DE2709199A1

DE2709199A1 - Hubschrauberrotor

Info

Publication number: DE2709199A1
Application number: DE19772709199
Authority: DE
Inventors: Reginald Alan Doe; Alfred Charles Martin
Original assignee: Westland Aircraft Ltd
Current assignee: Westland Group PLC
Priority date: 1976-03-05
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1977-09-29
Also published as: FR2342892A1; GB1514347A

Description

WESTLAND AIRCRAFT LIMITED. Yeovil/Somerset. England

Hubschrauberrotor

Die Erfindung bezieht sich auf Hubschrauberrotoren, und insbesondere auf Rotornaben für Hubschrauber mit einer Vielzahl von drehbar um eine Achse angeordneten Rotorblättern.

Bei Hubschrauberrotoren werden alle axialen und zentrifugalen Belastungen, die durch Drehung der Rotorblätter auftreten, auf einen Rumpf über eine Rotornabenanordnung übertragen, die auch zweckmäßigerweise als Abstützung verwendet wird, damit die Rotorblätter die erforderlichen Schlag-Schwenk- und Winkelverstellbewegungen während des Betriebes ausführen können.

Aus diesem Grunde ist die Rotornabe ein kritischer Bestandteil, und entsprechende Festigkeitsüberlegungen haben in der Vergangenheit zu sehr schweren und unförmigen Konstruktionen geführt. Trotzdem sind häufige Wartungsinspektionen erforderlich, damit die einwandfreie Beschaffenheit der Rotornabenanordnung gewährleistet ist; da solche Inspektionen nur visuelle Prüfungen bei eingebauter Rotornabe umfassen können, ist es erforderlich, die Rotornabe zu entfernen und auseinander zu bauen, damit die gründlicheren Inspektionen durchgeführt werden können. Abgesehen davon, daß dies einen erheblichen Zeitaufwand und hohe Kosten verursacht,

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Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 839 300 Postscheck München 89369-801

Gerichtsstand Regensburg

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bedeutet dies natürlich auch, daß der Hubschrauber nicht eingesetzt werden kann, während solche Inspektionen stattfinden.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Hubschrauberrotor zuschaffen, bei welchem die Anforderungen an Wartung und Instandhaltung auf ein Minimum herabgesetzt werden.

Gemäß der Erfindung ist eine Rotornabe der gattungsgemäßen Art gekennzeichnet durch einen abgedichteten, hohlen Aufbau mit einem zentrischen Teil, der in Drehrichtung starr mit einer Rotorantriebswelle verbunden ist, eine Vorrichtung, die jedes Rotorblatt so aufnimmt, daß das Blatt während des Betriebes Schlag-, Schwenk- und WinkelVerstellbewegungen ausführen kann, eine Vorrichtung zum Einführen eines druckaufgeladenen Gases in den hohlen Nabenaufbau und eine auf Druck ansprechende Vorrichtung, die eine Anzeige ergibt, wenn der Gasdruck aus dem Inneren des Nabenaufbaues sinkt.

Vorzugsweise ist der abgedichtete hohle Rotornabenaufbau aus einem Titangußteil hergestellt.

Der zentrische Teil weist zweckmäßigerweise einen rohrförmigen Teil auf, der konzentrisch zur Rotationsachse angeordnet ist und der Keilnuten besitzt, die mit zugehörigen Keilnuten auf der Rotorantriebswelle in Eingriff stehen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich eine Vielzahl von rohrförmigen Armen, deren Anzahl gleich der Anzahl von Rotorblättern ist, von dem rohrförmigen zentrischen Teil nach außen, und zweckmäßigerweise ist die jedes Rotorblatt abstützende Vorrichtung innerhalb des entsprechenden Armes angeordnet. Seitenwandungen benachbarter Arme verlaufen dabei gleich weit und erstrecken sich in einer etwa kontinuierlichen Krümmung von einem äußeren Ende eines Armes zu einem äußeren Ende des benachbarten Armes. Die Seitenwandungen können dabei im Abstand von dem zentrischen Teil versetzt und mit ihm über Öffnungen aufweisende Stege

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verbunden sein, die zwischen jedem benachbarten Paar von Armen angeordnet sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine gewölbte Abdeckung mit einer oberen Fläche der Nabe konzentrisch zur Rotationsachse befestigt ist.

Die Vorrichtung zum Einführen eines druckaufgeladenen Gases in den hohlen Nabenaufbau weist vorzugsweise ein Gaseinzugsventil auf, und die auf Gasdruck ansprechende Vorrichtung kann eine Gasdruck-Sichtanzeigevorrichtung enthalten; ferner können das Ventil und die Anzeigevorrichtung an einem Arm oder an getrennten Armen befestigt sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Gasdruckanzeigevorrichtung ein transparentes Gehäuse aufweist, das mit einer Vielzahl von nichttransparenten, in Umfangsrichtung verlaufenden Streifen versehen ist, und daß ein inneres Bauteil mit ähnlichen Streifen versehen sowie in axialer Richtung unter dem Einfluß des Gasdruckes im hohlen Nabenaufbau beweglich ist.

Andererseits kann die auf Gasdruck ansprechende Vorrichtung einen durch Gasdruck betätigten Schalter aufweisen, der elektrisch an eine entsprechend angeordnete Vorrichtung angeschlossen ist.

Die Ro tor antriebswelle ist zweckmäßigerweise rohrförmig ausgebildet und besitzt eine Vorrichtung zum Abdichten oberer und unterer Enden der Welle sowie eine Vorrichtung zum Einführen eines druckaufgeladenen Gases in das Innere der Welle. Ein Rohr ist dabei abdichtend an seinen Enden innerhalb der rohrförmigen Rohrantriebswelle abgestützt und konzentrisch so angeordnet, daß es einen Durchgang durch die Welle, durch den wesentliche Wartungsarbeiten zum Rotor durchgeführt werden können, und einen Ringraum zwischen einer äußeren Oberfläche des Rohres und einer Bohrung der Antriebswelle ergibt.

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Ferner wird mit vorliegender Erfindung vorgeschlagen, daß die

druckvorrichtung zum Einführen aufgeladenen Gases einen Durchlaß aufweist, der eine Verbindung zwischen dem Inneren des Nabenaufbaues und dem Ringraum in der Rotorantriebswelle darstellt. Bei einer solchen Anordnung dient die auf Druck ansprechende Anzeigevorrichtung zur Erzielung einer Anzeige des einwandfreien Zustandes sowohl des Rotornabenaufbaues als auch der Antriebswelle. Andererseits kann der Ringraum getrennt vom Inneren des hohlen Aufbaues ausgebildet sein, wobei dann getrennte Einzugs- und Anzeigevorrichtungen zur Verbindung mit dem Ringraum vorgesehen sein können.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung zum Abstützen eines jeden Rotorblattes am entsprechenden Arm eine elastomere Lageranordnung auf. Jede Anordnung kann konische und kugelförmige elastomere Lagereinheiten besitzen, die miteinander durch eine rohrförmige Halterung verbunden und um einen gemeinsamen Brennpunkt angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ist die elastomere Lageranordnung abdichtend innerhalb jedes Armes über einen Flansch befestigt, der mit einem Ende der Lageranordnung verbunden und mit einer nach außen gewandten Oberfläche des entsprechenden Armes befestigt ist.

Eine Rotorblatthalterungsspindel kann drehbar mit der elastomeren Lageranordnung innerhalb der rohrförmigen Halterung so befestigt sein, daß sie von einem Ende des entsprechenden Armes vorsteht, und ein äußeres Ende der Stützspindel kann mit einer Vorrichtung zur Befestigung des Rotorblattes versehen sein. Ein inneres Ende der Spindel kann antriebsmäßig der Schwenk-Dämpfungsvorrichtung und der Rotorblattdurchwölbungs-Anschlagvorrichtung, die vollständig innerhalb des hohlen Nabenaufbaues vorgesehen ist, zugeordnet sein.

Die Rotorblattbefestigungsvorrichtung weist dabei beispielsweise einen Gelenkbolzen, und eine kraftbetätigte Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie das Rotorblatt um den Gelenkbolzen zwischen der Betriebsstellung und der gefalteten Stellung verschwenkt.

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Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das äußere Ende der Blatthalterungsspindel rohrförmig ausgebildet und so ausgelegt ist, daß sie/fraftbetätigte Vorrichtung aufnimmt; letztere ist beispielsweise als hydraulisch betriebene Blattfaltbetätigungsvorrichtung ausgebildet. Diese Betätigungsvorrichtung weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, das in reibungsarmen lagern rohrförmigen äußeren Ende der Blatthalterungsspindel gelagert ist, derart, daß es eine axiale Bewegung innerhalb des rohrförmigen Endes ausführen kann, und daß ein Kolben sich von einem äußeren Ende des Gehäuses aus erstreckt und antriebsmäßig dem Gelenkbolzen zugeordnet ist.

Ein inneres Ende des axial beweglichen Gehäuses kann einen gekrümmten Hebel aufnehmen, der sich durch Schlitze im rohrförmigen Ende der Blatthalterungsspindel erstreckt, und die äußeren Enden des Hebels können so angeordnet sein, daß sie mit einer nach außen gerichteten Oberfläche des Armes an diametral gegenüberliegenden Stellen bei einer Axialbewegung des Gehäuses während bestimmter Phasen des Betriebes in Kontakt kommen, so daß das Rotorblatt während der Faltbewegung zentralisiert und das Blatt in seiner gefalteten Stellung lokal^ oxert wird.

Vorzugsweise ist der Hebel in einer Ebene angeordnet, die etwa parallel zur Rotationsebene des Rotors liegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Hubschrauber· rotor mit einer Rotornabe, die eine Vielzahl von Rotorblättern drehbar um eine vertikale Achse aufnimmt, vorgeschlagen, daß die Rotornabe einen abgedichteten hohlen Aufbau mit einem zentrischen Teil best tzt, der in Drehrichtung starr mit einer Rotorantriebswelle verbunden ist, daß eine Vielzahl von rohrförmigen Armen sich von dem zentrischen Teil nach außen erstrecken, die in der Anzahl gleich der Anzahl von Rotorblättern sind, daß eine elastomere Lageranordnung in jedem Arm angeordnet ist und das entsprechende Rotorblatt so aufnimmt, daß das Rotorblatt in der Lage ist, während des Betriebes Schlag-, Schwenk- und Winkelverstellbewegungen auszuführen, daß ein Gaseinzugsventil mit der Rotornabe ver-

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bunden und in Verbindung mit dem Inneren der Nabe so angeordnet ist, daß die Nabenanordnung druckaufgeladen wird, und daß eine Gasdruckanzeigevorrichtung mit der Nabe befestigt und so ausgelegt ist, daß sie eine Sichtanzeige eines Gasdruckverlustes aus der Nabe anzeigt.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausfüh»rungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Teil eines Hubschrauberrotors im Schnitt,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht längs der Linie A-A nach Fig. 1, und

Fig. 3-5 Teilschnittansichten ähnlich der nach Fig. 2, wobei jede der Figuren 3, 4 und 5 eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Nach den Figuren 1 und 2 weist ein Hubschrauberrotor eine Rotornabe 11 auf, die eine Anzahl von Rotorblättern 12 aufnimmt (es ist nur ein Rotorblatt dargestellt), welche um eine vertikale Achse 13 in Richtung des Pfeiles B drehbar sind. In der Zeichnung ist nur ein Wurzelende eines Rotorblattes 12 dargestellt.

Die Rotornabe 11 ist eine integrale Konstruktion mit einem hohlen Titangußteil, das einen rohrförmigen mittleren Teil 14 und eine Vielzahl von nach außen verlaufenden, rohrförmigen Armen 15 besitzt, deren Anzahl gleich der Anzahl von Rotorblättern 12 ist. Die Seitenwände 16 benachbarter Arme 15 verlaufen gleich weit und erstrekken sich in einer etwa kontinuierlichen Kurve von einem Ende eines Armes 15 zu einem Ende zweier benachbarter Arme 15. Die Wände 16 sind von dem zentrischen Teil 14 im Abstand angeordnet und mit ihm über eine Vielzahl von Öffnungen aufweisenden, radial verlaufenden Stegen 17 zwischen jedem Arm 15 verbunden.

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Die mit Öffnungen versehenen Stege 17 gewährleisten eine freie Verbindung zwischen dem Inneren aller hohlen Arme 15 innerhalb des Nabenaufbaues 11.

Ein Gaseinzugsventil 47 und eine Gasdruckanzeigevorrichtung 48 sind so ausgelegt, daß sie mit dem Inneren eines der hohlen Arme 15 in Verbindung stehen; der Zweck dieser Maßnahme wird nachstehend erläutert. Das Ventil 47 und die Anzeigevorrichtung 48 sind in mit Schraubgewinde versehene Ansätze eingeschraubt, die an dem hohlen Arm 15 an etwa diametral gegenüberliegenden Stellen vorgesehen sind, so daß sowohl das Ventil 47 als auch die Anzeigevorrichtung 48 in der Rotationsebene der Rotornabe 11 liegen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Gasdruckanzeigevorrichtung 48 eine bekannte Vorrichtung, die ein transparentes Gehäuse aufweist, das eine Vielzahl von nichttransparenten, in Umfangsrichtung verlaufenden Streifen, und einem inneren Bauteil, das ähnliche Streifen aufweist und in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses unter dem Einfluß des Gasdruckes beweglich ist, besitzt. Eine Hülse 18 ist in dem rohrförmigen Bauteil 14 befestigt und in Drehrichtung an einer hohlen Rotorantriebswelle 49 über miteinander in Eingriff stehende Keilnuten 19 festgelegt.

Wartungen, z.B. die erforderlichen elektrischen und hydraulischen Zuleitungen (nicht dargestellt^ werden nach oben durch die hohle Welle 49 geleitet, und zwar zum äußeren Ende eines jeden Armes 15 entweder außerhalb des Armes 15 oder durch entsprechende Durchlässe (nicht dargestellt) im Gußteil.

Eine gewölbte Abdeckung 50 ist zentrisch zur Achse 30 angeordnet und abdichtend mit der Nabe 11 über einen Ring von Schrauben befestigt.

Eine elastomere Lageranordnung 20 ist in jedem Arm 15 angeordnet. Jede Lageranordnung 20 weist eine kugelförmige und eine konische elastomere Lagereinheit 21 und 22 auf, die über eine rohrförmige

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Halterung 23 miteinander verbunden sind· Die Lagereinheiten 21 und 22 besitzen einen gemeinsamen Brennpunkt 24.

Jede elastomere Lageranordnung 20 ist mit jedem entsprechenden Arm 15 über einen Flansch 25 befestigt, der mit der kugelförmigen Lagereinheit 21 verbunden und mit einer nach außen gerichteten Oberfläche des Armes 15 verschraubt ist; die Befestigung weist eine entsprechende Abdichtvorrichtung (nicht dargestellt) auf, um eine gasdichte Abdichtung zu erreichen.

Ein inneres Ende einer rohrförmigen Blattbefestigungsspindel 26 ist am oberen Ende der Lageranordnung 20 festgelegt und ist durch die rohrförmige Halterung 23 hindurch angeordnet, so daß sie von dem Ende des Armes 15 vorsteht. Die Spindel 26 schließt mit einem äußeren Ende ab, das mit dem Rotorblatt 12 über einen Blattfaltgelenkbolzen 27 befestigt ist.

