DE2844230A1 - DRIVE UNIT, IN PARTICULAR PROPELLERS - Google Patents
DRIVE UNIT, IN PARTICULAR PROPELLERSInfo
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Description
SJOERD SPIJKSTRA, 9 Mechanic Street, Lakes Entrance, Victoria / AUSTRALIENSJOERD SPIJKSTRA, 9 Mechanic Street, Lakes Entrance, Victoria / AUSTRALIA
"Antriebsgerät, insbesondere Propeller""Drive device, especially propeller"
Die Erfindung betrifft ein Antriebsgerät, insbesondere einen Propeller, enthaltend eine Nabe und mehrere Blätter [auch Flügel genannt). Insbesondere ist dabei an den Antrieb von Booten aller vorkommenden Bauarten, von Flugzeugen und anderen Gegenständen gedacht, die mit einem solchen Gerät, insbesondere einem Propeller, getrieben werden sollen.The invention relates to a drive device, in particular a propeller, comprising a hub and several blades [also called wings). In particular, it is important to drive boats of all types Airplanes and other objects are intended to be driven with such a device, especially a propeller should be.
In der Vergangenheit sind die verschiedensten Ausführungen von Propellern bekannt geworden, einschließlich der Absicht, deren Wirkungsgrad zu verbessern. Zur Erreichung dieses Zieles sind detaillierte Untersuchungen über die Wirkung eines Propellers auf das spezielle Medium, z, B. Luft oder Wasser, durchgeführt werden. Es ist daher bekannt, daß für die Zunahme der Wirkungsgrad des Propellers eine entsprechende Zunahme des Schubes oderVarious designs of propellers have become known in the past, including the intention to improve their efficiency. Detailed investigations are required to achieve this goal via the effect of a propeller on the special medium, e.g. air or water. It is therefore known that for the increase in the efficiency of the propeller a corresponding increase in thrust or
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Axialdruckes erforderlich ist. Bsi früheren Lösungsverbüchen dieses Problemes sind Propeller vorgeschlagen worden, die an ihrer Peripherie mit Rippen (englisch: fins) versehen sind, die in einem unterschiedlichen Winkel zu dt3m des Propellerblattes verlaufen. Solche Rippen sind deswegen eingearbeitet worden, um durch die Blätter radial abgeleitete oder verlagerte Flüssigkeit wieder in die Rückwärtsrichtung zurückzuführen. Hiermit konnte eine gesonderte Quelle an Schub nutzbar gemacht werden. Dieses Angehen des Problemes wurde jpäter in der Weise modifiziert und verbessert, daß man die Rippen einstückig in das Blatt eingearbeitet und diesem somit eine konkave Peripherie gegeben hat.Axial pressure is required. Bsi previous verbal solutions of this problem, propellers have been proposed that have ribs on their periphery. fins) which run at a different angle to dt3m of the propeller blade. Such Ribs have been incorporated to prevent fluid that is radially diverted or displaced by the blades back in the reverse direction. This enabled a separate source of thrust to be used be made. This approach to the problem was later modified and improved in such a way that the ribs have been worked into the sheet in one piece and thus given a concave periphery.
In einer weiteren Abwandlung ist vorgeschlagen worden , das kurvenförmige Propellerblatt innerhalb eines Gehäuses anzuordnen. Damit sollte versucht werden, durch Mittel an der Gehäuseinnenseite die Flüssigkeit in die Rückwärtsrichtung zu drängen. Der hiermit erzielte Erfolg war jedoch sehr begrenzt, da dieser Vorschlag eine hohe Kompression der Flüssigkeit zur Folge hatte.In a further modification it has been proposed that the curved propeller blade be inside a housing to arrange. This should try to remove the liquid by means of means on the inside of the housing to push in the reverse direction. The success achieved with this, however, was very limited as this Proposal resulted in high compression of the liquid.
Die '^Propeller haben zwar eine verbesserte Schubkraft und einen besseren Wirkungsgrad. Sie können aber trotzdem nicht alle zur Verfügung stehenden Quellen an Schubkraft nutzbar machen und sind daher nur als Teillösungen anzusehen.The propellers do have an improved thrust and better efficiency. However, you cannot use all of the available Utilize sources of thrust and are therefore only to be regarded as partial solutions.
Es ist daher die primäre Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Propeller zu schaffen, der gegenüber dem bekannten Stand der Technik einen höherenIt is therefore the primary object of the invention to provide an improved propeller that is opposite the known prior art a higher
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Wirkungsgrad aufweist.Has efficiency.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung bei einem Antriebsgerät der eingangs genannten Gattung in erster Linie vorgeschlagen, daß jedes Blatt mit einem Teil direkt oder indirekt an der Nabe befestigt ist, daß die Blätter eine konkave Form haben , die dem im Betrieb entstehenden, radialen und exzentrischen Weg einer Einheit von Gas oder Flüssigkeit entlang der Blätter angenähert ist, wobei diese Einheit von Gas oder Flüssigkeit die Blätter im wesentlichen in Axialrichtung verläßt. Es gehört nämlich zur Erkenntnis der Erfindung, daß die von einem üblichen Propeller fließende Flüssigkeit sich nicht nur in Radialrichtung bewegt, sondern auch in einer exzentrischen Richtung. Um nun einen solchen Fluß nutzbar zu machen, ist hier ein Antriebsgerät, insbesondere ein Propeller vorgeschlagen, dessen Blätter angenähert in Übereinstimmung mit dem exzentrischen und dem radialen Weg der darauf fließenden Flüssigkeit geformt sind. Ein Kennzeichen eines solchen Gerätes besteht in einer konkaven Wölbung, die sich entlang der Oberfläche des Blattes in der Weise ändert, daß sie die Flüssigkeit im wesentlichen in Rückwärtsrichtung zurückführt.To solve this problem, the invention in a drive device of the type mentioned in first and foremost it was suggested that a part of each blade be attached directly or indirectly to the hub, that the blades have a concave shape that corresponds to the radial and eccentric path that occurs during operation a unit of gas or liquid along the leaves approximated, this unit of gas or liquid leaves the blades substantially in the axial direction. Because it belongs to knowledge the invention that the liquid flowing from a conventional propeller is not only in the radial direction moves, but also in an eccentric direction. In order to make such a river usable, a propulsion device, in particular a propeller, is proposed here, the blades of which are approximated shaped in accordance with the eccentric and radial paths of the liquid flowing thereon are. A hallmark of such a device is a concave curve that extends along the Surface of the sheet changes in such a way that it moves the liquid essentially backwards returns.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung besitzt jedes Blatt einen Teil, der an der Nabe befestigt ist.According to a preferred embodiment of the invention each blade has a part that is attached to the hub.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedes der Blätter eines Antriebsgerätes radial zur Nabe angeordnet und besitzt in Axialrichtung einen Abstand von den benachbarten Blättern. InIn a further preferred embodiment of the invention each of the blades of a drive device is arranged radially to the hub and has in the axial direction a distance from the neighboring leaves. In
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einer praktischen Ausführungfarm der Erfindung ist ein Propeller mit einem zentralen Herz- oder Mittelstück vorgesehen, an dem die Blätter angebracht sind. Diese Blätter sind relativ zum Herz- oder Mittelstück der Art angeordnet, daß sie um nicht mehr als 45° zu dessen Längsachse versetzt sind. Zum Berechnen des Winkels des Propellers ist es erforderlich, den gewünschten Drall, bzw. die gewünschte Steigung vorauszusetzen. Beispielsweise sei eine Steigung von 44 Zoll (gleich etwa 112 cm) ausgewählt. Der Winkel des Blattes ist dann derart, daß eine komplette Umdrehung des Propellers eine Progression um die 44 Zoll (ca. 112 cm) zur Folge hat. Hat zum Beispiel der Umlaufkreis einen Durchmesser von 24 Zoll (ca. 61 cm), so kann man mit einem Aufzeichnen dessen Umfanges gegenüber der vorgewählten Steigung in der Lags sein, hiervon den angenähert notwendigen Winkel an diesen Punkt des Propellers abzuleiten.is a practical embodiment of the invention a propeller is provided with a central heart or middle piece to which the blades are attached. These leaves are relative to the heart or middle piece arranged in such a way that they are offset by no more than 45 ° to its longitudinal axis. To calculate the The angle of the propeller is required to be the desired one Twist or the desired slope to be assumed. For example, assume a slope of 44 inches (equal to about 112 cm) is selected. The angle of the blade is then such that one complete revolution of the Propellers progression by 44 inches. For example, has the orbital circuit a diameter of 24 inches (approx. 61 cm), so you can with a drawing of its circumference opposite of the preselected slope, of which the approximate necessary angle at this point of the Derive propellers.
Wie bereits zuvor festgestellt, liegt eine Verbesserung bzw. pin Vorteil des mit der Erfindung vorgeschlagenen Antriebsgerätes darin, daß die Radialkräfte auf die entlang des Blattes gleitenden Einheiten an der Außenseite durch eine entsprechende Wölbung oder Kurvenform des Blattes festgehalten und die Einheiten rückwärts geschleudert werden. Hiermit durchfließt das Medium, z. B. Wasser, einen kurvenförmigen Weg und zwar in die gewünschte Richtung. Dabei werden die Axialkräfte und die exzentrischen Kräfte ausgenutzt, die vom Propeller entsprechend dem festgelegten Winkel des Blattes erzeugt werden.As stated earlier, there is an improvement or pin advantage of the drive device proposed by the invention is that the radial forces on the units sliding along the sheet on the outside by a corresponding one The curvature or curvature of the blade is captured and the units are thrown backwards. This flows through the medium, z. B. water, a curved path in the desired direction. The axial forces and the eccentric forces are used, which are generated by the propeller the specified angle of the blade.
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Grundsätzlich bringt die vorstehend erläuterte Erfindung eine Verbesserung des Wirkungsgrades eines Propellerblattes. Wenn auch im vorstehenden Beispiel die Erfindung im Zusammenhang mit einer Flüssigkeit als Medium erläutert wurde, so ist sie jedoch nicht hierauf beschränkt. Es liegt vielmehr im Bereich der Erfindung, sie auch für Propeller in Form von Luftschrauben und damit für Flugzwecke zu verwenden.Basically brings the invention explained above an improvement in the efficiency of a propeller blade. Albeit in the example above the invention was explained in connection with a liquid as a medium, but it is not limited to this. Rather, it is within the scope of the invention to also use them for propellers in the form of air screws and thus to be used for flight purposes.
In einer für die.Erfindung besonders kennzeichnenden Ausführungsform ist eine Anzahl dieser Propeller, die gemäß der Erfindung geformt sind, im Abstand voneinander übereinander angeordnet und direkt oder mittelbar an einem Körper angebracht. Dabei kann in Verbindung mit- Luftfördermitteln, z. B. einem Gebläse oder Ventilator, das bzw. der passend angeordnet ist, ein Hub- oder Fördereffekt erreicht werden. Im Prinzip wird dabei Luft durch das Fördermittel gepumpt und zwischen die Propeller eingeführt. Diese Luft hat beim Überqueren der Propelleroberfläche die Tendenz, sich langsam zu bewegen. Dies hat einen Bereich hohen Druckes zur Folge und da hiermit ein Unterschied zu dem äußeren, niedrigen atmosphärischen Druck besteht, tritt somit ein Förder- oder Hubeffekt ein. Da also das mit der Erfindung vorgeschlagene Antriebsgerät besser und wirkungsvoller arbeitet als die bekannten Einrichtungen, kann es zum Antrieb von Fahrzeugen wie Hubschraubern verwendet werden, ohne daß die Notwendigkeit einer Rotation des Propellers besteht.In a particularly characteristic of the invention Embodiment is a number of these propellers, the are shaped according to the invention, arranged at a distance from one another and directly or indirectly attached to a body. It can be used in conjunction with air conveying means, e.g. B. a fan or Fan that is or which is suitably arranged, a lifting or conveying effect can be achieved. Basically air is pumped through the conveyor and introduced between the propellers. That air has when crossing the propeller surface the tendency to move slowly. This results in an area of high pressure and therewith a difference to the external, low atmospheric pressure, a conveying or lifting effect occurs. So there the drive device proposed by the invention works better and more effectively than the known ones Facilities, it can be used to power vehicles such as helicopters without that there is a need to rotate the propeller.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind sowohl den Unteransprüchen, als auch der nachstehenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:Further advantages and features of the invention are both the subclaims, as well as the following description and the associated drawing. In the drawing shows:
Fig. 1: Eine perspektivische Ansicht auf einen nach der Erfindung ausgestalteten Propeller,Fig. 1: A perspective view of one designed according to the invention Propeller,
Fig. 2 eine Draufsicht, bzw. eine Seitenun " ansicht des Propellers nach Fig.1,Fig. 2 is a plan view or a side and "view of the propeller according to FIG.
Fig. 4 die Erläuterung des Verfahrens der Herstellung eines Propellers nach der Erfindung,Fig. 4 the explanation of the method of manufacturing a propeller according to the invention,
Fig. 8: die Verwendung eines PropellersFig. 8: the use of a propeller
nach der Erfindung für Flugzwecke.according to the invention for flight purposes.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Nabe 1 mit einer Mehrzahl von Blättern 2. Ferner ist in diesen Figuren die konkave Form, bzw. Natur der Blätter 2 und deren Endteile 3 dargestellt. Dies gewährleistet, daß Einheiten einer Flüssigkeit oder eines Gases,die entlang der Blätter fließen,sich danach richten, obgleich ihre Bewegung an sich exzentrisch wäre.1 to 3 show a hub 1 with a plurality of blades 2. Furthermore, in these figures the one is concave The shape or nature of the leaves 2 and their end parts 3 are shown. This ensures that units have a Liquid or a gas flowing along the leaves are guided by it, although their movement is guided by it would be eccentric.
In den Fig. 4 bis 7 ist im einzelnen die Herstellung eines Propellers nach der Erfindung dargestellt. Wie be-4 to 7 the production of a is in detail Propellers according to the invention shown. How
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reits erläutert, is', es nach Auswahl einer gewünschten Steigung möglich, durch deren Aufzeichnen gegenüber dem Umfang eines vorgewählten Durchmessers,ausgehend von der Nabe her, den gesuchten Winkel zu erhalten, den das Blatt zwecks Ausgestaltung gemäß der Erfindung bekommen soll. Fig. 4 zeigt eine hier typische Draufsicht auf eine Anzahl von konzentrischen Kreisen, wobei A die Nabe bildet und eine Linie 9 gezeigt ist, die der Kurve der Vorder- oder Führungskante eines Blattes entspricht. Fig. 5 zeigt die vorgenannte Aufzeichnung, bzw. Diagramm, während Fig. 6 eine Anzahl dieser Winkel der Führungskante des Blattes enthält. Die Länge der Hypotenuse des vorgenannten Diagrammes wird verwendet um die Entfernung von der Vorder- oder Führungskante zur rückwärtigen Kante 1Q des Rlsttes zu bestimmen, bzw. anzugeben. Dies ist besonders gut der Fig. fi zu entnehmen. Sofern diese rückwärtige Kante gemäß Fig. 7 im Bezug auf horizontale Achsen dargestellt ist, kann die Kurvenform dieser rückwärtigen Kante in Fig. 7 erreicht werden. Gleichermaßen ist der Vorder- oder Führungskante in der Kurvenform gemäß Darstellung in Fig. 7 die gleiche wie die Kurve in der Darstüllung der Fig. 4. In Fig. 7 ist auf der Abzisse die Entfernung vom Mittelpunkt der Nabe aufgetragen, während die Ordinate die Entfernung des Bezugspunktes zur Propellerkante darstellt.already explained, is' it after selecting a desired one Incline possible by plotting it against the circumference of a preselected diameter, starting from the Nabe ago to get the desired angle that the blade should get for the purpose of design according to the invention. Fig. 4 shows a typical plan view here of a number of concentric circles, with A forming the hub and a line 9 is shown which corresponds to the curve of the leading or leading edge of a sheet. Fig. FIG. 5 shows the aforementioned recording or diagram, while FIG. 6 shows a number of these angles of the leading edge of the sheet contains. The length of the hypotenuse in the above diagram is used to calculate the distance from of the front or leading edge to the rear edge 1Q of the framework, or to be specified. This is can be seen particularly well in FIG. If this rear edge according to FIG. 7 in relation to horizontal Axes is shown, the curve shape of this rear edge in Fig. 7 can be achieved. Likewise the leading or leading edge in the curve shape as shown in Fig. 7 is the same as that Curve in the illustration of FIG. 4. In FIG. 7, the abscissa is the distance from the center of the hub plotted, while the ordinate represents the distance of the reference point to the propeller edge.
Es sei betont, daß diese Zeichnungen nur ein Ausführungsbeispiel der Herstellung, bzw. Bemessung eines Propellers gemäß der Erfindung zeigen.It should be emphasized that these drawings are only an exemplary embodiment of the manufacture or dimensioning of a Show propellers according to the invention.
Fig. B zeigt einen Querschnitt eines Flugapparates, in dem eine Anzahl von Blättern 3 im Abstand voneinander vorgesehen ist. Dinstanzhalter 4 umgeben einen hohlen Teil 5, der mit einem Ende an einemFig. B shows a cross section of a flying machine in which a number of blades 3 are provided at a distance from one another. Spacer holder 4 surround one hollow part 5, the one with one end on one
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Körpers B befestigt ist und Gehäusemittel für einen Fallschirm aufweist. Im Betrieb treibt der Motor 7 ein Gebläse 8, das Luft von oberhalb dieser Anordnung ansaugt und durch den Raum zwischen den Blättern 3 hindurchdrückt. Wie bereits erläutert hat dies eine Druckdifferenz und damit einen Hub- oder Fördereffekt zur Folge.Body B is attached and has housing means for a parachute. In operation, the motor drives 7 a fan 8 which draws in air from above this arrangement and through the space between the blades 3 pushes through. As already explained, this has a pressure difference and thus a stroke or The result is a support effect.
Die auf einen Propeller ausgeübte Zentrifugalkraft
F errechnet sich wie folgt:
= yχ s χ γ χ ζ The centrifugal force F exerted on a propeller is calculated as follows:
= y χ s χ γ χ ζ
AxRx 325.6 χ Ε
Hierin bedeuten:AxRx 325.6 χ Ε
Herein mean:
V: GeschwindigkeitV: speed
S: benetzte Fläche in QuadratfußS: wetted area in square feet
Y: ReibungskoeffizientY: coefficient of friction
E: Wirkungsgrad der gesamten AnordnungE: efficiency of the entire arrangement
W: Wasserdruck entlang der BlätterW: water pressure along the leaves
Z: Geschwindigkeit des anzutreibenden WassersZ: speed of the water to be driven
A: Beschleunigung entsprechend der SchwerkraftA: Acceleration according to gravity
R: der Radius des Propellers gemessen von der zentralen Nabe herR: the radius of the propeller measured from the central hub
Aus der o.g. Fnnnel ist ersichtlich, daß die Geschwindigkeit des vom FJropeller in Radialrichtung ablaufenden Wassers mit der Geschwindigkeit des Propellers zunimmt und daß die Reibungskräfte ebenfalls anwachsen.' Somit wird bei der Gestaltung des Propellers gemäß der Erfindung eine Umsetzung der sonst bei üblichen PropellernFrom the above-mentioned F nnnel is apparent that the speed of the ropeller from F J running in the radial direction of the water increases with the speed of the propeller and that the frictional forces also increase. ' Thus, the design of the propeller according to the invention is an implementation of what is otherwise used in conventional propellers
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41·41 ·
vergeudeten Kraft in eine Zunahme des Vorrates an Zentrifugalkraft erreicht mit einer entsprechenden Zunahme der o.g. Werte V und Z.wasted force in an increase in the supply of centrifugal force achieved with a corresponding increase in the above values V and Z.
In einem Beispiel wird die Kraft eines konventionellen Propellers im Vergleich mit dem eines Propellers nach der Erfindung gemessen'.In one example, the power of a conventional propeller is compared to that of a propeller of the invention measured '.
U/minspeed
RPM
Propellerbetter known
propeller
Kraft in kgbronze
Force in kg
Erfindung
Kraft inpropeller
invention
Force in
kgaccording to
kg
Die Verbesserungen sind daher wie folgt:The improvements are therefore as follows:
1000 U/min 1000-1500 U/min 1500-2000 U/min1000 rpm 1000-1500 rpm 1500-2000 rpm
6.5 kg pro 100 U/min6.5 kg per 100 rpm
11 kg pro 100 U/min11 kg per 100 rpm
12 kg pro 100 U/min12 kg per 100 rpm
8.75 kg pro 100 U/mit 11.5 kg pro 100 U/mit 20 kg pro 100 U/mir8.75 kg per 100 U / with 11.5 kg per 100 U / with 20 kg per 100 U / me
Bei höheren Geschwindigkeiten nehmen die Zentrifugalkräfte zu und die Ausbeute, bzw. Leistungssteigerung ergibt für den konventionellen Bronze-Propeller nach dem Stand der Technik nur 1 kg pro 100 U/min. Dagegen ergibt sich bei dem Propeller nach der Erfindung eine bessere Leistungsausbeute von 2,5 kg pro 100 U/min. Diese Verbesserung liegt At higher speeds the centrifugal forces decrease and the yield or increase in performance results for the conventional bronze propeller according to the state of the Technology only 1 kg per 100 rpm. In contrast, the propeller according to the invention has a better power output of 2.5 kg per 100 rpm. This improvement lies
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Λ.Λ.
damit 75 % über den Werten des bekannten Bronze-Prop8llers.
Ferner ist im Geschwindigkeitsbereich von 1500-2000 U/min die Leistungsausbeute des bekannten
Bronze-Propellers nur 1 kg, d. h. 9 \, während die
des Propellers nach der Erfindung 74 % beträgt.thus 75% above the values of the well-known bronze propeller. Furthermore, in the speed range of 1500-2000 rpm, the power output of the known bronze propeller is only 1 kg, ie 9 \, while the
of the propeller according to the invention is 74%.
AnsprücheExpectations
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |