Cum să construiți lame pentru un generator eolian cu propriile mâini: exemple de lame făcute singur pentru o moară de vânt. Rezultatele căutării pentru \"pozițiile lamelor\" Echilibrarea roților eoliene

Palele rotorului principal ale unui elicopter trebuie construite în așa fel încât ele, creând forța de ridicare necesară, să poată rezista la toate sarcinile care apar asupra lor. Și nu doar au rezistat, ci ar avea totuși o marjă de siguranță pentru tot felul de cazuri neprevăzute care pot apărea în zbor și în timpul întreținerii elicopterului la sol (de exemplu, o rafală ascuțită de vânt, un curent ascendent de aer). , o manevră ascuțită, înghețarea palelor, rotirea ineptă a elicei după lansarea motorului etc.).

Unul dintre modurile de proiectare pentru selectarea rotorului principal al unui elicopter este modul de urcare verticală la orice înălțime aleasă pentru calcul. În acest mod, din cauza lipsei vitezei de translație în planul de rotație al elicei, puterea necesară este mare.

Cunoscând greutatea aproximativă a elicopterului proiectat și stabilind sarcina utilă pe care elicopterul va trebui să o ridice, aceștia încep să selecteze elicea. Alegerea elicei se reduce la alegerea unui astfel de diametru al elicei și a unui astfel de număr de rotații pe minut, la care sarcina calculată ar putea fi ridicată de elice vertical în sus cu cea mai mică cheltuială de putere.

În același timp, se știe că împingerea rotorului principal este proporțională cu puterea a patra a diametrului său și doar cu puterea a doua a numărului de rotații, adică împingerea dezvoltată de rotorul principal depinde mai mult de diametru decât pe numărul de rotații. Prin urmare, o anumită tracțiune este mai ușor de obținut prin creșterea diametrului decât prin creșterea numărului de rotații. Deci, de exemplu, prin creșterea diametrului de 2 ori, obținem de 24 = 16 ori mai multă tracțiune, iar prin dublarea numărului de rotații, obținem doar 22 = de 4 ori mai multă forță.

Cunoscând puterea motorului care va fi instalat pe elicopter pentru a conduce rotorul principal, mai întâi selectați diametrul rotorului principal. Pentru aceasta, se utilizează următorul raport:

Paleta rotorului principal funcționează în condiții foarte dificile. Forțele aerodinamice acționează asupra ei, care îl îndoaie, îl răsucesc, îl rup și tind să rupă pielea de pe ea. Pentru a „rezista” unei astfel de acțiuni a forțelor aerodinamice, lama trebuie să fie suficient de puternică.

Când zburați pe ploaie, zăpadă sau nori în condiții de gheață, funcționarea lamei este și mai complicată. Picăturile de ploaie, care cad pe lamă cu viteze enorme, doboară vopseaua de pe ea. Când se formează gheață pe lame, se formează excrescențe de gheață, care îi distorsionează profilul, interferează cu mișcarea de clapăt și o fac mai grea. Atunci când depozitați un elicopter la sol, schimbările bruște ale temperaturii, umidității și razelor solare sunt distructive pentru lamă.

Aceasta înseamnă că lama nu trebuie doar să fie puternică, dar trebuie să fie și imună la influența mediului extern. Dar dacă numai asta! Apoi lama ar putea fi realizată integral din metal, acoperind-o cu un strat anticoroziv, iar problema ar fi rezolvată.

Dar mai este o cerință: lama, în plus, trebuie să fie și ușoară. Prin urmare, este făcut gol. Un spat metalic este luat ca bază pentru proiectarea lamei, cel mai adesea o țeavă de oțel cu secțiune transversală variabilă, zona care scade treptat sau treptat de la rădăcină la capătul lamei.

Spatul, ca element de putere longitudinal principal al lamei, percepe forțele de tăiere și momentul încovoietor. În această privință, funcționarea unui spate de lame este similară cu cea a unei aripi de avion. Cu toate acestea, forțele centrifuge acționează în continuare asupra lamei palelor ca urmare a rotației elicei, ceea ce nu este cazul lalonului aripii aeronavei. Sub acțiunea acestor forțe, spatul lamei este supus la tensiune.

Flanșele de oțel sunt sudate sau nituite pe spate pentru fixarea setului de putere transversal - nervurile lamei. Fiecare nervură, care poate fi din metal sau lemn, este formată din pereți și rafturi. Învelișul metalic este lipit sau sudat pe rafturi metalice, iar învelișul din placaj sau învelișul de pânză este lipit de rafturi din lemn sau învelișul din placaj este lipit de vârf și învelișul de in este cusut la coadă, așa cum se arată. În partea din față a profilului, flanșele nervurilor sunt atașate de stringerul din față, iar în partea de coadă - de stringerul din spate. Stringers servesc ca elemente de putere longitudinale auxiliare.

Pielea care acoperă rafturile nervurilor formează profilul lamei în oricare dintre secțiunile sale. Cea mai ușoară este căptușeala de in. Cu toate acestea, pentru a evita deformarea profilului ca urmare a deformării învelișului țesăturii în zonele dintre nervuri, nervurile lamei trebuie instalate foarte des, la aproximativ 5-6 cm una dintre ele, ceea ce face lama mai grea. . Suprafața lamei cu o înveliș de țesătură slab întinsă arată striată și are calități aerodinamice scăzute, deoarece rezistența sa este mare. În timpul unei revoluții, profilul unei astfel de lame se modifică, ceea ce contribuie la apariția unei vibrații suplimentare a elicopterului. Prin urmare, învelișul de in este impregnat cu drog, care, pe măsură ce se usucă, întinde puternic pânza.

La fabricarea învelișului din placaj, rigiditatea lamei crește, iar distanța dintre nervuri poate fi mărită cu un factor de 2,5 față de lamele acoperite cu pânză. Pentru a reduce rezistența, suprafața placajului este ușor prelucrată și lustruită.

Forme aerodinamice bune și rezistență ridicată pot fi obținute dacă este realizată o lamă goală din metal. Dificultatea producției sale constă în fabricarea unei secțiuni transversale variabile a spatelui, care formează arcul profilului. Partea de coadă a profilului lamei este realizată din înveliș din tablă, care este sudată la același nivel de spate cu muchiile de față, iar muchiile de fugă sunt nituite împreună.

Profilul palei elicei elicopterului este selectat în așa fel încât, odată cu creșterea unghiului de atac, blocarea fluxului să aibă loc la cele mai înalte unghiuri de atac posibile. Acest lucru este necesar pentru a evita blocarea fluxului pe lama care se retrage, unde unghiurile de atac sunt deosebit de mari. În plus, pentru a evita vibrațiile, profilul trebuie selectat astfel încât, la modificarea unghiului de atac, poziția centrului de presiune să nu se modifice.

Un factor foarte important pentru rezistența și funcționarea lamei este poziția relativă a centrului de presiune și a centrului de greutate al profilului. Faptul este că, odată cu acțiunea combinată de îndoire și torsiune, lama este supusă unei vibrații autoexcitate, adică vibrații cu o amplitudine din ce în ce mai mare (flutter). Pentru a evita vibrațiile, lama trebuie să fie echilibrată în raport cu coardă, adică trebuie să se asigure o astfel de poziție a centrului de greutate pe coardă care să excludă auto-creșterea vibrațiilor. Sarcina echilibrării este de a se asigura că centrul de greutate al profilului lamei construite se află în fața centrului de presiune.

Continuând să luăm în considerare condițiile dure de funcționare ale palei rotorului principal, trebuie remarcat că deteriorarea învelișului de lemn a palei de către picăturile de ploaie poate fi prevenită dacă o margine de tablă este întărită de-a lungul muchiei sale de conducere.

Lupta împotriva înghețului lamelor este o sarcină mai dificilă. Dacă astfel de tipuri de înghețare în zbor, cum ar fi bruma și bruma, nu reprezintă un mare pericol pentru un elicopter, atunci gheața vitroasă, treptat și imperceptibil, dar extrem de ferm, care se formează pe lamă, duce la greutatea lamei, denaturarea profilului și , în cele din urmă, la o scădere a forței de ridicare, ceea ce duce la o pierdere bruscă a controlabilității și stabilității elicopterului.

Teoria care a existat la un moment dat că gheața s-ar desprinde în zbor din cauza mișcării de clătire a lamelor s-a dovedit a fi insuportabilă. Glazura lamei începe în primul rând la partea rădăcină, unde îndoirea lamei în timpul mișcării sale de clătire este mică. În viitor, stratul de gheață începe să se răspândească din ce în ce mai mult spre capătul lamei, dispărând treptat. Există cazuri în care grosimea gheții la partea rădăcină a atins 6 mm, iar la capătul lamei - 2 mm.

Formarea gheții poate fi prevenită în două moduri.

Prima cale- este un studiu amănunțit al prognozei meteo în zona zborurilor, ocolind norii întâlniți pe parcurs și schimbând altitudinea de zbor pentru a scăpa de gheață, oprirea zborului etc.

A doua cale- aceasta este dotarea lamelor cu dispozitive antigivrare.

Sunt cunoscute un număr dintre aceste dispozitive pentru pale de elicopter. Pentru a îndepărta gheața de pe paletele rotorului,

trebuie aplicat un dezghețator cu alcool, care pulverizează alcool pe marginea anterioară a elicei. Acesta din urmă, amestecându-se cu apă, își scade punctul de îngheț și previne formarea gheții.

Așchierea gheții de pe paletele elicei poate fi efectuată cu aer, care este injectat într-o cameră de cauciuc așezată de-a lungul marginii de față a rotorului principal. Camera de umflare străpunge crusta de gheață, dintre care bucăți individuale sunt apoi îndepărtate de palele elicei de fluxul de aer care se apropie.

Dacă marginea anterioară a palei elicei este realizată din metal, atunci aceasta poate fi încălzită fie prin electricitate, fie prin aer cald trecut printr-o conductă care trece de-a lungul marginii anterioare a rotorului.

Viitorul va arăta care dintre aceste metode va fi utilizată mai pe scară largă.

Pentru caracteristicile aerodinamice ale rotorului principal, numărul palelor rotorului principal și sarcina specifică pe zona măturată de elice sunt de mare importanță. Teoretic, numărul palelor elicei poate fi orice, dintr-un număr infinit de mare dintre ele, atât de mare încât în ​​cele din urmă se îmbină într-o suprafață spirală, așa cum se presupunea în proiectul lui Leonardo da Vinci sau în elicopterul-bicicletă a lui I. Bykov.

Cu toate acestea, există un număr cel mai avantajos de lame. Numărul de pale nu trebuie să fie mai mic de trei, deoarece cu două pale apar forțe mari dezechilibrate și fluctuații ale forței elicei. Modificarea forței rotorului principal este afișată în jurul valorii sale medii în timpul unei rotații a rotorului pentru elicele cu o singură paletă și cu două pale. Elicea cu trei pale menține deja practic valoarea medie a tracțiunii pe toată durata revoluției.

Numărul palelor elicei nu ar trebui să fie, de asemenea, foarte mare, deoarece în acest caz fiecare paletă funcționează într-un flux perturbat de paleta anterioară, ceea ce reduce eficiența rotorului principal.

Cu cât sunt mai multe pale de elice, cu atât ocupă cea mai mare parte a suprafeței discului măturat. Conceptul factorului de umplere o a fost introdus în teoria rotorului elicopterului, care este calculat ca raport dintre suprafața totală

Pentru modul de funcționare proiectat al rotorului principal al elicopterului (creștere abruptă), cea mai avantajoasă valoare a factorului de umplere este 0,05-0,08 (valoare medie 0,065).

Această sarcină este medie. O sarcină mică este o sarcină în intervalul 9-12 kg / m2. Elicopterele cu o astfel de sarcină sunt manevrabile și au o viteză mare de croazieră.

Elicopterele de uz general au o sarcină medie cuprinsă între 12 și 20 kg/m2. Și, în sfârșit, o sarcină mare, rar folosită, este o sarcină de 20 până la 30 kg / m2.

Faptul este că, deși o sarcină specifică mare pe zona măturată oferă o sarcină utilă mare a elicopterului, dar în cazul unei defecțiuni a motorului, un astfel de elicopter în modul de auto-rotație va scădea rapid, ceea ce este inacceptabil, deoarece în acest caz. în cazul în care siguranța coborârii este încălcată.

Un ventilator centrifugal este un dispozitiv de tip mecanic care este capabil să gestioneze fluxurile de aer sau gaze care au un nivel scăzut de creștere a presiunii. Rotorul rotativ asigură deplasarea maselor de aer. Sistemul de lucru constă în faptul că energia cinetică crește presiunea de curgere, ceea ce contracarează toate conductele de aer și clapetele.

Un ventilator centrifugal este mult mai puternic decât un ventilator axial, în timp ce are un consum de energie economic.

Acest dispozitiv vă permite să schimbați direcția masei de aer cu o pantă de 90 de grade. În același timp, în timpul funcționării, ventilatoarele nu creează mult zgomot, iar datorită fiabilității lor, gama lor de condiții de funcționare este destul de largă.

Unele caracteristici

Aș dori să atrag atenția asupra faptului că principiul de funcționare al unui ventilator centrifugal este proiectat astfel încât să pompeze un volum constant de aer, și nu o masă, ceea ce vă permite să fixați debitul de aer. În plus, astfel de modele sunt mult mai economice decât omologii axiali, în timp ce designul este mai simplu.

Schema elementelor unui ventilator centrifugal: 1 - butuc, 2 - disc principal, 3 - pale de rotor, 4 - disc frontal, 5 - grătar cu lame, 6 - carcasă, 7 - scripete, 8 - rulmenți, 9 - cadru, 10, 11 - flanse .

Industria auto folosește aceste ventilatoare pentru a răci motoarele cu ardere internă, care dau „utilizare” energiei lor unui astfel de aparat. De asemenea, acest dispozitiv de ventilație este folosit pentru a muta amestecurile de gaze și materialele din sistemele de ventilație.

Poate fi folosit ca unul dintre componentele sistemelor de încălzire sau răcire. Această tehnică este aplicabilă și în scopul curățării și filtrarii sistemelor industriale.

Pentru a asigura nivelul dorit de presiune și debit, se utilizează de obicei o serie de ventilatoare. Desigur, modelele centrifuge au o putere mai mare, dar în același timp rămân economice (doar 12% din costul energiei electrice).

Dispozitivul unui ventilator centrifugal constă dintr-un rotor, care este echipat cu mai multe rânduri de pale (ariotoare). În centru este un arbore care străbate întregul corp. Masele de aer intră de la marginea unde sunt amplasate paletele, apoi datorită designului se întorc cu 90 de grade, iar apoi, datorită forței centrifuge, accelerează și mai mult.

Înapoi la index

Tipuri de mecanisme de antrenare

În multe feluri, funcționarea ventilatorului, și anume rotația palelor, este afectată de tipul de antrenare. Până în prezent, există 3 dintre ele:

1. Drept. În acest caz, rotorul este conectat direct la arborele motorului. Viteza lamelor va depinde și de viteza de rotație a motorului. Ca un dezavantaj al acestui model, se disting următoarele: dacă motorul nu are o reglare a turației sale, atunci și ventilatorul va funcționa în același mod. Dar dacă țineți cont de faptul că aerul rece are o densitate mai mare, atunci aerul condiționat va avea loc mai repede.
2. centura. În acest tip de dispozitiv, există scripete care sunt amplasate pe arborele motorului și rotorul. Raportul dintre diametrele scripetelor ambelor elemente afectează viteza paletelor.
3. Reglabil. Aici controlul vitezei se datorează prezenței unui ambreiaj hidraulic sau magnetic. Amplasarea sa este între arborii motorului și rotorului. Pentru a ușura acest proces, astfel de ventilatoare centrifuge au sisteme automate.

Înapoi la index

Componentele unui ventilator centrifugal

Schema rotoarelor ventilatoarelor centrifuge: a - tambur, b - inelar, c, d - cu discuri de acoperire conice, e - un singur disc, f - fără disc.

Ca orice altă tehnică, ventilatorul va funcționa corect numai cu elementele structurale adecvate.

1. Rulmenți. Cel mai adesea, acest tip de dispozitiv are rulmenți cu role umpluți cu ulei. Unele modele pot avea un sistem de răcire cu apă, care este cel mai des folosit în serviciul cu gaz fierbinte, care previne supraîncălzirea rulmenților.
2. Lame și obloane. Funcția principală a clapetelor este de a controla fluxurile de gaz la intrare și la ieșire. Unele modele de aspiratoare centrifugale le pot avea pe ambele părți sau doar pe o parte - admisie sau ieșire. Clapetele „in” controlează cantitatea de gaz sau aer care intră, în timp ce amortizoarele „out” rezistă fluxului de aer care controlează gazul. Amortizoarele situate la intrarea lamelor ajută la reducerea consumului de energie.

Plăcile în sine sunt situate pe butucul roții al ventilatorului centripet. Există trei aranjamente standard ale lamelor:

• lamele sunt îndoite înainte;
• lamele sunt îndoite înapoi;
• lamele sunt drepte.

În prima variantă, lamele au lame cu o direcție de-a lungul mișcării roții. Astfel de ventilatoare „nu-i plac” impuritățile solide din fluxurile de transport aerian. Scopul lor principal este debitul mare cu presiune scăzută.

A doua opțiune este echipată cu lame curbate împotriva mișcării roții. Astfel, se realizează un canal aerodinamic și o relativă rentabilitate a designului. Această metodă este utilizată în lucrul cu fluxuri de consistență gazoasă cu niveluri de saturație scăzute și moderate cu componente dure. În plus, au o acoperire împotriva deteriorării. Este foarte convenabil ca un astfel de ventilator centrifugal să aibă o gamă largă de reglaje ale vitezei. Sunt mult mai eficiente decât modelele cu lame curbe sau drepte înainte, deși acestea din urmă sunt mai ieftine.

A treia opțiune are lame care se extind imediat din butuc. Astfel de modele au o sensibilitate minimă la depunerea particulelor solide pe paletele ventilatorului, dar în același timp emit mult zgomot în timpul funcționării. Au, de asemenea, un ritm rapid de lucru, volume reduse și niveluri ridicate de presiune. Folosit adesea în scopuri de aspirație, în sisteme pneumatice pentru transportul materialelor și în alte aplicații similare.

Înapoi la index

Tipuri de ventilatoare centrifuge

Există anumite standarde după care se fabrică această tehnică. Trebuie să se distingă următoarele tipuri:

1. 1. Aripă aerodinamică. Astfel de modele sunt utilizate pe scară largă în domeniul operațiunilor continue, unde temperaturile ridicate sunt prezente în mod constant, cel mai adesea acestea sunt sisteme de injecție și evacuare. Avand o rata mare de performanta, sunt silentioase.
   2. Lame curbate invers. Au randament ridicat. Designul acestor ventilatoare previne acumularea de praf și particule mici pe pale. Are o construcție suficient de puternică, ceea ce le permite să fie folosite pentru zonele cu opresiune mare.
   3. Coastele curbate spre spate. Proiectat pentru o capacitate cubică mare de mase de aer cu un nivel de presiune relativ scăzut.
   4. lamele radiale. Suficient de puternic, poate oferi presiune ridicată, dar cu un nivel mediu de eficiență. Ghidajele rotorului au un strat special care le protejează de eroziune. În plus, aceste modele au dimensiuni destul de compacte.
   5. Coastele curbate înainte. Conceput pentru acele cazuri în care trebuie să lucrați cu volume mari de mase de aer și se observă presiune ridicată. Aceste modele au și o rezistență bună la eroziune. Spre deosebire de modelele de tip „spate”, astfel de unități sunt mai mici. Acest tip de rotor are cel mai mare debit volumic.
   6. Roata de vasle. Acest dispozitiv este o roată deschisă fără carcasă sau carcasă. Este aplicabil pentru încăperile în care există mult praf, dar în același timp, din păcate, astfel de dispozitive nu au o eficiență ridicată. Poate fi folosit la temperaturi ridicate.

GOST R 52692-2006
(ISO 484-1:1981)

Grupa D44

STANDARDUL NAȚIONAL AL ​​FEDERATIEI RUSE

Constructii navale

ELICE DE NAVE

Toleranțe de fabricație

Partea 1

Elice cu un diametru mai mare de 2,5 m

Constructii navale. Elice cu șurub de navă. toleranțe de fabricație.
Partea 1. Elice cu un diametru mai mare de 2,5 m

OK 47.020.20
OKP 64 4700

Data introducerii 2007-07-01

cuvânt înainte

Obiectivele și principiile standardizării în Federația Rusă sunt stabilite de Legea federală din 27 decembrie 2002 N 184-FZ „Cu privire la reglementarea tehnică” și regulile de aplicare a standardelor naționale ale Federației Ruse - GOST R 1.0-2004 "Standardizarea în Federația Rusă. Dispoziții de bază"

Despre standard

1 PREGĂTIT de Institutul de Cercetare pentru Standardizare și Certificare „Lot” al Întreprinderii Unitare de Stat Federal „Institutul Central de Cercetare numit după academicianul A.N. Krylov” pe baza unei traduceri autentice a standardului internațional menționat la paragraful 4

2 INTRODUS de Comitetul Tehnic de Standardizare TC 5 „Construcții navale”

3 APROBAT ȘI DAT ÎN VIGOARE prin Ordinul Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie din 27 decembrie 2006 N 354-st

4 Acest standard este o modificare a standardului internațional ISO 484-1:1981 "Construcții navale - Elice pentru construcții navale - Toleranțe de fabricație - Partea 1: Elice cu un diametru mai mare de 2,5 m" (ISO 484-1:1981 "Construcții navale - Șurub pentru nave elice - Toleranțe de fabricație - Partea 1: Elice cu diametru mai mare de 2,5 m") prin introducerea abaterilor tehnice explicate în introducerea acestui standard

5 INTRODUS PENTRU PRIMA Oara


Informațiile despre modificările aduse acestui standard sunt publicate în indexul de informații publicat anual „Standarde naționale”, iar textul modificărilor și amendamentelor - în indicii de informații publicate lunar „Standarde naționale”. În cazul revizuirii (înlocuirii) sau anulării acestui standard, un anunț corespunzător va fi publicat în indexul de informații publicat lunar „Standarde naționale”. Informațiile relevante, notificarea și textele sunt, de asemenea, postate în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe internet


MODIFICAT, publicat în IUS N 11, 2007

Modificată de producătorul bazei de date

Introducere

Introducere

În acest standard, în loc să se facă referire la standardul internațional ISO 3715, înlocuit cu două standarde: ISO 3715-1 „Nave și tehnologia navelor - Sisteme de propulsie a navelor - Partea 1: Termeni și definiții ale geometriei elicei” și ISO 3715-2 „Nave și tehnologia navelor . Partea 2. Dicționar pentru sisteme de propulsie cu elice cu pas controlabil", care în prezent nu sunt acceptate în Federația Rusă, se face o referire la GOST 25815, care acoperă termenii și definițiile elicelor marine și satisface nevoile specifice ale construcții navale în Federația Rusă.

Referința la ISO/R 468 nu este inclusă în acest standard internațional deoarece această recomandare a fost înlocuită cu ISO 468:1982 „Rugozitatea suprafeței - Parametri, valorile acestora și reguli generale pentru stabilirea specificațiilor”, care a fost retrasă fără înlocuire în 1998.

Textul elementelor structurale individuale modificate în raport cu standardul internațional ISO 484-1 în acest standard este marcat cu caractere cursive.

1 Numire

Acest standard specifică toleranțe pentru fabricarea elicelor marine cu un diametru mai mare de 2,5 m.

Notă - În unele cazuri, abaterile de toleranță sunt posibile la cererea clientului sau prin acord reciproc între proiectant și client. Fixările și metodele de măsurare sunt alese de producătorul elicei, cu condiția ca toleranțele să fie menținute cu precizia necesară.

2 Domeniul de aplicare

Acest standard se aplică elicelor turnate solid, elicelor cu pale detașabile și elicelor cu pas controlabil.

3 Referințe normative

Acest standard folosește referințe normative la următorul standard interstatal:

GOST 25815-83 Elice. Termeni și definiții (ISO 3715-1:2002 „Nave și tehnologie marină – Propulsie navelor – Partea 1: Termeni și definiții ale geometriei elicei”, NEQ; ISO 3715-2:2001 „Tehnologia navelor și navelor – Partea 2: Vocabular pentru sistemele de propulsie cu pas controlabil elice", NEQ)

Notă - Când utilizați acest standard, este recomandabil să verificați efectul standardului de referință în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe Internet sau conform indexului de informații publicat anual „Național Standarde”, care a fost publicată de la 1 ianuarie a anului curent și conform indicatoarelor informative lunare corespunzătoare publicate în anul curent. Dacă standardul de referință este înlocuit (modificat), atunci când utilizați acest standard, trebuie să vă ghidați după standardul înlocuit (modificat). În cazul în care standardul la care se face referire este anulat fără înlocuire, prevederea în care se face referire la acesta se aplică în măsura în care această referință nu este afectată.

4 Metode de măsurare a pasului

4.1 Principiul uneia dintre metodele de măsurare este de a trasa pe arc raza segmentului PQ, corespunzător unghiului , și în măsurarea diferenței de înălțime a punctelor RȘi Q raportat la un plan perpendicular pe axa elicei (vezi Figura 1).

Poza 1

Segment de linie PQ trebuie proiectat prin una dintre metodele descrise la 4.1.1 sau 4.1.2*.
________________
* Dacă este necesar, pot fi aplicate și alte metode pentru a asigura acuratețea necesară.

4.1.1 Utilizarea calibrelor de grosime

Segment de linie PQ proiectare cu calibre de grosime.

4.1.2 Metoda discului gradat

Lungimea tăiată PQ este o caracteristică a unghiului pe o parte a unui disc gradat cu raza corespunzătoare (vezi Figura 1).

5 Metoda de măsurare a grosimii secțiunii

5.1 Grosimea unei secțiuni cilindrice într-un punct S trebuie măsurat în direcție SV(vezi Figura 2), situat în planul tangențial al cilindrului coaxial perpendicular pe linia de pas a părții de descărcare a secțiunii și în direcția SU perpendicular pe suprafata laturii de refulare sau in directie SF paralel cu axa elicei, cu condiția ca aceasta să fie astfel definită pe desen.

Figura 2

5.2 Grosimea maximă pentru fiecare rază trebuie determinată utilizând o pereche de etriere sau un profil obținut prin construcție în diferite puncte: S, S, S, S etc.

5.3 Pentru a verifica marginile de intrare și de ieșire, se folosesc șabloane de margine. Lungimea șabloanelor de margine trebuie să fie de cel puțin 15% din lungimea secțiunii, dar nu mai puțin de 125 mm.

Marginile anterioare și posterioare ar trebui verificate cu calibre de margine pentru elicele din clasa S și clasa I (vezi Tabelul 1). Pentru elicele din alte clase, testul se efectuează la cererea clientului.


tabelul 1

clasa de elice	Numele clasei elicei
	Special
	Superior
	In medie
	Comun

6 clase de elice

Clasa de precizie este stabilită de client în conformitate cu tabelul 1.

7 Toleranțe de pas

Toleranțele pe pas sunt date în tabelul 2.


masa 2

Nume parametru	clasa de elice
	, %
teren local
Pasul secțiunii
Pasul lamei
Pasul șurubului
Notă - Abaterile limită sunt exprimate ca procent din pasul de proiectare a razei corespunzătoare pentru pasul local și pasul secțiunii și pasul mediu de proiectare pentru pasul palelor și pasul elicei

7.1 Pasul trebuie măsurat cel puțin la razele indicate în tabelul 3.


Tabelul 3

clasa de elice	Razele
	Sectiune langa filetul butucului: ; ; ; ; ; ;
	Secțiune lângă fileul butucului: ; ; ; ;
	Sectiune langa filetul butucului: ; ;

Prin acord între părțile interesate, măsurătorile pot fi efectuate și la alte raze.

7.2 Măsurarea pasului local pentru elicele din clasele S și I se efectuează în conformitate cu clauza 10.

7.3 Toleranțele pentru pasul local și pasul secțiunii prezentate în Tabelul 2 sunt mărite cu 50% pentru secțiuni de la sau mai puțin.

7.4 Producătorul elicei poate compensa o eroare de pas, a cărei toleranță este dată în Tabelul 2, prin modificarea diametrului elicei numai cu acordul cumpărătorului.

7.5 Pasul constructiv este pasul de bază.

Linia treptei structurale a secțiunii este o linie de bază elicoidală pentru secțiunea considerată, pentru care sunt date ordonatele secțiunii laturii de refulare și de aspirație.

Poate fi o linie care conectează nasul și coada secțiunii sau poate fi orice altă linie elicoidală situată corespunzător.

7.6 Pasul local într-un punct ÎN(vezi figura 1) se determină prin măsurarea diferenței de înălțime între puncte RȘi Q, situat la distante egale de punct ÎN, pe ambele părți ale acestuia ( BP=BQ), și înmulțind diferența de înălțime cu . Rezultatul trebuie comparat cu pasul local măsurat din profilele laterale de refulare pentru aceleași puncte.

Distanța dintre oricare două puncte la măsurarea pasului local poate fi de la 100 la 400 mm. O măsurătoare a pasului ar trebui să fie făcută lângă marginea anterioară, alta aproape de marginea posterior și cel puțin încă două măsurători a pasului între ele. În măsura în care este posibil, măsurătorile ar trebui să fie consecvente.

7.7 Pasul secțiunii și pasul lamei se determină pentru fiecare rază prin înmulțirea diferenței de înălțime dintre punctele extreme măsurate cu .

7.8 Pasul lamei este determinat ca media aritmetică a pasurilor secțiunii pentru lama în cauză.

7.9 Pasul elicei este definit ca media aritmetică a pasurilor medii ale palelor.

8 Toleranțe pentru raza elicei

8.1 Toleranțele pentru raza elicei sunt date în Tabelul 4.


Tabelul 4

Nume parametru	clasa de elice
raza elicei

8.2 Pentru o elice într-o duză, aceste toleranțe pot fi reduse.

9 Toleranțe pentru grosimea lamei

9.1 Măsurătorile grosimii trebuie efectuate la aceleași raze ca și măsurătorile pasului.

9.2 Abaterile limită date în Tabelul 5 sunt exprimate ca procent din grosimea locală.


Tabelul 5

Nume parametru	clasa de elice
	Abateri limită (toleranță)
		mm, macar		mm, macar		mm, macar		mm, macar
Grosimea secțiunii lamei

9.3 Grosimile maxime indicate pe desen, după deducerea unei toleranţe negative, nu vor fi mai mici decât grosimile cerute de societăţile de clasificare.

10 Toleranțe de netezime pentru secțiunile lamei

Toleranțele de netezime ale palelor se aplică numai elicelor din clasa S și clasa I la razele la care sunt măsurate pasii.

Pentru a obține secțiuni netede, abaterile ca urmare a măsurătorilor succesive ale pasului și grosimii locale nu ar trebui să difere unele de altele cu mai mult de jumătate din toleranță (de exemplu, dacă toleranța este de la plus 2,0% la minus 2,0%, atunci valoarea admisibilă diferenţa în abaterile succesive este de 2 .0%).

Pentru a evita abaterile excesive în curbura totală a secțiunii, este necesar ca suma algebrică a abaterilor, exprimată ca procent, a oricăror două măsurători consecutive ale pasului local să depășească toleranța prescrisă de cel mult 1,5 ori. De exemplu, dacă toleranța este de ±2,0%, atunci suma abaterilor succesive ar trebui să fie de ±3,0% (vezi Figura 3).

Note

1 În figură, abaterile sunt mărite de 20 de ori.

2 Valorile foarte mari sunt subliniate.

Figura 3 - Elice clasa I

Netezimea secțiunilor cilindrice este de asemenea verificată folosind șabloane flexibile speciale.

Marginile de intrare și de ieșire trebuie verificate cu șabloane de margine care vă permit să stabiliți conformitatea marginilor cu desenul, ținând cont de următoarele toleranțe ale laturilor de evacuare și de aspirație:

±0,5 mm - pentru clasa S;

±0,75 mm - pentru clasa I.

Prin acord între producător și client, muchiile pot fi verificate cu calibre de margine, constând din trei elemente pentru fiecare muchie (vezi Figura 4), un element cu un nas scurt pentru a verifica marginea muchiei lamei și două elemente care sunt aplicate pe margine - unul la refulare, celălalt pe partea de aspirație. Fiecare șablon acoperă aproximativ 20% din lungimea lamei, dar nu mai mult de 300 mm. Aceste șabloane trebuie să fie fabricate cu o toleranță de 0,25 mm pentru clasa S și 0,35 mm pentru clasa I.

Figura 4

11 Toleranțe pentru lungimea lamei

11.1 Abaterile limită date în tabelul 6 sunt exprimate ca procent din raportul dintre diametru și numărul de lame ().


Tabelul 6

Nume parametru	clasa de elice
	Abateri limită (toleranță)
		mm, macar		mm, macar		mm, macar		mm, macar
Lungimea secțiunii lamei

11.2 Lungimile secțiunii fiecărei lame se măsoară cel puțin la cinci raze pentru clasa S (de exemplu: ; ; ; ; ) și la patru raze pentru clasele I, II, III.

12 Toleranțe pentru poziția relativă a lamelor, pentru poziția liniilor centrale și pentru contururile lamelor

12.1 Poziția liniilor centrale ale lamelor

Linia centrală este aplicată desenului ca o linie dreaptă care trece prin punct M pe partea de refulare a lamei și un punct DESPRE pe axa elicei.

