DE2547126C3

DE2547126C3 - Hubschrauber

Info

Publication number: DE2547126C3
Application number: DE2547126A
Authority: DE
Inventors: Stanislaw Gusher Utah Ostrowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-18
Filing date: 1975-10-18
Publication date: 1981-12-17
Also published as: DE2547126A1; DE2547126B2

Description

(a) Die Rotorblätter (124) sind mit ihren inneren Enden über in Blattschlagrichtung elastische Anschlußteile (110, 112) an einem die Rotordrehachse (70) koaxial umfassenden Antriebsgüed (Hülse 80) befestigt;

(b) am Oberteil der Kabine (12) ist ein konvex geformtes, aus steifem, flexiblem Material besteher/les Stützglied (20) befestigt, an welchem ein koaxial zur Rotorwelle mit dieser umlaufendes ringförmiges Montageglied (Stützplatte 24) in einer ringförmigen Lageranordnung (22) angeordnet ist;

(c) oberhalb des ringförmigen Montagegliedes (Stützplatte (24) ist eine an diesem befestigte flexible, ringförmige Scheibe (132) angeordnet, die in ihrem inneren Bereich an dem Antriebsglied (Hülse 80) befestigt und in ihrem äußeren Bereich über Verbindungsmittel (Streben 138, Scheibe 136) mit den Blattstoßstangen (140) der Rotorblätter (124) gelenkig verbunden ist;

(d) über ein an der ringförmigen Lageranordnung (22) angreifendes Steuerorgan ist das ringförmige Montageglied (Stützpk te 24) zur VerBlattspitzenebene allseitig kollektiven Steuerung des in Rotorachsrichtung verschwenkung der
kippbar und zur
Rotorblattwinkels
schiebbar.

2. Hubschrauber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einzigen, an der ringförmigen Lageranordnung (22) des ringförmigen Montagegliedes (Stützplatte 24) verbundenen Steuerhebel (30) als Steuerorgan.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubschrauber der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Bei einer beispielsweise aus der OE-OS 19 67 10 bekannten Ausführungsform eines Hubschraubers mit koaxial angeordneten Rotoren ist es bekannt, für den unteren Rotor eine Flügelblattsteuerung zu verwenden. Wie dem Standardwerk W. Just: »Hubschrauber und Vertikalstartflugzeuge«, Verlag Flugtechnik Stuttgart 1963, Seite 128 bis 137, zu entnehmen ist, wird anders als bei einer ebenfalls bekannten Kopfkippsteuerung kleinerer Hubschrauber, bei welcher der gesamte Rotorkopf gekippt wird, bei der bekannten Blattsteuerung die Blattspitzenebene infolge des Winkeins der Blätter geneigt.

Neben Schlaggelenken, die eine zur Rotordrehbewegung senkrechte Schlagbewegung der Rotorblätter ermöglichen, ist es beispielsweise aus der DE-PS 75871 auch bekannt, die Rotorblätter elastisch an den RotorkoDf anzuschließen.

Ferner ist durch die DE-PS 12 25 966 eine Steuereinrichtung für Hubschrauber mit einem Steuerknüppel bekanntgeworden, bei welcher ein Spindeldrehgriff zur Änderung des Einstellwinkels der Rotorblätter und ein Drehgriff für die Verstellung der Gasdrossel auf einem Steuerknüppel angebracht sind, der zur Blattwinkelverstellung in Längsrichtung verschiebbar ist.

Im übrigen besitzen einige bekannte Hubschrauber gegensinnig umlaufende Rotor- oder Propelleranordnungen unterschiedlichen Durchmessers. Bei einem aus der US-PS 20 37 745 bekannten Hubschrauber sind dabei die beiden Rotor-Anordnungen auf einer gemeinsamen rohrförmigen Achse drehbar gelagert. Diese Hohlachse kann gegenüber einer in ihrer Neigung nicht veränderbaren, an der Hubschrauberkabine montierten eigentlichen Antriebswelle gekippt werden, wobei die bezüglich der schwenkbaren Hohlachse festliegenden Drehebenen beider Rotoranordnungen ihre relative Lage zueinander auch bei einer Verstellung dieser Achse unverändert beibehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubschrauber mit einer einfachen, gegen Störungen unanfälligen Konstruktion zu schaffen, für dessen Steuerung sowohl eine Verstellung des Blatteinstellwinkels als auch eine Kippung des Rotors ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die irr Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die ω Winkelneigung der Umlaufebene der Rotorblätter und der Einstellwinkel cter Rotorblätter unabhängig voneinander oder gleichzeitig eingestellt werden können, wobei eine wirtschaftliche Ausführung, eine hohe Lebensdauer und ein störungsfreier Betrieb der an die herkömmlichen Hubschrauberbauarten angepaßten Konstruktion gewährleistet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 können beide Einstellungen unabhängig voneinander oder gleichzeitig mit nur einem Steuerhe-•»0 bei vorgenommen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigt

F i g. 1 eine von oben gesehene Darstellung eines Hubschraubers,

F i g. 2 eine Seitenansicht dieses Hubschraubers,

Fig.3 einen vergrößerten, herausgebrochenen senkrechten Schnitt in einer durch die Drehachsen des oberen Propellers und des unteren Rotors hindurchgehenden Ebene,

Fig.4 einen in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig.3 gesehenen horizontalen Schnitt,

F i g. 5 eine vergrößerte teilweise geschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile 5-5 in F i g. 3,

Fig.6 eine teilweise geschnittene herausgebrochene Ansicht in Richtung der Pfeile 6-6 in F i g. 3,

Fig.7 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht von Teilen der Antriebsanordnung für den oben angeordneten Propeller und den darunter angeordneten Rotor und

F i g. 8 und 9 herausgebrochene Seitenansichten zur Veranschaulichung der Neigung der Drehebene der Rotorblätter.

^ft5 Ein in Fig. I und 2 dargestellter Hubschrauber 10 weist eine mit 12 bezeichnete Kabine oder Zelle auf. An der Kabine 12 ist ein Fahrwerk 14 und ein vertikales Leitwerk 16 mit einem beweglichen Steuerorgan in

Form eines Seitenruders 18 vorgesehen.

Am oberen Teil der Kabine 12 ist ein konvex geformtes Stützglied 20 vorgesehen, welches aus steifem, tragfähigem, jedoch flexiblem Material besteht und eine ringförmige, zentrale Tragstütz- oder Druckzapfen-Lageranordnung 22 festlegt, in welcher eine ringförmige Stützplatte 24 gelegen ist Ein steifer Ring 26 ist an der Unterseite der ringförmigen Tragstützlagerkonstruktion 22 angebracht Das obere Ende 28 eines Hand-Steu?nhebels 30 ist an dem Ring 26 befestigt, ι ο Der untere Teil des nach unten ragenden Steuerhebels 30 ist durch öffnungen 32 und 34 in die Kabine 12 geführt

Zum Kabinenaufbau gehören an der Oberseite mit Abstand übereinander angeordnete Teile 36 und 38, in welchen die öffnungen 32 und 34 ausgebildet sind. An dem unteren Teil 38 ist das untere Ende eines Haupt-Stützrohres 40 über einer Öffnung 42 befestigt, welche im unteren Teil 38 unmittelbar hinter der öffnung 34 ausgebildet ist Die nach oben ragende rohrförmige Abstützung 40 ist am unteren Teil 38 beispielsweise durch Schweißung bei 44 oder auf andere Weise befestigt und tritt durch eine im obere- Teil 36 vorgesehene Öffnung 46 hindurch, in welcher sie beispielsweise wiederum durch Schweißung bei 48 befestigt ist Das Stützrohr 40 tritt nach oben durch den Stützring 24 hindurch und trägt ein an seinem oberen Ende befestigtes Zahnrad 50. Ein äußeres kombiniertes Tragstützlager 52 ist unterhalb des Zahnrades 50 am oberen Ende des Stützrohres 40 angebracht, und ein 3ü horizontal angeordnetes Gehäuse 54, dessen obere und untere kreisförmige Abdeckplatte 56 und 58 mit einer zylindrisch umlaufenden Seitenwand 60 verbunden sind, ist mit Hilfe des Lagers 52 drehbar gelagert. Drei mit dem feststehenden Zahnrad 50 kämmende Planetenräder 62 sind in dem Gehäuse 54 drehbar gelagert, und zwar mit Hilfe von Lageranordnungen 64 und 66 in der oberen und unteren Gehäusewand 56 bzw. 58.

An den oberen Enden der Planetenräder 62 sind im Durchmesser erweiterte Zahnräder 68 vorgesehen, und eine Antriebswelle 70, die durch einen in der Kabine angeordneten, nicht dargestellten Motor angetrieben wird, tritt durch die Öffnung 42 hindurch und erstreckt sich durch das Stützrohr 40 nach oben.

Die Antriebswelle 70 ist am unteren Ende des « Stützrohres 40 in einem Lager 72 und an ihrem oberen Ende in einem zweiten, am Ende des Stützrohres 40 sitzenden inneren Lager 74 drehbar.

Am oberen Ende der Antriebswelle 70 ist ein Zahnrad 76 angebracht, welches mit den im Durchmesser so erweiterten Zahnrädern 63 kämmt. An dem über das Getriebe bzw. das Zahnrad 76 vorstehenden Ende der Antriebsweiie 70 ist ein herkömmlicher Flugzeugpropeller 78 kleinen Durchmessers montiert.

Eine äußere Hülse 80 ist auf dem Stützrohr 40 mit Hilfe der Lageranordnung 52, einer zweiten Lageranordnung 82 und einer Schulterscheibe oder Manschette 84 gelagert. Die Manschette 84 ist am oberen Endabschnitt der Hülse 80 befestigt und liegt zwischen zwei Kupplungsscheiben 86 und 88, die durch am Umfang mit Abstand verteilt angeordnete Verschraubungen miteinander verbunden sind, wobei die Verschraubungen aus Schrauben 90, Muttern 92 und vorzugsweise federnden Zwischenlagscheiben 94 bestehen.

Die Kupplungsscheiben 86 und 88 weisen übereinstimmend d'rtmetral gegenüberliegende Sperrausschnitte 96 auf. und ein Klinkenhebel 98 ist zwischen seinen entgegengesetzten Enden mit Hilfe eines Zapfens 100 an der Bodenfläche 58 des Gehäuses 54 schwenkfähig angeordnet. Der Klinkenhebel 98 weist einen ersten Endabschnitt 102, der jeweils mit einem der paarweise übereinstimmend angeordneten Ausnehmungen 96 in Eingriff kommen kann, und einen zweiten gewichtsbelasteten Endabschnitt 104 auf. Bei schneller Drehung des Gehäuses 54 gewährleistet die auf den gewichtsbelasteten Endabschnitt 104 wirkende Zentrifugalkraft daß der erste Endabschnitt 102 mit einem Paar der übereinstimmend angeordneten Ausschnitte 96 in Eingriff ist und somit durch Ankuppeln des Gehäuses 54 an die Hülse 80 eine Antriebsverbindung herstellt

Im mittleren Bereich der Hülse oder Lagerbüchse 80 sind oben zwei Schultern 106 und 108 mit Abstand übereinander angeordnet, zwischen welchen die inneren Randzonen von elastischen Anschlußteilen 110 und 112 mit Hilfe in Umfangsrichtung verteilter Schrauben, die durch die Schultern 106 und 108 und durch die Anschlußteile 110 und 112 hindurchtreten, befestigt sind. Die äußeren Randzonen der Anschlußieile 110 und 112 sind mit den inneren Randzonen ebenfalls ringförmig ausgebildeter starrer Montagescheiben 114 und 116 mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel 118 verbunden.

An diametral gegenüberliegenden Abschnitten des Scheibenpaares 114 und 116 sind jeweils radial nach außen tretende Wellenabschnitte 120 angeordnet die zwischen den Scheiben 114 und 116 mit Befestigungsorganen 122 gehalten sind. Auf den Wellen 120 sind die inneren Enden der Blätter 124 der mit 126 bezeichneten Rotoranordnung jeweils schwenkfähig gehalten.

Der mittlere Abschnitt der äußeren Lagerhülse 80 trägt unten zwei weitere mit axialem Abstand angeordnet, ringförmige Schultern 128 und 130, zwischen welchen die innere Randzone einer flexiblen Scheibe 132 mit Hilfe von Befestigungsorganen 134 befestigt ist Der äußere Randabschnitt der flexiblen Scheibe 132 ist mit Hilfe von Befestigungsorganen 138 am inneren Randabschnitt einer Montagescheibe 136 größeren Durchmessers befestigt. Mehrere in Umfangsrichtung verteilte nach oben und außen auseinanderlaufend" Streben 138 sind zwischen der inneren Randzone der Scheibe 136 und dem unterhalb davon angeordneten Stützring 24 angeordnet, an welchem das obere Ende des Steuerhebels 30 befestigt ist Ferner sind an diametral gegenüberliegenden Abschniusn der Platte 136 die unteren Enden nach oben und außen auseinanderlaufender Verbindungsorgane 140 schwenkbar angebracht, und die oberen Enden der Verbindungsglieder sind ebenfalls schwenkbar an einem Teil des Umfanges des inneren Endes der Blätter 124 angebracht, so daß durch eine Auf- und Abbewegung der Scheibe !36 der Einstellwinkel der Blätter 124 geändert werden kann.

Die obigen Ausführungen zeigen, daß der Klinkenhebel 98 das Gehäuse 54 an die Kupplungsscheiben 86 und 88 kuppelt, um die Hülse 80 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Gehäuse 54 zu drehen. Damit dreht sich also die Rotoranordnung 126 mit der gleichen Geschwindigkeit w'2 das Gehäuse 54. Die Drehung des Gehäuses 54 erfolgt über eine aus dem Zahnrad 76, den Stufenzahnrädern 68 und 62 und dem Zahnrad 50 bestehende Getriebekette in einer zur Drarrichtung der Antriebswelle 70 und des Propellers 78 entgegengesetzten Richtung. Die Getriebekette bildet ein Untersetzungsgetriebe, über welches das Gehäuse 54 mit etwa einem Zehntel der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 70 angetrieben wird. Es ist jedoch zu beachten,

daß das Übersetzungsverhältnis der Getriebekette durch die Steigung und den Durchmesser des Propellers 78 im Verhältnis zum Durchmesser des Rotors 126 bestimmt wird, um zu gewährleisten, daß die gegenläufigen Anordnungen 78 und 126 bei ihrer Betriebsdrehzahl im wesentlichen das gleiche Drehmoment erfordern. Auf diese Weise wird vermieden, daß irgendwelche Torsionskräfte auf den Rahmen 12 einwirken, die dazu führen könnten, diesen in einer Richtung um die Drehachse 70 zu drehen. Beim Vorwärtsflug dient das Heckruder 18 zur Trimmung bzw. Gleichgewichtssteuerung des Hubschraubers, und Fig.8 und 9 zeigen, daß eine Verstellung des unteren Endes des Steuerhebels 30 nach hinten eine Kippung der Drehebene der Rotorblätter 124 nach vorn unten für den vorwärtsflug bewirkt, während eine Verstellung des Steuerhebels 30 nach vorn eine Kippung der Drehebene der Rotorblätter 124 nach hinten unten für den Rückwärtsflug bewirkt. Das untere Ende des Steuerhebels 30 kann jedoch selbstverständlich in sämtlichen horizontalen Richtungen verstellt werden, um die Neigung oder Kippung der Drehebene der Blätter 124 des Rotors 126 in sämtlichen Richtungen zu verändern.

Als wesentlich ist jedoch hervorzuheben, daß die Drehebene des Flugzeugpropellers 78 feststehend bzw. unbeweglich zur Zelle bzw. Kabine 12 angeordnet ist, und es ist ferner zu beachten, daß ein nach oben gerichteter Druck oder ein nach unten gerichteter Zug am Steuerhebel 30 eine Veränderung der Blattsteigung ί der Rotorblätter 124 hervorruft. Weil die aus dem Klinkenhebel 98, den Scheiben 86 und 88 und der Scheibe oder Schulter 84 gebildete Antriebsverbindung zwischen dem Gehäuse 54 und der Hülse 80 eine Schlupf-Verbindung einschließt, können die Antriebs-

I« welle und der Propeller 78 ihre Drehung im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit fortsetzen, wenn der Drehung der Rotoranordnung 126 ein übermäßiger Widerstand begegnet. Der Klinkenhebel 98 und die Scheiben 86 und 88 bilden ferner eine

ι j Freilauf-Kupplung, wodurch für den Fall, daß das an die Antriebswelle 70 angeschlossene Triebwerk festfrißt, die Rohranordnung 126 in vorteilhafter Weise sich im Freilauf um die Antriebswelle 70 drehen kann. Damit ist aiso gewährieisiei, daö der Hubschrauber auch bei einem Ausfall des Antriebsaggregates noch angetrieben wird, so daß auch in diesem Falle durch Steuerung des Blatteinstellwinkels während des freien Umlaufes der Rotoranordnung 126 eine gesteuerte Landung durchgeführt werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hubschrauber mit einem Kabinen-Rahmen, an welchem eine obere Propelleranordnung kleineren Durchmessers und eine untere Rotoranordnung größeren Durchmessers drehbar gelagert und mit einem Antrieb gekuppelt sincf, wobei der Rotor hinsichtlich des kollektiven Blatteinstellwinkels und der Lage der Blattspitzenebene steuerbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: