WO2018016932A1 - Механизм изменения шага циклоидного пропеллера - Google Patents

Механизм изменения шага циклоидного пропеллера Download PDF

Info

Publication number
WO2018016932A1
WO2018016932A1 PCT/KZ2017/000005 KZ2017000005W WO2018016932A1 WO 2018016932 A1 WO2018016932 A1 WO 2018016932A1 KZ 2017000005 W KZ2017000005 W KZ 2017000005W WO 2018016932 A1 WO2018016932 A1 WO 2018016932A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
gear
axis
angular
changing
Prior art date
Application number
PCT/KZ2017/000005
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ергалий ТАСБУЛАТОВ
Ермек АШКЕНОВ
Original Assignee
Ергалий ТАСБУЛАТОВ
Ермек АШКЕНОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ергалий ТАСБУЛАТОВ, Ермек АШКЕНОВ filed Critical Ергалий ТАСБУЛАТОВ
Publication of WO2018016932A1 publication Critical patent/WO2018016932A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
    • B63H1/06—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
    • B63H1/08—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/02—Hub construction
    • B64C11/04—Blade mountings
    • B64C11/06—Blade mountings for variable-pitch blades

Definitions

  • the invention relates to air and water transport, as well as to energy (wind and hydropower plants), in particular to wing propellers - cycloid propellers operating in both air and water environments.
  • the cycloid propeller consists of blades located in diameter, rotating around the axis of the rotor, creating directional motion. In order to create movement, it is necessary to change the tilt angles of the individual blades using the blade pitch control mechanism.
  • curtate movement along a shortened cycloid
  • prolate movement along an elongated cycloid
  • a number of wing propellers are known from the prior art — cycloid propellers, in particular, a ship wing propeller, also known as Voith Schneider Propeller (A.s. SU N ⁇ > 51404, B 63H 1 / 10, 01.01.1937), which is a crank mechanism with a central shaft, where the central shaft acts as an eccentric. Oscillatory movements of the rocker arm on the blade shaft bring the wing propeller into the mode of movement along a shortened cycloid (curtate).
  • the disadvantage of this technical solution is the limitation on the maximum possible speed of the vessel.
  • Cycloidal VTOL UAV Pulsoid propeller
  • Patent US N ° 6932296, B64C 27/22, 08/23/2005 patented by Glenn Martin Tierney, which is a planetary mechanism and consists of the blades located along the diameter of the rotor hub, and the shaft of each blade is kinematically connected by means of two angular gears and a shaft between them, an external satellite and spurious satellite gears with a central gear fixed to the central shaft, which performs the function of an eccentric.
  • This cycloid propeller works in two modes of cycloid movement: due to the rotation of the central gear - in the shortened cycloid mode (curtate) with the rotational speed of the hub of the rotor and due to the stationary central gear - in the mode of extended cycloid (prolate) .
  • the disadvantage of this mechanism is the impossibility of switching from one mode to another during the rotation of the rotor of the wing propeller, since the rotor must be stopped to switch modes.
  • the closest to the set of attributes to the claimed solution is technically blade pitch change mechanism cycloidal propeller (Propeller for Aircraft), Kirsten and patented Hoover (Kurt FJ KIRSTEN & Herbert M. HEUVER ) ( Patent US «2045233, B64C 1/00 1, 06/23/1936).
  • the mechanism for changing the pitch of the blades is a combination of three devices: a planetary mechanism, a crank-link mechanism that create two different types of rotation and are located one above the other, and a differential mechanism that converts and provides rotation of the blade shaft along an elongated cycloid.
  • This mechanism has a central gear located in the hub of the rotor, rigidly fixed to the axis of the rotor, engaged with a satellite gear, which is freely fixed on the axis of the bevel gear, containing two bevel gears.
  • the second tier on the axis of the bevel gear is the differential, consisting of bevel gears.
  • the link On the central shaft, the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector, the link is freely fixed, on which the rocker is located, freely fixed by the third tier on the axis of the angular gear.
  • the axis of the angular gearbox through the intermediate shaft is kinematically connected with the angular gearbox of the shaft of the blade of the cycloid propeller.
  • the rotation of the hub of the rotor leads to the rotation of the satellite gears and to the oscillatory movements of the rocker, and the differential summarizes the uniform rotation of the satellite and the oscillatory movements of the rocker to the uneven rotation transmitted through the axis of the angular gear to the angular gear of the blade shaft.
  • the disadvantage of this mechanism is irrationality: the crank-link mechanism creates oscillatory movements similar to the movements characteristic of the mechanisms of changing the step of the cycle.
  • the planetary mechanism creates rotational motions similar to the step change mechanism of the cycloid propeller of the elongated cycloid (prolate) with zero eccentricity, while the differential mechanism summarizes and provides motions characteristic only of the step change mechanism of the cycloid propeller along the elongated cycloid .
  • the technical result consists in the development and creation of four variants of the mechanism for changing the pitch of a cycloid propeller, namely:
  • the specified technical result in the proposed mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller of a shortened cycloid (curtate) in the first embodiment is achieved by the fact that in the device containing in the hub of the rotor a device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector, a central shaft, an axis with an angular gear comprising two bevel gears and an intermediate shaft connecting the axis of the angular gearbox to the angular gearbox of the shaft of the cycloid propeller blade, according to the invention, a slider is additionally introduced with the possibility of sliding along the hub of the rotor along the radial guides. An angular gearbox is located on the slider.
  • a connecting rod was introduced, freely fixed on the central shaft and rigidly fixed on the axis of the bevel gear.
  • the axis of the bevel gear is the axis of the slider and is parallel to the central shaft and the shaft of the blade, and the top of the cone of the driving bevel gear on the axis of the bevel gear on the slider and the top of the cone of the driven bevel gear of the bevel gear on the shaft of the blade are oppositely directed, which ensures rotation of the shaft of the blade and the axis of the bevel gear on the slider in one direction.
  • the technical result is achieved by the fact that the intermediate shaft is made telescopic.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector contains a helical shaft located perpendicular to the axis of the rotor hub, which moves the central shaft with the central gear through a screw connection.
  • the helical shaft changes the position of the central shaft radially from the axis of the hub of the rotor and, accordingly, changes the pitch of the blades.
  • a change in the direction of the thrust vector is made by turning the casing of the device for changing the centricity and direction of the thrust vector on the axis of the rotor hub. It is also possible to use other, already known versions of the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector, similar to the Voigt-Schneider mover and devices using servo drives.
  • the device includes a central gear in the rotor hub that engages with a satellite gear, which is freely fixed on the axis an angular gearbox containing two bevel gears, an intermediate shaft connecting the axis of the angular gearbox to the angular gearbox of the shaft of the cycloid propeller blade, and an eccentric change device and a thrust direction of the vector of the invention further introduced slider koto- ing is slidable along a radial guide on stu- pitse rotor.
  • the axis of the bevel gear is the axis of the slider and is parallel to the central shaft and the shaft of the blade, and the top of the cone of the driving bevel gear on the axis of the bevel gear on the slider and the top of the cone of the bevel gear of the bevel gear on the shaft of the blade are equally oriented, which ensures rotation the shaft of the blade and the satellite gear in opposite directions.
  • a connecting rod was additionally introduced, freely fixed on the central shaft and rigidly fixed on the axis of the angular gearbox.
  • the satellite gear and bevel gear of the bevel gear are freely fixed on the axis of the bevel gear and are rigidly fixed to each other.
  • the central gear is rigidly mounted on the central shaft of the eccentricity device.
  • the intermediate shaft is made telescopic.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector contains a helical shaft located perpendicular to the axis of the rotor hub, which moves the central shaft with the central gear through a screw connection.
  • the helical shaft changes the position of the central shaft radially from the axis of the hub of the rotor and, accordingly, changes the pitch of the blades.
  • the direction of the thrust vector is changed by turning the body of the device to change the eccentricity and the direction of the thrust vector on the axis of the rotor hub. It is also possible to use other, already known versions of the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector, similar to the Voigt-Schneider propulsion device and devices using servo drives.
  • the specified technical result in the proposed mechanism for changing the pitch of the blades of the multicycloid propeller in the third embodiment is achieved by the fact that the device containing the central gear in the hub of the rotor engages with the satellite gear, which is freely fixed on the axis of the angular gearbox, containing two bevel gears, the central shaft of the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector and the intermediate shaft connected to the angular gear of the shaft of the blade of the cycloid propeller, ccording to the invention additionally introduced a slider which is slidable on the hub of the rotor along radial guides. On the slider is located an angular gearbox and a satellite gear.
  • an additional connecting rod is introduced, freely fixed on the central shaft and rigidly fixed on the axis of the angular gear, in addition, a second angular gear located on the slider and a second intermediate shaft, as well as a gear shift box, are additionally introduced .
  • the satellite gear and bevel gear of the angular gearbox are freely fixed on the axis of the angular gearbox and rigidly fixed to each other.
  • the axis of the angular gearbox is the axis of the slider and is parallel to the central shaft and the shaft of the blade, and the vertices of the cone of both bevel gears located on the axis of the angular gearbox are directed towards the center.
  • the central gear is rigidly fixed to the central Mr. shaft of the device changes eccentricity.
  • the gearbox of the multicycloid propeller contains two parallel-located leading hollow shafts with internal splines of the shaft fixed in the housing of the rotor hub and one coaxially arranged driven hollow shaft.
  • a crank is rigidly fixed on one drive shaft, transmitting oscillatory movements of the mechanism for changing the cycloid propeller pitch of a shortened cycloid.
  • Another drive shaft with internal splines, transmitting rotational movements of the step change mechanism of the cycloid propeller of the elongated cycloid, is made in the form of a coupling hub.
  • a driven shaft is coaxially located on the side of the coupling half, while a crank and a splined double-sided coupling are freely fixed on the driven shaft, which ensures the engagement of the driven shaft with the crank or coupling of the drive shaft of rotational movements.
  • the crank on the driven shaft through the connecting rod is connected to the crank on the drive shaft of the oscillatory movements.
  • the driven shaft of the cycloid propeller gearbox is connected to the angular gear of the shaft of the blade of the cycloid propeller.
  • Other variants of the gearbox are also possible, for example, replacing cranks and connecting rods with gears and the location of the driven shaft not aligned with the drive shaft.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector contains a helical shaft located perpendicular to the axis of the hub of the rotor, which moves the central shaft with the central gear through a screw connection.
  • the helical shaft changes the position of the central shaft radially from the axis of the rotor hub, and, accordingly, changes the pitch of the blades.
  • the direction of the thrust vector is changed by turning the eccentricity device and the direction of the thrust vector on the axis of the rotor hub. It is also possible to use others already of known embodiments of a device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector, similar to the Voigt-Schneider mover and devices using servo drives
  • the specified technical result in the proposed mechanism for changing the pitch of the blades of the multicycloid propeller in the fourth embodiment is achieved by the fact that the device containing the central gear in the rotor hub engages with the satellite gear, which is freely fixed on the axis of the bevel gear, containing two bevel gears , the central shaft of the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector and the intermediate shaft connected to the angular gear of the shaft of the blade of the cycloid propeller, according to the invention, a slider is additionally introduced, which has the ability to slide along the rotor hub along radial guides. On the slider is located an angular gearbox and a satellite gear.
  • a connecting rod was additionally introduced, freely fixed on the central shaft and rigidly fixed on the axis of the bevel gear.
  • the axis of the angular gearbox is also the axis of the slider; in addition, a one-way splined cam clutch and a conical gear wheel having reciprocal cams on the clutch side are additionally introduced.
  • the bevel gear is freely fixed on the axis of the bevel gear and engages with the bevel gear of the bevel gear mounted on the countershaft.
  • the coupling is located on the splines of the axis of the bevel gear.
  • sleeve having slots on the outer surface, which is freely fixed on the axis of the angular gear.
  • the satellite gear is rigidly fixed to the hub.
  • a second one-way splined cam clutch located on the sleeve has been introduced.
  • the bevel gear of the angular gearbox is freely fixed, which has reciprocal cams on the coupling side.
  • plugs are located on both couplings, which are connected to the servo drive.
  • the central gear is rigidly fixed to the central shaft of the ex centricity. The specified technical result is also achieved by the fact that the intermediate shaft is made telescopic.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector contains a helical shaft located perpendicular to the axis of the hub of the rotor, which moves the central shaft with the central gear through a screw connection.
  • the helical shaft changes the position of the central shaft radially from the axis of the hub of the rotor, and, accordingly, changes the pitch of the blades.
  • the direction of the thrust vector is changed by turning the body of the device for changing the eccentricity and the direction of the thrust vector on the axis of the rotor hub. It is also possible to use other, already known versions of the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector, similar to the Voigt-Schneider mover and devices using servo drives.
  • the angular gearbox is located on the slider, and the axis of the angular gearbox is the axis of the slider and is parallel to the central shaft and the shaft of the blade, while the top of the cone of the pinion gear on the axis of the angular gearbox and the top of of the driven bevel gear of the bevel gear on the blade shaft are equally directed, providing rotation of the blade shaft and the satellite gear in opposite directions, and the satellite gear and the bevel gear of the bevel gear are freely fixed on the axis of the bevel gear and rigidly fixed to each other, the central gear is rigidly strengthened on the central shaft of the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector,
  • the mechanism for changing the step of the multicycloid propeller of the slider which has the ability to slide along the rotor hub along radial guides; a connecting rod, freely fixed on the central shaft and rigidly fixed on the axis of the angle gear, while the angle gear is located on the slider; the second bevel gear, also located on the slider and having one common axis with the first bevel gear, while the driving bevel gear of the second bevel gear is rigidly fixed to the common axis, and the second intermediate shaft, and the pinion gear and bevel gear of the first bevel gear freely fixed on the axis of the angular gear and rigidly fixed to each other.
  • the axis of the bevel gear is is parallel to the central shaft and the blade shaft, the tops of the cone of both bevel gears located on the axis of the angular gearbox are directed to the center, and the central gear is rigidly fixed to the central shaft of the device for changing the eccentricity, while both intermediate shafts are made telescopic, which generally creates conditions for synchronizing the rotation of the intermediate shafts.
  • the introduction of the gearbox which is functionally transmitting rotational movements from telescopic intermediate shafts to the angular gear of the blade shaft, while the solid shafts of the telescopic shafts mesh with the driving hollow shafts of the gearbox, makes it possible to switch from work in the accelerated mode - a cycloid (curtate) to the operation mode according to an extended cycloid (prolate) without stopping the rotation of the rotor and vice versa, while switching modes occurs due to the movement of the coupling COROLLARY servo controller a controllable coordinated with the sensors and the values of the eccentricity of the rotor hub position relative to the housing unit and the eccentricity changes the direction of the thrust vector.
  • the mechanism for changing the pitch of the multicycloid propeller of the slider which has the ability to slide on the rotor hub along radial guides, of a sleeve having slots on the outer surface and freely fixed on the axis of the angular gearbox, while the angular gearbox is located on the slider, and ca - the tellite gear is rigidly fixed to the sleeve, the introduction of a connecting rod, rigidly fixed to the axis of the angular gear and freely mounted on the central shaft of the device for changing the eccentricity, the central gear is rigidly fixed on the central shaft and engages with the satellite gear, as well as the introduction of the bevel gear freely fixed on the axis of the bevel gear and engaged with the bevel gear of the bevel gear mounted on the intermediate shaft, while the axis of the bevel gear is the axis of the slider and is located parallel to the central shaft and the blade shaft, and the tops of the cone of both bevel gears located on the axis
  • the mode switching device consisting of two one-sided spline cam couplings, a screw and a servo drive, with the first clutch located on the splines of the sleeve between the pinion gear and the bevel gear having reciprocal cams on the clutch side, and the second clutch is located on the splines of the angle axis - a gearbox on the back of the introduced bevel gear, the bevel gear having reciprocal cams on the clutch side, and on both couplings there are forks connected to one common servo drive, which is functionally Provides the ability to switch from operation in a short cycloid mode (curtate) to an extended proxy cycloid mode without stopping the rotation of the rotor and vice versa.
  • Fig. 1 shows a cycloid propeller with a mechanism for moving along a shortened cycloid (curtate) in the first embodiment in a section (for convenience, a two-bladed rotor is shown).
  • Figure 2 shows a diagram of the movement of the blades of the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid (curtate).
  • Fig. 1 shows a cycloid propeller with a mechanism for moving along a shortened cycloid (curtate) in the first embodiment in a section (for convenience, a two-bladed rotor is shown).
  • Figure 2 shows a diagram of the movement of the blades of the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid (curtate).
  • Fig. 1 shows a cycloid propeller with a mechanism for moving along a shortened
  • FIG. 3 is a diagram of a change in the position of the blades of the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid (curtate) at zero eccentricity
  • Fig. 4 is a diagram of a mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid ( curtate) with an eccentricity greater than zero.
  • Figure 5 - presents a graph of the dependence of the angles of rotation of the blades relative to the angles of rotation of the hub of the rotor of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, creating a movement on a shortened cycloid (curtate).
  • Fig.6 shows a cycloid propeller with a mechanism of movement along an elongated cycloid (prolate) in the second embodiment in section (for convenience of perception, a two-bladed rotor is shown)
  • Fig.7 is a diagram of the movement of the blades of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller RA, creating movement along an elongated cycloid (prolate).
  • Fig. 8 is a diagram of the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid (prolate) at zero eccentricity; Fig.
  • FIG. 9 is a diagram of a mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid (prolate) during eccentricity Above zero.
  • Figure 10 is a graph of the angle of rotation of the blade relative to the angle of rotation of the hub of the rotor of an elongated cycloid (prolate).
  • 11 shows a mechanism for changing the pitch of a multicycloid propeller in the third embodiment in the context (for ease of perception, a two-blade rotor is shown), the clutch servo is not shown.
  • FIG. 12 shows graphs of the dependence of the rotation angles of the blade relative to the rotation angles of the hub of the rotor when operating in the mode of shortened cycloid (curtate) - C and elongated cycloid (prolate) - P with the eccentricity necessary for synchronizing and shifting gears.
  • 13 shows a mechanism for changing the pitch of a multicycloid propeller in the fourth embodiment in a section (for convenience of perception, a two-blade rotor is shown), the clutch servo is not shown.
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller in the first embodiment, creating movement along a shortened cycloid (curtate), is a synthesis of a crank-slide, crank-beam mechanism and a device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector.
  • the mechanism comprises (Fig. 1) a central shaft 1 that performs the function of an eccentric, on which the connecting rod 2 is freely fixed at one end and rigidly connected to the axis of the bevel gear 3, the other tsom. On the axis of the bevel gear 3, the sector gear 4 of the bevel gear is rigidly fixed.
  • the second sector gear 5 of the angular gearbox is located on the body of the slider 6.
  • the connecting rod 2 performs two functions at once: in fact, as a connecting rod for the slider 6 and as a lever that performs rocker function for sector gear 4 angular gear.
  • the connecting rod heads 2 on the central shaft 1 are arranged coaxially in one another, providing independent rotation on the axis of the central shaft 1.
  • the axis of the angular gear 3 is parallel to the central shaft 1 and the shaft 10 of the blade 9, and the top of the cone of the driving bevel gear 4, located on the axis 3 of the angular gear, which is located on the slider 6, is directed opposite to the top of the cone driven conical bevel gear pinion 12, which is located on the shaft 9 of the blade that provides the blade shaft rotation axis 9 and the bevel gear 3 on the slider 6 in the same direction.
  • the connection of the angular gearbox consisting of bevel gears 11 and 12 of the shaft 10 of the blade 9 and the mechanism for changing the pitch of the blades of the shortened cycloid occurs through an intermediate telescopic shaft 13 with a spline connection for the possibility of changing the length of the shaft.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector consists of a central shaft 1, a helical shaft 14, which changes the position of the central shaft 1 along the housing 15 through the rotation of the bevel gear 16 and the bevel gear 17 of the shaft 18.
  • the change in the eccentricity and accordingly the pitch of the blades is carried out by rotation shaft 18 with a worm gear drive 19 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • the change in the direction of the thrust vector is provided by turning the housing 15, which rotates freely inside the hub of the rotor 7 through a worm drive 20 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • the rotation of the hub of the rotor 7 from the engine is carried out through the shaft 21 and bevel gears Nos. 22 and 23, while it is also possible to use other types of drives.
  • Oscillatory movements of the axis of the angular gear 3 are transmitted to the shaft of the blade 10 through the angular gears, in particular, bevel gears 4, 5, 11 and 12 with a general gear ratio K> 1, i.e. the angle of rotation of the shaft of the blade 10 corresponds to or more than the angle of rotation of the axis of the angular gear 3. Accordingly, with an increase in the overall gear ratio, an increase in the maximum pitch of the blade is achieved with a simultaneous decrease in the necessary displacement of the central shaft 1, which performs the function of an eccentric and, accordingly, is achieved decrease in linear movement of the slider 6 along the guides 8.
  • the rotation angle ⁇ of the blade 9 has a relation with respect to the rotation angles of the hub of the rotor 7 (FIG. 4) and the change in the eccentricity ⁇ according to the graph shown in FIG. 5, providing the oscillatory movement of the blade 9 along a shortened cycloid (curtate) according to the formula:
  • ⁇ arcsin (£ * sin ⁇ / L) * K1 (3)
  • ⁇ the angle of rotation of the blade 9
  • ⁇ the angle of rotation of the hub of the rotor 7
  • L is the length of the connecting rod 2 between the axis of the central shaft 1 and the axis of the bevel gear 3.
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid (prolate) in the second embodiment is a synthesis of a crank-slide and planetary mechanisms and a device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector.
  • the mechanism contains (Fig.6) a Central non-rotating gear 24, which is mounted on the Central shaft 1, which performs the function of an eccentric.
  • the slider 6 slides radially from the central axis along the hub of the rotor 7 along the guides 8.
  • An angular gearbox is located on the slider 6, the bevel gear 25 of which is freely mounted on the axis 3 of the angular gearbox.
  • a connecting rod 2 is loosely connected to the axis 3 of the angular gearbox and is connected freely to the central shaft 1.
  • a satellite gear 26 is freely fixed to the axis 3 of the angular gearbox and engages with the central gear 24 rigidly fixed to the central shaft 1.
  • the satellite gear 26 and bevel gears 27 are rigidly interconnected.
  • the connecting rod 2 performs two functions at once: in fact, as a connecting rod for the slider 6 and as a planetary gear for the satellite gear 26.
  • the connecting rod heads 2 on the central shaft 1 are arranged coaxially in each other, providing independent rotation on the axis of the central shaft 1.
  • the angular gearbox consists of bevel gears 11 and 12, the shaft 10 of the blade 9 and the mechanism for changing the pitch of the blades Orochony cyclin alkaloids takes place via a telescopic intermediate shaft 13 with shlitse- vym compound for the possibility of changing the length of the shaft.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector consists of a central shaft 1 with a fixed central gear 25 fixed on it, a commercial shaft 14, which changes the position of the central shaft 1 along the housing 15 through the rotation of the bevel gear 16 and the bevel gear 17 of the shaft 18.
  • the eccentricity and, accordingly, the pitch of the blades is changed by rotating the shaft 18 with a worm gear 19 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • a change in the direction of the thrust vector is provided by turning the housing 15, which rotates freely inside the hub of the rotor 7 through a worm drive 20 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • the rotation of the hub of the rotor 7 from the engine is carried out through the shaft 21 and bevel gears 22 and 23, it is also possible to use other types of drives.
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller allows the cycloid propeller to move along the path in FIG. 7.
  • the satellite gear 26 rotates around the central gear 25 and around its own axis.
  • the connection of the angular gear with bevel gears 11 and 12 of the shaft of the blade 10 and the angular gear with bevel gears 25 and 27 of the mechanism for changing the pitch of the blades occurs through a telescopic shaft 13 with spline connection for the possibility of changing the length of the shaft.
  • the gear ratio between the bevel gear 25 mounted on the intermediate telescopic shaft 13 and the bevel gear 27 on the axis 3 of the angular gearbox is equal to the gear ratio between the central 24 and the satellite gear 26, and the gear ratio of the angular gear with bevel gears 11 and 12 of the shaft 10 of the blade 9 equal to one.
  • the axis of the bevel gear 3 is parallel to the central shaft 1 and the shaft 10 of the blade 9, and the top of the cone of the drive bevel gear 27 on the axis of the bevel gear and the top of the cone of the bevel gear 12 of the bevel gear on the shaft of the blade are equally oriented, which ensures rotation of the shaft 10 blades 9 and satellite gear 26 in opposite directions.
  • the gear ratio of the gears is
  • the rotation of the driven telescopic shaft 13 is uneven, that is, alternately decreasing and increasing its angular rotation speed, which, in turn, ensures the circular motion of the blade 9 along an elongated cycloid (prolate) according to the graph shown in FIG. 10 according to the formula:
  • L is the length of the connecting rod 2 between the axis of the central shaft 1 and the axis of the bevel gear 3.
  • a second price is set the swivel gear onto the central shaft over the first central gear. Accordingly, all subsequent satellite gears of the second tier (4th, 5th and 6th blades) are engaged with the second central gear.
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of the multicycloid propeller in the third embodiment (Fig. 11) consists of four devices that perform functions according to their purposes:
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid, and the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid, are located on one slider 6 and have a common axis 3 of the angular gearbox, connecting rod 2, guides 8, and also a central shaft 1 with the central gear 24 located on a common device for changing the eccentricity and the thrust vector, which gives an optimization of the number of moving parts.
  • the angular gear of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, creating movement along the shortened cycloid, consisting of two sector gears 4 and 5, the angular gear with the bevel gears 25 and 27, the satellite gear 26 of the mechanism of changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, creating movement along the elongated cycloid are located on slider 6 in two tiers one above the other and on the same axis 3 of the angular gear.
  • the axis 3 of the angular gearbox is parallel to the central shaft 1 and the shaft 10 of the blade 9, and the tops of the cone of bevel gears 4 and 27 located on the axis 3 of the angular gearbox are directed towards the center.
  • Solid shafts 28 and 29 telescopic shafts of the pitch change mechanism of the blades the cycloid propeller, creating a movement along a shortened cycloid, and the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating a movement along an elongated cycloid, mesh with the hollow shafts 30 and 31 of the drive shaft of the gearbox.
  • the gearbox consists of three parallel shafts fixed in the rotor hub housing, namely:
  • the driven shaft 33 is located at one end in the housing of the hub 7 of the rotor, and at the other end abuts through the bearing into a rotational motion drive shaft 31 coaxial with it, which ensures independent rotation of both shafts.
  • a coupling half 34 is rigidly fixed on the driving shaft 31 from the driven shaft 33.
  • a crank 35 is freely fixed on the driven shaft 33.
  • a two-way clutch 36 is located on the driven shaft 33, which engages the driven shaft 33 with the crank 35 or a coupling half 34 on a drive shaft 31 of rotational movements.
  • a crank 35 having reciprocal cams on the clutch side 36 is connected to a crank 32 through a connecting rod 37.
  • the output shaft 33 of the gearshift gear transmits rotation to the angular gearbox consisting of gears 11 and 12 of the shaft 10 of the blade 9 of the cycloid propeller.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector consists of a central shaft 1 with a fixed central gear 25 fixed to it, a helical shaft 14, which changes the position of the central shaft 1 along the housing 15 through the rotation of the bevel gear 16 and a bevel gear 17 of the shaft 18.
  • the eccentricity and accordingly the pitch of the blades are changed due to the rotation of the shaft 18 with a worm gear 19 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • Changing the direction of the thrust vector is provided by turning the housing 15, which rotates freely inside the hub of the rotor 7 through a worm gear 20 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • the rotation of the hub of the rotor 7 from the engine is carried out through the shaft 21 and bevel gears 22 and 23, other types of drives can also be used.
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of the multicycloid propeller in the third embodiment provides the movement of the cycloid propeller along the trajectory in Fig. 2 and Fig. 7.
  • the connection of the coupling 36 with the crank 35 of the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid (curtate) or with the coupling half 34 of the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid (prolate) leads to rotation of the driven shaft 33
  • the necessary conditions for switching modes are provided by synchronizing the rotation of the drive shaft 30 of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, which creates movement along the shortened cycloid and the drive shaft 31 the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid in a certain sector of rotation
  • the mechanism for changing the pitch of a multi-cycloid propeller in the fourth embodiment consists of four devices that perform functions according to their purposes: (Fig. 13):
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along a shortened cycloid, and the mechanism for changing the pitch of the blades of a cycloid propeller, creating movement along an elongated cycloid, are located on one slider 6 and have a common axis 3 of the angular gearbox, an intermediate telescopic shaft 13 with a conical rigidly fixed to it gear 25, connecting rod 2, guides 8, and central shaft 1 with central gear 24 located on a common device for changing the eccentricity and thrust vector, which gives optimization to lichestva moving parts.
  • the axis 3 of the angular gearbox is the axis of the slider 6 and is parallel to the central shaft 1 and the shaft of the blade 9, and the tops of the cone of the bevel gear 4 of the blade pitch change mechanism of the cycloid propeller, creating a movement along the shortened cycloid, and the bevel gear 27 of the blade pitch change mechanism
  • the cycloid propeller which creates motion along an elongated cycloid, is directed toward the center and freely fixed on axis 3 of the angular gearbox.
  • a hub 38 having slots on the outer surface is freely fixed on the axis 3, while the satellite gear 26 meshed with the central gear 24 is rigidly fixed to the hub 38.
  • bevel gears 4 and 27 are meshed with a bevel gear 25 fixed to intermediate telescopic shaft 13.
  • bevel gear 25 can be made in the form of a twin gear having two gear conical surfaces to obtain minimum eccentricity when moving along a shortened cycloid (curtate).
  • the connecting rod 2 is rigidly fixed on the axis of the bevel gear 3 and freely fixed on the central shaft 1 of the device for changing the eccentricity.
  • the mode switching device consists (Fig.
  • the device for changing the eccentricity and direction of the thrust vector consists of a central shaft 1 with a fixed central gear 25 fixed thereon, a screw shaft 14, which changes the position of the central shaft 1 along the housing 15 through rotation of the bevel gear 16 and the bevel gear 17 of the shaft 18.
  • the eccentricity and accordingly the pitch of the blades are changed due to the rotation of the shaft 18 by the worm gear 19 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • Changing the direction of the thrust vector is provided by turning the housing 15, which rotates freely inside the hub of the rotor 7 through a worm gear 20 or another type of drive (gear, chain, etc.).
  • the rotation of the hub of the rotor 7 from the engine is carried out through the shaft 21 and bevel gears 22 and 23, it is also possible to use other types of drives.
  • the mechanism for changing the pitch of the blades of the multicycloid propeller in the fourth embodiment ensures the movement of the cycloid propeller along the paths shown in FIG. 2 and FIG. 7.
  • the servo drive simultaneously moves the one-way clutches 39 and 40, which leads to the connection of one and the disconnection of the other clutch with bevel gears 4 and 27 and, accordingly, the subsequent transmission of torque to bevel gear 25 located on the intermediate telescopic shaft 13.
  • Necessary conditions for switching modes are ensured by synchronizing the rotation of the bevel gear 4 of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, which creates movement according to the shortened cycloid, and the bevel gear 27 of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, creating movement along the elongated cycloid, in a certain sector of rotation of the hub 7 of the rotor with certain gear ratios of the bevel gear 4 of the mechanism for changing the pitch of the blades of the cycloid propeller, creating movement along the shortened cycloid and bevel gear 25, as well as the position of the eccentricity of the central shaft 1 with the central gear 24 relative to the axis of the hub of the rotor 7.
  • Clutch 40 has four cams. The number of cams in the coupling 40, with K5> 1 (13) must meet the condition
  • ⁇ is an integer.
  • Voight-Schneider movers used on ships have good traction and maneuverability, but are limited in speed of movement, because have only one mode of movement along a shortened cycloid (curtate).
  • the use of a cycloid propeller in water transport with the blade pitch control mechanism of the present invention which can alternately operate both in the short cycloid (curtate) mode and in the extended cycloid (prolate) mode, will reduce fuel consumption, increase speed and expand the range of capabilities of ships with a cycloid propeller.
  • Cycloid propellers can also be used in water transport with a horizontal axis located in the stern of the ship’s hull over most of its width.
  • a cycloid propeller with the blade pitch control mechanism proposed in the present invention, possibly in air transport, primarily on cyclocopters.
  • Vertical take-off, initial speed gain, hovering and vertical landing can be carried out in the mode of shortened cycloid (curtate), and flight, presumably at speeds higher than the helicopter, may occur in prolate mode.
  • the autorotation mode is provided.
  • a cycloid propeller with the blade pitch control mechanism of the present invention is possible on modern aircraft lighter than air, including on airships.
  • the use, in particular, on airships of cycloid propeller (s) with the ability to work both on shortened (curtate) and elongated (prolate) cycloids as a propulsion device will improve the airships' ability to maneuver and stabilize due to the possibility of cycloid the propeller almost instantly change the direction of thrust.
  • the cycloid propeller with the blade pitch control mechanism of the present invention with the ability to operate both on shortened (prolate) and elongated (prolate) cycloids can be used in wind and hydropower as a generator drive.
  • the cycloid propeller provides self-starting of the rotor rotation at the minimum air or water flow rate, while it is assumed that the main mode for the cycloid propeller to work is to use the shortened cycloid (curtate) mode, and for operation in extreme conditions, for example, in hurricane winds, as well as when it is necessary to stop the rotor, use the prolate mode.
  • the cycloid propeller also enables more rapid orientation in the direction of the wind than other systems of wind generators, for example, horizontal-axis units.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области конструкций крыльчатых движителей - циклоидных пропеллеров, работающих в водной и воздушной среде. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера содержит ползун, имеющий возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим, и шатун, свободно закрепленный на центральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора. При этом угловой редуктор расположен на ползуне. Сателлитная и ведущая коническая шестерни свободно закреплены на оси углового редуктора и скреплены между собой. Ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти. Устройство переключения режимов состоит из двух односторонних шлицевых кулачков муфт. Два промежуточных вала выполнены телескопическими, входят в зацепление с ведущими пустотелыми валами коробки передач. Обеспечивается возможность попеременной работы мультициклоидного пропеллера в режимах работы по укороченной и удлиненной циклоидах и перехода с одного режима в другой без остановки вращения.

Description

МЕХАНИЗМ ИЗМЕНЕНИЯ ШАГА
ЦИКЛОИДНОГО ПРОПЕЛЛЕРА
(варианты)
Область техники
Изобретение относится к воздушному и водному транспорту, а также к энергетике (ветряные и гидроэнергетические установки) в частности к крыльчатым движителям - циклоидным пропеллерам, работающим как в воздушной, так и водной средах.
Циклоидный пропеллер состоит из лопастей расположенных по диа- метру, вращающихся вокруг оси ротора, создавая направленное движение. Для того чтобы создавать движение необходимо изменять углы наклона от- дельных лопастей с помощью механизма управления шагом лопастей. Суще- ствует три типа циклоидного движения, из них два представляют наиболь- ший практический интерес: движение по укороченной циклоиде (curtate) и движение по удлиненной циклоиде (prolate). При движении по укороченной циклоиде (curtate) лопасти совершают периодические колебательные движе- ния вокруг своей оси, обеспечивая высокую тягу при низкой скорости посту- пательного движения. При движении по удлиненной циклоиде (prolate) лопа- сти совершают круговое вращение вокруг собственной оси, обеспечивая вы- сокую скорость передвижения при относительно низкой тяге. Разработка и внедрение мультициклоидного пропеллера с механизмом управления шагом лопастей, который может попеременно работать как в режиме укороченной циклоиды (curtate), так и в режиме удлиненной циклоиды (prolate) позволит обеспечить высокую тягу, увеличить скорость движения и расширить диапа- зон возможностей транспортных средств и устройств с циклоидным пропел- лером. Предшествующий уровень техники
Из существующего уровня техники известен ряд крыльчатых движи- телей - циклоидных пропеллеров, в частности, судовой крыльчатый движи- тель, известный также под названием движитель Войта-Шнайдера (Voith Schneider Propeller) (А.с. SU N<>51404, В 63Н 1/10, 01.01.1937), который пред- ставляет собой кривошипно-коромысловый механизм с центральным валом, где центральный вал выполняет функцию эксцентрика. Колебательные дви- жения коромысла на валу лопасти приводят крыльчатый движитель в режим движения по укороченной циклоиде (curtate). Недостатком данного техниче- ского решения является ограничение по максимально возможной скорости движения судна.
Известен также циклоидный пропеллер (Cycloidal VTOL UAV) (Па- тент US N°6932296, В64С 27/22, 23.08.2005), запатентованный Гленом Мар- тином Тирнеем (Glenn Martin Tierney), который представляет собой плане- тарный механизм и состоит из лопастей расположенных по диаметру ступи- цы ротора, причем вал каждой лопасти кинематически связан посредством двух угловых редукторов и вала между ними, наружной сателлитной и пара- зитной сателлитной шестернями с центральной шестерней, жестко закреп- ленной на центральном валу, который выполняет функцию эксцентрика. Данный циклоидный пропеллер, как заявлено, работает в двух режимах цик- лоидного движения: за счет вращения центральной шестерни - в режиме уко- роченной циклоиды (curtate) со скоростью вращения ступицы ротора и за счёт неподвижной центральной шестерни - в режиме удлиненной циклоиды (prolate). Недостатком данного механизма является невозможность переклю- чения с одного режима в другой во время вращения ротора крыльчатого движителя, так как для переключения режимов требуется остановка ротора. Кроме того, вызывает сомнение возможность реализации мгновенной оста- новки или мгновенного набора скорости вращения центральной шестерни до скорости вращения ступицы ротора. Также представляет сложность управле- ние направлением движения, так как изменение эксцентриситета и соответ- ственно шага лопастей, приводит в данной конструкции к изменению на- правления основного вектора тяги. Наличие паразитной шестерни и способ её крепления усложняют конструкцию и не обеспечивают надежность рабо- ты механизма.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому техни- ческому решению является механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера (Propeller for Aircraft), запатентованный Кирстеном и Гувером (Kurt F.J. KIRSTEN & Herbert M. HEUVER) (Патент US «2045233, B64C 1 1/00, 23.06.1936). Механизм изменения шага лопастей представляет собой сочетание трёх устройств: планетарный механизм, кривошипно-кулисовый механизм, которые создают два различных типа вращения и расположены друг над другом, и дифференциальный механизм, который преобразует и обеспечивает вращение вала лопасти по удлиненной циклоиде. Данный ме- ханизм имеет размещённую в ступице ротора центральную шестерню, жест- ко закрепленную на оси ротора, входящую в зацепление с сателлитной шес- тернёй, которая свободно закреплена на оси углового редуктора, содержа- щим две конические шестерни. Вторым ярусом на оси углового редуктора располагается дифференциал, состоящий из конических шестерен. На цен- тральном валу, устройства изменения эксцентриситета и направления векто- ра тяги свободно закреплена кулиса, на которой расположен кулисный ка- мень, свободно закрепленный третьим ярусом на оси углового редуктора. Ось углового редуктора через промежуточный вал кинематически связана с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера. Вращение сту- пицы ротора приводит к вращению сателлитных шестерен и к колебательным движениям кулисного камня, а дифференциал суммирует равномерное вра- щение сателлита и колебательные движения кулисного камня в неравномер- ное вращение, передаваемое через ось углового редуктора угловому редукто- ру вала лопасти. Недостатком данного механизма является нерациональ- ность: кривошипно-кулисовый механизм создает колебательные движения аналогичные движениям характерным для механизмов изменения шага цик- лоидного пропеллера укороченной циклоиды (curtate), а планетарный меха- низм создает вращательные движения аналогичные механизму изменения шага циклоидного пропеллера удлиненной циклоиды (prolate) с нулевым эксцентриситетом, при этом дифференциальный механизм суммирует и обеспечивает движения характерные только для механизма изменения шага циклоидного пропеллера по удлиненной циклоиде.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, яв- ляется создание:
- механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по укороченной циклоиде (curtate) применительно к цик- лоидным пропеллерам с угловыми редукторами на валу каждой лопасти;
- механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) применительно к цик- лоидным пропеллерам с угловыми редукторами на валу каждой лопасти;
- эффективного механизма изменения шага мультициклоидного про- пеллера, позволяющего обеспечить возможность попеременной работы в ре- жиме по укороченной циклоиде (curtate) и удлиненной циклоиде (prolate) с переходом из одного режима в другой без остановки вращения ротора.
Технический результат заключается в разработке и создании четырёх вариантов механизма изменения шага циклоидного пропеллера, а именно:
1) механизма, создающего движение по укороченной циклоиде (curtate) с минимальным значением эксцентриситета;
2) механизма, создающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) с широким диапазоном углов поворота лопастей по всему радиусу уг- лов поворота ступицы ротора;
3) двух механизмов, позволяющих обеспечить возможность попере- менной работы в режиме по укороченной циклоиде (curtate) и удлиненной циклоиде (prolate) с переходом из одного режима в другой без остановки вращения ротора, в котором рационально совмещены и имеют общие детали механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера укороченной циклоиды (curtate) и механизм изменения шага лопастей циклоидного про- пеллера удлиненной циклоиды (prolate).
Указанный технический результат в предлагаемом механизме изме- нения шага лопастей циклоидного пропеллера укороченной циклоиды (curtate) в первом варианте исполнения достигается тем, что в устройство, содержащее в ступице ротора устройство изменения эксцентриситета и на- правления вектора тяги, центральный вал, ось с угловым редуктором, содер- жащим две конические шестерни и промежуточный вал, связывающий ось углового редуктора с угловым редуктором вала лопасти циклоидного про- пеллера, согласно изобретению дополнительно введён ползун, имеющий возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим. На ползуне расположен угловой редуктор. Также для достижения техниче- ского результата введён шатун, свободно закрепленный на центральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора. При этом ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти, а вершина конуса ведущей конической шестерни на оси углового редуктора на ползуне и вершина конуса ведомой конической шес- терни углового редуктора на валу лопасти противоположно направлены, что обеспечивает вращения вала лопасти и оси углового редуктора на ползуне в одном направлении. Технический результат достигается тем также тем, что промежуточный вал выполнен телескопическим. При этом устройство изме- нения эксцентриситета и направления вектора тяги содержит винтовой вал расположенный перпендикулярно оси ступицы ротора, который перемещает центральный вал с центральной шестерней через винтовое соединение. Вин- товой вал изменяет положение центрального вала радиально от оси ступицы ротора и, соответственно, меняет шаг лопастей. Изменение направления век- тора тяги производится путем поворота корпуса устройства изменения экс- центриситета и направления вектора тяги на оси ступицы ротора. Также воз- можно применение других, уже известных вариантов исполнения устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги подобно движителю Войта-Шнайдера и устройств с применением сервоприводов.
Указанный технический результат в предлагаемом механизме изме- нения шага лопастей циклоидного пропеллера удлиненной циклоиды (prolate) во втором варианте исполнения достигается тем, что в устройство, включающее в ступице ротора центральную шестерню, входящую в зацепле- ние с сателлитной шестерней, которая свободно закреплена на оси углового редуктора, содержащем две конические шестерни, промежуточный вал, свя- зывающий ось углового редуктора с угловым редуктором вала лопасти цик- лоидного пропеллера, и устройство изменения эксцентриситета и направле- ния вектора тяги согласно изобретению дополнительно введён ползун, кото- рый имеет возможность скольжения по радиальным направляющим на сту- пице ротора. На ползуне расположены угловой редуктор и сателлитная шес- терня. При этом ось углового редуктора является осью ползуна и расположе- на параллельно центральному валу и валу лопасти, а вершина конуса веду- щей конической шестерни на оси углового редуктора на ползуне и вершина конуса ведомой конической шестерни углового редуктора на валу лопасти одинаково направлены, что обеспечивает вращения вала лопасти и сателлит- ной шестерни в противоположных направлениях. Так же, для достижения технического результата дополнительно введён шатун, свободно закреплен- ный на центральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора. При этом сателлитная шестерня и коническая шестерня углового редуктора свободно закреплены на оси углового редуктора и жестко закреплены между собой. Центральная шестерня жестко укреплена на центральном валу уст- ройства изменения эксцентриситета. Указанный технический результат дос- тигается ещё и тем, что промежуточный вал выполнен телескопическим. При этом устройство изменения эксцентриситета и направления вектора тяги со- держит винтовой вал расположенный перпендикулярно оси ступицы ротора, который перемещает центральный вал с центральной шестерней через винто- вое соединение. Винтовой вал изменяет положение центрального вала ради- ально от оси ступицы ротора и, соответственно, меняет шаг лопастей. Изме- нение направления вектора тяги производится путем поворота корпуса уст- ройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги на оси сту- пицы ротора. Также возможно применение других, уже известных вариантов исполнения устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги подобно движителю Войта-Шнайдера и устройств с применением сер- воприводов.
Указанный технический результат в предлагаемом механизме изме- нения шага лопастей мультициклоидного пропеллера в третьем варианте ис- полнения достигается тем, что в устройство, содержащее в ступице ротора центральную шестерню, входящую в зацепление с сателлитной шестерней, которая свободно закреплена на оси углового редуктора, содержащем две конические шестерни, центральный вал устройства изменения эксцентриси- тета и направления вектора тяги и промежуточный вал, связанный с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера, согласно изобретению дополнительно введён ползун, который имеет возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим. На ползуне расположен уг- ловой редуктор и сателлитная шестерня. Также для достижения технического результата дополнительно введён шатун, свободно закрепленный на цен- тральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора, кроме то- го, дополнительно введены второй угловой редуктор, расположенный на ползуне и второй промежуточный вал, а также коробка переключения пере- дач. Сателлитная шестерня и коническая шестерня углового редуктора сво- бодно закреплены на оси углового редуктора и жестко закреплены между со- бой. При этом ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти, а вершины конуса обеих расположенных на оси углового редуктора на ползуне конических шестерен направлены к центру. Центральная шестерня жестко закреплена на централь- ном валу устройства изменения эксцентриситета. Указанный технический ре- зультат достигается также тем, что оба промежуточных вала выполнены те- лескопическими, при этом сплошные валы входят в зацепление с ведущими пустотелыми валами коробки переключения передач.
Коробка переключения передач мультициклоидного пропеллера со- держит два параллельно расположенных ведущих пустотелых с внутренними шлицами вала, закрепленных в корпусе ступицы ротора и один соосно рас- положенный ведомый пустотелый вал. На одном ведущем валу жестко за- креплен кривошип, передающий колебательные движения механизма изме- нения шага циклоидного пропеллера укороченной циклоиды. Другой веду- щий вал с внутренними шлицами, передающий вращательные движения ме- ханизма изменения шага циклоидного пропеллера удлиненной циклоиды, выполнен в виде ступицы полумуфты. Со стороны полумуфты соосно распо- ложен ведомый вал, при этом на ведомом валу свободно закреплены кри- вошип и шлицевая двухсторонняя муфта, обеспечивающая зацепление ведо- мого вала с кривошипом или полумуфтой ведущего вала вращательных дви- жений. Кривошип на ведомом валу через шатун соединен с кривошипом на ведущем валу колебательных движений. Ведомый вал коробки переключения передач циклоидного пропеллера соединен с угловым редуктором вала лопа- сти циклоидного пропеллера. Также возможны другие, варианты исполнения коробки переключения передач, например, замена кривошипов и шатуна на шестеренчатые передачи и расположение ведомого вала не соосно с ведущим валом. При этом устройство изменения эксцентриситета и направления век- тора тяги содержит винтовой вал расположенный перпендикулярно оси сту- пицы ротора, который перемещает центральный вал с центральной шестер- ней через винтовое соединение. Винтовой вал изменяет положение цен- трального вала радиально от оси ступицы ротора, и, соответственно, меняет шаг лопастей. Изменение направления вектора тяги производится путем по- ворота корпуса устройства изменения эксцентриситета и направления векто- ра тяги на оси ступицы ротора. Также возможно применение других, уже из- вестных вариантов исполнения устройства изменения эксцентриситета и на- правления вектора тяги подобно движителю Войта-Шнайдера и устройств с применением сервоприводов
Указанный технический результат в предлагаемом механизме изме- нения шага лопастей мультициклоидного пропеллера в четвёртом варианте исполнения достигается тем, что в устройство, содержащее в ступице ротора центральную шестерню, входящую в зацепление с сателлитной шестерней, которая свободно закреплена на оси углового редуктора, содержащем две конические шестерни, центральный вал устройства изменения эксцентриси- тета и направления вектора тяги и промежуточный вал, связанный с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера, согласно изобретению дополнительно введён ползун, который имеет возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим. На ползуне расположен уг- ловой редуктор и сателлитная шестерня. Для достижения технического ре- зультата дополнительно введён шатун, свободно закрепленный на централь- ном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора. При этом ось углового редуктора так же является осью ползуна, кроме того, дополнитель- но введены односторонняя шлицевая кулачковая муфта и коническая шес- терня, имеющая ответные кулачки со стороны муфты. Коническая шестерня свободно закреплена на оси углового редуктора и входит в зацепление с ко- нической шестерней углового редуктора закрепленной на промежуточном валу. Муфта расположена на шлицах оси углового редуктора. Дополнительно введена втулка имеющая шлицы на внешней поверхности, которая свободно закреплена на оси углового редуктора. Сателлитная шестерня жестко закреп- лена на втулке. Дополнительно введена вторая односторонняя шлицевая ку- лачковая муфта, расположенная на втулке. Над втулкой на оси углового ре- дуктора свободно закреплена коническая шестерня углового редуктора, ко- торая имеет ответные кулачки со стороны муфты. Кроме того, на обеих муф- тах расположены вилки, которые соединены с сервоприводом. Центральная шестерня жестко закреплена на центральном валу устройства изменения экс- центриситета. Указанный технический результат достигается также тем, что промежуточный вал выполнен телескопическим. При этом устройство изме- нения эксцентриситета и направления вектора тяги содержит винтовой вал, расположенный перпендикулярно оси ступицы ротора, который перемещает центральный вал с центральной шестерней через винтовое соединение. Вин- товой вал изменяет положение центрального вала радиально от оси ступицы ротора, и, соответственно, меняет шаг лопастей. Изменение направления век- тора тяги производится путем поворота корпуса устройства изменения экс- центриситета и направления вектора тяги на оси ступицы ротора. Также воз- можно применение других, уже известных вариантов исполнения устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги подобно движителю Войта-Шнайдера и устройств с применением сервоприводов.
Вышеуказанная задача решена за счет разработанных оригинальных устройств, в которых лопасти расположены по диаметру ступицы ротора, причем вал каждой лопасти кинематически связан посредством двух угловых редукторов и вала между ними, и каждый механизм имеет отличительные признаки от ближайшего аналога:
1. Введение в механизм изменения шага лопастей циклоидного про- пеллера укороченной циклоиды (curtate) ползуна, который имеет возмож- ность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим, а так же введение шатуна, свободно закрепленного на центральном валу устройства изменения эксцентриситета и жестко закрепленного на оси углового редук- тора, при этом на ползуне расположен угловой редуктор с определенным пе- редаточным отношением, и ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти, а вершина ко- нуса ведущей конической шестерни, расположенная на оси углового редук- тора, противоположно направлена вершине конуса ведомой конической шес- терни углового редуктора, который находится на валу лопасти, обеспечивая вращение вала лопасти и оси углового редуктора на ползуне в одном направ- лении, а так же выполнение промежуточного вала телескопическим позво- ляют добиться минимальных значений эксцентриситета.
2. Введение в механизм изменения шага лопастей циклоидного про- пеллера удлиненной циклоиды (prolate) ползуна, который имеет возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим, шатуна, сво- бодно закрепленного на центральном валу и жестко закрепленного на оси уг- лового редуктора, при этом угловой редуктор расположен на ползуне, а ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно цен- тральному валу и валу лопасти, при этом вершина конуса ведущей кониче- ской шестерни на оси углового редуктора и вершина конуса ведомой кониче- ской шестерни углового редуктора на валу лопасти одинаково направлены, обеспечивая вращения вала лопасти и сателлитной шестерни в противопо- ложных направлениях, а сателлитная шестерня и ведущая коническая шес- терня углового редуктора свободно закреплены на оси углового редуктора и жестко закреплены между собой, при этом центральная шестерня жестко ук- реплена на центральном валу устройства изменения эксцентриситета и на- правления вектора тяги, а так же выполнение промежуточного вала телеско- пическим обеспечивают возможность получения широкого диапазона углов поворота лопастей по всему радиусу углов поворота ступицы ротора.
3. Введение в третьем варианте исполнения механизм изменения ша- га мультициклоидного пропеллера ползуна, который имеет возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим; шатуна, сво- бодно закрепленного на центральном валу и жестко закрепленного на оси уг- лового редуктора, при этом угловой редуктор расположен на ползуне; второ- го углового редуктора, также расположенного на ползуне и имеющего одну общую ось с первым угловым редуктором, при этом ведущая коническая шестерня второго углового редуктора жестко закреплена на общей оси, и второго промежуточного вала, а сателлитная шестерня и коническая шестер- ня первого углового редуктора свободно закреплены на оси углового редук- тора и жестко закреплены между собой. При этом ось углового редуктора яв- ляется осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти, вершины конуса обеих расположенных на оси углового редуктора конических шестерен направлены к центру, а центральная шестерня жестко закреплена на центральном валу устройства изменения эксцентриситета, при этом оба промежуточных вала выполнены телескопическими, что в целом создает условия для синхронизации вращения промежуточных валов. Введе- ние коробки переключения передач, функционально выполняющей передачу вращательных движений от телескопических промежуточных валов на угло- вой редуктор вала лопасти, при этом сплошные валы телескопических валов входят в зацепление с ведущими пустотелыми валами коробки переключения передач, обеспечивает возможность перехода из работы в режиме по укоро- ченной циклоиде (curtate) в режим работы по удлиненной циклоиде (prolate) без остановки вращения ротора и наоборот, при этом переключение режимов происходит за счет перемещение муфты посредством сервопривода, управ- ляемого контроллером, согласованным с датчиками значения эксцентрисите- та и положения ступицы ротора относительно корпуса устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги.
4. Введение в четвертом варианте исполнения механизм изменения шага мультициклоидного пропеллера ползуна, который имеет возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим, втулки, имеющей шлицы на внешней поверхности и свободно закрепленной на оси углового редуктора, при этом угловой редуктор расположен на ползуне, а са- теллитная шестерня жестко закреплена на втулке, введение шатуна, жестко закрепленного на оси углового редуктора и свободно закрепленного на цен- тральном валу устройства изменения эксцентриситета, при этом центральная шестерня жестко закреплена на центральном валу и входит в зацепление с сателлитной шестерней, а так же введение конической шестерни свободно закрепленной на оси углового редуктора и входящей в зацепление с кониче- ской шестерней углового редуктора, закрепленной на промежуточном валу, при этом ось углового редуктора является осью ползуна и расположена па- раллельно центральному валу и валу лопасти, а вершины конуса обоих кони- ческих шестерен расположенных на оси углового редуктора расположенного на ползуне направлены к центру, и, кроме того, выполнение промежуточного вала телескопическим создают условия для синхронизации вращения кони- ческих шестерен на оси углового редуктора. Устройство переключения ре- жимов, состоящее из двух односторонних шлицевых кулачковых муфт, ви- лок и сервопривода, при этом первая муфта расположена на шлицах втулки между сателлитной шестерней и конической шестерней, имеющей ответные кулачки со стороны муфты, а вторая муфта расположена на шлицах оси уг- лового редуктора с тыльной стороны введенной конической шестерни, при этом коническая шестерня имеет ответные кулачки со стороны муфты, а на обеих муфтах расположены вилки, соединенные с одним общим сервоприво- дом, что функционально обеспечивает возможность перехода из работы в режиме по укороченной циклоиде (curtate) в режим работы по удлиненной циклоиде (prolate) без остановки вращения ротора и наоборот.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущность предлагаемого изобретения поясня- ется с привлечением графических материалов, где на фиг.1 представлен цик- лоидный пропеллер с механизмом движения по укороченной циклоиде (curtate) в первом варианте исполнения в разрезе (для удобства восприятия показан двухлопастной ротор). На фиг.2 приведена схема перемещения лопа- стей механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создаю- щего движение по укороченной циклоиде (curtate). Фиг.З является схемой из- менения положения лопастей устройства механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде (curtate) при нулевом эксцентриситете, фиг.4 - схемой механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укорочен- ной циклоиде (curtate) при эксцентриситете больше нуля. На фиг.5 - пред- ставлен график зависимости углов поворота лопасти относительно углов по- ворота ступицы ротора механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде (curtate). На фиг.6 представлен циклоидный пропеллер с механизмом движения по удли- ненной циклоиде (prolate) во втором варианте исполнения в разрезе (для удобства восприятия показан двухлопастной ротор), на фиг.7 - схема переме- щения лопастей механизма изменения шага лопастей циклоидного пропелле- ра, создающего движение по удлиненной циклоиде (prolate). Фиг.8 является схемой механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) при нулевом эксцен- триситете, фиг.9 - схема механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) при эксцентриситете больше нуля. На фиг.10 представлен график зависимости угла поворота лопасти относительно углов поворота ступицы ротора удли- ненной циклоиды (prolate). На фиг.11 представлен механизм изменения шага мультициклоидного пропеллера в третьем варианте исполнения в разрезе (для удобства восприятия, показан двухлопастной ротор), сервопривод муф- ты не показан. На фиг.12 изображены графики зависимости углов поворота лопасти относительно углов поворота ступицы ротора при работе в режиме по укороченной циклоиде (curtate) - С и удлиненной циклоиде (prolate) - Р при эксцентриситете, необходимом для синхронизации и переключения пе- редач. На фиг.13 представлен механизм изменения шага мультициклоидного пропеллера в четвертом варианте исполнения в разрезе (для удобства вос- приятия, показан двухлопастной ротор), сервопривод муфты не показан.
Лучший вариант осуществления изобретения
Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера в первом вари- анте исполнения, создающего движение по укороченной циклоиде (curtate) представляет собой синтез кривошипно-ползунного, кривошипно- коромыслового механизмов и устройства изменения эксцентриситета и на- правления вектора тяги. Механизм содержит (фиг.1) центральный вал 1 вы- полняющий функцию эксцентрика, на котором свободно закреплен шатун 2 одним концом и жестко соединен с осью углового редуктора 3, другим кон- цом. На оси углового редуктора 3 жестко закреплена секторная шестерня 4 углового редуктора. Вторая секторная шестерня 5 углового редуктора распо- ложена на корпусе ползуна 6. На ступице ротора 7 находятся радиальные на- правляющие 8, по которым скользит ползун 6. Шатун 2 выполняет сразу две функции: собственно, как шатун для ползуна 6 и как рычаг, выполняющий функцию коромысла для секторной шестерни 4 углового редуктора. Для обеспечения строгой соосности центрального вала 1 и осей угловых редукто- ров 3 каждой лопасти 9 а также для минимизации длины центрального вала 1, головки шатунов 2 на центральном валу 1 расположены соосно друг в дру- ге, обеспечивая независимое вращение на оси центрального вала 1. Ось угло- вого редуктора 3 расположена параллельно центральному валу 1 и валу 10 лопасти 9, а вершина конуса ведущей конической шестерни 4, расположен- ная на оси 3 углового редуктора, который находиться на ползуне 6, направ- лена противоположно вершине конуса ведомой конической шестерни 12 уг- лового редуктора, который находится на валу лопасти 9, что обеспечивает вращения вала лопасти 9 и оси 3 углового редуктора на ползуне 6 в одном направлении. Соединение углового редуктора состоящего из конических шестерен 11 и 12 вала 10 лопасти 9 и механизма изменения шага лопастей укороченной циклоиды происходит через промежуточный телескопический вал 13 со шлицевым соединением для возможности изменения длины вала. Устройство изменения эксцентриситета и направления вектора тяги состоит из центрального вала 1, винтового вала 14, который изменяет положение центрального вала 1 вдоль корпуса 15 через вращение конической шестерни 16 и конической шестерни 17 вала 18. Изменение эксцентриситета и соответ- ственно шага лопастей осуществляется за счет вращения вала 18 червячным приводом 19 или другим типом привода (шестеренчатый, цепной и т.д.).
Изменение направления вектора тяги обеспечивается поворотом корпуса 15, свободно вращающегося внутри ступицы ротора 7 через червячный привод 20 или другой тип привода (шестеренчатый, цепной и т.д.). Вращение ступи- цы ротора 7 от двигателя осуществляется через вал 21 и конические шестер- ни 22 и 23, при этом возможно также использование других типов приводов. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде (curtate) в первом варианте исполнения обеспечивает движение циклоидного пропеллера по траектории, представ- ленной на фиг.2. Колебательные движения оси углового редуктора 3 переда- ются валу лопасти 10 через угловые редукторы, в частности, конические шестерни 4, 5, 11 и 12 с общим передаточным отношением К > 1 , т.е. угол поворота вала лопасти 10 соответствует или больше угла поворота оси угло- вого редуктора 3. Соответственно, при увеличении общего передаточного отношения достигается увеличении максимального шага лопасти при одно- временном уменьшении необходимого смещения центрального вала 1 , вы- полняющего функцию эксцентрика и, соответственно, достигается уменьше- ние линейного перемещения ползуна 6 по направляющим 8.
В качестве примера рассмотрим вариант, в котором передаточное от- ношение зубчатых шестерен составляет:
K1=Z4/Z5=1 ,25 (1)
Κ2=Ζ1 1/Ζ12=1 (2)
где К - передаточное отношение,
Ζ4 - количество зубьев на шестерне 4,
Ζ5 - количество зубьев на шестерне 5.
Zl 1 - количество зубьев на шестерне 1 1 ,
Z12 - количество зубьев на шестерне 12
При эксцентриситете ε = 0° (фиг.З) поворот ступицы ротора 7 на угол Θ вызовет угол поворота лопасти 9 на угол β = 0° по всему радиусу поворота.
Угол поворота β лопасти 9 имеет зависимость относительно углов по- ворота ступицы ротора 7 (фиг.4) и изменении эксцентриситета ε по графику, представленному на фиг. 5, обеспечивая колебательное движение лопасти 9 по укороченной циклоиде (curtate) по формуле:
β= arcsin (£ * sin Θ/ L)*K1 (3) где, β - угол поворота лопасти 9; θ - угол поворота ступицы ротора 7;
£ -величина эксцентриситета
L- длина шатуна 2 между осью центрального вала 1 и осью углового редуктора 3.
Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) во втором варианте ис- полнения представляет собой синтез кривошипно-ползунного и планетарного механизмов и устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги. Механизм содержит (фиг.6) центральную не вращающуюся шестерню 24, которая закрепленная на центральном валу 1, выполняющего функцию эксцентрика. Ползун 6 скользит радиально от центральной оси по ступице ротора 7 по направляющим 8. На ползуне 6 расположен угловой редуктор, ведущая коническая шестерня 25 которого свободно закреплена на оси 3 уг- лового редуктора. На оси 3 углового редуктора жестко закреплен шатун 2 свободно соединенный с центральным валом 1. На оси 3 углового редуктора свободно закреплена сателлитная шестерня 26, входящая в зацепление с цен- тральной шестерней 24, жестко закрепленной на центральном валу 1. Сател- литная шестерня 26 и коническая шестерни 27 жестко соединены между со- бой. Шатун 2 выполняет сразу две функции: собственно, как шатун для пол- зуна 6 и как водило планетарного механизма для сателлитной шестерни 26. Для обеспечения строгой соосности центрального вала 1 и осей угловых ре- дукторов 3 каждой лопасти 9, а также для минимизации длины центрального вала 1, головки шатунов 2 на центральном валу 1 расположены соосно друг в друге, обеспечивая независимое вращение на оси центрального вала 1. Со- единение углового редуктора состоящего из конических шестерен 11 и 12, вала 10 лопасти 9 и механизма изменения шага лопастей укороченной цик- лоиды происходит через промежуточный телескопический вал 13 со шлице- вым соединением для возможности изменения длины вала. Устройство изме- нения эксцентриситета и направления вектора тяги состоит из центрального вала 1 с закрепленной на нем неподвижной центральной шестерней 25, вин- тового вала 14, который изменяет положение центрального вала 1 вдоль кор- пуса 15 через вращение конической шестерни 16 и конической шестерни 17 вала 18. Изменение эксцентриситета и, соответственно, шага лопастей осу- ществляется за счет вращения вала 18 червячным приводом 19 или другим типом привода (шестеренчатый, цепной и т.д.). Изменение направления век- тора тяги обеспечивается поворотом корпуса 15, свободно вращающегося внутри ступицы ротора 7 через червячный привод 20 или другой тип привода (шестеренчатый, цепной и т.д.). Вращение ступицы ротора 7 от двигателя осуществляется через вал 21 и конические шестерни 22 и 23, возможно также использование других типов приводов.
Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) во втором варианте ис- полнения обеспечивает движение циклоидного пропеллера по траектории на фиг.7. Сателлитная шестерня 26 совершает вращательное движение вокруг центральной шестерни 25 и вокруг собственной оси. Соединение углового редуктора с коническими шестернями 11 и 12 вала лопасти 10 и углового ре- дуктора с коническими шестернями 25 и 27 механизма изменения шага лопа- стей происходит через телескопический вал 13 со шлицевым соединением для возможности изменения длины вала. Передаточное отношение между конической шестерней 25, закрепленной на промежуточном телескопическом валу 13 и конической шестерней 27 на оси 3 углового редуктора равно пере- даточному отношению между центральной 24 и сателлитной шестернями 26, а передаточное отношение углового редуктора с коническими шестернями 11 и 12 вала 10 лопасти 9 равно единице. Ось углового редуктора 3 расположена параллельно центральному валу 1 и валу 10 лопасти 9, а вершина конуса ве- дущей конической шестерни 27 на оси углового редуктора и вершина конуса ведомой конической шестерни 12 углового редуктора на валу лопасти одина- ково направлены, что обеспечивает вращения вала 10 лопасти 9 и сателлит- ной шестерни 26 в противоположных направлениях. В качестве примера рассмотрим вариант, в котором передаточное от- ношение з бчатых шестерен составляет,
Figure imgf000021_0001
где К - передаточное отношение,
Zl 1 - количество зубьев на шестерне 11,
Z12 - количество зубьев на шестерне 12
Z24 - количество зубьев на шестерне 24,
Z25 - количество зубьев на шестерне 25.
Z26 - количество зубьев на шестерне 26,
Z27 - количество зубьев на шестерне 27.
При эксцентриситете ε = 0 (Фиг.8) поворот ступицы ротора 7 на угол Θ приведет к повороту ведомого телескопического вала 13 и, соответственно, лопасти 9 на угол β = Θ по всему радиусу поворота. При эксцентриситете 0.5L > ε > 0, (фиг.9), где L - длина шатуна 2, угол β будет равен углу Θ только при Θ = 0°, 180° или 360°. Таким образом, обеспечивается неравномерное вращение ведомого телескопического вала 13, то есть попеременное уменьшение и увеличение его скорости углового вращения, что, в свою очередь, обеспечи- вает круговое движение лопасти 9 по удлиненной циклоиде (prolate) по гра- фику, представленному на фиг. 10 по формуле:
β - Θ - 2 *arcsin (£ * sin Θ/ L) (7) где, β - угол поворота лопасти 9,
Θ - угол поворота ступицы ротора 7.
£ - величина эксцентриситета
L- длина шатуна 2 между осью центрального вала 1 и осью углового редуктора 3.
Для использования полного диапазона возможностей изменения шага лопастей в циклоидном пропеллере, создающего движение по удлиненной циклоиде (prolate) с 4-мя и более лопастями устанавливается вторая цен- тральная шестерня на центральный вал поверх первой центральной шестер- ни. Соответственно, все последующие сателлитные шестерни второго яруса (4-й, 5-й и 6-й лопастей) вводятся в зацепление со второй центральной шес- терней.
Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропеллера в третьем варианте исполнения (фиг.11) состоит из четырех устройств, вы- полняющих функции согласно их назначениям:
- механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по укороченной циклоиде - curtate (описан выше);
- механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по удлиненной циклоиде - prolate (описан выше);
- коробки переключения передач;
- устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по укороченной циклоиде и механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде расположены на одном ползуне 6 и имеют общие ось 3 углового редуктора, шатун 2, направляющие 8, а также центральный вал 1 с централ ь- ной шестерней 24, расположенные на общем устройстве изменения эксцен- триситета и вектора тяги, что дает оптимизацию количества подвижных де- талей. Угловой редуктор механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде, состоящий из двух секторных шестерен 4 и 5, угловой редуктор с коническими шестернями 25 и 27, сателлитная шестерня 26 механизма изменения шага лопастей цик- лоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде распо- ложены на ползуне 6 в два яруса друг над другом и на одной оси 3 углового редуктора. Ось 3 углового редуктора расположена параллельно центрально- му валу 1 и валу 10 лопасти 9, а вершины конуса конических шестерен 4 и 27 расположенных на оси 3 углового редуктора и направлены к центру. Сплош- ные валы 28 и 29 телескопических валов механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде, и механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде, входят в зацепление с полыми валами 30 и 31 ведущих валов коробки переключения передач. Коробка переключения передач состоит из трех параллельно расположенных валов закрепленных в корпусе ступицы ротора, а именно:
-ведущего первичного пустотелого вала 30 с внутренними шлицами и жестко закрепленного на нем кривошипа 32, передающего колебательные движения механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде;
-ведущего пустотелого первичного вала 31 с внутренними шлицами передающего вращательные движения механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде;
-и ведомого пустотелого вала 33.
Ведомый вал 33 одним концом расположен в корпусе ступицы 7 ро- тора, а другим концом упирается через подшипник в соосный с ним ведущий вал 31 вращательных движений, что обеспечивает независимое вращение обоих валов. На ведущем валу 31 со стороны ведомого вала 33 жестко закре- плена полумуфта 34. На ведомом валу 33 свободно закреплен кривошип 35. Между кривошипом 35 и полумуфтой 34 , на ведомом валу 33 расположена шлицевая двухсторонняя муфта 36, обеспечивающая зацепление ведомого вала 33 с кривошипом 35 или полумуфтой 34 на ведущем валу 31 вращатель- ных движений. Кривошип 35 , имеющей ответные кулачки со стороны муфты 36, через шатун 37 соединен с кривошипом 32. Ведомый вал 33 коробки пе- реключения передач передает вращение на угловой редуктор, состоящий из шестерен 11 и 12 вала 10 лопасти 9 циклоидного пропеллера.
Устройство изменения эксцентриситета и направления вектора тяги состоит из центрального вала 1 с закрепленной на нем неподвижной цен- тральной шестерней 25, винтового вала 14, который изменяет положение центрального вала 1 вдоль корпуса 15 через вращение конической шестерни 16 и конической шестерни 17 вала 18. Изменение эксцентриситета и соответ- ственно шага лопастей осуществляется за счет вращения вала 18 червячным приводом 19 или другим типом привода (шестеренчатый, цепной и т.д.). Из- менение направления вектора тяги обеспечивается поворотом корпуса 15, свободно вращающегося внутри ступицы ротора 7 через червячный привод 20 или другой тип привода (шестеренчатый, цепной и т.д.). Вращение ступи- цы ротора 7 от двигателя осуществляется через вал 21 и конические шестер- ни 22 и 23, возможно также использование других типов приводов.
Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропеллера в третьем варианте исполнения, обеспечивает движение циклоидного про- пеллера по траектории на фиг.2 и фиг.7. Соединение муфты 36 с кривошипом 35 механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающе- го движение по укороченной циклоиде (curtate) или с полумуфтой 34 меха- низма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего дви- жение по удлиненной циклоиде (prolate) приводит к вращению ведомого вала 33 Необходимые условия для переключения режимов обеспечиваются за счет синхронизации вращения ведущего вала 30 механизма изменения шага лопа- стей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной цик- лоиде и ведущего вала 31 механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде в определенном секторе поворота ступицы 7 ротора при определенных значениях передаточ- ного отношения конических шестерен 4 и 5 углового редуктора механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде и положении эксцентриситета центрального вала 1 с центральной шестерней 24 относительно оси ступицы ротора 7.
В качестве примера рассмотрим вариант, в котором:
K1=Z4/Z5=1 ,25
Κ2=Ζ1 1/Ζ12=1
Κ3=Ζ25/Ζ27=1 ,
Κ4=Ζ24/Ζ26=1 , где К - передаточное отношение,
Ζ4 - количество зубьев на шестерне 4,
Ζ5 - количество зубьев на шестерне 5.
Zl 1 - количество зубьев на шестерне 11,
Z12 - количество зубьев на шестерне 12
Ζ24 - количество зубьев на шестерне 24,
Ζ25 - количество зубьев на шестерне 25.
Ζ26 - количество зубьев на шестерне 26,
Ζ27 - количество зубьев на шестерне 27.
В данном случае, при эксцентриситете £ = 0.342*L, (12) где L- длина шатуна 2 между осью центрального вала 1 и осью угло- вого редуктора 3, в диапазоне углов Θ (фиг.12) от 55° - 305°(сектор 1 10°) происходит уравнивание углов β ведущего вала 28 механизма изменения ша- га лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде и ведущего вала 29 механизма изменения шага лопастей циклоид- ного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде с погреш- ностью ±2°, что обеспечивает синхронизацию вращения в указанном секторе 1 10°, в результате чего обеспечивается возможность переключение режимов работы циклоидного пропеллера с режима движения по укороченной цик- лоиде (curtate) в режим движения по удлиненной циклоиде (prolate) и обрат- но. Переключение режимов происходит за счет перемещение муфты 36 по- средством сервопривода, управляемого контроллером, согласованным с дат- чиками положения ступицы ротора 7 относительно корпуса 15 и положения эксцентриситета.
Механизм изменения шага мульти циклоидного пропеллера в четвёр- том варианте исполнения состоит из четырех устройств выполняющих функ- ции согласно их назначениям: (фиг. 13):
- механизма изменения шага циклоидного пропеллера укороченной циклоиды - curtate (описан выше); - механизма изменения шага циклоидного пропеллера удлиненной циклоиды - prolate (описан выше);
- устройства переключения режимов;
- устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, соз- дающего движение по укороченной циклоиде и механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде расположены на одном ползуне 6 и имеют общие ось 3 углового редуктора, промежуточный телескопический вал 13 с жестко закрепленной на нем конической шестерней 25, шатун 2, направляющие 8, а также цен- тральный вал 1 с центральной шестерней 24, расположенные на общем уст- ройстве изменения эксцентриситета и вектора тяги, что дает оптимизацию количества подвижных деталей. Ось 3 углового редуктора является осью ползуна 6 и расположена параллельно центральному валу 1 и валу лопасти 9, а вершины конуса конической шестерни 4 механизма изменения шага лопа- стей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной цик- лоиде, и конической шестерни 27 механизма изменения шага лопастей цик- лоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде на- правлены к центру и свободно закреплены на оси 3 углового редуктора. На оси 3 свободно закреплена втулка 38 имеющая шлицы на внешней поверхно- сти, при этом сателлитная шестерня 26, входящая в зацепление с централь- ной шестерней 24 жестко закреплена на втулке 38. Конические шестерни 4 и 27 входят в зацепление с конической шестерней 25 закрепленной на проме- жуточном телескопическом валу 13. При этом коническая шестерня 25 может быть выполнена в виде спаренной шестерни, имеющей две зубчатые кониче- ские поверхности для получения минимальных значений эксцентриситета при движении по укороченной циклоиде (curtate). Шатун 2, жестко закреплен на оси углового редуктора 3 и свободно закреплен на центральном валу 1 устройства изменения эксцентриситета. Устройство переключения режимов, состоит (фиг. 13) из двух одно- сторонних шлицевых кулачковых муфт 39 и 40, при этом первая муфта 39 расположена на шлицах втулки между сателлитной шестерней 26 и кониче- ской шестерней 27 имеющей ответные кулачки со стороны муфты, а вторая муфта 40 расположена на шлицах оси 3 углового редуктора с тыльной сторо- ны конической шестерни 4, коническая шестерня 4 имеет ответные кулачки со стороны муфты 40, а на обеих муфтах расположены вилки, соединенные с одним общим сервоприводом (сервопривод и вилки не показаны). Устройст- во изменения эксцентриситета и направления вектора тяги состоит из цен- трального вала 1 с закрепленной на нем неподвижной центральной шестер- ней 25, винтового вала 14, который изменяет положение центрального вала 1 вдоль корпуса 15 через вращение конической шестерни 16 и конической шестерни 17 вала 18. Изменение эксцентриситета и соответственно шага ло- пастей осуществляется за счет вращения вала 18 червячным приводом 19 или другим типом привода (шестеренчатый, цепной и т.д.). Изменение направле- ния вектора тяги обеспечивается поворотом корпуса 15, свободно вращаю- щегося внутри ступицы ротора 7 через червячный привод 20 или другой тип привода (шестеренчатый, цепной и т.д.).
Вращение ступицы ротора 7 от двигателя осуществляется через вал 21 и конические шестерни 22 и 23, возможно также использование других типов приводов. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропел- лера в четвёртом варианте исполнения обеспечивает движение циклоидного пропеллера по траекториям, представленным на фиг. 2 и фиг. 7. Сервопривод производит одновременное перемещение односторонних муфт 39 и 40, что приводит к соединению одной и разъединению другой муфты с коническими шестернями 4 и 27 и, соответственно, последующей передаче крутящего мо- мента конической шестерне 25 расположенной на промежуточном телеско- пическом валу 13. Необходимые условия для переключения режимов обеспе- чиваются за счет синхронизации вращения конической шестерни 4 механиз- ма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде, и конической шестерни 27 механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлинен- ной циклоиде, в определенном секторе поворота ступицы 7 ротора при опре- деленных значениях передаточного отношения конической шестерни 4 меха- низма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего дви- жение по укороченной циклоиде и конической шестерни 25, а так же поло- жения эксцентриситета центрального вала 1 с центральной шестерней 24 от- носительно оси ступицы ротора 7.
В качестве примера рассмотрим вариант, в котором:
K5=Z4/Z25=1 ,25
Κ2=Ζ1 1/Ζ12=1 ( 14)
Κ3=Ζ25/Ζ27=1 (15)
Κ4=Ζ24/Ζ26=1 , (16) где К - передаточное отношение,
Ζ4 - количество зубьев на шестерне 4,
Zl 1 - количество зубьев на шестерне 11,
Z12 - количество зубьев на шестерне 12
Ζ24 - количество зубьев на шестерне 24,
Ζ25 - количество зубьев на шестерне 25.
Ζ26 - количество зубьев на шестерне 26,
Ζ27 - количество зубьев на шестерне 27.
Муфта 40 имеет четыре кулачка. Количество кулачков в муфте 40, при К5>1 (13) должно соответствовать условию
Figure imgf000028_0001
где п- количество кулачков в муфте,
Ν - целое число.
В данном случае, при эксцентриситете £ = 0.342*L, (18) где L- длина шатуна 2 между осью центрального вала 1 и осью углово- го редуктора 3 в диапазоне углов Θ (фиг.12) от 55° - 305°(сектор 1 10°) проис- ходит уравнивание углов β конической шестерни 4 механизма изменения ша- га лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по укороченной циклоиде, и конической шестерни 27 механизма изменения шага лопастей циклоидного пропеллера, создающего движение по удлиненной циклоиде, с погрешностью ± 2°, что обеспечивает синхронизацию вращения в указанном секторе 1 10°, в результате чего обеспечивается возможность переключение режимов работы циклоидного пропеллера с режима движения по укорочен- ной циклоиде (curtate) в режим движения по удлиненной циклоиде (prolate) и обратно. Переключение режимов происходит за счет одновременного пере- мещения двух муфт 39 и 40 посредством сервопривода, управляемого кон- троллером, согласованным с датчиками положения ступицы ротора 7 относи- тельно корпуса 15 и положения эксцентриситета.
Промышленная применимость
Широко известные движители Войт-Шнайдера, используемые на морских судах имеют хорошую тягу и маневренность, но ограничены по ско- рости передвижения, т.к. имеют только один режим движения по укорочен- ной циклоиде (curtate). Применение на водном транспорте циклоидного про- пеллера с предлагаемым в настоящем изобретении механизмом управления шагом лопастей, который может попеременно работать, как в режиме укоро- ченной циклоиды (curtate), так и в режиме удлиненной циклоиды (prolate) по- зволит снизить расход топлива, увеличить скорость движения и расширить диапазон возможностей судов с циклоидным пропеллером.
Циклоидные пропеллеры могут быть использованы также и на вод- ном транспорте с горизонтальной осью, расположенной в кормовой части корпуса судна на большей части ее ширины.
Возможно также использование циклоидного пропеллера с предла- гаемым в настоящем изобретении механизмом управления шагом лопастей возможно на воздушном транспорте, в первую очередь на циклокоптерах. Вертикальный взлет, первоначальный набор скорости, зависание и верти- кальная посадка могут осуществляться в режиме укороченной циклоиды (curtate), а полет, предположительно на больших, чем вертолет скоростях, может происходить в режиме удлиненной циклоиды (prolate). В случае отка- за работы двигателей циклокоптера при аварийной посадке обеспечивается режим авторотации.
Кроме того, использование циклоидного пропеллера с предлагаемым в настоящем изобретении механизмом управления шагом лопастей возможно на современных летательных аппаратах легче воздуха, в том числе на дири- жаблях. Применение, в частности, на дирижаблях циклоидного пропеллера(- ов) с возможностью работы, как по укороченной (curtate), так и по удлинен- ной (prolate) циклоидам в качестве движителя позволит улучшить возможно- сти дирижаблей по маневрированию и стабилизации благодаря возможности циклоидного пропеллера практически мгновенно изменять направление тяги.
Циклоидный пропеллер с предлагаемым в настоящем изобретении ме- ханизмом управления шагом лопастей с возможностью работы как по укоро- ченной (curtate), так и по удлиненной (prolate) циклоидам может быть ис- пользован в ветро- и гидроэнергетике в качестве привода генератора. В отли- чие от ротора Дарье, циклоидный пропеллер обеспечивает самозапуск вра- щения ротора при минимальной скорости потока воздуха или воды, при этом предполагается в качестве основного режима для работы циклоидного про- пеллера в качестве привода генератора использовать режим укороченной циклоиды (curtate), а для эксплуатации в экстремальных условиях, например, при ураганном ветре, а также при необходимости остановки ротора, приме- нять режим удлиненной циклоиды (prolate). Циклоидный пропеллер так же дает возможность более оперативной ориентации по направлению ветра, чем другие системы ветровых генераторов, например, горизонтально-осевые ус- тановки.

Claims

Ф О Р М У Л А
1. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера укороченной циклоиды (curtate), содержащий в ступице ротора устройство изменения экс-
10 центриситета и направления вектора тяги, центральный вал, угловой редук- тор, содержащим две конические шестерни с осью и промежуточный вал, связывающий угловой редуктор с угловым редуктором вала лопасти цикло- идного пропеллера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно введены ползун, имеющий возможность скольжения по ступице ротора по радиаль-
15 ным направляющим, и шатун, свободно закрепленный на центральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора, при этом угловой редуктор расположен на ползуне, а ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти, кроме того, вершина конуса ведущей конической шестерни, жестко закрепленной на оси
20 углового редуктора, й вершина конуса, расположенной на валу лопасти ве- домой конической шестерни углового редуктора, противоположно направле- ны, промежуточный вал выполнен телескопическим, а общее передаточное отношение кинематически связанных вала лопасти и оси углового редуктора, закрепленного на ползуне, равно или больше единицы.
iZ5
2. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера укороченной циклоиды (curtate) по п.1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что головки шатунов на центральном валу расположены соосно друг в друге, обеспечивая незави- симое вращение на оси центрального вала.
3. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера укороченной 30 циклоиды (curtate) по п.1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство изме- нения эксцентриситета и направления вектора тяги содержит винтовой вал расположенный перпендикулярно оси ступицы ротора, при этом централь- ный вал закреплен на винтовом валу через винтовое соединение.-
4. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера удлиненной 35 циклоиды (prolate) содержащий в ступице ротора центральную шестерню, 5 входящую в зацепление с сателлитной шестерней, которая свободно закреп- лена на оси углового редуктора, содержащем две конические шестерни, про- межуточный вал, связывающий угловой редуктор с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера, и устройство изменения эксцентриситета и направления вектора тяги о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно
10 введены ползун, который имеет возможность скольжения по радиальным на- правляющим на ступице ротора, и шатун, свободно закрепленный на цен- тральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора, при этом угловой редуктор расположен на ползуне, а ось углового редуктора является осью ползуна и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти,
15 при этом вершина конуса ведущей конической шестерни на оси углового ре- дуктора и вершина конуса ведомой конической шестерни углового редуктора на валу лопасти одинаково направлены, а сателлитная шестерня и ведущая коническая шестерня углового редуктора свободно закреплены на оси угло- вого редуктора и жестко скреплены между собой, при этом центральная шес-
20 терня жестко укреплена на центральном валу устройства изменения эксцен- триситета и направления вектора тяги, промежуточный вал выполнен теле- скопическим, а передаточное отношение углового редуктора расположенного на ползуне , а именно конической шестерни, жестко закрепленной на проме-
( жуточном валу и конической шестерни на оси углового редуктора равно пе-
25 редаточному отношению между центральной и сателлитной шестернями, пе- ре даточное отношение углового редуктора на валу лопасти равно единице. 5. Механизм изменения шага циклоидного, пропеллера по п.4 отличающий- ся тем, что головки шатунов на центральном валу расположены соосно друг в друге, обеспечивая независимое вращение на оси центрального вала
30 6. Механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллера удлиненной циклоиды (prolate) по п.4 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство изме- нения эксцентриситета и направления вектора тяги содержит винтовой вал, расположенный перпендикулярно оси ступицы ротора, который перемещает центральный вал с центральной шестерней через винтовое соединение.
7. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропеллера со- держащий в ступице ротора центральную шестерню, входящую в зацепление с сателлитной шестерней, которая свободно закреплена на оси углового ре- дуктора, содержащем две конические шестерни, центральный вал устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги и промежуточный вал, связанный с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно введены ползун, который имеет возможность скольжения по ступице ротора по радиальным направ- ляющим; шатун, свободно закрепленный на центральном валу и жестко за- крепленный на оси углового редуктора, при этом угловой редуктор располо- жен на ползуне; второй угловой редуктор, также расположенный на ползуне и имеющий одну общую ось с первым угловым редуктором, при этом веду- щая коническая шестерня второго углового редуктора жестко закреплена на общей оси; второй промежуточный вал, а также коробка переключения пере- дач, при этом сателлитная шестерня и коническая шестерня первого углового редуктора свободно закреплены на оси углового редуктора и жестко скреп- лены между собой, кроме того, ось углового редуктора является осью ползу- на и расположена параллельно центральному валу и валу лопасти, вершины конуса обеих расположенных на оси углового редуктора конических шесте- рен направлены к центру, вершина конуса ведущей конической шестерни второго углового редуктора и вершина конуса ведомой конической шестерни углового редуктора на валу лопасти противоположно направлены, а цен- тральная шестерня жестко закреплена на центральном валу устройства изме- нения эксцентриситета, при этом оба промежуточных вала выполнены теле- скопическими, причём сплошные валы входят в зацепление с ведущими пус- тотелыми валами коробки переключения передач, а передаточное отношение первого углового редуктора расположенного на ползуне, а именно кониче- ской шестерни, жестко закрепленной на промежуточном валу, и конической шестерни на оси углового редуктора равно передаточному отношению между центральной и сателлитной шестернями, передаточное отношение второго введенного углового редуктора, расположенного на ползуне, а именно кони- ческой шестерни на оси углового редуктора и конической шестерни жестко закрепленной на промежуточном валу больше или равно единице, переда- точное отношение углового редуктора на валу лопасти равно единице.
8. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропеллера по п.7 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коробка переключения передач мультицик- лоидного пропеллера содержит параллельно расположенные валы, закреп- ленные в корпусе ступицы ротора, а именно: ведущий первичный пустоте- лый вал с внутренними шлицами и жестко закрепленным на нем кривоши- пом, передающим колебательные движения и ведущий пустотелый первич- ный вал с внутренними шлицами, передающий вращательные движения, на котором жестко закреплена полумуфта со стороны соосного с ним пустоте- лого вторичного ведомого вала, при этом на ведомом валу свободно закреп- лен кривошип и шлицевая двухсторонняя муфта, имеющая возможность продольного перемещения и обеспечивающая зацепление ведомого вала с кривошипом или полумуфтой ведущего вала вращательных движений, кри- вошип на ведомом валу через шатун соединен с кривошипом на ведущем ва- лу колебательных движений, при этом переключение режимов происходит за счет перемещение муфты посредством сервопривода, управляемого контрол- лером, согласованным с датчиками значения эксцентриситета и положения ступицы ротора относительно корпуса устройства изменения эксцентрисите- та и направления вектора тяги, а ведомый вал коробки переключения передач соединен с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера.
9. Механизм изменения шага циклоидного пропеллера по п. 7 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что головки шатунов на центральном валу расположены соос- но друг в друге, обеспечивая независимое вращение на оси центрального вала.
10. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропеллера по п.7 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство изменения эксцентриситета и направления вектора тяги содержит винтовой вал расположенный перпенди- кулярно оси ступицы ротора, который перемещает центральный вал с цен- тральной шестерней через винтовое соединение.
11. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного, содержащий в ступице ротора центральную шестерню, входящую в зацепление с сателлит- ной шестернёй, которая свободно закреплена на оси углового редуктора, со держащем две конические шестерни, центральный вал устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги и промежуточный вал, связан- ный с угловым редуктором вала лопасти циклоидного пропеллера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно введены ползун, который имеет воз- можность скольжения по ступице ротора по радиальным направляющим; ша- тун, свободно закрепленный на центральном валу и жестко закрепленный на оси углового редуктора, при этом угловой редуктор расположен на ползуне; коническая шестерня свободно закрепленная на оси углового редуктора и входящая в зацепление с конической шестерней закрепленной на промежу- точном валу; втулка и устройство переключения режимов, при этом втулка имеет шлицы на внешней поверхности и свободно закреплена на оси углово- го редуктора, сателлитная шестерня жестко закреплена на втулке, а ось угло- вого редуктора является осью ползуна и расположена параллельно централь- ному валу и валу лопасти, кроме того, вершины конусов обеих расположен- ных на оси углового редуктора конических шестерен направлены к центру, а центральная шестерня жестко закреплена на центральном валу устройства изменения эксцентриситета, при этом промежуточный вал выполнен теле- скопическим, а передаточное отношение углового редуктора расположенного на ползуне, а именно конической шестерни жестко закрепленной на проме- жуточном валу, и конической шестерни на оси углового редуктора равно пе- редаточному отношению между центральной и сателлитной шестернями, пе- редаточное отношение введенной конической шестерни на оси углового ре- дуктора и конической шестерни, жестко закрепленной на промежуточном, валу больше или равно единице, передаточное отношение углового редукто- ра на валу лопасти равно единице.
12. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропеллера, по п.8 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство переключения режимов, со- стоит из двух односторонних шлицевых кулачковых муфт, при этом первая односторонняя муфта расположена на шлицах втулки между сателлитной шестерней и конической шестерней, а вторая односторонняя муфта располо- жена на шлицах оси углового редуктора с тыльной стороны введённой кони- ческой шестерни, при этом конические шестерни имеют ответные кулачки со стороны односторонних муфт, а на обеих односторонних муфтах расположе- ны вилки, соединенные с одним общим сервоприводом, при этом сервопри- вод управляется контроллером, согласованный с датчиками значения эксцен- триситета и положения ступицы ротора относительно корпуса устройства изменения эксцентриситета и направления вектора тяги.
13. Механизм изменения шага циклоидного пропеллера по п. 1 1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что головки шатунов на центральном валу расположены со- осно друг в друге, обеспечивая независимое вращение на оси центрального вала.
14. Механизм изменения шага циклоидного пропеллера по п.1 1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коническая шестерня, жестко закрепленная на промежу- точном валу, входит в зацепление с коническими шестернями свободно за- крепленными на оси углового редуктора расположенного на ползуне и вы- полнена в виде спаренной шестерни, имеющей две зубчатые конические по- верхности.
15. Механизм изменения шага лопастей мультициклоидного пропел- лера по п.1 1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство изменения эксцен- триситета и направления вектора тяги содержит винтовой вал, расположен- ный перпендикулярно оси ступицы ротора, при этом центральный вал закре- плен на винтовом валу через винтовое соединение
PCT/KZ2017/000005 2016-07-18 2017-03-29 Механизм изменения шага циклоидного пропеллера WO2018016932A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20160643 2016-07-18
KZ2016/0643.1 2016-07-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018016932A1 true WO2018016932A1 (ru) 2018-01-25

Family

ID=60993290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2017/000005 WO2018016932A1 (ru) 2016-07-18 2017-03-29 Механизм изменения шага циклоидного пропеллера

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018016932A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109204755A (zh) * 2018-11-13 2019-01-15 公培明 一种新型活动桨叶式轮桨
CN112550646A (zh) * 2020-11-27 2021-03-26 东南大学 一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器
CN113665810A (zh) * 2021-08-26 2021-11-19 大连理工大学 一种转动圆盘式摆线桨偏心机构
CN115258109A (zh) * 2022-08-05 2022-11-01 江苏科技大学 一种全向调节的摆线推进器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2045233A (en) * 1934-08-17 1936-06-23 Kurt F J Kirsten Propeller for aircraft
RU2060203C1 (ru) * 1992-03-17 1996-05-20 Виталий Григорьевич Федчишин Циклоидный движитель федчишина в.г.
US6109875A (en) * 1998-03-14 2000-08-29 Voith Hydro Gmbh & Co., Kg Cycloidal propeller
US6932296B2 (en) * 2003-10-21 2005-08-23 Information Systems Laboratories, Inc. Cycloidal VTOL UAV

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2045233A (en) * 1934-08-17 1936-06-23 Kurt F J Kirsten Propeller for aircraft
RU2060203C1 (ru) * 1992-03-17 1996-05-20 Виталий Григорьевич Федчишин Циклоидный движитель федчишина в.г.
US6109875A (en) * 1998-03-14 2000-08-29 Voith Hydro Gmbh & Co., Kg Cycloidal propeller
US6932296B2 (en) * 2003-10-21 2005-08-23 Information Systems Laboratories, Inc. Cycloidal VTOL UAV

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109204755A (zh) * 2018-11-13 2019-01-15 公培明 一种新型活动桨叶式轮桨
CN109204755B (zh) * 2018-11-13 2024-02-06 公培明 一种活动桨叶式轮桨
CN112550646A (zh) * 2020-11-27 2021-03-26 东南大学 一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器
CN112550646B (zh) * 2020-11-27 2021-09-07 东南大学 一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器
CN113665810A (zh) * 2021-08-26 2021-11-19 大连理工大学 一种转动圆盘式摆线桨偏心机构
CN113665810B (zh) * 2021-08-26 2024-04-26 大连理工大学 一种转动圆盘式摆线桨偏心机构
CN115258109A (zh) * 2022-08-05 2022-11-01 江苏科技大学 一种全向调节的摆线推进器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7892129B2 (en) Variable speed transmission with variable orbital path
EP2261114B1 (en) Pitch change actuation system for a counter-rotating propeller
EP3038906B1 (en) Light weight propulsor gearbox
JP2773091B2 (ja) 航空用ガスタービンエンジンのプロペラモジユール
WO2018016932A1 (ru) Механизм изменения шага циклоидного пропеллера
WO2018111059A1 (ru) Крыльчатый движитель и механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллераю
WO2020207337A1 (zh) 共轴反转周向推进器
US20180215463A1 (en) Multi-speed gearbox for tail rotor of a compound helicopter
CN110925364A (zh) 用于共轴反桨直升机的行星减速器
US3450208A (en) Dual drive mechanism
US8550950B2 (en) Planetary reduction gearbox
CN208915454U (zh) 一种机械式同步器
CN111268113A (zh) 锥齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构
CN111252234A (zh) 斜双动机翼
CN206485568U (zh) 一种多旋翼无人飞行器
CN108698689B (zh) 具有输入/输出旋转换向的减速装置
US11702197B2 (en) Coaxial split torque gearbox with sequential load distribution
CN211943721U (zh) 一种同轴锥齿轮双重分汇流的双旋翼直升机传动机构
CN213008688U (zh) 双折周向传动器
CN2790906Y (zh) 可旋转双旋翼轻型飞行器
US11131372B2 (en) Equidirectional transfer universal transmission
US2664168A (en) Adjustable airplane-helicopter airscrew
CN110539886A (zh) 百向平桨直升飞行器
CN211231446U (zh) 用于共轴反桨直升机的行星减速器
WO2019004807A1 (ru) Ротор двойного вращения для циклоидного пропеллера

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17831404

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17831404

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1