«Готовь сани» — под таким заголовком в 1968 году была опубликована подборка материалов об аэросанях, вызвавшая большой интерес у читателей. Многие из них обратились в редакцию с просьбой подробнее рассказать о новинках в любительском конструировании этих машин. В ответ на эти пожелания мы публикуем статью об устройстве винтомоторной группы аэросаней, разработанной слесарем из Подольска В. Денисовым. Эта конструкция также может быть успешно применена и на аэроглиссерах.
Преимущества винта переменного шага
Большинство конструкторов-любителей для своих аэросаней и аэроглиссеров используют воздушные винты блочного типа, которые вытачиваются из деревянной болванки и имеют фиксированный, неизменяемый шаг лопастей. Такой винт рассчитывается на определённую скорость движения, при которой его коэффициент полезного действия (КПД) и тяга максимальны. Однако при отклонении от расчётной скорости эффективность винта падает. Если же появится возможность изменять шаг лопастей прямо в процессе движения, в зависимости от условий (скорости, встречного ветра, нагрузки), можно будет постоянно поддерживать оптимальный режим работы двигателя и добиваться наилучшей тяги. Именно такой механизм управления шагом с возможностью реверса (создания обратной тяги) и сконструировал В. Ф. Денисов.
Устройство и принцип работы механизма
Конструкция представляет собой двухлопастной винт (версия с четырьмя лопастями также возможна для более мощных двигателей). Ключевая особенность — каждая лопасть, изготовленная из листового дюралюминия, установлена на хвостовике, который вращается в корпусе винта на двух подшипниках. Это позволяет лопасти поворачиваться, изменяя свой угол атаки.
Управление углом поворота лопастей осуществляется через систему тяг и ползунков. Поводок на хвостовике лопасти через резьбовую муфту соединён с ползунком, который может перемещаться вдоль вала винта. Перемещение этого ползунка, в свою очередь, управляется штоком с трапецеидальной резьбой. Вращая тросовый барабан, связанный со штоком, водитель может вворачивать или выворачивать его, тем самым сдвигая ползунок и синхронно изменяя угол установки обеих лопастей. Эта система надёжно фиксирует выбранное положение.
Система экстренного торможения (реверс)
Самое интересное в конструкции — возможность мгновенного перевода лопастей в положение реверса для создания отрицательной тяги. Это используется для эффективного торможения или движения задним ходом. Опыт эксплуатации промышленных аэросаней показал, что торможение реверсом эффективнее других методов (штыревых, лопаточных тормозов и т.п.).
Для быстрого (за 2–4 секунды) переключения в конструкцию добавлен механизм с качалкой. Шток управления ввёрнут в винтовой ползунок, который может не только вращаться, но и продольно перемещаться в специальной прорезной гайке. Этот ползунок соединён с качалкой. При нажатии на качалку (например, от ножной педали) ползунок со штоком мгновенно сдвигается в крайнее положение, переводя лопасти винта в режим реверса. Для возврата в рабочее положение качалка оснащается возвратной пружиной.
Сборка, регулировка и рекомендации
Установка лопастей при сборке
Крайне важно, чтобы углы установки обеих лопастей были абсолютно одинаковыми. Разновес или разный угол приводят к сильной вибрации (тряске), что вызывает ускоренный износ и может привести к поломке механизма.
Порядок регулировки:
- Установить винт в положение максимального шага. В этом положении все элементы механизма (ползунок 4, муфты 32) упираются в ограничители. Поводок лопасти должен быть установлен под углом 30° к плоскости вращения винта. Этот угол необходимо точно проверить для каждой лопасти.
- После проверки и настройки резьбовые муфты следует зафиксировать (законтрить) мягкой проволокой для предотвращения самопроизвольного отворачивания.
- Путём вращения тросового барабана подобрать оптимальный рабочий угол установки лопастей. Ориентиром служит получение максимальной тяги винта «на месте» (без движения машины). Обычно рабочий угол атаки лопасти составляет 12–15°. При движении против сильного ветра или для разгона угол можно увеличить, повысив тягу.
- Для включения реверса (экстренного торможения) рычаг качалки переводит ползунок в крайнее положение. Управление качалкой целесообразно вывести на ножную педаль тормоза.
Важная рекомендация: При изготовлении всех деталей механизма следует избегать резких переходов и подрезок в местах изменения сечения, выполняя их плавными. Это повышает прочность и долговечность конструкции.
И. ЮВЕНАЛЬЕВ,
инженер