Punct M ar trebui să fie pe o secțiune cilindrică cu o rază mai mare decât și, dacă este posibil, aproape de .

Punctul este ales astfel încât linia OM a traversat cel mai mare număr posibil de secțiuni ale lamei.

Relația dintre unghiuri (corespunzătoare muchiei de intrare) și (corespunzătoare muchiei de ieșire) este indicată pe desen (vezi figura 5).

indicați dimensiunea pe desen

Figura 5

punct M" pe elicea fabricată, reglată astfel încât pe raza considerată să se poată realiza un raport egal cu raportul indicat în desen (vezi figura 6).

Figura 6

Planuri de referință care trec printr-un punct M", folosit pentru a verifica conturul muchiei anterioare și înclinarea lamelor precum și deplasarea unghiulară a lamei*.
_________________
* Determinarea înclinării - conform GOST 25815 .

12.2 Toleranțe pe conturul muchiei de atac

Toleranțele se calculează pentru razele date în Tabelul 3 pe arcele respective și sunt valabile pentru lungimea arcului (vezi Figura 6). Toleranțele, exprimate în procente, sunt date în tabelul 6 (- diametrul, - numărul de lame).

Toleranțele pentru lungimea arcului ar trebui să fie egale cu dublul valorilor date în tabelul 6, cu condiția ca contururile marginilor lamei să fie netede.

12.3 Toleranțe pentru nealinierea unghiulară între două lame adiacente

Permisiunile trebuie să fie:

±1° - pentru șuruburi din clasele S și I;

±2° - pentru șuruburi din clasele II și III.

13 Toleranțe de înclinare, poziția palei de-a lungul axei elicei și poziția relativă a liniilor centrale ale palelor adiacente

Înclinarea este caracterizată de poziția liniei centrale a lamei RR"(Vezi Figura 7). Înclinarea este determinată prin măsurarea distanței până la avion W, perpendicular pe axa de rotație a elicei, cel puțin în puncte A, BȘi CU situate pe raze sau ; sau ; sau .

Figura 7

Tabelul 7 prezintă toleranțele distanței , și , exprimat ca procent din diametrul elicei , pentru a verifica poziția palelor de-a lungul axei elicei. Se aplică aceleași toleranțe (mai degrabă decât toleranțe duble), pentru diferențe: pentru aceeași lamă pentru a verifica înclinarea și - pentru două lame adiacente pentru a verifica poziția axială relativă.


Tabelul 7

Nume parametru	clasa de elice
	Abateri limită, %
Poziția lamei în puncte A, ÎNȘi CU(situat pe raze ; și ) nu în ceea ce privește avionul W, perpendicular pe axa șurubului

14 Tratarea suprafeței

Condiția suprafeței lamei, exprimată ca media aritmetică a devierii Ra,µm, trebuie să aibă o rugozitate care să nu depășească următoarele valori:

3 (incepand de la butuc) - pentru elice clasa S;

6 (începând de la o rază de 0,3 ) - pentru elice clasa I;

12 (începând de la o rază de 0,4) - pentru elice clasa a II-a;

25 (începând de la o rază de 0,5 ) - pentru elice de clasa a III-a.

15 Echilibrare statică

15.1 Toate elicele fabricate trebuie să fie echilibrate static.

Greutatea maximă admisă a greutății de echilibrare, kg, aplicată la capătul palei elicei, este determinată de formula:

Sau , cel mai mic dintre ei, (1)

Unde - greutatea elicei, kg;

- raza exterioară a lamei, m;

- numărul estimat de rotații ale elicei pe minut, rpm;

Și - coeficienții în funcție de clasa elicei sunt dați în tabelul 8.


Tabelul 8

Desemnarea coeficientului	clasa de elice

16 Instrumente de măsură

Eroarea maximă admisă a instrumentelor de măsură nu trebuie să depășească jumătate din toleranța pentru o dimensiune sau parametru, iar în cazul măsurătorilor geometrice, 0,5 mm (se alege cea mai mare valoare).



Textul electronic al documentului
pregătit de Kodeks JSC și verificat cu:
publicație oficială
M.: Standartinform, 2007

Revizuirea documentului, luând în considerare
modificări și completări pregătite
SA „Kodeks”

Toți cei mai importanți indicatori ai unei roți eoliene, cum ar fi viteza, puterea și viteza, depind de unghiul corect de instalare al lamei. Calcularea unghiului de instalare al unei pale de turbină eoliană este destul de simplă, dar va dura ceva timp pentru a înțelege toate acestea, așa că voi începe în ordine.

Când lama este staționară, adică roata vântului este în picioare, vântul rulează pe ea la unghiul în care lama este instalată efectiv pe ea, dar de îndată ce lama începe să se miște, unghiul fluxului vântului se schimbă. De exemplu, imaginați-vă că sunteți așezat într-o mașină, vântul bate direct în geamul lateral. De îndată ce începeți să vă deplasați, pe măsură ce creșteți viteză, vântul va sufla deja oblic într-un unghi și în parbriz, iar dacă viteza este foarte mare, atunci vântul va sufla direct în parbriz.

La fel este și cu lama, pe măsură ce viteza de rotație crește, se modifică și unghiul real de atac al lamei. Pentru a calcula acest unghi, trebuie să cunoașteți viteza lamei. De exemplu, avem un vânt de 10 m / s, viteza șurubului este Z5, ceea ce înseamnă că viteza vârfului lamei este de cinci ori mai mare decât viteza vântului de 5 * 10 = 50 m / s.

Acum trebuie să construiți un triunghi dreptunghic cu catetele 5 și 50. În continuare, trebuie să determinați unghiul dintre ipotenuză și catetul lung, pentru aceasta trebuie să împărțiți catetul opus în cel adiacent și vom obține tangenta de acest unghi. 5:50=0,1. Pentru a deduce un unghi din acest 0,1, trebuie să luăm funcția inversă a tangentei, adică arc tangentei.

Arc-tangente a unui număr poate fi calculată în calculatoare speciale sau puteți utiliza servicii online, de exemplu >>calculator online. Arctangent 0,1=5,7 grade. 5,7 grade este unghiul real de curgere pe planul de rotație al elicei în zona de viteză Z5. Dar, deoarece lama are o viteză diferită de-a lungul razei sale, unghiul real de atac va fi diferit și va fi diferit în fiecare secțiune. De exemplu, în mijlocul lamei, viteza este Z2,5, ceea ce înseamnă că unghiul fluxului vântului este de două ori mai mare.

Acum trebuie să știm care este vântul adevărat.

Vântul adevărat este cel care apasă cu adevărat pe lamă și diferă ca putere de cel care se apropie de elice. Orice corp asupra căruia vântul apasă, îi rezistă, adică oprește vântul. Imaginează-ți fulgii de zăpadă care lovesc paharul, la apropiere au viteza lor inițială, dar apropiindu-se de sticlă se lovesc de o pernă creată de vântul oprit. Lovindu-se de această pernă de aer, fulgii de zăpadă pierd viteză și energie. În mod similar, la apropierea de elice, sprijinindu-se împotriva ei, vântul pierde viteză și energie. Valoarea specifică a pierderilor poate fi diferită, dar dacă nu este cunoscută, poate fi luată ca o medie egală cu aproximativ 33%.

Acum să ne amintim unghiul fluxului de vânt pe care l-am ajuns deasupra, acesta este egal cu 5,7 grade. Corespunde într-adevăr cu vântul care se apropie pe lamă - Nu!, deoarece viteza vântului este cu 33% mai slabă. Atunci trebuie să luați vântul nu cu 10m/s, ci cu 6,6m/s și totul va cădea la loc. 6,6m/s*Z5=33, 5:33=0,15, arc tangentă 0,15=8,5 grade. Aceasta înseamnă că vântul rulează efectiv pe planul palei în zona de viteză Z5 la un unghi de 8,5 grade.

În plus, dacă nu se cunoaște calitatea aerodinamică a lamei, polarii lamei și unghiul de fixare la care se manifestă calitățile maxime ale acesteia, atunci unghiul de fixare al lamei poate fi luat egal cu 5 grade. Aceasta înseamnă că lama trebuie setată la un unghi de 5 grade față de debitul efectiv al vântului pe planul de rotație, apoi 8,5-5 = 3,5 grade. Se pare că unghiul vârfului lamei trebuie setat la 3,5 grade, apoi cu un vânt de 10 m / s și viteza Z5 va exista forță maximă și puterea lamei, adică factorul maxim de utilizare a energiei eoliene (KIEV).

Lama are si viteza locala, iar unghiul trebuie calculat separat pentru fiecare sectiune a lamei. Dacă vârful lamei este setat la viteza Z5, atunci mijlocul lamei va fi Z2.5.

În toate celelalte condiții, lama va lua mult mai puțină energie de la vânt și, prin urmare, KIEV-ul său și puterea pe arbore vor fi mai mici. De exemplu, generatorul este prea puternic și nu va permite lamelor să-și atingă viteza. Sau viteza vântului nu este cea la care au fost setate unghiurile palelor. Prin urmare, lama poate fi reglată și fabricată pentru un anumit vânt, de exemplu, 5 m/s, atunci puterea sa maximă va fi doar la acest vânt și viteză, corespunzătoare vitezei sale. Pentru ca lama să funcționeze cu eficiență maximă într-o gamă largă de vânturi, este necesar să existe o roată de vânt cu unghi reglabil al lamei. Viteza lamelor și gradul de frânare depind de o grămadă de factori, de grosimea lamei, lățimea acesteia în diferite zone, de numărul de lame, de factorul de umplere al zonei măturate de lame, deci de fapt lamele făcute în casă cu calcule brute se pot comporta diferit. Dacă ați calculat unghiurile pentru viteza Z5, aceasta nu înseamnă că puterea maximă va fi la această viteză, de exemplu, dacă lamele sunt largi, atunci rezistența va fi foarte mare la viteze mari și cea mai mare parte a puterii se va pierde asupra acestei rezistenţe.

Un exemplu de calcul al lamelor pentru un anumit generator.

Să presupunem că aveți deja un generator a cărui putere o cunoașteți. Puterea de ieșire a generatorului și puterea consumată de generator, adică eficiența. Dacă eficiența nu este cunoscută, atunci poate fi luată egală cu 0,5-0,8, adică, aproximativ vorbind, șurubul ar trebui să dea generatorului de două ori mai multă putere decât o produce generatorul.

De exemplu, un generator la 180 rpm produce 200 wați/oră putere și doriți să obțineți această putere cu un vânt de 6 m/s. Deci șurubul ar trebui să ia 400 de wați de la vânt și să aibă 180 rpm. KIEV mediu al unei elice cu trei pale este de 0,4, iar viteza este Z5. Dacă, de exemplu, o elice cu șase pale, atunci KIEV va fi mai mic și viteza sa va fi, de asemenea, aproximativ KIEV 0,3 și viteza Z3,5. Date mai precise pot fi obținute numai din profile specifice care au fost suflate într-un tunel de vânt, iar dacă nu există date de suflare, atunci pot fi luate numai astfel de date aproximative. De asemenea, vreau să remarc că, fără sarcină, șurubul poate accelera la valori de viteză mare, dar puterea sa va fi mult mai mică, iar puterea maximă va fi doar la puterea nominală.

Pentru ca elicea să ia 400 de wați, vântul trebuie să aibă o energie de ordinul a 1000 de wați. La 6 m/s, vântul are o putere (vezi alte articole despre calcularea formulei roții vântului) 0,6 * 1 * 6 * 6 * 6 = 129,6 wați pe metru pătrat. 129,6 * 8 metri pătrați este egal cu 1036,8 wați, zona măturată de lame ar trebui să fie de 8 metri pătrați. O elice cu un diametru de 3,2 metri are o suprafață de 8 m. pătrat. Acum știm diametrul turbinei eoliene.

În continuare, trebuie să aflați viteza turbinei eoliene. Circumferința elicei de 3,2 m este de 10 m, ceea ce înseamnă că într-o singură rotație palele vor parcurge o distanță de 10 metri. Acum trebuie să aflați viteza vârfurilor palelor cu un vânt de 6m / s și viteza Z5, 6 * 5 = 30m / s, adică într-o secundă palele vor face 30:10 = 3rpm, ceea ce este egal cu 3 * 60 = 180 rpm. Din calcule, a devenit clar că o roată eoliană cu un diametru de 3,2 m cu o viteză de Z5, cu un vânt de 6 m / s, va avea 180 rpm și o putere a arborelui de 400 wați. Dacă eficiența generatorului este de 0,5, atunci puterea va fi de 200 wați / h electric, dacă eficiența generatorului dvs. la aceste viteze este de 0,8, atunci puterea va fi de 320 de wați. De asemenea, dacă creșterea vitezei KIEV nu scade semnificativ, atunci este posibil ca puterea să crească puțin mai mult din cauza revoluțiilor.

După cum știți, atunci când viteza vântului se dublează, puterea acestuia crește de 8 ori, prin urmare și puterea elicei va crește de aproximativ 8 ori, prin urmare, dependența puterii de ieșire de rotații ar trebui să fie și pătratică. La 6 m/s, vom avea aproximativ 250 de wați de la generator, iar la 10 m/s, generatorul ar trebui să producă deja până la 2 kW și, în consecință, să încarce roata eoliană. Dacă generatorul se dovedește a fi slab, atunci roata eoliană se va destrăma într-un vânt puternic și se va învârti la viteze mari, de unde zgomotul puternic, vibrațiile și posibila distrugere a generatorului eolian. Prin urmare, generatorul trebuie să aibă o putere sincronă cu puterea turbinei eoliene.

Toate aceste date sunt desigur inversate și au un calcul destul de grosier, un calcul mai precis se poate face independent cunoscând toți parametrii necesari ai generatorului și cunoscând proprietățile aerodinamice ale profilului lamei utilizat. Dar pentru o moară de vânt de acasă este suficient un simplu calcul al unghiurilor de instalare a palelor și a turbinei eoliene în ansamblu. Dacă aveți întrebări sau observați inexactități grave în prezentarea mea a calculului, atunci scrieți în comentariile de mai jos despre asta tuturor și voi răspunde la toate întrebările. Pentru alte materiale privind calculul lamelor, consultați secțiunea „Calcule VG”.

Recent, în lumea tehnologiei elicopterelor au avut loc câteva evenimente semnificative. Compania americană Kaman Aerospace și-a anunțat intenția de a relua producția de sincroptere, Airbus Helicopters a promis că va dezvolta primul elicopter civil cu telecomandă electrică, iar compania germană e-volo - să testeze un multicopter cu două locuri cu 18 rotoare. Pentru a nu ne încurca în toată această diversitate, am decis să facem un scurt program educațional despre schemele de bază ale tehnologiei elicopterelor.

Pentru prima dată, ideea unui avion cu rotor a apărut în jurul anului 400 d.Hr. în China, dar lucrurile nu au depășit crearea unei jucării pentru copii. În mod serios, inginerii au început crearea unui elicopter la sfârșitul secolului al XIX-lea, iar primul zbor vertical al unui nou tip de aeronave a avut loc în 1907, la doar patru ani după primul zbor al fraților Wright. În 1922, designerul de aeronave Georgy Botezat a testat un elicopter quadrocopter proiectat pentru armata SUA. A fost primul zbor controlat durabil al acestui tip de echipament din istorie. Quadcopter Botezata a reusit sa zboare pana la o inaltime de cinci metri si a petrecut cateva minute in zbor.

De atunci, tehnologia elicopterelor a suferit multe schimbări. A apărut o clasă de aeronave cu aripi rotative, care astăzi este împărțită în cinci tipuri: autogiro, elicopter, elicopter, tiltrotor și X-wing. Toate diferă în ceea ce privește designul, metodele de decolare și zbor și controlul rotorului. În acest articol, am decis să vorbim în mod special despre elicoptere și principalele lor tipuri. În același timp, a fost luată ca bază clasificarea în funcție de aspectul și locația rotoarelor, și nu cea tradițională - în funcție de tipul de compensare a cuplului reactiv al rotorului.

Un elicopter este o aeronavă cu aripă rotativă în care forțele de suspensie și propulsie sunt generate de unul sau mai multe rotoare principale. Astfel de elice sunt paralele cu solul, iar palele lor sunt fixate la un anumit unghi față de planul de rotație, iar unghiul de instalare poate varia într-un interval destul de larg - de la zero la 30 de grade. Setarea palelor la zero grade se numește elice inactiv sau pene. În acest caz, rotorul nu creează portanță.

În timpul rotației, palele captează aerul și îl aruncă în direcția opusă mișcării elicei. Ca urmare, în fața șurubului se creează o zonă de presiune redusă, iar în spatele acestuia o zonă crescută. În cazul unui elicopter, aceasta creează portanță, care este foarte asemănătoare cu portanța generată de o aripă fixă ​​a unui avion. Cu cât unghiul de instalare al paletelor este mai mare, cu atât forța de ridicare creată de rotorul principal este mai mare.

