DE1016132B

DE1016132B - Drive of rotating wing devices

Info

Publication number: DE1016132B
Application number: DEB39315A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Derschmidt
Original assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Current assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Priority date: 1956-02-29
Filing date: 1956-02-29
Publication date: 1957-09-19

Description

Antrieb von Drehflügeleinrichtungen Die Erfindung befaßt sich mit drehmomentfreien Drehflügelantrieben und setzt sich zum Ziel, den hohen Kraftstoffverbrauch der bekannten Antriebe dieser Art zu verringern.Drive of rotary vane devices The invention is concerned with torque-free rotary vane drives and aims to reduce fuel consumption to reduce the known drives of this type.

Von den heute bekannten. Blattantrieben sind im wesentlichen nur Strahlantriebe zur Betriebsreife gelangt. Diese Antriebe bedingen einen: außerordentlich hohen Kraftstoffverbrauch je Transportleistung. Als mechanischer Blattantrieb ist auch die Luftschraube bekanntgeworden, die jedoch große Kreiselmomente und Massenkräfte mit ihren Lagern aufnehmen muß. Auch wurde ein: mechanischer Antrieb durch: erwungenes Schlagen der Blätter vorgeschlagen, der jedoch auch wegen Kreiselmomenten und anderen: Massenkräften, ungünstig arbeitet. Daher haben sich mechanische Blattantriebe bisher nicht durchgesetzt.From those known today. Blade drives are essentially just jet drives has reached operational readiness. These drives require one: extraordinarily high Fuel consumption per transport service. As a mechanical blade drive is also the propeller has become known, but it has large gyroscopic moments and inertial forces must take up with their camps. A: mechanical drive was also created by: erwungenes Suggested hitting the blades, but also because of gyroscopic moments and other: Mass forces, working unfavorably. Therefore, mechanical blade drives have hitherto been used not enforced.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin., daß an den Rotorblättern (oder an anderein Rotorteilen mit größerer Entfernung von der Drehachse) Endscheiben angebracht sind, die von der Rotornabe her durch eine Kurbel über ein Gestänge gezwungen werden, radial im Luftstrom zu oscillieren. Wenn der Rotor bereits einet Umfangsgeschwindigkeit aufweist, so ergibt die Oscillation der Endscheiben eine Umfangskraft, die die Rotation, beschleunigen und, aufrechterhalten kann. Es. wird dabei ein Vortrieb. ähnlich dem bekannten »Knoller-Beetz-Effekt« bei Tragflächen in gerader Ausströmung erzielt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist durch Gelenke der Endscheiben mit zur Rotorachse parallelen Drehachsen gegeben, wodurch die Endscheiben sich im Vorwärtsflug der jeweils ergebenden: Anströmrichtung entsprechend verdrehen können.. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist dadurch gegeben., daß diese Verdrehung der Endscheiben selbsttätig durch Leitwerke, die an den Endscheiben angebracht sind, oder zwangläufig durch eine Steuerung erfolgt, die mit der periodischen Blattwinkelsteuerung des Rotors gekoppelt ist.The invention essentially consists in that on the rotor blades (or on other parts of the rotor at a greater distance from the axis of rotation) end plates are attached, which are forced from the rotor hub by a crank over a linkage to oscillate radially in the air stream. If the rotor already has a peripheral speed has, the oscillation of the end disks results in a circumferential force, which the rotation, speed up and, can maintain. It. becomes an advance. similar to well-known »Knoller-Beetz-Effect« achieved with wings with straight airflow. Another feature of the invention is through the joints of the end disks with the rotor axis given parallel axes of rotation, whereby the end disks are in the forward flight of the each resulting: can rotate the direction of flow accordingly .. Another An essential feature of the invention is given by the fact that this rotation of the End plates automatically by tail units that are attached to the end plates, or inevitably by a control that takes place with the periodic blade angle control of the rotor is coupled.

Ein anderes Erfindungsmerkmal ist die gegenläufige Bewegung von, zwei diametral .gegenüberliegenden. Endscheiben., wobei der Antrieb durch eine doppelt gekröpfte Kurbelwelle oder zwei gegenläufige Kurbelwellen, bewirkt wird.Another feature of the invention is the opposite movement of, two diametrically opposed. End plates., With the drive through a double cranked crankshaft or two counter-rotating crankshafts.

Alle diese Merkmale können. einzeln. für sich oder in Verbindung miteinander Anwendung finden. In: Abb. 1 ist in schräger Parallelprojektion, ein Drehflügelb.la:tt mit einer Endscheibe wiedergegeben:; der in Abb. 2 dargestellte Hubschrauber besitzt zwei Endscheiben an einem besonderen Ausleger des Rotors; in Abb. 3 ist ein Drehflügelblatt mit Endscheibe gezeigt, die durch ein: Leitwerk eingestellt werden kann:. Eine Endscheibe 1 ist am äußeren Ende 2 eines. Gestänges befestigt, das im Holm des. Blattes 3 radial verschieblich geführt ist. An das innere Ende 4 des Gestänges ist das Pleuel 5 angeschlossen, welches über die Kurbel 6 und die Antriebswelle 7 mit dem Antriebsmotor 8 verbunden ist. 9 und 10 sind Druckfedern, die zwischen einen Ansatz 11 des Gestänges und eine Rippe des Blattes gespannt sind. Wenn der Antriebsmotor die Kurbel in Drehung versetzt, so wird das Gestänge durch das Pleuel in: radiale Oscillation versetzt, eine Bewegung, die sich auf die Endscheibe fortpflanzt.All of these characteristics can. individually. individually or in conjunction with each other Find application. In: Fig. 1 is in an oblique parallel projection, a rotary wing bla: tt reproduced with an end plate :; the helicopter shown in Fig. 2 has two end plates on a special arm of the rotor; in Fig. 3 is a rotary wing blade shown with end plate, which can be adjusted by a: tail unit :. An end disk 1 is one at the outer end 2. Linkage attached, the radial in the spar of. Sheet 3 is displaceably guided. The connecting rod 5 is connected to the inner end 4 of the rod, which is connected to the drive motor 8 via the crank 6 and the drive shaft 7 is. 9 and 10 are compression springs between a lug 11 of the linkage and a Rib of the leaf are taut. When the drive motor turns the crank, so the rod is set into: radial oscillation, a movement, which is propagated to the terminal disk.

Wenn der Rotor bereits eine Umfangsgeschwindigkeit aufweist, erfährt die Endscheibe: infolge der radialen Schwingung senkrecht zur Anströmgeschwindigkeit eine Vertriebskraft (Knoller-Beetz-Effekt). Diese Vortriebskraft kann den Antrieb des Rotors bewirken. Die Druckfedern nehmen: die Zentrifugalkräfte des Gestänges. und der Endscheibe auf und können, bei Abstimmung der Federkonstante auf Resonanz die Massenkräfte der oscillierenden Teile aufnehmen..If the rotor already has a peripheral speed, learns the end disk: as a result of the radial oscillation perpendicular to the flow velocity a sales force (Knoller-Beetz effect). This propulsive force can drive the vehicle of the rotor. The compression springs take: the centrifugal forces of the linkage. and the end plate and can, if the spring constant is tuned to resonance absorb the inertial forces of the oscillating parts.

Die radiale Oscillation kann auch durch ein. hydraulisches, pneumatisches oder elektromagnetisches Übertragungssystem von der Rotornabe bis zu den Blattspitzen gebracht werden.The radial oscillation can also be achieved by a. hydraulic, pneumatic or electromagnetic transmission system from the rotor hub to the blade tips to be brought.

Infolge des einfachen Aufbaues der den: großen Fliehkräften ausgesetzten Teeile dieses Systems weist dieser Antrieb, wenig mechanische Störungen auf. Außerdem werden Kreiselmormente bei diesem System vermieden, so: da:ß die Schwierigkeiten des Propellerantriebes an den Blattspitzen nicht bestehen:.As a result of the simple structure of the: exposed to large centrifugal forces This drive shows parts of this system, few mechanical disturbances. aside from that if gyroscopic phenomena are avoided with this system, so: there: ß the difficulties of the propeller drive at the blade tips fail:

Die je Zeiteinheit erfaßte Luftmenge ist bei diesem System etwa einem Kreisquerschnitt mit Spannweite der Endscheibe als Durchmesser verhältig und somit wesentlich größer als bei dem Strahlantrieb mit Preßluft durch kleine Düsen an den Blattspitzen. Deshalb kann der Strahlwirkungsgrad bei ausreichender Spannweite der Endscheiben, die Größenordnung wie bei einer gut ausgebildeten Luftschraube erreichen., was einen geringen Kraftstoffverbrauch je Transportleistung bedeutet.The amount of air recorded per unit of time is about one in this system Circular cross-section with the span of the end disk as diameter proportional and thus much larger than the jet propulsion with compressed air through small nozzles on the Leaf tips. Therefore, the beam efficiency can with a sufficient range of the End caps that are of the order of magnitude with a well-trained propeller achieve., which means a low fuel consumption per transport performance.