Ein Schublager 46 ist zwischen der Spindel 26 und dem Inneren der rohrförmigen Lagerhaiterung 23 vorgesehen, um eine gegenseitige Beeinflussung der Teile während normaler Bewegungen der Rotorblätter 12, die während des Betriebes auftreten, zu verhindern,

Ein inneres Ende der Spindel 26 ist über einen Abstandshalter 28 befestigt, der auf Keilnuten auf der Spindel 26 befestigt und durch eine Haltemutter 29 festgelegt ist. Zusätzlich ist eine Abdeckung 30 auf einem Vierkantabschnitt 31 angeordnet, der auf der Spindel ausgebildet ist und einen Ringflansch besitzt, welcher zusammen mit dem Abstandshalter 28 an einem Ringbauteil 32 festgeschraubt ist, das mit dem konischen elastomeren Lager 22 verbunden ist.

Eine Verlängerung der Spindel 26 ergibt eine Befestigung für ein drehbar befestigtes Lager 23, das durch eine Schraubenmutter festgelegt ist. Das Lager 33 weist einen vorstehenden Ansatz 34 auf, der eine Aufnahme für ein Ende eines Schwenkdämpfers 35, vorzugsweise elastomerer Ausgestaltung, bildet. Das andere Ende des Dämpfers 35 ist mit einem Ansatz 36 verschraubt, der auf der inneren Oberfläche der Wände 16 ausgebildet ist, so daß er durch

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die Öffntang in den Stegen 17 und etwa tangential zum zentrischen Teil 14 festgelegt ist.

Ein gegabeltes Ende 37 geht von einem Ansatz am zentrischen Teil 14 zwischen jedem Steg 17 aus und nimmt schwenkbar einen vierkantförmigen Durchwölbungsanschlaghebel 38 um eine horizontale Achse

Kontauf, derart, daß eine der Kanten in akt mit dem Lager 33 während bestimmter Betriebsphasen kommt und die andere Oberfläche in Kontakt mit einem starren Durchwölbungsanschlagring 39 kommt, der federnd auf Gummibefestigungen (nicht dargestellt) an jedem Steg 17 befestigt sind.

Außerhalb der Arme 15 weist das äußere vorstehende Ende der Spindel 26 einen vergrößerten rohrförmigen Teil 51 auf, der eine hydraulisch betriebene Blattfaltbetätigungsvorrichtung 40 aufnimmt (Fig. 2). Die Betätigungsvorrichtung weist ein Gehäuse 41 auf, das auf reibungsarmen Lagern 42 zur Erzielung einer Axialbewegung abgestützt ist, ferner einen Kolben 43, der schwenkbar mit nach innen gerichteten Flanschen am wurzelseitigen Ende des Blattes 12 verbunden ist. Andererseits kann der Kolken 43 mit einer anderen Ausführungsform von Blattfaltmechanismus verbunden sein, die kämmende Wechselzahnräder aufweist, von denen eines starr mit dem Gelenkbolzen 27 befestigt ist.

Ein inneres Ende des Gehäuses 41 nimmt einen gekrümmten Hebel 44 auf, der durch entsprechende Schlitze 45 in der Spindel 26 in einer Ebene etwa parallel zur Rotationsebene führt und so angeordnet ist, daß während bestimmter Betriebsphasen die Enden des Hebels 44 mit einer äußeren Oberfläche des Flansches 25 an diametral gegenüberliegenden Stellen in Kontakt kommen. Ein Blattsteigungs-Steuerhebel 65 ist mit einem Flansch auf der Spindel 26 befestigt und mit einem Flugsteuersystem (nicht dargestellt) verbunden.

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die Achse der Spindel 26 und damit des Blattes 12 gegenüber der Rotationsachse 13 der Nabe versetzt ist. Die Lage des Brennpunktes 24 der elastomeren Lageranordnung bestimmt diese Versetzung bei der dargestellten Ausführungsform ist die Versetzung an einer Stelle entsprechend etwa 5% des Rotorblattradius -

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gemessen von der Achse 13 - angeordnet. Die Ausbildung nach vorliegender Erfindung erleichtert es, Änderungen in dieser Position der erforderlichen Steueransprechforderung unterschiedlicher Konstruktionen anzupassen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein Rohr 52 koaxial in der Antriebswelle 49 so aufgenommen,daß es einen ringförmigen Raum 53 zwischen einer äußeren Oberfläche des Rohres 52 und einer Bohrung der Welle 49 ergibt. Das Rohr 52 stellt einen Durchgang für eforderlich werdende Wartungsarbeiten zum Rotor bei dieser Ausführungsform dar und ist an den oberen und unteren Enden durch Flanschaufnahmeteile 54 und 55 gehalten. Entsprechende Gasdruckdichtungen 56 sind an jedem Ende des Rohres 52 vorgesehen, und eine Gasdruckdichtung 57 befindet sich am unteren Ende der Hülse 18.

Der ringförmige Raum 5 3 steht mit einer Kammer 58 am oberen Ende der Antriebswelle 49 in Verbindung, die ihrerseits über den Durchgang 59 in der Hülse 18 und den zentrischen Teil 14 mit dem Inneren eines der Hohirme 15 in Verbindung steht.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der der ringförmige Raum 53 getrennt vom Inneren des Armes 15 abgedichtet ist. Bei dieser Anordnung sLnd ein zusätzliches Gaseinzugsventil 60 und eine Gasdruckanzeigevorrichtung 61 in das untere vorstehende Ende der Antriebswelle 49 eingeschraubt und stehen mit dem Raum 53 in Verbindung.

In Fig. 5 besitzt eine hohle Rotorantriebswelle 62 einen oberen Flanschteil 63, der antriebsmäßig mit der Rotornabe 11 über einen Ring von Schrauben in Verbindung steht, die in entsprechende, Schraubgewinde aufweisende Ansätze auf der Nabe 11 eingeschraubt sind. In der Schraub-befestigung sind entsprechende Abdichtvorrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen. Ein Rohr 52 ist in der hohlen Welle 62 zur übertragung wichtiger Wartungsarbeiten aufgenommen, und der ringförmige Raum 53 steht über den Durchgang 64

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im zentrischen Teil 14 mit dem Inneren eines der Arme 15 in Verbindung.

Im Betrieb des Hubschrauberrotors nach vorliegender Erfindung ergibt der hohle Nabenaufbau 11, in welchem die Blatthalterungslager, die Schwenkdämpfer und der Blattdurchwölbungsanschlagmechanismus untergebracht sind, eine aerodynamisch saubere Konstruktion mit einem geringen Luftwiderstand. Des weiteren sind die Teile gegen das Eindringen von Schmutz, Staub und Feuchtigkeit geschützt, wodurch Verunreinigungen und Beschädigungen vermieden werden können und die Lebensdauer erhöht wird.

Aus den Figuren 1 und 2 ergibt sich, daß der Einbau der einzigen elastomeren Lageranordnung 20 eine wirksame Abdichtung am Ende eines jeden Armes 15 zur Aufrechterhaltung eines Gasdruckes innerhalb des hohlen Nabenaufbaues 11 erleichtert.

Druckaufgeladenes Gas wird in das Innere des Nabenaufbaues 11 über das Gaseinzugsventil 47 in einen der Arme 15 eingeführt und in Umlauf gesetzt, so daß der gesamte hohle Aufbau 11 über die Öffnungen in den Stegen 17 gefüllt wird. Das Gas mit einem Druck von

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0,7 kg/cm (d.h. etwa 1,68 kg/cm absolut) kann Luft sein, obgleich auch trockener Stickstoff zur Verhinderung innerer Korrosion verwendet werden kann.

Der Druck das Gases wirkt auf die Anzeigevorrichtung 48 in der Weise, daß die Streifen am Gehäuse und dem inneren Bauteil in Deckung kommen. Im Falle einer Verringerung des Gasdruckes, die beispielsweise durch einen Riß im Nabenaufbau 11 verursacht wird, verschiebt sich der innere Bauteil in der Anzeigevorrichtung 48 in axialer Richtung, so daß die Streifen von denen im Gehäuse versetzt werden, wodurch eine unmittelbare visuelle Anzeige erhalten wird, so daß ein Fehler im Nabenaufbau 11 sofort während der routine mäßigen Wartungsinspektionen sichtbar wird.

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Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine ähnliche Methode zu verwenden, um den einwandfreien Zustand von hohlen Holmen in Hubschrauberrotorblättern zu prüfen, und ein solches System ist als "Blattinspektionsmethode" bekannt geworden. Durch Verwendung eines hohlen Nabenaufbaues, der aerodynamische und andere Vorteile mit sich bringt, wird mit vorliegender Erfindung eine rasche und wirksame Prüfung auf einwandfreien Zustand des Nabenaufbaues selbst erzielt. Wenn vorliegende Erfindung in Verbindung mit der bekannten Blattinspektionsmethode bei Hubschraubern verwendet wird, ergibt sich die Möglichkeit einer gleichzeitigen Nabeninspektionsmethode, die eine Erweiterung der Inspektion und Wartung mit sich bringt, mit der das Wartungspersonal vertraut ist.

Mit vorliegender Erfindung werden deshalb wesentliche Vorteile
dadurch erzielt, daß der Aufwand für die routinemäßige Inspektion und W_artung erheblich reduziert und die Sicherheit des Hubschrauberbetriebes wesentlich erhöht werden kann.

In bezug auf die letzteren Vorteil wird darauf hingewiesen, daß die Anzeigevorrichtung 48 durch eine Druckanzeigevorrichtung in Form eines auf Gasdruck ansprechenden Schalters ersetzt oder ergänzt werden kann, wobei der Schalter elektrisch an eine zentrale Warntafel angeschlossen sein kann. Eine derartige Tafel kann
zweckmäßigerweise in der Kabine des Piloten vorgesehen sein und so ausgelegt sein, daß es ein sichtbares und/oder hörbares Warnsignal ergibt, wenn ein Verlust an Gasdruck aus der Nabe während des Fluges auftritt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Inspektion auf die
hohle Antriebswelle des Rotors 49 erweitert. Bei einer Druckaufladung des Nabenaufbaues 11 ströafe cfe_s druckaufgeladene Gas durch den Durchlaß 59 und füllt den ringförmigen Raum 53, wodurch eine unmittelbare visuelle Prüfung des einwandfieien Zustandes sowohl
des Nabenaufbaues als auch der Rotorantriebswelle auf der einen, extern angeordneten Anzeigevorrichtung 48 erzielt wird (Fig. 2).

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Eine getrennte Möglichkeit ist in Fig. 4 vorgesehen, um den einwandfreien Zustand der hohlen Antriebswelle 49 zu prüfen. Der ringförmige Raum 53 ist mit druckaufgeladenem Gas über ein zusätzliches Einzugsventil 60 gefüllt und es wird eine Anzeige durch eine zusätzliche Anzeigevorrichtung 61 vorgesehen. Das Ventil 60 und die Anzeigevorrichtung 61 sind in einem vorstehenden untere-n Ende der Antriebswelle 49 vorgesehen, obgleich sie auch an einer anderen zweclcmäßigen Stelle angeordnet sein können, an der sie auf einfache Weise zugänglich sind.

Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Verbindung zwischen dem Nabenaufbau 11 und einer hohlen Rotorantriebswelle 62. Bei dieser Ausführungsform wird die Nabeninspektion so erweitert, daß die Antriebswelle 62 mit eingeschlossen wird, indem ein Durchgang £3 im mittleren Teil 14 vorgesehen wird, der den Fluß druckaufgeladenen Gases in den abgedichteten ringförmigen Raum 5 3 gewährleistet.

Nach den Figuren 1 und 2 werden Zentrifugalbelastungen, die während des Betriebes auftreten, auf die Nabe 11 über die elastomeren Lagereinheiten 21 und 22 übertragen, die relativ steif in der Kompression sind, und es werden Blattschlag- und Blattschwenkbewegung en durch Verdrehen der Lager um den Brennpunkt 24 zugelassen. Rotorblattsteigungsänderungen, die durch den Hebel 65 eingeleitet werden, werden durch Torsionsbewegungen über beide Lagereinheiten 21 und 22 in Serie zugelassen, so daß die gesamte Torsionssteifigkeit auf einen annehmbaren Wert reduziert wird. Die Steigungsänderung sbewegungen werden auf die Lagereinheiten sowohl über den mit Keilnuten versehenen Abstandshalter 28 als die Abdeckung 30 übertragen, obwohl die Abdeckung 30 in diesem Zusammenhang nicht wesentlich ist.

Eine Schwenkbewegung wird durch die Dämpfer 35 gedämpft, die mit der Spindel 26 an einer Stelle etwa 16,75 cm innerhalb des Brennpunktes 24 befestigt sind. Wenn vorstehend elastomere Dämpfer beschrieben worden sind, ist dies so zu verstehen, daß auch andere entsprechende Vorrichtungen, z.B. hydraulische Dämpfer, verwendet werden können.

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Wird der Rotor angehalten, wird die Blattdurchwölbung durch den gemeinsamen Kontakt der Lager 33 über die Hebel 38 auf den Ring 39, der unter Kompression steht, begrenzt. Beim normalen Flug wird die individuelle Blattwölbung nicht begrenzt, der Ring 39 wird seitlich auf seinen Gummibefestigungen verschoben, wenn er nur von einer Stelle beaufschlagt wird.

Wenn es erwünscht ist, die Blätter 12 in eine Staustellung zu falten, wird der Rotor in entsprechender Weise positioniert und Flugsteuerwinden werden in einer vorbestimmten Taumelscheibeneinst el lung verriegelt, wodurch gewährleistet ist, daß sich einzelne Blätter auf der richtigen Ebene zur Erzielung eines Spieles falten. Torsionsbelastungen auf die Steigungsänderungsachse, die von dem Blatt während des Faltens aufgegeben werden, wird durch die Winden über den Steigungssteuerarm entgegengeewirkt.

Die Rotorblattverriegelungsbolzen (nicht gezeigt) werden freigegeben. Eine anfängliche Beaufschlagung einer jeden hydraulischen Betätigungsrichtung 40 zum Falten der Blätter 12 durch Ausfahren des Kolbens 43 bewegt das Gehäuse 41 des Betätigers in axialer Richtung in den Lagern 42 gegen den Nabenaufbau 11. Diese Bewegung bewirkt, daß die Enden des gekrümmten Hebels 44 gegen die Oberfläche des Flansches 25 belastet werden, wie in Fig. 1 gezeigt, wodurch der axialen Belastung des Blattes 12 über die Nabe 11 so entgegengewirkt wird, daß das Blatt 12 zentralisiert wird und positiv während des Faltens und nach dem Falten um den Gelenkbolzen 27 gehalten wird. Diese Belastung wird automatisch während des Streckens der Blätter 12 freigegeben, damit normale Bewegungen der Blätter während des Fluges vereinfacht werden.

Ein Problem, das bei Hubschrauberrotoren die Verwendung von elastomeren Vorrichtungen ausgeschlossen hat, insbesondere wenn Man den Betrieb bei extrem tiefen Temperaturen betrachtet, besteht darin, daß solche Vorrichtungen immer härter und steifer werden, je tiefer die Umgebungstemperatur sinkt, wodurch ihre Betriebseigenschaften sich ändern. Dies ist insbesondere in Hinblick auf elastomere Dämpfer wichtig, da sich daraus bein Anlassen ein Phänomen ergeben

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kann, das als Grundresonanz bekannt ist, und das ernsthafte Beschädigungen der Maschine mit sich bringen kann.

