Propeller. Vorliegende Erfindung betrifft einen Propeller, welcher sowohl im Wasser, als auch in der Luft verwendet werden kann. Er eignet sich speziell als Hubschraube, kann aber auch als Antriebsschraube für Zugzwecke dienen. In ähnlicher Weise wie die bekannten Propeller zur Erzeugung eines Luftstromes verwendet werden können, lässt sich auch der erfindungsgemässe Propeller gebrauchen.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele, und zwar von Hubschrauben, dargestellt.
Fig. 1 ist eine Ansicht eines Propellers von vorn; Fig. 2 ist die Ansicht des Propellers von der Seite; Fig. 3 ist ein Grundriss dazu; Fig. 4 ist die Ansicht eines Flügels von der Schmalseite; Fig. 5 zeigt als Variante die Ansicht eines Propellers mit durch Kegelräder zwangsläufig gedrehten Flügelrädern; Fig. 6 ist ein Grundriss eines aus vier Flügelrädern bestehenden Propellers; Fig. 7 ist eine Ansicht eines Propellers mit durch Kurbeln zwangsläufig gedrehten Flügelrädern; Fig. 8 ist ein Grundriss dazu.
Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass zwei um ihre eigenen Achsen 2 drehbare Flügelräder 1 gleichzeitig um eine gemeinsame Achse 4 drehbar sind. Die Arme 3 dienen als Stüt zen der Achsen 2. Die Achsen 2 sind in bezug auf die Achsen 4 in der Richtung der Bewegung rückwärts geneigt, so dass jedes der Flügelräder bei der Drehung eine gleich gerichtete Kraftkomponente in der Richtung der Achse 4 erzeugt, in ähnlicher Weise, wie dieses bei den Flügeln der bekannten Pro peller der Fall ist. Nach der Zeichnung lie gen die entsprechenden Erzeugenden der Flächen eines Flügelrades in einer Ebene. Diese Ebene bildet einen Winkel mit der Horizontalen, entsprechend der Neigung der Achsen 2 mit 4. Die Flügel werden dadurch am einfachsten.
Dieses ist aber nicht unbe dingt erforderlich, indem die entsprechenden Erzeugenden etwa auch auf einer Kegel- fläche liegen können. Die Neigung der Ach sen 2 mit 4 ist in Abhängigkeit des Vor- schubes und des Anstellwinkels zu bestim men, in ähnlicher Weise, wie dieses für die Neigung der einzelnen Flächenprofile der bekannten Propeller bestimmt wird.
In ähn licher Weise wie bei bekannten Propellern gelegentlich die einzelnen Flügel zur Dreh achse geneigt sind, so dass sie die Drehachse nicht in einem rechten Winkel treffen, hön- nen auch bei dem erfindungsgemässen Pro peller den drehenden Flügelrädern solche Neigungen zu den Achsen 4 gegeben werden.
In den Figuren deuten die Pfeile die ver schiedenen Bewegungsrichtungen an.
Bei der Drehung der Arme 3 um die Achse 4 erhalten nun die Flügelräder eine relative Drehung im entgegengesetzten Sinne derart, dass die absoluten Umfangsgeschwin digkeiten für die äussern Flächenteile verrin gert werden, während sie für die mehr nach innen liegenden vergrössert werden. Es wird dadurch möglich, dass bei geeigneter Wahl der Drehzahlen die resultierenden Geschwin digkeiten der wirksamen Flächenteile ange nähert gleich gross werden, unabhängig von der radialen Entfernung von der Drehachse. Es ergibt sich, dass diese Verhältnisse am besten dann eintreten, wenn die relative Drehzahl der Flügelräder entgegengesetzt gleich der Drehung der Welle 4 wird.
Da die Neigungsverhältnisse hauptsächlich nur durch die Neigung der Drehachse 2 gegen über der Drehachse 4 bestimmt sind, kann durch Verändern der Neigung der entspre chenden Achsen ein Einstellen der passenden Neigung der Flügel auf einfache Weise er folgen. Im Gegensatz zu andern Propellern wird dadurch ein genaues Einstellen der rich tigen Neigung der Flügel bei veränderlichem Fortschritt möglich.
Die erforderliche relative Drehung der Flügelräder kann selbsttätig erfolgen. Es kann dieses folgendermassen erklärt werden Würden die Flügelräder um die Achsen nicht frei drehbar sein, so hätten, ähnlich wie bei den bekannten Propellern, die mehr aussen liegenden Flügelteile eine grössere Um fangsgeschwindigkeit als die mehr nach in nen liegenden. Die Bewegungswiderstände der mehr nach aussen liegenden Teile würden in gleicher Weise grösser werden, als für die mehr nach innen liegenden Teile, weil die Widerstände eine Funktion der Umfangs geschwindigkeiten sind. Die auf die Flügel räder wirkenden Kräfte haben somit ein Be streben, die einzelnen Flügelräder im ent gegengesetzten Sinne um die Achse 2 zu be wegen. Diese Bewegung wird selbsttätig er folgen, wenn die Flügelräder um ihre Ach sen 2 frei drehbar sind.
