Винт с изменяемым шагом ""
Top-motor.ru

Все про лодки

Винт с изменяемым шагом

ПОСЛУШНЫЙ ВИНТ

Многие читатели, строящие аэросани и глиссеры с воздушными винтами, в своих письмах в редакцию просят рассказать, как устроены винты изменяемого шага и какими преимуществами они обладают. Выполняя эту просьбу, публикуем материал, подготовленный консультантом общественного КБ «М-К» по снегоходной технике И. Н. Ювенальевым.

Тяговое усилие, развиваемое любым винтом, зависит от его диаметра, скорости вращения, угла атаки лопастей по отношению к плоскости вращения и от профиля поперечного сечения лопасти, создающего подъемную силу. Вот пример.

Поместим в воздушный поток иод некоторым углом атаки плоскую пластинку (рис. 1А). Набегающий поток давит на ее нижнюю поверхность с силой Р1. Одновременно на верхней поверхности из-за несимметричности обтекания воздушный поток завихряется, возникает разрежение, создающее силу Р2. Эти силы направлены в одну сторону, действуют перпендикулярно плоскости пластины и приложены в ее геометрическом центре. Они могут быть заменены одной — равнодействующей силой Р. Если же последнюю разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие, то получим соответственно подъемную силу Т (или тягу) и силу сопротивления воздуха X.

Величина интересующей нас силы Т зависит от угла атаки и скорости, с которой пластина движется в потоке.

Если рассматривать соотношение сил Т и X в зависимости от угла атаки при постоянной скорости, то окажется, что сопротивление постепенно увеличивается и достигает максимума при вертикальном положении пластины. Сила же тяги сначала растет (до наивыгоднейшего для данной скорости движения угла атаки), а затем резко уменьшается. Следовательно, для каждой скорости может быть только одни наивыгоднейший угол атаки.

Рис. 1. Силы, действующие на прямую пластинку и аэродинамический профиль при движении в воздушном потоке:

V — скорость набегающего потока, X — сила сопротивления воздуха, а — угол атаки, Р1 — сила давления, Р2 — сила разрежения, Р — равнодействующая, Т — сила тяги, нлн подъемная сила, I2 — длина верхней части профиля, I1 — длина нижней части.

Рис. 2. Типы воздушных винтов:

А — деревянный блочный, Б — металлический блочный, В — винт с установкой лопастей на месте с контровочной гайкой, Г — винт с разрезной втулкой и стяжными хомутами.

1 — втулка, 2 — лопасть, 3 — контргайка, 4 — стяжной хомут, 5 — болт с гайкой.

Рис. 3. Схема воздушного винта изменяемого шага с механическим управлением:

1 — промежуточная качалка, 2 — ось, 3 — скользящая муфта, 4 — тяга управления, 5 — рычаг лопасти, 6 — гайка крепления втулки, 7 — втулка винта, 8 — противовес, 9 — лопасть, 10 — шарнир тяги, 11 — приводной вал, 12 — рычаг управления изменением шага винта в кабине водителя, 13 — фиксатор рычага управления, 14 — зубчатый сектор, 15 — тяга.

А — ход муфты, Б — ход рычагов лопасти, В — ход промежуточной качалки, Г — ручка в положении малого шага, Д — ручка в положении большого шага, Е — ручка в положении реверса.

Если пластина не плоская, а выполнена в виде аэродинамического профиля (см. рис. 1Б), то в зависимости от его формы величина подъемной силы при прочих равных условиях значительно возрастает. Аэродинамический профиль более выгоден, чем прямая пластина. Скорость обтекания его верхнего и нижнего обводов различны, а следовательно, неоднозначно и давление. Поэтому такой профиль даже при нулевом угле атаки создает подъемную силу. В то же время сопротивление его меньше, чем у прямой пластины такой I толщины.

Важным параметром, определяющие назначение воздушного винта, является величина его шага (Н). Шаг определяется по углу атаки поперечного сечения лопасти, расположенного на 0,75 радиуса винта. Выражается Н расстоянием, которое проходит винт за один полный оборот. Винт образно можна сравнить с гайкой, наворачиваемой на болт. Расстояние, которое гайка проходит по резьбе за один полный оборот есть шаг. Он определяется по формуле:

где: R — радиус винта, α — угол атаки (установки) профиля.

Но болт и гайка — твердые тела. Воздушный же винт вращается в сжимаемой среде, имеющей малую плотность. При этом он проскальзывает продвигается вперед на значительно меньшее расстояние, чем его расчетный шаг.

Чем больше нагрузка на винт, больше величина скольжения и больше фактический шаг винта. Фактический шаг определяет нагрузку на приводной двигатель и влияет на экономичность.

Применение винтов изменяемого шага позволяет получить наибольший коэффициент полезного действия (КПД), а следовательно, и наибольшую тягу. Правда, только на одном, соответствующем этому шагу, расчетном режиме. Конструкторы аэросаней чаще всего изготавливают воздушные винты блочными, выполненными из цельного или склеенного деревянного бруса (рис. 2). Подобный винт можно сделать и из металла.

