DE226852C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vi 226852 KLASSE 77h. GRUPPE

Propellerantrieb. Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Februar 1909 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Propeller, der auf ein flüssiges oder gasförmiges Medium in. vollständig neuer Art und Weise einwirkt, um entweder den Reaktionsdruck des Mediums als Triebkraft auszunutzen oder das Medium selbst fortzubewegen. Hauptsächlich soll der Propeller für Ärostaten oder Flugapparate verwendet werden.

Das charakteristische Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Propellerschaufel in bezug auf ihren Tragkörper eine Bahn von 8-förmiger Gestalt beschreibt, und zwar derart, daß während zweier nach vorwärts gerichteter Teile der Bewegung ihre wirksame Oberfläche mehr oder weniger genau senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung steht und der Übergang zwischen diesen Bewegungsteilen durch schräg gerichtete Rückwärtsbewegungen längs der sich kreuzenden Zweige der 8-förmigen Bahn gebildet wird. Während dieser Rückwärtsbewegung ist die Schaufel so gegen die Bewegungsrichtung geneigt, daß eine Reaktionskraft auf die Schaufel ausgeübt wird, die auf dieselbe Schaufelfläche mit einer Komponente in derselben Richtung wirkt wie die volle Reaktionskraft bei der Vorwärtsbewegung der Schaufel in zur Bewegungsrichtung senkrechter Lage. Die Wirkungsweise des Propellers soll im einzelnen an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, die zwei Ausführungsformen eines Antriebes darstellen.

Fig. ι stellt . ein Diagramm dar, das in Horizontalprojektion das Beispiel einer Bahn 8-förmiger Gestalt zeigt, wie sie von dem Mittelpunkt der wirksamen Oberfläche einer entsprechend der Erfindung angetriebenen Propellerschaufel beschrieben wird. Fig. 2 zeigt die Seitenansicht einer Ausführungsform des Antriebsmechanismus in Richtung der zu erzeugenden Fortbewegung gesehen, wobei die 8-förmig gestaltete Bahn des Mittelpunkts der wirksamen Schaufeloberfläche auf einer Kugeloberfläche liegt, und zwar so, daß. die Längsrichtung der Bahn sich etwa in horizontaler Richtung erstreckt. Die strichpunktierte Kurve in Fig. 2 zeigt die Projektion eines Teiles der Bahn des Schaufelmittelpunkts auf eine vertikale Ebene. Fig. 3 zeigt einen Grundriß des Antriebsmechanismus, wobei die Schaufel nahe ihrem unteren Ende abgebrochen dargestellt ist, .damit die Getriebeteile nicht verdeckt werden; Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht von rechts, Fig. 5 eine Seitenansicht von links nach rechts; Fig. 6 gibt einen Querschnitt durch die Schaufel wieder; Fig. 7 bis 10 stellen die Anwendung von zwei der in Fig. 2 bis 6 dargestellten Antriebe zur Bewegung einer einzelnen Schaufel dar, jedoch ist nur einer' der Antriebe und das mit ihm verbundene Ende der Schaufel gezeichnet. Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht, Fig. 8 einen Grundriß, ; Fig. 9 eine Seitenansicht auf die Schaufel und Fig. 10 eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen den beiden Schaufelträgern.

In Fig. ι sind die wichtigsten Stellen der punktiert gezeichneten, 8 - förmig gestalteten Bahn mit ο bis 6 bezeichnet. An diesen Stellen sind die zugehörigen Lagert der Querschnittsmittellinie einer ebenen Schaufel in strichpunktierten Linien und der QuerschnittsmitteUinie einer gekrümmten Schaufel in voll ausgezogenen Linien eingezeichnet. Die Schau-

fei bewegt sich bei Vorwärtsgang in Richtung der eingezeichneten Pfeile.

Wie die Fig. ι zeigt, nimmt die Flügeloberfläche auf der Bahnstrecke zwischen den Punkten ι und 3 und ebenso zwischen den Punkten 4 und 6 eine solche Lage ein, daß sie ihre Breitseite fast vollständig der Bewegungsrichtung zukehrt, so daß auf das umgebende Fluidum ein unmittelbarer Druck fast genau in Richtung der zu erzeugenden Fortbewegung ausgeübt wird, wodurch pro Flächeneinheit der Schaufelfläche ein Maximum an Triebkraft hervorgerufen wird. Da ferner die eine Bahnstrecke des- Volldruckes, Punkt 4 bis Punkt 6, in einer beträchtlichen seitlichen Entfernung von der andern gleichartigen Bahnstrecke, Punkt 1 bis Punkt 3, liegt, so werden die infolge der einen dieser Volldruckwirkungen hervorgerufenen Wasser- oder Luftbewegungen keine bemerkenswerten Störungen des auf der andern Seite der Bahn liegenden Wasser- oder Luftkomplexes hervorrufen, der bald darauf von der nächstfolgenden Volldruckwirkung erfaßt wird. Darin, daß hiernach stets ein verhältnismäßig großes Luftvolumen im Bereich der Schaufel vorhanden ist, liegt ein weiterer Grund, warum pro Einheit der Schaufelfläche ein Maximum an Triebkraft erzeugt wird.

Während der Bewegung durch die sich kreuzenden Zweige der Bahn von 3 bis 4 und 6 bis ι wird die wirksame Schaufeloberfläche mit Bezug auf die Bewegungsrichtung so eingestellt, daß der schräg auf die Schaufeloberfläche auftreffende Luftstrom eine Reaktionskraft auf den Flügel ausübt, die eine Komponente gleicher Richtung besitzt wie die bei Volldruck auftretende Reaktionskraft. Die Schaufel erzeugt also während des ganzen Umlaufs Triebkraft.

Was das Verhältnis zwischen der erzeugten Triebkraft und der zu ihrer Erzeugung verbrauchten Kraft betrifft, so ergibt sich aus den oben dargelegten Gründen, daß der in Bewegung gesetzte Luftstrom im Verhältnis zur Größe der wirksamen Schaufeloberfläche einen beträchtlichen Querschnitt besitzt, und daß es infolgedessen, wie es für einen guten Wirkungsgrad der Arbeitsleistung die Hauptbedingung ist, möglich wird, aus dem Strom eine genügend große Antriebskraft herauszuholen, ohne daß er selbst einen unzulässig großen Betrag an kinetischer Energie aufnimmt.

Bei dem in Fig. 2 bis 5 dargestellten Antriebsmechanismus ist eine Schaufel a an einem gabelförmigen Schaft a¹ befestigt oder bildet mit diesem ein Stück. Der Schaft a¹ ist in einer Gabel b derart gelagert, daß er um eine horizontale Achse schwingen kann, die ihrerseits Winkelbewegungen in einer horizontalen Ebene ausführen kann, da die Gabel b um einen vertikalen Zapfen c drehbar ist. Die Schaufelbewegung wird durch die vom Motor angetriebene Welle d bewirkt, die zwei annähernd um 90 ° gegeneinander versetzte Kurbeln d^% und d¹ besitzt. Die Kurbel d¹ ruft vermittels der sowohl an der Kurbel d¹ als auch an dem Schaft a¹ mittels Universalgelenks befestigten Pleuelstange β periodische Schwingungen der Schaufel um den horizontalen Zapfen der Gabel b hervor. Die Kurbel d² bewirkt mittels der Pleuelstange f, die mit ihrem einen Ende an dem Zapfen der Kurbel d^% und mit ihrem anderen Ende an dem eine größere Länge als der Radius der Kurbel d'¹ besitzenden Hebelarm b¹ drehbar befestigt ist, eine periodische Schwingbewegung der Gabel b um den vertikalen Zapfen c hervor.

Es ergibt sich ohne weiteres, daß durch den beschriebenen Mechanismus der Mittelpunkt der Schaufelfläche derart geführt wird, daß er eine Bahn 8-förmiger Gestalt wie oben angegeben beschreibt, indem bei jeder Umdrehung der vom Motor angetriebenen Welle d ein einmaliges Hin- und Herschwingen des Flügels in Längsrichtung der 8-förmigen Bahn und ein zweimaliges Hin- und Herschwingen in hierzu rechtwinkliger Richtung erfolgt. .

Die gleiche Bewegung des Schaufelmittelpunkts würde man auch erhalten, wenn man anstatt wie gezeichnet, den Zapfen der Kurbel d¹ mit einem zwischen dem Schaufelmittelpunkt und dem horizotalen Zapfen, der Gabel b gelegenen Punkte des Schaufelträgers zu verbinden, letzteren über den horizontalen Zapfen hinaus verlängern würde und die Pleuelstange an einem Punkt der Verlängerung bei entsprechend geänderter Stellung der Kurbel d¹ angreifen ließe.

Fig. 6 zeigt eine geeignete Querschnittsgestalt für einen Propeller, der hauptsächlich zur Erzeugung einer Triebkraft in nur einer bestimmten Richtung dienen soll. Mit einer derartigen Schaufel würde man, obgleich sie auch für Rückwärtsgang brauchbar ist, für den Fall des Rückwärtslaufes eine ungünstigere Leistung als bei Vorwärtsgang erzielen.

In den Fig. 7 bis 10 ist dargestellt, wie zwei der oben beschriebenen Getriebe zum Antrieb einer einzigen Schaufel verwendet werden können.

Bei dieser Ausführungsform ist die Schaufel α nicht starr an dem gabelförmig ausgebildeten Halter a¹ befestigt, sondern letzterer ist vielmehr bis zur Mittelachse der Schaufel verlängert und trägt an dem freien Ende der gabelförmigen Verlängerung a² ein gelenkig befestigtes Querhaupt g·, das. an einem Ende der Schaufel in Längsrichtung derselben hin und her gleiten kann. Die Antriebsteile sind im übrigen dieselben wie die oben nach Fig. 2 bis 5 beschriebenen.

Ein gleicher Antriebsmechanismus greift am

anderen Schaufelende an, doch ist dieser zweite Mechanismus, der von derselben Welle d angetrieben wird, auf der Zeichnung fortgelassen.

Die Anordnung der Getriebeteile ist eine solche, daß die Achse der Schaufel horizontal liegt und jeder Punkt der Achse eine Bahn 8-förmiger Gestalt beschreibt, die in

ίο einer senkrechten, zur Achse der Schaufel a rechtwinkligen Ebene liegt. Eine Längsverschiebung zwischen dem Querhaupt g und dem mit ihm verbundenen Schaufelende ist erforderlich, um den Ausschlag des einen

Kreisbogen beschreibenden Endes des Armes a² auszugleichen. Um die Gleitbewegung zu ermöglichen, ist an der Schaufel ein Paar paralleler Stangen ■ h . befestigt, welche das auf ihnen verschiebbare Querhaupt g tragen. Um an beiden Schaufelenden ein gleichmäßiges Verschieben des Querhauptes g zu sichern, ist, wie Fig. 10 zeigt, eine biegsame Verbindung zwischen dem auf der konkaven Schaufelseite gelegenen Punkt i^% des einen Querhauptes und dem auf der konvexen Schaufelseite gelegenen Punkt i¹ des andern Querhauptes geschaffen. Ein Teil der biegsamen Verbindung wird von einer Kette j, die um an den Schaufelenden gelagerte Rollen k herumgeführt ist, gebildet.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Propellerantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel auf einem Teile ihrer Bahn mit annähernd senkrecht zur Bewegungsrichtung stehender wirksamer Oberfläche auf das umgebende Medium Volldruck ausübt und alsdann durch schräg gerichtete Rückwärtsbewegung in eine seitlich entfernte Lage gebracht wird, von der aus sie wiederum Volldruck in gleicher Richtung wie vorher ausübt, worauf sie in schräger Rückwärtsbewegung wieder zur Anfangslage zurückgeführt wird.

2. Propellerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeloberfläche während der schräg gerichteten Rückwärtsbewegungen infolge ihrer Gestalt und Lage einen solchen Druck auf das umgebende Medium ausübt, daß eine Komponente dieses Druckes vorhanden ist, welche die gleiche Richtung wie der Volldruck bei Vorwärtsbewegung hat.

3. Propellerantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der wirksamen Schaufelfläche in bezug auf den Tragkörper der Schaufel eine Bahn von 8-förmiger Gestalt beschreibt, in deren voneinander entfernt liegenden Teilen der direkte Volldruck in Richtung der Bewegung ausgeübt wird, während die Rückwärtsbewegungen der Schaufeln längs der sich kreuzenden Zweige der 8-förmigen Bahn erfolgen.

4. Vorrichtung zum Antrieb einer Propellerschaufel in einer Bahn nach An- Spruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schaufel haltende Tragarm um einen Zapfen schwingt, der seinerseits um einen zweiten, zu dem ersten senkrecht stehenden Zapfen schwingt, so daß durch die gleichzeitige Schwingbewegung des Schaufeltragarmes und des diesen Arm tragenden Zapfens die Schaufel derart geführt wird, daß sie, während sie in der einen Richtung einmal hin und her schwingt, in hierzu senkrechter Richtung zweimal hin und her schwingt.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 mit einer vom Motor aus angetriebenen Welle, die zwei annähernd um 90⁰ gegeneinander versetzte Kurbeln besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kurbel die Schwingbewegungen des Tragarmlagers und die andere Kurbel vermittels einer mit Universalgelenken versehenen, an dem drehbar gelagerten Schaufeltragarm angelenkten Pleuelstange die Schwingbewegungen des letzteren um seinen Lagerzapfen hervorruft.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schaufelenden von gemeinsamer Antriebswelle aus durch je ein Getriebe nach Anspruch 4 bewegt werden, wobei durch eine besondere Vorrichtung der Mittelpunkt der Schaufellängsachse stets in der Mittelebene zwischen den beiden Antriebsmechanismen geführt wird.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Schaufel (a) eine oder mehrere Führungsstangen (h) angebracht sind, längs deren sich die freien Enden der Antriebsstangen (a²) vermittels Querhäuptern

(g) längs der Schaufelmittelachse verschieben können, wobei die gleichmäßige Verschiebung der beiden Querhäupter durch ein um die Schaufel herumlaufendes, an den Querhäuptern geeignet befestigtes biegsames Band (j) o. dgl. gesichert ist,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.