In Abb. 2 sind 3 und 3' Blätter des Rotors und 11 und 11' Ausleger (wie Stabilisatoren). In den Auslegern sind die Gestänge 2 und 2' radial verschieblich angeordnet. An den äußeren Enden der Gestänge sind die Endscheiben 1 und 1' angeordnet. In der Rotornabe 12 ist eine doppelt gekröpfte Kurbelwelle 6' an,-geordnet, die mit den Pleueln 5 und 5' die Verbindung zu dein Gestängen 2 und 2' herstellen.In Fig. 2, 3 and 3 'are blades of the rotor and 11 and 11' are outriggers (like stabilizers). The rods 2 and 2 'are radially displaceable in the booms arranged. The end disks 1 and 1 'are arranged at the outer ends of the rods. In the rotor hub 12, a double-cranked crankshaft 6 'is arranged, the Use the connecting rods 5 and 5 'to connect to your rods 2 and 2'.

Die Kurbelwelle ist an einen Antriebsmotor angeschlossen. Wenn die Kurbelwelle vom Antriebsmotor in Drehung versetzt wird, werden. die. Endscheiben in gegenläufige Oscillation gebracht, wodurch unsymmetrische Luftkräfte und Massenunwuchten vermieden werden.The crankshaft is connected to a drive motor. If the The crankshaft is set in rotation by the drive motor. the. End plates brought into counter-rotating oscillation, creating asymmetrical air forces and mass imbalances be avoided.

In Abb.3 ist 1 eine Endscheibe, die an. einer Gabel 13 des Gestänges 2 mittels der Gelenke 14 und 14' drehbar gelagert ist. 15 und 15' sind Leitwerksträger; die am rückwärtigen. Ende das Leitwerk 16 und am vorderen Ende die Ausgleichsmassen 17 und 17' tragen. Außerdem ist eine Dämpfungsstrebe 18 vorgesehen, die die Drehung der Endscheiben. gegenüber dem Gestänge dämpft.In Figure 3, 1 is an end disk that is on. a fork 13 of the linkage 2 is rotatably mounted by means of the joints 14 and 14 '. 15 and 15 'are tail girders; the one at the rear. The tail unit 16 ends and the balancing weights at the front end 17 and 17 'wear. In addition, a damping strut 18 is provided that the rotation of the end plates. with respect to the boom damps.

Wenn der Rotor außer der Umfangsgeschwindigkeit U noch eine Horizontalgeschwindigkeit V aufweist, so wird die Endscheibe 1 mit einer Relativgeschwindigkeit VR, angeströmt, die sich aus den negativen Vektoren U und V zusammensetzt.If the rotor has a horizontal speed in addition to the peripheral speed U V, the end disk 1 is flown against with a relative speed VR, which is composed of the negative vectors U and V.

Wenn das Leitwerk 16 seitlich angeströmt wird, erzeugen die an ihm wirkenden Luftkräfte ein Moment, das über die Leitwerksträger 15 und 15' auf die Endscheibe 1 geleitet wird. Auf diese Weise wird die Endscheibe samt Leitwerksträgern innerhalb der Gelenke 14 und 14' in die richtige Verdrehstellung gebracht. Die Dämpfungsstrebe 18 verhindert ein Flattern der Endscheibe mit der Frequenz der Oscillation.When the tail unit 16 is flown against from the side, they generate on it acting air forces a moment that on the tail girders 15 and 15 'on the End plate 1 is passed. In this way, the end disk and tail girders become brought into the correct rotational position within the joints 14 and 14 '. The damping strut 18 prevents the end disk from fluttering at the frequency of the oscillation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rotor drive for helicopters, characterized in that that the drive motor end disks on the blades. or other rotor parts in radial Oscillation offset and the rotor driven by the "Knoller-Beetz effect" will.

2. Rotor drive according to claim 1, characterized in that the rotation of the Motor shaft through. a crank mechanism in a radial oscillation of the end plates is transformed.

3. Rotor drive according to claim 1, characterized in that by Arrangement of springs and coordination of their spring constants to the mass of the oscillating ones. Parts so a system capable of natural oscillation is created that at operating speed the inertial forces remain in the system,

4. rotor drive according to claim 1, characterized in that that a pair of end plates must always move in opposite directions.

5. Rotor drive according to claim 1, characterized in that the end disks, on, joints with axes of rotation are arranged rotatably parallel to the rotor axis, so. that in forward flight the End plates can turn into the correct working position.

6. Rotor drive according to claim 1, characterized in that tail units are arranged on the end disks that turn the end disks into the correct working position in forward flight.