DE1906764C - Schlag- und schwenkgelenklose Rotorblattlagerung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine schlag- und schwenk- Fig. 3 einen schemalischen Schnitt längs der

telenklose Rotorblattlagerung, insbesondere für Linie HI-III der Fi g. 2,
)rehflügelllugzeuge, mit für jedes Rotorblatt zu- Fig. 4 eine Einzelheit der Rotorblattlagerung im Blindest drei die Blattwurzel mit der Rotornabe ver- Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1 unter Wegbindenden, um die Blatteinstellwinkeluchse herum 5 brechung von Teilen,

angeordneten Bündeln von paketartig zusammen- Fig. 5 eine schematische schaubildliche Ansicht

gefaßten torsionselastischen Lamellen. der Nabe und der Rotorblattlagerung entsprechend

Aus der deutschen Auslegeschrift 116¹D 306 ist den vorhergehenden Figuren, wobei zur Vereineine Rotorblattlagerung bekannt, bei der zur Ver- fachung der Zeichnung die Verstrebungin der Arme bindung von Rotornabe und Blattwurzel um die Ein- io fortgelassen sind.

Itellwinkelachse herum Lamellenbündel angeordnet Der Rotor weist im ganzen eine sich drehende

•ind, die miteinander und mit dem Nabenkörper Welle 1 (Fig. 5), einen an dieser Welle 1 durch ge-

durch Haltemittel verbunden sind. eignete, nicht dargestellte Mittel befestigten Naben-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine körper 2, Arme 3 und an den freien Enden der

Rotcrblattlagerung der oben beschriebenen Art so 15 Arme 3 befestigte Flügel 4 (drei bei dem dargestell-

»uszubilden, daß sie die durch das Rotorblatt aus- ten Ausführungsbeispiel) auf.

|eübten erheblichen Kräfte besser aufnehmen kann, Jeder Arm 3 (Fig. 1 und 2) wird durch vier

insbesondere einer Biegebeanspruchung einen er- Bündel 5, 6, 7 und 8 gebildet, deren jedes durch auf-

liöhten Widerstand entgegensetzt, ohne dabei die gestapelte Lamellen gebildet wird, welche in Drauf-

Torsionselastizüät wesentlich zu beeinträchtigen. ao sieht die gleiche Form haben (wobei ihre Dicken

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch von einer Lamelle zur anderen verschieden sein kön-

{jelöst, daß die Lamellenbündel jedes Rolorblattes nen, aber für jede Lamelle konstant sind) und an

η dem Bereich zwischen ihren blattwurzdseitigen den Kanten einer Pyramide oder eines Prismas an-

und rotornabenseitigen Anschlußstellen in zumindest geordnet sind, wobei die Bündel 5, 6, 7 und 8 zwi-

einer angenähert rechtwinklig zur Blaiteinstell- as sehen ihren blattwurzelseitigen und rotornaben-

winkelachse liegenden Ebene miteinander verbunden seitigen Anschijßstellen miteinander und mit dem

»ind. Bei dieser Anordnung stützen sich die Lamellen- Nabenkörper 2 durch Haltemittel verbunden sind,

bündel bei einer Schwenk- oder Schlagbewegung des welche so ausgebildet sind, daß die Arme 3 einen

Rotorblattes gegenseitig zur Versteifung ab, während hohen Biegungswiderstand und einen verhältnis-

einer Torsionsuewegung praktisch kein erhöhter 30 mäßig geringen Torsionswiderstand haben.

Widerstand entgegengesetzt w:\-d. Diese Haltemittel weisen bei jedem Arm 3 starre

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Schellen auf, welche durch Gruppen von Verstrebunbiegesteifer Aufbau der Rotorb·', jttlagerung dadurch gen 11 gebildet werden, welche in etwa zu der Einerreicht, daß die Lamellenbündel durch starre Stellwinkelachse I-I (Fig. 1) angenähert senkrechten Schellen verbunden sind, von denen jede aus Ver- 35 Ebenen mit Abstand zueinander um die Einstellitrebungen mit U-Profil besteht, die an ihren Enden winkelachse herum angeordnet sind und die miteinander verbunden sind, wobei an diesen Enden Bündel 5, 6, 7, 8 halten.

Absätze zur Einspannung der Lamellenbündel vor- Diese Haltemittel weisen noch Bleche 9 und 10

gesehen sind, die bei einer Druckbeanspruchung auf, welche innerhalb des Armes auf wenigstens

des betreffenden Lamellenbündels dessen Knick- 40 einem Teil ihrer Länge die einander gegenüber-

Steifigkeit erhöhen und ein Auseinanderspreizen der liegenden Bündel S, 7 und 6,8 halten und durch die

einzelnen Lamellen verhindern. Einstellachse I-I gehen.

Zur Verbesserung der Lösung der Aufge be trägt Das Blech 9, welches in der Schwenkebene ange-

es ferner bei, wenn die Lamellenbündel durch in ordnet ist, paßt sich zweckmäßigerweise dem in

Richtung der Blatteinstellwinkelachse sich er- 45 Fig. 1 gezeigten Profil des Armes an, wobei es zwi-

Streckende und in Ebenen durch diese ang;ordnete sehen zwei aufeinanderfolgende mittlere Lamellen

Bleche miteinander verbunden sind, die einer Biege- der Lamellenbündel 5 und 7 tritt. Das Blech 9 ist

beanspruchung in der Ebene eines Bleches einen er- zweckmäßigerweise auf der Seite des Nabenkörpers 2

beblichen Widerstand entgegensetzen, ohne die Tor- mit einem ersten Ausschnitt 13 und auf der Seite des

Sionselastizität wesentlich zu beeinträchtigen 50 Flügels 4 mit einem zweiten Ausschnitt 14 versehen.

Zur Einspannung dieser Bleche weisen die Ver- Das in der Schlagebene angeordnete Blech 10 paßt

Strebungen der Schellen an ihren Enden Auflager- sich zweckmäßig dem in Fig. 2 sichtbaren Profil

flächen auf, mit denen sich jeweils zwei einander des Armes 3 an, wobei es zwischen zwei auf-

fcugeordnete Verstrebungsenden auf beiden Seiten einanderfolgende mittlere Lamellen der Lemellen-

Von jeweils einem Ende der Bleche abstützen und 55 bündel 6 und 8 tritt. Das Blech 10 ist ebenfalls auf

Mn den Biechen befestigt sind. der Seite des Nabenkörpers 2 mit einem Ausschnitt

Die Einspannung der Bleche wird vorteilhafter- 15 und auf der Seite des Flügels 4 mit einem Ausweise dadurch verbessert, daß die Ränder de ■ Bleche schnitt 16 versehen.

in die Lamellenbündel eingeschoben sind, und zwar Es ist zu bemerken, daß sich die Bleche 9 und 10 vorzugsweise jeweils zwischen zwei Lamellen im 60 bei dem beschriebenen Beispiel rechtwinklig innermittleren Bereich des Bündels. halb des Armes auf der Achse I-I schneiden, wobei

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung iüt nach- z. B. das Blech 10 aus zwei Teilen (Fig. 3) bestehen

stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung er- kann, welche beiderseits des Bleches 9 angeordnet

läutert. Es zeigt und mit diesem durch Niete 17 oder auf andere

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schlag- und 65 Weise verbunden sind,

schwenkgelenklose Rotorblattlagerung, Die Verstrebungen 11 (von denen eine Gruppe

F i g. 2 eine Seitenansicht der gleichen Rotorblatt- von vier, die zu einer Schelle zusammengefaßt sind,

lagerung unter Wegbrechung von Teilen, in F i g. 3 dargestellt ist) werden zweckmäßig durch

