prijenos snage kod helikoptera_ivan kovac
Post on 29-Dec-2015
80 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Veleučilište Velika Gorica
Ivan Kovač
Prijenos snage kod helikoptera
Seminarski rad
Velika Gorica, travanj 2014.
Sažetak
Tema ovog seminarskog rada je prijenos snage od pogonskog stroja do radnog
stroja kod helikoptera.
Pogonski stroj je najčešće mlazni motor i to turbovratilni (engl. turboshaft), ali
može biti i klipni (kod starijih modela). Snaga se preko vratila prenosi do radnog
stroja, a kod helikoptera to su najčešće dva rotora.
Sadržaj
1. Uvod .............................................................................................................. 1
2. Prijenos snage kod helikoptera ..................................................................... 3
2.1. Princip rada helikoptera .......................................................................... 3
2.2. Prijenos snage ........................................................................................ 4
3. Zaključak ....................................................................................................... 8
Literatura ................................................................................................................ 9
1
1. Uvod
1.1. Helikopter – naziv i razvoj
Helikopter (grč. ἕλιξ, spirala + πτερόν, pero, krilo, perje) je zrakoplov teži od zraka
koji stvara uzgon koristeći jedan ili više horizontalnih rotora, od kojih svaki ima dvije
ili više krakova (lopatica). Helikopter spada u red rotoplana ili žiroplana, odnosno
onih zrakoplova koji uzgon proizvode ne pomoću krila već pomoću rotora [1].
Slika 1: Bell 206 u sastavu Hrvatskog ratnog zrakoplovstva
Iako je razvoj autožira i ostalih rotoplana počeo i prije drugog svjetskog rata, kao
prvi pravi funkcionalni helikopter često se uzima njemački Focke-Wulf Fw 61 (slika 2).
Proizvedena su dva primjerka i nijedan nije preživio drugi svjetski rat.
Slika 2: Fw 611
1 Primjetiti sličnost s dizajnom autožira, no Fw 61 je imao pogonjene rotore i mogao je vertikalno
uzletjet uz pomoć njih, što je i demonstrirano u zatvorenom sportskom stadionu u Berlinu 1937.g.
2
Primat meĎutim uskoro preuzimaju SAD u čemu je svakako zaslužan i veliki
znanstvenik poljsko-rusko-ukrajinskog porijekla Igor Sikorsky. Njegov helikopter R4
je prvi masovnije proizvoĎen helikopter (131 primjerak, proizvoĎen od 1942.g do
1944.g). Njegov dizajn sa jednim glavnim i jednim repnim rotorom je do danas ostao
najrašireniji dizajn u konstrukciji helikoptera (slika 3).
Slika 3: Igor Sikorsky na helikopteru R4
1.2. Upotreba i namjena
U pedesetim godinama 20.st helikopter se počinje masovnije upotrebljavati,
prvenstveno u ratnom sukobu u Koreji kao sredstvo transporta ranjenika s bojišta.
Nakon toga, za iste namjene počinje se koristiti i u civilstvu. Za vrijeme Vijetnamskog
rata, helikopter (sad već pokretan turbinskim pogonom) se etablirao i kao vrlo važno
borbeno sredstvo podrške, a služio je i za transport ljudi, materijala i ranjenika po
neprohodnim džunglama tog terena.
Njegova upotreba danas je takoĎer vrlo raširena i raznolika kako u vojne tako i u
civilne svrhe, a jednako tako postoji i mnoštvo različitih konstrukcijskih riješenja,
najčešće u ovisnosti o smještaju i načinu djelovanja rotora.
Slika 4: Boeing CH-47 Chinook u obavljanju zadatka
3
2. Prijenos snage kod helikoptera
2.1. Princip rada helikoptera
Helikopteri dobivaju uzogon temeljem okretanja rotora. Pri rotacionom gibanju
rotora, kod klasičnog jednog glavnog rotora, u jednom smjeru nastaje uzgon (za
vertikalno gibanje), a pri mjenjanju kuta tog rotora nastaje i propulzivna sila (za
gibanje po horizontali). Uzgon i propulzivna sila zajedno čine potisnu silu.
Pri rotacionom gibanju rotora nastaje takoĎer i otporni okretni moment [1], koji
nastoji zavrtiti helikopter u smjeru suprotnom od smjera gibanja rotora. Zbog toga se
na zadnjem kraju helikoptera ugraĎuje jedan manji rotor koji za cilj ima neutralizaciju
otpornog okretnog momenta (engl. torque) glavnog rotora. Taj repni, manji rotor
(antirotor) stvara potisak (engl. thrust) u smjeru suprotnom od momenta i tako se on
neutralizira [3].
Slika 5: Odnos rotora i antirotora
Moment se može neutralizirati i izradom helikoptera sa dva jednaka rotora koji se
vrte u suprotnom smjeru; kao izvedba usporednih rotora, koaksijalna (slika 6) ili
tandem izvedba (slika 4).
Slika 6: Kamov Ka 50
4
2.2. Prijenos snage
2.2.1. Opće značajke prijenosa snage kod monorotora
Moderni helikopteri najčešće koriste turbovratilne motore za stvaranje snage na
vratilu turbine. Ta snaga se zatim prenosi vratilom preko spojke do reduktora, tamo
se broj okretaja smanjuje na potrebnu razinu (moment se istovremenom povećava)
koja je nužna za uzgon helikoptera. Nakon toga vratilom se snaga prenosi na glavu
rotora [3]. Istovremeno, dio snage se prenosi sistemom vratila do repnog rotora,
njegovog reduktora i konačno na sam repni rotor (slika 7).
Slika 7: Prijenos snage kod helikoptera Sikorsky S-55 [1]
Ovo je pojednostavljen prikaz kod modela S-55, što je jedan stariji model
helikoptera koji koristi klipni motor.
5
Slika 7: Aerospatiale SA 330 Puma
Moderni helikopteri koriste turbovratilne motore i to često po dva u paru.
Popularna francuska Puma takoĎer ima takvu konstrukciju.
GLAVA ROTORA
MEĐUVRATILO
REDUKTOR
TURBOVRATILNI MOTORI TIPA TURBOMECA TURBO III
Slika 8: Prikaz prijenosa snage kod Aerospatiale SA 330 Puma [1]
Kao orijentaciju valja napomenuti da srednja vrijednost snage koja se predaje
antirotoru (tj. repnom rotoru) iznosi kod ovog helikoptera 10% od ukupne snage koja
se predaje glavnom rotoru [1].
6
2.2.2. Funkcija spojke u prijenosu snage
U prijenosu snage od pogonske grupe do rotora, spojka je najčešće onaj faktor
koji dolazi neposredno nakon motora. Ona služi kako bi spojila odnosno odvojila dva
vratila, vratilo koje prenosi snagu od motora i vratilo koje prenosi snagu prema
pogonskom stroju. Spojka može raditi na suho ili uz pomoć nekog fluida (npr.žive).
Slika 9: Spojka [1]
2.2.3. Funkcija vratila u prijenosu snage
Vratila služe za prijenos snage i momenta uz pomoć rotacionog gibanja. Ona
podnose torzijska i često savojna opterećenja, a njihove dimenzije ovise o tome
kolika će ta opterećenja biti [2]. Vratila turbine i vratilo glavnog rotora ( vratilo koje
spaja glavu glavnog rotora i reduktor) su obično deblji od vratila i meĎuvratila koje
snagu odvode na repni rotor.
7
2.2.4. Funkcija reduktora u prijenosu snage
Reduktor služi pri smanjivanju broja okretaja sa vratila koje dolazi iz pogonskog
stroja, kako bi se na vratilu koje odlazi na radni stroj stvorio veći moment sa manjim
brojem okretaja. Odnos koji ovdje važi je P=T*ω .
VRATILO
REDUKTOR
Slika 10: Reduktor VR14 helikoptera Mi8-MTV i Mi-17 [4]
Reduktori se najčešće sastoje od velikog broja zupčanika kojima se postiže
smanjenje broja okretaja.
Slika 11 i 12: Reduktor za SE 3130 Alouette [1], Helikopter SE 3130
8
3. Zaključak
Ovim radom željelo se ukratko objasniti način rada helikoptera, te s time povezana
njegova konstrukcijska rješenja. Navedeni primjeri su većinom jednostavni
monorotori, meĎutim i za samu tu podgrupu postoje vrlo različite i brojne
konstrukcijske izvedbe, ovisno o godini nastanka, zemlji, namjeni i slično. Trenutno
monorotori čine veliku većinu žiroplana, a najvjerojatnije će tako ostati i u budućnosti.
Izvedbe birotora takoĎer su prisutne u svakodnevnoj uporabi (možda ne u
Hrvatskoj, ali svakako u svijetu pogotovo u bogatijim državama). Birotori su često
efikasniji zbog toga što nema utroška snage na stvaranje propulzive sile kako bi se
neutralizirao otoprni moment, već se sva snaga troši na uzgon. Njihova konstrukcija
je složenija (što često znači skuplja), pa se njima u ovom radu nije bavilo.
Postoje meĎutim još i koleopteri, konvertoplani, konvertopropulzori i još neke
manje česte izvedbe, čija praktična primjena nije uvijek sigurna, ali je za svakog
ljubitelja aeronautike njihova konstrukcija i mehanika leta vrlo zanimljiva.
9
Literatura
1. Miroslav Nenadović, Osnovi projektovanja i konstruisanja helikoptera ,Beograd
1982.g
2. Karl – Heinz Decker, Elementi strojeva, Tehnička knjiga Zagreb, 1987.g
3. Članak s Massachusetts Institute of Technology, s interneta,
http://web.mit.edu/2.972/www/reports/helicopter/helicopter.htm , svibanj 2012.g
4. Ruska trgovina helikopterima, prikaz članka s interneta
http://www.reductor-pm.ru/ , svibanj 2012.g
top related