Сборная пустотелая лопасть

Сборная пустотелая лопасть

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к летательным аппаратам в частности к воздушным винтам. Профиль лопасти заполнен нижними трехгранниками , приклеенными с ориентацией их оси вдоль лопасти нижней гранью к нижней обшивке 2, верхние трехгранники приклеены верхней гранью к верхней обшивке 1. а при их контактировании между собой и склеивании по боковым граням в сочетании с верхней и нижней обшивками образуют в поперечном сечении лопасти форму ферменной конструкции, у которой функцию раскосов выполняют боковые грани трехгранников , а дугообразная крестовина выполнена по форме профили лопасти и разделенная прорезями на несколько трехгранных вставок 13. исходящих от трубчатого основания комлевого стержня причем в каждой вставке предусмотрено одно наклонное отверстие вдоль прорези, а другое - нормально к нижней плоскости, где. как и на верхней плоскости по вставкам, предусмотренно несколько волнообразных канавок, идущих от передней кромки до задней при этом верхняя и нижняя обшивки накрывают поверхности вставок а трехгранники надеты на соответствующие ставки по прорезям, где между каждыми двумя боковыми их гранями в прорези по наклонным отверстиям внедрены фиксирующие гвозди 20. производящие деформацию боковых граней трехгранников по форме поверхности наклонных отверстия а верхняя 3 и нижняя 4 накладки , будучи притянуты болтовой или заклепочной 22 затяжкой к вставкам крестовины, защемляют верхнюю 1 и нижнюю 2 обшивки и верхние и нижние грани трехгранников по волнообразной форме контактирующих поверхностей крестовины и накладок Каждая накладка в поперечном сечении имеет прямоугольную форму, по длине равна нижней или верхней поверхности крестовины с нужным числом отверстий, а по контактирующей поверхности имеет несколько волнообразных канавок, по форме согласующихся через защемляемый слой с волнообразными канавками крестовины у которых угол подъема волны равен 30°. Такое выполнение лопасти обеспечивает гарантированную ее жесткость. прочность и в то же время легкость. 2 зл ф-лы. 12 ил. 3 а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

У, ф фью rr

Комитет Российской Федерацнп по патентам и товарным знакам (21) 5017276/23 (22) 221091 (46) 30.10.93 Бюл. Йа 39-40 (78) Петинов Владимир Ильич (54) С60РНАЯ ПУСТОТЕПАЯ ЛОПАСТЬ (57) Изобретена относится к летательным аппаратац в частности к воздушным винтам. Профиль лопасти заполнен нижними трехгранниками, приклеенными с ориентацией их оси вдоль лопасти нижней гранью к нижней обшивке 2, верхние трехгранниюю приклеены верхней гранью к верхней обшивке

1, а при их контактировании между собой и склеиване по боковым граням в сочетании с верхней и вюкней обшивками образуют в поперечном сечении лопасти форму форменной конструкции, у которой функцию раскосов выполняют боковые грани трехгранников, а дугообразная крестовина выполнена по форме профиля лопасти и разделенная прорезями на несколько трехгранных вставок 13, исходящих от трубчатого основания комлевого стержня, причем s каждой вставке предусмотрено одно наклонное отверстие вдоль прорези, а другое — нормально к нижней плоскости, где, как и на верхней плоскости о вставкам, предусмотренно несколько волнообразных канавок идущих от передней кромки до

I (19) RÖ (11) (5l) 5 В64С и 2б В б4С27 4б задней, при этом верхняя и нижняя обшивки накрывают поверхности вставок а трехгранники надеты на соответствующие ставки по прорезяц где между каждыми двумя боковыми их гранями в прорези по наклонным отверстиям внедрены фиксирующие гвозди 20, производящие деформацию боковых граней трехгранников по форме поверхности наклонных отверстий, а верхняя 3 и нижняя 4 накладки, будучи притянуты болтовой или закпепочной 22 затяжкой к вставкам крестовины, защемпяот верхнкно 1 и нижнюю 2 обшивки и верхние и нижние грани трехгранников по волнообразной форме контактирующих поверхностей крестовины и накпадок

Каждая накладка в поперечном сечении имеет прямоугольную форму, по длине равна нижней или верхней поверхности крестовины с нужным числом отверстий, а по контактируощей поверхности имеет несколько волнообразных канавок, по форме согласующихся через защемпяемый слой с волнообразными канавками крестовины, у которых угол подъема волны равен 30 . Такое выполнение лопасти обеспечивает гарантированную ее жесткость, . прочность и B то же время легкость. 2 зл. ф-Abl, 12 З

2001832

Изобретение относится к летательным аппаратам дозвуковых скоростей, в частности к воздушным винта л, преобразующим энергию работы двигателя в силу тяги, применяемым в самолетах, вертолетах, дирижаблях, аэросанях, глиссерах и т.п, устройствах.

Известны лопасти самых разнообразных форм и конструкций, обладающие одним существенным недостатком — они сесьма тяжелы. Были попытки делать попасти полыми, которые, однако, применения в практике не нашли (2).

Известны также лопасти несущего винта вертолета, состоящие из лонжерона, нервюр; заполнителя и обшивки, где все силовые факторы восприни лаются только лонжероном, поскольку обшивка состоит иэ отдельных разъединенных между собой отсеков, неспособных оказывать сопротинле- 20 ние кручению и осевому растяжени д (1), Если первые (2) имеют большой оес, то вторые (1), кроме этого, имеют еще и очень низкую жесткость и малую прочность.

За прототип принимается конструкция полой лопасти (2).

Недостаток данной конструкции в том, что она сравнительно тяжела и иглеет малую жесткость, подвергается флатерным колебаниям. 30

Предлагаемая конструкция свободна от этих недостатков, Цель изобретения — облегчение веса, повышение жесткости и прочнОсти, Это достигается тем, что профиль попа- 35 сти заполнен нижними трехгранниками, приклеенными с ориентацией их оси вдоль лопасти нижней гранью к нижней обшивке, верхние трехгранники приклеены верхней гранью к верхней обшивке, а при их контак- 40 тировании между собой и склеивании по боковым граням в сочетании с верхней и нижней обшивками образуют в поперечном сечении лопасти форму ферменной конструкции, у которой функцию раскосов оыпол- 45 няют боковые грани трехгранников, а дугообразная крестовина выполнена по форме профиля лопасти и разделена прорезями на несколько трехгранных вставок, исходящих от трубчатого основания стержня, причем в каждой вставке предусмотрено одно наклонное отверстие вдоль прорези, а другое — нормально к нижней плоскости, где, как и на верхней плоскости по вставкам, предусмотрено несколько волнообразных канавок, идущих от передней кромки до задней. при этом верхняя и нижняя обшивки накрывают поверхности вставок, а трехгранники надеты на соответствующие вставки по прорезям. где между каждыми двумя боковыми их гранями в прорези по наклонным отверстиям внедрены фиксиру ощие гвозди, производящие деформацию боковых граней трехгранников по форме пооерхности наклонных отверстий, а оерхняя и нижняя накладки, будучи притянуты болтовой или заклепочной затяжкой к вставкам крестовины, защемляют- верхнюю и нижнюю обшивки, верхнюю и нижнюю грани трехгранников по волнообразной форме контактирующих поверхностей крестовины и накладок.

Тонкостенные трехгранники выполнены иэ композиционных материалов, например иэ стеклопластика, путем намотки на специальные оправки или из полос тонколистоного леталла, продольно склеенных боковыми кромками внахлест по нижним или верхним граня л, причем трехгранники увеличиваются по толщине грани в направлении к крестовине согласно расчету на прочность путем наложения приклеиванием одного слоя на другой, при этом верхние грани верхних трехгранников выполнены по форме кривой профиля верхней обшивки по месту их расположения.

Каждая накладка в поперечном сечении имеет прямоугольную форму, по длине равна нижней или верхней поверхности крестовины с нужным числом отверстий, а по контактирующей поверхности имеет несколько волнообразных канавок, по форме согласующихся через эащемляемый слой с волнообразными канавками крестовины, у которых угол подъема волны а равен 30О.

На фиг.1 показан общий оид лопасти (закрутка лопасти условно не показана); на фиг.2 — верхний и нижний трехгранники; на фиг,3 — комленый стержень с трубчатым основанием и крестовиной, разрезанной прорезями на отдельные трехгранные вставки (нсе это выполнено из единой цельной заготовки); на фиг.4 — форма расположения трехгранников в границах профиля лопасти; на фиг.5 — расположение трехгранников между верхней и нижней обшивками (д — угол наклона боковых граней к нижней обшивке); на фйг,б — сечение А — А на фиг,3; на фиг,7— сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.8 — форма волнового эащемления оперения лопасти на останках накладками от болтовой или заклепочной затяжки; на фиг.9 — узел I на фиг.8 (показан угол а подъема поверхности волновой канавки при защемлении слоя, состоящего из обшивки и граней трехгранников); на фиг.10 — оид лопасти в плане (закрутка лопасти условно не показана); на фиг.11— сечение В-В на фиг.10; на фиг.12 — сечение

Г-Г на фиг.11.

2001832

40

Сборная пустотелая лопасть включает верхнюю 1 и нижнюю 2 обшивки, накладки

3 и 4, трехгранники 5 и 6, дугообразную крестовину 7 со стержнем 0. Профиль лопасти заполнен нижними трехгранниками 6, приклеенными с ориентацией их оси вдоль лопасти нижней гранью9 к нижней обшивке

2, верхние трехгранники 5 приклеены верхней гранью 10 к верхней обшивке 1, а при их контактировании между собой и склеивании по боковым граням 11 в сочетании с верхней 1 и нижней 2 обшивками образуют в поперечном сечении лопасти форму ферменной конструкции (фиг.4, фиг.5), у которой функцию раскосов выполняют боковые грани 11 трехгранников, Дугообразная крестовина 7 (фиг.3) выполнена по форме профиля лопасти и разделена прорезями 12 на,несколько трехгранных вставок 13 (фиг.б), исходящих от трубчатого основания 14 стержня 8, причем в каждой вставке 13 предусмотрено одно наклонное отверстие 15 вдоль прорези

12, а другое 16 — нормально к нижней плоскости 2 (фиг.7), где, как и на верхней плоскости по вставкам 13, предусмотрено несколько волнообразных канавок 17 (фиг.9), идущих от передней кромки 18 до задней 19 (фиг.10), при этом верхняя 1 и нижняя 2 обшивки накрывают поверхности вставок 13, а трехгранники 5 и 6 надеты на соответствующие вставки 13 по прорезям

12, где между каждыми двумя их боковыми гранями 11 в прорези 12 по наклонным отверстиям 15 внедрены фиксирующие гвозди

20, производящие деформацию боковых граней 11 трехгранников 5 и 6 по форме поверхности наклонных отверстий 15. Верхняя 3 и нижняя 4 накладки, будучи притянуты болтовой 21 или эаклепочной 22 затяжкой к вставкам 13 крестовины 7, защемляют верхнюю 1 и нижнюю 2 обшивки

2 и верхнюю 10 и нижнюю 9 грани трехгранников 5и 6 по волнообразной форме контактирующих поверхностей крестовины 7 и накладок 3 и 4.

Тонкостенные трехгранники 5 и 6 выполнены из композиционных материалов, например иэ стеклопластика, путем намотки на специальные оправки или иэ полос тонколистового металла, продольно склеенных боковыми кромками внахлест по нижним 9 или верхним 10 граням, причем трехгранники 5 и 6 увеличиваются по толщине грани в направлении к крестовине 7 согласно расчету на прочность путем наложения приклеиванием одного слоя на другой, при этом верхние грани 10 верхних трехгранников 5 выполнены по форме кривой профиля верхней обшивки 1 по месту их расположения (фиг.11).

Каждая иэ накладок 3 и 4 в поперечном сечении имеет прямоугольную форму (фиг.8), по длине равна нижней или верхней поверхности крестовины 7 с нужным числом отверстий 15 и 16, з по кентактируещей поверхности имеет несколько волнообразных канавок 17, по форме согласующихся через эащемляемый слой 23 с волнообразными канавками 17 крестовины 7, у которых угол а подьема волны канавок 17равем 30 (фиг.9).

Болтовая затяжка осуществяяется только в случае, когда опвремюе лоаастм будет выполнено из композиарюмнык материалов, а если из металлических листов, то рациональнее и надежнее юрнменять затяжку заклепками, Увеличение хорды и трясины лопасти от сечения Д-Д к сечению Е-Е (фиг.10 диктуется прочностью и технеаогией извлечения иэ трехгранников специальных оправок, на которые намахиваются трехгранники и на которых производится опрессовка профиля при склвнвании трехгранников между собой и с обмюекой в специальной винтовой форме, оередеяяемой необходимой величиной закрутки.

Затяжка защемляемого сяея 23 производится только после предварительного опрессовывания в специальном яриспособлении с целью достичь волной деформации эащемляемого слоя 23 по поверхностям волнообразных канавок 17.

В чертежах показам щюфивь лопасти, дающий предельно максимеиьнув силу тяги, при прочих равных данных в сравнении с известными лопастями.

Работа лопасти.

Волнообразное эащемленне оперения лопасти на крестовине 7 дает эффективное и надежноесоединение, преййщввей форму как бы одной целой детали. Нщ вкность такого соединения подтверждре са экспвриме нта ми и гарантируется тем, что вытягиванию слоя 23 иэ защемяения будет препятствовать то, что слой 23 ммеет хорошую опору отверстиями 16 на стержни болтов 21 или заклепок 22. При затяжке слоев болтовым усилием или заклепками их вытягиванию будет препятствовать усилие трения сразу по четырем поверхностян, оно было бы весьма существенным даже при условии, если бы поверхности трения были бы прямыми плоскостями.

Предусмотренное волновое эащемление существенно увеличивает силу поверхностного трения, а следовательно, и

2001832

20 сопротивляемость вытягиванию слоев из защемления.

Чтобы вытянуть слой 2ф иэ волнового эащепления, необходимо преодолеть усилие, идущее нв раэгибание деформируемых слоев иэ волнообразной формы до прямолинейной.

Кроме эащемляемого слоя 23 по волновым канавкам 17, не меньшее сопротивление вытягиванию будет оказывать и эащемление боковых граней 11 в наклонных отверстиях 15 фиксирующими гвоздями 20.

Точный расчет волнового защемления весьма сложен, а из приближенного, при а - 30, следует, что сила болтовой или эаклепочной затяжки должна равняться силе вытягивания.

Сопротивление продольному изгибу лопасти будет оказывать каждая боковая грань 11 каждого трехгранника 5 и 6 совмеФ о р мул а изобретен и я

1. СБОРНАЯ ПУСТОТЕЛАЯ ЛОПАСТЬ, содержащая верхнюю и нижнюю обшивки, накладки и дугообразную крестовину с комлевым стержнем, отличающаяся тем, что она снабжена ориентированными осями вдоль размаха лопасти трехгранниками, контактирующими и склеенными между собой боковыми гранями, а нижними и верхними гранями склеенными сООт» ветственно с нижними и верхними обшивками с образованием в поперечном сечении лопасти ферменной конструкции, функцию раскосов в которой выполняют боковые грани трехгранников, а дугообразная крестовина выполнена по форме профиля лопасти и разделена прорезями на несколько трехгранных вставок, исходящих от трубчатого основания комплексного стержня, в каждой вставке предусмотрено одно наклонное отверстие вдоль прорези, а второе - нормально к нижней плоскости, причем как на нижней, так и на верхней плоскости по вставкам выполнено несколько волнообразных канавок. идущих от передней кромки до задней, а трехгранники размещены на соответствующих вставках по прорезям и между каждыми двумя боковыми их гранями в прорези по наклонным отверстиям внедрены фиксирующие гвозди, деформи рующие боковые грани трехгранников по форме поверхности наклонных отверстий, стно с обшивками 1 и 2, подобно двутавровым балкам (лонжеронам), ConpoòèâëåHèå деформации кручения будет оказываться условными балками ферменной конструкции (фиг.5), расположенными нормально друг к другу, которые можно представить, если рассечь перо лопасти по сечениям К-К и И-И (фиг.10). Поскольку эти балк будут ферменными конструкциями, то они будут достаточно жесткими на деформацию изгиба, а следовательно, и на деформацию кручения, подобно лопасти иэ сплошного тела. (56) 1. Данилов В.А. Вертолет МИ 3. М.;

Транспорт., 1988.

2, Александров В.Л. Воздушные винты.

Гос. изд-во оборонной пром-ти, 1951, с.77, фиг,55, 56. а верхняя и нижняя накладки, будучи притянутыми болтовой или заклепочной затяжкой к вставкам крестовины, защемляют верхнюю и нижнюю обшивку и верхние и нижние грани трехгранников по волнообразной форме контактирующих поверхностей крестовины и накладок.

2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что тонкостенные трехгранники выполнены иэ композиционного материала. преимущественно стеклопластике, путем намотки на оправки. или полос тонколиЗ5 стового материала, продольно склеенных боковыми кромками внахлест по нижним и верхним граням, причем трехгранники увеличиваются по толщине грани в направлении к крестовине путем наложения

40 приклеиванием одного слоя на другой, при этом верхние грани верхних трехгранников выполнены по форме кривой профиля верхней обшивки по месту их расположения.

45 3. Лопасть по п,1, отличающаяся тем, что каждая накладка в поперечном сечении выполнена прямоугольной, à по длине равной нижней или верхней поверхности крестовины с требуемым числом отвер50 стий, а на поверхности. контактирующей с крестовиной, выполнено несколько волнообразных канавок, по форме согласующихся через защемляемый слой с волнообразными канавками крестовины, у которых угол подъема волны а = ЗО .

2001832

2 Г,1 0 1 с(? „1

1б фЮ М g

Фи87Р

Корректор Л.Ливринц

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор H.Öàëèõèíý

Даказ 3150

Составитель В.Петинов

Техред М.Моргентал

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., 4/5