具有双向螺旋桨旋转的双稳态桨距螺旋桨系统的制作方法

文档序号:17131053发布日期:2019-03-16 01:13阅读:191来源:国知局
旋翼(例如,由直升机使用的那些)通常处于单一、相对小的迎角以提供良好的升力。螺旋桨(例如,安装在机翼上的)通常呈现相对更大的迎角,以更有效地推进飞机通过空气。尽管存在用于改变叶片的桨距的系统(例如,以使得同一螺旋桨能够在对于悬停(hover)有利的迎角和对于前飞有利的另一迎角之间切换),但是此类系统通常使用复杂的机械机构,其增加了重量和支出。将期望的情况是,可以研发成本没有这么高和/或重量不这么大的新颖的系统。附图说明在以下的具体实施方式和附图中公开了本发明的各种实施例。图1是示出双稳态桨距螺旋桨(bistablepitchpropeller)实施例的各种视图的图解。图2是示出与双稳态桨距螺旋桨相关联的状态的实施例的状态图解。图3是示出包括双稳态桨距螺旋桨的八轴飞行器(octocopter)的实施例的图解。图4a是示出桩限位器的实施例的图解,所述桩限位器使连接至轴承的桩停止。图4b是示出叶片限位器的实施例的图解,该叶片限位器被设计为与叶片进行接触并使叶片停止。图5是示出可调整限位器的一些实施例的图解。图6是示出双稳态桨距螺旋桨的实施例的图解,其中,叶片被配置成当螺旋桨不旋转时返回至静止位置。图7是示出使用桩限位器将叶片保持在顺桨(feathered)叶片位置中的实施例的图解。图8是流程图,其示出与调整叶片的位置相关联的用户界面的各种实施例。图9a是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。图9b是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。图9c是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留(hold)期望的叶片桨距直到机械止动件空闲为止。图10a是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。图10b是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。图10c是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留期望的模式直到机械止动件空闲为止。具体实施方式本发明能够以许多方式实施,包括作为过程;设备;系统;物质组分;在计算机可读存储介质上实现的计算机程序产品;和/或处理器,诸如被配置成执行在联接到处理器的存储器上存储的指令和/或通过联接到处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明书中,这些实施方式,或者本发明可以采用的任何其他形式,可以被称为技术。总体上,在本发明的范围内,可以更改所公开的过程的步骤的次序。除非以其他方式陈述,否则,被描述为被配置成执行任务的诸如处理器或存储器的部件可以被实施为在给定时间暂时地被配置成执行该任务的通用部件、或者被制造成执行该任务的专用部件。如在本文中使用地,术语“处理器”指的是一个或多个装置、电路和/或处理芯,其被配置成处理诸如计算机程序指令的数据。在下文中连同示出本发明的原理的附图一起提供本发明的一个或多个实施例的具体实施方式。结合这样的实施例描述了本发明,但是本发明不限制于任何实施例。本发明的范围仅受权利要求限制,且本发明包含许多替代方案、修改和等同物。在下文的描述中陈述了许多具体细节,以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的提供这些细节,且可以根据权利要求在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明。出于清楚的目的,未详细描述在本发明所涉及的
技术领域
