DE2129066C3 - Schlag- und schwenkgelenkloser Rotor, insbesondere für Drehflügelflugzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem schlag- und schwenkgelenklosen Rotor, insbesondere für Drehflügelflugzeuge, mit einer Nabe, die in Blattschlagrichtung SS elastisch ausgebildete Nabenarme entsprechend der Rotorblattzahl aufweist, wobei an den radial äußeren Enden der Nabenarme jeweils ein Gabelkopf angeordnet ist, an welchem zumindest ein Metallkabel zur Begrenzung der Schlagbewegung des Nabenarmes befestigt ist.

Derartige Rotoren sind aus der US-PS 3 026 942 in der Weis«; bekannt, daß die Kabel zur Begrenzung der Schlagbewegung von den drei Gabelköpfen der Nabenarme radial zu einer am oberen Ende der Rotorwel- *5 Ie aufragenden Befestigung verlaufen. Diese Anordnung der Begrenzungskabel bietet zwar eine gewisse Sicherheit gegen das gleichzeitige Durchschlagen der Rotorblätter nach unten, z. B. bei harter Landung. Sie behindert jedoch die Nachgiebigkeit des Nabenkörpers gegen nicht gleichzeitig und nicht in gleicher Richtung auf die Rotorblätter einwirkende Biegemomente, die zu einer Kippbewegung der durch die Rotorblätter definierten Ebene führen. Diese verminderte Nachgiebigkeit des Nabenkörpers begrenzt aber die Manövrierfähigkeit des Drehflügelflugzeuges in unerwünschter Weise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und den Nabenkörper so auszubilden, daß er einer Verformung durch gleichzeitig in gleicher Richtung nach oben oder unten auf die Nabenarme einwirkende Biegemomente einen erhöhten Widerstand bietet, jedoch seine Nachgiebigkeit behält gegenüber nicht in gleicher Richtung und nicht gleichzeitig einwirkenden Biegemomenten, die zu einer Kippbewegung der Jurcn die Rotorblätter definierten, gegen die Rotorachse geneigten Fläche Anlaß geben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Metallkabel jeweils zwei benachbarte Nabenarme des Rotors miteinander verbinden und annähernd in einer Ebene parallel zu den Nabenarmen liegen und daß die Metallkabel Vorrichtungen zur Einstellung der Kabelspannung aufweisen.

Da bei einer Kippbewegung der durch die Rotorblätter definierten Ebene gegen die Roturachse der Abstand zwischen benachbarten Verbindungsstellen der Metallkabel nur unwesentlich geändert wird, behält der Nabenkörper bei der vorgeschlagenen Verbindungsweise auch seine Nachgiebigkeit gegen derartige Kippmomente.

Merkmale vorteilhafter Ausbildungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher gekenn zeichnet. So werden die Mctallkabel in einer aus der US PS 2 672 202 bei starr aufgebauten Nabelkörpern und -armen an sich bekannten Weise je mitteis einer Spannvorrichtung versehen, so daß deren Länge und Spannung einstellbar ist. Dazu können zweckmäßig Tellerfedern verwendet werden. Eine vorteilhafte Ausbildung des Rotors nach der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß zwei Gruppen von Metallkabeln beiderseits des Nabenkörpers in parallelen Ebenen vorgesehen sind, so daß die Ausschlagbegrenzung für die Blattenden nach oben und unten wirksam wird.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

F i g. 1 zeigt schaubildlich die Rotornabe;

F i g. 2 ist ein Längsschnitt einer Spannvorrichtung für ein nachgiebiges Verbindungsglied in größerem Maßstab als F i g. 1;

F i g. 3 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsabwandlung der Spannvorrichtung der F i g. 2.

Die Nabe weist eine sich drehende Welle 1, einen mit dieser durch geeignete (nicht dargestellte) Mittel verbundenen flachen Nabenkörper 2 und Verbindungsarme 3 zwischen dem Nabelkörper 2 und den Flügeln 4 eines Rotors auf.

Die Mittelebene des Nabenkörpers 2 liegt senkrecht zu der sich drehenden Welle 1.

Jedem Verbindungsarm 3 entspricht ein Steuerarm 49 zur Verstellung des Blatteinstellwinkels.

Der Arm 49, welcher biegungs- und torsionssteif ist, ist an einem Beschlagteil 42 befestigt. Dieser ist an dem auf der Seite des Flügels 4 liegenden Ende des Verbindungsarms 3 für die Befestigung des Flügels an dem Arm 3 vorgesehen. Der Arm 49 liegt etwa in der Ebene des Nabenkörpers 3 und ist an seinem von dem Be-

cchlagteii 42 entfernten Ende*5O mit einem an sich besten Mittel 51. 5Z 53 zur Steuerung des Blattein- «teJlwinkels verbunden.

Der Arm 49 gestattet dem Hügel 4 eine Drehbewegung um die Blattverstellachse 1-1.

Der Nabenkörper 2 hat die Form eines Sterns mit , · schenkein,welche in gleichmäßgen Winkelabständen um die Welle 1 herum angeordnet sind Der Nabenkörper 2 ist in einer zu seiner Ebene senkrechten Richtung biegsam. >°

leder Verbindungsann 3 ist an seinem der Welle 1 J „ächsten liegenden Ende an dem Nabenkörper 2 durch Gabelköpfe 24 bis 27 befestigt, welche beiderseits der Ebene des Nabenkörpers liegen und starr an diesem angebracht sind. >5

Die Gabelköpfe 25,27 besitzen Ansätze, welche sich von der Mittelebene des Nabenkörpers 2 in einer zu dieser senkrechten Richtung entfernen. Diese Ansätze werden durch in zu der Ebene des Nabenkörpers senkrechten Ebenen Hegenden Lappen gebildet, zwischen welche die Enden der Arme 3 treten. Diese Lappen besitzen von der Ebene des Nabenkörpers 2 entfernte Löcher welchen an den Enden der Arme 3 vorgesehene Löcher gegenüberliegen. Durch die Löcher der Upoen und der Ansätze treten Bolzen 40 zur Herstellung der Verbindung zwischen den Armen 3 und den GabelköDfen 25. 27. Aus F i g. 1 geht deutlich hervor, daß die Bolzen 40 nicht in der Ebene des Nabenkörpers 2 hegen.

Verbindungsglieder 120 zur Begrenzung der Schlagbewegung welche etwa in einer zu der Ebene aes Nahenkörpers parallelen Ebene liegen, abe. von dem Nabenkörper in Richtung der Welle 1 entfernt sind, erstrecken sich zwischen den über der Ebene des Nabenkörpers 2 liegenden Gabelköpfen 25.

Diese Verbindungsglieder 120 bestehen aus nachgiebigen MetalU-.abeln 121, welche miteinander die von der Ebene des Nabenkörpers 2 entfernten Zonen der Ansätze der Gabelköpfe 25 verbinden.

Die Metallkabel 121 weisen an einem Ende eine Öse 122 auf die in ein Befestigungsglied 123 oder einen Schäkel'in form eines U eingeführt ist, welcher die Ansätze der Gabelköpfe 25 umfaßt. An den Enden der Befestigungsglieder 123 sind Löcher für den Durchtritt der Bolzen 40 vorgesehen, welche s< .iie Verbindung zwischen den Befestigungsgliedern 123 den Gabelköpfen 25 und den Armen 3 herstellen. Die Befest.gungsel.eder 123 sind um die Bolzen 40 drehbar.

ledes Metallkabel 121 ist an seinem von dei-Öse entfernten Ende mit dem Ende eines anderen Metallka- so Wels 121 durch Spannvorrichtungen 124 verbunden, welche im ein/einen in Fig.2 und 3 dargestellt sind. Bei dem dargestellten Beispiel, bei welchem der Nabenkörper 2 die Form eines dreischenkhgen Sterns hat, ShVd die Metallkabel 121 längs der Seiten eines g eichseitigen Dreiecks angeordnet, dessen Ecken auf den der sich drehenden Welle 1 am nächsten liegenden Enden der Arme 3 liegen. .

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbe.spiel besteht jede Spannvorrichtung 124 aus drei Elementen ¹²Dls*lement 125 wird durch eine Muffe mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 125a gebildet, welcher an seinem Ende kleinen Durchmessers in einen zylmd-Sehen Abschnitt 125/>. dessen Durchmesser etwas großer als der des Kabels 121 ist, und an seinem Ende größeren Durchmessers in einem mit Außengewinde Ersehenen zylindrischen Abschnitt 125c auslauft. An der Verbindungsstelle der Abschnitte 125a, 125c ist ein Bund 125d vorgesehea Dieser Bund V25d kann außen durch eine prismatische Fläche begrenzt werden, z. B. mit Sechseckquerschnitt, der das Festhalten des Elements 125 mittels eines Schraubenschlüssels beim Aufschrauben des Elements 126 gestartet. Der zylindrische Abschnitt 1252» ist an dem Ende eines nachgiebigen Verbindungsgliedes 121 durch ein geeignetes Verfahren befestigt, ζ. B. durch Börderln.

Das Element 126 besteht aus rwei konzentrischen Muffen 126a. 1266. welche miteinander an einem Ende durch einen zu ihrer Achse senkrechten Flansch 126c verbunden sind. Der Innendurchmesser der Muffe 126a ist gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 125c, und auf der Innenfläche der Muffe 126a ist ein mit dem Gewinde des Abschnitts 125c zusammenwirkendes Gewinde vorgesehen. Der radiale Abstand zwischen der Außenfläche der Muffe 126/) und der Innenfläche der Muffe 126a ist so groß, daß der Abschnitt 126c zwischen die Muffen 126a und 126b treten kann. Die Außenfläche der Muffe 126a ist prismatisch und hat z. B. Sechseckquerschnitt so daß das Element 126 die Form einer Mutter hat

Die Muffe 1266 besitzt eine Bohrung, deren Durchmesser etwas größer als der des Metallkabels 121 ist, so daß dieses mit einem Ende in das Element 126 eingesteckt werden kann. Das Element 126 ist so angeordnet, daß das offenen Ende des radialen Raums zwischen den Muffen 1266 und 126a dem Abschnitt 125c zugewandt ist

Das Element 127, welches die Form einer zylindrischen Muffe hat, welche an einem Ende in einen kreisförmigen Bund ausläuft, dessen Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Abschnitts 125c ist, ist an dem Ende des Metallkabels 121, auf welches das Element 126 aufgeschoben ist, z. B. durch Bördelung befestigt Das Element 127, dessen Bund dem Element 126 zugewandt ist, schlägt an diesem an.

Zur Regelung der Spannung der durch die Spannvorrichtung 124 vereinigten Metallkabel 121 genügt es, die Elemente 125 und 126 ineinander oder auseinander zu schrauben.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsabwandlung der Spannvorrichtung 124a, bei welcher elastische Elemente 128 zwischen dem Element 127 und der Muffe 1266 angeordnet sind. Die elastischen Elemente 128 werden zweckmäßig durch Tellerfedern gebildet Sie verhindern eine zu weit gehende Entspannung der Metallkabel 121, wenn die Schenkel des den Nabenkörper 2 bildenden Sterns sich im Sinn einer Druckbeanspruchung der Metallkabel 121 durchbiegen. Bei dem Beispiel der F i g. 1 ist dies der Fall, wenn die Schenkel des Nabenkörpers 2 durch die Verbindungsarme 3 und die Flügel 4 nach oben gerichteten Biegungskräften unterworfen werden.

Die dargestellte Rotornabe verhält sich folgendermaßen. Wenn die Flügel 4 und die Verbindungsarme auf den Nabenkörper 2 identische gleichzeitige, nach unten gerichtete Biegungskräfte ausüben, suchen sich die Enden der Gabelköpfe 25, an welchen die Glieder 123 mittels der Bolzen 40 befestigt sind, auseinanderzuspreizen, da sich die Enden der Schenkel des Nabenkörpers 2 nach unten durchbiegen. Die Metallkabel arbeiten dann auf Zug und widersetzen sich dieser Verformung. Der Nabenkörper 2 hat also eine hohe Festigkeit gegen eine Verformung nach unten.

Wenn dagegen die Flügel 4 und die Arme 3 auf den Nabenkörper 2 nach oben gerichtete Biegungskräfte

ausüben, suchen sich die Befestigungsglieder 123 einander zu nähern. Die Metallkabel 121 suchen sich dann zu entspannen und widersetzen sich nicht der Verformung des Nabenkörpers 2 nach oben. Wenn die Spannvorrichtung elastische Glieder 128 aufweist, wie der Spanner 124a, wird die Entspannung der Metallkabel 121 begrenzt oder aufgehoben. Der Nabenkörper 2 und die gesamte Nabe behalten also eine Nachgiebigkeit für eine Verformung nach oben.

Wenn die an den verschiedenen Schenkeln des Mabenkörpers angreifenden Biegungsmomente nicht identisch und gleichzeitig sind, sondern so, daß sie ein Kippen der von den Flügelenden beschriebenen Ebene zu erzeugen suchen, verändern die Metallkabel 121 nicht die Nachgiebigkeit des Nabenkörpers, so daß die Achse der von den Flügeln beschriebenen Scheibe oder des von diesen beschriebenen Kegels einen Winkel mit der Achse der Welle 1 bilden kann.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die Verbindungsglieder 120 dem Nabenkörper 2 tatsächlieh eine hohe Widerstandsfähigkeit für die Verformung geben, welche durch eine gleichzeitige Schlagbewegung aller Flügel erzeugt wird, welche eine Kraft nach unten ausübt, d. h. in der Richtung der sich drehenden Wellel.

