English version

Sklopné vrtule

Co to jsou vrtule a jak pracují?

Vrtule je část pohonné jednotky používané u letounů, vzducholodí, lodí, ventilátorů, modelů letadel apod.

Vrtulová pohonná jednotka pro létající stroje sestává z motoru nebo elektromotoru, vrtule a případně i převodovky(reduktoru otáček).

Vrtule je upevněna na hřídeli motoru či elektromotoru nebo na hřídeli reduktoru a otáčí se ve smyslu hodinových ručiček nebo proti němu.

Každá vrtule má jeden, dva, tři nebo více listů. V leteckém modelářství jsou obvykle používány vrtule, které mají meně než čtyři listy. Mnohá skutečná letadla používají vícelisté vrtule.

Vzdálenost mezi špičkami(okraji) listů je zvána průměrem vrtule. Tato číselná hodnota je prvním důležitým číslem vyznačeným na každé profesionální vrtuli.

Druhým důležitým číslem vyznačeným na vrtuli je stoupání vrtule. Je to navrhovaná vzdálenost jaké může vrtule dosáhnout během jedné otáčky.

Vrtule vykonává dva druhy pohybu. Prvním je otáčení(rotace – vpravo nebo vlevo) při zvolených otáčkách. Druhým je pohyb vpřed během letu modelu.

Každé těleso pohybující se vzduchem vytváří odpor bez výjimky. A tak tomu je i u vrtulí. Vrtule vytváří odpor během motorového letu a také v letu bezmotorovém(klouzavém). Výkony letadel a jejich letové vlastnosti vyžadují co nejmenší možný odpor. Jak to udělat u vrtulí? Použít sklopné vrtule, zní jednoduchá odpověď.

Je třeba říci, že sklopné vrtule nejsou novým návrhem pro pohonné jednotky.

Toto řešení bylo použito před více lety a pomohlo zvýšit výkony například u modelů Wakefield a Coupe d´Hiver již v padesátých letech minulého století.

Před sklopnými vrtulemi byly používány vrtule volnoběžné. To bylo lepší řešení než vrtule pevné, ale ne zase tolik.Větší pokrok přinesly vrtule sklopné.

Co jsou sklopné vrtule?

Listy těchto vrtulí nejsou pevně uchycené ve svých pozicích. Jsou sklápěny dozadu, když je pohonná jednotka vypnuta. Odpor významně klesne a výkon každého létajícího stroje stoupne v klouzavém letu. Je to řešení pro všechny případy kdy po motorovém letu následuje delší klouzavý let.

Sklopné vrtule ale nejsou tím co představují pohonné jednotky s pevnými vrtulemi sklápěnými po vypnutí chodu do trupu.

Sklopné vrtule byly již používány dříve u volně létajících modelů poháněných gumovým svazkem. Vrtule tehdy měly jeden nebo dva listy – viz obr. č. 1, 2 a 3. Jsou to tři příklady modelů kategorie Wakefield z roku 1959. V obr.č.1 a 2 to jsou jednolisté sklopné vrtule vyvážené protizávažím. V obr.č.3 je příklad dvoulisté sklopné vrtule na německém Wakefieldu.

Když tah pružiny umístěné na hřídeli mezi motorovou přepážkou a vrtulí přesáhl tah gumového svazku, vrtule se přestala otáčet a její listy se sklopily dozadu k přední části trupu. Každý list byl opatřen malým držákem spojeným pomocí tenké gumové nitě s přepážkou a po skončení otáčení je přitáhl k trupu co nejtěsněji.

Velký rozmach používání sklopných vrtulí nastal s rozvojem elektromotorů(dříve jednofázových) a baterií. První úspěšné lety byly dosaženy Němcem Fredem Militkym v roce 1959. Využil svých zkušeností z modelů kategorie Wakefield společně s poměrně lehkým motorem a bateriemi, které měl tehdy k dispozici – viz obr.č.4, 5 a 6. Model nejmenoval „Silentius“. Dvoulistá vrtule byla vyrobena z laminovaných pásků u středu zesílených.

A jak to je dnes?

Sklopná vrtule sestává obvykle z těchto částí:

kleština, unášeč(držák), kryt, kolíčky, matice, šroubky a podložky- viz obr.č. 7 a 8. Na obr.č.9 je unášeč vrtule připevněn přímo na hřídel motoru. Chybí zde kleština. To může být příčinou případných vibrací pokud není rotační osa unášeče identická s osou hřídele motoru.

V obr.č.10 je zachyceno umístění unášeče na hřídeli motoru. Je zde rovněž patrná poloha listů za běhu a po vypnutí motoru.

V obr.č.11 je příklad uložení sklopné vrtule se všemi součástmi. Je to dnes nejpoužívanější uspořádání elektrické pohonné jednotky. Můžete je, z obr.č.12,13 a 14, všechny zakoupit v nejbližším obchodě s modelářskými potřebami.

V obr.č.15,16 a 17 jsou příklady plastových sklopných vrtulí s třífázovými motory.

V obr.č. 18 je příklad dřevěné sklopné vrtule a v obr.č.19 je několik mých pokusů o dřevěné sklopné vrtule.

V obr.č.20 jsou kompozitové listy sklopných vrtulí z profesionální dílny.

Z obr.č. 21(vypnutý motor), č.22(nízké otáčky), č.23(vyšší otáčky),č.24(provozní otáčky) a č. 25(nejvyšší otáčky) poznáte snadno polohu listů sklopné vrtule vůči ose hřídele, při vypnutém motoru a při jeho plném zatížení.

Kompozitový list(karbon-kevlar) sklopné vrtule o průměru 600mm, jehož úhel nastavení může být měněn před letem, je na obr.č.26.

V dalších čtyřech obrázcích jsou k vidění třílisté kompozitové vrtule o průměru 650mm s možností nastavení úhlů jejich listů před startem.

Výhody sklopných vrtulí:

1. významné snížení odporu v bezmotorovém letu

2. dynamické vyvážení vrtulí není bezpodmínečně nutné jestliže je unášeč přesně vyroben. Statické vyvážení však nelze opomenout.

3. jestliže se jedná o kombinovaný motorový let s letem bezmotorovým jsou sklopné vrtule velmi vhodným řešením.

Nevýhody sklopných vrtulí:

1. vyšší ceny

2. zvýšená hmotnost pohonné jednotky

3. požadavek co nejpřesnější výroby jejich příslušenství. Jestliže není například osa unašeče vrtule totožná s osou hřídele motoru takže spolu vytvářejí dvojici mimoběžek stává se tento sytém staticky nevyvážený s následkem značných vibrací. To je ale případ správné montáže všech vrtulí, nejenom sklopných.

4. těžiště létajícího stroje se se sklopením listů vrtule posouvá poněkud vzad. S tím je nutno počítat.