DE2014864B2 - Ummantelung einer Luftschraube - Google Patents

Description

reich ihrer Eintrittskante und andererseits an einem Da die Erscheinung des Abreißens auf diese Weise

an der Ummantelung angelenkten, radial in Richtung beseitigt ist, kann man dem Ringflügel 1 bewegliche auf die Luftschraubennabe verschwenkbaren Ge- Klappen 7 in der Weise zuordnen, daß man einen stange befestigt ist. Ausgang mit veränderlicher Durchtrittsquerschnitt

Die beweglichen Klappen können um ihre strom- 5 erhält, wodurch der innere Durchsatz unabhängig aufwärtige oder um ihre stromabwärtigen Kanten von der Fluggeschwindigkeit besser an die Luftschwenkbar sein. Schraubensteigung angepaßt werden kann. In F i g. 2

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Umman- ist die Klappe 7 in Divergenzlage in durchgezogenen telung der Form der um die stromabwärtige Kante Linien und in Konvergenzlage in gestrichelten Linien schwenkbaren Klappen entsprechende Aussparungen io gezeigt.

vorgesehen sind, in die die Klappen einschwenkbar Die gemäß F i g. 6 geformten Klappen 7 können

sind. um eine Achse 8 gelenkig angebracht sein, die mit

Vorzugsweise ist das Gestänge in einer Nut der der stromabwärtigen Kante des Ringflügels 1 fest Trennwand geführt. verbunden ist, und sich gemäß F i g. 7 teilweise

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der 15 schuppenartig überdecken. Sie können zwischen der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt Divergenzlage (A) und der Konvergenzlage (B) be-

F i g. 1 eine perspektivische Übersichtsansicht eines wegt werden.
Abschnittes einer Ummantelung, Die Vorteile bezüglich der Nichtbeachtung von

F i g. 2 eine Schnittansicht einer Ummantelung ge- Toleranzen, der Kontinuität der Zirkulation und des maß einer zweiten Ausführungsform, 20 Strömens entlang den Wandungen stromabwärts des

Fig. 3 eine Ummantelung gemäß einer dritten Ringfiügelsl ohne Abreißerscheinungen weist Ausführungsform, ebenso mit einem zusätzlichen Vorteil die in F i g. 3

F i g. 4 und 5 schematische Schnittansichten einer dargestellte Ausführungsform auf. Bei dieser Ausfüh-Ummantelung gemäß einer vierten Ausführungsform, rungsform weist die Ausnehmung 2 wieder einen

Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer Klappe 25 Durchmesser in der Größenordnung der Dicke des der Ummantelung nach F i g. 2, Ringflügels 1 auf, und es kann der stromaufwärtige

F i g. 7 eine schematische Draufsicht auf eine Teil des Ringflügels 1, der in gestrichelten Linien ge-Folge von beweglichen Klappen bei divergentem zeigt ist, weggelassen werden. In diesem Fall ist der Austritt bzw. konvergentem Austritt des Strahles, Boden 6 der Ausnehmung 2 fest. Es können weiter

Fig.8 eine perspektivische Ansicht einer Einzel- 30 Trennwände5 (strichpunktierte Linien) vorgesehen heit der F i g. 5, sein. Auch die obenerwähnten stromabwärtigen

Fig. 9 und 10 schematische Schnittansichten in Klappen 7 können bei der Ausführungsform nach vergrößertem Maßstab, einer Steuereinrichtung der F i g. 3 verwendet werden.
Klappen, In den F i g. 4, 5 und 8 bis 11 ist eine weitere Aus-

F i g. 11 einen schematischen Schnitt in verkleiner- 35 führungsform gezeigt, die insbesondere bei senkrecht tem Maßstab einer Ummantelung senkrecht zur Luft- startenden Flugzeugen von Vorteil ist. Es ist beschraubennabe, kannt, daß in unbeweglicher Luft der Austritt diver-

Fig. 12 und 13 schematische Schnittansichten gent und das Verhältnis zwischen dem äußeren und einer Ummantelung gemäß einer weiteren Ausfüh- dem inneren Durchmesser aes Ringüügels größer als rungsvariante, 40 1,20 sein muß. Dagegen muß bei großen Flugge-

Fig. 14 und 15 schematische Schnittansichten im schwindigkeiten der Ringflügel eine geringe Dicke vergrößerten Maßstab, die den Aufbau der Steuer- aufweisen, um keinen störenden Widerstand zu ereinrichtung der Klappen gemäß der in den Fig. 12 zeugen. Der Eintritt darf nicht oder nur leicht ge- und 13 dargestellten Ausführungsform zeigen. wölbt sein, und der Austritt muß konvergent sein.