На практике в зависимости от дорожных условий желательно варьировать величину шага. При движении с места надо получить максимальную тягу (шаг винта при этом должен быть малым), а с увеличением скорости шаг надо увеличивать.

На рисунке изображены винты с шагом, изменяемым на месте. Такие винты получили большое распространение на самодельных аэросанях. Они могут быть двух-, трех- и четырехлопастными. Втулка и лопасти делаются отдельно. Втулка из стали или дюралюминия снабжается посадочным конусом со шпоночной канавкой для установки на приводной вал двигателя и имеет гнезда под лопасти винта. Гнезда могут быть резьбовыми (рис. 2В) или с проточенными кольцевыми канавками, если втулка разъемная (рис. 2 Г). Число гнезд соответствует количеству лопастей. Лопасти изготавливаются из дерева, пластика с усиленной комлевой частью или из металла. Если они крепятся на резьбе, то комлевая часть заканчивается резьбовым хвостовиком.

Для точной установки лопастей на нужный угол атаки на их хвостовики наносят контрольные риски, а на торцевой части каждого гнезда во втулке по транспортиру градуируют шкалу углов в нужном для данного винта диапазоне, например: от 3°—5° до 25°—30°. При сборке все лопасти устанавливаются на одинаковый угол и контрятся гайками.

Имея такой винт, водитель может в зависимости от предполагаемого режима работы аэросаней заранее установить лопасти на нужный угол атаки.

Удобнее иметь винт с изменяемым во время движения шагом. Их можно разделить на два типа: двухдиапазонные, которые могут по желанию водителя устанавливаться в два предельных положения — «малый» или «большой шаг», и с принудительной установкой лопастей на нужный шаг во всем диапазоне. Изменение шага осуществляется механическим приводом. Несмотря на большое разнообразие конструкций, все они в основном сводятся к принципиальной схеме, изображенной на рисунке 3.

В этой схеме винт имеет металлическую втулку с гнездами, в которые на шарикоподшипниках устанавливаются попасти. На комлевой части каждой лопасти есть рычаг, соединенный тягой со скользящей по приводному валу муфтой. При перемещении муфта поворачивает тяги лопасти, переводя их с большого шага на малый. Продвигаясь дальше, муфта может установить лопасти в положение реверса, то есть создать винтом обратную тягу для торможения саней.

Скользящая муфта перемещается по валу специальным рычагом из кабины водителя. Для фиксации рычага в нужном положении имеется зубчатый сектор. От рычага тягой или тросом усилие передается на промежуточную качалку, которая и передвигает скользящую муфту но приводному валу. Обычно управление изменением шага одностороннее — перевод лопастей возможен только в одну сторону: с большого шага на малый и в положение реверса. На большой шаг винт переходит сам под действием аэродинамических сил и моментов, создаваемых противовесами, установленными на комлевых частях лопастей.

Оригинально выполнен винт АВ-6 на двухместных аэросанях К-36 конструкции Н. И. Камова (рис. 4). Его лопасти поворачиваются траверсой, расположенной внутри вала редуктора. На комлевых частях лопастей вместо рычагов установлены штыри с надетыми на них сухарями, входящими в прорези траверсы.

Рис. 4. Воздушный винт АВ-6:

1 — корпус втулки винта, 2, 6 — болт, 3, 7 — контровочная шайба, 4 — гайка, 5 — крышка, 8 — траверса, 9 — упорное кольцо реверса, 10 — шпонка, 11 — шплинт, 12 — гайка, 13 — шайба, 14 — противовес, 15 — болт противовеса, 16 — лопасть, 17 — балансировочный груз, 18 — глухая шайба, 19 — крепежная разрезная шайба, 20 — уплотнительная манжета, 21 — сепаратор, 22 — шарики, 23 — сухарь, 24 — стакан лопасти, 25 — контровочная втулка, 26 — стопорное кольцо, 27 — винт натяга, 28 — пята, 29 — дно стакана, 30 — шпонка противовеса.

Рис. 5. Схема управления воздушного винта АВ-6:

1 — тяга управления, 2 — рычаг, 3 — скользящая муфта, 4 — траверса, 5 — лопасть, 6 — противовес; А — положение лопасти «большой шаг», Б — «малый шаг», В — реверс.

АВ-6 — металлический, двухлопастный, толкающий, правого вращения (если смотреть в направлении движения) винт. Работает от двигателя МТ-8 мощностью 38—40 л. с. через редуктор. Частота вращения 2630 об/мин, Ø1600 мм.

По типу он — центробежно-механический, реверсивный, с фиксацией лопастей на прямой передаче 8°30′, на реверсе — 19° 30′, то есть рабочий диапазон их хода — 11°. Углы поворота лопастей замеряются на радиусе 600 мм.

