DE2819223A1

DE2819223A1 - Impeller partic. for dirigible - has blades asymmetrical about axis of oscillation, with follower for controlling cam on larger side

Info

Publication number: DE2819223A1
Application number: DE19782819223
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Med Haeusser
Original assignee: HAEUSSER WILHELM DR MED DENT
Current assignee: HAEUSSER WILHELM DR MED DENT
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1979-11-08
Also published as: DE2819223C2

Abstract

The impeller for a dirigible is mounted in pairs on either side of the fuselage on a transverse shaft. The angle of incidence relative to the plane of rotation of the blades is varied cyclically by means of a fixed annular cam around the shaft and a follower on the blade root. Blades (30) are asymmetrical with respect to their axis of oscillation (34). The cam follower (52) contact line with the cam (42) is in the plane of the wider part (48) of the blade, and leading relative to the axis of oscillation. The angle of oscillation does not exceed 45 deg.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flügelrad, insbesondere für Flü-The invention relates to an impeller, in particular for Flü-

gelradflugzeuge mit wenigstens zwei paarweise auf beiden Seiten des Flugzeugrumpfes angeordneten, um eine quer zum Flugzeugrumpf verlaufende Achse drehbaren Flügelrädern, deren Flügel während ihres Umlaufs eine in Bezug auf die Rotationsebene des Flügelrades veränderliche Neigung erfahren, die durch eine das Ende der Flügelwelle umgebende Kurvenbahn und eine die Kurvenbahn erfassende Nockenfläche der Flügel steuerbar ist.wheeled aircraft with at least two pairs on either side of the Aircraft fuselage arranged, rotatable about an axis extending transversely to the aircraft fuselage Impellers, the blades of which are one in relation to the plane of rotation during their revolution of the impeller experienced variable inclination caused by the end of the impeller shaft surrounding cam track and a cam surface of the wing that detects the cam track is controllable.

Derartige Flügelradflugzeuge sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Es handelt sich um Flugzeuge, die auf beiden Seiten des Rumpfes je ein oder zwei Flügelräder aufweisen, die sich in einer senkrechten, parallel zur Flugrichtung liegenden Ebene drehen. Die Flügelräder weisen zwei oder mehrere Flügel auf, deren Winkelstellung zur Rotationsebene während des Umlaufs ständig geändert wird. Auf diese Weise erzeugen die Flügel während ihres Drehungsbereiches entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung einen erheblichen Luftwiderstand, der in einen Vortrieb oder Auftrieb des Flugzeugs umgesetzt wird, während sie beim Rücklauf in die Ausgangsstellung einen wesentlich geringeren Luftwiderstand bieten. Derartige Flugzeuge können daher beispielsweise je nach Steuerung der Flügelneigung einen Senkrecht start oder einen üblichen Flug durchführen.Such impeller airplanes are in various embodiments known. These are aircraft that have one on either side of the fuselage or have two impellers, which are in a perpendicular, parallel to the direction of flight rotate lying plane. The impellers have two or more wings, their Angular position to the plane of rotation is constantly changed during the revolution. on in this way, the wings produce against the desired rotation during their range of rotation Direction of movement creates considerable air resistance, which results in propulsion or buoyancy of the aircraft is implemented while it is returning to the starting position offer a significantly lower air resistance. Such aircraft can therefore For example, depending on the control of the wing inclination, a vertical start or a perform usual flight.

Zum Stand der Technik wird auf die US-PS 1 957 739 sowie den Aufsatz von Everling/Rohrbach "Zur Frage des Flügelrades" in der Zeitschrift Luftwissen, 1934, Seite 221 Bezug genommen.For the prior art, reference is made to US Pat. No. 1,957,739 and the article von Everling / Rohrbach "On the question of the impeller" in the magazine Luftwissen, Reference 1934, page 221.