U-fürmige Profilstiicke gebildet, welche an ihren p.iulen mit Absätzen 18 versehen sind, mit welchen tie sich auf zwei aufeinanderfolgenden Lamellenjj bündeln, z. B. 5 und 6, abstützen können. Die Unler-Reite des U, die Bündel 5 bis 8 und die Bleche 9 und 10 sind, obwohl sie in Fig. 3 geschnitten sind, ; nicht schraffiert, um die Zeichnung deutlicher zu machen. Nach ihrem Einbau stützt sich jede Verstrebung einerseits mit den Absätzen 18 ihrer Enden an der Hü'.fte der Lamellen der entsprechenden ILamellenbündel und andererseits mit an dem Grund ihres Profils vorgesehenen Auflagerflächen 19 an den Blechen 9 und 10 ab. Die Verstrebungen 11 sind, wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, so angeordnet, daß ihre Abflachungen 19 paarweise beiderseits der Bleche 9 und 10 einander gegenüber hegen. Die Verstrebungen 11 sind in gleichmäßig verteilten Vierergruppen längs des Armes 3 angeordnet. Die vier Verstrebungen 11 einer jeden Gruppe sind aneinander durch Niete 20 (Fig. 3) oder auf beliebige andere Weise befestigt, wodurch die Auflagerflächen 19 benachbarter Verstrebungen gejen das sie trennende Blech 9 oder 10 gedrückt werden. Die Verstrebungen 11 pressen nach ihrer gegenseitigen Vereinigung zu Vierergruppen die in die benachbarten Absätze 18 eingeführten Lamellenbündel und die Bleche 9 und 10 zusammen. Die durch die Verstrebungen 11 und die Bleche 9 und 10 gebildete Anordnung hält so die Lamellenbündel und erteilt den Armen 3 geeignete Biegungs- und Torsionswiderstände, wie dies weiter unten bei der Beschreibung der Arbeitsweise der ganzen Nabe erläutert ist.

Die oben beschriebene schlag- und schwenkgelenk·· lose Rotorblattlagerung arbeitet folgendermaßen:

Jeder mit einem Flügel 4 verbundene Arm 3 unterliegt, unabhängig von der von der Gesamtdrehunj; der Flügel herrührenden Fliehkraft, verschiedenen Kräften, welche von den drei Bewegungen herrühren, welche der Flügel ausführen kann.

Wenn ein Flügel 4 eint »Schwenkbewegung« ausführt, werden die Lamellenbündel 5 und 7 abwechselnd Zug- und Druckkräften ausgesetzt. Wenn angenommen v/ird, daß das Lamellenbündel 5 eine: Zugbeanspruchung und das Lamellenbündel 7 eine Druckbeanspruchung erfährt, setzt der Arm 3 einer derartigen Beanspruchung einen hohen Widerstand infolge des auf d?s Bündel 5 ausgeübten Zuges; und der Steifigkeit des Bleches 9 für eine Scher· beanspruchung entgegen, wodurch die Bündel S und 7 praktisch in ihrer gegenseitigen Stellung gehalten werden. Das Bündel 5 ist gespannt und geradlinig und hält daher mittels der verschiedenen Gruppen von vier Verstrebungen 11 die Gesamtheil; der vier Bündel 5,6,7 und 8 und insbesondere das Bündel 7, welches unter der Druckbeanspruchung, eine Knickneigung hat. Die Ringe 12 dienen zur Verhinderung einer örtlichen Knickung der Lamellen, des Bündels 7 zwischen den Verstrebungsgruppen H₁, wenn dieses einer Druckbeanspruchung unterliegt. Ohne diese Schellen könnten sich nämlich die Lamellen des Bündels 7 auseinanderspreizen. Die Vorgänge sind entsprechend für den anderen möglichen Fall, in wefrhem das Bündel 5 einer Druckbeanspruchung und das Bündel 7 einer Zugbeanspruchung unterliegt.

Wenn der Flügel 4 eine »Schlagbewegung« ausführt, werden die Lamellenbündel 6 und 8 ihrerseits abwechselnd Zug- und Druckkräften ausgesetzt, und das als Steg für die BUiidel 6 und 8 dienende Blech 10 erfährt Scherbeanspruchungen. Aus den gleichen Gründen wie oben bietet der Arm 3 einer derartigen Beanspruchung einen hohen Widerstand. Die an den Bündeln 6 und 8 angreifenden Zug- und Druckkräfte werden jedoch auf die Gabelköpfe 25 und 27 übertragen, welche ihrerseits fest mit den Haltern 28 und 29 verbunden sind. Diese Kräfte erzeugen ein Moment, welches an den beiden Haltern 28 und 29 in bezug auf ihre Vorsprünge 33 angreift. Dieses Moment biegt den Schenkel 22 in seiner Gesamtheit und über die Halter 28 und 29 den zwischen ihnen eingespannten Abschnitt des Schenkels 22 durch.

Diese letztere Biegung wird durch das Vorhandensein des Ausschnittes 32 sowie dadurch erleichtert, daß das Moment an dem Schenkel 22 über die Ansätze 34 angreift, welche an dem Ende des Schenkels liegen. Die durch den Nabenkörper 2 mit seinem

ao Schenkel 22 und de." Verbindungsarm 3 gebildete Anordnung besitzt so eine verhältnismäßige Nachgiebigkeit für die »Schlagbewegjngen« des Flügels 4 trotz des hohen Widerstandes des Armes 3 für eine derartige Bewegung. Es ist zu bemeiken, daß die durch die Bewegung des Flügels erzeugte Fliehkraft als Scherbeanspruchung von den Schäften der Bolzen 35 und 36 aufgenommen wird, da ja der Schaft 39 des Bolzens 37 selbst bei den obigen Durchbiegungen nicht mit dem Schenkel 22 in Berührung kommt.

Außerdem kann die Nachgiebigkeit der durch den Schenkel 22 und den Arm 3 gebildeten Anordnung für die »Schlagbewegungen« durch Veränderung der Länge der Halter 28 und 29 eingestellt werden.

Schließlich ist der Torsionswiderstand eines jeden Armes 3 verhältnismäßig gering. Dies gestattet, die »Einstellwinkeländerung« eines jeden Flügels dadurch zu steuern, daß an das auf der Seite des Flügels liegende Ende eines jeden Annes 3 ein entsprechendes Torsionsmoment ausgeübt wird. Dies erfolgt mittels des Systems zur Einstellwinkelsteuerung, welches auf die Enden 50 der Steuerarme 49 parallel zu der Achse 1 des Rotors gerichtete Kräfte ausübt. Die Amplitude und Frequenz der Schlag- und Schwenkbewegungen der Flügel 4 werden durch das Gleichgewicht zwischen den auf diese Flügel wirkenden Kräften und den mechanischen Rückwirkungen der Arme 3 bestimmt.

Die beschriebene Rotorblattlagerung besitzt zahlreiche Vorteile, unter anderem folgende:

bei einem Drehflügler gute Manövrierbarkeit und sehr gute Dämpfung der Roll- und Nickbewegungen des Apparates,
einfache Ausführung,
Verringerung der Instandhaltungskosten,

Ή geringes Gewicht.

Claims (3)

Patentanspruch«:

1. Schlag- und schwenkgelenklose Rotorblattlagerung, insbesondere für Drehflügelflugzeuge, mit für jedes Rotorblatt zumindest drei die Blattwurzel mit der Rotornabe verbindenden, um die Blatteinstellwinkelachse herum angeordneten Bündeln von paketartig zusammengefaßten tores sionselastischen Lamellen,dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenbündel (5,6,7, 8) jedes Rotorblattes in dem Bereich zwischen ihren blattwurzelseitigen und rotomabenseitigen An-

schlußstellen in zumindest einer angenähert rechtwinklig zur Blattein«;tellwinke!a:hse (I-I) liegenden Elbene miteinander verbunden sind.

2. Schlag- und sch wenkge lenklose P otorblattlagerung nach Anspruch 1, dadurch gsk^rinzeichnet, daß die Lamellenbündel (S, 6, 7, 8) durch starre Schellen verbunden sind, von denen jede aus Verstrebungen (11) mit U-Profil besteht, die an ihren Enden miteinander verbunden sind, wobei an diesen Enden Absätze (18) ;:ur Einspannung der Lamellenbündel vorgesehen sind.

3. Schlag- und schwenkgetenklose Rotorblattlagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lumellenbündel (;*i, 6, 7, 8) durch in Richtung der Blaiteinstellwinkelachse (I-I) sich erstreckende und in Ebenen durch diese angeordnete Bleche (9,10) miteinander verbunden sind.

Φ. Schlag- und schwenkgclcnklose Rotorblattlagerung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungen (1.1) dci Schellen an ihren Enden Auflagerflächen (1!>] aulweisen, mit denen sich jeweils zwei einander zugeordnete Verstrebungsenden auf beiden Seiten von jeweils einem Ende der Bleche (9, 10) abstützen und an den Blechen befestigt sind.

.'i. Schlag- und schwenkgelenklose Rotorblatt:· lagerung niich Anspruch 2· und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Bleche (9,1(1) in die Lamellenbündel (S 6,7,8) eingeschoben sind, und ;?war vorzugsweise jeweils zwischen zwei Lamellen im mittlerer Bereich des Bündels;.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen