DE1930648C3

DE1930648C3 - Verstellbarer Propeller

Info

Publication number: DE1930648C3
Application number: DE1930648A
Authority: DE
Inventors: Daniel Mao; Rene Mouille; Charles Tresch
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1968-07-11
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1973-10-11
Also published as: JPS4736318B1; GB1259995A; DE1930648A1; US3594097A; DE1930648B2; FR1593008A

Description

Fig. 1 einen waagerechten Schnitt des rückwärtigen Teils eines mit einem Rotor zum Ausgleich des Antriebsmoments ausgestatteten Hubschrauberrumpfes,

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine Nabe eines Rotors mit Antriebsmechanismus und dem Steuermechanismus zur Änderung des Anstellwinkels,

Fig. 3 eine zur Hälfte in einem durch die Drehebene der Rotorblätter gelegten Schnitt dargestellte Seitenansicht der Nabe des Rotors.

Der mit mehreren Blättern versehene Rotor A (Fig. 1) ist in eine zylindrische 'VerkleidungB eingebaut, die im vorliegenden F»i« aus einem senkrecht im rückwärtigen Teil ilos Rumpfes oder des Leitwerkes C eines HubsAii?-?"^ .s vorgesehenen Fenster besteht. Der Rotor C- λ in diesem Fall zum Ausgleich des mechar.U.-h auf den Hauptrotor ausgeübten AntriebsmoiRCiu

Der Rotor wird in der Verkleidung B von einem rohrförmigen zentralen Ring D getragen, der über hohle Arme E mit stromlinienförmigem Querschnitt an der Wandung der Verkleidung befestigt ist. Einer dieser hohlen Arme E bildet das Gehäuse für die Welle 7 zur Übertragung der Drehbewegung auf den Rotor.

Am RingD sind Befestigungslappen F (Fig. 2) angeschweißt, an denen das den Antnebsmechanismus des Rotors und den Steuermechanismus zur Änderung des Anstellwinkels seiner Blätter er.ihaltende Gehäuse angebracht ist.

Dieses Gehäuse besteht aus einem Gehäuse 1, an dem innen ein etwa rohrförmiger Gehäuseteil 2 angebracht ist, in welchem über ein Kugellager 3a und ein Rollenlager 3 ft die Hohlwelle 4 des Rotors gelagert ist. Der Antrieb geht über ein Kegelräderpaar S und 6 vor sich, von denen eines an der Welle 4 und das andere an der Antriebswelle 7 befestigt ist. Die Hohlwelle 4 und das Kegelrad 5 befinden sich in dem rohrförmigen Gehäuseteil 2. Das Kegelrad 6 läuft in zwei Lagern 8 und 9, die an einem etwa rohrförmigen Gehäuseteil Ift befestigt sind, der seinerseits°über einen K-anz von Bolzer 10a an dem Gehäuse \ befestigt ist.

Zur Steuerung des Anstellwinkels der Blätter ist an dem Gehäuse l' ein Vorsprung la vorgesehen, an welchem über eine Achse 11a ein Winkelhebel 11 angelenkt ist, mit dessen Armen die Pleuelstange 12 zur Steuerung des Anstellwinkels bzw. die Steuerstange la verbunden sind. Die Steuersiange 13 durchquert axial die Hohlwelle 4 und ist an ihrem Ende mit einem Dnickkuuellager 14 versehen, über welches sie mit einem auf den Gleitflächen 16 im Innern der Hohlwelle 4 in Längsrichtung verschiebbaren Gleitstück IS verbunden ist.

Am äußeren Ende des Gleitstücks 15 ist ein ■Kranz vorgesehen, an welchem über Bolzen 17 eine Steuerscheibe 18 befestigt ist, an der zur Ebene des Rotors senkrecht verlaufende, mit Bohrungen versehene Augen 19, deren Anzahl der der Blätter entspricht, vorgesehen sind. Diese Augen 19 sind bezüglich der Roiorachse axial und ihre Bohrungen radial angeordnet.

Dieser Mechanismus ist von einer außen an dem das Gehäuse tragenden Ring befestigten stromllnienfrrmigen Verkleidung 20 umgeben.