:中已知的技术材料,以使得不会在没有必要的情况下使本发明难以理解。公开了螺旋桨,取决螺旋桨旋转所在的旋转方向,所述螺旋桨在两个(或更多)不同位置中机械稳定。在各种实施例中,螺旋桨系统的螺旋桨叶片可以被安装成以便可围绕叶片的至少大体上纵向的轴线旋转。叶片被构造和安装成使得,螺旋桨沿第一旋转方向的旋转引起叶片(如果/必要时)围绕纵向轴线旋转至第一稳定位置,在该第一稳定位置中,机械地联接至叶片的结构和/或叶片的一部分接合第一机械止动件,从而导致叶片呈现第一迎角,而螺旋桨沿第二(相反)旋转方向的旋转导致叶片(如果/必要时)围绕纵向轴线旋转至第二稳定位置,在该第二稳定位置中,机械地联接至叶片的结构和/或叶片的一部分接合第二机械止动件,从而导致叶片呈现第二迎角。在一些实施例中,气动力作用在螺旋桨叶片上,以使叶片围绕其纵向轴线旋转,以达到和/或维持第一或第二稳定状态(如果适用的话)。在一些实施例中,其他力(例如,作为气动力的补充或者替代)引起(一个或多个)叶片旋转,所述其他力诸如转矩或者向心力。尽管在本文中的一些示例将气动力描述为引起叶片旋转的力,但是这不意图是限制性的。图1是示出双稳态桨距螺旋桨实施例的各种视图的图解。在该图和下文中描述的双稳态桨距螺旋桨仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。例如,尽管在该图中示出了两个叶片,但是可以采用任何数目的叶片。类似地,叶片的形状(例如,任何冲刷(washout)、叶片厚度、叶片宽度、任何锥度等)、旋转轴线的位置、气动中心的位置和质心的位置仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。在该示例中,图解100示出示例性双稳态桨距螺旋桨的顶视图,其在该示例中具有两个叶片(102)。每个叶片都连接至轴承(104),其允许叶片围绕叶片的旋转轴线(106)旋转,该旋转轴线有时被称为纵向轴线。当螺旋桨沿一个方向(例如,在图解100中示出的顶视图中的顺时针方向)旋转时,叶片围绕叶片的旋转轴线(106)在其相应轴承上枢转。在一些实施例中,叶片重量相对轻(例如,以使得叶片围绕旋转轴线的旋转更容易),且螺旋桨的旋转引起气动力被施加到叶片的气动中心(108)。因为气动中心不在旋转轴线上,所以当螺旋桨旋转时,叶片旋转。图解112示出当叶片中的一个处于悬停模式或配置时,该叶片的横截面。因为被施加到叶片的气动力和叶片围绕其纵向轴线(106)旋转的能力(例如,因为轴承),所以螺旋桨的旋转引起叶片被推动。气动力足够强,以致于推动叶片且保持叶片抵靠第一限位器(114),从而将叶片保持在该位置中和处于该桨距(即,相对于螺旋桨旋转所在的平面的角度)。图解112因此示出第一叶片桨距(或者,更一般地,叶片位置),在该处,桨距螺旋桨是稳定的(例如,叶片牢固地(rigid)在该位置中,且只要螺旋桨足够地旋转,叶片就将不移动)。在图解112中,叶片桨距是α1,其中,α1相对小。因此对相对风(在该图解中被示出为从右侧向左侧吹)呈现更扁平的叶片。该更扁平的叶片桨距提供更多向上的推力,且因此对于其中期望向上的推力的悬停是有利的。例如,α1可被限定为0度,且在该情形中,叶片末梢可以具有10-20度的扭转角度。尽管当(一个或多个)叶片在一些其他位置中时(例如,前飞位置,如在图解116中所示出)飞机也可以能够悬停,但是当飞机悬停时,(一个或多个)叶片可以被置于该位置中以便改善飞行性能和/或减少噪声。图解116示出当螺旋桨沿另一方向旋转时叶片中的一个的横截面。螺旋桨沿该方向的旋转引起叶片沿另一方向(例如,远离第一限位器)翻动。如上文所描述地,被施加到叶片的气动力足够将叶片压靠第二限位器(118)或以其他方式保持叶片抵靠第二限位器。该叶片位置(桨距)被称为第二叶片位置(桨距)。在该位置中,叶片桨距是α2,其中,α2>α1。在该位置处对相对风(在该图解中被示出为从左侧向右侧吹)呈现的叶片桨距因此更陡。例如,a2可以在20至30度的角度范围内,且可以因此在末梢处具有30至50度的叶片扭转。该更陡的叶片桨距提供用于前飞的更好性能,但是对于悬停并不同样有利,且事实上有可能在悬停中失速。因此,在图解116中示出的叶片桨距(或者更一般地,叶片位置)是第二叶片桨距(或者更一般地,叶片位置)的示例,在该桨距中,桨距螺旋桨是稳定的,且当飞机处于前飞模式中时,叶片可以被置于该位置中。因此,双稳态桨距螺旋桨允许使用同一螺旋桨和/或叶片的两个可用的叶片桨距(或更一般地,叶片位置),而不需要机电结构或其他结构来将叶片驱动到所述位置中的一个或另一个。在该特定示例中,两个叶片位置与悬停和前飞相关联和/或针对悬停和前飞被优化。自然,双稳态桨距螺旋桨的叶片位置可以针对其他飞行目的和/或应用进行优化或调整;下文更详细地描述一些示例。在该示例中,叶片的质心(110)位于叶片(106)的旋转轴线上。在一些其他实施例中,质心不沿旋转轴线定位。