Послушный винт

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

Тяговое упрочнение, 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. В один момент на верхней поверхности из-за несимметричности обтекания воздушный поток завихряется, появляется разрежение, создающее силу Р2.

Эти силы направлены в одну сторону, действуют перпендикулярно плоскости пластины и приложены в ее геометрическом центре. Они смогут быть заменены одной — равнодействующей силой Р. В случае если же последнюю разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие, то возьмём соответственно подъемную силу Т (либо тягу) и силу сопротивления воздуха X.

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

В случае если разглядывать соотношение сил Т и X в зависимости от угла атаки при постоянной скорости, то окажется, что сопротивление неспешно возрастает и достигает максимума при вертикальном положении пластины. Сила же тяги сперва растет (до удачнейшего для данной скорости перемещения угла атаки), а после этого быстро значительно уменьшается. Следовательно, для каждой скорости возможно лишь одни удачнейший угол атаки.

Рис. 1. Силы, действующие на прямую аэродинамический профиль и пластинку при перемещении 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 — протяженность верхней части профиля, I1 — протяженность нижней части.

Рис. 2. Типы воздушных винтов:

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

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 трансформацией шага винта в кабине водителя, 13 — фиксатор рычага управления, 14 — зубчатый сектор, 15 — тяга.

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

В случае если пластина не плоская, а выполнена в виде аэродинамического профиля (см. рис. 1Б), то в зависимости от его формы величина подъемной силы при других равных условиях существенно возрастает. Аэродинамический профиль более удачен, чем прямая пластина.

Скорость обтекания его верхнего и нижнего обводов разны, а следовательно, неоднозначно и давление. Исходя из этого таковой профиль кроме того при нулевом угле атаки формирует подъемную силу. Одновременно с этим сопротивление его меньше, чем у прямой пластины таковой I толщины.

Серьёзным параметром, определяющие назначение воздушного винта, есть величина его шага (Н). Ход 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 имеется ход. Он определяется по формуле:

Н = 1,5 ПR tg?,

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

Но гайка и болт — жёсткие тела.

Воздушный же винт вращается в сжимаемой среде, имеющей малую плотность. Наряду с этим он проскальзывает продвигается вперед на намного меньшее расстояние, чем его расчетный ход.

Чем больше нагрузка на винт, больше величина скольжения и больше фактический ход винта.

Фактический ход определяет нагрузку приводной двигатель и воздействует на экономичность.

Использование винтов изменяемого шага дает возможность приобрести громаднейший коэффициент нужного действия (КПД), а следовательно, и громаднейшую тягу. Действительно, лишь на одном, соответствующем этому шагу, расчетном режиме. Конструкторы аэросаней значительно чаще изготавливают воздушные винты блочными, выполненными из цельного либо склеенного древесного бруса (рис. 2). Подобный винт возможно сделать и из металла.

На практике в зависимости от дорожных условий нужно варьировать величину шага. При перемещении с места нужно взять большую тягу (ход винта наряду с этим должен быть малым), а с повышением скорости ход нужно увеличивать.

На рисунке изображены винты с шагом, изменяемым на месте.

Такие винты взяли громадное распространение на самодельных аэросанях. Они смогут быть двух-, трех- и четырехлопастными. лопасти и Втулка делаются раздельно. Втулка из стали либо дюралюминия снабжается посадочным конусом со шпоночной канавкой для установки на приводной вал двигателя и имеет гнезда под лопасти винта.

Гнезда смогут быть резьбовыми (рис. 2В) либо с проточенными кольцевыми канавками, в случае если втулка разъемная (рис. 2 Г). Число гнезд соответствует количеству лопастей.

Лопасти изготавливаются из дерева, пластика с усиленной комлевой частью либо из металла. Если они крепятся на резьбе, то комлевая часть заканчивается резьбовым хвостовиком.

Для правильной установки лопастей на необходимый угол атаки на их хвостовики наносят контрольные риски, а на торцевой части каждого гнезда во втулке по транспортиру калибруют шкалу углов в нужном для данного винта диапазоне, к примеру: от 3°—5° до 25°—30°.

При сборке все лопасти устанавливаются на однообразный угол и контрятся гайками.

Имея таковой винт, шофер может в зависимости от предполагаемого режима работы аэросаней заблаговременно установить лопасти на необходимый угол атаки.

Эргономичнее иметь винт с изменяемым на ходу шагом.

Их возможно поделить на два типа: двухдиапазонные, каковые смогут по желанию водителя устанавливаться в два предельных положения — «небольшой» либо «громадный ход», и с принудительной установкой лопастей на необходимый ход во всем диапазоне. Изменение шага осуществляется механическим приводом. Не обращая внимания на громадное разнообразие конструкций, все они по большей части сводятся к принципиальной схеме, изображенной на рисунке 3.

В данной схеме винт имеет железную втулку с гнездами, в каковые на шарикоподшипниках устанавливаются попасти. На комлевой части каждой лопасти имеется рычаг, соединенный тягой со скользящей по приводному валу муфтой. При перемещении муфта поворачивает тяги лопасти, переводя их с громадного шага на небольшой.

Продвигаясь дальше, муфта может установить лопасти в положение реверса, другими словами создать винтом обратную тягу для торможения саней.

Скользящая муфта перемещается по валу особым рычагом из кабины водителя. Для фиксации рычага в нужном положении имеется зубчатый сектор.

От рычага тягой либо тросом упрочнение передается на промежуточную качалку, которая и передвигает скользящую муфту но приводному валу. В большинстве случаев управление трансформацией шага одностороннее — перевод лопастей вероятен лишь в одну сторону: с громадного шага на небольшой и в положение реверса. На громадный ход винт переходит сам под действием аэродинамических моментов и сил, создаваемых противовесами, установленными на комлевых частях лопастей.

Уникально выполнен винт АВ-6 на двухместных аэросанях К-36 конструкции Н. И. Камова (рис. 4). Его лопасти поворачиваются траверсой, расположенной в 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 «громадной ход», Б — «небольшой ход», В — реверс.

АВ-6 — железный, двухлопастный, толкающий, правого вращения (в случае если наблюдать в направлении перемещения) винт. Трудится от двигателя МТ-8 мощностью 38—40 л. с. через редуктор. Частота вращения 2630 об/мин, O1600 мм.

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

Конструктивно впит складывается из металлической втулки и двух дюралюминиевых лопастей.

Втулка устанавливается на фланец редуктора. Для крепления лопастей во втулке сделаны два гнезда, в каковые засунуты особые чашки. Последние поворачиваются в сепараторах с шариками. Зазоры устраняются особым винтом натяга. Лопасти поворачиваются траверсой, передвигающейся на шпонке в вала редуктора. На торцах лопастных чашек эксцентрично расположены пальцы с надетыми на них сухарями, скользящими в прорезях траверсы.

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

Винт трудится по прямой схеме: под действием центробежных моментов, создаваемых противовесами, лопасти машинально устанавливаются на ход нужный для данного режима перемещения. Перевод лопастей в реверсное положение осуществляется принудительно особым рычагом, расположенным в кабине водителя Удачный КПД винта сохраняется во всем диапазон работ.

Игромир

Послушный винт

Рандомные статьи:

Цесна 2. Бортовое

Похожие статьи, которые вам понравятся: