DE2937820C2 - - Google Patents

Description

Das Patent DE 28 27 320 zum Hauptpatent DE 27 12 706 betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1, wobei das die druckbelastbare Verbindung zwi­ schen der Blattwurzel und dem Blattwinkellager überbrüc­ kende Zwischenstück in Form eines Gabelstückes ausgebil­ det ist, dessen die Blattwurzel erfassende Gabel an ihrer Wurzelinnenseite eine blattwurzelseitige Abstützung der druckbelastbaren Verbindung ist. Dieser der spezifischen Konfiguration des Rotorkopfteils angepaßte Anschluß des jeweiligen Rotorblattes bzw. seiner Blattwurzel an der Blatthalterung über ein Gabelstück hat den Vorteil, daß übliche (faserverstärkte Kunststoff-)Rotorblätter mit Anschlußschlaufen an der Blattwurzel verwendbar sind, daß sich also z. B. ein Umbauen der druckbelastbaren Verbindung durch die Blattwurzel erübrigt.

Im Bestreben nach weitestgehenden Einsparungen an Gewicht, Material und Kosten ist es Aufgabe der Erfindung, den vor­ genannten Rotor weiter zu verbessern, ohne auf den Vorteil seines Blattanschlusses, daß eine besondere bauliche An­ passung der Blattwurzel an die Blattanschlußmittel über­ flüssig ist, verzichten zu müssen.

Diese Aufgabe ist für den gattungsgemäßen Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Hiernach ist die Erfindung nicht bloß in der Verwen­ dung von Faserverbundwerkstoff zu sehen, der für die gewähl­ te Konfiguration des Zwischenstückes eine gewichtsmäßig leich­ te sowie einfache und billige Herstellung verbürgt.

Vielmehr ist der Grundgedanke der Erfindung die Verwendung von für die Blattfliehkraftaufnahme und -übertragung beson­ ders geeigneten Elementen mit unidirektionaler Faserorien­ tierung, nämlich Faserschlaufen und -abschnitte, unter der Erwägung, daß solche praktisch nur auf Zug hochbelastbaren Elemente in jeder gewünschten Ausführung ohne Schwierigkei­ ten herstellbar und somit dem gewünschten gedrungenen Auf­ bau des Zwischenstückes anpaßbar sind, außerdem bei glei­ chem Querschnitt wie eine Reingewebestruktur unter Zugbe­ lastung etwa die dreifache Festigkeit aufweisen und schließ­ lich in der beanspruchten Vereinigung mit zug- und druckbe­ lastbaren Zwischenlagen einen Schichtkörper (als Zwischen­ stück) ergeben, welcher für den Fall einer Beschädigung ei­ ner Faserschlaufe bzw. eines Faserschlaufenabschnittes so­ gar funktionsmäßig redundant ist. Hierbei läßt sich durch die in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildun­ gen je nach Anforderung größtmögliche Kompaktheit in allen Belastungsrichtungen des Zwischenstückes erreichen, wel­ ches nicht zuletzt für eine serienmäßige Herstellung die Forderung nach Reproduzierbarkeit hervorragend erfüllt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer in den Un­ teransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird nachfol­ gend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht die für den Rotorblatt­ anschluß eines Drehflügelflugzeugs einander zugeord­ neten Teile,

Fig. 2 von den Teilen gemäß Fig. 1 einen vertikalen Längs­ schnitt nur durch einen der Rotorarme des Kopfteils in Verbindung mit dem Zwischenstück für den Rotor­ blattanschluß,

Fig. 3 bis 5 je eine Lage des gemäß Fig. 2 als Schichtkör­ per ausgebildeten Zwischenstücks.

Bei einem Drehflügelflugzeug hat der Rotor (wie derjenige des Hauptpatents DE 28 27 320) für den unmittelbaren Anschluß an einer nicht dargestellten Rotorwelle ein vollständig aus Faser­ verbundwerkstoff bestehendes zentrales Kopfteil 1, gemäß Fig. 1 mit vier gabelförmigen als Rotorarme ausgebildete Blatthalterungen 2, 3, 4, 5 aufgrund des gewählten Verbundes zweier deckungsgleicher, sternförmiger Platten 1.1, 1.2 mit ei­ nem koaxialen Zwischenstück 1.4. Entsprechend ist, wie Fig. 2 zeigt, auch wie bei dem Rotor des Hauptpatents für den Anschluß des einzelnen Rotorblattes bzw. seiner hierzu zwei Schlaufenpaare aufweisenden Blattwurzel 40 an der zugeordneten Blatthalterung (z. B. 2) ein Zwischen­ stück 80 vorgesehen und dessen Abstützung in der Blatthal­ terung 2 über zwei Elastomerlager 42 und 44 hergestellt. Dabei ist aber im Unterschied zum Blattanschluß des Haupt­ patents das Zwischenstück 80 nicht gabelförmig, sondern in Form einer Platte aus Faserverbundwerkstoff ausgebildet (z. B. Glasfasern in einer Kunstharzmatrix) und mit einer Aussparung 80.1 für das die Blattfliehkräfte aufnehmende Radial-Axial-Elastomerlager 44 versehen. Wie Fig. 2 fer­ ner zeigt, hat dieses Zwischenstück 80 einen mehrlagigen Aufbau, und zwar folgt von außen nach innen lagenweise ab­ wechselnd, ausgehend von einer äußeren Lage 80.2 gemäß Fig. 3 eine innere Lage 80.3 gemäß Fig. 4, wobei diese Lagen von Lage 80.2 zu Lage 80.3 bzw. Lage 80.3 zu Lage 80.2 jeweils über eine Zwischenlage 80.4 gemäß Fig. 5 stoffschlüssig vereinigt sind. Die Lagenzahl richtet sich nach den Festigkeitsanforderungen; es sind mindestens zwei Lagen 80.2 (Fig. 3) als Außenlagen zu einer inneren Lage 80.3 ( Fig. 4) und zwei sie verbindende Zwischenlagen 80.4 (Fig. 5) vorzusehen. Der Unterschied im jeweiligen Aufbau der Lagen 80.2, 80.3, 80.4 zueinander ist durch die Funktion des Zwischenstückes 80 begründet, welches von seiner z. B. durch Bohrungen geschaffenen Verbindungsstel­ le 46.1 für die Blattwurzel 40 bis zu seiner unter den Blatt­ fliehkräften als Abstützung 44.4 für die Blattwurzel 40 einer besonders hohen Zugbeanspruchung unter­ liegt. Diesbezüglich ist je Lage 80.2 (Fig. 3) eine die Blatt­ wurzelabstützung und Blattwurzelverbindungsstelle 44.4 bzw. 46.1 umschlingende Faserschlaufe 81 vorgesehen. Da auch mit einer beträchtlichen Beanspruchung des Zwischenstückes 80 aus der Blattschlag- und Blattschwenkbiegung mit der Folge einer Zugbeanspruchung auch in seinem hinteren, über das Radialelastomerlager 42 abge­ stützten Teil zu rechnen ist, ist je Lage 80.3 (Fig. 4) vor­ zugsweise je Bohrung der Blattwurzelverbindungsstelle 46.1 ein Faserschlaufenabschnitt 82 vorgesehen, welcher nur die Bohrung umschlingt und sich über die Blattwurzelstützpunkt­ stelle 44.4 hinaus erstreckt. Schließlich sind gemäß Fig. 2 für den stoffschlüssigen Verbund dieser Lagen 80.2, 80.3 bzw. ihrer Faserschlaufen 81 und -abschnitte 82 die Zwischenla­ gen 80.4 (Fig. 5) vorgesehen, welche zur Aussteifung dieses gesamten Verbundes des Zwischenstückes 80 aus einem Gewebe­ laminat bestehen. Außerdem besteht ebenso eine stoffschlüs­ sige Vereinigung mit weiteren auch aus Gewebelaminat beste­ henden Füllstücken 83, welche an den Längsrändern der zuge­ hörigen Faserschlaufen 81 und -abschnitte 82 anschließen und mit den Zwischenlagen 80.4 (Fig. 5) eine Stützwirkung auf die Faserschlaufen 81 und -abschnitte 82 ausüben, so daß die­ se für die ihnen zugedachte Funktion als Zugkräfte aufneh­ mende und übertragende Elemente ausschließlich ausgelegt werden können. Im übrigen hat diesbezüglich dieser Verbund des Zwischenstückes 80 noch den Vorteil, daß sämtliche Ver­ bindungsbohrungen ausschließlich durch Gewebelaminatmaterial verlaufen, daß also keinerlei Faserstränge der Faserschlau­ fen 81 und -abschnitte 82 durchtrennt werden.

Nicht zuletzt ist von Bedeutung, daß sämtliche der vorbe­ schriebenen Teile des Zwischenstücks 80 für eine Serienfertigung geeignet, also einwandfrei maschinell reproduzierbar sind und somit das Zwischenstück 80 nach einem Baukastensystem besonders wirtschaftlich erstellt werden kann.

Claims (5)

1. Rotor eines Drehflügelflugzeugs, insbesondere Hubschrauber, mit am Rotorkopf über Blattwinkellager in radial nach außen sich erstreckenden Blatt­ halterungen eines zentralen Rotorkopfteiles drehwinkelbeweglich abgestützten Rotorblättern, wobei einerseits das zentrale Rotorkopfteil ein integraler Faserverbundwerkstoffkörper ist, bei dem die Blatthalterungen jeweils die Form einer Gabel mit rechtwinklig zur Rotorebene flach ausgebildeten Schenkeln aufweisen, und andererseits je Blatthalterung zwischen ihren beiden Gabel-Schenkeln und dem zugehörigen Rotorblatt bzw. seiner Blattwurzel eine in Blattlängsrichtung druckbelastba­ re, aber die Blattdrehwinkelbewegungen zulassende Verbindung hergestellt ist und bis zu dem an der Wurzel der Blatthalte­ rung angeordneten Blattwinkellager sich die Rotorblattwurzel über ein von ihr lösbares, die druckbelastbare Verbindung über­ brückendes Zwischenstück fortsetzt, welches zugleich blatt­ wurzelseitige Abstützung der druckbelastbaren Verbindung ist, gemäß Zusatzpatent DE 28 27 320, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (80) in Form einer für die druckbelastba­ re Verbindung ausgesparten, mehrlagigen Platte aus Faserver­ bundwerkstoff ausgebildet ist, welche zumindest aus zwei äußeren Lagen (80.2) jeweils mit einer die Blattwurzelabstützung und Blattwurzelverbindung (44.4 bzw. 46.1) um­ schlingenden endlosen Faserschlaufe (81) und aus einer dazwi­ schen angeordneten inneren Lage (80.3) mit mindestens einem nur die Blattwurzelverbindung (46.1) umschlingenden, über die Blattwurzelabstützung (44.4) hinaus sich er­ streckenden Faserschlaufenabschnitt (82) besteht, wobei die Lagen (80.2) und (80.3) je­ weils mit einer eine kreuzweise Faserorientie­ rung aufweisenden Zwischenlage (80.4) stoffschlüssig ver­ einigt sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren Lage (80.3) jede Bohrung der Blattwurzel­ verbindungsstelle (46.1) von einem gesonderten Faserschlau­ fenabschnitt (82) umschlungen ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Platte mit weiteren Lagen Faserschlaufen (81) und -abschnitten (82) lagenweise ab­ wechselnd von außen nach innen auf eine Lage (80.2) mit ei­ ner Faserschlaufe eine Lage (80.3) mit mindestens einem Faserschlaufenabschnitt folgt.

4. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Faserschlau­ fen und -abschnitte (81 bzw. 82) durch an ihren Längsrän­ dern anschließende, eine kreuzweise Faserorientierung auf­ weisende Füllstücke (83) der jeweiligen Lage (80.2 bzw. 80.3) gestützt sind.

5. Rotor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllstücke (83) mit den zu­ gehörigen Faserschlaufen (81) und -abschnitten (82) sowie den Zwischenlagen (80.4) stoffschlüssig vereinigt sind.