Caracteristicile rotorului principal sunt determinate de doi parametri principali - diametrul și pasul. Diametrul elicei determină capacitățile de decolare și aterizare ale elicopterului, precum și parțial cantitatea de ridicare. Pasul elicei este distanța imaginară pe care o va parcurge o elice într-un mediu incompresibil la un anumit unghi al paletei într-o singură rotație. Ultimul parametru afectează portanța și viteza rotorului, pe care piloții încearcă să le mențină neschimbate pentru cea mai mare parte a zborului, modificând doar unghiul palelor.

Când elicopterul zboară înainte și rotorul principal se rotește în sensul acelor de ceasornic, fluxul de aer care intră are un efect mai puternic asupra palelor din partea stângă, ceea ce crește eficiența acestora. Ca rezultat, jumătatea stângă a cercului de rotație al elicei creează mai multă portanță decât jumătatea dreaptă și are loc un moment de înclinare. Pentru a compensa, proiectanții au venit cu un sistem special care reduce unghiul de instalare al palelor în stânga și îl mărește în dreapta, egalând astfel forța de ridicare pe ambele părți ale elicei.

În general, elicopterul are mai multe avantaje și mai multe dezavantaje față de avion. Avantajele includ posibilitatea decolării și aterizării verticale pe platforme, al căror diametru este de o dată și jumătate diametrul rotorului principal. În același timp, elicopterul poate transporta mărfuri voluminoase pe o sling externă. Elicopterele se disting, de asemenea, printr-o manevrabilitate mai bună, deoarece pot atârna vertical, pot zbura lateral sau înapoi și pot întoarce pe loc.

Dezavantajele includ un consum mai mare de combustibil decât aeronavele, o vizibilitate mai mare în infraroșu din cauza eșapamentului fierbinte al motorului sau motoarelor, precum și zgomot crescut. În plus, elicopterul în ansamblu este mai greu de controlat datorită unui număr de caracteristici. De exemplu, piloții de elicopter sunt familiarizați cu fenomenele de rezonanță a pământului, flutter, inel de vortex și efectul blocării rotorului. Acești factori pot cauza ruperea sau căderea mașinii.

Echipamentul elicopterului de orice schemă are un mod de autorotație. Aparține modului de urgență. Aceasta înseamnă că, în cazul unei defecțiuni, de exemplu, a motorului, rotorul principal sau elicele sunt deconectate de la transmisie cu ajutorul unui ambreiaj de rulare și încep să se rotească liber de fluxul de aer care se apropie, încetinind căderea mașina de la înălțime. În modul de autorotație, este posibilă o aterizare de urgență controlată a elicopterului, iar rotorul principal care se rotește prin cutia de viteze continuă să rotească rotorul de coadă și generatorul.

Schema clasica

Dintre toate tipurile de scheme de elicoptere, cea mai comună astăzi este cea clasică. Cu această schemă, mașina are un singur rotor principal, care poate fi antrenat de unul, două sau chiar trei motoare. Acest tip, de exemplu, include lovitură AH-64E Guardian, AH-1Z Viper, Mi-28N, transport de luptă Mi-24 și Mi-35, transport Mi-26, polivalent UH-60L Black Hawk și Mi-17, Bell ușor 407 și Robinson R22.

Când rotorul principal se rotește pe elicopterele schemei clasice, apare un moment reactiv, datorită căruia corpul mașinii începe să se rotească în direcția opusă rotației rotorului. Pentru a compensa momentul, se folosește un dispozitiv de direcție pe brațul din coadă. De regulă, acesta este un rotor de coadă, dar poate fi și un fenestron (un șurub într-un caren inelar) sau mai multe duze de aer pe brațul de coadă.

O caracteristică a schemei clasice este legăturile încrucișate în canalele de control, datorită faptului că rotorul de coadă și suportul sunt antrenate de același motor, precum și prezența unei plăci oscilante și a multor alte subsisteme responsabile de controlul puterii. instalație și rotoare. Cuplarea încrucișată înseamnă că atunci când modificați orice parametru al funcționării elicei, se vor schimba și toți ceilalți. De exemplu, cu o creștere a vitezei de rotație a rotorului principal, va crește și viteza de rotație a rotorului de coadă.

Controlul zborului se realizează prin înclinarea axei de rotație a rotorului principal: înainte - mașina va zbura înainte, înapoi - înapoi, lateral - lateral. Când axa de rotație este înclinată, va apărea o forță de antrenare și forța de ridicare va scădea. Din acest motiv, pentru a menține altitudinea de zbor, pilotul trebuie să schimbe și unghiul palelor. Direcția de zbor este stabilită prin modificarea pasului rotorului de coadă: cu cât este mai mic, cu atât momentul reactiv este mai puțin compensat, iar elicopterul se întoarce în direcția opusă rotației rotorului principal. Si invers.

În elicopterele moderne, în cele mai multe cazuri, controlul zborului orizontal este efectuat cu ajutorul unei plăci oscilătoare. De exemplu, pentru a merge înainte, pilotul, folosind o mașină automată, reduce unghiul de instalare al lamelor pentru jumătatea din față a planului de rotație al aripii și îl mărește pentru spate. Astfel, ridicarea din spate crește, iar cea din față scade, datorită faptului că înclinarea șurubului se modifică și apare o forță motrice. Această schemă de control al zborului este utilizată pe toate elicopterele de aproape toate tipurile, dacă sunt echipate cu o placă oscilantă.

Schema coaxiala

A doua cea mai comună schemă de elicopter este cea coaxială. Nu există un rotor de coadă în el, dar există două rotoare - superior și inferior. Sunt situate pe aceeași axă și se rotesc sincron în direcții opuse. Datorită acestei soluții, șuruburile compensează momentul reactiv, iar mașina în sine se dovedește a fi ceva mai stabilă în comparație cu schema clasică. În plus, elicopterele coaxiale nu au practic nicio legătură încrucișată în canalele de control.

Cel mai faimos producător de elicoptere coaxiale este compania rusă Kamov. Produce elicoptere multifuncționale Ka-27 de bord, elicoptere de atac Ka-52 și elicoptere de transport Ka-226. Toate au două șuruburi situate pe aceeași axă unul sub celălalt. Mașinile din schema coaxială, spre deosebire de elicopterele din schema clasică, sunt capabile, de exemplu, să facă o pâlnie, adică să zboare în jurul țintei într-un cerc, rămânând la aceeași distanță de aceasta. În acest caz, arcul rămâne întotdeauna desfășurat spre țintă. Controlul înclinării se realizează prin încetinirea unuia dintre rotoare.

În general, elicopterele coaxiale sunt oarecum mai ușor de controlat decât cele convenționale, mai ales în modul hover. Dar există și unele particularități. De exemplu, atunci când se efectuează o buclă în zbor, poate apărea suprapunerea palelor rotorului principal inferior și superior. În plus, în proiectare și producție, circuitul coaxial este mai complex și mai scump decât circuitul clasic. În special, din cauza cutiei de viteze care transmite rotația arborelui motorului către elice, precum și a plăcii oscilătoare, care stabilește simultan unghiul palelor pe elice.

Scheme longitudinale și transversale

Al treilea cel mai popular este aspectul longitudinal al rotoarelor elicopterului. În acest caz, elicele sunt situate paralele cu solul pe diferite axe și distanțate una de cealaltă - una este situată deasupra nasului elicopterului, iar cealaltă este deasupra cozii. Un reprezentant tipic al unei astfel de scheme este elicopterul american de transport greu CH-47G Chinook și modificările acestuia. Dacă elicele sunt situate pe vârfurile aripilor elicopterului, atunci o astfel de schemă se numește transversală.

Reprezentanți în serie ai elicopterelor transversale nu există astăzi. În anii 1960 și 1970, biroul de proiectare Mil a dezvoltat elicopterul de marfă grea V-12 (cunoscut și sub numele de Mi-12, deși acest indice este incorect) cu un design transversal. În august 1969, prototipul B-12 a stabilit un record de sarcină utilă printre elicoptere, ridicând o sarcină cu o greutate de 44,2 tone la o înălțime de 2,2 mii de metri. Pentru comparație, cel mai greu elicopter Mi-26 (schema clasică) din lume poate ridica sarcini cu o greutate de până la 20 de tone, iar americanul CH-47F (schema longitudinală) - cu o greutate de până la 12,7 tone.

Pentru elicopterele longitudinale, rotoarele se rotesc în direcții opuse, dar acest lucru compensează doar parțial momentele reactive, motiv pentru care piloții trebuie să țină cont de forța laterală emergentă care scoate mașina din cursul zborului. Mișcarea în lateral este stabilită nu numai de înclinarea axei de rotație a rotoarelor, ci și de diferite unghiuri de instalare a paletelor, iar vișarea este controlată prin modificarea vitezei de rotație a rotoarelor. Rotorul din spate al elicopterelor longitudinale este întotdeauna situat puțin mai sus decât partea din față. Acest lucru se face pentru a exclude influența reciprocă a curenților lor de aer.

În plus, vibrații semnificative pot apărea uneori la anumite viteze de zbor longitudinale ale elicopterului. În cele din urmă, elicopterele longitudinale sunt echipate cu o transmisie complexă. Din acest motiv, această aranjare a șuruburilor nu este foarte comună. Dar elicopterele din schema longitudinală sunt mai puține decât alte mașini supuse apariției unui inel de vortex. În acest caz, în timpul coborârii, curenții de aer creați de elice sunt reflectați în sus de la sol, sunt strânși de elice și sunt direcționați din nou în jos. În acest caz, forța de ridicare a rotorului principal scade brusc, iar o modificare a vitezei rotorului sau o creștere a unghiului de instalare a palelor nu are practic niciun efect.

Sincropter

Astăzi, elicopterele construite după schema sincropterului pot fi atribuite celor mai rare și mai interesante mașini din punct de vedere constructiv. Până în 2003, numai compania americană Kaman Aerospace a fost angajată în producția lor. În 2017, compania intenționează să reia producția de astfel de mașini sub denumirea K-Max. Sincroptele ar putea fi clasificate ca elicoptere transversale, deoarece arborii celor două elice ale lor sunt situate pe părțile laterale ale carenei. Cu toate acestea, axele de rotație ale acestor șuruburi sunt în unghi unul față de celălalt, iar planurile de rotație se intersectează.

Sincropterii, cum ar fi elicopterele coaxiale, longitudinale și transversale, nu au rotor de coadă. Rotoarele se rotesc sincron în direcții opuse, iar arborii lor sunt legați unul de celălalt printr-un sistem mecanic rigid. Acest lucru este garantat pentru a preveni ciocnirea lamelor în diferite moduri și viteze de zbor. Sincropterii au fost inventați pentru prima dată de germani în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, dar producția de masă a fost deja realizată în SUA din 1945 de către Kaman.

Direcția de zbor a sincropterului este controlată numai prin schimbarea pasului palelor elicei. În același timp, datorită intersecției planurilor de rotație ale elicelor, ceea ce înseamnă adăugarea de forțe de ridicare în locurile de intersecție, are loc un moment de tanare, adică ridicarea arcului. Acest moment este compensat de sistemul de control. În general, se crede că sincropterul este mai ușor de controlat în modul hover și la viteze mai mari de 60 de kilometri pe oră.

Avantajele unor astfel de elicoptere includ economia de combustibil datorită respingerii rotorului de coadă și posibilitatea unei plasări mai compacte a unităților. În plus, sincropterii se caracterizează prin majoritatea calităților pozitive ale elicopterelor coaxiale. Dezavantajele includ complexitatea extraordinară a conexiunii mecanice rigide a arborilor de elice și sistemul de control al plăcilor oscilătoare. În general, acest lucru face ca elicopterul să fie mai scump decât schema clasică.

multicopter

Dezvoltarea multicopterelor a început aproape simultan cu lucrările la elicopter. Din acest motiv, quadcopterul Botezata a fost primul elicopter care a efectuat o decolare și aterizare controlată în 1922. Multicopterele sunt mașini care au de obicei un număr par de rotoare și trebuie să fie mai mult de două. În elicopterele în serie de astăzi, schema multicopter nu este utilizată, cu toate acestea, este extrem de populară în rândul producătorilor de vehicule mici fără pilot.

Faptul este că multicopterele folosesc elice cu pas fix și fiecare dintre ele este condusă de propriul motor. Momentul reactiv este compensat prin rotirea șuruburilor în direcții diferite - jumătate se rotește în sensul acelor de ceasornic, iar cealaltă jumătate, situată în diagonală, în sens opus. Acest lucru vă permite să abandonați platoul oscilant și, în general, să simplificați foarte mult controlul dispozitivului.

Pentru a decola un multicopter, viteza de rotație a tuturor elicelor crește în mod egal, pentru a zbura în lateral, rotația elicelor pe o jumătate a aparatului accelerează, iar pe cealaltă încetinește. Rotirea multicopterului se face prin incetinirea rotatiei, de exemplu, a elicelor care se rotesc in sensul acelor de ceasornic sau invers. O astfel de simplitate a designului și a controlului a servit drept principal impuls pentru crearea quadcopterului Botezat, dar invenția ulterioară a rotorului de coadă și a plăcii oscilante a încetinit practic munca la multicoptere.

Motivul pentru care astăzi nu există multicoptere concepute pentru a transporta oameni este siguranța zborului. Cert este că, spre deosebire de toate celelalte elicoptere, mașinile cu elice multiple nu pot face o aterizare de urgență în modul de autorotație. Dacă toate motoarele se defectează, multicopterul devine incontrolabil. Cu toate acestea, probabilitatea unui astfel de eveniment este scăzută, dar lipsa unui regim de autorotație este principalul obstacol în calea trecerii certificării pentru siguranța zborului.

Cu toate acestea, compania germană e-volo dezvoltă în prezent un multicopter cu 18 rotoare. Acest elicopter este conceput pentru a transporta doi pasageri. Este de așteptat să facă primul zbor în următoarele câteva luni. Conform calculelor proiectanților, prototipul mașinii va putea rămâne în aer nu mai mult de o jumătate de oră, dar această cifră este planificată să fie crescută la cel puțin 60 de minute.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că, pe lângă elicopterele cu un număr par de elice, există și scheme multicopter cu trei și cinci elice. Au unul dintre motoarele situat pe o platformă deviată în lateral. Datorită acestui lucru, direcția de zbor este controlată. Cu toate acestea, într-o astfel de schemă, devine mai dificilă amortizarea cuplului reactiv, deoarece două din trei șuruburi sau trei din cinci se rotesc întotdeauna în aceeași direcție. Pentru a contracara cuplul reactiv, unele dintre elice se rotesc mai repede, iar acest lucru creează o forță laterală inutilă.

schema de viteza

Astăzi, cea mai promițătoare în tehnologia elicopterelor este schema de mare viteză, care permite elicopterelor să zboare la o viteză semnificativ mai mare decât o pot face mașinile moderne. Cel mai adesea, o astfel de schemă se numește elicopter combinat. Mașinile de acest tip sunt construite într-un model coaxial sau cu o singură elice, cu toate acestea, au o aripă mică care creează portanță suplimentară. În plus, elicopterele pot fi echipate cu o elice de împingere în secțiunea de coadă sau două elice de tragere la vârfurile aripilor.

Elicopterele de atac ale schemei clasice AH-64E sunt capabile de viteze de până la 293 de kilometri pe oră, iar Ka-52 coaxiale - până la 315 de kilometri pe oră. Pentru comparație, demonstratorul de tehnologie combinată Airbus Helicopters X3 cu două elice de tractor poate accelera până la 472 de kilometri pe oră, iar concurentul său american cu un rotor de împingere - Sikorksy X2 - până la 460 de kilometri pe oră. Promițătorul elicopter de recunoaștere de mare viteză S-97 Raider va putea zbura cu viteze de până la 440 de kilometri pe oră.

Strict vorbind, elicopterele combinate sunt mai predispuse nu la elicoptere, ci la un alt tip de elicopter - elicopter. Cert este că forța motrice pentru astfel de mașini este creată nu numai și nu atât de rotoare, ci de împingerea sau tragerea celor. În plus, atât rotoarele, cât și aripa sunt responsabile pentru crearea portanței. Iar la viteze mari de zbor, un ambreiaj controlat de rulare deconectează rotoarele de la transmisie și zborul în continuare merge în modul de autorotație, în care rotoarele funcționează, de fapt, ca o aripă de avion.

În prezent, mai multe țări ale lumii sunt angajate în dezvoltarea de elicoptere de mare viteză, care în viitor vor putea atinge viteze de peste 600 de kilometri pe oră. Pe lângă elicopterele Sikorsky și Airbus, o astfel de muncă este efectuată de către Kamov rus și biroul de proiectare Mil (Ka-90/92 și, respectiv, Mi-X1), precum și de avioanele americane Piacesky. Noile elicoptere hibride vor putea combina viteza aeronavelor cu turbopropulsoare și decolarea și aterizarea verticală inerente elicopterelor convenționale.

Foto: Oficial S.U.A. Pagina Marinei / flickr.com