AT506694B1 - Rotorantrieb für tragschrauber und verfahren zum senkrechten starten eines tragschraubers - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 506 694 B1 2009-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Rotorantrieb für Tragschrauber mit einem sich drehenden Hauptrotorsystem mit Rotorblättern und mit gleichen Massen, deren Abstand von einer Drehachse synchron veränderbar ist.

[0002] Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum senkrechten Starten eines Tragschraubers mit einem Rotorantrieb mit einem sich drehenden Hauptrotorsystem mit Rotorblättern und mit gleichen Massen, deren Abstand von einer Drehachse synchron veränderbar ist.

[0003] Tragschrauber haben im Flug keinen durch einen Motor angetriebenen Hauptrotor, sondern verwenden ausschließlich die horizontale Bewegung zur Auftriebsgewinnung über den drehenden Hauptrotor. Der Start erfolgt nach einer kurzen Vorbeschleunigungsphase des Hauptrotors z. B. durch den Motor eines Vorwärtsschubpropellers und einem Rollweg am Boden. Durch den vorgegebenen geringen Hauptrotorblatteinstellwinkel und die Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges ist dadurch ein Weiterdrehen des Rotors im Fluge gesichert und der Auftrieb wird durch den Rotorkreis bzw. der Rotorfläche erzeugt. Da der Tragschrauber keinen im Flug angetriebenen Hauptrotor besitzt, ist eine Bewegung des Luftfahrzeuges durch die umgebende Luft zwingend notwendig, um den „Tragschraubereffekt" für den Hauptrotor zu erreichen. Bei Hubschraubern wird dieser Tragschraubereffekt bei der Autorotation (Notverfahren) erfolgreich angewendet.

[0004] Aus der DE 650 648 C ist ein gattungsgemäßer Tragschrauber bekannt, bei dem in den Rotorblättern zusätzliche Massen angeordnet sind, welche in Längsrichtung der Rotorblätter verschoben werden können. Beim Start befinden sich die Massen nahe den freien Enden der Rotorblätter, so dass die Rotorblätter eine möglichst große kinetische Energie speichern können. Nach dem Start und während des Umlaufes der Rotorblätter werden die zusätzlichen Massen in Längsrichtung der Rotorblätter zur Nabe hin verschoben.

[0005] Nachteilig bei dem aus der DE 650 648 C bekannten System ist einerseits, dass bei den heute gegebenen technischen Anforderungen und Sicherheitsbestimmungen in den Rotorblättern keine zusätzlichen Massen angeordnet werden dürfen bzw. sollen, da dies zu unzulässig hohen Belastungen der Rotorblätter führen kann und dass überdies die Sprungstartfähigkeit noch verbessert werden kann.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde hier Abhilfe zu schaffen.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Rotorantrieb der eingangs genannten Art durch eine zusätzlich zu den Rotorblättern am Hauptrotorkopf montierte Vorrichtung zum Bewegen der Massen mit einem Motor, um die Massen während des Startes von einer äußeren Position in eine innere Position zu bewegen.

[0008] Diese Aufgabe wird des weiteren bei einem Verfahren eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Massen während des Startes von einem Motor an einer zusätzlich zu den Rotorblättern am Hauptrotorkopf montierten Vorrichtung kontrolliert und synchron zur Drehachse von einer äußeren Position in eine innere Position bewegt werden, wodurch eine Zunahme der Hauptrotordrehzahl bewirkt wird.

[0009] Die technische Umsetzung dieser Aufgabe erfolgt durch eine am drehenden Hauptrotor zusätzlich montierte Vorrichtung (z.B. orthogonal zu einem Zweiblattrotor) an deren Enden jeweils gleiche Massen befestigt sind. Es ist möglich diese Massen synchron zum Drehzentrum zu bewegen (z.B. mittels Elektromotor, Getriebe und Spindeltrieb).

[0010] Geschieht dies unmittelbar nach der Vorbeschleunigungsphase des Hauptrotors und Auskuppeln des Antriebes am Boden, so bewirkt das Heranziehen der gleichen Massen, nach dem Drehimpulserhaltungssatz, eine Zunahme der Winkelgeschwindigkeit (Hauptrotordrehzahl). Während die Vorbeschleunigungsphase des Hauptrotors am Boden ohne Auftrieb erfolgt (z.B. neutrale Stellung der Hauptrotorblätter), wird beim synchronen Heranholen der gleichen