例如,这可能是期望的,因为惯性将有助于将叶片推动到第一叶片位置或第二叶片位置中(例如,当螺旋桨切换旋转方向时)。一些其他螺旋桨可以被调整,以使得叶片能够处于多个叶片位置或桨距中的一个中。然而,那些螺旋桨系统使用液压装置或其他控制机构来实现不同的叶片位置,所述控制机构(作为示例)被构建于叶片自身中。相比之下,本文中描述的螺旋桨不包括这种沉重且昂贵的硬件,使得该螺旋桨设计潜在地更轻且更便宜(除其他之外)。一般而言,根据本文中描述的技术的螺旋桨包括围绕叶片的纵向轴线在至少限定的运动范围内自由旋转的叶片。第一机械止动件被定位成当叶片处于第一位置中时机械地接合叶片的第一部分(例如,平坦的侧中的一者)和/或机械地联接到叶片的第一结构(例如,连接到叶片的可旋转轴承),所述第一位置在所述限定的旋转运动范围的第一端处。第二机械止动件被定位成当叶片处于第二位置中时机械地接合叶片的第二部分和机械地联接到叶片的第二结构中的一者或两者,所述第二位置在所述限定的旋转运动范围的第二端处。叶片的气动力学中心被定位在沿一方向距叶片纵向轴线规定的距离处,使得当螺旋桨沿第一方向旋转时,气动力作用在叶片上以使叶片旋转到第一位置抵靠第一机械止动件,并且当螺旋桨沿第二方向旋转时,使叶片旋转到第二位置抵靠第二机械止动件。其一个示例在图1中示出,并且其他示例在下文描述。下图更正式地描述了与使螺旋桨沿任一方向旋转以便将螺旋桨的叶片“压”到两个(稳定)位置中的一个中相关联的不同状态。图2是示出与双稳态桨距螺旋桨相关联的状态的实施例的状态图解。在一些实施例中,由飞行计算机(例如,使用处理器和存储器实施)发出的螺旋桨指令(例如,停止、沿第一方向旋转、沿第二方向旋转)引起双稳态桨距螺旋桨经历(gothrough)所示出的状态。在状态200中,双稳态桨距螺旋桨稳定在第一位置中。为了进入该状态,包括可旋转的叶片的螺旋桨沿第一方向旋转,其中,螺旋桨沿第一方向的旋转引起可旋转的叶片处于第一叶片位置中。例如,如在图1中所示出,叶片可以因为其连接至能够旋转的轴承而能够旋转。在图1中的图解112中,螺旋桨的旋转引起气动力推动叶片(102)抵靠第一限位器(114),从而将叶片(102)保持在其中示出的第一叶片位置中。在该示例中,所示出的叶片桨距(即,α1)对于悬停是有利的,因此(作为示例),当飞机悬停或者过渡至悬停时,螺旋桨可以被置于状态200中。在状态202中,双稳态桨距螺旋桨稳定在第二状态中。为了进入该状态,螺旋桨沿不同于第一方向的第二方向旋转,其中螺旋桨沿第二方向的旋转引起可旋转的叶片处于不同于第一叶片位置的第二叶片位置中。参见,例如,在图1中的图解116,其示出在第二叶片位置中的叶片(102)。如在图1中所示出,不同叶片位置包括不同叶片桨距,其中,α1≠α2。在该图解中的叶片位置更有利于前飞,且因此(作为示例),当飞机处于前飞中或者过渡至前飞时,螺旋桨可以被置于状态202中。当双稳态桨距螺旋桨停止时,螺旋桨进入停止状态(204)中,例如,因为由螺旋桨的旋转引起的气动力不会推动叶片抵靠第一限位器或第二限位器。在一些实施例中,双稳态桨距螺旋桨被设计成使得当螺旋桨处于停止状态204中时叶片进入某静止位置中(例如,使用弹簧)。除了在悬停与前飞之间切换之外,另一示例应用是当螺旋桨用作风力涡轮机时。如果风过强,则可能会生成过多的电力。在一个示例中,如果风过强和/或生成过多电力,则螺旋桨将切换方向,从而引起叶片处于新位置(例如,其在更小的程度上“捕获”风)中,从而减少所生成的电力的量。下图示出使用双稳态桨距螺旋桨的飞机的示例。自然,所示出的飞机仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。图3是示出包括双稳态桨距螺旋桨的八轴飞行器的实施例的图解。在该特定示例中,八轴飞行器的螺旋桨中的四个是双稳态桨距螺旋桨,并且八轴飞行器的螺旋桨中的四个不是双稳态桨距螺旋桨(例如,那些螺旋桨将总是沿同一方向旋转)。自然,一些其他类型的飞机可以被不同地配置(例如,其中螺旋桨中的全部都是双稳态桨距螺旋桨和/或包括某其他数目的(双稳态桨距)螺旋桨)。图解300示出八轴飞行器当悬停时的顶视图。从该视图能够观察到全部螺旋桨的旋转方向。在该模式中并且对于该示例性飞行器,全部螺旋桨都在相同方向上旋转(在该示例中,顺时针方向)。图解302示出当悬停时的八轴飞行器的侧视图。从该视图,显而易见的是,当悬停时,八轴飞行器的平面(例如,由八个螺旋桨附接到的四个横臂(crossbar)(304)所产生的平面)是水平的。在该模式中,所期望的是,螺旋桨针对悬停进行优化,且螺旋桨的旋转方向(在图解300中示出)引起双稳态桨距螺旋桨使得其叶片处于针对悬停优化的位置中。为了从悬停过渡至前飞,八轴飞行器“向上翻动”,以使得由横臂(304)所产生的平面是竖直的。例如,图解306示出处于过渡位置中的八轴飞行器的侧视图,其中,由横臂产生的平面处于对角线处。图解308示出处于前飞中的八轴飞行器的侧视图,其中,由横臂产生的平面处于竖直位置中。在一些实施例中,通过选择性地使螺旋桨以不同旋转速度旋转以产生升力差(例如,螺旋桨被固定到横臂,且其不能调整角度(angle)或被重新定位),来使八轴飞行器向上翻动。该升力差引起八轴飞行器的一侧向上翻动(例如,在图解302、306和308中示出的侧视图的左侧)。图解310示出了在前飞中的八轴飞行器的顶视图。如上文所描述地,螺旋桨中的一半是双稳态桨距螺旋桨,而另一半不是。比较图解300和310,能够识别双稳态桨距螺旋桨,因为它们是沿不同方向旋转的螺旋桨。注意,例如,图解300中的螺旋桨312a与图解310中的螺旋桨312b沿不同方向上旋转。类似地,螺旋桨316a与316b分别在图解300和310中沿不同方向旋转。相比之下,图解300中的螺旋桨314a与图解310中的螺旋桨314b沿相同方向旋转。如该示例中所示出,在一些实施例中,并非飞机中的全部螺旋桨都需要是双稳态桨距螺旋桨。应当注意的是,八轴飞行器和螺旋桨的位置或模式是独立的,且当螺旋桨处于一个模式(例如,悬停)中时,八轴飞行器能够处于另一模式(例如,前飞)中。例如,在图解302至图解306至图解308的序列中,螺旋桨可以直到八轴飞行器已经向上翻动到前飞位置(参见图解308)时才从悬停模式切换至前飞模式。因此,当八轴飞行器处于前飞位置中时,螺旋桨的叶片将暂时地处于更适合于悬停的角度(例如,至少直到螺旋桨的叶片被切换至更高效的前飞模式为止)。尽管性能可能不是最优的(例如,其可能是噪音大的,或者不那么高效),但是其仍然可以是可接受的。如上文所描述地,多种限位器可被采用,且在图1中示出的机械限位器仅仅是一个示例。下图示出一些其他示例。图4a是示出桩限位器的实施例的图解,所述桩限位器使连接至轴承的桩停止。在所示出的示例中,图解400示出示例性桩限位器的侧视图。在该示例中,叶片的横截面(例如,从叶片的末梢朝向鼻部件看)以虚线(401)示出,其中,叶片附接至轴承(例如,延伸离开页面)。为了清楚地示出桩和桩限位器,在该图中示出的叶片横截面是透明的。叶片的纵向旋转轴线(同样未示出)从轴承(402)的中心延伸离开页面。叶片的气动中心(同样未示出)处于低于叶片的旋转轴线的高度的高度处。这允许由气动力将叶片的底部部分朝向第一抑或第二桩限位器推动,取决于螺旋桨的旋转方向。如在上文的(一个或多个)示例中一样,轴承402能够旋转。当双稳态桨距螺旋桨沿图解400中示出的方向(例如,当从上方俯视鼻部件时的逆时针方向)旋转时,气动力在叶片(未示出)上推动,这引起叶片和轴承朝向第一桩限位器(406)旋转。桩(404)附接至轴承(402)且从轴承(402)向外伸出(radiate),且轴承旋转直到通过第一桩限位器(406)使桩停止为止。在该示例中,桩限位器连接至鼻部件(412),以使得甚至在螺旋桨旋转时,桩限位器能够使桩停止以避免进一步移动。如该图解中所示出,当螺旋桨沿所示出的方向旋转时,第一桩限位器使叶片停止在第一叶片位置(例如,第一叶片桨距)处。图解408示出了双稳态桨距螺旋桨沿相反方向旋转。在该方向上,气动力引起轴承和桩朝向第二桩限位器(410)旋转。沿该方向的旋转最终被第二桩限位器(410)停止,从而迫使桩停止。这将叶片(其横截面以虚线示出)保持在第二叶片位置(例如,第二叶片桨距)处。为了实现期望的叶片位置,桩限位器附接至鼻部件,以使桩在适当的位置处停止(例如,以实现更陡的叶片角度或者更顺桨的叶片角度)。此处示出的叶片位置或桨距仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。在下文中描述了一些示例,其中,限位器的位置可调整,以使得第一叶片位置和/或第二叶片位置不是必然固定的(例如,桩限位器不直接被焊接至鼻部件,焊接将使得它们被保持在固定位置中)。尽管桩和轴承在此处被示出为带有接缝(例如,来自焊接或以其他方式将桩和轴承附接在一起),但是桩和轴承可以包括单件金属或其他材料(例如,桩和轴承被浇铸或切削为单件金属)。在各种实施例中,桩和/或桩限位器可以包括多种形状和/或材料。例如,桩限位器可以由金属制成(例如,为了强度和/或耐久性),且具有橡胶套筒或者覆盖件(例如,以缓冲桩,在给定预期的高螺旋桨速度的情况下,桩可能会被强有力地推动到桩限位器中)。在一些实施例中,桩限位器具有与桩大致相同的高度(例如,以增加桩与桩限位器进行接触所在的面积,这更好地分配压力,和/或以将桩限位器更牢固地附接至鼻部件)。在一些实施例中,桩和桩限位器在它们彼此进行接触所在处具有匹配的表面(例如,两者都具有平坦表面,在该平坦表面处它们进行接触,且该平坦表面相匹配),以增加它们彼此进行接触所在的面积。下图示出不同的实施例,在其中,限位器被设计为与叶片进行直接接触(例如,与此图相反)。图4b是示出叶片限位器的实施例的图解,该叶片限位器被设计为与叶片进行接触并使叶片停止。在所示出的示例中,图解420示出当双稳态桨距螺旋桨沿第一方向(例如,当从上方俯视鼻部件的逆时针方向)旋转时的侧视图。当螺旋桨沿该方向旋转时,气动力在叶片(422)上推动,引起附接至叶片的轴承(424)旋转。当叶片的一侧(426)(例如,大致平坦的侧)与第一叶片限位器(428)进行接触时,叶片和轴承的旋转被停止;这在螺旋桨沿所示出方向旋转时将叶片保持在第一叶片位置中。图解432示出顶视图;为了清楚起见,叶片未示出。如在该视图中所示出,第一叶片限位器(428)和第二叶片限位器(438)附接至鼻部件(430)、向外伸出,以使得其能够与叶片(未示出)进行接触。图解436示出了当螺旋桨沿另一方向(例如,当从上方俯视鼻部件时顺时针方向)旋转时的侧视图。在这种情况下,气动力引起叶片沿另一方向被推动,其中叶片被第二叶片限位器(438)停止。在这种情况下,叶片的第二侧(434)与第二叶片限位器接触。为了清楚起见,此处示出的示例性叶片横截面具有相对简单的设计或形状,但是这不意图是限制性的。在现实世界的实施例中使用的叶片可以具有被优化以实现多种设计和/或性能目标的设计或形状。在各种实施例中,叶片限位器的形状和/或材料可以不同。例如,叶片限位器的形状可以是气动力学的,因为螺旋桨预期具有相对高的旋转速率。在一些实施例中,叶片限位器由带有橡胶套筒或覆盖件的金属制成。如上文所描述地,在一些实施例中,限位器的位置是可调整的,使得第一叶片位置和/或第二叶片位置是可调整的。下图示出可调整限位器的一些示例。图5是示出可调整限位器的一些实施例的图解。图解500示出可调整桩限位器的侧视图。在该示例中,第一桩限位器(502)的位置能够被定位在第一切口(504)内的任何地方并且第二桩限位器(506)能够被定位在第二切口(508)内的任何地方。通过调整桩限位器在切口内的位置,叶片位置(例如,当螺旋桨旋转且通过适当的桩限位器使桩停止时)能够被改变。自然地,切口的形状(在该示例中,环形)仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。在一些其他实施例中,切口是l形、竖直、水平、对角线等。在各种实施例中,可以在图解500中使用多种调整机构。在一个示例中,桩限位器被设计为被手动调整,例如,使用暴露的把手或使用螺丝刀来使暴露的螺钉头转动。转动螺钉头或把手继而引起对应的桩限位器在切口内(例如)顺时针/逆时针、向上/向下、向左/向右移动。在一些实施例中,鼻部件(510)包括促动器,其允许第一和/或第二桩限位器分别在第一和第二切口内的自动(即,非手动)调整。在一个示例中,当螺旋桨不旋转时或当通过第一桩限位器使桩(512)停止时,能够使用适当的促动器使第二桩限位器在第二切口内移动。然后,当螺旋桨沿另一方向旋转时,第二桩限位器的新位置将引起叶片停止在新的第二叶片位置中。这允许螺旋桨在起飞与着陆之间经历一系列的三个或者更多个叶片位置(例如,(1)顺时针旋转螺旋桨且叶片桨距=α1,(2)逆时针旋转螺旋桨且叶片桨距=α2,(3)调整第一桩限位器,(4)顺时针旋转螺旋桨且叶片桨距=α3等)。在下文中更详细地描述了与设置叶片位置和/或限位器位置相关联的用户界面的一些示例。图解514示出l形可伸缩式(telescoping)叶片限位器的示例的侧视图。在该示例中,第一叶片限位器(516)和第二叶片限位器(518)是可伸缩的,这允许调整叶片限位器的长度。这继而当螺旋桨沿适当的方向旋转时使叶片在不同的叶片位置或者叶片桨距处停止。因为叶片将以多种角度(例如,取决于限位器的高度)与可伸缩式叶片限位器进行接触,所以可伸缩式叶片限位器在限位器与叶片的侧进行接触所在处具有倒圆的端部。