DE2541998A1

DE2541998A1 - Blattanschluss an eine rotornabe

Info

Publication number: DE2541998A1
Application number: DE19752541998
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl Ing Frommlet; Karl-Heinz Mautz; Alois Dipl Ing Schwarz; Emil Dipl Ing Weiland
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1975-09-20
Filing date: 1975-09-20
Publication date: 1977-03-24
Also published as: GB1563312A; US4086024A; DE2541998C2; JPS5241399A; FR2324512B1; FR2324512A1; IT1074433B

Description

Messerschmitt-Bolkow-Blohm Ottobrunn, 9. September 1975

Gesellschaft mit BT 012 Hi/th beschränkter Haftung,

München · 7881

Blattanschluß an eine Rotornabe

Die Erfindung betrifft einen Blattanschluß an eine Rotornabe von gelenklosen Hubschrauber-Rotoren mit einem Blattanschlußbolzen und einer gedämpften Verbindung zwischen Rotorblatt und Rotornabe.

Bei Rotoren setzen sich die auf ein rotierendes Blatt und die Blattverankerung an der Rotornabe einwirkenden Kräfte aus Zentrifugalkräften sowie statischen und dynamischen Querkräften und Biegemomenten zusammen, wobei die letzteren insbesondere durch die periodisch wiederkehrenden Schlag- und Schwenkbewegungen des Blattes ausgelöst werden.

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Bei gelenklosen Rotoren ist es durch die DT-PS 1 531 375 bereits bekannt, die Schlag- und Schwenkbewegungen im wesentlichen bereits vor der Blattwurzel durch eine biegeweiche, aber torsionssteife Ausführung des Halsbereiches des Rotorblattes aufzufangen. Die Länge des biegeweichen Halsabschnittes kann dabei aber nicht beliebig vergrößert werden, ohne daß die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes darunter leiden. Weiterhin ist nicht zu verhindern, daß sich Biege- und Schubverformungen im Verein mit den einwirkenden Zentrifugalkräften bis auf die Anschlußbeschläge fortsetzen und dabei zwischen der Blattkausche aus faserverstärktem Kunststoff und dem Metallbeschlag ständige Reibungskräfte erzeugen. Diese Kräfte müssen durch innere Dämpfung im Rotorblatt sowie durch Reibung zwischen der Kausche des Rotorblattes und dem Anschlußbeschlag aufgenommen werden. Da diese nicht genau erfaßbar sind und streuen können, unterliegen die Grenzflächen zwischen Blatt und Beschlag einer ständigen zerstörenden Verschleißeinwirkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisherigen Ausführungen von Blattanschlüssen für gelenklose Rotoren zu beseitigen, insbesondere die einwirkenden Schwenkmomente wirksam zu dämpfen und die Dämpfungsaufnahme beeinflußbar zu machen.

Diese Aufgabe wird durch einen Blattanschluß der eingangs genannten Art gelöst durch mindestens ein Paar von etwa symmetrisch zur Achse des Rotrblattes und zum Blattanschlußbolzen sowie kraftschlüssig mit dem Rotorblatt und einer Innenhülse der Rotornabe verbundenen Dämpfungselementen.

In Weiterbildung der Erfindung bestehen die Dämpfungs-

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elemente aus Elastomerelementen mit Scheiben aus Metall und einem elastomeren Material, wobei eine innere Metallplatte schubfest mit dem Rotorblatt und eine äußere Metallplatte mit der Rotornaben-Innenhülse verbunden sind.

Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind ein Paar Elastomerelemente mit Scheiben quer zur Richtung des Rotorblattprofils zwischen dem Rotorblatthals und zwei Gabeln der Rotornaben-Innenhülse angeordnet.

