Zusammengesetzter Propellerflügel, insbesondere für Luftpropeller. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein zusammengewitzter Propellerflügel, insbesondere für Luftpropeller.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes veranschaulicht.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines nach der ersten Ausführungsform ausgebildeten Propellerflügels; Fig. 2 zeigt, in grösserem Massstab, einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 zeigt, in grösserem Massstab, einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1; Fig. 4 zeigt, in grösserem Massstab, einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1; Fig. 5 zeigt, in grösserem Massstab, einen Querschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 1; Fig. 6 zeigt, in grösserem Massstab, einen Längsschnitt nach der Linie 6--6 in Fig. 2 durch den Wurzelteil des Propellerflügels;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines nach der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Propellerflügels und Fig. 8, 9, 10, 11, 12 und 13 zeigen, in grösserem Massstab, Querschnitte nach den Linien 8-8, 9-9, 10-10, 11--11, 12-12 und l3-13 in Fig. 7.
Der Propellerflügel gemäss Fig. 1 bis 6 hat einen Metallkern 10 mit einem flachen massiven Spitzenteil und einem hohlen Wurzelteil, welch letzterer von rundem, nicht aerodynamischem Querschnitt ist und einen am Wurzelende vorgesehenen, nach aussen erweiterten Teil 12 aufweist, an dem ein Ringwulist 14 zur Verstärkung des Flügel- befestigungsflansches vorgesehen ist.
Der Hohlraum 16 im Wurzelteil des Propeller- flügels verläuft konisch gegen den Endteil des Metallkernes und endet im wesentlichen an seiner Stelle, .die ungefähr im ersten Vier tel der Flügellänge oder in der Nähe der Schnittlinie 3-3 liegt, obwohl die Form und die Länge des Hohlraumes je nach der Kon- struktion des Propellerflügels variieren kön nen.
Der den Hohlraum 16 umgebende Teil des Metallkernes 10 hat die Form eines hohlen Konus von rundem Querschnitt, wie insbesondere aus den Fig. 2 und 6 hervor geht. Zwischen dem konischen Wurzelteil und dem flachen Spitzenteil geht der Kern allmählich von der runden in die flache Form über, wobei aber die runde Form so lange wie möglich beibehalten wird, um dem Metallkern eine maximale Steifigkeit zu verleihen. Alle Teile des. Metallkernes mit Aus nahme des Spitzenteils sind mit einer Hülle 17 aus formbarem, ursprünglich plastischem Nichtmetall, wie z.
B. ,Micarta", Schwamm gummi oder einem andern, im Handel erhält lichen plastischen Material überdeckt. Dieses .Material wird hauptsächlich auf die Aussen seite des Metallkernes aufgelegt und wird, beginnend mit der einen runden Querschnitt aufweisenden Form am Wurzelteil, wie in Fig. 2 gezeigt, in die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Form mit aerodynamischem Quer schnitt überführt. Am Wurzelende ist diese Hülle 17 mit einem eine Ringsitzfläche 20 und eine Endfläche 22 aufweisenden Flansch 18 versehen.
Um eine geeignete Endfläche zu verwirklichen und auch geeignete Innen dimensionen des Hohlraumes, der den hier nicht gezeigten Tragarm an der Propeller nahe aufzunehmen hat, ist auch die Innen- fläehe des Metallkernes am Wurzelende mit Material ausgekleidet; dieser Hüllenteil ist in Fig. 6 mit 24 bezeichnet.
Auf diese Weise erhält man ein einfaches und verhältnismässig leichtes Wurzelende für den Propellerflügel, in welches der Tragarm auf nichtmetallischem Material aufzuliegen kommt, wobei der Me- tallkern in der Hülle zentriert ist und so eine Verstärkung für alle Lagerflächen, also die jenige zwischen Propellerflügel und Trag arm sowie die Ringsitzfläche 20 für das Drucklager und die Endfläche 22 für das ent sprechende Lager bildet.
Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich die Hülle 17 nicht über die ganze Länge des Metallkernes, sondern nur bis zum flachen Spitzenteil, indem sie an der Linie 26 aufhört, so dass der Pro- pellerflügel, einen unbelegten Spitzenteil aufweist.
Der ganze Metallkern besteht zweck mässig aus Stahl von hoher Festigkeit, so dass ein verhältnismässig kleiner und leichter Kern genügt, um allen Beanspruchungen, welchen der Propellerflügel ausgesetzt ist, mit einem angemessenen Sicherheitsfaktor standzuhalten.