Bei derartigen Flügelrädern bereitet die Neigungsverstellung der Flügel, die wenigstens zweimal während einer Umdrehung erfolgen muß, gewisse Schwierigkeiten. Diese Neigungsverstellung erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines komplizierten Nockenmechanismus aus dem Inneren eines Flügelwellen-Gehäuses. Die genannte US-PS zeigt beispielsweise eine das Ende der Flügelwelle umgebende, als Nut ausgebildete Kurven- bahn, in die für jeden Flügel eine Rolle eingreift, die über zwei Hebel die Schwenkung der Flügel steuert. Diese Steuerung ist erkennbar kompliziert, und sie ist für eine spielfreie Neigungsverstellung der Flügel kaum geeignet, da andernfalls kaum zu realisierende Passungsgenauigkeiten zwischen der Rolle und der Kurvenbahn und in den Gelenken der verschiedenen Hebel erforderlich wären. Im übrigen muß sich das Spiel mit zunehmendem Verschleiß in dem Steuermechanismus erheblich erhöhen, so daß es zu Schwingungen in den Flügeln kommen muß.With such impellers, the inclination adjustment of the blades prepares which must be done at least twice during one revolution, certain difficulties. This inclination adjustment is usually done with the help of a complicated cam mechanism from the inside of a vane housing. The said US-PS shows for example a curve designed as a groove surrounding the end of the vane shaft train, in which a role engages for each wing, which controls the pivoting via two levers the wing controls. This control is recognizably complex, and it is for one Backlash-free inclination adjustment of the wings hardly suitable, otherwise hardly to realizing accuracy of fit between the roller and the cam track and in the joints of the various levers would be required. Otherwise it must be Clearly increase play with increasing wear in the control mechanism, so that there must be vibrations in the wings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und stets, insbesondere auch bei gewissem Verschleiß absolut spielfrei arbeitende Steuerung für die Flügelverstellung zu schaffen.-Diese Aufgabe wird bei einem Flügelrad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Flügel in Bezug auf ihre Neigungsachse asymmetrisch mit einer breiteren und einer schmaleren Teilfläche ausgebildet sind und daß die Flügel angrenzend an die Flügelwelle auf der Seite der breiteren Flügel-Teilfläche Nockenflächen aufweisen, die sich während der Rotation des Flügelrades an nur einer Kurvenbahn auf der inneren Seite der Rotationsebene in Drehrichtung vor der Neigungsachse abstützen.The invention is based on the object of providing a simple and always Especially with a certain amount of wear and tear, the control works absolutely free of play for the wing adjustment.-This task is performed with an impeller of the initially mentioned type solved in that the wings with respect to their axis of inclination are formed asymmetrically with a wider and a narrower part area and that the blades are adjacent to the blade shaft on the side of the wider blade face Have cam surfaces that are on only one during rotation of the impeller Cam track on the inner side of the plane of rotation in the direction of rotation in front of the inclination axis prop up.

Da die bei einer Drehung des Flügelrades stets mehr oder weniger schräg vorauslaufende breite Teilfläche der Flügel einen höheren Luftwiderstand erfährt als die schmalere Teilfläche, wird auf den Flügel in Bezug auf seine Neigungsachse ein Drehmoment ausgeübt, das bestrebt ist, die breitere Teilfläche entgegen der Flügeldrehrichtung zurückzudrängen. Dieses Drehmoment wird dazu ausgenutzt, um die Nockenfläche des Flügels stets gegen die Kurvenbahn zu drücken. Dadurch arbeitet die Steuerung der Flügelneigung auch beim Auftreten von Verschleiß absolut spielfrei, so daß Vibrationen oder Flattererscheinungen vermieden werden.Since the rotation of the impeller is always more or less inclined leading wide partial area of the wing experiences a higher air resistance than the narrower face, is applied to the wing in relation to its axis of inclination exerted a torque that strives to counter the wider part of the surface To push back the direction of rotation of the sash. This torque is used to the Always press the cam surface of the wing against the cam track. This works the control of the sash inclination absolutely free of play, even if wear occurs, so that vibrations or flutter phenomena are avoided.

Der maximale Höhenunterschied der Kurvenbahn ist vorzugsweise derart gewählt, daß der Winkel zwischen den Endstellungen der Flügel-Neigung unter 450 liegt.The maximum difference in height of the curved path is preferably such chosen that the angle between the end positions of the wing inclination is less than 450 lies.

Der mit Nockenfläche bezeichnete Teil der Flügel kann aus besonders gleifähigem Material bestehen oder auch Rollen tragen.The part of the wing labeled with the cam surface can be made of special consist of sliding material or carry roles.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Erläuterung des folgenden Ausführungsbeispiels.Further details of the invention emerge from the subclaims and the explanation of the following exemplary embodiment.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.In the following a preferred embodiment of the invention will be based on the accompanying drawing explained in more detail.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Flügelrad-Flugzeug; Fig. 2 veranschaulicht in einem Teilschnitt den Endbereich der Flügelwelle mit einem Flügel; Fig. 3 und 4 zeigen weitere Einzelheiten zur Veranschaulichung der Neigungs-Steuerung der Flügel; Fig. 5 ist eine Teildraufsicht auf das Ende der Flügelwelle zur weiteren Erläuterung der Erfindung; Fig. 6 zeigt eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 is a schematic top plan view of an impeller aircraft; Fig. 2 illustrates in a partial section the end region of the vane shaft with a Wing; Figures 3 and 4 show further details to illustrate the tilt control the wing; Fig. 5 is a partial top plan view of the end of the vane shaft for further use Explanation of the invention; Fig. 6 shows a detail of a modified embodiment the invention.

In Fig. 1 ist mit 10 rein schematisch ein Flugzeugrumpf angedeutet, dessen Flugrichtung durch den Pfeil 12 gekennzeichnet ist. Der Flugzeugrumpf kann durch seine eigene Form oder durch zusätzliche, nicht gezeigte Tragflächen einen Auftrieb für Gleitflüge bewirken. Im vorderen und hinteren Bereich des Flugzeugrumpfes 10 treten beidseitig und symmetrisch gegenüberliegend quer zum Flugzeugrumpf Flügelwellen 14, 16,18,20 aus, auf denen Flügelräder 22,24,26,28 befestigt sind, die somit in senkrechten Ebenen parallel zur Flugrichtung drehbar sind.In Fig. 1, an aircraft fuselage is indicated purely schematically at 10, whose direction of flight is indicated by arrow 12. The fuselage can by its own shape or by additional, not shown wings one boost effect for gliding flights. In the front and rear of the aircraft fuselage 10 occur on both sides and symmetrically opposite across the Aircraft fuselage wing shafts 14, 16, 18, 20, on which wing wheels 22, 24, 26, 28 are attached which are thus rotatable in vertical planes parallel to the direction of flight.

Die Flügelräder weisen wenigstens zwei, vorzugsweise aber mehrere Flügel in gleichmäßiger Umfangsverteilung auf, die in Fig. 1 oben links mit 30 und 32 bezeichnet sind. Die Flügel 30,32 werden während der Drehung der Flügelräder ständig in Bezug auf ihre Nabe 34 um ihre mit Neigungsachse 36 bezeichnete Längsachse hin- und hergeneigt. Beispielsweise liegt oben links in Fig. 1 der Flügel 30 im wesentlichen quer zur Rotationsebene, während der Flügel 32 im wesentlichen in der Rotationsebene liegt.The impellers have at least two, but preferably several Wings in an even circumferential distribution, which in Fig. 1 top left with 30 and 32 are designated. The vanes 30,32 become during the rotation of the impellers constantly in relation to its hub 34 around its longitudinal axis designated by the axis of inclination 36 tilted back and forth. For example, the wing 30 is located at the top left in FIG substantially transverse to the plane of rotation, while the wing 32 is substantially in the Plane of rotation lies.

Die Neigungseinstellung der Flügel 30,32 erfolgt derart, daß die Flügel bei ihrer umlaufenden Bewegung entgegen oder im wesentlichen entgegen der beabsichtigten Bewegungsrichtung quergestellt und bei der Rücklaufbewegung im wesentlichen in die Rotationsebene geneigt werden. Dadurch ergibt sich ein Vortrieb oder Auftrieb in der gewünschten Bewegungsrichtung, die sowohl senkrecht nach oben als auch nach vorne gerichtet sein kann. Die gewünschte Manövrierfähigkeit ergibt sich durch unterschiedliche Flügelneigungen bei paarweise einander zugeordneten Flügelrädern, ist jedoch als solche bekannt.The inclination of the wings 30,32 is adjusted in such a way that the wings in their revolving movement against or essentially against the intended one Direction of movement transversely and in the return movement essentially in the Plane of rotation can be inclined. This results in propulsion or buoyancy in the desired direction of movement, both vertically upwards and downwards can be directed forward. The desired maneuverability results from different Vane inclinations in the case of vane wheels assigned to one another in pairs is, however, as such known.

Die Neigungsverstellung der Flügel 30,32 um ihre Neigungsachse 36 ist schematisch in Fig. 2 erläutert. Die Flügelwelle 14 ist in einem rohrförmigen Gehäuse 38 gelagert und insbesondere auch in Axialrichtung genau festgelegt. Am links in Fig, ; gezeigten Ende des Gehäuses 38 ist ein kreisförmiger Teller 40 befestigt, von dessen Umfang nach links in Fig. 2 eine Kurvenbahn 42 ausgeht. Aus Fig. 2 geht hervor, daß diese Kurvenbahn 42 eine in Umfangsrichtung wechselnde Höhe aufweist.Adjusting the inclination of the wings 30, 32 about their axis of inclination 36 is illustrated schematically in FIG. The vane shaft 14 is in a tubular shape Housing 38 mounted and in particular precisely defined in the axial direction. At the left in Fig,; A circular plate 40 is attached to the end of the housing 38 shown, a curved path 42 starts from its circumference to the left in FIG. From Fig. 2 goes shows that this curved path 42 has a height that changes in the circumferential direction.

Der Flügel 30 ist über eine Achse 44 drehbar im Ende der Flügelwelle 14 gelagert. Die Achsen weiterer Flügel sind in Fig. 2 nicht dargestellt. Die Achse 44 kann auch fest am Ende der Flügelwelle 14 befestigt sein, sofern sie in den Flügel 30 eintritt und diesen drehbar lagert. Durch eine feste Verbindung der Achsen 44 mit dem Ende der Flügelwelle 14 kann der dort andernfalls für eine Lagerung erforderliche Raum eingespart werden.The wing 30 is rotatable about an axis 44 in the end of the wing shaft 14 stored. The axes of further wings are not shown in FIG. 2. The axis 44 can also be firmly attached to the end of the wing shaft 14, provided that it is in the wing 30 enters and this rotatably supports. By firmly connecting the axles 44 with the end of the vane shaft 14 there can otherwise be required for storage Space can be saved.

Wie aus Fig. 2 weiter hervorgeht, ist der Flügel 30 in Bezug auf die Neigungsachse 36 asymmetrisch ausgebildet und umfaßt eine schmalere Teilfläche 46 sowie eine breitere Teilfläche 48. In Höhe der Kurvenbahn 42 geht der Flügel 30 in einen schmaleren Abschnitt 50 über, der eine Nockenfläche 52 aufweist, die mit der links in Fig. 2 liegenden Oberfläche der Kurvenbahn 42 ständig in Eingriff steht. Der Höhenunterschied zwischen dem höheren Abschnitt 42a und dem niedrigeren Abschnitt 42b der Kurvenbahn 42 ist so gewählt, daß der maximale Neigungswinkel etwas unter 450 liegt. Im übrigen ist dafür gesorgt, daß der Flügel 30 auch in derjenigen Stellung, in der er am meisten an die Rotationsebene angenähert ist, wenigstens um einige Grad in der in Fig. 3 übertrieben dargestellten Weise gegen die Rotationsebene geneigt ist. Dies kann gemäß Fig. 3 und 4 dadurch erreicht werden, daß die Ebene der Nockenfläche in gleicher Weise gegen die Ebene der Flügelfläche geneigt ist, wie in Fig. 3 und 4 angedeutet ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die im Betrieb stets vorauslaufende breitere Teilfläche 48 der Flügel stets etwas, d.h. um wenigstens 1 bis 20 in Richtung der Kurvenbahn 42 angestellt ist, so daß die im wesentlichen in Drehrichtung vor der Neigungsachse 34 liegende Nockenfläche 52 stets gegen die Kurvenban 42 gedrückt wird. Fig. 5 zeigt eine Teildraufsicht auf ein Flügelrad mit zwei Flügeln vom Ende der Flügelwelle 14 her.As can further be seen from Fig. 2, the wing 30 is with respect to the The axis of inclination 36 is asymmetrical and comprises a narrower part surface 46 and a wider partial surface 48. The wing 30 is at the level of the curved path 42 into a narrower section 50, which has a cam surface 52, which with the surface of the cam track 42 lying on the left in FIG. 2 is constantly in engagement. The difference in height between the higher section 42a and the lower section 42b of the curved path 42 is chosen so that the maximum angle of inclination is slightly below 450 lies. In addition, it is ensured that the wing 30 also in that position in which it comes closest to the plane of rotation, at least by a few Degree inclined in the manner shown exaggerated in Fig. 3 relative to the plane of rotation is. This can be achieved according to FIGS. 3 and 4 in that the plane of the cam surface is inclined in the same way to the plane of the wing surface, as in Fig. 3 and 4 is indicated. In this way it is achieved that the in operation always leading wider partial surface 48 of the wings always somewhat, i.e. by at least 1 to 20 in the direction the cam 42 is employed so that the direction of rotation is essentially in front The cam surface 52 lying on the axis of inclination 34 is always pressed against the curve rail 42 will. Fig. 5 shows a partial top plan view of a two-winged impeller from the end the wing shaft 14 ago.

Die Kurvenbahn-Abschnitte 42a und 42b sind schematisch angedeutet, und es ist erkennbar, inwieweit die unterschiedliche Höhe dieser Abschnitte die Stellung der Flügel 30,32 beeinflußt.The curved track sections 42a and 42b are indicated schematically, and it can be seen to what extent the different heights of these sections the Affects the position of the wings 30,32.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Kurvenbahn 54, die sich aus zwei blendenartig übereinanderschiebbaren Sektoren 56,58 zusammensetzt, so daß die Wirkphase eines Flügels variiert werden kann. Die Wirkrichtung der Flügel kann durch Drehung des Gehäuses 38 oder der Kurvenbahn 42 um die Achse der Flügelwelle 14 gesteuert werden.Fig. 6 shows a modified embodiment of a cam track 54, which is composed of two sectors 56,58 which can be pushed one above the other, so that the active phase of a wing can be varied. The direction of action of the wings can by rotating the housing 38 or the cam track 42 about the axis of the vane shaft 14 can be controlled.

Während die Nockenfläche 52 während des Betriebs des Flügelrades stets gegen die Kurvenbahn 42 angedrückt bleibt, muß selbstverständlich dafür Sorge getragen werden, daß sich der Flügel beim Anlaufen des Flügelrades nicht in die entgegengesetzte Richtung einstellt, d.h. in Bezug auf Fig. 3 mit der vorauslaufenden breiten Teilfläche nach oben klappt. Aus diesem Grunde kann die Nockenfläche 52 so ausgebildet sein, daß sie sich im höheren Abschnitt 42a der Kurvenbahn 42 in einer Fläche an der Kurvenbahn abstützt, die auch entgegen der Drehrichtung über die Neigungsachse 36 hinausgeht, wie in Fig. 3 angedeutet ist.While the cam surface 52 always during operation of the impeller remains pressed against the curved track 42, must of course be taken care of that the wing is not in the opposite direction when the impeller starts up Direction adjusts, i.e. with reference to Fig. 3 with the leading wide patch folds up. For this reason, the cam surface 52 can be designed so that that they are in the higher section 42a of the curved path 42 in a surface on the curved path supported, which also goes against the direction of rotation beyond the axis of inclination 36, as indicated in FIG. 3.

Die Neigung des Flügels 30 ist in Fig. 3 und 4 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Wie bereits erwähnt wurde, sollte der Neigungswinkel gemäß Fig. 3 etwa 1 bis 20 und gemäß Fig. 4 unter 450 betragen.The inclination of the wing 30 is shown in FIGS. 3 and 4 for clarity exaggerated. As mentioned earlier, the angle of inclination should be according to 3 are approximately 1 to 20 and, according to FIG. 4, less than 450.

Im übrigen ist in der Zeichnung ebenfalls die Asymmetrie des Flügels übertrieben dargestellt. Die breitere Teilfläche 48 sollte nur um soviel breiter sein als die schmalere Teilfläche 46, daß die Nockenfläche 52 sicher gegen die Kurvenbahn 52 angedrückt wird. Eine zu breite Teilfläche 48 würde zu unnötigen Reibungen zwischen der Nockenfläche 52 und der Kurvenbahn 42 führen.The asymmetry of the wing is also shown in the drawing exaggerated. The wider sub-area 48 should only be so much wider be than the narrower partial surface 46 that the cam surface 52 securely against the cam 52 is pressed. Too wide a partial surface 48 would lead to unnecessary friction between the cam surface 52 and the cam 42 lead.

Das erfindungsgemäße Flügelrad kann nicht nur als Antrieb für Flugzeuge, sondern auch als Windrad verwendet werden. In diesem Falle kehrt sich die Drehrichtung im Betrieb um.The impeller according to the invention can not only be used as a drive for aircraft, but can also be used as a wind turbine. In this case the direction of rotation is reversed in operation.

Claims

Impeller, especially for impeller aircraft PATENT CLAIMS 1. Impeller, especially for impeller aircraft, with at least two pairs arranged on both sides of the aircraft fuselage, around a transverse to the aircraft fuselage Axis rotatable impellers, the blades of which during their revolution one in relation to the plane of rotation of the impeller experienced variable inclination, which is caused by a the end of the vane shaft surrounding cam track and a cam track capturing Cam surface the wing is controllable, in that the wings (30,32) asymmetrical with respect to its axis of inclination (36) with one wider and one narrower partial surface (48,46) are formed and that the wings (30,32) are adjacent on the wing shaft (14) on the side of the wider wing part surface (48) cam surfaces (52), which during the rotation of the impeller (22,24,26,28) at only a cam track (42) on the inner side of the plane of rotation in the direction of rotation the inclination axis (support 3Zl.

2. Impeller according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c hn e t, that the maximum difference in height of the curved path (42) is chosen such that the Angle between the end positions of the wing inclination is less than 450.

3. Impeller according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n -z e i c Note that the cam surface (52) has at least one roller.

4. Impeller according to one of claims 1 to 3, characterized g ek e n n shows that the angle of inclination of the blades (30,32) with respect to the plane of rotation of the impeller (22) to an angular distance of at least 1 to 20 between the Plane of rotation and the wider part of the surface lying on its inner side (48) is limited.

5. Impeller according to one of the preceding claims, characterized g e it is not indicated that the blades are firmly attached to the end of the blade shaft (14) connected axes are arranged, which pivot the wings in the inclination axis (34) records.

6. Impeller according to one of the preceding claims, thereby g e It is not shown that the cam surface (52) is formed such that it the curved path (42) in its higher area (42a) is also detected in one position, which lies behind the inclination axis (36) in the direction of rotation.