Die Nachgiebigkeit des Nabenkörpers 2 für ein Kippen der von den Flügelenden beschriebenen Ebene wird nicht verändert.

Die Verbindungsglieder 120 verringern z. B. bei der Landung die Durchbiegung der Flügel 4 nach unten, insbesondere bei einer heftigen Berührung mit dem Boden. Dies ergibt eine Herabsetzung der Gefahr der Berührung der Flügel mit anderen Teilen des Apparats oder mit am Boden befindlichen Personen.

Die Verbindungsglieder 120 ermöglichen ferner die Verringerung der Abmessungen des Nabenkörpers 2 und des allgemeinen Platzbedarfs der Schraube. Um nämlich dem Nabenkörper 2 eine genügende Nachgiebigkeit zu erhalten, muß seine Dicke gleichzeitig mit seinen Abmessungen verringert werden. Bei Fehlen der Verbindungsglieder 120 tritt bei dieser Herabsetzung schnell eine Beschränkung durch die Verringerung der mechanischen Festigkeit des Nabenkörpers auf.

Bisher war nur der Fall betrachtet, daß die Verbindungsglieder 120 auf einer Seite des Nabenkörpers über diesem vorgesehen sind, wie in F i g. 1 dargestellt.

Bei gewissen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Verbindungsglieder 120 beiderseits des Nabenkörpers 2 vorzusehen, um diesem eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen die Verformung zu geben, welche durch einen gleichzeitige Schlagbewegung aller Flügel in beiden Richtungen längs der Welle 1 erzeugt wird, wobei ihm jedoch eine große Nachgiebigkeit für ein Kippen der von den Flügelenden beschriebenen Ebene gelassen wird. Insbesondere bei einer Schraube mit waagerechter Welle kann man mit Hilfe von beiderseits des Nabenkörpers 2 angeordneten Verbindungsglieder 120 zu starke Verformungen der Schraube nach vorn, z. B. wenn eine starke Zugwirkung erforderlich ist, und bzw. oder nach hinten, z. B. bei einet Umkehrung des Blatteinstellwinkels verhindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schlag- und schwenkgelenldoser Roto«, insbesondere für Drehflügelflugzeuge, mit einer Nabe, die in Blattschlagrichtung elastisch ausgebildete Nabenarme entsprechend der Rotorblattzahl aufweist, wobei an den radial äußeren Enden der Nabenarme jeweils ein Gabelkopf angeordnet ist, an welchem zumindest ein Metallkabel zur Begrenzung der Schlagbewegung des Nabenarmes befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Me'allkabel

(121) jeweils zwei benachbarte Nabenarme des Rotors miteinatider verbinden und annähernd in einer Ebene parallel zu den Nabenarmen liegen und daß die Metallkabel Vorrichtungen (124, 124a) zur Einstellung der Kabelspannung aufweisen.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines Metallkabels (121) eine öse

(122) aufweist, welche in ein an dem Ansatz des Gabelkopfes (25) schwenkbares U-förmiges Befestigungsglied (123) eingeführt ist, und daß das andere Ende des Metallkabels (121) mit einem benachbarten Ende des Nachbarkabels (121) durch die Spannvorrichtung (124) verbunden ist

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (124) eine an einem Ende eines Metallkabels (121) befestigte Muffe (125) mit Außengewinde, ein an dem benachbarten Ende des Nachbarkabels befestigtes Anschlagglied (127) und eine Mutter (126) aufweist, durch welche das Nachbarkabel tritt und welche sich an dem Anschlagglied abstützt, wobei die Mutter zur Einstellung der Spannung der Metallkabel (121) auf die Muffe (125) aufgeschraubt wird.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen (124a) elastische Mittel (128) zur Begrenzung der Entspannung der Metallkabel (121) aufwehen.

5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (128) durch zwischen dem Anschlagglied (127) und der Mutter (126) angeordnete Tellerfedern (128) gebildet werden.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei Gruppen von Metallkabein (121). welche in zu der Ebene des Nabenkörpers (2) parallelen Ebenen beiderseits desselben liegen.