Конструктивно винт состоит из стальной втулки и двух дюралюминиевых лопастей. Втулка устанавливается на фланец редуктора. Для крепления лопастей во втулке сделаны два гнезда, в которые вставлены специальные стаканы. Последние поворачиваются в сепараторах с шариками. Зазоры устраняются специальным винтом натяга. Лопасти поворачиваются траверсой, передвигающейся на шпонке внутри вала редуктора. На торцах лопастных стаканов эксцентрично расположены пальцы с надетыми на них сухарями, скользящими в прорезях траверсы.

Читать еще:  Транец навесной для лодки пвх

Траверса передвигается в продольном направлении тягой, соединенной со скользящей муфтой, которая, в свои очередь, соединена тягой с рычагов управления (рис. 5). На выходящих иг втулки концах стаканов с лопастями установлены противовесы — центробежные грузы. Они располагаются под углом 20° ±1° и закреплены на шпонках.

Винт работает по прямой схеме: под действием центробежных моментов, создаваемых противовесами, лопасти автоматически устанавливаются на шаг необходимый для данного режима движения. Перевод лопастей в реверсное положение осуществляется принудительно специальным рычагом, расположенным в кабине водителя Выгодный КПД винта сохраняется во всем диапазон работ.

Винты изменяемого шага

Для устранения недостатков воздушных винтов неизменяемого и фиксированного шага применяется воздушный винт изменяемого шага (ВИШ). Основоположником теории ВИШ является Ветчинкин. К ВИШ предъявляются следующие требования:

— ВИШ должен устанавливать на всех режимах полета наивыгоднейшие углы атаки лопастей;

— снимать с двигателя номинальную мощность на всем рабочем диапазоне скоростей и высот;

— сохранять максимальное значение коэффициента полезного действия на возможно большем диапазоне скоростей.

Лопасти ВИШ либо управляются специальным механизмом, либо устанавливаются в нужное положение под влиянием сил, действующих на воздушный винт. В первом случае это гидравлические и электрические воздушные винты, во втором — аэродинамические.

Гидравлический винт — воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится давлением масла, подаваемого в механизм, находящийся во втулке винта.

Электрический винт — воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится электродвигателем, соединенным с лопастями механической передачей.

Аэромеханический винт — воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится автоматически — аэродинамическими и центробежными силами.

Наибольшее распространение получили гидравлические ВИШ. Автоматическое устройство в винтах изменяемого шага предназначено для сохранения постоянными заданных оборотов воздушного винта (двигателя) путем синхронного изменения угла наклона лопастей при изменении режима полета (скорости, высоты) и называется регулятором постоянства оборотов (РПО).

Рис. 4.10 Работа воздушного винта изменяемого

шага при разных скоростях полета

РПО совместно с механизмом поворота лопастей изменяет шаг винта (угол наклона лопастей) таким образом, чтобы обороты, заданные летчиком с помощью рычага управления ВИШ, при изменении режима полета оставались неизменными (заданными).

На 4.10 показана схема работы ВИШ.

-При изменении скорости полета от взлетной до максимальной в горизонтальном полете угол установки лопастей j возрастает от своего минимального значения jмин до максимального jмакс (большого шага). Благодаря этому углы атаки лопасти изменяются мало и сохраняются близкими к наивыгоднейшим.

-Работа ВИШ на взлете характерна тем, что на взлете используется вся мощность двигателя – развивается наибольшая тяга. Это возможно при условии, что двигатель развивает максимальные обороты, а каждая часть лопасти винта развивает наибольшую тягу, имея наименьшее сопротивление вращению. Для этого необходимо, чтобы каждый элемент лопасти воздушного винта работал на углах атаки, близких к критическому, но без срыва воздушного потока( Рис. 44.10,а). Угол атаки лопасти соответствует величине максимальной подъемной силы.

Сопротивление вращению достигает в этом случае величины, при которой мощность, расходуемая на вращение винта, и эффективная мощность двигателя сравниваются и обороты будут неизменными.

-С увеличением скорости полета угол атаки лопастей воздушного винта уменьшается (Рис. 44.10, б). Уменьшается сопротивление вращению и воздушный винт «облегчается». Обороты двигателя должны возрастать, но РПО удерживает их постоянными за счет изменения угла атаки лопастей. По мере увеличения скорости полета лопасти разворачиваются на больший угол jср.

-При выполнении полета на максимальной скорости ВИШ также должен обеспечивать максимальное значение тяги. При полете на максимальной скорости угол наклона лопастей имеет предельное значение φмакс (Рис. 44.11, в).

-Следовательно, при изменении скорости полета происходит изменение угла атаки лопасти. При уменьшении скорости полета угол атаки увеличивается — винт «затяжеляется», при увеличении скорости полета угол атаки уменьшается – винт «облегчается». РПО автоматически переводит лопасти винта на соответствующие углы установки.

-При увеличении высоты полета мощность двигателя уменьшается и РПО уменьшает угол наклона лопастей, чтобы облегчить работу двигателя, и наоборот. Следовательно, РПО удерживает обороты двигателя с изменением высоты полета постоянными.

-При заходе на посадку воздушный винт устанавливается на малый шаг, что соответствует оборотам взлетного режима. Это дает возможность летчику при выполнении возможных маневров на глиссаде посадки получить взлетную мощность двигателя при увеличении оборотов до максимальных.

