Nadežins Ņikita
Propellera teorija: no pirmajiem dzenskrūvēm līdz efektīvajām nākotnes vienībām.
PLĀNS:
Ievads.
1.1. Gaisa propelleris.
1.2.Tehniskās prasības F1B klases gaisa kuģa modelim.
3. Propellera konstrukcijas apraksts.
1.4. Lidmašīnas modeļa apraksts.
Secinājums.
Literatūras saraksts, programmatūra.
Lietojumprogrammas.
Ievads
Propellers, dzenskrūve, piedziņas ierīce, kurā radiāli izvietotas profilētas lāpstiņas, griežoties, izmet gaisu un tādējādi rada vilces spēku (“Propellers” - studentu publikācija lielā tirāžā Maskavas Aviācijas institūtā). Propellers sastāv no viena, divām vai vairākām lāpstiņām, kas savienotas viena ar otru ar rumbu. Galvenā dzenskrūves daļa ir lāpstiņas, jo tikai tās rada vilci.
Propellera ideju 1475. gadā ierosināja Leonardo da Vinči, un vilces spēka radīšanai to pirmo reizi izmantoja 1754. gadā V.M. Lomonosovs meteoroloģiskās izpētes ierīces modelī.
M.V. Lomonosovs
Lidmašīnā A.F. Mozhaisky izmantoja dzenskrūves. Brāļi Raiti izmantoja stūmējdzenskrūvi.
Pat pirms pirmās lidmašīnas projektēšanas sākuma A.F. Mozhaisky izgatavoja vairākus lidmašīnu modeļus, kuros dzenskrūve bija dzenskrūve, ko darbina gumijas lente. Amerikā brāļi Raiti arī vispirms izgatavoja lidmašīnu modeļus, un tikai pēc tam tika izstrādāta pirmā lidojošā lidmašīna.
Kopš 20. gadsimta sākuma jaunieši visā pasaulē sāka konstruēt un būvēt lidmašīnas un rīkot sacensības. Mūsu valstī pirmās sacensības instruēja N.E. Žukovskis 1926. gadā. Aeromodelēšanas sportu sāka kultivēt Starptautiskā Aeronautikas federācija FAI, tika izstrādāts FAI kodekss, tiek rīkotas Viskrievijas un starptautiskas sacensības.
Saskaņā ar konkursa noteikumiem visiem dalībnieku modeļiem ir jāatbilst noteiktām prasībām, un, lai uzvarētu konkursā, ir jāizgatavo modelis, kas lido vislabāk. Lai to izdarītu, ir jāpalielina modeļa pacelšanās augstums, taču to ir grūti izdarīt, jo modeļa enerģijas rezervi ierobežo gumijas motora svars, kas tiek pārbaudīts sacensību laikā. Atliek tikai palielināt gumijas enerģijas izmantošanas koeficientu, un tā ir propellera mehanizācija lidojumā, mainot ģeometriskos raksturlielumus. Gumijas motora griezes moments ir mainīgs un tam ir nelineārs raksturlielums. Un dzenskrūves piedziņai nepieciešamais griezes moments ir proporcionāls dzenskrūves diametram līdz piektajai jaudai. Lai realizētu pieejamo griezes momentu un palielinātu dzenskrūves efektivitāti, lidojuma laikā ir jāmaina diametrs un piķis. Esošajās konstrukcijās dzenskrūves solis ir mainīts, jo tas ir strukturāli vienkāršāks, taču tas ir saistīts ar lidojuma ātruma palielināšanos un līdz ar to kaitīgu spārnu pretestību. Ieguvums ir neliels. Palielinot dzenskrūves diametru, vienlaikus palielinot soli, dzenskrūve var tikt izmantota efektīvāk. Laimests ir lielāks.
Uzdevums : mehānismu izstrāde efektivitātes paaugstināšanai, degvielas patēriņa samazināšanai dažāda veida enerģijas ražošanai, kas samazina kaitīgo izmešu daudzumu atmosfērā.
Šī darba tēma ir ļoti aktuāla mūsdienu tehnoloģiju attīstības izpratnei. Darbs pie dzenskrūves efektivitātes paaugstināšanas ļauj nākotnē izstrādāt sarežģītākus mehānismus, kuru mērķis ir palielināt citu produktu efektivitāti, kas patērē siltumenerģiju un elektroenerģiju un ir saistīti ar apkārtējās telpas ekoloģijas uzlabošanu. Mūsdienu pasaulē tas ir ļoti svarīgi, jo mašīnu un ģeneratoru efektivitāti paaugstinošu mehānismu izmantošana samazina degvielas patēriņu un līdz ar to arī sadegšanas produktu emisijas atmosfērā un uzlabo vides stāvokli un cilvēku veselību.
Šī darba mērķis : mehānisma konstrukcija, kas palielina mehāniskās enerģijas izmantošanas efektivitāti ar gumijas dzinēja lidmašīnas modeļa propelleru.
Darba nozīme : Izmantojot vienkārša mehānisma projektēšanas piemēru, tiek apspriesti sarežģītāku mehānismu projektēšanas jautājumi, kurus var efektīvi izmantot nākotnē, izstrādājot jaunus gaisa kuģus.
1. Propellers
Mierīgā gaisā lidmašīna var lidot horizontāli vai uzkāpt tikai tad, ja tai ir piedziņa. Šāda piedziņas ierīce var būt dzenskrūve vai reaktīvo dzinēju. Propellers jādarbina ar mehānisku dzinēju. Abos gadījumos vilce rodas tāpēc, ka kustībai pretējā virzienā tiek izmesta noteikta gaisa vai izplūdes gāzu masa.
4. att. Spēku diagramma, kas iedarbojas uz dzenskrūvi.
Kustības laikā dzenskrūves lāpstiņa apraksta spirālveida līniju kosmosā. Šķērsgriezumā tam ir spārnu profilu forma. Pareizi konstruētā dzenskrūvē visas lāpstiņas sekcijas saskaras ar plūsmu noteiktā labvēlīgā leņķī. Šajā gadījumā uz asmeni veidojas spēks, kas līdzīgs aerodinamiskajam spēkam uz spārnu. Šis spēks, sadaloties divās daļās (dzenskrūves plaknē un perpendikulāri plaknei), dod vilci un pretestību noteiktā lāpstiņas elementa augšanai. Summējot spēkus, kas iedarbojas uz visiem lāpstiņu elementiem, iegūstam dzenskrūves radīto vilci un dzenskrūves griešanai nepieciešamo griezes momentu (4. attēls). Atkarībā no patērētās jaudas daudzuma tiek izmantoti dzenskrūves ar dažādu lāpstiņu skaitu - diviem, trīs un četriem lāpstiņām, kā arī koaksiālās dzenskrūves, kas rotē pretējos virzienos, lai samazinātu jaudas zudumus izmestās gaisa plūsmas vērpšanas dēļ. Šādi propelleri tiek izmantoti Tu-95, An-22, Tu-114 lidmašīnās. Tu-95 ir aprīkots ar 4 NK-12 dzinējiem, ko projektējis Nikolajs Kuzņecovs (5. attēls). Šo dzenskrūvju lāpstiņu gali griežas virsskaņas ātrumā, radot lielu troksni (NATO nosaukums Tu-95 lidmašīnai ir “Lācis”, pieņemts 1956. gadā un Krievijas gaisa spēki izmanto šo lidmašīnu līdz mūsdienām). Lidmašīnu modelēšanā augstu rezultātu sasniegšanai sacensībās izmanto arī vienas lāpstiņas dzenskrūves. Skrūves efektivitāte ir atkarīga no skrūves pārklājuma daudzuma
(kur ir lāpstiņu skaits, ir maksimālais lāpstiņas platums), jo mazāks ir dzenskrūves pārklājums, jo augstāku dzenskrūves efektivitāti var iegūt. Bezgalīgu pārklājuma samazināšanos novērš asmens izturība. Daudzlāpstiņu dzenskrūves nav izdevīgas, jo samazina efektivitāti.
