RU2783425C1 - Air screw with cansoled blades - Google Patents
Air screw with cansoled blades Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783425C1 RU2783425C1 RU2022118086A RU2022118086A RU2783425C1 RU 2783425 C1 RU2783425 C1 RU 2783425C1 RU 2022118086 A RU2022118086 A RU 2022118086A RU 2022118086 A RU2022118086 A RU 2022118086A RU 2783425 C1 RU2783425 C1 RU 2783425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- beams
- blade
- central sleeve
- axis
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области воздухоплавания, а именно к воздушным винтам с лопастями для различного рода движительных и летательных аппаратов, приспособлений, устройств для создания давления воздушного потока.The invention relates to the field of aeronautics, namely to propellers with blades for various types of propulsion and aircraft, devices, devices for creating air flow pressure.
Известен воздушный винт со складывающимися лопастями (RU 2709944 С2, 23.12.2019) для летательного аппарата, содержащий втулку винта, связанную с приводным двигателем и лопастями, а также обтекатель втулки винта, при этом обтекатель соединен с втулкой винта с возможностью его вращения вместе с втулкой винта, лопасти выполнены складывающимися в направлении против направления полета летательного аппарата и связаны с втулкой посредством шарниров, причем лопасти в сложенном положении расположены вдоль обтекателя в нишах, выполненных в виде несквозных выемок на его внешней поверхности, с возможностью их вращения в сложенном положении вместе с обтекателем, по меньшей мере, во время складывания лопастей и их раскладывания.A propeller with folding blades is known (RU 2709944 C2, 12/23/2019) for an aircraft, containing a propeller hub associated with a drive motor and blades, as well as a propeller hub fairing, while the fairing is connected to the propeller hub with the possibility of its rotation together with the hub propeller, the blades are made folding in the direction against the direction of flight of the aircraft and are connected to the hub by means of hinges, and the blades in the folded position are located along the fairing in niches made in the form of blind recesses on its outer surface, with the possibility of their rotation in the folded position together with the fairing at least during the folding and unfolding of the blades.
Недостатком известного винта является недостаточная сила воздушного потока, создаваемая им при большой габаритной ширине винта.A disadvantage of the known screw is the insufficient force of the air flow generated by it with a large overall width of the screw.
В качестве ближайшего аналога выбрано решение RU 122972 U1, 20.12.2012 раскрывающее воздушный винт транспортного средства с неравномерным расположением лопастей, включающий в себя три одиночных винта, установленные один за другим, каждый из которых содержит две лопасти, соединенные комлем, величина угла установки лопасти одиночного винта лежит в пределах от 25 до 30°, лопасти выполнены без крутки, отношение диаметра винта к хорде лопасти лежит в пределах 9÷11, расстояние между воображаемыми окружностями, описываемыми при вращении винта точкой поверхности лопасти одиночного винта и соответствующей ей точкой соседнего одиночного винта, лежит в пределах от 0,6 до 0,8 величины хорды лопасти, а концы лопастей одиночных винтов не перекрывают друг друга в направлении вдоль оси вращения винта.As the closest analogue, the solution RU 122972 U1, 12/20/2012, was chosen, which opens a propeller of a vehicle with an uneven arrangement of blades, including three single propellers installed one after the other, each of which contains two blades connected by a butt, the value of the installation angle of the single blade the propeller lies in the range from 25 to 30 °, the blades are made without twist, the ratio of the propeller diameter to the blade chord lies within 9 ÷ 11, the distance between imaginary circles described during rotation of the propeller by the point of the surface of the single propeller blade and the corresponding point of the adjacent single propeller, lies in the range from 0.6 to 0.8 of the blade chord, and the ends of the blades of single propellers do not overlap in the direction along the axis of rotation of the propeller.
Недостатком известного винта также является недостаточная создаваемая сила воздушного потока при большой габаритной ширине винта, большая материалоемкость винта и большой вес.The disadvantage of the known screw is also the insufficient generated force of the air flow with a large overall width of the screw, the large material consumption of the screw and heavy weight.
Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков.The objective of the proposed invention is to eliminate these disadvantages.