Werden zusätzliche Kräfte vernachlässigt, so kann gefolgert wer den, dass die relative Drehung so lange zu nimmt, bis Gleichgewicht herrscht, welches eintritt, sobald der Unterschied der Um fangsgeschwindigkeiten in bezug auf die Achse 2 für die innern und äussern Flügel teile der Flügelräder verschwunden sind.
Die Flächenprofile der Flügel sind sym metrisch auszuführen, weil sich bei der Dre hung die Eintritts- und Austrittskante der Flügel in bezug auf die Strömung wechseln.
Um das Einstellen der geeigneten Dreh zahl auch bei Einwirkung von zusätzlichen Kräften und Momenten, Zapfenreibungen etc. sichern zu können, kann wie folgt vorgegan gen werden: Die einzelnen Flügel eines Flü gelrades können anstatt ohne Schraubenstei gung mit, einer Schraubensteigung ausge führt werden. Um einfache Flächen zu er halten, können die einzelnen Flügel aber auch um einen Winkel α geneigt werden. In Fig. 4 ist dieses angegeben, und zwar zeigt dieselbe die Ansicht des Flächenprofils. Der dick ausgezogene Teil veranschaulicht die Flügelfläche vor der Drehachse 2, wäh rend der puntkierte Teil den hinter der Achse 2 liegenden Flächenteil andeutet.
Auf diese Art wird es möglich, die Bewegungswider stände der mehr nach aussen oder mehr nach innen liegenden Flächenteile passend zu ver ändern, so dass bei der Bewegung zusätzliche Drehmomente auf das Flügelrad einwirken.
Die Arme 3 und die sich drehenden Flü gelräder sind so auszubilden, da.ss ihr Wider stand möglichst klein wird. Die Arme kön nen aber auch mit derart geneigten Profilen ausgebildet sein, dass sie einen nützlichen Schub in ähnlicher Weise wie ein gewöhn licher Propeller erzeugen.
Die erforderliche relative Drehung kann aber auch zwangsläufig gemäss Fig. 5 durch Kegelräder 5 und 6 bewirkt werden. Die Kegelräder 5 werden vermittelst einer hori zontalen Welle durch die Kegelräder 6 und 7 gedreht. Haben die Kegelräder die Über setzung eins zu eins, so ist es nötig, dass sich die Welle 7 dreht, damit die erforderliche geeignete relative Drehung zustande kommt.
Nach Fig. 7 und 8 kann die relative zwangsläufige Drehung beispielsweise auch durch die Kurbel 9 und die Verbindungs stange 8 vorgenommen werden. Die Kurbel 9, die auf der Achse 2, ebenso wie das Flü gelrad fest verkeilt ist, bestimmt die Dre hung um 9, indem sich die Stange 8 im Drehzapfen 10 dreht, sobald das ganze Sy stem um die Achse 4 gedreht wird. Der Zapfen 10 ist in der Kurbel 11 gelagert. Letztere kann durch eine besondere Welle gedreht werden. Die Geschwindigkeiten nach der Voraussetzung werden aber auch schon erreicht, wenn diese Welle stille steht.
Fig. 6 zeigt als Beispiel im Grundriss einen aus vier Flügelkreuzen bestehenden Propeller von grossen Abmessungen, um spe ziell als Hubschraube verwendet zu werden. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die sich um die Achsen 2 drehenden Flügelräder mit kreuzweise angeordneten Flächen ver sehen sind; sondern, für besondere Anwen dungen können auch Flügelräder mit in be liebiger Anzahl radial nach aussen angeord neten Flügeln angewandt werden.
Propeller. The present invention relates to a propeller which can be used both in water and in the air. It is particularly suitable as a lifting screw, but can also serve as a drive screw for pulling purposes. The propeller according to the invention can also be used in a similar way as the known propellers can be used to generate an air flow.
In the drawing, several Ausfüh approximately examples, namely of lifting screws, shown.
Fig. 1 is a front view of a propeller; Figure 2 is a side view of the propeller; Fig. 3 is a plan view thereof; 4 is a view of a wing from the narrow side; 5 shows, as a variant, the view of a propeller with impellers that are inevitably rotated by bevel gears; Fig. 6 is a plan view of a four-blade propeller; Fig. 7 is a view of a propeller with impellers forcibly rotated by cranking; Fig. 8 is a plan view thereof.
From FIG. 3 it can be seen that two impellers 1 rotatable about their own axes 2 can be rotated simultaneously about a common axis 4. The arms 3 serve as supports for the axes 2. The axes 2 are inclined backwards with respect to the axes 4 in the direction of movement, so that each of the impellers produces a co-directional force component in the direction of the axis 4 during rotation, in in a similar way, as is the case with the wings of the known propellers. According to the drawing, the corresponding generators of the surfaces of an impeller lie in one plane. This plane forms an angle with the horizontal, corresponding to the inclination of axes 2 and 4. This makes the wings the simplest.
However, this is not absolutely necessary because the corresponding generators can also lie on a conical surface. The inclination of the axes 2 to 4 is to be determined as a function of the feed rate and the angle of attack, in a similar way as this is determined for the inclination of the individual surface profiles of the known propellers.
In a manner similar to that in known propellers, the individual blades are occasionally inclined to the axis of rotation so that they do not meet the axis of rotation at a right angle, such inclinations to the axes 4 can also be given to the rotating impellers in the propeller according to the invention .
In the figures, the arrows indicate the different directions of movement.
When the arms 3 are rotated about the axis 4, the impellers are rotated relative to the opposite direction in such a way that the absolute peripheral speeds are reduced for the outer surface parts, while they are increased for the more inwardly lying parts. This makes it possible that with a suitable choice of the speeds, the resulting speeds of the effective surface parts are approximately the same, regardless of the radial distance from the axis of rotation. It turns out that these relationships occur best when the relative speed of the impellers is equal to the opposite of the rotation of the shaft 4.
Since the inclination ratios are mainly determined only by the inclination of the axis of rotation 2 relative to the axis of rotation 4, by changing the inclination of the corre sponding axes, setting the appropriate inclination of the wings can easily be followed. In contrast to other propellers, this makes it possible to precisely set the correct pitch of the blades with variable progress.
The required relative rotation of the impellers can take place automatically. This can be explained as follows. If the impellers around the axes were not freely rotatable, then, similar to the known propellers, the more outer wing parts would have a greater circumferential speed than those more inwardly. The resistance to movement of the more outwardly lying parts would be greater in the same way than for the more inwardly lying parts, because the resistances are a function of the circumferential speeds. The forces acting on the vane wheels thus have a Be striving to move the individual vane wheels in the opposite sense around the axis 2. This movement will automatically follow if the impellers are freely rotatable about their 2 axes.
If additional forces are neglected, it can be concluded that the relative rotation increases until equilibrium prevails, which occurs as soon as the difference in peripheral speeds with respect to axis 2 for the inner and outer wing parts of the impellers has disappeared .
The surface profiles of the wings are to be designed symmetrically because the leading and trailing edges of the wings alternate with respect to the flow as they rotate.
In order to be able to ensure the setting of the appropriate speed even when additional forces and torques, pin friction, etc. act, the following procedure can be used: The individual blades of an impeller can be designed with a pitch instead of without pitch. However, in order to obtain simple surfaces, the individual wings can also be bent at an angle? be inclined. This is indicated in FIG. 4, namely the same shows the view of the surface profile. The thick part illustrates the wing surface in front of the axis of rotation 2, while the dotted part indicates the surface part lying behind the axis 2.
In this way, it is possible to suitably change the movement resistance of the more outward or more inward surface parts, so that additional torques act on the impeller during the movement.
The arms 3 and the rotating wing wheels are to be designed so that their resistance is as small as possible. The arms can also be designed with inclined profiles such that they generate useful thrust in a manner similar to that of an ordinary propeller.
The required relative rotation can, however, also necessarily be brought about by bevel gears 5 and 6 according to FIG. The bevel gears 5 are rotated through the bevel gears 6 and 7 by means of a hori zontal shaft. If the bevel gears have the transmission ratio one to one, it is necessary that the shaft 7 rotates so that the required suitable relative rotation occurs.
According to Fig. 7 and 8, the relative inevitable rotation, for example, by the crank 9 and the connecting rod 8 can be made. The crank 9, which is firmly wedged on the axis 2, as well as the wing wheel, determines the Dre hung by 9 by the rod 8 rotates in the pivot 10 as soon as the whole system is rotated about the axis 4 Sy. The pin 10 is mounted in the crank 11. The latter can be rotated by a special shaft. The speeds according to the prerequisite are already reached when this wave is still.
Fig. 6 shows as an example in plan a propeller consisting of four wing crosses of large dimensions to be used spe cially as a jack screw. It is not absolutely necessary that the vane wheels rotating about the axes 2 are seen with cross-wise surfaces; Instead, for special applications, impellers with any number of blades arranged radially outwards can also be used.