• An der Hohlwelle 4 ist mittels Bolzen 21 die Nabenscheibe 22 der Nabe befestigt, deren Felge aus zwei kreisförmigen, an ihrem Umfang über Bolzen 25 miteinander verbundenen Flanschen 23 und 24 besteht.

In dieser Felge sind radial angeordnete zylin drische Bohrungen 26 vorgesehen, deren Anzahl der der Blätter entspricht. Jede Bohrung 26 dient />i^r Aufnahme einer Muffe 27 aus verhältnismäßig bie;;-samem Kunststoff mit geringem ReibungskoeffLien ten, beispielsweise aus Polyamid. Jede Muffe27, »n weicher sich ein Blattfuß dreht, ragt um etwa die Hälfte ihrer Länge aus der Felge in Richtung auf die Blattspitze heraus, so daß der herausragende Teil eine gewisse Beweglichkeit besitzt.

Jede Muffe 27 wird durch einen ringförmigen Vorsprung 27α, der in eine entsprechende, in der Bohrung 26 vorgesehene Nut eingreift, an ihrem Plat/ gehalten. Sie ist durch einen Zapfen 27 h gegen Drehung blockiert.

Jedes Blatt ist einstückig und besteht zur Verringerung der Zentrifugalste vorzugsweise aus ao Leichtmetall. Es besteht auBen aus einem entsprechend profilierten, vollen Teil 28, der gegebenenfalls so verwunden ist, daß die Steigung in Nahe des Blattfußes größer als in der Nähe des Außenendes ist Die er volle Teil bildet den Blattkörper, dessen Vorderkante im äußeren Drittel durch ein entsprechendes Oberflächenhärtungsverfahren, beispielsweise durch anodische Oxydation, gegen Erosion geschützt ist.

Am Blattfuß besitzt das Blatt einen zu seiner Befestigung dienenden hohlen Teil mit einer Querbohrung und ein zylindrisches Lager 29, das die freie Drehung zur Anstellwinkeländerung um die Blattlängsachse in der Muffe 27 gestattet. Die Außenfläche des Lagers 29 ist zweckmäßigerweise durch Verchromung oder anodische Oxydation oberflächengehärtet. Der mittlere Teil 28a des Lagers 29 ist ferner zur Verringerung der der Zentrifugalkraft unterliegenden rotierenden Masse verdünnt.

Am inneren Ende jedes Blattes ist ein Hebel 30 angebracht, an dessen Ende — be· mittlerer Stelluni: dieses Hebels in radialer Richtung — ein Kurbelzapfen 31 befestigt ist. Am Ende dieses Kurbelzapfens31 ist ein sphärischer Ring 32 vorgesehen, der vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise einem Elastomer. besteht und ins Innere der in den Augen 19 vorgesehenen Bohrung genau eingepaßt ist. Dieser Ring 32 gestattet Bewegungen dieser beiden THe zucinander, d.h. eine Drehung, eine leichte Axialver-Schiebung und eine leichte Schwenkbewegung der Kurbelzapfen 31 bezuglich der Bohrung in den Augen 19.

In der in dem zur Beiestigung des biattcs dienenden Teil 28a vorgesehenen Querbohrung sitzt eine Befestigunwachse 33, die von zwei Spernngen 34 und 35 an ihrem Platz gehalten wird.

Jedes Blatt 28 ist mit der Hohlwelle 4 des Rotors über ein längliches Glied 36 verbunden, das c : ■ Innere des Lagers 29 durchquert und iilattseitif: uKi eine Buchse 37 an der Belesugunpsachse 33 Iv festigt ist.

Dieses die durch die Drehung der Blätter er/eiu'tc Zentrifugalkraft übertragende längliche Cilied 3h 1-¹ längsvcrdrehbar. Fs kann insbesondere .ms mehrt 1 aneinanderae.setztcn dünnen Blattern bestehen. *■ bei die äußeren Blätter des Olattbündds germiv Breite als die inneren aufweisen, ν daß die Torsionkräfte gleichmaßig auf diese Blatter vciteilt werik.i Zur Vermeidung von Beriilmingskorrosinn mi ■!

diese Blätter mit einem Gleitüberzug a·.?«; Kunststoff versehen.

