DE2621914A1

DE2621914A1 - Hubschrauberrotor

Info

Publication number: DE2621914A1
Application number: DE19762621914
Authority: DE
Inventors: Edward Stanley Hibyan; William Lawrence Noehren
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1976-05-17
Publication date: 1977-01-20
Also published as: ES449202A1; JPS5919879B2; NL7605657A; CA1028308A; US4008980A; IT1081220B; AU496861B2; DE2621914C2; GB1549264A; FR2315432B1; AU1404376A; MY8100074A; IL49819A0; JPS525197A; FR2315432A1; IL49819A; BR7604214A

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubschrauberrotor und insbesondere einen Querträgerrotor, wobei jeweils ein Rotorblatt an jedem Ende eines oder mehrerer einseitig gerichteter Verbundholme befestigt ist und wobei die Blattwinkelverstellvorrichtung durch den Rotor in dem Drehpunkt desselben verläuft. Insbesondere ragt die Blattwinkelverstellstange durch einen schwimmend angeordneten Zentrierstopfen, der in einer Holmbohrung angeordnet ist. Die Holmbohrung hat eine geeignete Form, um den Spannungsanhäufungsbeiwert in dem Holm in der Nähe der Bohrung wesentlich zu vermindern und zur Obertragung der unsymmetrischen Rotorblattzentrifugalbelastungen.

Es ist bekannt, den Blattwinkel der Rotore durch eine Steuervorrichtung zu verstellen, die ausserhalb des Holmes angeordnet 1st. Bei dieser Ausführung ist in dem Holm keine Bohrung erforderlich. Diese Möglichkeit hat gedoch den Nachteil, dass man eine sehr schwere Steuervorrichtung braucht, die einen sehr wesentlichen aerodynami-; sehen Widerstand hat und anfällig auf Beschädigungen durch Geschosse ist. In bekannten Hubschrauberrotoren sind mehrere Blattwinkel/er-

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stellservos ausserhalb des Rotorholmes angeordnet und an jedes Rotorblatt über eine Taumelplatte oder eine andere übliche Blattwinkelverstellvorrichtung angeschlossen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Blattwinkelverstellvorrichtung für einen Querträgerrotor wobei die Blattwinkelverstellvorrichtung durch den Rotor längs seiner Drehachse verläuft und durch ein^Servomechanismus betätigt wird, der in dem Hubschrauber angeordnet ist und deshalb keinen Luftwiderstand hat und auch durch Geschosse nicht beschädigt werden kann.

Entsprechend der Erfindung ist eine Bohrung von geeigneter Form in dem einseitig gerichteten, plattenförmigen Verbundholm des Rotors vorgesehen, und eine Blattwinkelverstellstange ragt durch die Holmbohrung und ist in derselben hin-und herbeweglich. Die Stange verläuft durch einen schwimmend angeordneten Zentrierstopfen von bestimmter Abmessung und Form der, in der Holmbohrung mittels eines Elastomers gehalten ist, dessen Formfaktor, ßurometerhärte und Abmessung derart ausgewählt sind, dass der Spannungsanhäufungsbeiwert in dem Holm in der Nahe der Bohrung wesentlich herabgesetzt ist bei der Übertragung von im wesentlichen unsymmetrischen Blattzentrifugalbelastungen und das die zu erwartenden unsymmetrischen Blattzentrifugalbelastungen aufnehmen kann.

Entsprechend der Erfindung ist das Verhältnis der Abmessung der Holmbohrung senkrecht zu der Holmspannweite an der Drehachse zu der Abmessung des Elastomers an den gegenüberliegenden Enden des Zentrierstopfens längs der· Holmspannweite etwa 7-10.

Entsprechend der Erfindung wird zum Zurückhalten des von der Belastung isolierten Zentrierstopfens in der Bohrung des Verbundholmes ein Elastomer verwendet, welches ausreichend nachgiebig ist, damit der schwimmend gelagerte Zentrierstopfen den glatten und einheitlichen Verlauf der Kraftlinien um die elliptische Holmbohrung während der· Übertragung von unsymmetrischen Zentrifugalbelastungen nicht stören kann, jedoch steif genug ist zur übertragung

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der unsymmetrischen Zentrifugalbelastungen des Holmes auf den Zentrierstopfen und dementsprechend auf die Rotornabe und den Rumpf.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ragt die Blattwinkelverstellstange durch eine elliptische Holmbohrung, welche konzentrisch zur Blattdrehachse ist und dessen Hauptachse in Richtung der Holmspannweite verläuft, die Blattwinkelverstellstange verläuft durch eine Zentrierhülse, die mit dem Stopfen in Verbindung ist, welcher in der elliptischen Holmbohrung mittels eines Elastomers von bestimmten Formfaktor, Durometerhärte und Abmessung schwimmend gelagert ist, damit der Spannungsbeiwert in dem Holm an der Stelle der Bohrung sehr wesentlich herabgesetzt wird bei der Übertragung vom symmetrischen und unsymmetrischen Zentrifugalbelastungen. Das Elastomer ist ebenfalls ausgewählt damit es die zu erwartende ungleiche Zentrifugalbelastung des Holmes übertragen kann.

Entsprechend der Erfindung ist der schwimmend gelagerte Zentrierstopfen von den Belastungen des Holmes isoliert, so dass durch die Zentrierhülse und ihre Tragvorrie htung der Verlauf der Kraftlinien um die Holmbohrung bei der übertragung der symmetrischen und unsymmetrischen Zentrifugalbelas.tungen nicht gestört wird.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung den Verbundholm von dem Zentrierstopfen mittels eines Elastomers zu isolieren, so dass bei Dehnung des Holmes infolge der Blattzentrifugalbelastung der Zentrierstopfen nicht belastet wird. Falls der Zentrierstopfen unbelastet bleibt erhält man einen glatten und gleichmässigen Verlauf der Kraftlinien um die Holmbohrung.

Entsprechend der Lehre der Erfindung wird zuerst die optimale Form der Holmbohrung für die Übertragung der symmetrischen Zentrifugalbelastungen bestimmt. Diese offene Holmbohrung ist zu bemessen, damit der Holm eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist zur Aufnahme der zu erwartenden Blattbelastung und damit der Spannungskonzentrationsbeiwert (K.) des Holmes an der Stelle der Holmbohrung minimal ist. Anschliessend wird die Form und die Abmessung des Holmzentrier-

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Stopfens und des Elastomers zur schwimmenden, belastungsfreien Lagerung des Stopfens in der Holmbohrung bestimmmt, so dass nur eine minimale Zunahme des Spannungsanhäufungsbeiwertes (K.) in dem Holm zu erwarten ist, Dies erfolgt durch Anwendung eines Rechenprogramms mit endlichen Grossen und theoretischen Federn zur Darstellung des Elastomers zur schwimmenden Lagerung des Zentrierstopfens in der Holmbohrung, um die optimale Form des Zentrierstopfens und die optimale Form sowie die Eigenschaften des Elastomers zu bestimmen. Nachdem die Abmessung und Form des Zentrierstopfens und des Elastomers festgelegt sind wird die maximale unsymmetrische Blattzentrifugalbelastung bestimmt, welche das Elastomer übertragen kann und diese wird mit der im Betrieb auftretenden Belastung verglichen.