Nach der F i g. 1 ist in der Innenwandung einer 45 Nun bietet die in diesen Figuren dargestellte Ausfüh-Ummantelung 1 einer Luftschraube im folgenden rungsform eine Kompromißlösung für die durch die Ringflügel 1 genannt, die nach F i g. 2 mit einem Mo- extremen Betriebsbedingungen aufgezwungenen Fortor 1 α durch Streben 1 b verbunden ist, eine allge- men.

mein torusförmige Ausnehmung 2 gegenüber vom Bei dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei

Motor 1 α angetriebenen Propellerflügeln 3 angeord- 50 der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform vorgenet. Wenn sich die Flügel 3 in der Richtung des Pfei- gangen, indem die im wesentlichen längs den Rales F drehen, zirkuliert die Luft wirbelnd und konti- dialebenen des Ringflügels 1 angeordneten profiliernuierlich in dem Hohlraum (Pfeile F₁). Die durch ten Trennwände 5 und ein durch eine einklappbare den Auftrieb der Flügel 3 erzeugten Rand-Wirbel Wandung gebildeter Boden 9 vorgesehen werden, sind also eingefangen. 55 Die Trennwände 5 weisen eine bestimmte Dicke auf

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform und sind hohl, so daß dort die verschiedenen nachist die Ausnehmung 2 gleichfalls in der Innenwan- folgend beschriebenen Steuervorrichtungen angeorddung des Ringflügels 1 ausgeführt, jedoch sind in Ra- net werden können. Die einziehbare Wandung bedialebenen profilierte Trennwände 5 in der Weise an- steht aus einem elastischen Material. Sie ist mit dem geordnet, daß sie gemäß F ig. 11 Sektoren 4 bilden. 60 Ringflügel 1 bei Ic fest verbunden worden. Ihre

Bei der Drehung der Flügel 3 des Propellers wird stromabwärtige Kante trägt ein Gestänge 10, das die Luft auf Grund der Anwesenheit der Trenn- durch eine Kurbel 11 gesteuert wird, die in der wände 5 zwangläufig in Richtung der Pfeile /, in Trennwand 5 liegt und bei 12 angelenkt ist. Darüber Drehung versetzt und nicht in Drehrichtung des Pro- hinaus ist das Gestänge 10 in seiner Bewegung durch pellers mitgenommen. Darüber hinaus bewirkt diese 65 eine Nut 13 in Form eines Kreisbogens geführt. Drehung, daß die Luftschicht am Ausgang des Ring- Wenn die Kurbel 11 betätigt wird, kann die elastiflügels 1 ohne eine Abreißerscheinung ausströmt sehe Wandung die zwei extremen Positionen einneh-(Pfeil/o). men, die in durchgezogenen und strichpunktierten

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Linien in F i g. 9 gezeichnet und in den F i g. 4 und 5 dargestellt sind. In der Position der Fig.4 bildet diese Wandung den Boden 9 der Ausnehmung 2, während sie zurückgezogen ist, wenn sie sich in der in F i g. 5 dargestellten Position befindet. Der Vorteil dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.

In Verbindung mit einem solchen einziehbaren Boden 9 ist eine Ringklappe 7 a vorgesehen, die wie die Klappe 7 in F i g. 6 ausgeführt oder gemäß einer anderen Ausführungsform aus einem elastischen Material bestehen kann, dessen Anbringung und Steuerung in der folgenden Weise ausgeführt werden kann (F ig. 10).

Die Klappe la ist mit ihrer stromaufwärtigen Kante 14 beispielsweise durch eine Stange mit den Trennwänden 5 fest verbunden. Ein Metallbeschlag 15 ist in ihrem Inneren versenkt und trägt ein Teil in Form eines bei 17 gelenkig angebrachten Winkelteiles 16 und ist bei 18 mit einer Stange 19 verbunden, die durch eine Kurbelstange 20 gesteuert wird, die bei 21 an den Ringflügel angelenkt ist. Wenn die Kurbelstange 20 die in durchgezogenen Linien in der Fig. 10 dargestellte Position einnimmt, nimmt die Ringklappe 7 a ebenfalls die in durchgezogenen Linien in dieser Figur dargestellte Lage ein. Wenn man jedoch die Kurbelstange 20 betätigt, um sie in die in gestrichelten Linien dargestellte Position zu fuhren, dreht sich das Teil 16 um 17 und führt die Klappe 7 a in die in gestrichelten Linien dargestellte Position, wobei der Verbindungspunkt 18 dann die Lage 18 α einnimmt.

Die Steuerung der einklappbaren Wandung durch die Kurbel 11 und der Klappe 7 α durch die Kurbelstange 20 können zweckmäßigerweise synchronisiert sein, wodurch die einklappbare Wandung und die Klappe 7 ο zu gleicher Zeit variable Lagen einnehmen können, deren äußere Grenzen in den Fig.4 und 5 in schematischer Weise dargestellt sind.

Insbesondere bei senkrecht startenden Flugzeugen ist diese Ausführungsform vorteilhaft, und ihre Anwendung erfolgt mit guten Wirkungsgraden. In dem Fall der Fig.4 mit divergentem Austritt (Abflug bzw. Start) wird der Strahl, der aus dem Umfangsteil des Propellers austritt, nach vome geschleudert (Pfeile /,) und wieder eingesogen, wobei er einen eingefangenen Wirbel in der durch Wände abgeteilten Ausnehmung 2 des Ringflügels 1 bildet (Pfeile /₄).

Dagegen bietet in dem Fall der F i g. 5 mit konvergentem Austritt während des Fluges der Ringflügel 1 (Pfeile /_s) wenig störenden Widerstand auf Grund der geringen Stärke der Profile und der geringen benetzten Oberfläche. Somit erhält man auf Grund der einklappbaren Wandungen einen Kompromiß zwischen den idealen Formen für die Betriebsbedingungen in unbeweglicher Luft (F i g. 4) und die Betriebsbedingungen bei großer Fluggeschwindigkeit (F ig. 5).

Bei der in den Fig. 12 bis 15 dargestellten weiteren Ausführungsform ist auf der Innenwandung des Ringflügels 1, die mit dem Motor 1 α durch die Streben 1 b verbunden ist, eine Ausnehmung 2 gegenüber den Flügeln 3 des Propellers ausgeführt, der einen Durchmesser in der Größenordnung der Dicke des Ringflügels 1 aufweist, wobei wieder der stromaufwärtige Teil des Ringflügels 1 weggelassen ist.

Es können profilierte Trennwände 5 (strichpunktierte Linien) vorgesehen werden, die im wesentlichen längs Radialebenen des Ringflügels 1 angeordnet sind. Der Boden 9a des Ringflügels 1 wird durch eine einklappbare Wandung gebildet, die entweder starr ist oder aus elastischem Material besteht.

Die stromaufwärtige Kante dieser Wandung trägt eine Stange 10 a, die durch eine in dem Ringflügel 1 ausgeführte Gleitschiene 13 a geführt ist. Die Stange 10 α ist mit einer Mutter 21 fest verbunden, die mit einer Schraubspindel 11 b zusammenwirkt, die durch ein Getriebe in Drehung versetzt wird, das in Fi g. 15 schematisch bei 22 dargestellt ist. Die Stange 10 a

ao dient ebenso als Drehachse für die Kurbelstange 19 α, die bei 8 b gelenkig an dem stromaufwärtigen Teil einer Klappe Ic angebracht ist, die um die stromabwärtige Achse 8 σ geschwenkt werden kann. Eine Aussparung 23 ist auf dem stromabwärtigen Teil de« Ringflügels 1 in der Weise vorgesehen, daß sie die Klappe 7 c aufnehmen kann, wenn sich diese in der Konvergenzposition befindet (s. Fig. 13 und die in den strichpunktierten Linien dargestellte Position in Fi g. 15). Wenn der Boden 9 α starr ist, können die Kurbelstangen 19 a fortgelassen werden.