在一些实施例中,使用一些其他的末梢形状。在一些实施例中,可伸缩式叶片限位器的端部或末梢被涂胶。如上文所描述地,多种机构(例如,使用(一个或多个)螺钉和/或(一个或多个)把手的手动调整件、或使用促动器的自动调整件)可以被用于调整可伸缩式叶片限位器的高度。如上文所描述地,在一些实施例中,调整机构是手动调整机构,而在其他实施例中,调整机构是自动调整机构。调整第一和/或第二叶片位置的能力在风力涡轮机应用中可能是尤其期望的。在风力涡轮机应用中,取决于风强度来调整叶片的桨距。当风过强且生成过多的电力时,调整叶片的桨距,以使得叶片更顺桨,从而减少所产生的电力的量。如果风变弱过多,则可以调整叶片的桨距,以使得叶片处于更陡的角度,从而增加所产生的电力的量。在一些实施例中,双稳态桨距螺旋桨的叶片被配置成当螺旋桨不旋转时返回至特定位置。下图示出一个这样的示例。图6是示出双稳态桨距螺旋桨的实施例的图解,其中,叶片被配置成当螺旋桨不旋转时返回至静止位置。在该示例中,静止位置是顺桨位置。在所示出的示例中,图解600示出带有两个内部弹簧(604a和604b)的鼻部件(602)。当螺旋桨不旋转时,不存在朝向第一机械止动件抑或第二机械止动件(未示出)向下推动叶片(606)的气动力。第一内部弹簧和第二内部弹簧因此共同地将叶片推动至中心(即,顺桨位置)。在该示例中,内部弹簧相对弱,使得当螺旋桨沿任一方向旋转时,预期的气动力大于由内部弹簧施加的力,且叶片能够被推动和保持在第一或第二叶片位置中。图解610示出鼻部件的内部视图。在该图解中,轴承的部分(在图解610中未示出)连接至安装有弹簧的滚珠轴承(614)。应当注意的是,安装有弹簧的滚珠轴承(614)与轴承612不同。当螺旋桨沿第一方向旋转并且叶片因为第一桩限位器而处于第一叶片位置中时,安装有弹簧的滚珠轴承在位置616中。当螺旋桨沿另一方向旋转并且叶片因为第二桩限位器而处于第二叶片位置中时,安装有弹簧的滚珠轴承在位置618中。当螺旋桨不旋转时,不存在在叶片上推动的气动力,且因此,在图解600中示出的内部弹簧以及倾斜表面将引起安装有弹簧的滚珠轴承在位置620中静止(即,当螺旋桨不旋转时,静止的顺桨位置)。因此,在倾斜表面中“凹处(dip)”或者最低处(minima)的放置规定静止位置将在哪里。在该示例中,(一个或多个)倾斜部(例如,在位置616、620和618之间的)相对浅,且弹簧相对弱。这允许当螺旋桨旋转时预期气动力推动叶片(例如,在静止状态)离开所示出的静止位置,且进入到第一或第二叶片位置中。自然,此处示出的当螺旋桨不旋转时引起叶片到达静止位置(在该示例中,顺桨位置)的机构仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。可以使用当螺旋桨不旋转时使叶片返回至某期望的静止位置的任何(例如,机械)机构。在一些情形中,可能期望使此处示出的顺桨叶片位置是通过限位器产生或限定的叶片位置中的一个位置。下图示出其示例。图7是示出使用桩限位器将叶片保持在顺桨叶片位置中的实施例的图解。在所示出的示例中,示出了桩限位器实施例,但是自然地,该构思可以延伸至其他实施例。如上文所描述地,能够旋转的轴承(700)具有附接至其的桩(702)。当螺旋桨沿所示出的方向(例如,当从上方俯视鼻部件时逆时针方向)旋转时,气动力推动叶片(704),直到桩到达抵靠第一桩限位器(706),其中第一桩限位器连接至鼻部件(708)。这引起叶片被保持在其中α3=90°的顺桨叶片位置处。例如,如果在风力涡轮机应用中使用双稳态桨距螺旋桨,则可能期望的是,使通过限位器限定或产生的叶片位置中的一个是顺桨叶片位置。当风过强(例如,存在暴风雨)且生成过多的电力时,叶片可以被置于该位置中。如在图5中示出地,在一些实施例中,限位器的位置(且因此,当双稳态桨距螺旋桨旋转时的叶片位置)是可调整的。下图示出,当存在自动调整机构(例如,与手动调整相反)时可以呈现给飞行员或者用户的一些示例用户界面。图8是示出与调整叶片的位置相关联的用户界面的各种实施例的流程图。在一些实施例中,当限位器具有自动调整机构时,通过(例如,使用处理器和存储器实施的)飞行计算机为飞行员或者其他用户呈现用户界面。用户界面800示出用户界面的示例,其中允许飞行员或者用户指定期望的叶片桨距(例如,明确地指定)。为了改变或以其他方式设置第一叶片桨距,用户能够在输入框802a中输入数字(在该示例中,在0°与90°之间),并按压设置按钮(804a)。飞行计算机于是将可调整限位器(参见例如图5)移动至对应于指定的叶片桨距的位置。类似地,能够使用输入框802b和设置按钮804b来对于第二叶片桨距指定期望的叶片桨距。用户界面806示出用户界面的示例,其中飞行员或用户从多个所呈现的飞行模式中选择飞行模式。在该示例中,用户界面806允许飞行员或用户选择悬停模式、前飞模式、当风弱时的风力涡轮机模式、当风中等时的风力涡轮机模式或者当风强时的风力涡轮机模式(即,顺桨模式)。为了设置第一叶片位置,通过点击适当的单选按钮来选择期望的模式并按压设置按钮808a。类似地,能够通过选择期望的模式并按压设置按钮808b来设置或以其他方式调整第二叶片位置。每个飞行模式可以具有对应的限位器位置(例如,对应于针对该特定模式或应用优化的叶片桨距),且适当的限位器被移动到该限位器位置。如上文所描述地,在一些实施例中,飞机包括多个双稳态桨距螺旋桨。参见例如图3。在这种实施例中,用户界面可包括用于每个双稳态桨距螺旋桨的独立的控制件。在一些实施例中,给定的限位器仅能够在特定时间被调整(例如,当螺旋桨不旋转时或者当叶片由另一限位器保持就位时)。如果这样的话,在各种实施例中其可以以多种方式通过用户界面来处理。在一些实施例中,当不能调整给定的限位器时,用户界面不允许飞行员或用户指定期望的叶片桨距或期望的模式。例如,在用户界面800和用户界面806中,受影响的输入框、单选按钮和/或设置按钮可以被禁用,且用户可能不能选择那些控制件和/或将值输入到那些控制件中。在一些其他实施例中,飞行员或用户能够在任何时间指定期望的叶片桨距或期望的飞行模式,但是用户界面通知飞行员或用户改变将不立刻做出。当能够调整适当的限位器时(例如,因为叶片翻动过去至另一限位器或螺旋桨停止旋转),用户界面可以被更新以通知飞行员或用户改变已经做出。下图更正式地描述,从用户界面接收的信息如何可以被用于改变可调整限位器的位置。图9a是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。在900处,从用户界面接收用于第一位置的期望的叶片桨距。参见例如,在图8中的用户界面800。在902处,至少部分地基于期望的叶片桨距,确定用于第一机械止动件的新位置。例如,可以存在一些查找表,其将期望的叶片桨距映射到限位器的对应位置。在904处,用于第一机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。例如,用于促动器的控制件可以被设置成某值,其引起限位器移动到在步骤902处确定的新位置。图9b是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。为了简明起见,此处不详细地讨论类似于上文中描述的那些(例如,由相同的附图标记标识的)的步骤。在912处,确定第一机械止动件是否正在使用中。例如,如上文关于图8所描述地,仅在螺旋桨不旋转或者第二限位器是当前保持叶片或桩就位的一者的情况下,可以允许第一机械止动件移动。如果在912处确定了第一机械止动件正在使用中,则在用户界面910中禁用与接收用于第一位置的期望的叶片桨距相关联的一个或多个控制件。例如,在图8中的用户界面800中,如果第一机械止动件正将叶片保持在第一叶片位置或者桨距中,则用户将不能够选择和/或输入值到输入框802a或设置按钮804a。类似地,在用户界面806中,如果第一机械止动件正将叶片保持在第一叶片位置或桨距中,则可以禁用(例如,不可选择)单选按钮和设置按钮808a。在该示例中,过程停留在该循环中,直到第一机械止动件不再是正在使用中为止。一旦(或者如果)在步骤912处确定了第一机械限位器并非正在使用中,则在914处启用控制件。这例如允许用户选择先前禁用的控制件。在900处,从用户界面接收用于第一位置的期望的叶片桨距。在902处,至少部分地基于期望的叶片桨距,确定用于第一机械止动件的新位置。在904处,用于第一机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。图9c是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留期望的叶片桨距直到机械止动件空闲为止。与之前一样,为了简明起见,此处不详细地讨论先前描述的步骤。在900处,从用户界面接收用于第一位置的期望的叶片桨距。在920处,确定第一机械止动件是否正在使用中。如果在920处确定了第一机械止动件正在使用中,则在922处显示指示将不立即应用期望的叶片桨距的消息。在该示例中,过程停留在该循环中,直到第一机械止动件不再是正在使用中(例如,因为螺旋桨已经停止旋转或螺旋桨已经切换旋转方向)为止。在该实施例中,用户界面允许指定或以其他方式输入期望的叶片桨距,但是然后扣留(holdonto)该桨距而不实际上做出任何改变,直到相关的机械止动件不再是正被用于保持或以其他方式使叶片或桩停止为止(作为示例)。在各种实施例中,在步骤922处显示的消息的内容可以不同。在一些实施例中,消息相当简单(例如,“等待”)。在一些实施例中,消息标识出等待是由于限位器正在被使用而引起的(例如,“叶片桨距将在螺旋桨关闭时或者螺旋桨切换方向时改变”)。一旦(或如果)在920处确定了第一机械止动件并非正在使用中,则在902处,至少部分地基于期望的叶片桨距,确定用于第一机械止动件的新位置。在一些实施例中,向用户显示第二消息,其指示已经应用了期望的叶片桨距(例如,“完成”或者“叶片桨距已经被改变”)。在904处,用于第一机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。图10a是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。在1000处,从用户界面接收用于第一位置的期望的模式,其中,从多种模式选择期望的模式。参见例如,在图8中的用户界面806,其中,呈现了多个模式,且用户选择一个。在1002处,至少部分地基于期望的模式,确定用于第一机械止动件的新位置。在一些实施例中,每个可能的模式(例如,向用户呈现的)具有预定的机械止动件的对应位置。在一些实施例中,查找表用于将期望的模式映射到新的机械止动件位置。在1004处,用于第一机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。如上文所描述地,可以存在促动器,其用于使桩在切口内移动或者调整可伸缩式叶片限位器的高度,且至促动器的一些控制件输入可以被设置成适当的值。图10b是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。为了简明起见,此处不详细地讨论先前已经讨论的步骤。在1012处,确定第一机械止动件是否正在使用中。如果是,则在1010处,在用户界面中禁用与接收用于第一位置的期望的模式相关联的一个或多个控制件。如上文所描述地,这可包括使控制件不可选择,和/或不允许输入或键入其他值。在该示例中,过程停留在该循环中,直到第一限位器不再是正在使用中为止。一旦(或者如果)在步骤1012处确定了第一机械止动件并非正在使用中,则在1014处启用控制件。在1000处,从用户界面接收用于第一位置的期望的模式,其中,从多种模式选择期望的模式。在1002处,至少部分地基于期望的模式,确定用于第一机械止动件的新位置。在1004处,用于第一机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。图10c是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留期望的模式直到机械止动件空闲为止。与之前一样,为简明起见,此处不详细地讨论先前已经讨论的步骤。在1000处,从用户界面接收用于第一位置的期望的模式,其中,从多种模式选择期望的模式。在1020处,确定第一机械止动件是否正在使用中。如果是,则在1022处显示指示将不立即应用期望的模式的消息。如上文所描述地,可以显示多种消息。一旦(或如果)在步骤1020处确定了第一机械止动件不再是正在使用中,则在1002处,至少部分地基于期望的模式,确定用于第一机械止动件的新位置。在一些实施例中,显示新的或第二消息,其例如指示第一机械止动件已经被调整以反映期望的模式。在1004处,用于第一机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。尽管出于清楚理解的目的,已经相当详细地描述了前述实施例,但是本发明不限制于所提供的细节。存在实施本发明的许多替代方式。所公开的实施例是说明性的而非限制性的。当前第1页12当前第1页12
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