5. att. Lidmašīna TU-95 ar koaksiālo propelleri.
Pirmajiem propelleriem lidojuma laikā bija fiksēts piķis, ko noteica nemainīgs dzenskrūves lāpstiņu uzstādīšanas leņķis. Lai uzturētu pietiekami augstu efektivitāti visā lidojuma ātruma un dzinēja jaudas diapazonā, kā arī vilces vektora pārvilkšanai un maiņai nosēšanās laikā tiek izmantoti mainīga soļa dzenskrūves (VPR). Šādos dzenskrūvēs lāpstiņas tiek pagrieztas rumbā attiecībā pret garenisko asi ar mehānisku, hidraulisku vai elektrisku mehānismu.
Lai palielinātu vilci un efektivitāti pie maza kustības ātruma un lielas jaudas, dzenskrūve ir ievietota profilētā gredzenā, kurā strūklas ātrums rotācijas plaknē ir lielāks nekā izolētai dzenskrūvei, un pats gredzens cirkulācijas dēļ. ātruma, rada papildu vilci.
Propella lāpstiņas ir izgatavotas no koka un duralumīnija. Tērauds, magnijs, kompozītmateriāli. Pie lidojuma ātruma 600-800 km/h propellera efektivitāte sasniedz 0,8-0,9. Lielos ātrumos gaisa saspiežamības ietekmē efektivitāte samazinās. Tāpēc propelleris ir izdevīgs zemskaņas gaisa kuģa ātrumā.
Ideju par dzenskrūvi 1475. gadā ierosināja Leonardo da Vinči (1. attēls), un 1754. gadā to pirmo reizi izmantoja, lai radītu vilci M.V. Lomonosovs meteoroloģisko pētījumu instrumenta modelī (2. attēls). Līdz 19. gadsimta vidum tvaikoņi izmantoja dzenskrūvei līdzīgus dzenskrūves. 20. gadsimtā dzenskrūves sāka izmantot dirižabļos, lidmašīnās, sniega motociklos, helikopteros, gaisa spilvenos utt.
Rīsi. 1. Helikopters. Ideja, ko ierosināja Leonardo da Vinči. Modelis pēc Leonardo da Vinči skices.
2. att. Ierīces modelis M.V. Lomonosovam meteoroloģiskajiem pētījumiem.
Propelleru aerodinamisko aprēķinu un projektēšanas metodes ir balstītas uz teorētiskiem un eksperimentāliem pētījumiem. 1892.-1910.gadā krievu zinātniskais inženieris un izgudrotājs S.K. Dževetskis izstrādāja teoriju par izolētu asmens elementu, un 1910.-1911. gadā krievu zinātnieki B.N. Jurijevs un G.Kh. Sabinins izstrādāja šo teoriju. 1912.-1915.gadā N.E. Žukovskis izveidoja virpuļu teoriju, kas sniedz vizuālu fizisku priekšstatu par dzenskrūves un citu lāpstiņu ierīču darbību un izveido matemātisko saikni starp spēkiem, ātrumiem un ģeometriskajiem parametriem šādās mašīnās. Šīs teorijas turpmākajā attīstībā nozīmīga loma ir V.P. Večinkins. 1956. gadā padomju zinātnieks G.I. Maikoparovs paplašināja propellera virpuļu teoriju līdz helikoptera rotoram.
NAV. Žukovskis
Pašlaik, lai izveidotu liela izmēra tālsatiksmes lidmašīnas, bija nepieciešamas lielākas jaudas un ļoti ekonomiskas vilces sistēmas. Viena no šādu dzinēju iespējām ir turboventilatora dzinēji. Viņiem ir lieliska saķere un laba efektivitāte. Tie ir dzinēji, kas uzstādīti visās ārvalstu lidmašīnās.
Leonardo da Vinči idejas attīstība tika iemiesota gāzturbīnu dzinēju ar aksiālo kompresoru izveidē. Aksiālā kompresora lāpstiņas, kustoties, rada gaisa spiediena palielināšanos. Katrs posms palielina spiedienu par noteiktu daudzumu un beigās kompresora saspiestais gaiss nonāk sadegšanas kamerā, kur tam tiek piegādāts siltums degošas degvielas veidā. Pēc tam karstā gāze nonāk turbīnā, kas var būt gan aksiāla, gan radiāla. Turbīna savukārt griež kompresoru, un gāzes, kas zaudējušas daļu enerģijas, nonāk sprauslā un rada strūklas vilci.
Kompresora lāpstiņas ir daļa no dzenskrūves lāpstiņas. Katrā posmā var būt vairāki desmiti šādu asmeņu. Starp posmiem atrodas stacionārs iztaisnošanas aparāts, kas sastāv no vienādiem asmeņiem, kas uzstādīti tikai noteiktā leņķī pret virpuļojošo gaisa plūsmu. Vērpšana notiek, jo kompresora lāpstiņas pārvietojas pa apkārtmēru. Kompresora pakāpju skaits var būt lielāks par 15.
Ja visa sadedzinātās degvielas rezultātā iegūtā enerģija tiek strādāta pie turbīnas, tad pie dzinēja vārpstas būs jaudas pārpalikums, ar kuru var darbināt dzenskrūvi. Rezultāts būs turbopropelleru dzinējs, un vilci radīs dzenskrūve. Izplūdes gāzu radītā vilce būs minimāla.
Nākamais attīstības posms bija divu ķēžu dzinēji. Šajos dzinējos daļa gaisa neiziet cauri kompresoram (no ārpuses), parasti pēc pirmajiem diviem kompresora darbības posmiem. Šāda veida dzinēju sauc par turboventilatoru. Dzinēja vilci rada ventilators (pirmie divi kompresora posmi) un izplūdes gāzu strūkla. Šajā gadījumā ventilators, kas būtībā ir dzenskrūve, atrodas profilētā korpusā.
Nākamais izstrādes posms ir turboventilatora dzinējs (NK-93). Kāpēc viņi sāka ražot šādus dzinējus? Jā, jo dzenskrūves efektivitāte zemskaņas lidojuma ātrumā var pietuvoties 0,9, un strūklas plūsmas efektivitāte ir daudz mazāka. Turboventilatora dzinējs ir visdaudzsološākais dzinējs lidmašīnām, kas nākotnē lido ar zemskaņas ātrumu.
Divkontūru turboreaktīvo dzinēju.
1985. gadā OKB nosaukts N.D. Kuzņecovs sāka pētīt propfan dzinēja koncepciju ar augstu apvedceļa koeficientu. Tika noteikts, ka motors ar motora pārsegu ar koaksiālajiem dzenskrūvēm nodrošinās par 7% lielāku vilci nekā motors bez pārsega ar vienpakāpes ventilatoru.
1990. gadā projektēšanas birojs sāka konstruēt šādu dzinēju, kas apzīmēts ar NK-93. Tas galvenokārt bija paredzēts IL-96M, Tu-204P, Tu-214 lidmašīnām, taču interesi par jauno dzinēju izrādīja arī Aizsardzības ministrija (to plānots uzstādīt uz militārā transporta Tu-330).
IL-76 LL lidmašīna ar NK-93 dzinēju.
Dzinējs NK-93.
NK-93 ir izgatavots pēc trīs vārpstu konstrukcijas ar melnētu divrindu, pretēji rotējoša ventilatora SV-92 dzinēju caur pārnesumkārbu. Planetārā pārnesumkārba ar 7 satelītiem. Propfan pirmais posms ir 8 lāpstiņu, otrais (kas veido 60% jaudas) ir 10 lāpstiņas. Visi zobenveida asmeņi ar 30 0 slaucīšanas leņķi pirmajiem 5 dzinējiem bija izgatavoti no magnija sakausējuma. Tagad tie ir izgatavoti no oglekļa šķiedras.