Dadurch, dass der Spitzenteil das Propellerflügels, der die grösste Umfangs geschwindigkeit des Propellers aufweist, aus ungedecktem Metall besteht, ist der Flügel gegen die Erosionswirkung von Regen tropfen oder von beim Auffliegen vom Boden aufgewirbelten Panikelchen geschützt, wäh rend die nichtmetallische Hülle eine aerody namische Form für ,den gedeckten Teil des Metallkernes bildet, und zwar unter erheb lieber Einsparung an Gewicht. im Vergleich zu einem ganz aus Metall bestehenden Pro pellerflügel. An der Stelle, wo der Kern aus der Hülle austritt, verjüngt sich der letztere allmählich zu einer Federkante um Über beanspruchungen im Kern zu vermeiden.
Die gleiche Massnahme ist auch für den innern Hüllenteil 24 getroffen, der, wie aus Fig. 6 hervorgeht, sich innerhalb des Kern hohlraumes allmählich zu einer Federkante verjüngt.
Auf die oben beschriebene Weise kann mittels eines sehr leichten und doch wider standsfähigen Metallkernes ein aerodynamisch geformter Propellerflügel hergestellt werden, ohne dass dem Kern an Gewicht bedeutend zugesetzt wird oder eine Überbeanspruchung an irgendeiner Stelle des Flügels zu befürch ten wäre.
Beim Propellerflügel gemäss Fig. 7 bis 12 hat der Metallkern 42 die Form eines ver hältnismässig dünnwandigen Rohres, das in einen flachen, damit zusammenhängenden massiven Spitzenteil übergeht. Der Hohlkern, der entweder einen runden oder einen ellip tischen Querschnitt aufweist, hat einen zylin drischen Hülsenteil 26, an dessen innerem Ende ein Flügelhalteflansch 28 ausgebildet ist, der sich in der üblichen Weise in einer trommelförmigen Propel.lerflügelnabe be- festigen lässt.
Ausserhalb des Hülsenteils 26 verflacht sich der Hohlkern allmählich von einem Teil 30 mit noch rundem Querschnitt (Fix. 8) zu Teilen 32 und 34 mit elliptischem oder annähernd elliptischem Querschnitt (Fix. 9 und 10) und von diesen zu einem flachen massiven Teil 36 mit Stromlinien form (Fix. 11). Ausserhalb des flachen massiven Teils 36 verjüngt sich der Kern allmählich zum flachen Spitzenteil 39, von dem in Fig. 13 ein Zwischenquerschnitt ge zeigt ist.
Der in Fig. 12 gezeigte Querschnitt des Stahlkernes ist etwas grösser als der in Fig. 11 gezeigte Querschnitt, obschon der Querschnitt gemäss Fig. 12 etwas näher an der Flügelspitze liegt als der Querschnitt gemäss Fig. 11. Dies ergibt sich dadurch, dass der Kern an der Übergangsstelle in den flachen Spitzenteil verbreitert und mit in der Fläche des Flügels krumm verlaufenden Schultern 38 und 40 versehen ist, deren Zweck später erläutert ist.
Der Metallkern 42 kann auf irgendeine geeignete Art hergestellt werden. Vorteilhaft wird ein Körper gebildet, dessen Querschnitt vom Wurzelende weg zuerst rund und dann zu einem flachen Teil zusammengedrückt ist, dessen Breite etwas grösser ist als der Spitzenteil des fertigen Flügels. Der Flansch 28 kann gegebenenfalls während der ma schinellen Bearbeitung des Kernes oder nach- ,c c träglich durch Stauchen gebildet werden. Nachdem der Körper, wie oben beschrieben, hergestellt worden ist, wird im Befestigungs ende desselben eine zylindrische, am Ende konisch ausgebildete Bohrung angebracht.
Daraufhin wird der Körper gepresst, um die Dicke des in der Nähe des Hohlraumendes sich befindenden Hohlteils zu reduzieren und die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Quer schnitte zu bilden. Nachdem dieser Teil des Körpers abgeflacht worden ist, wird der Spitzenteil und der zwischen diesem letzteren und dem Hohlteil des Körpers sich befin dende Übergangsteil maschinell auf die an nähernd endgültigen Dimensionen und Form bearbeitet und ersterer alsdann geschliffen und: poliert, um .den fertigen Spitzenteil zu bilden. Während dieser Bearbeitungs- und Schleifoperation wird die Dicke des Spitzen teils zwecks.
Bildung der niedrigeren Quer- schulteirn 38 und 40 auf jeder Seite des Flügels innerhalb des Randes reduziert.
Der Kern 42, der zweckmässig aus einem Metall mit hohem Elastizitätsmodul besteht, z B. aus einer Stahllegierung, wird alsdann mit einer Hülle 44 überdeckt. Diese Hülle überdeckt den Kern unter Freilassung des Hülsenteils 26 bis, zu den Schultern 38 und 40 und gibt dem Flügel eine aerodynamische Form, wie in den Fig. 8 biss 11 gezeigt ist.
Diese Hülle besteht wieder aus einem nicht metallischen Material, wie ,Micarta" oder Schwammgummi. Einei aus Schwammgummi bestehende Hülle, .die mittels Zement auf dem Stahlkern befestigt oder auf diesen auf vulkanisiert und mit einer Überzugsschicht versehen ist, um ihr eine dauerhafte, glatte Oberfläche zu verleihen, hat sich als vorteil- haft erwiesen. Der Spitzenteil bildet dabei von den Schultern 88 und 40 weg eine glatte Verlängerung der Hülle.
Von diesen Schul- tern weg verläuft die Hülle ihrerseits mit aerodynamischem Querschnitt gegen das Be festigungsende des Flügels hin und endet, schroff an diesem Ende bei 46 (Fix. 7). Die Breite der Hülle bei 46 soll nicht bedeutend kleiner sein als ihre maximale Breite an irgendeiner Stelle längs des Flügels. Beim Flügel gemäss Fig. 7 ist diese Breite sogar grösser als an irgendeiner andern Stelle des Flügels.
Dieser Flügel ist aerodynamisch wirksam auf fast seiner ganzen Länge, wo durch die Zugwirkung des Propellers erhöht wird, indem der nahe der Propellernabe ge legene Flügelteil ausgenützt ist, wodurch wiederum ein günstigerer Luftstrom über den Antriebsmotor des Propellers hinweg erzeugt wird, der eine bessere Kühlung des letzteren bewirkt.
Durch die aerodynamische Gestaltung des innern Teils des Nügels. in der beschriebenen Weise wird auch eine Verminderung,des Propellerwid-erstandes ge genüber den üblichen Propellern erreicht, bei welchen ein. beträchtlicher Teil des Befesti- gungsendes eines jeden Flügels einen runden Querschnitt. aufweist.
Composite propeller blades, especially for air propellers. The present invention relates to a knitted propeller blade, in particular for air propellers.
In the accompanying drawing, two embodiments of the subject invention are illustrated.
Fig. 1 is a side view of a propeller blade constructed in accordance with the first embodiment; Fig. 2 shows, on a larger scale, a cross section along the line 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 shows, on a larger scale, a cross section along the line 3-3 in Fig. 1; Fig. 4 shows, on a larger scale, a cross section along the line 4-4 in Fig. 1; Fig. 5 shows, on a larger scale, a cross section along the line 5-5 in Fig. 1; Fig. 6 shows, on a larger scale, a longitudinal section along the line 6-6 in Fig. 2 through the root part of the propeller blade;
7 is a side view of a propeller blade designed according to the second embodiment and FIGS. 8, 9, 10, 11, 12 and 13 show, on a larger scale, cross-sections along lines 8-8, 9-9, 10-10, 11 --11, 12-12 and l3-13 in Fig. 7.
The propeller blade according to FIGS. 1 to 6 has a metal core 10 with a flat solid tip part and a hollow root part, the latter of which is of a round, non-aerodynamic cross-section and has an outwardly widened part 12 provided at the root end, on which an annular bead 14 for Reinforcement of the wing mounting flange is provided.
The cavity 16 in the root part of the propeller blade runs conically towards the end part of the metal core and ends essentially in its place, which lies approximately in the first quarter of the blade length or in the vicinity of the section line 3-3, although the shape and length of the cavity can vary depending on the construction of the propeller blade.
The part of the metal core 10 surrounding the cavity 16 has the shape of a hollow cone with a round cross-section, as can be seen in particular from FIGS. 2 and 6. Between the conical root part and the flat tip part, the core gradually changes from the round shape to the flat shape, but keeping the round shape as long as possible in order to give the metal core maximum rigidity. All parts of the. Metal core with the exception of the tip part are covered with a shell 17 made of malleable, originally plastic non-metal, such as.
B. "Micarta", sponge rubber or another, commercially available plastic material covered. This .Material is mainly placed on the outside of the metal core and is, starting with the round cross-section having a shape at the root part, as shown in Fig. 2, converted into the form with aerodynamic cross-section shown in Figures 3 and 4. At the root end this shell 17 is provided with a flange 18 having an annular seat surface 20 and an end surface 22.
In order to achieve a suitable end surface and also suitable inner dimensions of the cavity, which has to accommodate the support arm, not shown here, on the propeller, the inner surface of the metal core is also lined with material at the root end; this shell part is designated by 24 in FIG. 6.
In this way, a simple and relatively light root end for the propeller blade is obtained, in which the support arm comes to rest on non-metallic material, the metal core being centered in the shell and thus a reinforcement for all bearing surfaces, i.e. the one between the propeller blade and support poor and the ring seat surface 20 for the thrust bearing and the end surface 22 for the bearing ent speaking.