Auf der Seite der Hohlwelle 4 sind die einzelnen länglichen Elemente 36 miteinander verbunden und bilden einen flachen Ring, Welcher somit mehrere sternförmig angeordnete Arme aufweist, deren Anzahl der der Blätter entspricht. Dieser Ring ist mit Bolzen 21 an dem Ende der Hohlwelle 4 beiestigtj die fe-ner auch zur Befestigung der Nabenscheibe 22 an closer Stelle dienen. Diesen sternförmigen Körper erhält man durch übereinanderlegen mehrerer dünner sternförmig ausgeschnittener Stahlblechscheiben.

Die Nabe und der Steuermechanismus sind von einer aus zwei mittels Schrauben 40 bzw, 41 an der Nabe 22 befestigten Schalenhälften 38 und 39 bestehenden kreisförmigen Verkleidung aus dünnem Blech umgeben.

Zum freien Durchgang der Blätter sind am Umfang dieser Umkleidung kreisförmige Öffnungen 42 vorgesehen* deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Befestigungsteile 28 a der Blätter ist.

Zum Erreichen einer aerodynamischen Kontinuität haben die Umkleidungen 38 und 39 den gleichen Durchmesser wie die den Antriebsmechanismus umgebende stromlinienförmige Verkleidung 20,

Hierzu 1 Bl itt Zeichnungen

Claims

stoffringe hindurchreichen und an der Nabe und an Patentansprüche: den Flügelspitzen befestigt sind. Da die an den einzelnen Flügelblättern angreifenden Zentrifugal-

1. Propeller mit mehreren jeweils mit der kräfte einzig und allein über diese länglichen Zug-Nabe über ein längliches, radial angeordnetes 5 elemente übertragen werden, dienen die Kunststoff- und um seine Längsachse verdrehbares Glied riage nicht nur als Rotationselemente für die verbundenen Blättern mit veränderlichem An- Schwenkbewegung der Flügelblätter, sondern auch Stellwinkel, bei dem jedes Blatt am Blattfuß mit für die Übertragung der translatorischen Verschiecinem zylindrischen Teil versehen ist, der in bungen der Flügelblätter als translatorische Lagereiner in der Nabe eingesetzten, aus elastisch ver- io elemente.

formbarem Kunststoff bestehenden Muffe ver- Es zeigt sich jedoch, daß die mechanische Festigschiebbar und drehbar gelagert ist, und der einen keit und die Stabilität derartiger verstellbarer Proüber ein Kugelgelenk mit einer senkrecht zur peller in gewissen Maßen zu wünschen übrig läßt. Propellerachse angeordneten und axial beweg- So haben beispielsweise'die einzelnen Flügeiblätter liehen Steuerscheibe verbundenen Kurbelzapfen »5 die Tendenz, bei gewissen Umdrehungsgeschwindig- *. aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß keiten bzw. Windgeschwindigkeiten in Vibration zu

J die Muffe (27) über die Nabe in Richtung auf geraten, \«as teils durch die Lagerung der einzelnen

j die Blattsf iVj hinausragt, und daß die Steuer- Flügelblä. er, teils durch den Verschwenkmechanis-

5 scheibe (18) zur Aufnahme der Kurbelzapfen (31) mus bedingt ist.

t mit dieser einstückig ausgebildete Augen (19) ao Ln Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es

t aufweist. demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

:

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch ge- einen verstellbaren Propeller zu schaffen, dessen

E kennzeichnet, daß der Durchmesser des zylin- Propellerblattlagerung die Schwingungen der Blätter

?' drischen Teils (29) der Blaufüße größer ist als wirkungsvoll dämpft und eine Übertragung dieser

τ die größte Breite der Blätter. as Schwingungen a-if die Nabe verhindert.

^:

3. Propeller nach Anspruch 1, dadurch ge- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

ι kennzeichnet, daß die Muffe (27) aus einem die Muffe über die Nabe in Richtung auf die Blatt-

i selbstschb.ierenden Werkstoff besteht, und daß spitze hinausragt, und daß die Steuerscheibe zur

: die Oberfläche des zylindrischen Teils (29) der Aufnahme der Kurbelzapfen mit dieser einstückig

BlattfUße gehärtet isi. 30 ausgebildete Augen aufweist.