Entsprechend der Erfindung wird das Elastomer ausgewählt, dass bei Zentrierung des Holmes durch den Zentrierstopfen während der Übertragung von unsymmetrischen Zentrifugalbelastungen, die Belastung des Zentrierstopfens auf den Holm übertragen wird, ohne dass dadurch der Spannungsanhäufungsbeiwert beeinflusst wird und damit bei Übertragung von symmetrischen Blattzentrifugalbelastungen der Spannungsanhäufungsbeiwert an der kleinen Achse der Bohrung durch den Zentrierstopfen und das Elastomer unbeeinflusst bleibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Fig. 1 ein Rotorblatt eines Zweiblattquerträgerrotors entsprechend der Erfindung.

Fig. 2 ein Vierblattquerträgerrotor entsprechend der Erfindung in auseinandergezogener Darstellung.

Fig. 3 eine Darstellung der Holmbohrung zum Zwecke der Erklärung der Erfindung.

Fig. 4 ein Modell mit enlichen Bauteilen zum Entwurf des schwim-

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mend gelagerten Zentrierstopfens.

Fig. 5 eine Darstellung des in der Bohrung des Verbundholmes schwimmend gelagerten Zentrierstopfens mit dem Verlauf der Kraftlinien in dem Holm bei der Übertragung von symmetrischen Zentrifugalbelastungen.

Fig. 6 eine Darstellung des in dem Holm schwimmend gelagerten Zentrierstopfens zur Erklärung der Dimensionierung des Elastomers für die Übertragung der unsymmetrischen Zentrifugalbelastung.

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Spannungsbeiwertes an der Holmbohrung in Abhängigkeit des Verhältnisses der Abmessung D der kleinen Achse der Bohrung und der Abmessung d,, d.h. dem Abstand zwischen der Holmbohrung und dem Zentrierstopfen längs ihrer gemeinsamen Hauptachse während der Übertragung von symmetrischen Zentrifugalbelastungen.

Fig. 8 eine graphische Darstellung der höchstzulässigen unsymmetrischen Zentrifugalbelastungen des Holmes in Abhängigkeit des Verhältnisses D/d,.

Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines Rotors mit zwei Holmen/ welche durch Befestigungsplatten miteinander verbunden sind.

In Fig. 1 ist ein Rotorblatt 10 eines Querträgerrotors 12 dargestellt, der einen Holm 14 aufweist, welcher um die Achse 16 drehbar ist und sich in Radialrichtung symmetrisch zu beiden Seiten der Achse 16 erstreckt. An jedem Ende des Holmes 14 ist ein Rotorblatt 18 befestigt. Der Holm 14 besteht aus einer biegsamen Verbundplatte mit einer Breite W und einer Dicke t an der Drehachse 16. Der Verbundholm hat mehrere einseitig gerichtete Fasern mit hoher Zugfestigkeit und grossem Elastizitätsmodul, wie z.B. Graphitfasern, welche parallel zueinander und parallel zu der Holmspannweite oder der Blattwinkelverstellachse 20 verlaufen. Diese Fasern sind in einer üblichen Masse, wie z.B. Epoxydharz, eingebettet. Die Fasern

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des Holmes 14 können auch aus Bor, Glas oder Kevlar (hergestellt durch die Textilfaserabteilung der Firma Dupont, Richmond, Virginia) bestehen. Ein Rotorblatt, z.B. 18, ist am äusseren Ende 22 des Holmes 14 mittels einer*üblichen Befestigungsvorrichtung 24 angeordnet. Hierzu sind Platten 26 an der oberen und an der unteren Seite des Holmes 14 angeordnet und eine oder mehrere Bolzen oder Schrauben 28 ragen durch miteiander ausgerichtete Öffnungen in dem Blatt 18, der unteren Platte, der oberen Platte 26 und dem Holm 14 zum Festschrauben des Blattes 18 an dem äusseren Ende 22 des Holmes 14.

Das Blatt 18 hat vorzugsweise eine leichte Bauweise und besteht z.B. aus einem mit Epoxydharz getränkten Glasfasergewebe, sowie aus einem am Holm 14 befestigten leichten Kern, z.B. aus Bienenwabenzellen. Das am Holm 14 befestigte Rotorblatt 18 hat eine Vorderkante 30, eine Hinterkante 32 und einen aerodynamischen Bereich. zwischen den beiden Kanten. Eine Spitzenkappe 36 kann in üblicher Weise an der Spitze des Blattes 18 befestigt sein und ein Blattwinkelverstellhorn 38 ist am inneren Ende des Blattes vorgesehen. Bei Ausübung einer Kraft am Winkelverstellhorn 38 durch die BlattwinkelverStellvorrichtung, welche im späteren noch ausführlicher beschrieben wird-, senkrecht zu der Zeichenebene der Fig. 1, wird das Rotorblatt 18 und das andere Rotorblatt am anderen Ende des Holmes 14 (nicht dargestellt) um die Blattwinkelverstellachse zur Veränderung des Blattwinkels bewegt. Die Blattwinkelverstellachse fällt mit der Holmlängsachse 20 zusammen. Bei'-, der Verstellung des Blattwinkels wird der Verbundholm 14 um seine Längsachse oder seine Blattwinkelverstellachse 20 verdrillt.

Der Holm 14 hat eine schwimmend gelagerte Zentriervorrichtung an seinem Mittelpunkt und diese Vorrichtung 4o wird später noch ausführlicher beschrieben.

Eine ausführlichere Beschreibung eines Querträgerrotors kann aus der U.S.Patentschrift 3,874,820 sowie aus der Ü.S.Patentanmeldung 132,459 vom 8. April 1971 entnommen werden.

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In Fig.2 ist ein Vierblattquerträgerrotor 42 dargestellt, der einen ersten Zweiblattrotor 12a und einen -zweiten Zweiblattrotor 12b umfasst, welche jeweils Rotorblätter 18a und 19a sowie 18b und 19b aufweisen, die an den gegenüberliegenden Enden von einseitig gerichteten, plattenförmigen Verbundholmen 14a und 14b befestigt sind. Die Rotore 12a und 12b sind 90° gegeneinander versetzt und sind um die Drehachse 16 drehbar . Jedes Rotorblatt hat ein Winkelverstellhorn, z.B. 38a und 38b zur Blattwinkelverstellbewegung der Rotorblätter um die Holmlängsachse oder die Blattwinkelverstellachse 20a und 20 b, wie noch später ausführlicher beschrieben wird.

Befestigungsplatten 46 und 48 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Rotore 12a und 12b und jede Platte hat eine U-förmige Vertiefung 5o und 52 zur Aufnahme des zugeordneten Holmes 14b beziehungsweise 14a, um dieselben aufeinanderliegend festzuhalten zur Bildung des Vierblattquerträgerrotors 42. Befestigungsmittel wie z.B. Bolzen mit Muttern 54 und 56 sind vorgesehen zum Verschrauben der Platten 46 und 48, um dieselben und dementsprechend die Holme mit den Rotorblättern festzuhalten.

Ein Motor 56, der vorzugsweise im Hubschrauberrumpf angeordnet ist, treibt den Rotor 42 über ein Getriebe 58 an, das ebenfalls in dem Hubschrauberrumpf angeordnet ist. Eine Antriebswelle, bei 6o teilweise dargestellt, welche z.B. als Hohlwelle ausgebildet sein kann, die über eine Vielkeilverbindung<;:61 (siehe Fig.9) mit der Getriebewelle 63 und der Platte 46 verbunden ist, dient zum Antrieb des Rotors 42 von dem Getriebe 58.

Diese Verbindung zwischen dem Rotor 42 und dem Getriebe 58 ist in Fig. 9 dargestellt. In dieser Figur sind die zwei Holme in Zusammenbaustellung zwischen den Platten 46 und 48 dargestellt. Die HoI-. me 14a und 14b sind dabei rechtwinklig in bezug aufeinander ange*-

■■eine ordnet, wie in Figur 9 dargestellt ist, welcheVSchnittansicht sich längs der Spannweite des Holmes 14b ist, befindet sich die dickste Stelle des Stopfens 84b und des elastomeren Ringes 86b auf der Längsachse des Holmes 14b. Da der Holm 14a rechtwinklig in bezug

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auf den Holm 14b angeordnet ist, zeigt Fig. 9 die dünnste Stelle des Stopfens 84a und des elastomeren Ringes 86a des Holmes 14a. Aus Figur 9 kann man erkennen, dass ein Spiel 87 zwischen der Holmzentrierhülse 74 und der Blattwinkelverstellstange 62 vorgesehen ist. Die Stange 62 kann sich immer in der Zentrierhülse 74 izer Veränderung des Blattwinkels frei hin-und herbewegen. Falls dieses Spiel 87 nicht vorhanden wäre , so würde die Zentrierhülse bei der übertragung von ,unsyinnetcischen Zentrifugalbelastungen gegen die Stange 62 drücken und somit eine Bewegung derselben verhindern. Infolge des Spieles 87 werden die Zentrifugalbelastungen der Holme 14a und 14b auf die Zentrierhülse 74 übertragen und von demselben auf die Platte 48 und 46, das Verbindungsstück 6o//die Welle 63 und schliesslich auf das Getriebe 58 oder auf einen anderen kräftigen Hubschrauberbauteil weitergeleitet, der solche Belastungen sicher aufnehmen kann.

Der Rotor 42 kann entweder ein Hauptrotor oder ein Schwanzrotor eines Hubschraubers sein. In der Figur 2 ist ein Schwanzrotor dargestellt und die Vorrichtung zur Verstellung des Winkels der Rotorblätter 18a, 18b, 19a und 19b, wird im folgenden ausführlicher beschrieben.

Der Stopfen 84 und die Zentrierhülse 74 bilden zusammen das Zentrierglied 95 und diese beiden Bauteile können aus einem Stück bestehen.Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind sie jedoch voneinander getrennt. Damit hat man die Möglichkeit die Zentrierhülse 74 aus einem guten Lagerwerkstoff herzustellen und der Stopfen 84 kann aus einem leichten Werkstoff mit hoher Festigkeit, wie ζ.Β Titan, hergestellt werden.

Die Blattwinkelverstellstange 62 ist konzentrisch zur Drehachse und längs derselben mittels eines einzigen bekannten hydraulischen oder pneumatischen Zylinderkolbenstellmotors 64 verschiebbar, der zum Schutz gegen Beschädigung durch Geschosse in dem Gehäuse des Getriebes 58 angeordnet ist. Die Blattwinkelverstellstange ist an dem Stellmotor 64 befestigt und ragt von demselben zu dem

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Querstück 66, das vorzugsweise sternförmig ausgebildet ist. Die Anzahl der Arme des sternförmigen Querstückes entspricht der Anzahl der Rotorblätter und an jedem Arm ist eine Blattwinkelverstellstange 38 befestigt. Die Stangen 68 sind an den Blattwinkelverstellhörner 38a und 38b angeschlossen. Bei einer Bewegung der Stange 62 längs der Achse 16 wird das Querstück 66 mitbewegt und bewirkt eine kollektive Veränderung des Anstellwinkels der Blätter 18a/ 18b,19a udn 19b durch gleichzeitiges Verdrillen der Holme 14a und 14b um ihre Längsachsen oder Blattwinkelverstellachsen 2oa und 2ob. Eine zyklische Veränderung des Blattwinkels ist für einen Schwanzrotor nicht erforderlich.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung , dass die Blattwinkelverstellstange 62 durch die Holme 14a und 14b und insbesondere durch die schwimmend gelagerten Zentrierstopfen 4oa und 4ob verläuft, deren Zentren mit entsprechenden Bohrungen 7o und 72 in den Platten 46 und 48 längs der Achse 16 ausgerichtet sind. Die Zentrierhülse 74 ragt durch die Befestigungsplatten 46, 48 - und durch die schwimmend gelagerten Zentrierstopfen 4oa und 4ob in den Holmen 14a und 14b. Die Stange 62 ist in-;bezug auf diese Bauteile beweglich zur Veränderung des Blattwinkels.

Es ist wesentlich dass ein Hubschrauberrotor möglichst leicht ist und dabei aber die verschiedenen, auf ihn ausgeübten Belastungen aufnehmen kann. Der Querträgerrotor kann diese Forderungen erfüllen , denn ersten sind die Holme 14a und 14b nicht aus schwerem Metall hergestellt sondern aus Verbundplatten mit mehreren Fasern hoher Zugfestigkeit und mit grossem Elastizitätsmodul, aus Graphit oder anderen Werkstoffen, die sich in einer Richtung und parallel zueinander sowie auch parallel zur Holmspannweite 2oa und 2ob erstrecken. Diese Fasern sind in üblicher Weise in einer Masse, wie ZiB. in einem Epoxydharz eingebettet. Eine solche Holmbauweise hat ein geringes Gewicht und kann hohe Zugkräfte aufnehmen, wie z.B. die Zentrifugalkräfte infolge an der an den gegenüberliegenden Enden der am Holm befestigten Rotorblätter und der Holm kann sich dabei trotzdem längs seiner Länge verbiegen. Falls Bohrungen in dem Ver-

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bundholm vorzusehen sind, so werden natürlich Fasern durchgeschnitten und dies kann die Festigkeit des Holmes sehr · wesentlich herabsetzen. Dementsprechend ist die Form der Bohrung in diesen Verbundholmen sowie die Art und Weise der beweglichen Anordnung eines Zentrierstopfens in dieser Bohrung für den Durchtritt einer Blattwinkelverstellstange 62 von grösster Wichtigkeit im Hinblick auf die Gewichtsverminderung sowie die Verminderung des Luftwiderstandes und die Anfälligkeit auf Beschädigung durch Geschosse im Vergleich zu den bekannten Ausführungen wobei Stellmotore ausserhalb der Blätter angeordnet sind zum Betätigen des Querstückes 66 für die Verstellung des Blattwinkels.

Die geeignete Form der Holmbohrung kann am besten erklärt werden durch eine Beschreibung der von uns angestellten Überlegungen zur Bestimmung der optimalen Form für die Bohrung und zur beweglichen Anordnung des Zentrierstopfens.

An erster Stelle stand die Aufgabe das Gewicht eines Hubschrauberrotors zu verringern durch Anwendung der Querträgerrotorbauweise-Dies bedingte die Anwendung eines leichten Verbundholmes wobei die Verstellung des Blattwinkels durch eine Verformung des Verbundholmes möglich ist. Somit war ein metallischer Holm von vornherein ausgeschlossen, da er nicht die erforderliche Biegsamkeit aufweist für die Blattwinkelverstellung durch Verformung des Holmes. Die Breite W und die Dicke t dieses Verbundholmes muss derart gewählt werden,dass der Holm die Belastungen und Kräfte aufnehmen kann, welchen ernährend dem Betrieb ausgesetzt ist und ausserdem ist eine Resonanz mit der natürlichen Frequenz der Rotorblätter und deren Befestigungsvorrichtung zu vermeiden.

Es stand desweiteren fest, dass der Blattwinkel der Rotorblätter ■· veränderlich sein muss. Dies kann vorgenommen werden durch Anordnung von Stellmotoren oder anderen Bauteilen an der Aussenseite des Rotors oder durch Hindurchführen einer einzigen Blattwinkelverstellstange durch den Rotor. Die erste Möglichkeit vergrössert das Gewicht des Rotors, erhöht den Luftwiderstand und ist dementsprechend

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sehr unerwünscht. Wir haben uns deshalb dafür entschieden die ßlattwinkelverstellstange durch den Holm hindurchzuführen. Dabei ist eine Durchtrittsbohrung für die Blattwinkelverstellstange in dem Holm erforderlich. Die ist mit Schwierigkeiten verbunden, da ein Teil der Fasern mit hoher Zugfestigkeit durchgeschnitten wird, welche in Längsrichtung des Holmes verlaufen. Diese Möglichkeit ist trotzdem vorteilhaft da sie die Voraussetzung schafft für einen sehr einfachen und leichten Rotor der nicht anfällig auf Beschädigungen durch Geschosse ist. Es war dementsprechend erforderlich eine geeignete Form für die Bohrung in dem Verbundholm zu bestimmen.

Aufgrund unserer Erfahrung mit metallischen Holmen wurde zunächst eine kreisförmige Bohrung in dem Holm 14 vorgesehen, wie z.B. die kreisförmige Bohrung 76 in Figur 3. Eine kreisförmige Bohrung ist am einfachsten herzustellen und schien am besten geeignet zu sein zur Abstützungjder Blattwinkelverstellstange 62, welche ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt hat. Sowohl analytische Berechnungen wie auch praktische Versuche haben jedoch erkennen lassen, dass eine kreisförmige Bohrung 76 ungeeignet ist, denn ein Holm' 14 mit einer kreisförmigen Bohrung 76 hat keine ausreichende Zugfestigkeit zur Aufnahme der Zentrifugalbelastung der Blätter. Zu unserer Überraschung wurde dabei festgestellt, dass eine kreisförmige Bohrung einen Verbundholm wesentlich stärker schwächt als einen vergleichbaren metallischen Holm.

Als logische Schlussfolgerung wurde dann vorgeschlagen trotzdem eine kreisförmige Bohrung in dem Holm vorzusehen, jedoch die Dicke t des Holmes,-zu vergrössern, damit er die erforderliche Festigkeit erhallt. Dies ist jedoch auch nicht der geeignete Weg, da die durch den dickeren Holm bedingte Gewichtsvergrösserung wieder den Vorteil des geringen Gewichtes der Querträgerrotorbauweise aufhebt. Diese ■Lösungsmöglichkeit wäre ebenfalls wesentlich kostspieliger. Was die Erhöhung des Gewichtes anbelangt, so muss man in Betracht ziehen, dass bei Vergrösserung der Dicke t des Holmes ebenfalls die Abmessungen der Befestigungsplatten steigen und die Biegsamkeit des HoI-

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mes abnimmt, so dass auch eine schwerere Blattwinkelverstellvorrichtung zum Verdrillen des Holmes erforderlich ist.

Bei dieser Sachlage wurde dann die Möglichkeit der Verwendung von nicht kreisförmigen Bohrungen herangezogen _Und es wurde untersucht ob durch Verwendung solcher Bohrungen in dem Holm die Zugfestigkeit nicht so stark herabgesetzt wird wie im Falle einer kreisförmigen Bohrung. Durch eine Reihe von Berechnungen und Analysen (mit endlichen Grossen) wurde das Verhalten des Holmes, was seine Zugfestigkeit anbelangt, für verschiedene nicht kreisförmige Bohrungen untersucht. An erster Stelle wurde eine im wesentlichen rautenförmige Bohrung untersucht, dessen Hauptachse längs der Spannweite verlauft. Man hat jedoch herausgefunden, dass bei einer solchen Bohrung Spannungsanhäufungen auftreten. Danach wurden, elliptische Bohrungen mit verschiedenem Schlankheitsgrad analytisch ausgewertet und es wurden Versuche durchgeführt für simulierte symmetrisehe Zentrifugalbelastungen, um diejenige elliptische Bohrung zu bestimmen, welche eine minimale Schwächung des Holmes zu Folge hat. Durch dieses Näherungsverfahren wurde festgestellt, wie in Figur dargestellt ist, dass eine..elliptische Bohrung 78 mit einem Schlankheitsgrad von 2 zu 1, dessen Hauptachse 8o längs der Spannweite des Holmes verläuft und dessen kleine Achse 82 die Abmessung D aufweist, am besten geeignet ist und die geringste Schwächung des Holmes zu Folge hat. Berechnungen und Versuche haben ergeben, dass ein Verbundholm 14 mit einer elliptischen Bohrung 78 etwa das zweieinhalbfache der Zugbelastung übertragen kann als ein vergleichbarer Holm mit einer kreisförmigen öffnung 76. Man kann deshalb schlussfolgern, dass zur Ausnutzung der möglichen Gewichtseinsparung im Falle der Verwendungqeines Verbundholmes, die Bohrung für den Durchtritt der Blattwinkelverstellstange eine nichtkreisförmige .,vorzugsweise elliptische, Form aufweisen muss.

Um Spannungsanhäufungen zu vermeiden soll die Holmbohrun 78 eine glatte, vorzugsweise polierte, Oberfläche haben.

Bei den Versuchen, welche durchgeführt wurden für einen Verbundholm 14 mit kreisförmiger Bohrung 76 hat sich die analytische Vor-

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aussage bestätigt, dass die ersten Abbrucherscheinungen des Holmes sich in Form von Querrissen 79 andeuten, die sich tangantiel von der Bohrung in Richtung der Fasern und der Blattspannweite fortpflanzen und schliesslich erfolgt der Bruch an einer kleinen Achse 82 der Bohrung 76 entfernten Stelle 81. Im Gegensatz hierzu sind bei einem Verbundholm mit elliptischer Bohrung 78 die ersten Abbrucherscheinungen und schliesslich auch der Bruch im wesentlichen längs der kleinen Achse 82 der Ellipse festzustellen. Es wurden · dementsprechend diagonal verlaufende Fasern 83 im Holm an der Stelle der Achse 82 zwischen der Bohrung 78 und der Holmkante vorgesehen. Die Fasern 83 können einen geeigneten Winkel, z.B. einen Winkel von 45°, mit den einseitig gerichteten Fasern bilden.

An Hand der bisherigen Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass die elliptische Bohrung 78 einer kreisförmigen Bohrung 76 in dem Holm 14 wesentlich überlegen ist, und dass ein Holm mit elliptischer Bohrung geeignet ist zur Aufnahme der gesamten Zentrifugalbelastung in Folge der an den gegenüberliegenden Enden des Holmes vorgesehenen Rotorblätter, sofern es sich um eine synmstrische Zehtrifugalbelastung handelt?

Falls das Problem nur darin bestehen würde die symmetrische Blattzentrifugalbelastung aufzunehmen oder eine Durchgangsbohrung in dem Verbundholm 14 für einen anderen Bauteil zu schaffen, der nicht mit der Bohrungswand in Berührung kommen kann, so wäre die:-.Verwendung einer nichtkreisförmigen oder elliptischen Bohrung 78 allein ausreichend zur Lösung dieser Aufgabe.

Wir hatten unSr-jedoch mit-einem-weiteren Problem zu befassen. Während dem Betrieb eines Hubschraubers treten nä milch Betriebsbedingungen auf wobei der Holm 14 unsymmetrische Zentrifugalkräfte aufzunehmen hat. Diese unsymmetrischen Zentrifugalkräfte treten auf falls die an beiden Enden des Holmes vorgesehenen Rotorblätter verschiedenen aerodynamischen Belastungen und dementsprechend verschiedenen Zentrifugalbelastungen ausgesetzt sind, so dass eine unsymmetrische resultierende Zentrifugalbelastung an dem Holm auftritt,

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die das Bestreben hat den Holm von der Drehachse 16 wegzubewegen. Es müssen folglich Mittel vorgesehen sein, um den Holm an der Achse 16 während diesen Betriebsbedingungen zurückzuhalten.Die Blattwinkelverstellstange 62 kann nicht hierzu herangezogen werden, da sie sich bei seitlicher Belastung festsetzen würde. Es ist somit ein besonderer Bauteil erforderlich, und es wurde beschlossen eine Zentrierhülse 74 oder eine Buchse zu verwenden, die die Blattwinkelverstellstange 62 mit Spiel umgibt, und welche in der Bohrung 78 gelagert sowie an den Befestigungsplatten 46 und 48 angeschlossen ist, welche ihrerseits mit dem Getriebe 58 verbunden sind. Die unsymmetrischen Zentrifugalbelastung wird vom Holm auf die Zentrierhülse 74, dann auf die Befestigungsplatten 46 und 48, und schliesslich von diesen auf das Transmissionsgehäuse 58 in dem Rumpf übertragen. Es ist zu jeder Zeit ein Spiel zwischen der Blattwinkelverstellstange 62 und der Zentrierhülse 74 erforderlich da die Stange sich sonst festsetzen würde und eine Änderung des Blattwinkels unmöglich machen würde.

Es ist demnach ersichtlich, dass die Holmbohrung 78 eine Zentrieraufgabe hat zum Abstützen der Zentrierhülse 74. Die Bohrung 78 ist " also nicht nur eine einfache öffnung für den Durchtritt der Blattwinkelver stellstnage 62. Wir hatten nun das Problem zu bewältigen, eine geeignete Abstützung für die Zentrierhülse 74 in der Bohrung 78 zu finden, ohne dadurch den Holm 14 zu schwächen und welche die Zentrieraufijabe des Stiftes 74 nicht beeinträchtigen darf.

Es wurde zuerst vorgeschlagen die Zentrierhülse 74 mittels eines elliptischen Stopfens festzuhalten, der eine mittlere, kreisförmige öffnung zur Aufnahme der Hülse 74 aufweist und der mit geringem Spiel in die elliptische Holmbohrung 78 einzusetzen wäre, z.B. mit einem Spiel von etwa o,12 mm. Dabei sollte der Stopfen in der Holmbohrung 78 mit einem strukturellen Klebemittel mit grossem Elastizitätsmodul befestigt werden, welches den Spielraum zwischen dem Aussendurchmesser des elliptischen Stopfens und der Fläche der elliptischen Holmbohrung 78 ausfüllt. Berechnungen und Versuche haben jedoch ergeben, dass eine solche Konstruktion nicht ange-

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wandt werden kann, denn infolge der zu starren Ausführung verhielt sich der Verbundholm 14 unter Belastung in gleicher Weise als wäre er mit einer kreisförmigen Bohrung 76 versehen. Dies hätte den Verlust des durch Anwendung einer elliptischen Bohrung 78 erreichten Vorteiles bezüglich der Zugfestigkeit des Holmes bedeutet.

Wir erkannten schliesslich,dass wir den elliptischen Stopfen in der Holmbohrung isolieren müssen, so dass durch den elliptischen Stopfen der glatte Kraftlinienverlauf um die Holmbohrung nicht nachteilig beeinflusst wird. Dabei ist aber zu beachten,dass die zur Isolation verwendeten Mittel auch' die unsynmetrische ,Zentrifugalbelastung von dem Holm auf die Hülse 74 übertragen müssen. Diese Anforderungen sind offenbar widersprechend, denn ein sehr weiches Isolationsmittel beeinflusst den Kraftlinienverlauf um die Holmbohrung nur minimal, während ein äusserst steifes Isolationsmittel am besten geeignet ist zur Übertragung der unsyrnnetrischen Zentrifugalbelastungen. Zu diesem doppelten Zwecke sind Federn oder elastische Werkstoffe z.B. aus Elastomer am besten geeignet. Wir haben uns für ein Elastomer entschieden, da dieser Werkstoff wahrscheinlich am besten geeignet ist.

Es wurde deshalb beschlossen den elliptischen Stopfen 84 an der inneren Wand der elliptischen Bohrung 78 in dem Holm mittels eines Elastomers von bestimmmter Abmessung festzuhalten, um den elliptischen Stopfen und die Zentrierhülse 74 von der Belastung des Verbundholmes zu isolieren. Die Abmessung des Elastomers zwischen der elliptischen Bohrung und dem elliptischen Stopfen, sein Formfaktor und seine Durometerhärte sind von grösster Wichtigkeit. An erster Stelle muss das Elastomer ausreichend nachgiebig sein um bei symnetrischer Zentrifugalbelastung einen ungestörten Verlauf der Kraftlinien 78 durch den Holm 14 zu gewährleisten, wie in Figur 5 dargestellt ist. In Figur 5 ist der beweglich angeordnete, elliptische Stopfen mit 84 bezeichnet und das Elastomer ist mit 86 bezeichnet. Der Stopfen 84 besteht vorzugsweise aus Titan oder Aluminium und kann mit Erleichterungslöcher versehen sein. Er hat im -wesentlichen die gleiche Dicke wie „der Holm 14. Aus Figur 5 ist

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ersichtlich, dass bei einer Belastung durch eine symmetrische Zentrifugalkraft die Kraftlinien gleichmässig um die elliptische Bohrung 78 verlaufen da das Elastomer 86 eine ausreichende Nachgiebigkeit hat. Falls das Elastomer 86 keine ausreichende Nachgiebigkeit hätte, so wurden wieder die gleichen Probleme auftreten, wie bei der Anwendung einer starren Klebeverbindung zwischen der elliptischen Bohrung und dem elliptischen Stopfen. An zweiter Stelle muss das Elastomer 86 eine ausreichende Festigkeit haben, um die erwähnte unsymmetrische Zentrifugalbelastung übertragen zu können, welche in Figur 6 mit t bezeichnet ist. In dieser Figur ist die Abmessung des Elastomers zwischen der Bohrung 78 und dem Stopfen längs der gemeinsamen Hauptachse 80 mit d, bezeichnet ist und die Abmessung des Elastomers zwischen der Bohrung 78 und dem Stopfen 84 längs der kleinen Achse ist mit d₂ bezeichnet.

Es wurden eine Reihe von Berechnungen und Versuche durchgeführt zum Bestimmen der Abmessung des Elastomers, welche die erwünschte Nachgiebigkeit ergibt und durch welche der Verlauf der Kraftlinien um die Holmbohrung bei der Übertragung von symmetrischen* Zentrifugalkräften und auch bei der Übertragung von unsymmetrischen Zentrifugalkräften nur minimal gestört wird.Diese Versuche, die an Hand eines Annäherungsverfahrens durchgeführt wurden dienten zum bestimmen der Federkonstante des Elastomers, die an verschiedenen . Stellen um den Umfang der Bohrung erforderlich ist und hieraus wurde dann die Durometerhärte, die Abmessung und der Formfaktor des Elastomers bestimmt, um die ermittelte Federkonstante zu erreichen. Dadurch ergibt sich .auch die Form des Aluminiumstopfens, der in der Holmbohrung durch das richtig bemessene Elastomer festzulegen ist.

Zur Bestimmung der optimalen Form der Holmbohrung und der erforderlichen Eigenschaften des Elastomers wird ein Rechenprogramm mit endlichen Grossen verwendet. An Hand dieses Rechenprogrammes mit endlibhfen Grossen wurde die Zugfestigkeit des Verbundholmes längs der kleinen Achse der elliptischen Bohrung für elliptische Bohrungen mit verschiedenen Hauptachsen und kleinen Achsen bestimmt und durch Iteration die elliptische Form festgelegt, die eine maximale

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Zugfestigkeit des Holmes längs der kleinen Achse der Ellipse gewährleistet. An Hand dieses analytischen Verfahrens konnte die optimale Form der elliptischen Bohrung 78 bestimmt werden. Die optimale Abmessung und Form der elliptischen Bohrung 78 war keinesfalls naheliegend.

Nach der Bestimmung der optimalen Form der elliptischen Bohrung in dem Holm 14 haben wir dann endliche. Modellbauteile z.B. entsprechend Figur 4, benutzt,um den Stopfen 84 in der elliptischen Bohrung 78 mittels mehreren Federn, wie z.B. 86, anzuordnen , deren Federkonstante K . von dem Formfaktor, der Durometerhärte und der Abmessung des Elastomers abhängig ist, welches sie ersetzen. Es wurden mehrere elliptische Stopfen 84 von verschiedenen elliptischen Formen mittels Federn 86 in der vorherbestimmten optimalen Holmbohrung 78 angeordnet.

An Hand dieses Verfahrens bestimmen wir die Form der elliptischen Bohrung 78 in dem Holm und die: Form des elliptischen Stopfens 84, der bei Anordnung in der Bohrung 78 durch ein geeignetes Elastomer eine Konstruktion gestattet, bei welcher der Spannungsanhäufungsbeiwert K. für die unverschlossene^:Bohrung 78 im wesentlichen gleich 1 (eins) ist und von diesem Wert nur minimal abweicht, und nicht grosser ist als das 1,05 fache des Spannungsanhäufungsbeiwertes für die unverschlossene Bohrung falls der Stopfen in derselben angeordnet ist. Der Spannungsanhäufungsbeiwert K. ist das Verhältnis der maximalen Spannung an dem Rand der Bohrung 78 geteilt durch die mittlere Spannung im Holmquerschnitt an der Stelle der Bohrung 78, und insbesondere längs der Achse 82. Der optimale Wert für den Spannungsanhäufungsbeiwert K. ist eins, was bedeuten würde, dass eine absolut gleichförmige Spannung im gesamten Holmquerschnitt längs der Achse 82 vorliegt. Dieser Wert ist natürlich nur theoretisch; in Wirklichkeit ist die Bohrungsabmessung und Form derart gewählt, dass der Spannungsanhäufungsbeiwert K_t so nahe wie möglich bei eins liegt.

Es folgt daraus, dass wir ein Rechenverfahren mit endlichen Grös-

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sen benutzt haben zur Bestimmung des Spannungsanhäufungsbeiwertes K. an der Bohrung 78 des Holmes 14. Es wurden verschiedene Abmessungen und Formen der Holmbohrung an Hand eines Annäherungsverfahrens untersucht, um zuerst die Abmessung und Form der elliptischen Bohrung 78 festzustellen, bei welcher der beste Spannungsanhäufungsbeiwert K. erreicht wird, wobei eins optimal ist. Anschliesslich wird durch Iteration in dem gleichen Rechenverfahren mit endlichen Modellbauteilen eine Serie von verschiedenartig geformten, beweglich gelagerten Stopfen 84 in der schon vorher bestimmten Holmbohrung 78 untersucht und in jedem Falle wird der Spannungsanhäufunbsbeiwert K. für die Kombination von Bauteilen bestimmt, nämlich für den Holm mit ^rder elliptischen Bohrung und:dem in dieser mittels einer Reihe von Federn 86, die das Elastomer darstellen, beweglich angeordneten Stopfen 84. Es wird erneut ein Spannungsanhäfungsbeiwert K. ermittelt, der so nahe wie möglich an den ursprünglichen Wert K. für die offene Bohrung herankommt und der in keinem Falle das 1,05 fache des Spannungsanhaafungsbeiwertes der offenen Bohrung übersteigen darf. Auf diese Weise bestimmen wir eine Bohrung mit Stopfen, die die grösste Zugfestigkeit an .der * Stelle der Holmbohrung gewährleistet. Falls der Spannungsanhäufungsbeiwert K_fc für die offenen Bohrung und-'für die Bohrung mit Stopfen unter symmetrischer Zentrifugalbelastung gleich sind, so ist der Stopfen von der Belastung des Holmes isoliert. Dies stellt jedoch noch nicht die Lösung der Aufgabe dar, denn es bleibt noch die zweite Anforderung zu berücksichtigen, dass das Elastomer steif genug sein muss zur Übertragung der am Holm angreifenden unsymmetrischen Zentrifugalbelastungen.

In den Figuren 7 und 8 sind verschiedene Zusammenhänge dargestellt, die durch Rechenverfahren mit endlichen Grossen bestimmt wurden. Die Figur 7 zeigt den Spannungsanhäufungsbeiwert K_t für die offene Bohrung und für die Bohrung mit Stopfen in Abhängigkeit des Verhältnisses der kleinen Achse der elliptischen Bohrung D zu der Abmessung d-, des Elastomer längs der gemeinsamen Hauptachse 8o der Ellipse, wie in Figur 6 dargestellt ist, für dieübertragung einer symmetrischen Zentrifugalbelastung. Es ist aus der Figur 7 ersichtlich, dass

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der Spannungsanhäüfungsbeiwert für die Bohrung ohne Stopfen das I,o5 fache des Spannungsanhäufungsbeiwertes für die Bohrung mit Stopfen ist, falls das Verhältnis D/d, gleich Io ist. Falls die Abmessung d, des Elastomers zunimmt, so fällt das Verhältnis unter 10 und bleibt damit in dem zulässigen Bereich.Dies bedeutet, dass für die Übertragung einer symmetrischen Zentrifugalbelastung eine Zunahme der Elastomerabmessung d, bessere Ergebnisse gibt und dass zulässige Werte erreicht werden falls das Verhältnis D/d, gleich 10 oder kleiner ist.

In Figur 8 iät die höchst zulässige unsymmetrische Zentrifugalbelastung des Holmes t in Abhängigkeit des gleichen Verhältnisses D/d, dargestellt. Aus Erfahrung ist bekannt, dass die unsymmetrische Zentrifugalbelastung, welche von einem Holm aufgenommen werden muss etwa bei 1% der normalen Rotorblattzentrifugalbelastung liegt. Der Dimensionierung lag deshalb diese Erkenntnis zu Grunde. Aus Figur 8 kann man erkennen, dass »ir für eine unsymmetrische Zentrifugalbelastung einen Widerspruch im Vergleich zu der symmetrischen Zentrifugalbelastung haben, da bei der obigen Dimensionierungsgrundlage das Verhältnis D/d, gleich 7 ist. Durch Verringerung der Elastomerabmessung d, erhält man bessere Ergebnisse.

Aus den Erkenntnissen der Figuren 7 und 8 kann man deshalb die Schlussfolgerung ziehen, dass für die Übertragung der symmetrischen Zentrifugalbelastung und einer unsymmetrischen Zentrifugalbelastung das Verhältnis D/d, zwischen 7 und 10 liegen muss.

Aus vorheriger Beschreibung ist ersichtlich, dass wir ein neues Verfahren ausgearbeitet haben zum Entwur.fi der Bauteile 84 und 86 zwischen der Holmbohrung 18. Entsprechend dieses Verfahrens wird ein Metallstopfen 84 in der Holmbohrung 78 mittels eines Elastomers 86 von bestimmten Formfaktor, Dicke und Durometerhärte gelagert.Das Elastomer 86 gestattet die übertragung der Kräfte vom Holm auf die Zentrierhülss 74 und vermeidet Störungen des Kraftlinienverlaufes um die Holmbohrung 78. Wir haben festgestellt, dass nur ein sehr enger Spielraum besteht für den Formfaktor und die Abmessung des

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Elastomers, die sowohl die Übertragung der Belastung als auch die Isolation gewährleisten.

Das Elastomer ist vorzugsweise ein Polyurethangummi,bekannt unter der Bezeichnung PR1535, hergestellt durch Product Research Corporation, Glendale, Kalifornien. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht der Holm 14 aus einseitig gerichteten Graphitfasern in einer Epoxydharzmasse. Die Abmessungen des Holmes betragen 13,08 auf 1,52 cm. Das Elastomer hat die gleiche Dicke als der Stopfen 84 und der Holm 14. Die Durometerhärte ist 50 und der
Formfaktor liegt zwischen 6 an der dünnsten Stelle und 0,8 an der dicksten Stelle.

Für eine ausführlichere Erklärung der Eigenschaften der Elastomere und der Bedeutung ihres Formfaktors, ihrer Durometerhärte und ihrer Abmessung wird auf das Handbuch " Molded and Extruded Rubber " der Goodyear Tire & Rubber Company, Akron, Ohio, 2. Ausgabe, 1959_{ Bezug genommen. Für eine optimale Formgebung sind folgende Abmessungen einzuhalten:
D= 6,98 cm, dj= 0,952 cm, und d₂= 0,127 cm.

Die Dicke des Elastomers ist die gleiche als die Holmdicke. Dadurch ergibt sich eine maximale Kompressionsfläche für das Elastomer
(Ohne übersteigung der Holmdicke ) zur Übertragung der unsymmetri-" sehen Zentrifugalbelastung.

In der vorhergehenden Beschreibung sind dLe Abmessungen enthalten, welche für einen bestimmten Rotor ausgearbeitet wurden. Das gleiche Verfahren kann jedoch auch angewandt werden zur Bestimmung
der Abmessungen für andere Rotorkonstruktionen.

Die Abmessung D wird durch folgende Überlegungen festgelegt:

Der erforderliche Durchmesser für die Blattwinkelverstellötange liegt mit 6,35 cm fest. Ausgehend hiervon ist die minimale Abmessung für die Wandstärke der Zentrierhülse 74 festzulegen, d^_e in

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die Befestigungsplatten 46 und 48 zum Zentrieren des Holmes einzupressen ist. Ein kleines Spiel muss zwischen dem Aussendurchmesser der Stange 62 und dem Innendurchmesser der Zentrierhülse für eine freie Hin-und Herbewegung der Stange in der Zehtrierhülse freibleiben.Dieses Spiel wurde mit o,762 mm festgelegt. Dieses Spiel ist ausreichend da die unsymmetrische Zentrifugalbelastung von dem Holm auf das Elastomer und dann auf den Stopfen 84 und auf die Hülse 86 übertragen wird, die in die Platten 46 und 48 eingepresst ist. Eine Buchse 91 stützt die Stange 62 int dem Stift 74 ab, wie in Figur 9 dargestellt ist. Anschliessend wird die kleinstmögliche Wandstärke für den elliptischen Stopfen 84 längs der kleinen Achse 82 festgelegt, wozu wir davon ausgehen, dass der Stopfen als Buchse dienen soll und unter Belastung an dieser Stelle nicht abbrechen-.darf. Desweiteren ist der Stopfen längs seiner kleinen Achse derart zu bemessen, dass er sich in Durchmesserrichtung der Holmbohrung 78 unter der an den Holmenden infolge der Rotorblätter angreifenden Zentrxfugalbelastung etwas verformen kann. Was die Abmessung d„ des Elastomers längs der kleinen Achse der Ellipse anbelangt, so ist es nur wesentlich, dass der bewegliche Stopfen 84 die Holmbohrung 78 keinesfalls an der Stelle der kleinen Achse 82 berühren darf. Das Elastomer kann eine kleine Abmessung d₂ haben, da durch die Dehnung des Holmes unter der Zentrifugalbelastung keine relative Bewegung in dem Elastomer an der kleinen Achse 82 auftritt und da keine der Fasern des Holmes an dieser Stelle durchgeschnitten sind. Je weiter wir uns von dem Mittelpunkt des Holmes längs der Hauptachse 8o in jeder Richtung entfernen werden, sind um so mehr Fasern durchgeschnitten und es ist eine grössere Bewegung der Bohrung 78 infolge der Zentrifugalbelaätung zu erwarten. Dies erfordert eine grössere Wandstärke des Elastomers bis zur Abmessung d,.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

(Iy Rotor mit wenigstens einem einseitig,gerichteten Verbundholm, der in Richtung der Holmspannweite verlaufende Fasern hoher Festigkeit aufweist, und welcher an jedem Ende ein Rotorblatt trägt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Holm für den Durchtritt einer Blattwinkelverstellstange eine elliptische Bohrung eingearbeitet ist, deren Hauptachse und kleine Achse sich im Drehpunkt des Rotors schneiden, wobei die Hauptachse in Holmlängsrichtung verläuft und beide Achsen eine Abmessung aufweisen damit der Spannungsanhäufungsbeiwert längs der kleinen Achse so nahe wie möglich bei eins liegt bei der Übertragung von symmetrischen Zentrifugalbelastungen, dass ein Zentrierbauteil in der elliptischen Bohrung beweglich angeordnet ist, derart dass ein Hohlraum zwischen dem Zentrierbauteil und der Bohrung freibleibt und dass ein Elastomer von bestimmten Formfaktor, Durometerhärte und Abmessung den Hohlraum auffüllt und den Zentrierbauteil in den Holmbohrung abstützt, so dass der Spannungsanhäufungsbeiwert längs der kleinen Achse der Ellipse bei in der Bohrung angeordnetem Zentrierbauteil im wesentlichen der gleiche ist wie der Spannungsbeiwert vor der Anordnung des Zentrierbauteiles in der Holmbohrung bei der Übertragung von syrtrnetrischer Zentrifugalbelastung.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbauteil einen zylindrischen Zentrierstift aufweist, der um die Blattwinkelverstellstange angeordnet ist und in die Holmbohrung ragt, und einen elliptischen Stopfen umfasst, der eine kreisförmige innere Bohrung hat, mit welcher er auf den Zentrierstift aufgesetzt ist, wobei der Stopfen eine elliptische äussere Fläche hat, die in der elliptischen Holmbohrung in Abstand von derselben angeordnet ist, wobei die beiden konzentrisch zueinander verlaufenden Ellipsen derart bemessen sind, dass der Hohlraum zwischen denselben eine vorbestimmte Abmessung längs den gemeinsamen Hauptachsen und den gemeinsamen kleinen Achsen der Ellipsen aufweist.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

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Hohlraum eine maximale Abmessung längs der Hauptachse und eine minimale Abmessung längs der kleinen Achse der Ellipse hat.
4. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen und der Zentrierstift aus einem Bauteil bestehen.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elliptische Holmbohrung ein Verhältnis von 2/1 der Hauptachse zu der kleinen Achse hat.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der kleinen Achse der elliptischen Holmbohrung

(D) zu der Abmessung (d-,) des Elastomers an gegenüberliegenden Seiten des Zentrierstiftes längs der Hauptachse der Ellipse zwischen 7/1 und 10/1 liegt.
7.Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierhülse die Blattwinkelverstellstange mit Spiel umgibt, dass Mittel vorgesehen sind zum Hin-und Herbewegen der St'ange längs der Drehachse und dass.Mittel vorgesehen sind zum Verbinden der Stange mit dem Holm an beiden Seiten der Drehachse damit durch Hin-und Herbewegung der Stange der Holm zu verdrillen und denmach der Blattwinkel zu verstellen ist.
8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass der Rotor ein Hubschrauberrotor ist,dass Mittel vorgesehen sind zur Befestigung der Zentrierhülse am tragenden Hubschrauberbauteil, so dass unsyintetrische Blattzentrifugalbelastungen durch das Elastomer auf die Zentrierhülse und dementsprechend auf einen tragenden Bauteil des Hubschraubers übertragen werden.
9. Rotor nach'einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Holm mehrere Fasern mit hoher Festigkeit aufweist, die sich von der elliptischen Bohrung nach aussen in einem wesentlichen Winkel zu den in Längsrichtungen des Holmes verlaufenden Fasern . erstrecken.

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lo. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Hin-und Herbewegung der Blattwinkelverstellstange zum Schutz gegen Beschädigung durch Geschosse in dem Hubschrauberrumpf angeordnet sind.

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