As can be seen in particular from FIG. 1, the sheath 17 does not extend over the entire length of the metal core, but only up to the flat tip part, in that it ends at the line 26, so that the propeller blade has an unoccupied tip part.
The entire metal core is expediently made of high-strength steel, so that a relatively small and light core is sufficient to withstand all stresses to which the propeller blade is exposed with an appropriate safety factor.
Because the tip part of the propeller blade, which has the highest circumferential speed of the propeller, is made of uncovered metal, the blade is protected against the erosive effects of rain drops or particles that are thrown up from the ground when it flies up, while the non-metallic shell has an aerodynamic shape for, forms the covered part of the metal core, with considerable savings in weight. compared to a propeller blade made entirely of metal. At the point where the core emerges from the shell, the latter gradually tapers to a spring edge in order to avoid overstressing in the core.
The same measure is also taken for the inner shell part 24, which, as shown in FIG. 6, gradually tapers to a spring edge within the core cavity.
In the manner described above, an aerodynamically shaped propeller blade can be produced by means of a very light and yet resilient metal core without adding significant weight to the core or without fear of overstressing at any point on the blade.
When the propeller blade according to FIGS. 7 to 12, the metal core 42 has the shape of a ver relatively thin-walled tube which merges into a flat, connected massive tip part. The hollow core, which has either a round or an elliptical cross-section, has a cylindrical sleeve part 26, at the inner end of which a wing retaining flange 28 is formed, which can be fastened in the usual way in a drum-shaped Propel.lerflügelnabe.
Outside the sleeve part 26, the hollow core gradually flattens out from a part 30 with a still round cross-section (Fix. 8) to parts 32 and 34 with an elliptical or approximately elliptical cross-section (Fix. 9 and 10) and from these to a flat solid part 36 with it Streamlined shape (Fix. 11). Outside the flat solid part 36, the core tapers gradually to the flat tip part 39, of which an intermediate cross section is shown in FIG. 13 GE.
The cross-section of the steel core shown in FIG. 12 is slightly larger than the cross-section shown in FIG. 11, although the cross-section according to FIG. 12 is somewhat closer to the wing tip than the cross-section according to FIG. 11. This results from the fact that the core is widened at the transition point into the flat tip part and is provided with shoulders 38 and 40 which run curved in the surface of the wing, the purpose of which will be explained later.
The metal core 42 can be made in any suitable manner. A body is advantageously formed, the cross-section of which is first round from the root end and then compressed into a flat part, the width of which is slightly larger than the tip part of the finished wing. The flange 28 can optionally be formed during the machining of the core or afterwards, by upsetting. After the body, as described above, has been manufactured, a cylindrical, conically shaped bore is attached in the fastening end of the same.
The body is then pressed in order to reduce the thickness of the hollow part located in the vicinity of the end of the cavity and to form the cross sections shown in FIGS. 9 and 10. After this part of the body has been flattened, the tip part and the transition part located between this latter and the hollow part of the body are machined to the approximately final dimensions and shape and the former is then ground and: polished to produce the finished tip part form. During this machining and grinding operation, the thickness of the tip is part of the purpose.
Formation of the lower transverse shoulders 38 and 40 on each side of the wing is reduced within the margin.
The core 42, which expediently consists of a metal with a high modulus of elasticity, for example a steel alloy, is then covered with a cover 44. This shell covers the core, leaving the sleeve part 26 to, to the shoulders 38 and 40 free, and gives the wing an aerodynamic shape, as shown in FIGS. 8 to 11.
This cover again consists of a non-metallic material such as "Micarta" or sponge rubber. A cover consisting of sponge rubber, which is attached to the steel core by means of cement or is vulcanized onto it and provided with a coating layer to give it a permanent, smooth surface The tip part forms a smooth extension of the sheath away from the shoulders 88 and 40.
From these shoulders, the envelope itself runs with an aerodynamic cross-section towards the fastening end of the wing and ends, abruptly, at this end at 46 (Fix. 7). The width of the envelope at 46 is intended not to be significantly less than its maximum width at any point along the wing. With the wing according to FIG. 7, this width is even greater than at any other point on the wing.
This wing is aerodynamically effective over almost its entire length, where it is increased by the pulling effect of the propeller by utilizing the wing part located near the propeller hub, which in turn creates a more favorable air flow over the drive motor of the propeller, which provides better cooling of the the latter causes.
Due to the aerodynamic design of the inner part of the temple. In the manner described, a reduction in the propeller resistance is achieved compared to the usual propellers, in which a. a considerable part of the fastening end of each wing has a circular cross-section. having.