Die Anordnung nach vorliegender Erfindung, bei der die Lager und Dämpfer im hohlen, abgedichteten Nabenaufbau eingeschlossen sind, bringt eine Lösung für dieses Problem. So können auf einfache Weise Mittel zum Vorheizen der elastomeren Vorrichtungen, z.B. elektrisch betätigte Heizelemente, in den hohlen Nabenaufbau 11 eingebaut und zusammen mit anderen Funktionen durch die hohlen Rotorantriebswellen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung angeschlossen werden.

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Claims

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Patentansprüche

1.*Rotornabe für Hubschrauber, die eine Vielzahl von drehbar

eine Achse angeordneten Rotorblättern aufnimmt, gekennzeichnet durch einen abgedichteten hohlen Aufbau mit einem zentrischen Teil (14), der in Drehrichtung starr mit einer Rotorantriebswelle (49) verbunden ist, eine Vorrichtung (20), die jedes Rotorblatt (12) so aufnimmt, daß das Blatt während des Betriebes Schlag-, Schwenk- und Winkelverstellbewegungen ausführen kann, eine Vorrichtung (47) zum Einführen eines druckaufgeladenen Gases in den hohlen Nabenaufbau (11), und eine auf Druck ansprechende Vorrichtung (48), die eine Anzeige ergibt, wenn der Gasdruck aus dem Inneren des Nabeaufbaues sinkt.

2. Rotornabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgedichtete hohle Rotornabenaufbau (11) ein Titangußteil ist.

3. Rotornabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrische Teil (14) einen rohrförmigen Teil aufweist, der konzentrisch zur Rotationsachse angeordnet ist und Keilnuten besitzt, die mit zugehörigen Keilnuten (19) auf der Rotorantriebswelle (49) in Eingriff stehen.

4. Rotornabe nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von rohrförmigen Armen (15), deren Anzahl gleich der Anzahl von Rotorblättern (12) ist, sich von dem zentrischen Teil (14) nach außen erstreckt.

5. Rotornabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenwandungen (16) benachbarter Arme (15) gleich weit verlaufen und sich in einer etwa kontinuierlichen Kurve von einem äußeren Ende eines Armes zu einem äußeren Ende des benachbarten Armes erstrecken.

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6. Rotornabe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen (16) im Abstand von dem zentrischen Teil (14) versetzt und mit ihm über öffnungen aufweisende Stege (17) verbunden sind, die zwischen jedem benachbarten Paar von Armen (15) angeordnet sind.

7. Rotornabe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewölbte Abdeckung (50) mit einer oberen Fläche der Nabe (11) konzentrisch zur Rotationsachse (13) befestigt ist.

8. Rotornabe nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (47) zum Einführen eines druckaufgeladenen Gases in den hohlen Nabenaufbau (11) ein Gaseinzugsventil aufweist.

9. Rotornabe nach Anspruch 8 in Verbindung mit einem der Ansprüche 4-7i dadurch gekennzeichnet, daß das Gaseinzugsventil (47) an einem der Arme (15) befestigt ist.

10. Rotornabe nach einem der Ansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß die auf Gasdruck ansprechende Vorrichtung (49) eine Gasdruck-Sichtanzeigevorrichtung ist.

11. Rotornabe nach Anspruch 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 4-9» dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdruck-Sichtanzeigevorrichtung (48) an einem der Arme (15) befestigt ist.

12. Rotornabe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdruckanzeigevorrichtung (48) ein transparentes Gehäuse aufweist, das mit einer Vielzahl von nichttransparenten, in Umfangsrichtung verlaufenden Streifen versehen ist, und daß ein inneres Bauteil mit ähnlichen Streifen versehen sowie in axialer Richtung unter dem Einfluß des Gasdruckes im hohlen Nabenaufbau (11) beweglich ist.

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13· Rotornabe nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Gasdruck ansprechende Vorrichtung (48) einen durch Gasdruck betätigten Schalter aufweist.

14. Rotornabe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Gasdruck ansprechende Schalter elektrisch mit einer Warnvorrichtung verbunden ist.

15· Rotornabe nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorantriebswelle (49) rohrförmig ausgebilder ist und eine Vorrichtung (56, 57) zum Abdichten oberer und unterer Enden der Welle (49) sowie eine Vorrichtung (60) zum Einführen eines druckaufgeladenen Gases in das Innere der Welle aufweist.

16. Rotornabe nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (52) abdichtend an seinen Enden innerhalb der rohrförmigen Rotorantriebswelle (49) abgestützt ist und daß das Rohr (52) konzentrisch so angeordnet ist, daß es einen Durchgang durch die Welle und einen Ringraum (55) zwischen einer äußeren Oberfläche des Rohres (52) und einer Bohrung der Antriebswelle (49) ergibt.

17· Rotornabe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (60) zum Einführen druckaufgeladenen Gases einen Durchlaß aufweist, der eine Verbindung zwischen dem Inneren des Nabaufbaues (11) und dem Ringraum (53) in der Rotorantriebswelle (49) darstellt.

18. Rotornabe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (60) zum Einführen druckaufgeladenen Gases ein Gaseinzugsventil aufweist, das in der Rotorantriebswelle (49) in Verbindung mit dem Ringraum (53) befestigt ist, und daß eine auf Druck ansprechende Vorrichtung (61) vorgesehen ist, die eine sofortige Anzeige eines Gasdruckabfalles aus dem Raum (53) ergibt.

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19· Rotornabe nach einem der Ansprüche 4-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (20) zum Abstützen eines jeden Rotorblattes (12) eine elastomere Lageranordnung innerhalb eines entsprechenden der festen Arme (15) aufweist und eine konische sowie eine kugelförmige elastomere Einheit (21, 22) besitzt, welche durch eine rohrförmige Ha It erunipmit einander verbunden sind und um einen gemeinsamen Brennpunkt (24) angeordnet sind.

20. Rotornabe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Lageranordnung (20) abdichtend mit jedem Arm (15) über einen Flansch (25) befestigt ist, der mit einem Ende der Lageranordnung (20) verbunden und mit einer nach außen gewandten Oberfläche des entsprechenden Armes (15) befestigt ist.

21. Rotornabe nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blatthalterungsspindel (26) drehbar mit der elastomeren Lageranordnung (20) innerhalb der rohrförmigen Halterung (23) so befestigt ist, daß sie von einem Ende des entsprechenden Armes (15) vorsteht, und daß ein äußeres Ende der Stützspindel (26) mit einer Vorrichtung (27) zur Befestigung des Rotorblattes (12) versehen ist.

22. Rotornabe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Ende der Blatthalterungsspindel (26) antriebsmäßig der Schwenk-Dämpfungsvorrichtung (35) und der Rotorblattdurchwölbungs-Anschlagvorrichtung (39)» die innerhalb des hohlen Rotornabenaufbaues (11) vorgesehen ist, antriebsmäßig zugeordnet ist.

23. Rotornabe nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattbefestigungsvorrichtung (27) einen Gelenkbolzen aufweist, und daß eine kraftbetätigte Vorrichtung (40) so ausgebildet ist, daß sie das Rotorblatt (12) um den Gelenkbolzen (27) zwischen der Betriebsstellung und der gefalteten Stellung verschwenkt.

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24. Rotornabe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende der Blatthalterungsspindel (26) rohrförmig ausgebildet und so ausgelegt ist, daß sie die kraftbetätigte Vorrichtung (40) aufnimmt.

25· Hotornabe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftbetätigte Vorrichtung (40) eine hydraulisch betriebene Blattfaltbetätigungsvorrichtung ist.

26. Hotornabe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (40) ein Gehäuse (41) aufweist, das in reibungsarmen Lagern (42) im rohrförmigen äußeren Ende der Blatthalterungsspindel (26) gelagert ist, so daß es eine axiale Bewegung innerhalb des rohrförmigen Endes ausführen kann, und daß ein Kolben (43) sich von einem äußeren Ende des Gehäuses (41) aus erstreckt und antriebsmäßig dem Gelenkbolzen (27) zugeordnet ist.

27· Rotornabe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Ende des axial beweglichen Gehäuses (41) einen gekrümmten Hebel (44) aufnimmt, der sich durch Schlitze (45) in rohrförmigen Ende der Blatthalterungsspindel (26) erstreckt, und daß die äußeren Enden des Hebels (44) so angeordnet sind, daß sie mit einer nach außen gerichteten Oberfläche des Armes (15) an diametral gegenüberliegenden Stellen bei einer Axialbewegung des Gehäuses während bestimmter Phasen des Betriebes in Eontakt kommen.

28. Rotornabe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (44) in einer Ebene angeordnet ist, die etwa parallel zur Rotationsebene des Rotors liegt.

29· Hubschrauberrotor mit einer Rotornabe, die eine Vielzahl von Rotorblättern drehbar um eine vertikale Achse aufnimmt,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Hotornabe (11) einen abgedichteten hohlen Aufbau mit einem zentrischen Teil (14) besitzt, der in Drehrichtung starr mit einer Rotorantriebswelle (49) verbunden ist, daß eine Vielzahl von rohrförmigen Armen (15) sich von dem zentrischen Teil (14) nach außen erstrecken, die in der Anzahl gleich der Anzahl von Rotorblättern (12) sind, daß eine elastomere Lageranordnung (20) in jedem Arm (15) angeordnet ist und das entsprechende Rotorblatt (12) so aufnimmt, daß das Rotorblatt in der Lage ist, während des Betriebes Schlag-Schwenk- und Winkelverstellbewegungen auszuführen, daß ein Gaseinzugsventil (47) mit der Rotornabe (1") verbunden und in Verbindung mit dem Inneren der Nabe so angeordnet ist, daß die Nabenanordnung druckaufgeladen wird, und daß eine Gasdruckanzeigevorrichtung (48) mit der Nabe (11) befestigt und so ausgelegt ist, daß sie eine Sichtanzeige eines Gasdruckverlustes aus der Nabe anzeigt.

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