Die Vorteile der Erfindung können durch die nachfolgende Gegenüberstellung der Aufnahme und Dämpfung der Schwenkrnomente bei einem üblichen und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Blattanschluß hervorgehoben werden. Bei der bekannten Ausführung nach der DT-PS 1 531 375 ist das Rotorblatt ein einseitig fest eingespannter Biegeträger,bei dem die Schwenkmomente außer durch die innere Dämpfung im Material des Blattes im wesentlichen durch die Reibung im Anschlußbeschlag aufgenommen werden müssen. Dabei werden die äußeren Fasern des Blattes im Bereich des Anschlußbeschlages unter den wechselnden Schwenkmomenten gedehnt und zusammengedrückt und die Reibungsarbeit zwischen dem Blatt und dem Beschlag muß die notwendige Dämpfung bewirken. Da der Reibungskoeffizient, von dem die Hohe der aufzunehmenden Dämp-. fung zwischen dem Blatt und dem Beschlag im wesentlichen.abhängt, stark streuen kann, ist die Dämpfung der Schwenkmomente ebenfalls unterschiedlich und nicht immer gewährleistet.

Bei dem erfindungsgemäßen Blattanschluß wird die Reibungsdämpfung im Beschlag selber ersetzt durch die Elastomerelemente, die entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel beidseitig des Blatthalses mit einem Hebelarm zum Blattanschlußbolzen angesetzt sind. Im Gegensatz zum festeinge-

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spannten Biegeträger der bekannten Ausführung ist das Blatt somit zweifach gelagert. Unter dem Einfluß des Sehwenktnömentes, das sich hier am Blattanschlußbolzen und an den Elastomerelementen absetzt, werden die äußeren Fasern des gesamten Blattes gelängt und gestaucht, wodurch die schubfest mit dem Blatthals verbundenen Elastomerelemente auf Schub verformt werden und so die notwendige Dämpfung erzeugen. Die Parameter zur Beeinflussung der Dämpfung und der Schwenkeigenfrequenz des Rotorblattes, nämlich der Abstand der Elastomerelemente vom Blattanschlußbolzen, der Querschnitt, die Anzahl und das Material der elastomeren Scheiben, können somit berechnet, in verhältnismäßig weiten Grenzen und nahezu voneinander unabhängig, beeinflußt und somit leicht den Erfordernissen angepaßt werden.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden naher beschrieben. Es zeigen in teilweise vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 ⁱ eine teilweise geschnittene Draufsicht entsprechend den Linien I-I der Fig. 2 auf den Anschluß eines Rotorblattes an eine Rotornabe . für eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend den Linien H-II der Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 eine Draufsicht und Schnitte für einen Rotorblattanschluß entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und'die ·" .

Fig. 6 bis 8 eine Draufsicht und Schnitte für einen Rotorblattanschluß entsprechend einer dritten AusfUhrungsform der Erfindung. '

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In Fig. 1 ist ein Rotorblatt 1 in Draufsicht dargestellt, welches in einen Blatthals 2 ausläuft, durch den ein Blattanschlußbolzen 3 führt, der dss Rotorblatt 1 an einem Gabelbeschlag 4 einer Rotornaben-Innenhülse 5 anschließt. An dem Blatthals 2 sind zwei gegenüberliegende Dämpfungselemente 6 angesetzt, die mittels Bolzen 7 mit Augen 8 des Gabelbeschlages 4 verbunden sind. Jedes der als Elastomerelement ausgeführte Dämpfungselement 6 besteht aus abwechselnd angeordneten Scheiben von Metall und elastomeren Material, insbesondere Gummi, derart, daß mit dem ßlatthals 2 eine innere Metallplatte 9 verbunden ist, darauf folgen mehrere Scheiben Gummi 10 und Metall 11 in abwechselnder Folge und als Abschluß ein Befestigungsauge 12 für den Bolzen 7.

Unter dem Einfluß eines Schwenkmomentes 15, das sich am Blattanschlußbolzen 3 und an einem der Elastomerelemente als Kräftepaar 16 absetzt, werden die äußeren Fasern des Rotorblattes 1, insbesondere am Blatthals 2, gelängt und gestaucht. Die Elastomerelemente 6 werden dadurch auf Schub verformt und erzeugen somit die erforderliche Dämpfung, dargestellt durch die Dämpfungskräfte'17. Als Parameter zur Beeinflussung der aufzunehmenden Dämpfung und der Schwenkeigenfrequenz des Rotorblattes 1 können der Abstand 18 zwischen den Dämpfungselementen 6 und dem Blattanschlußbolzen 3, die Dicke, der Querschnitt und das Material der elastomeren Scheiben 10 verändert werden. Die Schlagbewegung des Rotorblattes wird nicht beeinflußt, da die Elastomerelemente in Schlagrichtung sehr weich sind.

Gegenüber bekannten Blattanschlüssen, die einen Metallbeschlag mit mehreren Blattanschlußbolzen aufweisen, ist es bei der erfindungsgemäßen Ausführung möglich, die Bolzen 7 herauszuziehen und das Rotorblatt 1 um den einzigen Blattanschlußbolzen 3 zu schwenken, wodurch alle Rotorblätter

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eines Rotors für den Transport zusammengelegt werden können.

Bei der Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in den Fig. 3 bis 5 sind die ebenfalls mit dem Blatthals 2 verbundenen Elastomerelemente 6 an ihrem anderen Ende mittels Druckschrauben 19 mit einem Rahmen 21 verbunden.'An den Seiten des Rahmens 21 sind senkrecht zu den Elastomerelementen 6 zwei weitere Elastomerelemente 20 vorhanden, die von den Seitenteilen des Rahmens 21,elastomeren Scheiben 22 und äußeren Platten 23 gebildet werden. Die Platten 23 sind zusammen mit einer zu der Innenhülse 5 hinführenden Gabel 24 durch einen Bolzen 25 verschraubt und durch eine Mutter 26 gesichert. Der Bolzen 25 führt berührungsfrei durch eine Buchse 27, die in einen keilförmigen Innenraum 28 des Blatthalses 2 eingesetzt ist. Letzterer entsteht dadurch, daß der Blatthals 2 als um den Blattanschlußbolzen 3 herumgeführte Kausche aus Strängen von faserverstärktem Kunststoff ausgeführt ist. Das Schwenkmoment 15 aus dem Rotorblatt wird bei dieser Ausführung als Schubkraftpaar über die Elastomerelemente 6 auf den Rahmen 21 und weiter über die Elastomerelemente 20 auf die Gabel 24 der Innenhülse 5 übertragen. Es findet somit eine zweifache Dämpfungsaufnahme der Momente statt. Die elastomeren Scheiben 22 der Elastomerelemente 20 sind entsprechend Fig. 5 so ausgeführt, daß ihre Seiten unter einem Winkel 29 auf eine Achse 3a des Blattanschlußbolzens 3 zusammenlaufen. Dadurch wird erreicht, daß die Schubspannung in der elastomeren Scheibe 22 überall gleich ist. Dieses hat den Vorteil einer größeren Dämpfungswirkung und durch Vermeidung ungleicher Spannungsverteilung einer höheren Lebensdauer der Scheiben 22.

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Mit Hilfe der Druckschrauben 19 kann für jedes Rotorblatt 1 eine genaue Einstellung seines Pfeilungswinkels vorgenommen werden. Weiterhin kann durch Ziehen des Blattanschlußbolzens 3 das Rotorblatt 1 beidseitig um 135° geschwenkt werden, d. h. alle vier Blätter können parallel nach hinten gefaltet werden. Bei einem einfacher durchzuführenden Entfernen des Bolzens 25 ist eine Schwenkung des Rotorblattes um 90 möglich.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechend den Fig. 6 bis 8 wird das Schwenkmoment 15 über zwei große elastomere Ringelemente 30 gedämpft. Der Blatthals 2 ist hier im Bereich des Blattanschlußbolzens 3 allseitig von einer Manschette 31 umgeben, die in zwei Ansätze 32 ausläuft, in denen Gewindebuchsen 33 mit Druckschrauben 34 eingesetzt sind. Die Elastomerelemente 30 bestehen aus je einer inneren Metall scheibe 35, die durch Stege 36 miteinander verbunden sind und an denen die Druckschrauben 34 anliegen, je einer elastomeren Ringscheibe 37 und äußeren Metallscheibe 38. Der Querschnitt der elastomeren Ringscheibe 37 verjüngt sich von außen in einem zur Achse 3a des Blattanschlußbolzens 3 als Scheitelpunkt verlaufenden Winkel. Die äußeren Metallscheiben 38 sind mit Gabelbeschlägen 39 der als Zentrifugalkraf thalterung ausgebildeten Innenhülse 5 verbunden, Außerdem sind sie (38 und 39) noch über angesetzte Augen 40 und 41 mit einem durchgesteckten Bolzen 42 drehfest miteinander verschraubt.

Die Druckschrauben 34 dienen, ähnlich wie die Druckschrauben 19,nicht nur zur Übertragung der Schwenkmomente, sondern auch zur Einstellung des Pfeilungswinkels des Rotorblattes Dazu ist der Kopfbund der Druckschrauben 34 mit einer Reihe von peripherer Bohrungen 43 versehen, durch die eine Siche-

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rungsschraube 44 in eine in der Manschette 31 befindlichen Bphrung 55 eingeführt werden kann . Auch bei dieser Ausführung besteht durch Ziehen des Bolzens 42 die Möglichkeit, das Rotorblatt 1 nach rechts oder links um 45 zu verschwenken, wodurch je zwei Blätter nach vorne und nach hinten zusammengelegt werden können.

- Patentansprüche -

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Leerseite

Claims

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn,9. September 1975

üesellschaft mit BT 012 Hi/bu beschränkter Haftung,

München 7881

Patentansprüche

Blattanschluß an eine Rotornabe von gelenklosen Hubschrauber-Rotoren mit einem Blattanschlußbolzen und einer gedämpften Verbindung zwischen Rotorblatt und Rotornabe, g e k e η nzeichnet durch mindestens ein Paar von etwa symmetrisch zur Achse des Rotorblattes (l) und zum Blattanschlußbolzen (3) sowie kraftschlüssiq mit dem Rotorblatt (l) und einer Innenhülse (5) der Rotornabe verbundenen Dämpfungselementen (6, 20, 30).
2. Blattanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (6, 20, 30) aus Elastomerelementen mit Scheiben aus Metall (9, 11, 12, 21, 23, 35, 38) und einem elastomeren Material (10, 22, 37) bestehen, wobei eine innere Metallplatte (9, 21, 35) schubfest mit dem Rotorblatt (l) und eine äußere Metallplatte (12, 23, 38) mit der Rotornaben-Innenhülse (5) verbunden sind.
3. Blattanschluß nach den Ansprüchen 1 und 2,. dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Elastomerelemente (6) mit Scheiben quer zur Ober- und.Unterseite des Rotorblattes zwischen dem Rotorblatthals (2) und zwei Gabeln (4) der Rotornaben-Innenhülse (5) angeordnet sind.

ORIGINAL INSPECTED

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4. Blattanschluß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorblatthals (2) von einem Rahmen (21) umgeben ist, der mit quer zur Ober- und Unterseite des Rotorblattes (l) angeordneten Elastomerelementen (6) verbunden ist, wobei in den Rahmen (21) eingesetzte Druckschrauben (19) die Verbindung zu den Elastomerelementen (6) herstellen, und daß der Rahmen (21) mit zwei, weiteren parallel zum Rotorblatt angeordneten Elastomerelementen (20) verbunden ist, dessen innere Platten durch den Rahmen (21) gebildet werden und dessen äußere Platten (23) mit einer an der Rotornaben-Innenhülse (5) angesetzten Gabel (24) mittels mindestens einem durch den Rahmen (21) und das Rotorblatt (l) berührungsfrei geführten Bolzen (25) befestigt sind.
5. Blattanschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei den weiteren Elastomerelementen (20) die Seitenflächen des elastomeren Materials (23) zur Mitte des Blattanschlußbolzens (3) zusammenlaufen.
6. Blattanschluß nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Paar von über der Ober- und Unterseite des Rotorblattes (l) angeordneten, um den Blattanschlußbolzen (3) herumgeführten ringscheibenförmigen Elastomerelementen (30), deren dem Rotorblatt (l) zugewandte Metallscheiben (35) durch Stege (36) verbunden sind, gegen die in am Rotorblatt (l) mit Manschetten (31) verbundenen Ansätzen (32) eingesetzte Druckschrauben (34) anliegen, und

' deren dem Rotorblatt (1) abgewandte Metallscheiben (38) mit Gabelbeschlägen (39) der Rotornaben-Innenhülse (5) verbunden sind.·

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Hlattanschluß nach Anspruch 6, dadurch σ e k e η η - ·ο i c h net, daß die Ober- und Untorrei Lon von elar.to.T"Ten Rincscheiben (37) der rinrjscheibeni-'irmicen El ns toüierel emente (30) zur Ilitte dos B] attnnrjchlußbolzens (3) zusammenlaufen.

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