Техническим результатом является повышение силы воздушного потока винта при его компактной ширине, равномерности распределения нагрузки и уменьшенной материалоемкости.The technical result is to increase the force of the air flow of the screw with its compact width, uniform load distribution and reduced material consumption.
Данный результат обеспечивается тем, что винт воздушный с консольно закрепленными лопастями включает центральную втулку, имеющую ось симметрии и выполненную с возможностью ее крепления на приводной вал силовой установки,This result is ensured by the fact that the air propeller with cantilevered blades includes a central sleeve having an axis of symmetry and made with the possibility of its attachment to the drive shaft of the power plant,
при этом центральная втулка включает, по меньшей мере, два луча, на каждом луче на равном удалении от центральной втулки консольно установлены лопасти, с креплением к лучам в точках крепления по геометрической середине глубины лопасти,while the central sleeve includes at least two beams, on each beam at an equal distance from the central sleeve, blades are mounted cantilevered, with fastening to the beams at the attachment points along the geometric middle of the blade depth,
при этом каждая лопасть имеет винтовой сегмент, проходящий в направлении вдоль и с отклонением по часовой стрелке относительно оси симметрии центральной втулки, при этом каждый винтовой сегмент содержит, по меньшей мере, три ребра жесткости, закрепленные по поверхности винтового сегмента, в соответствии с его образующими поверхностями.wherein each blade has a helical segment extending in the direction along and with a clockwise deviation relative to the axis of symmetry of the central sleeve, while each helical segment contains at least three stiffening ribs fixed on the surface of the helical segment, in accordance with its generators surfaces.
Винтовой сегмент выполнен из воздухонепроницаемого материала.The screw segment is made of airtight material.
Ребра жесткости выполнены из упругого металлического прутка.The stiffening ribs are made of an elastic metal bar.
Лопасти выполнены с возможностью регулировки их перемещения вдоль лучей.The blades are made with the possibility of adjusting their movement along the beams.
Подробную конструкцию устройства рассмотрим с учетом прилагаемых чертежей, гдеWe will consider the detailed design of the device taking into account the attached drawings, where
Фиг. 1 - конструкция винта воздушного, главный вид.Fig. 1 - air propeller design, main view.
Фиг. 2 - конструкция винта воздушного, вид сбоку.Fig. 2 - air propeller design, side view.
Фиг. 3 - схематичное расположение трех лучей относительно центральной втулки и схематичное расположение четырех лучей относительно центральной втулки.Fig. 3 is a schematic arrangement of three beams relative to the central sleeve and a schematic arrangement of four beams relative to the central sleeve.
Фиг. 4 - 3D модель предлагаемого предпочтительного варианта винта воздушногоFig. 4 - 3D model of the proposed preferred version of the air propeller
Винт воздушный включает центральную втулку 2, имеющую воображаемую ось симметрии 6 (далее, ось симметрии 6). Центральная втулка 2 имеет элемент крепления на какой-либо приводной вал силовой установки, например приводной вал двигателя.The air screw includes a
Центральная втулка 2 включает, по меньшей мере, два луча 1. Лучи 1 размещаются на равномерных углах друг от друга, например, два луча размещаются под углом 180°, три луча размещаются под углом 120°, четыре луча размещаются под углом 90° и пр. При выполнении устройства с двумя лучами, возможно их выполнение в виде единой оси. Количество лучей 1 выбирается, исходя из размеров лопастей 3, необходимой подъемной/отталкивающей силы, возможности движителя (скорость вращения, крутящий момент и пр.) и других факторах, но, как правило, редко превышает 5-6 штук.The
Луч 1 выполнен в виде металлического прутка или металлического профиля (круглого или квадратного сечения) или иной формы несущей конструкции. Лучи 1 выполняют функцию основания для винта, для крепления на них всех элементов конструкции в одно целое устройство.
На каждом луче 1, на равном удалении от центральной втулки 2, консольно установлены лопасти 3. Лопасти 3 крепятся к лучам 1 в точках крепления по геометрической середине глубины лопастей 3. Необходимо понимать, что геометрическая середина глубины лопастей 3, это участок глубины лопастей 3, примерно находящийся посередине их глубины, с возможным определенным отклонением от точной середины на расстояние до 15-20% в ту или иную сторону глубины лопастей 3.On each
Консольное размещение лопастей 3 на луче 1 обеспечивает снижение материалоемкости устройства, поскольку лопасти 3 крепятся на общем опорном элементе - луче 1 по одной стороне (консольно). Кроме того, закрепление лопастей 3 к лучам посередине их глубины, дополнительно обеспечивает оптимальный баланс по прочности/нагрузке, поскольку центр вращения смещен к середине, что обеспечивает равномерность распределения нагрузки и создаваемых результирующих сил на лучи 1, и лопасти 3. Таким образом, данное крепление посередине глубины обеспечивает использование более тонких ребер жесткости 5 или более тонкого материала винтового сегмента 4, что напрямую влияет на уменьшение материалоемкости устройства.Cantilever placement of the
Кроме того, предпочтительно, чтобы лопасти 3 были выполнены с возможностью регулировки перемещения вдоль лучей 1, что дополнительно обеспечивает возможность регулировать ширину винта и, соответственно, воздушный поток.In addition, it is preferable that the
Каждая из лопастей 3 имеет винтовой сегмент 4, выполненный по типу геометрического геликоида. Винтовой сегмент 4 выполнен из воздухонепроницаемого материала, например воздухонепроницаемой ткани, металла, пластика и прочих материалов. Винтовой сегмент 4 проходит в направлении вдоль и с отклонением по часовой стрелке относительно оси симметрии 6 центральной втулки 2, то есть плавно поворачивается от одного края до другого (закручивается по винту) на определенный угол, приблизительно 45-100°. Винтовой сегмент 4 также одновременно повернут и по часовой стрелке относительно оси симметрии 6 приблизительно на угол 60-90°. Углы поворота винтового сегмента 4 в данных диапазонах показывают максимальную силу создаваемого воздушного потока (захват воздушного потока), при соответствующей возможности приводного вала движителя провернуть воздушный винт с определенной расчетной скоростью. Также углы поворота подбираются исходя из количества лопастей 3, скорости вращения, диаметра и глубины винта, необходимости создавать определенную силу потока и прочих факторов. Кроме того, такая заявляемая форма лопастей (глубокий винт), проходящая вниз вдоль оси симметрии 6 увеличивает площадь контакта с воздухом, тем самым увеличивая силу потока воздушного винта, при достаточно компактной ширине винта. Кроме того, воздушный поток, попадая на начало лопасти 3, далее, проходя по ее глубине, разгоняется к концу лопасти, дополнительно обеспечивая ускорение воздуха по глубине лопасти 3, тем самым создавая большую силу воздушного потока.Each of the
Кроме того, каждый винтовой сегмент 4 включает, по меньшей мере, три ребра жесткости 5, закрепленные по поверхности винтового сегмента 4 в соответствии с образующими поверхностями винтового сегмента 4 лопастей 3. Ребра жесткости 5 выполнены из упругого металлического или иного материала прутка, полосы и прочей формы. Количество ребер жесткости 5 выбирается исходя из ширины и глубины каждого винтового сегмента 4, материала винтового сегмента 4, скорости вращения воздушного винта и других факторов. Ребра жесткости 5 обеспечивают достаточную жесткость всей конструкции при работе воздушного винта при одновременном уменьшении толщины материала винтового сегмента 4, что положительно сказывается на материалоемкости конструкции.In addition, each
Винт воздушный работает следующим образом.The air screw works as follows.
Винт воздушный устанавливается через центральную втулку 2 на приводной вал силовой установки.The air screw is installed through the
Винт воздушный запускается в работу.The air screw is put into operation.
Лопасти 3 винта вращаются вокруг оси симметрии 6 и создают воздушный поток, который проходит по всей глубине лопасти 3, обеспечивая подъемную/толкающую силу для используемого устройства.The
Пример 1 реализации устройства.Example 1 implementation of the device.
Винт воздушный включает центральную втулку 2, на которой установлены два луча, под углом 180°.The air screw includes a
На лучах 1, на равном удалении от центральной втулки 2, консольно установлены две лопасти 3 с креплением к лучам в точках крепления по геометрической середине глубины лопасти.On the
Каждая лопасть 3 включает пять ребер жесткости 5, выполненные из упругого металлического прутка.Each
Винтовой сегмент 4 лопасти 3 выполнен из тканевого воздухонепроницаемого материала.The
Пример 2 реализации устройства.Example 2 device implementation.
Винт воздушный включает центральную втулку 2, на которой установлены четыре луча, под углом 90°. На лучах 1, на равном удалении от центральной втулки 2, консольно установлены четыре лопасти 3 с креплением к лучам в точках крепления по геометрической середине глубины лопасти.The air screw includes a
Лопасти 3 выполнены с возможностью регулировки перемещения вдоль лучей 1.The
Каждая лопасть 3 включает три ребра жесткости 5, выполненные из упругого алюминиевого прутка.Each
Винтовой сегмент 4 лопасти 3 выполнен из ПВХ материала.The
Предложенное решение, за счет наличия лучей 1, на которых консольно установлены лопасти 3 с креплением к лучам в точках крепления по геометрической середине глубины лопасти, каждая из которых имеет винтовой сегмент 4, проходящий в направлении вдоль (по глубине винта) и с отклонением по часовой стрелке относительно оси симметрии 6 центральной втулки 2, а также за счет наличия ребер жесткости 5, обеспечивает повышение силы воздушного потока винта при его компактной ширине, равномерности распределения нагрузки и уменьшенной материалоемкости.The proposed solution, due to the presence of
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783425C1 true RU2783425C1 (en) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB190927974A (en) * | 1909-11-30 | 1910-05-12 | Sidney Lawrence | Improvements in Aerial Propellers. |
SU433064A1 (en) * | 1971-01-25 | 1974-06-25 | ROOM BINT | |
RU122972U1 (en) * | 2012-07-06 | 2012-12-20 | Сергей Геннадьевич Куницын | AIR PROPELLER |
RU2544442C1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | Screw propeller |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB190927974A (en) * | 1909-11-30 | 1910-05-12 | Sidney Lawrence | Improvements in Aerial Propellers. |
SU433064A1 (en) * | 1971-01-25 | 1974-06-25 | ROOM BINT | |
RU122972U1 (en) * | 2012-07-06 | 2012-12-20 | Сергей Геннадьевич Куницын | AIR PROPELLER |
RU2544442C1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | Screw propeller |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8109727B2 (en) | Wind turbine | |
US5126584A (en) | Windmill | |
US4048947A (en) | Rotary device driven by a moving fluid | |
US3976396A (en) | Device for converting fluid flow into kinetic energy | |
US9303623B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
DE19931035A1 (en) | Rotor with split rotor blade | |
EP0449979A4 (en) | Vertical axis sail bladed wind turbine | |
WO2018194105A1 (en) | Vertical-shaft turbine | |
US20090274557A1 (en) | Propeller with Flexible Variable Blades | |
RU2783425C1 (en) | Air screw with cansoled blades | |
GB2051252A (en) | Apparatus for Extracting Energy from a Fluid Current | |
US10988236B2 (en) | Pipe props rotary wing | |
RU2793819C1 (en) | Air screw with cansoled blades | |
RU70318U1 (en) | Sailing Wind Turbine | |
RU2783326C1 (en) | Air screw | |
RU2283968C1 (en) | Windmill | |
JP2023530198A (en) | Swivel propeller, method of operation, and preferred use thereof | |
US20160222942A1 (en) | Wind Turbine Having a Wing-Shaped Turbine Blade | |
RU2807846C1 (en) | Horizontal conical sail windmill | |
US5176501A (en) | Propeller with an elastic sleeve | |
RU2599097C2 (en) | Moving medium energy converter | |
RU2326265C1 (en) | Turbine with vertical rotation shaft | |
WO1982002747A1 (en) | Fluid driven rotor | |
RU82787U1 (en) | WIND WHEEL | |
JP2005036791A (en) | Fluid-driven rotor and fluid-driven power generation device |