordningen (22) omfatter: et nav (36) som er dreibart drevet av en propellaksel (42) som strekker seg fra en motor montert til kjøretøyet; en aktuator koblet til navet (36); og et antall propellblader (24) koblet til aktuatoren (38) med i det minste en mekanisk forbindelse; en ventilsammenstilling anordnet i kanal-enheten (20), og i fluidkommunikasjon med aktuatoren (38), ventilsammenstillingen omfatter: en stempelets pilotventil (84); og en proporsjonal ventil (86) som har en spiss som kommer i kontakt med stempelets pilotventil (84), hvori en åpning er opprettet innenfor proporsjonalventilen avhengig av en plassering av spissen; og en fluid tilførselssammenstilling i fluidkommunikasjon med ventilsammenstillingen gjennom et antall hydrauliske ledninger som strekker seg gjennom dekket, fluidtil-førselssammenstillingen omfatteren ventilkontrollmekanisme isolert fra ventilenheten (40) og navanordningen (22) innenfor et indre av dekket;karakterisert vedat ventilstyremekanismen gir et variabelt hydraulisk trykkstyresignal til ventilsammenstillingen, ventilenheten (40) overfører væske til aktuatoren som en funksjon av det variable hydrauliske trykkstyresignal, og den mekaniske forbindelse justerer stigningen av propellbladene i forhold til fluid trykket i aktuatoren (38).

2. System som beskrevet i krav 1, hvor ventilkontrollmekanismen (46) er en elektro-hydraulisk servoventil.

3. System som beskrevet i krav 2, ventilkontrollmekanismen (46) består videre av: en strømforsyning (58), og en kontroller (62) for å gi en strøm som er proporsjonal med det variable hydrauliske trykkontrollsignalet.

4. System som beskrevet i krav 3, karakterisert vedat inngangsstrømmen bestemmer en posisjon av en spole (92) i en elektrohydraulisk servoventil, noe som skaper en åpning proporsjonal med strømstyrken, og væske passerer gjennom åpningen, og er overført til ventilenheten (40) ved et første trykk for å skape det variable hydrauliske trykkontrollsignalet.

5. System som beskrevet i krav 1, 2, 3 eller 4 ventilenheten (40) bestående av: et stempels pilotventil (84) som har en fremre overflate (98) og en bakre overflate (96); et første kammer avgrenset på en første side ved den bakre overflaten (96) av stempelets pilotventil (84), og; et andre kammer avgrenset på en første side av den fremre overflaten (98) av stempelets pilotventil (84); der det første kammeret mottar det variable hydrauliske trykkontrollsignalet fra ventilkontrollmekanismen, får det andre kammeret væske fra væskeforsyningsenheten, og stempelets pilotventil (84) flytter seg aksialt i forhold til en forskjell i væsketrykket mellom det første kammeret og det andre kammeret.

6. System som beskrevet i krav 5, hvor bevegelsen av stempelets pilotventil (84) forårsaker væske fra det andre kammeret som skal overføres til aktuatoren (38) gjennom en hydraulisk linje.

7. System som beskrevet i krav 5 eller 6 hvor bevegelsen av stempelets pilotventil (84) stopper i en aksial retning når væsketrykket i det første kammeret er omtrent halvparten av væsketrykket i det andre kammeret.

8. System som beskrevet i krav 5, 6 eller 7 ventilenheten (40) består videre av: en proporsjonal ventil (86)som har en ende som er i kontakt med fremre overflate av stempelets pilotventil (84), der en åpning er opprettet inne i den proporsjonale ventilen avhengig av plasseringen av enden.

9. System som beskrevet i krav 8, hvor, i det stempelets pilotventil (84) beveger seg i en første aksial retning, åpningen i den proporsjonale ventilen øker og i det stempelets pilotventil (84) beveger seg i en andre aksialretning minker åpningen i den proporsjonale ventilen.

10. System som beskrevet i krav 9, hvor væske i det første kammeret overført gjennom åpningen i den proporsjonale ventilen og tilbake til et reservoar til væske-tilførselsenheten.

11. System som beskrevet i et av de foregående krav, hvor væsketilførselsenhe-ten videre omfatter: et reservoar, og en pumpe for å pumpe en første del av væsken fra reservoaret til den elektrohydrauliske servoventilen og en annen del av væske fra reservoaret til ventilenheten (40).

12. System som beskrevet i et av de foregående krav, den mekaniske koblingen omfatter: et stempel knyttet til aktuatoren (38) som beveger seg i en aksial retning avhengig av væsketrykket i aktuatoren (38), stempelet har en spor for hvert propellblad, og en veivenhet koblet til enden av hvert propellblad og mottatt innen sporet i stempelet.

13. System som beskrevet i krav 12,karakterisert vedat når væsketrykket er større i et første kammer av aktuatoren (38) enn i et andre kammer av aktuatoren (38), roterer stempelet beveger seg i en første aksialretning og veivenheten i en første roterende retning for å redusere bladvinkelen til propellbladene, og deri når væsketrykket er større i det andre reservoaret av aktuatoren (38) enn i det første reservoaret av aktuatoren (38), beveger stempelet seg i en andre aksialretning og veivenheten i en andre roterende retning for å øke bladvinkelen til propellbladene.

14. Fremgangsmåte for justering av bladvinkelen til en propell med variabel bladvinkel for en vannjet i et vandig miljø, idet fremgangsmåten omfatter: å sende et inngangssignal til en ventilkontrollmekanisme isolert fra vannmiljøet for å skape et variabelt hydraulisk trykkstyresignal som er en funksjon av inngangssignalet til ventilstyremekanismen, ventilkontrollmekanismen (46) å motta hydraulisk fluid fra en fluidkilde; overføring av det variable hydrauliske trykkstyresignal til en ventilenhet som omfatter et stempels pilotventil; å sende en direkte fluidtilførsel til stempelets pilotventil (84) fra fluidkilden; aksialt bevegelige stempelets pilotventil (84) i forhold til det variable hydrauliske trykkstyresignal for å variabelt overføre direkte fluidtilførselen fra stempelets pilotventil (84) til en aktuator i kommunikasjon med et blad til propellen med varierbar angrepsvinkel; og øke fluidtrykket i et første kammer av aktuatoren (38) med den direkte fluidtilfør-selen i forhold til et andre kammer av aktuatoren (38) for mekanisk å dreie bladet og justere angrepsvinkelen til bladet.

15. Fremgangsmåte som beskrevet i krav 14,karakterisert vedat ventilkontrollmekanismen (46) er en elektrohydrauliske servoventil.