Aus der Beschreibung der Fig. 15 geht hervor, daß die Mutter 21 sich, wenn das Getriebe 22 betätigt wird, entlang der Schraubspindel 11 b verschiebt, wobei sie die Stange 10 a, die entlang der Führungsschiene 13 a gleitet, und das stromaufwärtige Ende der Kurbelstange 19 a mitnimmt, die der gleichen Bewegunf folgt und durch ihr Ende Sb den siromaufwärtigen Teil der Klappe Ic mit sich zieht, die mit ihrem slromabwärtigen Teil um 8 α schwenkt. Sie nimmt dann die in strichpunktierten Linien in Fig. 15 gezeigte Position ein, indem sie in die Aussparung 23 des Ringflügels 1 eintritt.

Die zwei extremen Positionen der Klappen 7 c sind in den F i g. 12 und 13 dargestellt, wobei F i g. 12 die divergente Position der Stromlinien F₆ hinter der Einfangsstelle F₇ in dem Ringflügel 1 mit torusförmiger Ausnehmung 2 (mit oder ohne Trennwand 5) und Fig. 13 die konvergente Position der gleichen Stromlinien darstellt.

Wie bei der in den F i g. 4, 5 und 8 bis 11 dargestellten Aiisfuhrungsform sind die Steuerung der einklappbaren Wandung und die der Klappe Ic synchronisiert, wodurch die einklappbare Wandung und die Klappe 7 c zur gleichen Zeit veränderliche Positionen einnehmen können, deren extreme Positionen in den Fig. 12 und 13 schematisch dargestellt sind. Diese Ausfuhrungsform weist den gleichen Vorteil wie oben erwähnt auf, und der Ringflügel 1 umfaßi darüber hinaus bei konvergentem Austritt nur eir einziges dünnen Profil mit minimalem Widerstand.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

1. eine Ummantelung der eingangs genannten Gattun; Patentansprüche: zu schaffen, mittels der Ablösungserscheinunge;

   stromabwärts von der Luftschraubenblätterebene ver

   1: Ummantelung einer Luftschraube, die aus mieden und verhältnismäßig weite Toleranzen zwi einem Ringflügel gebildet ist, dessen Innenwand 5 sehen den Enden der Luftschraubenblätter und de in der Schraubenebene eine ringförmige Ausneh- I Immantelung zugelassen werden können,
   miing aufweist, in welche die Enden der Luft- Zur Lösung dieser Aufgabe, sieht die Eifindunj

   Schraubenblätter hineinragen, dadurch ge- vor, daß die Ausnehmung von den Begrenzungswän kennzeichnet, daß die Ausnehmung (2) den eines Torus oder eines in bezug auf die Luft von den Begrenzungswänden eines Torus oder io Schraubenströmung stromaufwärts offenen Torus be eines in bezug auf die Luftschraubenströmung grenzt ist, dessen Wulstdicke in der Größenordnunj stromaufwärts offenen Torus begrenz: ist, dessen der Dicke der Ummantelung liegt. Auf Grund diese Wulstdicke in der Größenordnung der Dicke der Ausbildung werden bei der Umströmung der Endei Ummantelung (1) liegt. der Luftschraubenblätter entstehende Wirbel voi
2. 2. Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch 15 der Nutzströmung ferngehalten, indem sie in de gekennzeichnet, daß im Inneren der Ausnehmung Ausnehmung verbleiben und dort die Wirbelenergii (2) im wesentlichen in Radlaiebenen profilierte durch eine Rotation in den Radialebenen des Torus Trennwände (5) vorgesehen sind. querschnittes vernichtet wird. Zwischen den Endei
3. 3. Ummantelung nach Anspruch 1 oder 2, da- der Luftschraubenblätter und dem Innenraum de durch gekennzeichnet, daß der Boden (9) der 20 Ausnehmung sind dabei keine engen Toleranzen ein Ausnehmung (2) eine elastische Wand ist, die in zuhalten, sondern es genügt vielmehr ein verhältnis eine zur Innenwand des Ringflügels annähernd mäßig geringes Eintauchen der Blattenden in die to parallele Lage schwenkbar ist. rusförmige Ausnehmung, um die in der Radialeben«
4. 4. Ummantelung nach einem der vorhergehen- entwickelten Wirbel so auszubilden, daß sie inner den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im »5 halb der torusförmigen Ausnehmung gehalten wer Bereich des Austritts der Ummantelung (1) be- den.

   wegliche Klappen (7, 7 a, 7 c) vorhanden sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind in
5. 5. Ummantelung nach Anspruch 4, dadurch Inneren der Ausnehmung im wesentlichen in Radial gekennzeichnet, daß die beweglichen Klappen (7, ebene profilierte Trennwände vorgesehen. Es is 7 α) um ihre stromaufwärtige Kante schwenkbar 30 zwar schon an sich bekannt, einen Ringraum be sind. einer Ummantelung für eine Luftschraube in viei
6. 6. Ummantelung nach Anspruch 4, dadurch gleiche Sektoren zu unterteilen. ErfindungsgemäC gekennzeichnet, daß die Klappen (7 c) um ihre sind die Trennwände jedoch profiliert und liegen ir stromabwärtigen Kanten schwenkbar sind. einer torusförmigen Ausnehmung.
7. 7. Ummantelung nach Anspruch 3 bis 6, da- 35 Eine weitere vorteilhafte Ausführung kennzeichne durch gekennzeichnet, daß der Boden (9) und die sich dadurch, daß der Boden der Ausnehmung eint Klappen (7 a, 7 c) synchron bewegbar sind. elastische Wand ist, die in eine zur Innenwand de;
8. 8. Ummantelung nach Anspruch 5, dadurch Ringflügels annähernd parallele Lage schwenkba: gekennzeichnet, daß der elastische Soden (9) ei- ist. Diese Ausführungsform hat den Zweck, den Bo nereeits an der Ummantelung (1) im Bereich ih- 40 den bei höheren Geschwindigkeiten des Luftfahrzeu rer Eintrittskante und andererseits an einem an ges in eine gestreckte Lage zu bringen, während e der Ummantelung (1) angelenkten, radial in sich jedoch bei geringen Fluggeschwindigkeiten it Richtung auf die Luftschraubennabe verschwenk- Torusform befindet. Einrichtungen zur Anpassunj baren Gestänge (10) befestigt ist. des Profils von Ringflügeln an verschiedene Flügge
9. 9. Ummantelung nach Anspruch 8, dadurch 45 schwindigkeiten sind an sich bekannt (GB-Pi gekennzeichnet, daß das Gestänge (10) in einer 1 006 614). Wesentlich an dem elastischen Boden de Nut (13) der Trennwand (5) geführt ist. Ausnehmur·^ der Ummantelung gemäß der Erfin
10. 10. Ummantelung nach Anspruch 6, dadurch dung ist jedoch, daß dieser sich bei geringen Flügge gekennzeichnet, daß in der Ummantelung (1) der schwindigkeiten in Torusform befindet.

    Form der um die stromabwärtige Kante schwenk- 50 Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet siel

    baren Klappen (7 c) entsprechende Aussparungen dadurch, daß im Bereich des Austritts der Ummante

    (23) vorgesehen sind, in die die Klappen (7 c) lung bewegliche Klappen vorhanden sind. Dies is

    einschwenkbar sind (Fig. 13). deswegen besonders vorteilhaft, weil durch die erfin

    dungsgemäße Ausbildung der Ausnehmung die Ab

    55 reißerscheinungen auf ein Minimum herabgesetz

    sind. Ansonsten sind Klappen an einer ringförmigei

    Die Erfindung betrift't eine Ummantelung einer Ummantelung grundsätzlich schon bekannt (US-P!

    Luftschraube, die aus einem Ringflügel gebildet ist, 3 301 509). In Zusammenhang mit der torusförmiget

    dessen Innenwand in der Schraubenebene eine ring- Ausbildung der Ausnehmung gemäß der Erfindunj

    förmige Ausnehmung aufweist, in welche die Enden 60 kommt ihnen jedoch wegen Vermeidung der Ab

    der Luftschraubenblätter hineinragen. reißerscheinungen eine besondere Bedeutung zu.

    Bei einer bekannten Ummantelung dieser Art Vorzugsweise sind der Boden und die Klappet

    (FR-PS 1348 186) sind enge Toleranzen zwischen synchron bewegbar, um so beide Elemente an unter

    den Enden der Luftschraubenblätter und der Um- schiedliche Fluggeschwindigkeiten anpassen zu kön

    mantelung erforderlich, und es besteht weiter die Ge- 65 nen.

    fahr von Ablösungserscheinungen stromabwärts von Eine besonders vorteilhafte praktische Ausfüh

    den Luftschraubenblättern. rungsfcrm kennzeichnet sich dadurch, daß der clasti

    Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, sehe Boden einerseits an der Ummantelung im Be