NK-93 dzinēja shēma.
Jaunā dzinēja tehniskajām īpašībām pasaulē nav analogu. Pēc termodinamiskā cikla parametriem NK-93 ir tuvs dzinējiem, kas pašlaik tiek izstrādāti ārvalstīs, taču tam ir labāka efektivitāte (par 5%). Lidojuma testi tiek veikti ar IL-76LL lidmašīnu. Šīs dzenskrūves uzstādīšanas galvenā iezīme ir planētu pārnesumkārba un ventilators. Asmeņu uzstādīšanas leņķis motora darbības laikā var mainīties 110 0 robežās. Līdzīgu pārnesumkārbu izmanto NK-12 dzinējos lidmašīnās Tu-95, un līdzīgu pārnesumkārbu izmanto gāzes sūknēšanas iekārtās uz galvenajiem gāzes vadiem (NK-38). Tātad mums ir pieredze.
Nodarbībās Kostromas reģionālā bērnu (jauniešu) tehniskās jaunrades centra gaisa kuģu modelēšanas laboratorijā tiek apspriesti lidmašīnu lidojumu teorijas un lidojošo modeļu jautājumi. Lai uzlabotu gumijas dzinēju modeļu lidojuma īpašības, kā arī uzlabotu snieguma rezultātus sacensībās, tika pārbaudīta dzenskrūves piedziņas instalācijas darbība. Izpētot gumijas motora, kura enerģija nosaka modeļa pacelšanās augstumu, raksturlielumus, tika konstatēts, ka gumijas griezes momentam uz dzenskrūves vārpstas ir nelineāra raksturlielums. Maksimālais griezes moments pārsniedz vidējo griezes momentu 5-6 reizes. Skrūves pagriešanai nepieciešamais griezes moments ir
Kur
Aerodinamiskais koeficients
Gaisa blīvums
Skrūves diametrs
Propellera apgriezieni sekundē
No teorijas ir zināms, ka, lai skrūves efektivitāte būtu pietiekami augsta, ir nepieciešams bez ierobežojumiem palielināt skrūves diametru. Kā zināms, šo nosacījumu nevar izpildīt konstruktīvi. Bet, zinot to, mēs redzam vienu no iespējamiem veidiem, kā palielināt gumijas motora modeļa lidojuma ilgumu. Tika nolemts griezes momenta izmaiņas kompensēt, mainot skrūves diametru. Strukturāli ir diezgan grūti mainīt skrūves diametru par summu, kas ir proporcionāla griezes momenta izmaiņām, tāpēc ir ieviesta arī skrūves soļa maiņa. Rezultāts bija mainīga diametra un soļa dzenskrūve (VIDSH). Lielajā aviācijā dzenskrūves diametra maiņa netiek izmantota konstrukcijas sarežģītības un liela ātruma dēļ lāpstiņu galos, kas salīdzināmi ar skaņas ātrumu, kas samazina dzenskrūves efektivitāti.
Ir iespējams palielināt dzenskrūves efektivitāti, samazinot dzenskrūves pārklājumu. Tas nozīmē, ka dzenskrūve ir jāveido ar vienu lāpstiņu. Šādas skrūves tagad tiek izmantotas ātrgaitas vadu modeļos. Rezultāti ir ļoti pozitīvi. Ātrums palielinās par 10-15 km/h, taču tur ir citi darba apstākļi. Dzinējs darbojas ar nemainīgu ātrumu un nemainīgu maksimālo jaudu. Gumijas motoru modeļos gumijas motora enerģija ir mainīga un nav lineāra. Lietojot viena lāpstiņas dzenskrūvi ar mainīgu diametru un soļu, grūtības rodas ar dzenskrūves lāpstiņas pretsvaru. Tāpēc tika pieņemts lēmums palielināt gumijas dzinēja lidmašīnas modeļa propellera efektivitāti, lai izmantotu divu lāpstiņu dzenskrūvi ar mainīgu diametru un soļu (VIDSP).
2. Tehniskās prasības klases gaisa kuģa modelimF1 B
Sacensībām tika prezentēts FAI klasifikācijas F1B lidmašīnas gumijas dzinēja modelis, ko izgatavojis Ņikita Nadežins Viktora Borisoviča Smirnova vadībā.
Ar šo modeli Ņikita Nadežins kļuva par čempionu Krievijas aviācijas modelēšanas čempionātā 2013. gadā.
Gumijas motora modelis ir lidmašīnas modelis, kuru darbina gumijas dzinējs; modeļa celšanas spēks rodas aerodinamisko spēku ietekmē, kas iedarbojas uz modeļa nesošajām virsmām.
Gumijas motoru modeļu tehniskajiem parametriem jāatbilst FAI prasībām:
nesošās virsmas laukums - 17-19 dm 2
minimālais modeļa svars bez gumijas motora - 200 g
Eļļota gumijas motora maksimālais svars ir 30 g.
Katram sacensību dalībniekam ir tiesības uz 7 kvalifikācijas lidojumiem, kas katrs nepārsniedz 3 minūtes. Modeļa palaišana jāveic ierobežotā laikā, iepriekš paziņots. Galīgajai vietu sadalei starp dalībniekiem tiek izmantota katra dalībnieka visu kvalifikācijas lidojumu laiku summa.
Lidojuma laikā modelis var aizlidot no palaišanas vietas līdz 2,5-3 km attālumam. Lai meklētu modeli, tam ir uzstādīts 4 gramus smags radio raidītājs ar jaudu vairākas dienas. Dalībniekam ir radio uztvērējs ar virziena antenu modeļa uztveršanai.
Modelis paceļas, izmantojot gumijas motora enerģiju, kas rotē dzenskrūvi. Gumijas motora griezes momenta izmaiņas tā griešanās laikā notiek nevienmērīgi, un tā maksimālā vērtība pārsniedz vidējo vērtību 4-5 reizes. Līdz ar to sākotnējā modeļa pacelšanās brīdī dzenskrūve darbojas ārpusprojekta režīmos, t.i. dzenskrūve slīd gaisa plūsmā. Lai aerodinamiski noslogotu dzenskrūvi un pilnībā izmantotu gumijas motora pieejamo enerģiju, sākotnējā pacelšanās periodā nepieciešams palielināt dzenskrūves diametru un dzenskrūves lāpstiņu uzstādīšanas leņķi. Tas labi parādīts A. A. Bolonkina grāmatā “Lidojošo modeļu lidojuma teorija”
3. Propellera konstrukcijas apraksts
Šī modeļa īpatnība ir dzenskrūve (Pielikumi Nr. 4,5,6), kas modeļa pacelšanās laikā maina diametru un piķi. Propellera mehānisms, mainot gumijas motora griezes momentu, ļauj mainīt dzenskrūves diametru un lāpstiņu uzstādīšanas leņķi. Tas ļauj būtiski palielināt dzenskrūves efektivitāti un līdz ar to arī modeļa pacelšanās augstumu, un attiecīgi palielinās lidojuma ilgums un rezultāti sacensībās.
Skrūves mehānisma konstrukcija ir parādīta montāžas rasējumā 10.1000.5200.00 SB VIDSH (mainīga diametra un soļa skrūve, pielikums Nr. 3) un ir korpuss, kurā no ZOKHGSA tērauda izgatavotā skrūves vārpsta griežas uz 2 gultņiem. Uz vārpstas ir uzstādīta skrūves rumba, arī uz 2 gultņiem, kam seko bukse, kas var griezties ap vārpstu. Buksei ir klaņi, uz kuriem ir piekārtas dzenskrūves lāpstiņas, kas izgatavotas no balsa. Klaņi tiek uzstādīti uz asīm, kas atrodas rādiusā R=11 no vārpstas ass un aptuveni 6 grādu leņķī pret to. Bukse un rumba ir savienotas viena ar otru ar elastīgu elementu (gumijas gredzenu).Rumbā ir rieva, kas ierobežo bukses kustību attiecībā pret rumbu. Tas nosaka bukses griešanās leņķus un savienojošo stieņu pagarinājuma apjomu. Kad dzenskrūves vārpstai tiek pielikts griezes moments attiecībā pret dzenskrūves lāpstiņām, rodas spēks, kas rotē buksi attiecībā pret rumbu, un savienojošie stieņi iziet no rumbas un griežas ap vārpstas šķērsasi, pateicoties savienojošo stieņu asis gar viena dobuma hiperboloīda ģenerātoru ap vārpstu. Konstrukcija paredz mainīt savienojošo stieņu asu slīpuma leņķi, kas ļauj pielāgot soļa izmaiņu diapazonu, pielāgojot modeli. (sākotnējā variantā soļa izmaiņu robežvērtību regulēšana nebija paredzēta, rasējums 10.0000.5100.00 SB, pielikums Nr. 2). Savienojošo stieņu kustība ir proporcionāla dzenskrūves vārpstai pieliktajam griezes momentam attiecībā pret lāpstiņām. Uz rumbas ir uzstādīts standarta aizbāznis, kas pēc gumijas motora griešanās nofiksē dzenskrūves lāpstiņas vēlamajā pozīcijā. Soļa izmaiņas, palielinoties diametram par 25 mm, ir 5 0, kas pie R lāpstiņas = 200 mm maina piķi no 670 mm uz 815 mm. Detaļu ražošanai tika izmantoti maza izmēra lodīšu gultņi un augstas stiprības materiāli D16T, ZOKHGSA, 65S2VA, 12x18N10T un oglekļa šķiedra.
4. Gaisa kuģa modeļa apraksts
Pats modeļa dizains ir parādīts zīmējumā 10.0000.5000.00СБ. (Pielikums Nr. 1.7)
Gareniskā spārna komplekts sastāv no divām oglekļa šķiedras daļām ar mainīgu šķērsgriezumu, oglekļa šķiedras kesonu un priekšējām un aizmugurējām malām, kas izgatavotas no oglekļa šķiedras.
Šķērsvirziena komplekts sastāv no balzas ribām, kas no augšas un apakšas pārklātas ar oglekļa šķiedras pārklājumiem 0,2 mm biezumā. Spārnā tiek izmantots Andryukova profils. Smaguma centrs atrodas 54% no MAR.
Viss komplekts ir salikts, izmantojot epoksīda sveķus. Spārns ir pārklāts ar sintētisko papīru (poliesteru) uz emaljas. Lai atvieglotu transportēšanu, spārnam ir šķērssavienojums ar stiprinājuma punktiem. Stabilizators un spura ir veidoti līdzīgi spārnam.
Fizelāža sastāv no divām daļām. Priekšējā spēka daļa veidota no SVM (Kevlar) caurules un oglekļa šķiedras pilona, kurā uzstādīts programmas mehānisms (taimeris) un raidītājs modeļa meklēšanai, ielīmēti spēka rāmji no alumīnija sakausējuma D16T. priekšā un aizmugurē.
Astes daļa ir konuss un sastāv no 2 slāņiem augstas stiprības alumīnija folijas D16T 0,03 mm biezumā, starp kurām ir pielīmēts oglekļa auduma slānis uz epoksīda sveķiem. Astes galā ir platforma stabilizatora piestiprināšanai un mehānisms modeļa līdzsvara atjaunošanai un nolaišanai.
Modelis izmanto gumijas motorus, kas izgatavoti no FAI “Super sport” gumijas, kas sastāv no 14 gredzeniem ar šķērsgriezumu 1/8 //
Mehānisma izmantošana šajā modeļu klasē, kas ļauj vienlaikus mainīt dzenskrūves diametru un soli atkarībā no gumijas motora griezes momenta, ļāva palielināt dzenskrūves efektivitāti, kā rezultātā palielinājās dzenskrūves ātrums. No modeļa ārpus augstuma par 10-12 metriem, lidojuma ilgums palielinājās par 35-40 sekundēm, salīdzinot ar citiem modeļiem, kā arī uzlabojusies lidojuma stabilitāte. Un rezultātā - uzvara sacensībās.
Secinājums
Secinājums: Šai konstrukcijai raksturīgo translācijas kustības pārvēršanas rotācijas kustībā principu var izmantot gadījumos, kad nevar izmantot vienkāršus sviras mehānismus.
Praktiski ieteikumi: līdzīgu mehānismu var izmantot, lai vadītu spārnotās raķetes elerus. Vilces spēka translācijas kustība spārna iekšpusē gar aizmugurējo malu tiek pārveidota par elerona rotācijas kustību. Citus mehānismus izmantot ir diezgan sarežģīti, jo spārna profila konstrukcijas augstums ir zems elerona atrašanās vietā un elerona attālums no raķetes korpusa.
Tādējādi, izmantojot vienkārša efektivitātes paaugstināšanas mehānisma projektēšanas piemēru, mēs varam apsvērt jautājumus par modernāku mehānismu izveidi ogļūdeņražu enerģijas pārvēršanai mehāniskajā siltumenerģijā un elektroenerģijā, kas mūsdienu apstākļos samazinās kaitīgo vielu emisiju līmeni atmosfērā. un uzlabot vides stāvokli un cilvēku veselību.
Literatūras saraksts, programmatūra
1.A.A.Boloņkins. Lidojošo modeļu lidojuma teorija, red. DOSAAF 1962. gads
2.E.P.Smirnovs, Kā projektēt un uzbūvēt lidojošu lidmašīnas modeli, red. DOSAAF 1973. gads
3. Šmits F.V. Mazu ātrumu aerodinamika, red. DOSAAF 1961. gads
4. Projektēšana veikta programmā Compass V-11
1.pielikums.
2. pielikums.
3. pielikums.
Kustības pa gaisu pamatā pēc aerodinamikas principiem ir tāda spēka klātbūtne, kas neitralizē gaisa pretestību lidojumā un gravitācijas spēku. Visām mūsdienu lidmašīnām, izņemot planierus, ir dzinējs, kura jauda tiek pārvērsta šajā spēkā. Mehānisms, kas pārvērš spēkstacijas vārpstas rotāciju par vilci, ir gaisa kuģa dzenskrūve.
Propellera apraksts
Lidmašīnas dzenskrūve ir mehāniska ierīce ar lāpstiņām, ko griež dzinēja vārpsta un kas rada vilci, lai virzītu lidmašīnu gaisā. Noliecot lāpstiņas, dzenskrūve spiež gaisu atpakaļ, izveidojot zema spiediena zonu tā priekšā un augstu spiedienu aiz tā. Gandrīz visiem cilvēkiem uz zemes ir bijusi iespēja redzēt šo ierīci vismaz vienu reizi savā dzīvē, tāpēc daudzas zinātniskas definīcijas nav nepieciešamas. Propellers sastāv no lāpstiņām, rumbas, kas caur speciālu atloku savienota ar dzinēju, uz rumbas novietotiem balansēšanas atsvariem, dzenskrūves soļa maiņas mehānisma un rumbu nosedzoša apvalka.
Citi vārdi
Kāds cits nosaukums ir lidmašīnas propelleram? Vēsturiski bija divi galvenie nosaukumi: pats propelleris un dzenskrūve. Tomēr vēlāk parādījās citi nosaukumi, uzsverot vai nu dizaina iezīmes, vai šai iekārtai piešķirtās papildu funkcijas. It īpaši:
- Fenestrons. Propelleris, kas ievietots īpašā kanālā helikoptera astē.
- Darbrats. Skrūve, kas ievietota īpašā gredzenā.
- Propellera ventilators. Tās ir bultiņas vai zobenveida skrūves divās rindās ar samazinātu diametru.
- Vēja ventilators. Avārijas rezerves sistēma strāvas padevei no ienākošā gaisa plūsmas.
- Rotors. To dažreiz sauc par helikoptera galveno rotoru un dažus citus.
Skrūvju teorija
Jebkurš gaisa kuģa propelleris būtībā ir sava veida kustīgi spārni miniatūrā, kas dzīvo saskaņā ar tiem pašiem aerodinamikas likumiem kā spārns. Tas ir, pārvietojoties atmosfēras vidē, lāpstiņas, pateicoties savam profilam un slīpumam, rada gaisa plūsmu, kas ir lidmašīnas dzinējspēks. Šīs plūsmas stiprums papildus konkrētajam profilam ir atkarīgs no skrūves diametra un griešanās ātruma. Tajā pašā laikā vilces spēka atkarība no apgriezieniem ir kvadrātiska, un no diametra - pat līdz 4. jaudai. Vispārējā vilces spēka formula ir šāda: P = α * ρ * n 2 * D 4, kur:
- α ir dzenskrūves vilces koeficients (atkarībā no lāpstiņu konstrukcijas un profila);
- ρ - gaisa blīvums;
- n - skrūves apgriezienu skaits;
- D - skrūves diametrs.
Interesanti ar doto formulu salīdzināt citu, kas iegūta no tās pašas skrūves teorijas. Tā ir nepieciešamā jauda, lai nodrošinātu rotāciju: T = Β * ρ * n 3 * D 5, kur Β ir aprēķinātais dzenskrūves jaudas koeficients.
Salīdzinot šīs divas formulas, ir skaidrs, ka, palielinot lidmašīnas propellera ātrumu un palielinot dzenskrūves diametru, nepieciešamā dzinēja jauda pieaug eksponenciāli. Ja vilces līmenis ir proporcionāls apgriezienu kvadrātam un diametra 4. jaudai, tad nepieciešamā dzinēja jauda pieaug proporcionāli apgriezienu kubam un dzenskrūves diametra 5. jaudai. Pieaugot dzinēja jaudai, palielinās arī tā svars, kas prasa vēl lielāku saķeri. Kārtējais apburtais loks gaisa kuģu industrijā.
Propelleru raksturojums
Jebkuram lidmašīnā uzstādītajam propelleram ir tālāk norādīto raksturlielumu kopums:
- Skrūves diametrs.
- Ģeometriskais gājiens (solis). Šis termins attiecas uz attālumu, ko dzenskrūve nobrauktu, iegriežoties teorētiski cietā virsmā vienā apgriezienā.
- Gaita ir faktiskais attālums, ko dzenskrūve nobrauc vienā apgriezienā. Acīmredzot šī vērtība ir atkarīga no ātruma un griešanās frekvences.
- Lāpstiņas leņķis ir leņķis starp plakni un dzenskrūves faktisko slīpumu.
- Asmens forma – lielākajai daļai mūsdienu asmeņu ir zobenveida, izliekta forma.
- Lāpstiņas profils - katra asmens šķērsgriezums, kā likums, ir spārna formas.
- Asmens vidējais akords ir ģeometriskais attālums starp priekšējo un aizmugurējo malu.
Tajā pašā laikā gaisa kuģa propellera galvenā īpašība joprojām ir tā vilce, tas ir, tas, kam tas vispirms ir vajadzīgs.
Priekšrocības
Lidmašīnas, kas kā dzinējspēku izmanto dzenskrūvi, ir daudz ekonomiskākas nekā to turboreaktīvie “brāļi”. Efektivitāte sasniedz 86%, kas reaktīvajām lidmašīnām ir nesasniedzama vērtība. Tā ir viņu galvenā priekšrocība, kas tos faktiski atdeva ekspluatācijā pagājušā gadsimta 70. gadu naftas krīzes laikā. Nelielos lidojuma attālumos ātrums nav kritisks salīdzinājumā ar efektivitāti, tāpēc lielākā daļa reģionālās aviācijas lidmašīnu tiek darbinātas ar propelleru.
Trūkumi
Lidmašīnai ar propelleri ir arī trūkumi. Pirmkārt, tie ir tīri “kinētiski” trūkumi. Rotācijas laikā gaisa kuģa propelleris, kam ir sava masa, iedarbojas uz gaisa kuģa korpusu. Ja asmeņi, piemēram, griežas pulksteņrādītāja virzienā, tad korpusam ir tendence griezties, attiecīgi, pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Propellera radītie virpuļi aktīvi mijiedarbojas ar lidmašīnas spārniem un asti, radot dažādas plūsmas pa labi un pa kreisi, tādējādi destabilizējot lidojuma trajektoriju.
Un visbeidzot, rotējošais propelleris ir sava veida žiroskops, tas ir, tas mēdz saglabāt savu pozīciju, kas apgrūtina lidmašīnas lidojuma trajektorijas maiņu. Šie gaisa kuģa propellera trūkumi ir zināmi jau sen, un dizaineri ir iemācījušies ar tiem cīnīties, ieviešot zināmu asimetriju pašu kuģu vai to vadības virsmu (stūres, spoileri u.c.) konstrukcijā. Taisnības labad jāatzīmē, ka reaktīvajiem dzinējiem ir arī līdzīgi “kinētiski” trūkumi, taču nedaudz mazākā mērā.
Trūkumi ietver tā saukto bloķēšanas efektu, kad gaisa kuģa propellera diametra un griešanās ātruma palielināšanās līdz noteiktām robežām pārstāj radīt efektu vilces spēka palielināšanās veidā. Šis efekts ir saistīts ar gaisa plūsmu parādīšanos ar gandrīz vai virsskaņas ātrumu noteiktos lāpstiņu apgabalos, kas rada viļņu krīzi, tas ir, triecienviļņu veidošanos gaisa vidē. Būtībā viņi pārkāpj skaņas robežu. Šajā sakarā gaisa kuģu ar propelleri maksimālais ātrums nepārsniedz 650-700 km/h.
Varbūt vienīgais izņēmums bija bumbvedējs Tu-95, kas sasniedz ātrumu līdz 950 km/h, tas ir, gandrīz skaņas ātrumu. Katrs no tā dzinējiem ir aprīkots ar diviem koaksiālajiem propelleriem, kas rotē pretējos virzienos. Nu, pēdējā problēma ar propelleru darbināmām lidmašīnām ir to troksnis, kuram prasības no aviācijas iestādēm nemitīgi kļūst stingrākas.
Klasifikācija
Lidmašīnu propelleru klasifikācijai ir daudz iespēju. Tos iedala grupās atkarībā no materiāla, no kura tie izgatavoti, lāpstiņu formas, diametra, daudzuma, kā arī vairākām citām īpašībām. Tomēr vissvarīgākā ir to klasifikācija pēc diviem kritērijiem:
- Pirmkārt, dzenskrūves ir mainīga soļa un fiksēta soļa.
- Otrkārt, ir vilkšanas un stumšanas skrūves.
Pirmais ir uzstādīts priekšā un otrais, attiecīgi, aizmugurē. Lidmašīna ar stūmējdzenskrūvi parādījās jau agrāk, bet pēc tam uz kādu laiku tika aizmirsta un tikai salīdzinoši nesen atkal parādījās debesīs. Šo izkārtojumu tagad plaši izmanto mazās lidmašīnās. Ir pat diezgan eksotiskas iespējas, kas aprīkotas gan ar vilkšanas, gan stumšanas asmeņiem vienlaikus. Lidmašīnai ar propelleru aizmugurē ir vairākas priekšrocības, no kurām galvenā ir tās augstākā aerodinamiskā kvalitāte. Taču, tā kā no dzenskrūves uz spārnu trūkst papildu gaisa plūsmas, tam ir sliktākas pacelšanās un nosēšanās īpašības.
Mainīga soļa dzenskrūves
Gandrīz visi mūsdienu vidējie un lielie gaisa kuģi ir aprīkoti ar maināma soļa propelleriem. Ar lielu asmeņu soli tiek panākta lielāka vilce, bet, ja dzinēja apgriezieni ir diezgan zemi, ātruma pieaugums būs ārkārtīgi lēns. Tas ir ļoti līdzīgs situācijai ar automašīnu, kad mēģināt attālināties ar augstākiem pārnesumiem.
Liels ātrums un mazs dzenskrūves solis rada plūsmas apstāšanos un vilces samazināšanos līdz nullei. Tāpēc lidojuma laikā piķis nepārtraukti mainās. Tagad tas tiek darīts automātiski, taču iepriekš pašam pilotam tas bija pastāvīgi jāuzrauga un manuāli jāpielāgo slīpuma leņķis. Mehānisms dzenskrūves soļa maiņai sastāv no īpašām buksēm ar piedziņas mehānismu, kas griež lāpstiņas attiecībā pret rotācijas asi līdz vajadzīgajai pakāpei.
Mūsdienu attīstība Krievijā
Darbs pie ierīču uzlabošanas nekad nav apstājies. Šobrīd tiek veikti izmēģinājumi ar jaunu lidmašīnu AB-112 propelleru. To izmantos vieglajā militārā transporta lidmašīnā Il-112V. Šis ir 6 lāpstiņu dzenskrūve, kuras efektivitāte ir 87%, diametrs ir 3,9 metri, griešanās ātrums ir 1200 apgr./min un maināms dzenskrūves solis. Izstrādāts jauns asmens profils un atvieglots tā dizains.
Propellers gredzenā
Sniega motociklu, gaisa laivu, lidmašīnu un citu transportlīdzekļu amatieri, kuri izmanto dzenskrūves, bieži risina dilemmu, kā panākt pieņemamu vilci ar mazajiem dzenskrūves dzinēja izmēriem. Viens no veidiem, kā palielināt vilci, nepalielinot dzenskrūves diametru, ir palielināt lāpstiņu skaitu. Tādējādi lāpstiņu skaita palielināšana no 2 līdz 4 noved pie dzenskrūves vilces palielināšanās par 70-80%. Bet šajā gadījumā dzenskrūves efektivitāte samazinās, tāpēc ir nepieciešams dzinējs ar divreiz lielāku jaudu. Viens no veidiem, kā palielināt dzenskrūves statisko vilci, nepalielinot dzinēja jaudu, ir izmantot gredzenveida stiprinājumu. Šajā gadījumā statiskā vilce palielinās par 1,2 reizēm, kas ir līdzvērtīga dzenskrūves diametra palielinājumam par 30%.
Rotora lāpstiņas, griežoties, uztver gaisu un met to kustībai pretējā virzienā. Skrūves priekšā ir izveidota zema spiediena zona, aiz skrūves - augsta spiediena zona. Dzenskrūves lāpstiņu rotācija noved pie tā, ka tās izmestās gaisa masas iegūst apkārtmēru un radiālu virzienu, un tas patērē daļu no dzenskrūvei piegādātās enerģijas.
Propellera-vadītāja sprauslu kompleksam ir vairākas īpašas priekšrocības, kas saistītas ar sprauslas darbību:
1. Pretgaitas plūsmas cirkulācija, kas notiek ap sprauslas profilu, atslogo skrūvi, novirzot daļu kompleksa pieturas uz sprauslu.
2. Kompleksam darbojoties slīpā plūsmā, sprausla veido ātruma lauku dzenskrūves priekšā, izlīdzinot to gandrīz koaksiāli ar dzenskrūvi, saglabājot pieplūdes ātruma vērtību. Tā rezultātā ienākošās plūsmas slīpums maz ietekmē dzenskrūvi.
3. Spiediena starpība dzenskrūves lāpstiņu izplūdes un iesūkšanas pusēs bez sprauslas, kas nosaka dzenskrūves lietderīgo darbību, samazinās plūsmas dēļ lāpstiņu galos (kā lidmašīnas spārnam). Sprauslas klātbūtne novērš šādu pārplūdi, praktiski novērš gala zudumus un tādējādi palielina kompleksa efektivitāti.
Kopumā kompleksa efektivitāte var būt par 20% lielāka nekā skrūves efektivitāte bez stiprinājuma.
Sprausla ir gredzens, kas pārklāj dzenskrūvi. Sprauslas posmam gar dzenskrūves asi ir dots spārna profils, ar izliekto virsmu pret dzenskrūvi (1. att.).
Gaisa plūsmas slīpuma dēļ sprauslas profils plūst apkārt noteiktā trieciena leņķī. Rezultātā rodas pacelšanas spēks Cy un vilces spēks P. Sprauslas efektivitāte būtiski ir atkarīga no piedziņas kompleksa darbības režīma. Tādējādi pacelšanās laikā, kad dzenskrūve rada lielu vilci pie neliela gaisa kuģa ātruma, plūsmas slīpums sprauslas ieplūdē ir diezgan liels, kas noved pie lāpstiņu izkraušanas. Sprauslas profila pretestība zemā ātrumā ir maza. Tomēr lielā ātrumā plūsmas slīpums samazinās, un profila pretestība strauji palielinās. Sprauslas efektivitāte samazinās.
Atstarpe starp dzenskrūves lāpstiņas galu un sprauslu ir 1-2% no dzenskrūves rādiusa. Ar lielāku atstarpi kompleksa efektivitāte aptuveni atbilst skrūves efektivitātei bez sprauslas. Ar mazāku spraugu sarežģīto detaļu vibrāciju un temperatūras deformāciju dēļ ir grūti nodrošināt netraucētu skrūves griešanos.
Sprausla rada vienmērīgāku slodzi uz dzinēju. Samazinot slīpās plūsmas kaitīgo ietekmi uz dzenskrūvi, sprausla samazina mainīgās slodzes uz lāpstiņām un dzenskrūves vārpstu un kalpo kā sava veida slāpētājs sānu vēja brāzmu laikā. Piestiprinājums kalpo arī, lai aizsargātu dzenskrūvi no bojājumiem un padarītu kuģa darbību drošāku.
Sprauslas aprēķins ir diezgan sarežģīts. Tāpat kā dzenskrūves aprēķins, tas praksē bieži nedod aprēķinātos rezultātus. Tāpēc ir vieglāk eksperimentāli izvēlēties sprauslu.
Zemāk ir četru lāpstiņu piedziņas sistēmas parametri “dzenskrūve gredzenā” salīdzinājumā ar divu un četru lāpstiņu dzenskrūves bez stiprinājumiem.
|
F (gredzens) |
||||||
Daļa dzinēja rotācijas enerģijas tiek tērēta dzenskrūves rotēšanai un ir vērsta uz gaisa pretestības pārvarēšanu, strūklas griešanu utt. Tāpēc lietderīgais otrais darbs jeb dzenskrūves lietderīgā vilces jauda, n b, būs mazāka dzinēja jauda N e, iztērēti dzenskrūves rotēšanai.
Lietderīgās vilces jaudas attiecība pret dzenskrūves patērēto jaudu (efektīvā dzinēja jauda) tiek saukta par dzenskrūves veiktspējas (efektivitātes) koeficientu un tiek apzīmēta h . To nosaka pēc formulas
Rīsi. 11 Lidmašīnu Yak-52 un Yak-55 M-14P dzinēja jaudas raksturlielumi
Rīsi. 12 Aptuvens pieejamās jaudas izmaiņu līknes skats atkarībā no lidojuma ātruma
Rīsi. 13 M-14P dzinēja augstuma raksturlielumi režīmos 1 - pacelšanās, 2 - nominālā 1, 3 - nominālā 2, 4 - kreisēšanas 1; 5 — kruīzs 2
Propellera efektivitāte ir atkarīga no tiem pašiem faktoriem kā dzenskrūves piedziņas jauda.
Efektivitāte vienmēr ir mazāka par vienotību un labākajiem propelleriem sasniedz 0,8...0,9.
Pieejamās efektīvās jaudas atkarība no lidojuma ātruma lidmašīnām Yak-52 un Yak-55 ir parādīta attēlā. vienpadsmit.
Grafiks Fig. 12 sauc par spēkstacijas jaudas raksturlielumu.
Ja V=0, Np=0; pie lidojuma ātruma V=300 km/h, Np= =275 zs. (lidmašīnai Yak-52) un V=320 km/h, Np=275 l. Ar. (lidmašīnai Yak-55), kur Np- nepieciešamā jauda.
Palielinoties augstumam, efektīvā jauda samazinās gaisa blīvuma samazināšanās dēļ. Tās izmaiņu raksturojums lidmašīnām Yak-52 un Yak-55 atkarībā no lidojuma augstuma H ir parādīts attēlā. 13.
Lai samazinātu dzenskrūves griešanās ātrumu, dzinējā tiek izmantota pārnesumkārba.
Samazinājuma pakāpi izvēlas tā, lai nominālajā režīmā lāpstiņu galus aplido zemskaņas gaisa plūsma.
MAINĪGA SOĻA SKRŪVES
Lai novērstu fiksēta soļa un fiksēta soļa dzenskrūves trūkumus, tiek izmantots mainīga soļa propelleris (VPS). VISH teorijas pamatlicējs ir Vetčinkins.
PRASĪBAS VIS:
VIS ir jāiestata vislabvēlīgākie lāpstiņu uzbrukuma leņķi visos lidojuma režīmos;
noņemt dzinēja nominālo jaudu visā darbības ātruma un augstuma diapazonā;
uzturēt maksimālo efektivitātes vērtību visplašākajā iespējamajā ātruma diapazonā.
Dzenskrūves lāpstiņas vai nu tiek vadītas ar speciālu mehānismu, vai arī tiek iestatītas vēlamajā pozīcijā spēku, kas iedarbojas uz dzenskrūvi, ietekmē. Pirmajā gadījumā tie ir hidrauliskie un elektriskie dzenskrūves, otrajā - aerodinamiskie.
Hidrauliskā skrūve- dzenskrūve, kurā lāpstiņas leņķa izmaiņas rada eļļas spiediens, kas tiek piegādāts mehānismam, kas atrodas dzenskrūves rumbā.
Elektriskā skrūve- dzenskrūve, kurā lāpstiņas leņķi maina elektromotors, kas ar lāpstiņām savienots ar mehānisko transmisiju.
Aeromehāniskais propelleris- dzenskrūve, kurā lāpstiņas leņķis mainās automātiski - ar aerodinamiskiem un centrbēdzes spēkiem.
Hidrauliskās VIS ir visplašāk izmantotās. Automātiska ierīce maināma soļa dzenskrūvēs ir paredzēta, lai uzturētu nemainīgu norādīto dzenskrūves (dzinēja) ātrumu, sinhroni mainot lāpstiņu leņķi, mainot lidojuma režīmu (ātrumu, augstumu), un to sauc par konstanta ātruma kontrolieri (RPG). .
Rīsi. 14 Maināma soļa propellera V530TA-D35 darbība dažādos lidojuma ātrumos
RPO kopā ar lāpstiņu rotācijas mehānismu maina dzenskrūves soli (lāpstiņu leņķi) tādā veidā, ka, mainoties lidojuma režīmam, pilota iestatītie apgriezieni, izmantojot VIS vadības sviru, paliek nemainīgi (iestatīti).
Jāatceras, ka ātrums tiks saglabāts tik ilgi, kamēr efektīvā jauda uz dzinēja vārpstas Ne būs lielāka par jaudu, kas nepieciešama dzenskrūves pagriešanai, kad lāpstiņas ir iestatītas mazākajā slīpuma leņķī (mazs solis).
Attēlā 14. attēlā parādīta VIS darbības shēma.
Mainot lidojuma ātrumu no pacelšanās uz maksimālo horizontālā lidojumā, lāpstiņu uzstādīšanas leņķis j palielinās no tā minimālās vērtības j min līdz maksimumam j maks (liels solis). Pateicoties tam, asmens uzbrukuma leņķi nedaudz mainās un paliek tuvu vislabvēlīgākajiem.
VIS darbību pacelšanās laikā raksturo tas, ka pacelšanās laikā tiek izmantota visa dzinēja jauda - tiek attīstīta lielākā vilce. Tas ir iespējams ar nosacījumu, ka dzinējs attīsta maksimālo ātrumu un katra dzenskrūves lāpstiņa daļa attīsta vislielāko vilci un ar vismazāko rotācijas pretestību.
Lai to izdarītu, ir nepieciešams, lai katrs dzenskrūves lāpstiņas elements darbotos uzbrukuma leņķos, kas ir tuvu kritiskajam, bet neapturot gaisa plūsmu. Attēlā 14, un ir skaidrs, ka asmens uzbrukuma leņķis pirms pacelšanās (V=0) gaisa plūsmas dēļ ar ātrumu D.V. nedaudz atšķiras no asmens leņķa par fmin. Lāpstiņas trieciena leņķis atbilst maksimālajam pacelšanas spēkam.
Šajā gadījumā rotācijas pretestība sasniedz vērtību, pie kuras tiek salīdzināta dzenskrūves griešanai patērētā jauda un dzinēja efektīvā jauda, un ātrums paliek nemainīgs. Palielinoties ātrumam, dzenskrūves lāpstiņu trieciena leņķis samazinās (14. att., b). Rotācijas pretestība samazinās, un dzenskrūve kļūst vieglāka. Motora apgriezieniem vajadzētu palielināties, bet RPO saglabā tos nemainīgus, mainot asmeņu uzbrukuma leņķi. Palielinoties lidojuma ātrumam, asmeņi griežas lielākā leņķī j vid .
Lidojot ar maksimālo ātrumu, VIS jānodrošina arī maksimālā vilce. Lidojot ar maksimālo ātrumu, lāpstiņu slīpuma leņķim ir robežvērtība pmax (14. att., c). Līdz ar to, mainoties lidojuma ātrumam, mainās lāpstiņas trieciena leņķis, samazinoties lidojuma ātrumam, palielinās uzbrukuma leņķis - dzenskrūve kļūst smagāka; palielinoties lidojuma ātrumam, uzbrukuma leņķis samazinās - dzenskrūve kļūst vieglāka. . RPO automātiski pārvieto dzenskrūves lāpstiņas atbilstošos leņķos.
Palielinoties lidojuma augstumam, dzinēja jauda samazinās un RPO samazina lāpstiņu leņķi, lai atvieglotu dzinēja darbību, un otrādi. Līdz ar to RPO uztur nemainīgu dzinēja apgriezienu skaitu, mainoties lidojuma augstumam.
Nosēšanās tuvošanās laikā dzenskrūve tiek iestatīta uz mazu soli, kas atbilst pacelšanās ātrumam. Tas dod iespēju pilotam, veicot dažādus manevrus nosēšanās slīdēšanas trajektorijā, iegūt pacelšanās dzinēja jaudu, vienlaikus palielinot ātrumu līdz maksimālajam.
G. V. Makhotkins
Propellera dizains
Gaisa propelleris ir ieguvis slavu kā neaizstājams dzinējspēks ātrgaitas peldlīdzekļiem, kas darbojas seklos un aizaugušos ūdeņos, kā arī amfībijas sniega motocikliem, kuriem jādarbojas uz sniega, ledus un ūdens. Jau ir uzkrāta ievērojama pieredze gan šeit, gan ārzemēs propelleru izmantošana uz ātrgaitas mazajiem kuģiem un abiniekiem. Tā kopš 1964. gada mūsu valstī masveidā ražo un ekspluatē amfībijas sniega motociklus (1. att.) nosauktajā Dizaina birojā. A. N. Tupoļevs. Amerikas Savienotajās Valstīs Floridā tiek ekspluatēti vairāki desmiti tūkstošu gaisa laivu, kā tās sauc amerikāņi.
Problēma par ātrgaitas sekla iegrimes motorlaivas ar dzenskrūvi izveidošanu turpina interesēt mūsu amatieru kuģu būvētājus. Viņiem pieejamākā jauda ir 20-30 ZS. Ar. Tāpēc mēs apsvērsim galvenos jautājumus par gaisa piedziņas ierīces projektēšanu, sagaidot tieši šo jaudu.
Rūpīga dzenskrūves ģeometrisko izmēru noteikšana ļaus pilnībā izmantot dzinēja jaudu un iegūt pieejamās jaudas maksimumam tuvu vilci. Šajā gadījumā īpaša nozīme būs pareizai dzenskrūves diametra izvēlei, no kuras lielā mērā ir atkarīga ne tikai piedziņas sistēmas efektivitāte, bet arī trokšņa līmenis, ko tieši nosaka perifēro ātrumu vērtība.
Pētījumi par vilces spēka atkarību no ātruma ir atklājuši, ka var realizēt dzenskrūves iespējas ar jaudu 25 ZS. Ar. tā diametram jābūt apmēram 2 m Lai nodrošinātu zemākās enerģijas izmaksas, gaiss ir jāizmet atpakaļ strūklā ar lielāku šķērsgriezuma laukumu; mūsu konkrētajā gadījumā dzenskrūves slaucītā platība būs aptuveni 3 m². Samazinot dzenskrūves diametru līdz 1 m, lai samazinātu trokšņa līmeni, dzenskrūves noslaucītais laukums samazināsies 4 reizes, un tas, neskatoties uz strūklas ātruma palielināšanos, izraisīs pietauvošanās vietu vilces samazināšanos par 37%. . Diemžēl šo vilces samazināšanos nevar kompensēt ne piķis, ne lāpstiņu skaits, ne to platums.
Palielinoties ātrumam, samazinās vilces zudums no diametra samazināšanas; Tādējādi, palielinot ātrumu, ir iespējams izmantot mazāka diametra skrūves. Skrūvēm ar diametru 1 un 2 m, kas nodrošina maksimālo vilci uz pietauvošanās vietām, pie ātruma 90 km/h vilces vērtības kļūst vienādas. Diametra palielināšana līdz 2,5 m, vienlaikus palielinot vilces spēku uz pietauvošanās līnijām, dod tikai nelielu vilces pieaugumu pie ātruma virs 50 km/h. Kopumā katram darba ātrumu diapazonam (pie noteiktas dzinēja jaudas) ir savs optimālais dzenskrūves diametrs. Palielinoties jaudai ar nemainīgu ātrumu, palielinās optimālais efektivitātes diametrs.
Kā izriet no att. 2 grafikos 1 m diametra dzenskrūves vilces spēks ir lielāks par ūdens dzenskrūves (standarta) piekarināmā motora "Neptune-23" vai "Privet-22" vilci ar ātrumu virs 55 km/h, un dzenskrūves vilci. ar diametru 2 m - jau ar ātrumu virs 30 -35 km/h. Aprēķini liecina, ka, braucot ar ātrumu 50 km/h, dzinēja ar 2 m diametra dzenskrūvi nobraukuma degvielas patēriņš būs par 20-25% mazāks nekā ekonomiskākajam piekarināmajam motoram “Privet-22”.
Propelleru elementu izvēles secība pēc dotajiem grafikiem ir šāda. Dzenskrūves diametrs tiek noteikts atkarībā no nepieciešamās vilces uz pietauvošanās līnijām pie noteiktas jaudas uz dzenskrūves vārpstu. Ja motorlaivas darbība gaidāma apdzīvotās vietās vai vietās, kur ir trokšņu ierobežojumi, pieļaujamais (šodien) trokšņu līmenis atbildīs perifērajam ātrumam - 160-180 m/s. Nosakot, pamatojoties uz šo nosacīto normu un dzenskrūves diametru, maksimālo tā apgriezienu skaitu, mēs noteiksim pārnesuma attiecību no motora vārpstas līdz dzenskrūves vārpstai.
2 m diametram pieļaujamais ātrums trokšņa līmeņa izteiksmē būs aptuveni 1500 apgr./min (diametram 1 m - ap 3000 apgr./min.); Tādējādi pārnesumskaitlis pie dzinēja apgriezieniem 4500 apgr./min būs aptuveni 3 (1 m diametram - apmēram 1,5).
Izmantojot grafiku attēlā. 3 varat noteikt dzenskrūves vilces spēku, ja jau ir izvēlēts dzenskrūves diametrs un dzinēja jauda. Mūsu piemēram tika izvēlēts dzinējs ar pieejamāko jaudu - 25 ZS. s., un skrūves diametrs ir 2 m. Šajā konkrētajā gadījumā vilces vērtība ir 110 kg.
Uzticamu pārnesumkārbu trūkums, iespējams, ir visnopietnākais šķērslis, kas jāpārvar. Parasti amatieru izgatavotās ķēdes un siksnu piedziņas rokdarbu apstākļos izrādās neuzticamas un ar zemu efektivitāti. Piespiedu uzstādīšana tieši uz motora vārpstas noved pie nepieciešamības samazināt diametru un attiecīgi samazināt piedziņas bloka efektivitāti.
Lai noteiktu lāpstiņas platumu un soli, jāizmanto dotā nomogramma attēlā. 4. Horizontālajā labajā skalā no punkta, kas atbilst jaudai uz dzenskrūves vārpstas, novelciet vertikālu līniju, līdz tā krustojas ar līkni, kas atbilst iepriekš atrastajam dzenskrūves diametram. No krustojuma punkta mēs novelkam horizontālu līniju līdz krustojumam ar vertikālu līniju, kas novilkta no punkta, kas atrodas uz kreisās apgriezienu skalas. Iegūtā vērtība nosaka projektētā dzenskrūves pārklājuma daudzumu (lidmašīnu ražotāji sauc par pārklājumu kā lāpstiņas platumu summas attiecību pret diametru).
Divu lāpstiņu dzenskrūvēm pārklājums ir vienāds ar lāpstiņas platuma attiecību pret dzenskrūves rādiusu R. Virs pārklājuma vērtībām ir norādītas optimālo dzenskrūves soļu vērtības. Mūsu piemērā mēs ieguvām: pārklājums σ=0,165 un relatīvais piķis (soļa un diametra attiecība) h=0,52. Skrūvei ar diametru 1 m σ=0,50 m un h=0,65. Propellerim ar diametru 2 m jābūt 2 lāpstiņām ar lāpstiņu platumu 16,5% R, jo pārklājuma apjoms ir mazs; dzenskrūvei ar diametru 1 m var būt 6 lāpstiņas ar lāpstiņu platumu 50:3 = 16,6% R vai 4 lāpstiņu ar lāpstiņu platumu 50:2 = 25% R. Lāpstiņu skaita palielināšana vēl vairāk samazinās trokšņa līmeni.
Ar saprātīgu precizitātes pakāpi mēs varam pieņemt, ka dzenskrūves solis nav atkarīgs no lāpstiņu skaita. Mēs piedāvājam koka asmens ģeometriskos izmērus ar platumu 16,5% R. Visi izmēri ir zīmējumā Att. 5 ir norādīti procentos rādiusā. Piemēram, sadaļa D ir 16,4% R, kas atrodas pie 60% R. Sekcijas horda ir sadalīta 10 vienādās daļās, t.i., katrā 1,64% R; pirksts izlaužas cauri 0,82% R. Profila ordinātas milimetros nosaka, reizinot rādiusu ar katrai ordinātai atbilstošo procentuālo vērtību, t.i., ar 1,278; 1,690; 2,046 ... 0,548.
