AT510493A1

AT510493A1 - Hubschrauber

Info

Publication number: AT510493A1
Application number: AT15752010A
Authority: AT
Inventors: Franz Ing Kutschi
Original assignee: Franz Ing Kutschi
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hubschrauber, bestehend aus einem Rotormast mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Rotorwelle, einer Anzahl von sich radial auswärts erstreckenden während der Drehung verstellbaren Rotorblättern, einer mit Stellantrieben betätigten Blattwinkel-Versteileinrichtung, einem an einem Rahmen angeordneten Heckrotor und einer beweglichen Kabine. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Hubschrauberkabine (1) mittels eines am Rotormast (3) angeordneten Kugelgelenklagers (2) gelagert ist und der Hubschrauber einen Hauptrotor (10), einen Frontrotor (4) und einen Heckrotor (5) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hubschrauber, bestehend aus einem Rotormast mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Rotorwelle, einer Anzahl von sich radial auswärts erstreckenden während der Drehung verstellbaren Rotorblättcm, einer mit Stellantrieben betätigten Blattwinkel-Verstelleinrichtung, einem an einem Rahmen angeordneten Heckrotor und einer beweglichen Kabine. Hubschrauber der eingangs genannten Art sind bekannt. Ein Hubschrauber mit koaxial angeordneten Rotorblättem ist aus DD 78 903 bekannt, bei dem die kardanische Aufhängung der Kabine nur in einer Ebene wirkt. Aus der ungeprüften Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 006 976 U1 ist weiters bekannt, dass eine Zelle mittels Kardangelenk in einer Hohlwelle in der Rotorebene gelagert und ein Heckrotor mit elektrischem Antrieb angeordnet ist. Nachteilig an diesem Hubschrauber ist, dass dieser instabil und so für einen llugbetrieb nicht geeignet ist. Durch die Anordnung des Kardangelenks in der Rotorebenc kann kein Aufrichtcmoment entstehen und das Gewicht des Heckrotors besitzt kein Gegengewicht, wodurch der Hubschrauber in eine ungünstige Lage kippen wird, welche vom Kardangelenk nicht mehr aufgenommen werden kann. Weiters ist die Ausbildung der Blattwinkelverstellung bei diesem bekannten Hubschrauber sehr schwer realisierbar. Ein Rotorkopf ist aus der Anmeldung des Erfinders unter GZ A 433/2009 bekannt, wobei in der gemeinsamen Lagerung der Rotorblätter in einem Punkt auf der Drehachse der Rotorwelle und in der Rotorebene durch ein Mchrfachkugclgelenk, das Schlaggelenk, das Schwenkgelenk, die Blattwinkelverstellung in einem Verbindungsmittel zusammengefasst sind.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hubschrauber zu schaffen, der oben angeführte Nachteile in einfacher und kostengünstiger Weise beseitigt und die Vorteile des vom Erfinder angemcldeten Rotorkopfes übernimmt. Gcmäli der vorliegenden Erfindung ist ein Hubschrauber geschaffen, wie er im Anspruch 1.) beansprucht wird. Der eingangs genannte Hubschrauber ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass die

Seite 1 von 7 • * • ·

Hubschrauberkabine mittels eines am Rotormast angeordneten Kugelgelenklagers gelagert ist und der Hubschrauber einen Hauptrotor, einen Frontrotor und einen Heckrotor aufweist. Dadurch ergibt sich der erfindungsgemäße Vorteil, dass durch die Schubkraft der Rotorblätter und einer außerhalb der Rotorebene gelagerten Kabine ein Aufrichtemomcnt entsteht und den Hubschrauber stabilisiert. Durch die zusätzliche Anordnung eines Frontrotors befindet sich die Rotoreinheit im Gleichgewicht, sodass ein optimaler Flugbetrieb gewährleistet wird. Erfindungsgemäß wird durch die Anordnung der Ausleger für den Frontrotor und Heckrotor am Rotormast ein Gleichgewicht der Rotoreinheit gewährleistet. Als weiters vorteilhaft erweist es sich, wenn auch die elektrischen Stellmotore für die Blattwinkelverstellung gleichmäßig am Rotonnast angeordnet sind. Dadurch entsteht eine optimale und kostengünstige Blattwinkclverstellung, bei der die kollektive Blattverstellung durch gleichzeitige Betätigung der Stellmotore und die zyklische Blatt Verstellung durch ungleiche Betätigung der Stellmotore erfolgt. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die elektrischen Direktantriebe des Haupt-, Front- und Heckrotors und der Generator vorzugsweise als sensorlose Permanentmagnet-Synchronmaschinen auf Basis des Inform-Verfahrens ausgetührt sind. Durch diese robusten, Energie und Gewicht sparenden Antriebe, welche den Gleichstromantriebcn überlegen sind, ist eine kostengünstige und ökologische Ausführung des Hubschraubers gewährleistet. Bevorzugter Weise schlägt die Erfindung vor, dass die Steuerung der elektrischen Rotorantriebe und des Generators sowie die Betätigung der Stellantriebe für Haupt-, Front- und Heckrotor mittels elektronischer und/oder elektromechanischer Bediengeräte erfolgen, wodurch die sehr aufwendigen mechanischen Steuerelemente für die Blattwinkelverstellung und Antriebsregelung entfallen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kabine vorzugsweise für eine Person und für den Betrieb eines Hubschraubers ausgeführt ist, wobei die Kabine eine

Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise ein Zweitakt-Wankelmotor oder eine Turbine mit

Seite 2 von 7

·* · « « ·» ·· I • · · · « · t « · ♦ *

• $ * · ·· **«· I *« *··*»·· « • » ·»*«··· · I« « · * «· « I ·· * f * einem sensorlosen Permanentmagnet-Synchrongenerator und/odcr eine Hochleistungsbattcrie, aufweist. Dadurch erfolgt in der Kabine die Bereitstellung der Sekundärenergie für die Rotorantriebe und die Rotoreinheit wird dadurch entlastet. Es ist weiters vorgesehen, dass die Kabine durch ein Kardangelenk mit dem Rotormast beweglich verbunden ist und dadurch eine Orientierung in Bezug auf die Front- und Heckrotoren erhält. Da der erfindungsgemäße Hubschrauber auch als Drohne vorgesehen ist, wird die Kabine derartig ausgeführt, dass ein unbemannter Betrieb mittels Fernsteuerung möglich ist.

Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielshalber und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen in einer schematischen Darstellung

Fig. 1 eine Ausfuhrungsform des Hubschraubers im Längsschnitt Fig. 2 eine Hauptrotoreinheit im Querschnitt

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist der erfmdungsgemaße Hubschrauber im Wesentlichen, eine Kabine (1), eine Hauptrotoreinheit (7) mit den Rotorblättem (17), einen Ausleger (6) mit einer Frontrotorcinheit (4) und einen Ausleger (6) mit einer Heckrotorteinheit (5) auf. Wie dargestellt, sind in der Kabine (l) eine Verbrennungskraftmaschine (9) mit einem Generator (10), eine Hochleistungsbatterie (8), elektronische oder elektromechanische Bediengeräte (11) und zur Befestigung der Kabine (1) ein Befestigungsbügcl (19) angeordnet.

Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht die Hauptrotorcinheit (7) aus einem Rotormast (3) mit einer Rotorwelle (13) und einem Rotorkopf mit einem elektrischen Antrieb (14). Wie dargestellt sind am Rotonnast (3) die Aufnahmen (22) für die Ausleger (6) und ein Kugelgelenklager (2) angeordnet. Es ist weiters ersichtlich, dass am Kugclgelenklager (2) eine Aufnahme (23) für den Bügel (19) und ein mit dem Rotormast (3) drehfest verbundenes Kardangelenk (20) angeordnet ist. Weiters ist ersichtlich, dass der Rotorkopf aus einer Blattwinkelverstellung

Seite 3 von 7 • * fr · (21), einem mit der Rotorwelle (13) drehfest verbundenen Mitnehmer (16) und den in einem Mehrfachgelenklager (15) gelagerten Rotorblättem (17) besteht.

Bezugszeichenliste (1) Kabine (2) Kugelgclcnklager (3) Rotormast (4) Frontrotoreinheit (5) Heckrotoreinheit (6) Ausleger (7) Hauptrotoreinheit (8) Hochicistungsbatterie (9) Verbrennungskraftmaschine (10) Generator (11) Bediengerät (12) Stellmotor (13) Rotorwelle (14) Hauptrotorantrieb (15) Mehrfachgclcnklager (16) Mitnehmer (17) Hauptrotorblatt (18) Nebenrotorantrieb (19) Bügel (20) Kardangelenk (21) Blattwinkel - Verstellcinrichtung (23) Aufnahme für Bügel (22) Aufnahme für Ausleger

Seite 4 von 7

Claims

• · · * ♦ ·· · · Patentansprüche 1. Hubschrauber, bestehend aus einem Rotormast mit einer von einem Elektromotor angetrieben Rotorwelle, einer Anzahl von sich radial auswärts ersteckenden während der Drehung verstellbaren Rotorblältem, einer mit Stellantrieben betätigten Blattwinkel - Verstelleinrichtung, einem an einem Rahmen angeordneten Heckrotor und einer beweglichen Kabine, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubschrauberkabinc (1) mittels eines am Rotormast (3) angeordneten Kugelgelenklagers (2) gelagert ist und der Hubschrauber einen Hauptrotor (10), einen Frontrotor (4) und einen Heckrotor (5) aufweist.
2. Hubschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleger (6) für den Front- und Heckrotor (4) (5) vorzugsweise am Rotormast (3) angeordnet sind.
3. Hubschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Stellmotore (8) für die Blattwinkel-Verstelleinrichtung (7) gleichmäßig am Rotormast (3) angeordnet sind.
4. Hubschrauber nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hauptrotorantrieb (14), der elektrische Front- und Heckrotorantrieb (18) und der Generator (10) vorzugsweise als scnsorlose Permanentmagnet -Synchronmaschinen auf Basis des Inform-Verfahrens ausgeführt sind.
5. Hubschrauber nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der elektrischen Rotorantriebe (14) (19) und des Generators (10) sowie die Seite 6 von 7 » * Betätigung der Stellantriebe (8) für Haupt-, Front- und Heckrotor mittels elektronischer und/oder elektromechanischer Bediengeräte (11) erfolgen.
6. Hubschrauber nach oben angeführten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabine (1) vorzugsweise für eine Person und für den Betrieb eines Hubschraubers ausgeführt ist, sowie eine Verbrennungskraftmaschine (9), vorzugsweise ein Zweitakt-Wankelmotor oder eine Turbine mit einem Generator (10) und/oder eine Hochleistungsbatterie (8), aufweist.
7. Hubschrauber nach oben angeführten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabine (I) derartig ausgeführt ist, dass ein unbemannter Betrieb mittels Fernsteuerung möglich ist. Seite 7 von 7