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Drehflügel mit Antrieb durch Druckgas Die Erfindung betrifft einen
Drehflügel mit Antrieb durch Druckgas, das aus einem schlitzförmigen Spalt längs
der Drehflügelhinterkante austritt, wobei die Richtung und bzw. oder Stärke des
austretenden Strahles gesteuert wird.
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Es sind bereits Drehflügel bekannt, bei denen die Richtung des austretenden
Gasstrahles durch bewegliche Verstellorgane beeinflußt wird, die an einer Kante
des schlitzförmigen Spaltes angeordnet sind. Die Steuerung der Verstellorgane ist
jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, wenn der Gasstrom Verbrennungsgase
enthält oder aus diesen besteht und demzufolge an der Austrittsöffnung der Drehflügelhinterkante
hohe Temperaturen herrschen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehflügel der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß eine Beeinflussung der Austrittsrichtung des Gasstrahles
möglich ist, ohne daß an oder in der Nähe des Gasaustrittsschlitzes am Flügel bewegliche
Mittel vorgesehen werden müssen.
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Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
für die Richtung des austretenden Gasstrahles eine starre Strahlführungsfläche dem
schlitzförmigen Spalt nachgeordnet ist.
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Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Drehflügel folgt die Richtung
des austretenden Gasstrahles je nach der Charakteristik des Strahles, und zwar insbesondere
der Gasaustrittsgeschwindigkeit und des Gasvolumens unter dem »Coanda-Effekt« der
Krümmung der starren Strahlführungsfläche bis zu einer Abreißlinie, an der der Gasstrom
etwa tangential von der Führungsfläche abreißt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
starren Strahlführungsflächen Öffnungen zum Zuführen oder Absaugen von Steuerluft
aufweisen. Die Öffnungen können hierbei gemäß der Erfindung in einer Reihe oder
in mehreren hintereinanderliegenden Reihen angeordnet sein. Bei einem in dieser
Weise ausgebildeten Drehflügel kann die Lage der Abreißlinie des aus dem schlitzförmigen
Spalt austretenden Gasstromes durch Ausblasen oder Absaugen von Steuerluft aus den
erwähnten Öffnungen in Abhängigkeit von der Rotation des Drehflügels so verändert
werden, daß der aus dem Schlitz austretende Gasstrom innerhalb eines bestimmten
Drehwinkelbereiches des Flügels eine andere Austrittsrichtung besitzt als in einem
anderen oder in dem restlichen Drehwinkelbereich. Eine Beeinflussung des austretenden
Gasstromes durch Ausblasen von Steuerluft aus den Öffnungen in der starren Strahlführungsfläche
läßt sich in einfacher, nur einen geringen Aufwand erfordernder Weise dadurch erzielen,
daß als Steuerluft ein Teil des Druckgases verwendet wird.
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Zur Erreichung besonderer Abhängigkeiten kann gemäß der Erfindung
die Steuerluft auch der Außenluft entnommen werden und ihren Druck in an sich bekannter
Weise durch Zentrifugalbeschleunigung innerhalb des Drehflügels erhalten. Erfolgt
die Druckabnahme z. B. an der Profilvorderseite, dann kann eine Abhängigkeit des
Strahlwinkels von der Blattanströmgeschwindigkeit erzielt werden. Wird die Steuerluft
an zwei Stellen der Profilvorderseite, oberhalb und unterhalb der Profilsehne, abgenommen
bzw. bei Verwendung einer Düsenkontur mit Zuleitung auch unterhalb der Düsenöffnung,
so läßt sich eine Abhängigkeit des Strahlwinkels von der Blattanströmrichtung erreichen.
Unabhängig davon, ob die Steuerluft dem Druckgas oder der Außenluft entnommen wird,
sind gemäß der Erfindung für die Steuerung der Steuerluft an der Propellernabe den
Querschnitt der Steuerluftleitungen verändernde Vorrichtungen vorgesehen.
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Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft an Hubstrahlern mit
Rotoren oder Propellern mit senkrechter Achse verwenden. Die Antriebsluft bzw. das
Antriebsgas oder ein Teil desselben treten hierbei an den Blatthinterkanten in Längsschlitzen
aus. Die Momente um die Achse senkrecht zu den Propeller-bzw. Rotorachsen und die
Momente zur Einstellung einer anderen Propeller- bzw. Rotorebene werden durch zyklische,
über dem Azimutwinkel unterschiedliche Einstellungen des Strahlaustrittswinkels
oder der Austrittsmenge des Gases erzeugt. Außerdem erfolgt die Einstellung unterschiedlicher
Schübe zwischen den Rotorblättern durch kollektive, über dem Azimutwinkel
konstant
bleibende Veränderung des Blattschubes.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Alle nicht unmittelbar zum Erfindungsgegenstand gehörenden
Teile eines Drehflügels sind aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht
näher gezeigt.
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Fig. 1 zeigt in einem teilweisen Schnitt eine Seitenansicht eines
Drehflügelflugzeuges mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehflügeln; Fig. 2 zeigt
einen Querschnitt in Richtung A -A der Fig. 1 eines Drehflügels; Fig.3, 4
und 5 zeigen in Teilquerschnitten verschiedene Ausführungsformen eines Drehflügels
gemäß Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Drehflügelflugzeuges
mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehflügeln besteht aus einem rohrförmigen
Grundkörper 1, dessen Enden 1 a und 1 b rechtwinklig nach unten abgebogen sind.
Die Ausdrücke »unten« und »oben« beziehen sich dabei auf die horizontale Normalfluglage
des Drehflügelflugzeuges. An den Enden 1 a und 1. b des Grundkörpers sind die Flügel
11 drehbar gelagert, von denen in der Figur jedoch nur einer gezeigt ist.
Die Flügel drehen sich in derselben Rotationsebene, jedoch in entgegengesetztem
Drehsinn, so daß sich die auf den Grundkörper einwirkenden Kreiselmomente gegenseitig
aufheben.
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Die Flügel 11 sind hohl ausgebildet und besitzen, abgesehen
von einer nicht näher gezeigten Öffnung in der Nabe des Flügels, die mit dem Hohlraum
des Grundkörpers 1 kommuniziert, an ihrer Hinterkante Austrittsschlitze 10.
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Am Grundkörper 1 ist ein nur schematisch dargestelltes Antriebsgebläse
12 angeordnet, welches Luft ansaugt, die durch den rohrförmigen Grundkörper 1 und
die in der Nabe 11 befindliche Öffnung den Flügeln zugeführt wird und dort aus den
Austrittsschlitzen 10 austritt.
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Gemäß der Erfindung ist nunmehr vorgesehen, daß dem schlitzförmigen
Spalt 10 für die Richtung des austretenden Gasstrahles eine starre Strahlführungsfläche
nachgeordnet ist, die in den Fig. 2 bis 5 mit 2 bezeichnet ist. Unter bestimmten
Bedingungen, d. h. bei einer bestimmten Austrittsgeschwindigkeit des vom Antriebsaggregat
12 erzeugten und aus dem Austrittsschlitz austretenden Gasstrahles, wird sich derselbe
an die gekrümmte Leitfläche 2 anlegen, so daß er also nach Austritt aus dem Schlitz
10 eine Richtungsänderung im Sinne der Leitfläche 2 erfährt. Bei diesen Betriebsbedingungen
tritt also der Gasstrahl aus den Austrittsschlitzen 10 der Flügel 11 schräg nach
unten aus. Wenn die Charakteristik des austretenden Gasstrahles geändert wird, kann
erreicht werden, daß der Gasstrahl der Krümmung der Strahlführungsfläche 2 nicht
oder nur bis zu einer bestimmten Abreißlinie erfolgt.
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Im ersten Fall, bei dem der Gasstrahl mit großer Energie austritt,
reißt er an einer bestimmten Stelle der Strahlführungsfläche ab und tritt tangential
aus den Austrittsschlitzen in Richtung des Pfeiles 4 aus. Im zweiten Fall, bei dem
der Gasstrahl mit kleiner Energie austritt, folgt er der Krümmung der Führungsfläche
2 ein Stück weiter und verläßt die Führungsfläche in etwa tangentialer Abströmung
in Richtung des Pfeiles 3. Die Richtung des aus den Austrittsschlitzen
10 austretenden Gasstrahls kann nun gemäß der Erfindung auch durch Öffnungen
in der starren Strahlführungsfläche 2 beeinflußt werden, aus denen Steuerluft abgeblasen
oder Luft abgesaugt wird.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Drehflügels
sind in der Strahlführungsfläche 2 Öffnungen 5 vorgesehen, welche in einem Abstand
voneinander in einer quer zur Richtung des austretenden Gasstromes verlaufenden
Reihe angeordnet sind. Die Öffnungen 5 stehen mit einer Steuerleitung 6 in Verbindung,
deren Öffnung in den Hohlraum des Flügels einmündet. Durch die Leitungen 6 wird
ein Teil des Gasstrahles abgezweigt und den Öffnungen 5 als Steuerluft zugeführt.
Wenn die Charakteristik des aus den Austrittsschlitz 10 austretenden Gasstromes
so gewählt wird, daß dieser bis über die Reihe der Öffnungen 5 hinaus an der gekrümmten
Strahlführungsfläche 2 anliegen würde, kann nun ein Abreißen des Gasstromes von
der Führungsfläche 2 etwa in Höhe der Öffnungen 5 erzwungen werden, wenn über die
Leitungen 6 ein Teil des Gasstromes als Steuerluft aus den Öffnungen 5 ausgeblasen
wird.
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Durch dieses Ausblasen des Gasstromes aus den Öffnungen 5 wird also
die Abreißlinie des Gasstromes auf der gekrümmten Strahlführungsfläche gegen die
Richtung des Gasstromes vorverlegt. Umgekehrt kann jedoch in einem Fall, in dem
der austretende Gasstrom auf Grund der Charakteristik der Strahldaten normalerweise
vor den Öffnungen 5 von der Führungsfläche 2 tangential abströmen würde, ein Anliegen
des Gasstromes an der Führungsfläche 2 mindestens bis in Höhe der Austrittsöffnungen
5 erzwungen werden, wenn über die Leitungen 6 Luft bzw. Gas abgesaugt wird.
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Zur besseren Beherrschung des vorstehend beschriebenen Effektes und
zur feinfühligeren Steuerung der Richtung des austretenden Gasstrahles können gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung auch eine größere Anzahl von Öffnungen in Reihen
hintereinander angeordnet sein. In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei
dem drei Reihen von Öffnungen 5 in der gekrümmten Strahlführungsfläche 2 vorgesehen
sind. Jede der Öffnungen 5 steht mit einer Steuerleitung 7 in Verbindung, durch
die Luft abgesaugt oder abgeblasen wird.
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Je nachdem, durch welche der Öffnungen 5 Luft ausgeblasen oder abgesaugt
wird, verläßt der austretende Gasstrom die starre Strahlführungsfläche früher oder
später, d. h., daß durch die Anordnung von zwei oder mehreren Reihen von Öffnungen
die Abreißlinie des Gasstromes beliebig verschoben werden kann.
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In Fig. 5 ist ein Drehflügelabschnitt gezeigt, bei dem die Strahlrichtung
ebenfalls durch Beimischung von Steuerluft beeinflußt wird, die aus Öffnungen 8
der Strahlführungsfläche 2 ausströmt und die Strahlrichtung im wesentlichen nach
dem Impulssatz ändert, wobei die Steuerluft ihre Energie durch Zentrifugalbeschleunigung
erhält. Zu diesem Zweck sind an der Propellernabe nicht näher gezeigte Vorrichtungen
vorgesehen, die den Querschnitt der Steuerluftleitung 9 verändern und damit den
Durchfluß der Steuerluft regulieren.
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Unabhängig davon, ob eine Ausbildung des Drehflügels nach der in Fig.
4 oder 5 gezeigten Art erfolgt, kann die Steuerluft zur Beeinflussung der Strahlrichtung
des austretenden Gasstrahls sowohl dem Druckgas
selbst in der in
Fig. 3 gezeigten Weise entnommen werden als auch unmittelbar der Außenluft.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß zur Durchführung des gemäß der
Erfindung aufgezeigten Steuerprinzips wesentliche Abwandlungen des Drehflügels getroffen
werden können, ohne daß das Hauptprinzip der Erfindung, nämlich die Richtung des
aus einem Austrittsschlitz austretenden Gasstrahls durch Anordnung einer starren,
dem schlitzförmigen Spalt des Drehflügels nachgeordneten Strahlführungsfläche unter
der Wirkung des »Coanda-Effektes« zu verändern und die Richtungsänderung durch die
angegebenen Mittel steuerbar zu beeinflussen, eine Einschränkung erfährt.