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT 506 694 B1 2009-11-15 Massen der Einstellwinkel kontrolliert und kollektiv vergrößert (z.B. über die Taumelscheibe) und somit die maximal zulässige Hauptrotordrehzahl, zugunsten von Auftrieb (Arbeit), nicht überschritten. [0011] Die Zeitspanne der so erreichten Auftriebsphase reicht aus, um den Tragschrauber auf die notwendige Höhe und mittels eines herkömmlichen, an sich bekannten, zusätzlichen angetriebenen Propellers die nötige horizontale Geschwindigkeit zu beschleunigen, sodass ein Weiterfliegen als Tragschrauber mit geringem Blatteinstellwinkel erreicht wird. [0012] Während des Fluges als Tragschrauber ist es möglich, die Massen wieder langsam synchron in die Startposition (nach außen) zu bewegen und durch nochmaliges kontrolliertes Bewegen der Massen in Richtung Hauptrotordrehzentrum bzw. Hauptrotordrehachse den gleichen Effekt zu erzielen wie beim senkrechten Start, wobei jetzt der zusätzliche Auftrieb im Fluge für die senkrechte Landung genutzt wird. [0013] Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung beschrieben. [0014] In der Zeichnung ist in Draufsicht schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors eines Tragschraubers dargestellt, bei dem an einem um eine Drehachse 1 drehbaren Rotorkopf bzw. Hauptrotorkopf 2 zwei Rotorblätter 3 auf an sich bekannte Weise kollektiv verstellbar montiert sind. Zusätzlich zu den Rotorblättern 3 sind am Rotorkopf 2 zwei Führungen 4 montiert, an welchen Massen 5 zwischen einer äußeren Position (in der Zeichnung in durchgezogenen Linien dargestellt) und einer inneren Position (in der Zeichnung in strichlierten Linien dargestellt) verschiebbar sind. [0015] Das Verschieben der Massen 5 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Vorrichtung 7 mit einem nicht dargestellten Motor, beispielsweise einem Elektromotor, über ein Getriebe und kardanisch aufgehängte Spindeltriebe 6. Patentansprüche 1. Rotorantrieb für Tragschrauber mit einem sich drehenden Hauptrotorsystem mit Rotorblättern (3) und mit gleichen Massen (5), deren Abstand von einer Drehachse (1) synchron veränderbar ist, gekennzeichnet durch eine zusätzlich zu den Rotorblättern (3) am Hauptrotorkopf (2) montierte Vorrichtung (4, 6,7) zum Bewegen der Massen (5) mit einem Motor, z.B. einem Elektromotor, um die Massen (5) während des Startes von einer äußeren Position in eine innere Position zu bewegen.
2. 2. Rotorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4, 6) zum Bewegungen der Massen (5) am drehenden Hauptrotorkopf (2) orthogonal zu den Rotorblättern (3) eines Zweiblattrotors montiert ist.
3. 3. Rotorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Vorrichtung (4, 6) zum Bewegen der Massen am drehenden Hauptrotorkopf (2) in einem Winkel ungleich 90°zu den Rotorblättern (3) eines Zweiblattrotors montiert ist.
4. 4. Rotorantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Vorrichtung (4, 6, 7) zum Bewegen der Massen (5) kraftschlüssig am drehenden Hauptrotorkopf (2) montiert ist.
5. 5. Rotorantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4, 6, 7) zum Bewegen der Massen (5) mit dem Rotorkopf (2) eine Einheit bildet.
6. 6. Rotorantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4, 6, 7) zum Bewegen der Massen (5) einen Elektromotor und ein Getriebe (7) sowie einen Spindeltrieb (6) aufweist.
7. 7. Rotorantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mas- 2/4 österreichisches Patentamt AT 506 694 B1 2009-11-15 sen (5) als Flüssigkeitsbehälter ausgelegt sind, wobei, z. B. nach dem Start, die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, langsam, synchron und kontrolliert im Fluge abgelassen werden kann.
8. 8. Der Rotorantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (6) zum Bewegen der Massen (5) kraftschlüssig und flexibel bzw. beweglich, beispielsweise mittels kardanischer Aufhängung, am Rotorkopf (2) angeordneten Getriebe (7) aufgehängt ist.
9. 9. Verfahren zum senkrechten Starten eines Tragschraubers mit einem Rotorantrieb mit einem sich drehenden Flauptrotorsystem mit Rotorblättern (3) und mit gleichen Massen (5), deren Abstand von einer Drehachse (1) synchron veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Massen (5) während des Startes von einem Motor, z.B. einem Elektromotor, an einer zusätzlich zu den Rotorblättern (3) am Flauptrotorkopf (2) montierten Vorrichtung (4, 6, 7) kontrolliert und synchron zur Drehachse (1) von einer äußeren Position in eine innere Position bewegt werden, wodurch eine Zunahme der Flauptrotordrehzahl bewirkt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das synchrone und kontrollierte Bewegen der Massen (5) in Richtung Flauptrotordrehachse (1) unmittelbar nach einer Vorbeschleunigungsphase und Entkuppeln des Flauptrotors von einem Antrieb am Boden erfolgt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorbeschleunigungsphase des Flauptrotors am Boden kein Auftrieb erfolgt, und dass beim anschließenden kontrollierten und synchronen Bewegen der Massen (5) unmittelbar nach der Vorbeschleunigungsphase des Flauptrotors bzw. nach dem Entkuppeln des Antriebs am Boden der Einstellwinkel der Hauptrotorblätter (3) kontrolliert und kollektiv vergrößert wird und somit die maximal zulässige Flauptrotordrehzahl zugunsten eines Auftriebs nicht überschritten und dadurch ein senkrechter Start des Tragschraubers erreicht wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellwinkel der Hauptrotorblätter (3) nach Erreichen einer notwendigen Flöhe und horizontalen Geschwindigkeit kontinuierlich und kollektiv zurück gestellt wird und ein Weiterfliegen als Tragschrauber erreicht wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Massen (5) während des Fluges als Tragschrauber wieder langsam synchron und kontrolliert in ihre äußere Position bewegt werden.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für eine senkrechte Landung ein nochmaliges kontrolliertes Bewegen der Massen (5) in Richtung zur Drehachse (1) des Flauptrotors in der Luft erfolgt. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4