В современной авиации ВИШ имеют следующие разновидности: флюгерные, реверсивные, соосные, туннельные (рис.4.11).

Рис.4.11 Разновидности ВИШ

Флюгерным ( рис.4.11,б)называется ВИШ, лопасти которого могут устанавливаться в направлении полета. Сопротивление зафлюгированного винта значительно меньше, чем самовращающегося.

Флюгерные винты применяются очень широко на самолетах гражданской авиации.

Реверсивным (рис.4.11,а) считается ВИШ, лопасти которого могут устанавливаться на малые или отрицательные и создают при этом отрицательную тягу. Применение реверсивных винтов зна­чительно сокращает длину пробега.

Соосные винты(рис.4.11,в) состоят из двух ВИШ, расположенных друг за другом, вращающихся в разные стороны вокруг общей геометрической оси. Соосный винт имеет высокий к. п. д., так как отсутствуют потери энергии на закрутку потока за винтами, уравновешиваются реактивный и гироскопический моменты.

Туннельным (рис.4.11,г)называется винт, помещенный в профилиро­ванное кольцо – туннель. Эти винты имеют более высокий к. п. д. за счет уменьшения потерь энергии на отбрасывание струи.

За счет применения винтов изменяемого шага значительно улучшаются летные характеристики самолетов и повышается их экономичность. Вертикальная скорость при подъеме увеличивается на 20 – 30%, потолок самолета повышается на 10 – 15%, дальность и продолжительность полета увеличиваются на 15–20%, длина и время разбега сокращаются на 30 – 40%, а полезная нагрузка увеличивается на 10 – 15%.

Вывод: При проектировании силовой установки летательного аппарата обращается внимание на обеспечение следующих основных показателей: малый вес, необходимые тяга и мощность, экономичность на всех режимах полета.

Занятие №10

Дата добавления: 2016-09-06 ; просмотров: 3683 ;

ВИНТ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ШАГОМ

Представим себе автомобиль без коробки скоростей. Мощность его мотора может быть передана задним колесам различными путя­ми, однако, соотношение между шестернями мотора и задними ко­лесами остается постоянным при всех скоростях автомобиля. Мощ­ность, вырабатываемая мотором, зависит в этом случае от того, стоит ли автомобиль неподвижно или он находится в движении. Если мы хотим пустить в ход автомобиль без применения посторон­ней силы, передача от мотора на задние колеса должна быть такая же, как при первой скорости. После того как автомобиль тронулся, та­кое положение шестерен позволит мотору развить наибольшую мощность и достичь наивысших оборотов. На этом автомобиле мы сможем взбираться на гору, ехать по плохим дорогам, так как он будет иметь достаточную мощность; однако, скорость движения будет невелика.

Если мы произведем тот же опыт с автомобилем, который имеет только высшую (третью) скорость, — результат будет обратный. Стар­товать будет очень трудно, дальнейшее ускорение будет итти очень медленно, и, чтобы добраться куда-либо, придется избегать подъемов. Такое устройство передачи не обеспечит гибкой работы мотора, поэтому наиболее приемлемым было бы нечто среднее между этими двумя скоростями.

Винт с постоянным шагом, который применялся на самолетах до последнего времени, давал те же результаты, что и автомобиль без коробки скоростей. Винт с регулируемым шагом значительно увеличивает возможности современного самолета по сравнению с ко­робкой скоростей, принятой в автомобилях.

Чтобы мотор с нагнетателем мог развить максимальную мощ­ность, необходимую для взлета, он должен развить максимальное число оборотов в минуту. Это возможно только при винте с регу­лируемым шагом, лопасти которого расположены под малым углом. Благодаря такому винту транспортные самолеты могут отрываться от земли с большим грузом после небольшого пробега.

У винта с регулируемым шагом угол, образуемый лопастями, мо­жет быть изменен либо летчиком, либо автоматически. Цель автомати­ческой регулировки — поддерживать постоянные обороты мотора по причинам, которые будут изложены ниже.

Рис. 331. Этим рисунком мы хотим показать, что винт меняет свой шаг так, чтобы полностью поглощать мощность, развиваемую мотором при 1 900 об/мин. Это изменение шага производится регу­лирующим приспособлением.

Самолет в положении L развил нормальную крейсерскую ско­рость. В положении М самолет слегка поднимается. Мотор продол­жает работать при 1 900 об/мин, что означает, что он дает винту ту же мощность, хотя с увеличением лобового сопротивления нагрузка на винт увеличилась. Последнее обстоятельство компенсируется уменьшением шага винта.

Мощность мотора в положении L используется, главным образом, на увеличение горизонтальной скорости, в то время как в М она используется преимущественно на преодоление лобового сопроти­вления.

В положении N условия те же, что ив М. Однако, сопротивление движению, увеличившееся с увеличением угла подъема, компен­сируется увеличением тяги винта вследствие уменьшения его шага. В положении 8 наблюдается обратное. С увеличением мощности мотора, само собой разумеется, необходимо увеличить размеры винта, для того чтобы поглотить эту мощность и не допустить чрезмерного увеличения скорости вращения вала мотора. Установлено, однако, что винт с очень большим диаметром несколько непропорционален размерам современных самолетов. Поэтому часто вместо двухлопаст­ного винта применяется трехлопастный. Коэфициент его полезного действия несколько ниже. Скорость вращения винта всегда огра­ничена известным пределом. А именно скорость движения концов лопастей винта должна быть менее 300 м/сек; этим предотвращаются так называемые «потери», которые привели бы к понижению эффек­тивности винта.

Читать еще:  Лодочная насадка на триммер

Имеется много образцов винтов с регулируемым шагом. В основ­ном они все одинаковы, но в них применяются различные виды энергии, необходимой для изменения и регулирования шага. Наи­более характерны следующие типы: 1) винт, в котором для регулиро­вания применяется гидравлическая сила (здесь шаг винта регули­руется маслом под давлением); 2) винт, в котором используется электроэнергия.

Рис. 332. Винт постоянной скорости Кертис. Лопасти этого винта изготовляются из дюралюминия или стали. В последнем случае они делаются пустотелыми. К ступице винта прикреплен небольшой моторчик, который создает силу, необходимую для изменения шага винта. Зубчатая передача с огромным переда­точным числом, установленная между моторчиком и лопастями винта,

делает этот моторчик очень сильным, так что он может преодолеть сопротивление винта.

Источником электроэнергии для мотора винта служит двадцати­вольтовая батарея, установленная на самолете. Шаг винта может изменяться автоматически с помощью шарикового (гироскопического) регулятора, который вращается мотором самолета; это делается для сохранения постоянной скорости вращения. Необходимое упра­вление регулятором производится вручную пилотом. Когда не тре­буется автоматического изменения шага, регулятор выключают, и пилот сам устанавливает желательный шаг лопастей винта. Ток, поступающий от батареи к электромотору винта для изменения шага винта, проходит через магниты и тормоз, который мешает электро­мотору продолжать вращение после того, как ток выключен. Как только тормоз выключен, мотор начинает свою работу и изменяет шаг винта. Когда желательный шаг получен, действие регулятора выключает ток, идущий от батареи в электромотор. В этот мо­мент тормозной магнит, не получая электроэнергии, уже не пре­пятствует пружинному тормозу остановить вал электромотора. Шаг винта, по желанию, может быть переведен из полного положитель­ного на полный отрицательный. Регулирование шага обеспечивает маневренность гидросамолетов на поверхности воды.

Рис. 333. В многомоторном самолете в случае остановки одно­го из моторов вся нагрузка ложится на моторы, продолжающие работать. Нагрузка на винты этих моторов увеличивается, и поэтому уменьшается быстрота вращения моторов. Однако, ре­гулятор приостанавливает эту тенденцию мотора, уменьшая шаг винта ниже нормального и позволяя, таким образом, мотору сохра­нять свою мощность. Несмотря на большое напряжение работающих

моторов, самолет будет отставать, так как остановившийся мотор не только не тянет вперед, но, наоборот, создает дополнительное сопротивление во встречном воздушном потоке, который сам вра­щает винт. Этот бесполезный мотор в таких условиях отнимает около 75 л. с. от мощности работающих моторов (если каждый из мо­торов имеет 500 л. с.). Если мы прекратим провертывание остановив­шегося мотора, то он поглотит только 35 л. с. мощности работающего мотора. Если же мы приостановим не только провертывание «мерт­вого» мотора, но также и вращение его винта, то потеря мощности работающего мотора составит только около 10 л. с. Это означает, что в последнем случае самолет сэкономит больше мощности, кото­рая сможет быть использована, например, для покрытия на одном моторе большего расстояния с большей безопасностью или для полу­чения большей тяги от винта работающего мотора; большая тяга особенно необходима, когда один из моторов отказывает в ра­боте вскоре после взлета самолета.

Взлет. Для сокращения разбега самолета при взлете, осо­бенно когда самолет тяжело нагружен, необходимо большое уско­рение. Такое ускорение можно получить только тогда, когда вся мощность мотора передается на винт и обеспечивает хорошую тягу винта. С этой целью регулятор винта устанавливают на максимально допускаемое мотором число оборотов; в этом положении лопасти будут установлены на самый малый шаг, что и позволит мотору развить максимальную мощность.

В то время как частичное увеличение мощности мотора, необ­ходимое для отрыва, может быть достигнуто уменьшением угла ло­пастей винта, дальнейшее увеличение мощности возможно лишь при питании мотора большим количеством горючего и при увели­чении давления во всасывающем патрубке с помощью нагнетателя; это вызывает образование большего количества тепловой энергии из большего количества горючего, посылаемого в цилиндр в минуту. Данная максимальная мощность мотора не может быть поддержана в течение долгого времени, потому что избыток тепла, собирающийся в цилиндрах, не может быть передан в воздух так же быстро, как он создается. Однако, на короткий период можно без опасения пу­стить мотор на полный ход, как это оговаривается специальными инструкциями, после чего необходимо понизить его нагрузку до минимального уровня, чтобы предупредить перегрев.

Набор высоты. При наборе высоты мы используем макси­мальную мощность мотора, допустимую в течение более или менее

продолжительного времени (однако, она меньше, чем мощность, допустимая для отрыва), обращая избыточную силу — сверх вели­чины, необходимой для преодоления лобового сопротивления, — на быстрый подъем. Скорость набора высоты при наличии винта с регулируемым шагом увеличивается, так как избыток мощности мотора, используемый на подъем, возрастает. Во время подъема мотор вращается с постоянной скоростью, которая развивает опре­деленную мощность при определенном давлении во всасывающем патрубке. Всякое изменение угла подъема увеличивает или умень­шает число оборотов мотора в минуту.

Но регулятор, который управляет лопастями винта, соответ­ственно изменяет шаг винта. Следовательно, мотор сохраняет свое число оборотов и свою мощность во время всего подъема. При этих условиях винт работает с постоянной эффективностью.

Крейсерская скорость. Как только самолет достиг­нет высоты, намеченной для горизонтального полета, регулятор скорости должен быть установлен соответственно числу оборотов

мотора, рекомендованному для крейсерской скорости; после этого давление во всасывающем патрубке может быть соответственно отре­гулировано дросселем.

Независимо от положения носа самолета относительно горизонта, постоянно-скоростной винт будет сохранять то же самое число обо­ротов мотора; если даже самолет перейдет в пике, мотор не будет вращаться с большей скоростью.

Рис. 334. На этом рисунке показаны: зависимость между углом установки лопастей, скоростью взлета, крейсерской скоростью и максимальной скоростью одномоторного транспортного самолета на уровне моря и на расчетной высоте мотора.

Рис. 335. Этот рисунок показывает то же, что и рис. 334, но на нем рассматривается двухмоторный транспортный самолет. В пра­вой стороне рисунка показано, как меняется угол установки лопастей винта работающего мотора на уровне моря и на расчетной высоте в случаях, когда один из моторов не работает.

Рис. 336. Этот рисунок показывает вам полетные качества транс­портного самолета, мотор которого имеет или винт с постоянным шагом или винт, имеющий только две возможные установки шага (минимальный и максимальный шаг), или винт Кертис.

Винт изменяемого шага — Variable-pitch propeller

С переменным шагом воздушного винта или регулируемого шага воздушного винта (СРР) представляет собой тип воздушного винта с лопастями , которые могут вращаться вокруг своей продольной оси , чтобы изменить шаг лопаток . Реверсивные пропеллеров -those , где шаг может быть установлен до отрицательных значений, может также создать обратную тягу для торможения или идете в обратном направлении без необходимости , чтобы изменить направление вращения вала.

содержание

Самолет

Пропеллеры которого шаг винта можно регулировать , когда самолет находился на земле , были использованы в ряде ранних пионеров авиации, в том числе А. Роу и Луи Бреге . В 1919 г. Л. Е. Бейнс AFRAeS запатентовал первый автоматический переменный шаг пропеллер.

Французский самолет фирмы Levasseur отображается переменным шагом воздушного винта на 1921 Парижском авиасалоне, который, как утверждается, был испытан французским правительством в десять часов перспективе и может изменить высоту тона в любой оборотов двигателя.

Д — р Генри Селби Хель-Шоу и Т. Е. Бичем запатентовали гидравлический привод винт изменяемого шага (на основе переменного хода насоса) в 1924 году и представили доклад по этому вопросу до Королевского авиационного общества в 1928 году, хотя он был получен скептицизмом относительно его полезность. Пропеллер был разработан с Gloster Aircraft Company — как Gloster Хель-Шоу Бич с переменным шагом пропеллер — и был продемонстрирован на Глостере поганка , где она была использована , чтобы сохранить почти постоянная скорость.

Первый практический изменяемого шага гребного винта для самолетов был введен в 1932 году французская фирма Ратье впервые изменяемого шага винтов различных конструкций с 1928 года, опираясь на специальный шариковый подшипник геликоидаль- рампе корень лопастей для удобства эксплуатации.

Несколько конструкций были испытаны, в том числе небольшого мочевого пузыря сжатого воздуха в ступицах винта , обеспечивающих необходимую силу , чтобы противостоять пружине , которая будет управлять лопастями из мелкого шага (взлет) до грубого шага (уровень крейсерских). При подходящей воздушной скорости диск на передней части центрифуги будет достаточно нажать на воздушно-спускном клапане мочевого пузыря, чтобы уменьшить давление и позволить пружины для привода винта с крупным шагом. Эти «пневматические» пропеллеры были установлены на DH88 Comet самолета, победитель знаменитого междугородных 1934 МакРобертсона гонки и в Caudron C.460 победитель 1936 National Air Races , пролетела Мишель Detroyat. Использование этих пневматических винтов требуется предварительной установка винта к мелкому шагу предварительного взлету. Это было сделано путем повышения давления в мочевом пузыре с велосипедным насосом, следовательно , капризное прозвище Gonfleurs d’спиралей (проп Inflater мальчик) дал на самолете наземной механику во Франции до сих пор.

Читать еще:  Ловля рыбы на джиг

Такие винты используются в винтовых самолетах , чтобы приспособить пропеллер к различным упорным уровням и скоростям воздуха таким образом , что лопасти гребного винта не стойла, следовательно , ухудшая эффективность двигательной системы. Специально для крейсерских, двигатель может работать в его наиболее экономичном диапазоне скоростей вращения . За исключением идти в обратном направлении для торможения после касания вниз, шаг обычно контролируется автоматически , без вмешательства пилота. Воздушный винт с контроллером , который регулирует шаг лопаток , так что скорость вращения всегда остается той же самой, называется постоянной скоростью пропеллера . Воздушный винт с регулируемым шагом может иметь практически постоянную эффективность по всему диапазону воздушных скоростей.

Обычный типа регулируемого шага воздушного винта с гидравлическим приводом; она первоначально была разработана Фрэнком У. Колдуэлл из Гамильтона Стандартной отдела Объединенной авиастроительной компании . Этот проект привел к присуждению Collier Trophy 1933. де Havilland затем скупили права на производство Hamilton пропеллеров в Великобритании, в то время как британская компания Rotol была создана для производства своих собственных проектов. Французская компания Pierre Левассер и Smith Engineering Co. в Соединенных Штатах также разработаны изменяемого шага винтов. Smith пропеллеры были использованы Wiley Post на некоторых из своих рейсов.

Другой распространенный тип был первоначально разработан Уоллес Р. Тернбулл и уточнена Curtiss-Wright Corporation . Это электрически управляемый механизм впервые был испытан в 6 июня 1927 года в Кэмп Борден, Онтарио, Канада и запатентован в 1929 году ( патент США 1828348 ). Это не благоприятствуют некоторые пилоты во время Второй мировой войны, потому что даже тогда , когда двигатель уже не работает пропеллер может быть зачищен. На гидравлически управляемых воздушных винтов оперение должно было произойти до потери гидравлического давления в двигателе.

Как опытный самолет и сверхлёгкий стали более сложными, она становится все более распространенным для таких легких самолетов в соответствии с переменным шагом винтов, как наземные регулируемые пропеллеры и в полете переменной пропеллеры. Гидравлическая операция является слишком дорогой и громоздкой, а вместо этого использовать легкие воздушный суд гребных винты, которые активируются механически или электрический. Silence Твистер прототип kitplane был оснащен V-пропом , автоматическим самовозбуждением и электронно саморегулирующийся VP винт.

Переменная шага воздушного винта (VPP) может быть эффективным для полного диапазона скоростей вращения и условий нагрузки, так как его основного тона будет изменяться, чтобы поглотить максимальную мощность, что двигатель способен производить. При полной загрузке, судно, очевидно, нуждается в большем количестве двигательную способность, чем когда она пуста. Варьируя лопасть винта к оптимальной подаче, более высокая эффективность может быть получена, таким образом, экономия топлива. Судно с VPP может ускорить быстрее с мертвой точки, и может замедлиться гораздо более эффективно, делая остановки быстрее и безопаснее. VPP может также улучшить маневренность судна, направляя более сильный поток воды на руле.

Тем не менее, с фиксированным шагом гребного винта (ГЛС) и дешевле и надежнее , чем VPP. Также, как правило , ФППЫ более эффективная , чем VPP для одной конкретной скорости вращения и нагрузок состояния. Соответственно, сосуды , которые обычно работают при стандартной скорости (например, крупных балкеров, танкеров и контейнеровозов ) будет иметь FPP , оптимизированный для этой скорости. В другом крайнем случае , канал narrowboat будет иметь FPP по двум причинам: скорость ограничена до 4 миль в час (чтобы защитить банк канала), а винт должен быть устойчивым (при столкновении с подводных препятствий).

Сосуды с средней или высокой скоростью дизельных или бензиновыми двигателями используют редуктор, чтобы уменьшить выходную скорость двигателя до оптимального гребного винта скорость, хотя больших низких дизели скорости, чьи крейсерских обороты в минуте в 80 до 120 диапазона, как правило, прямой привод с прямым -reversing двигатели. В то время как ФППЫ-оборудованное судно должно либо реверсивный механизм или реверсивный двигатель обратного, A VPP судно не может. На большом корабле VPP требует гидравлической системы для управления положением лопастей. По сравнению с FPP, A VPP является более эффективным в обратном направлении, как лопатки ведущие кромки остаются в качестве таковых в обратном направлении, также, таким образом, что гидродинамический форма поперечного сечения является оптимальным для прямого и обратного.

В середине 1970-х годов, Uljanik верфи в Югославии произвел четыре ОКНТ с VPPs — танкер и три несущие руды / нефти — каждый работает от двух 20000 л.с. B & W дизельных двигателей непосредственно вождения Kamewa переменной высоты тона пропеллеров. Из — за высокой стоимости строительства ни один из этих судов не вернулся прибыль на протяжении своей жизни. Для этих судов, фиксированный шаг был бы более подходящим.

Переменный шага винтов обычно находятся на гавань или океанские буксиры, земснарядов , круизных судов , паромов , грузовых судов и больших рыболовных судов. До развития VPPs, некоторый суд будет чередоваться между «скоростью колесом» и «сила колеса» пропеллерами в зависимости от поставленной задачи. Современные конструкции VPP может выдержать максимальную мощность 44000 кВт (60000 л.с.).

Так же , как авиационный пропеллер, морская VPP может быть «пернатые». Это полезно для motorsailers , как этот режим дает наименьшее сопротивление воды при плавании без использования энергии. Кроме того , когда motorsailing, (т.е. при обоих предприняли путешествие власти и паруса) VPP можно огрубевшей включить компонент ветра.

Конструкция не нуждаясь никаких внешних входов является «AutoProp», морской пропеллер , где лопасти поворачиваются свободно и автоматически устанавливается на оптимальный угол. Autoprop эффективно работает в обратном направлении, а также вперед, помогая остановить и маневрирование. Autoprop выгодно для motorsailers плавающего при слабом ветре, так как двигатель может быть запущен и винт будет автоматически укрупняется признать составляющую скорости ветра с приводом на судне. Когда только под парусами, Autoprop Motorsailer будет автоматически перо , чтобы дать минимальное сопротивление сопротивления.

Воздушный Винт Изменяемого Шага (ВИШ)

конструктор этого проекта на нашем предприятии Олег Юрьевич Ермаков, к сожалению, так рано ушедший от нас.

Именно с его подачи начались работы по проектированию, изготовлению и испытаниям новых конструкций винтов изменяемого шага.

У хороших ВИШ есть только один недостаток – они дороги. Очень дороги. Потому, что производятся в европейских странах по каким-то абсолютно секретным и неприменимым на просторах Среднерусской возвышенности технологиям.

Но – Господь есть, и Он любит летунов, может быть, потому, что они стремятся ввысь. Только этим фактом можно объяснить, что «Авиаспектр-плюс» в этом кризисе явил мечту отечественного летчика – винт изменяемого шага по абсолютно разумной цене. И при этом не экономя на материалах и комплектующих, в лучших традициях советского авиапрома.

Чем же отличается наш, родной ВИШ от разработок западных инженеров? Слово имеет главный конструктор ВИШей Кулагин Игорь Юрьевич:

— В первую очередь стоит отметить, что сама конструкция наших ВИШей направлена на уменьшение износа трущихся деталей. Основным преимуществом является минимизация люфтов за счет повсеместного использования подшипников качения. Также мы разработали оригинальную конструкцию заделки лопасти в стакан, надежность которой была испытана на оборудовании Самарского Аэрокосмического университета.

Да и наша ступица ничем не уступает лучшим заграничным образцам: дюралевая заготовка (Д16Т), которой придается окончательная форма с помощью обработки на станке с ЧПУ. Управляющая винтовая пара: нержавейка — бронза. Электроника же выполнена в лучших традициях отечественного приборостроения – проста и надежна.

Данную модель ВИШа мы делаем в 3-х лопастном варианте, лопасти изготовлены из углепластика, что дает меньшую массу каждой лопасти, и, следовательно, дает уменьшение нагрузки на исполняющий механизм более чем в 2 раза и увеличение срока службы каждой лопасти. Мы работаем над разработкой ВИШей уже более трех лет, и за это время успели сделать конструкцию очень надежной.

— Спасибо, Игорь Юрьевич. Эта информация важна для принятия правильного решения об установке ВИШа.

Третья модель ВИШа (с 2016 г. в серийном производстве) успешно эксплуатируется в двух модификациях правого и левого вращения. Испытания второго ВИШа – ноябрь 2012 года. Этот ВИШ отработал 320 часов, потом улетел на Север.
Основные технические данные ВИШ AVS-PROP

Максимальная мощность двигателя до 135 л.с.
Количество лопастей 3
Максимальный диаметр винта 1900 мм (тянущий вариант); 1870 мм (толкающий вариант)
Диапазон углов 10 – 85 градусов на R 0,75
Масса винта 11,5 кг
Масса кока 0,5 кг
Максимально допустимые обороты 2650 об/мин
Возможная конфигурация Правый, левый, тянущий, толкающий
Тип лопасти AVS-PROP
Удлинитель опционально
Кок опционально
Тип двигателя Rotax 912ULS, 912is, 914
Гарантийный срок службы ВВ 12 месяцев со дня приобретения ВВ
Назначенный ресурс лопасти 450 летных часов с продлением по состоянию

В дополнение к полетным углам возможен режим флюгирования

Лопасти изготовлены из углеволокна с эпоксидным компаундом методом горячего формования при давлении 10 атм. Лопасть имеет оковку – латунь 0,5 мм

Если Вы хотите купить воздушный винт изменяемого шага от производителя, можете смело обращаться к нам.


Ссылка на основную публикацию
"
×
×
"
Adblock
detector