DE3120345A1 - Propeller-antrieb - Google Patents

Description

PATENTANWALT DlPt-ING. DR;MANFRED RAJLl _ono , _P

' c'_ 3Ί 20345

O-8500 NÜRNBERG 9) POSTFACH »1 0480 LANGE ZEHE 30 TELEFON 09 11 /37147 TElEX Oi/23 965

VNR 1o69 84 .... , _o c

Nürnberg, 2o.o5

Gr/St

Reinhold Schmidt, Sachsenstraße 7, 852o Erlangen Propeller-Antrieb

Die Erfindung betrifft einen Propeller-Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Propeller-Antriebe mit sogenannten Schrauben-Propellern, die in der Luftfahrt auch als Luftschraube oder Drehflügel bezeichnet werden, sind seit langem bekannt. Diese Propeller werden zur Schuberzeugung unter Beschleunigung eines Strömungsmittels eingesetzt. In der Luftfahrt haben sich Propeller-Antriebe insbesondere für geringe Fluggeschwindigkeiten bis zu 75o km/h bewährt. Die bekannten Propeller weisen im wesentlichen mehrere auf einer Nabe angeordnete Blätter oder Flügel auf, die entlang ihrer radialen Erstreckung unterschiedlich zur Drehachse angestellt und unterschiedlich profiliert sind.

Bei den sogenannten Mantel-Propellern wird der Propeller in geringem Abstand zu den Enden der Blätter mit einer Ummantelung umgeben, um die hinter dem Propeller auftretende Strahlverengung zu vermindern und damit bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit den Schub zu erhöhen.

Aus der DE-OS 27 4o 959 ist ein Schnellflug-Propeller bekannt, der 6 bis 1o verstellbare Blätter aufweist, die auf einer Nabe, deren Durchmesser etwa ein Viertel des Propeller-Durchmessers beträgt, im Anstellwinkel verstellbar angeordnet sind. Der Propeller, dessen Blätter mit dünnem, aerodynamischem Querschnitt und an den Enden pfeilförmig ausgebildet sind, ist für Fluggeschwindigkeiten von etwa Mach o,8 ausgelegt.

Aus der DE-OS 15 31 5o5 ist ein Propeller-Antrieb für Luft- und Wasserfahrzeuge bekannt, bei dem ein in einem Gehäuse angeordnetes Laufrad in Form eines Kreisel-Propellers mit in radialer Richtung gebogenen Schaufeln das Strömungsmittel axial ansaugt und radial unter einem Winkel von 9o° zur Ansaugrichtung über eine in dem Gehäuse ausgebildete öffnung abgibt.

Aus der DE-OS 2 8 38 392 ist eine Anordnung zur Schuberzeugung bekannt, bei der innerhalb eines Gehäusemantels eine Gebläsescheibe mit einer Schaufeln aufweisenden Nabe angeordnet ist. In den Schaufeln leiten, sich radial zu den Schaufelenden hin erstreckende Luftkanäle Luft in den Zwischenraum zwischen den Schaufelenden und dem Gehäusemantel, wodurch an dieser Stelle ein dichtendes und den Gehäusemantel stabilisierendes Luftpolster entsteht.

Aus der DE-OS 26 39 162 ist eine Antriebseinrichtung vorzugsweise für Flugzeuge bekannt, die eine zylindrische Führung aufweist, innerhalb derer von der Ansaugseite zur Schubseite hin ein Rotor und darin anschließend ein sich verjüngender Austrittskonus mit Strömungsleitelementen und Austrittsleitflächen angeordnet sind.

Derartige Propeller-Antriebe, sowohl mit Gehäuse als auch ohne Gehäuse, nutzen nur den Schub des axial beschleunigten Strömungsmittels aus. Der auf der Ansaugseite solcher Propeller entstehende Unterdruck wird nicht zum Vortrieb genutzt. Schubstarke Propeller-Antriebe dieser Art weisen große Propeller-Durchmesser auf, die starke Geräuschentwicklungen mit sich bringen.

Weiterhin sind Helikopter bekannt, bei denen um eine vertikale Achse rotierende Tragflügel die Luft beschleunigen und dadurch die nötige Schubkraft erzeugen. Dabei tritt entlang der Rotorblätter der maximale Auftrieb bzw. Schub im Bereich der Blattenden auf. Die auf die Hubschrauberzelle auftreffende beschleunigte Luft verursacht eine Widerstandskraft, die den Auftrieb negativ beeinflußt. Es sind große Rotor-Durchmesser notwendig, um den notwendigen Schub zu erzeugen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Propeller-Antrieb zu schaffen, der gleichermaßen insbesondere für Wasserfahrzeuge und Flugzeuge, unter anderem auch für Senkrechtstarter wie z. B. Helikopter, geeignet ist, wobei bei gleichem oder geringerem Durchmesser als herkömmliche Propeller der zum Vortrieb nutzbare Schub wesentlich erhöht wird, dessen Geräuschentwicklung zumindest im Ünterschallbetrieb geringer als bekannte Propeller ist und.der sich für gasförmige Arbeitsmittel zum Einsatz im überschallbetrieb eignet und der weiterhin den bei herkömmlichen Propellern auf der Ansaugseite entstehenden ungenutzten Unterdruck zum Vortrieb wirksam ausnutzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Dadurch wird ein Propeller-Antrieb geschaffen, der durch einen durch die Propeller-Blätter gebildeten Axialteil und durch einen durch die Radial-Blätter gebildeten Radialteil charakterisiert ist. Im Axialteil wird das Strömungsmittel durch die Propeller-Blätter angesaugt und in axialer Richtung beschleunigt, wobei das Strömungsmittel auf der Schubseite der drehenden Propeller-Blätter mit einem Drall behaftet ist. Diese axiale Strömung wird dann im Radialteil durch die Radial-Blätter geführt und dabei zusätzlich radial beschleunigt. Das Strömungsmittel tritt dadurch in diagonaler Richtung aus dem durch die Enden der Radial-Blätter gebildeten Rotationsmantel aus, d. h. das Strömungsmittel ist mit einem Impuls sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung behaftet. Es entsteht ein Diagonalschub in der Form eines Kegels. Die Strömungsflächen und die stirnseitig an den Radial-Blättern angeordnete Scheibe nehmen den durch die Propeller-Blätter verursachten Saugschub auf.

Bezüglich der Führung des Strömungsmittels sind dem erfindungsgemäßen Propeller ähnliche Ventilatoren oder Verdichter bekannt, bei denen Gase mit einem Laufrad angesaugt und beispielsweise um 90° durch eine Stirnscheibe und einen Gehäusemantel zwangsweise umgelenkt werden. Für den erfindungsgemäßen Propeller-Antrieb sind jedoch DimensionierungsVorschriften zu beachten, um eine wirksame Schubkomponente in axialer Richtung zu erhalten.

Der erfindungsgemäße Propeller-Antrieb ist so dimensioniert, daß die durch die Propeller-Blätter auf deren Ansaugseite gebildete Eintrittsfläche gleich oder kleiner der Austrittsfläche ist, die durch den durch die Enden der Radial-Blätter gebildeten Rotationsmantel gebildet wird. Dies bedeutet, bezogen auf die Abmessungen der Blätter, daß die Axialerstreckung der Radial-Blätter mindestens ein Viertel des Durchmessers der Propeller-Blätter auf deren Ansaugseite beträgt. Durch eine quasi beliebige Verlängerung der Axialerstreckung der Radial-Blätter im Verhältnis zu dem Durchmesser der Propeller-Blätter, wobei die Grenzen durch die konstruktive Stabilität gesetzt werden, ergibt sich eine beliebig große Rotationsmantelfläche des Radialteiles und damit eine beliebig große Austrittsfläche bzw. Austrittsöffnung für das Strömungsmittel in diagonaler Richtung. Dadurch entsteht schon bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten des Strömungsmittels ein Unterdruck an den Strömungsflächen und an der Scheibe. Die Strömungsflächen und die Scheibe sind somit Wirkungsflächen des Saugschubes, der bei herkömmlichen Propellern vor der Ansaugseite der Propeller-Blätter entsteht und zum Vortrieb nicht ausgenutzt werden kann. Die Ausnutzung dieses Saugschubes vervielfacht den bei herkömmlichen Propellern alleine ausgenutzten Axialschub nach dem Rückstoßprinzip. Gleichzeitig wird damit ein Stirnflächenwiderstand für den Propellerkreisquerschnitt vermieden. Bei einer Drehzahlerhöhung des Propellers steigt dieser Saugschub bzw. Luftunterdruck bis zum maximalen Druck der umgebenden Atmosphäre. Dies wird bei Drehzahlen erreicht, bei denen die Zuströmgeschwindigkeit auf der Ansaugseite der Propeller-Blätter nicht ausreicht, um den an den Strömungsflächen entstehenden Unterdruck auszugleichen. Bei gasförmigen Strömungsmitteln tritt dieser Effekt bei Zuströmgeschwindig-

keiten auf der Ansaugseite der Propeller-Blätter im Bereich der Schallgeschwindigkeit auf.

Die Propeller-Blätter, die Radial-Blätter, die Strömungsflächen und die Scheibe können miteinander als Einheit verbunden, drehbar auf der Antriebswelle angeordnet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, insbesondere die Strömungsflächen und die Scheibe als Teil eines das Antriebsaggregat aufnehmenden Gehäuses von den Blättern getrennt feststehend auszubilden.

Durch den wesentlich geringeren Durchmesser des erfindungsgemäßen Propellers im Vergleich zu bekannten Propellern tritt, verglichen mit diesen bei gleichem Schub eine geringere Geräuschentwicklung auf. Dabei können sowohl radial endende oder auf die Drehrichtung bezogene vorwärts oder rückwärts gekrümmte Schaufeln verwendet werden. Auch eine schraubenförmige Verwindung der JRadial-Blätter in axialer Richtung ist möglich. Der Propeller ist je nach Dirnensionierung beispielsweise als Propeller für Wasserfahrzeuge oder schwenkbar angeordnet, wie z. B. bei senkrecht startenden Flugzeugen einsetzbar. Auch ein Einsatz bei Landfahrzeugen oder Amphibienfahrzeugen ist möglich.

Der Anspruch 2 gibt eine obere Grenze für das Verhältnis von Axialerstreckung der Radial-Blätter zum Durchmesser der Propeller-Blätter auf ihrer Ansaugseite an, bei dem der Propeller technisch gut realisierbar ist. Eine Dimensionierung nach Anspruch 3 kann unter umständen zweckmäßig sein, da bei diesem Verhältnis die Austrittsfläche des Strömungsmittels am Radialteil das vier- bis achtfache der durch die Propeller-Blätter auf ihrer Änsaugseite gebildete Eintrittsfläche beträgt.

Die Maßnahme nach Anspruch 4 ermöglicht eine optimale Anpassung der Drehzahlen von Axialteil und Radialteil an die erwünschte Geschwindigkeit des anzutreibenden Fahrzeuges.

Die Anzahl der Blätter, sowohl der Propeller-Blätter als auch der Radial-Blätter nach den Ansprüchen 5 bis 7 kann, je nach Verwendung des Propeller-Antriebes im Unterschallbereich oder im Überschallbereich, vorteilhaft sein.

Der Anstellwinkel der Propeller-Blätter nach den Ansprüchen 8 und 9 ist zu bevorzugen, da der Propeller mit diesen Anstellwinkeln je nach Strömungsbereich am effektivsten arbeitet.

Mit der Formgebung der Enden der Propeller-Blätter nach Anspruch 1o wird der auf der Schubseite der Propeller-Blätter auftretenden Einschnürung des Strömungsmittels Rechnung getragen.

Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 11 bis 13 können den Strömungsverlauf des Strömungsmittels zusätzlich optimieren.

Die Ausgestaltung der Strömlings flächen nach den Ansprüchen 14 bis 17 führt zu einem Strömungsverlauf ohne Strömungsabriß.

Strömungsleitringe nach den Ansprüchen 18 bis 21 verhindern Strömungsablösungen insbesondere dann, wenn durch den Durchmesser des Propellers und der dadurch gebildeten Eintrittsfläche des Strömungsmittels be-

dingt/ das Strömungsmittel im Überschallbereich angesaugt wird, aber durch eine große Axialerstreckung der Radial-Blätter und damit verbunden über eine große Austrittsfläche aus dem Rotationsmantel im Unterschallbereich ausgeblasen wird. Weiterhin wird durch entsprechend gekrümmte und profilierte Strömungslei trin ge . der durch die Propeller-Blätter hervorgerufene Drall des Strömungsmittels kompensiert. Zur Verbesserung des Strömungsverlaufes zwischen den Radial-Blättern sind diese Strömungsleitringe außerdem so angeordnet, daß sie im Radialteil des Propeller-Antriebes das Strömungsmittel zunächst überwiegend achsparallel leiten und dann in unterschiedlichen diagonalen Richtungen aus der Rotationsmantelfläche hinausführen, so daß sie eine Diffusor-Wirkung übernehmen. Die Strömungsleitringe sichern eine stabile Betriebsweise im Unterschallbereich und im Überschallbereich.

Eine große Anzahl von Propeller-Blättern und Radial-Blättern nach Anspruch 18 verhindert insbesondere im Überschallbereich Strömungsablösungen.

Die Maßnahmen nach Anspruch 19 übernehmen nicht nur strömungstechnische Aufgaben, sondern verleihen den Blättern des Antriebes die nötige Festigkeit und verhindern Schwingungen der Blätter. Gegebenenfalls kann •durch Verstellung der Strömungsleitringe die Richtung der Schubkomponenten des Strömungsmittels beeinflußt werden. Die Anzahl der Strömungsleitringe nach den Ansprüchen 2o und 21 ist, je nach axialer und radialer Erstreckung der Blätter und des angestrebten Strömungsbereiches / vorteilhaft.

Eine Ummantelung der Blätter durch ein Gehäuse nach Anspruch 22 kann die Laufruhe und die Stabilität des Antriebes verbessern, weiterhin reduziert es den Lärmpegel. Auch eine zusätzliche Lagerung der Antriebswelle nach Anspruch 23 kann die Vorteile der größeren Laufruhe und Stabilität mit sich bringen.

Die Maßnahmen nach Anspruch 24 ermöglichen einen einfachen Aufbau und eine kostengünstige Fertigung des erfindungsgemäßen Propeller-Antriebes.

Mit Anspruch 25 werden die Blattzahlen des Axial- und des Radialteiles an die unterschiedlichen Strömungsbereiche angeglichen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Propeller-Antriebes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Propellers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Ansaugseite des Propellers nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Rotationsachse eines abgewandelten Propeller-Antriebes mit einem Gehäuse zur Vermeidung einer Queranströmung,

Fig. 5 eine Ansicht der Ansaugseite des Propellers nach Fig. 4 und

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Propeller als Antrieb für einen Hubschrauber.

Der in Fig. 1 dargestellte Propeller weist vier Propeller-Blätter 1 und vier Radial-Blätter 2 auf, die sich radial erstreckend auf einer Antriebswelle 3 angeordnet sind. Die gekrümmten Propeller-Blätter 1 haben in diesem Ausführungsbeispiel auf der Ansaugseite 4 einen Anstellwinkel e6 von etwa 8o , wobei dieser Anstellwinkel <& auf die Antriebswelle 3 bezogen ist. Auf der Schubseite 5 der Propeller-Blätter 1 schließen sich einstückig mit diesen ausgebildet die vier Radial-Blätter 2 an. Die ausdünnen Blechen oder anderem geeigneten Material gebildeten Blätter 1, 2 können auch - wie in Fig. 2 durch die punktierten Linien 7 angedeutet - durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt jeweils zweiteilig ausgebildet sein. Dann können die Radial-Blätter 2 an einer weiteren Antriebswelle 3', die über die Antriebswelle 3 geschoben ist, unabhängig von den Propeller-Blättern 1 gedreht werden.

Die punktierten Linien 7 in Fig. 2 geben gleichzeitig den Übergang des durch die Propeller-Blätter 1 gebildeten Axialteiles 8 und des durch die Radial-Blätter 2 gebildeten Radialteiles 9 des Propeller-Antriebes an. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Axialerstreckung L der Radial-Blätter 2 etwa das 1,5fache des Durchmessers D der durch die Propeller-Blätter 1 auf der Ansaugseite 4 gebildeten

Eintrittsfläche F_E auf. Das entspricht einem Verhältnis der durch die Enden 1o der Radial-Blätter 2 bei deren Rotation gebildeten Austrittsfläche F_A zu der Eintrittsfläche F„ von 6:1.

In dem zur Scheibe 6 hin liegenden Bereich des Radialteiles 9 sind an der Antriebswelle 3 bzw. 3' befestigte, zum Umfangsrand 11 der Scheibe 6 hin führende Strömungsflächen 12 angeordnet. Diese haben in der Projektion einen strömungsgünstigen, parabolischen Verlauf 13, wie in Fig. 2 in der oberen Hälfte dargestellt ist, oder in etwa einen hyperbolischen Verlauf 14, wie in der unteren Hälfte von Fig. 2 dargestellt ist. Dabei wird durch diese Strömungsflächen 12 und gegebenenfalls auch durch die Scheibe 6, falls die Strömungsflächen 12 nicht bis zum umfangsrand 11 der Scheibe führen, ein Austrittswinkel ß für ein Strömungsmittel, beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit, zwischen 15° und 75° gebildet. Strömungsflächen 12 und Scheibe können auch einen gemeinsamen Körper aus Vollmaterial bilden. Im Extremfall wird die Strömungsfläche 12 nur durch die propellerseitige Oberfläche der Scheibe 6 realisiert. Im oberen, oberhalb der durch die Antriebswellen 3 und 3' gebildeten Rotationsachse 15 liegenden, in Fig. dargestellten Teil des Propellers sind Strömungslinien 16 des Strömungsmittels eingezeichnet. Bei Drehung des Propellers in Richtung des Pfeiles 17 um die Rotationsachse 15 wird das Strömungsmittel durch die Propeller-Blätter 1 angesaugt und im Axialteil 8 in axialer Richtung beschleunigt. Dabei erfährt das Strömungsmittel durch die Drehbewegung der Propeller-Blätter 1 einen Drall, der in dieser Darstellung in den Strömungslinien 16 nicht berücksichtigt ist. Im Radialteil 9 erhält das Strömungsmittel durch die auftretenden Radialkräfte einen zusätzlichen Impuls

in radialer Richtung, so daß es in diagonaler Richtung aus der durch die Enden 1o der Radial-Blätter 2 bei deren Rotation gebildeten Austrittsfläche F_Ä unter dem Austrittswinkel /3 austritt.

Die auftretenden Strömungsgeschwxndigkeiten des Strömungsmittels können je nach Drehzahl des Propellers bis in den Überschallbereich, zumindest auf der Ansaugseite der Propeller-Blätter 1, reichen.

Vor den Strömungsflächen 12 entsteht ein Bereich 18 mit Unterdruck und somit ein Saugschub, der durch diese Strömungsflächen 12 und durch die Stirnscheibe 6 aufgenommen wird. Bei Drehzahlen des Propellers, bei denen die Zuströmgeschwindigkeit des Strömungsmittels auf der Propeller-Ansaugseite 4 die Schallgeschwindigkeit erreicht, können Propeller-Kreisbelastungen von mehreren Tonnen pro Quadratmeter auftreten.

Nach Verlassen der Austrittsfläche F bildet das Strömungsmittel einen in Fig. 2 nicht dargestellten Schubkegel.

Im unteren Bereich des in Fig. 2 schematisch dargestellten Propellers sind durch die strichpunktierten Linien verschiedene Verläufe der Enden 19 der Propeller-Blätter 1 und der Enden 1o der Radial-Blätter 2 angedeutet. Dabei können die Enden 19 der Propeller-Blätter 1 so ausgebildet sein, daß sie nicht nur einen zylindrischen Mantel, sondern auch einen Rotationskegelstumpfmantel beschreiben, der sich von der Ansaugseite 4 zur Schubseite 5 hin verjüngt und dessen halber öffnungswinkel γ maximal 3o° beträgt.

Dadurch erhalten die Propeller-Blätter 1 eine wirksame Fläche, die dem Strömungsverlauf des Strömungsmittels, das durch den Axialteil 8 des Propellers eine Einschnürung erfährt, entspricht. Die Enden 1o der Radial-Blätter 2 können daran anschließend so ausgebildet sein, daß sie einen sich erweiternden Rotationskege1stumpfmantel 21 beschreiben, dessen halber öffnungswinkel S maximal 3o° beträgt. Weiterhin ist ein Verlauf der Enden 1o der Radial-Blätter 2 angedeutet, die einen sich zur Scheibe 6 hin verjüngenden Rotationskegelstumpf mantel 22 beschreiben, dessen halber öffnungswinkel E maximal 3o° beträgt.

Der in Fig. 4 dargestellte Propeller ist mit einem Gehäuse 23 umgeben. An der auf der Ansaugseite 4 der Propeller-Blätter 1 liegenden Stirnseite ist ein zusätzliches Lager 24 für die Antriebswelle 3 über drei symmetrisch zueinander liegenden am Mantel des Gehäuses 23 abgestützten Streben 25 angeordnet. Bei diesem Propeller sind die Scheibe 6 und die Strömungsflächen 12 feststehend mit einem Motorgehäuse 26 verbunden, so daß sie quasi die Stirnabdeckung dieses Motorgehäuses 26 bilden. Das Motorgehäuse 26 ist über mehrere, die Strömung des Strömungsmittels nur geringfügig beeinflussende Stützen 27, die auch als Leitflächen zur Entdrallung des Strömungsmittels ausgebildet sein können, mit dem Gehäuse 23 des Propellers verbunden. Die Radial-Blätter 2 sind entsprechend der Form der feststehenden Strömungsflächen 12 so ausgebildet, daß sie mit geringfügigem Abstand über diese drehen. Die Innenfläche 28 des Propeller-Gehäuses 23 ist in dem Bereich zwischen Axialteil 8 und Radialteil 9 entsprechend dem Verlauf der Enden 19 und 1o der Propeller-Blätter 1 und der Radial-Blätter 2 mit einem

Wulst 29 versehen, der den Strömungsverlauf des Strömungsmittels entsprechend den Strömungslinien 16 unterstützt.

Die Form des Motorgehäuses 26 auf der den Strömungsflächen 12 gegenüberliegenden Seite ist dem entstehenden Schubkegel angepaßt.

Zwischen den Propeller-Blättern 1 und den Radial-Blättern 2 sind Strömungsleitringe 3o angeordnet, die in Form von Segmenten mit den Blättern 1/2 verbunden sind. Dadurch werden die aus dünnen Blechen ausgebildeten Propeller-Blätter 1 und die Radial-Blätter 2 sta bilisiert. Die vier in diesem Ausführungsbeispiel eingezeichneten Strömungsleitringe 3o weisen ein unterschiedlich zur Innenfläche 28 des Gehäuses 23 hin gewölbtes Profil auf. Dadurch wird ein rotierender Ringdiffusor gebildet, der Strömungsablösungen verhindert und dabei dem Strömungsmittel den Drall entzieht.

In Fig. 6 ist ein erfindungsgemäßer Propeller, der dem anhand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Propeller ähnlich ist, als Antrieb eines Hubschraubers dargestellt. Der Propeller ist mit vertikal liegender Antriebswelle 3 auf der Hubschrauberzelle 31 angeordnet. Der obere Teil der Hubschrauberzelle 31 ist symmetrisch zur Antriebswelle 3 geformt und bildet die feststehenden Strömungsflächen 12. Das Gehäuse 23 des Propellers weitet sich in etwa parallel zum oberen Teil der Hubschrauberzelle 31 auf und ist mittels den Stützen 27 mit dieser verbunden. Die durch den oberen Teil der Hubschrauberzelle 31 gebildeten Strömungsflächen 12 unterstützen die diagonale Aus-

strömrichtung des Strömungsmittels, so daß die Bildung eines Schubkegels durch die Formgebung der Hubschrauberzelle 31 positiv beeinflußt wird. Schubkomponenten in beliebige Richtungen lassen sich durch bewegliche, an den Stützen 27 angeordnete, in der Zeichnung nicht dargestellte, Steuerflächen erzielen.

Bei Propeller-Antrieben ohne Gehäuse werden zur Abstützung des zusätzlichen Lagers 24 die Stützen 27 axial zur Ansaugseite 4 der Propeller-Blätter 1 hin verlängert und die Streben 25, die das Lager 24 haltern, daran befestigt.

L e e r s e i t e

Claims (25)

PATENTAN WALT :DIPL-iNÖvj3R: MANFRED R/?J 20345 D-8500 Nürnberg »ι Postfach ?iO4 8o lange zeile 30 telefon 0911/37147 telex VNR 1o6984 Nürnberg, 2o.o5.1981 Gr/st Reinhold Schmidt, Sachsenstraße 7, 852o Erlangen Ansprüche

1. Propel ler-An trieb insbesondere für Luft- und Wasserfahrzeuge mit mindestens zwei auf einer Antriebswelle angeordneten, zur axialen Richtung angestellten Propeller-Blättern mit einer Ansaugseite und einer Schubseite, dadurch gekennzeichnet, daß an die Propeller-Blätter (1) an der Schubseite (5) Radial-Blätter (2) mit einer Axialerstreckung (L) anschließen, die stirnseitig durch eine Scheibe (6) begrenzt sind, wobei über einen Teil der Axialerstreckung (L) zwischen den Radial-Blättern (2) von der Antriebswelle (3) etwa bis zum Umfangsrand (11) der Scheibe (6) hin Strömungsflächen (12) angeordnet sind und daß für das Verhältnis der Axialerstreckung (L) der Radial-Blätter (2) zum Durchmesser (D) der Propeller-Blätter (1) auf ihrer Ansaugseite (4) gilt L/Dä:o,25.

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis von Axialerstreckung (L) zu Durchmesser (D) gilt

3. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis von Axialerstreckung (L) zu Durchmesser (D) gilt 1SL/D1S2.

4. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propeller-Blätter (1) und die Radial-Blätter (2) voneinander getrennt auf der Antriebswelle (3) und einer weiteren darüber geschobenen Welle (3¹) angeordnet und mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind.

5. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß höchstens 6o Blätter (1, 2) vorgesehen sind.

6. Propeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 30 Blätter (1, 2) vorgesehen sind.

7. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 4 Blätter (1, 2) vorgesehen sind.

8. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propeller-Blätter (1) auf der Ansaugseite (4) einen Anstellwinkel (cA) bezogen auf die Antriebswelle

(3) zwischen 3o° und 8o° aufweisen.

9. Propeller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (<A) 6o° bis 7o° beträgt.

10. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (19) der Propeller-Blätter (1) einen sich zur Schubseite (5) hin verjüngenden Rotationskegelstumpf mantel (2o) beschreiben, dessen halber Öffnungswinkel (y) maximal 3o° beträgt.

11. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden ("Jo) der Radial-Blätter (2) einen zylindrischen Rotationsmantel beschreiben.

12. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (1o) der Radial-Blätter (2) einen sich

zur Scheibe (6) hin verjüngenden Rotationskegelstumpfmantel (22) beschreiben, dessen halber öffnungswinkel (£ ) maximal 3o° beträgt.

13. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (1o) der Radial-Blätter (2) einen sich zur Scheibe (6) hin erweiternden Rotationskegelstumpfmantel (21) beschreiben, dessen halber öffnungswinkel {£) maximal 3o° beträgt.

14. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsflächen (12) einen Rotationsparaboloid bilden.

15. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsflächen (12) einen Rotationshyperboloid bilden.

16. Propeller nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Strömungsflächen (12) im Bereich der Scheibe (6) gebildete Austrittswinkel (ß) des Strömungsmittels bezogen auf die Antriebswelle (3) 15° bis 75° beträgt.

17. Propeller nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittswinkel {ß ) 3o° bis 6o° beträgt.

18. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Blätter (1, 2) Strömungsleitringe (3o) angeordnet sind.

19. Propeller nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet _r daß die Strömungsleitringe (3o) als Segmente zwischen den Blättern (1, 2) angeordnet sind.

20. Propeller nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 15 Strömungsleitringe (3o) vorgesehen sind.

21. Propeller nach Anspruch 18/ dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis 12 Strömungsleitringe (3o) vorgesehen sind.

22. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (1, 2) von einem Gehäuse (23) umgeben sind.

23. Propeller ,nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3) auf der Ansaugseite (4) der Propeller-Blätter (1) gelagert ist.

24. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (1, 2) unprofiliert und dünn ausgebildet sind.

25. Propeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattzahlen der Propeller-Blätter (1) und der Radial-Blätter (2) unterschiedlich sind.