4. Propeller nach Anbruch 1, dadurch ge- Auf Grund der Tatsache, daß die der Lagerung

kennzeichnet, daß die radial angeordneten, läng- der einzelnen Flügelblätter dienenden Muffen über : liehen Elemente (36) nabenseitig sternförmig mit- die Nabe in Richtung der Blatispitze hinaus ver-

: einander verbunden sind. lärgert sind, ergeben sich auf Grund dsr elastischen

^: 35 Eigenschaften der Muffen Dämpfungsglieder, wo

durch auftretende Vibrationen der Flügelblätter ge-

dämpft bzw. zum Abkiingen gebracht werden. Auf

Grund der Tatsache, daß zusätzlich die Kurbelzapfen der einzelnen Flügelblätter direkt in Augen der in

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen 40 axialer Richtung verschiebbaren Steuerscheibe einPropeller mit mehreren jeweils mit der Nabe über gesetzt sind, ergibt sich eine wesentlich starrere Verein längliches, radial angeordnetes und um seine bindung des Verstellmechanismus mit den einzelnen Längsachse verdrehbares Glied verbundenen Blättern Flügelblättern. Dadurch wird die Festigkeit eines mit veränderlichem Anstellwinkel, bei dem jedes derartigen Propellers wesentlich erhöht, so daß auch Blatt am Blattfuß mit einem zylindrischen Teil ver- 45 aus diesem Grunde eine geringere Tendenz ungesehen ist, der in einer in der Nabe eingesetzten, a\x% wünschter Vibrationen vorhanden ist.
elastisch verformbarem Kunststoff bestehenden Um eine möglichst robuste Lagerung der einzelnen

Muffe verschiebbar und drehbar gelagert ist, und der Flügelblätter zu erreichen, erweist es sich ah einen über ein Kugelgelenk mit einer senkrecht zur zweckmäßig, wenn der Durchmesser des zyiir.jn-Propellerachse angeordneten und axial beweglichen 50 sehen Teils der Blattfüße größer ist als die größt; Steuerscheibe verbundenen Kurbelzapfen a^fwetii. Rrpitp der Blätter.

Es sind bereits Propeller bekannt (siehe franzö- Um die Wartung eines derartigen Propellers mog-

sische Patentschrift 1 531 536), welche eine Mehrzahl liehst einfach zu gestalten, erweist es sich als zweckvon bezüglich des Anstellwinkels verschwenkbaren mäßig, wenn die Muffe aus einem selbstschmierenden Flügelbläitern aufweisen, die im Bereich des Blatt- 50 Werkstoff besteht, und wenn die Oberfläche des fußes mit einem Zapfen versehen sind. Die einzelnen zylindrischen Teils der Blattfüße gehärtet ist.
Zapfen dieser Flügeiblätter sind innerhalb der Nabe Um der ganzen Propellerstruktur eine möglichst

des Propellers in Kunststoffringen gelagert. Durch hohe Festigkeit zu verleihen, erweist es sicn ferner die Nabe ist eine in axialer Ric' tung verstellbare als vorteilhaft, wenn die radial angeordneten, läng-

I Stange hindurchgeführt, welche an ihrem vorderen 60 liehen Elemente nabenseitig .,ternformig miteinander ff Ende mit einer Steuerscheibe versehen ist. Entlang verbunden sind.

II der Peripherie dieser Stauerscheibe sind eine Mehr- Obwohl die vorliegende Erfindung ganz allgemein H zahl von kürzeren Stangen befestigt, welche an ent- für den Bau von Propellern mit verstellbaren Anstell- %j .,- sprechenden Kurbelzapfen der verschwenkbaren winkeln geeignet ist, ist sie jedoch insbesondere für J' ί ": Flügelblätter angelenkt sind, innerhalb der aus Ge- 65 den Bau von Hubschrauberrotoren geeignet. In der !,■ ., .Wichtsersparnisgründen hohl ausgeführten Flügel- folgenden Beschreibung soll somit ein Ausführungs-'; ' blätter sind längliche Zugelemente angeordnet, beisptel eines Hubschrauberrotors näher erläutert 1« welche durch die der Lagerung dienenden Kunst- und beschrieben werden. Es zeigt