DE3121412A1

DE3121412A1 - Gelenk- und lagerloser rotor

Info

Publication number: DE3121412A1
Application number: DE19813121412
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 8011 Höhenkirchen Frommlet; Erhard Dipl.-Ing. 8000 München Rumpler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1982-12-16

Description

Gelenk- und lagerloser Rotor
Die Erfindung betrifft einen gelenk- und lagerlosen Rotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Rotoren (d.h. ohne Schlag- und Schwenkgelenke und Blattwinkellager) sind bereits vor einiger Zeit im wesentlichen bekanntgeworden durch die Anmelderin (vgl. z. B. DE-PS 26 38 148, DE-PS 26 38 167, DE-AS 26 48 343), aber auch durch Dritte (vgl.
z. B. DE-OS 27 56 071).
Mit diesen bekannten Rotoren ist jedoch ein Rotor-Blatt-Falten (Anklappen) unmöglich, wie es aus verschiedensten Gründen verlangt wird, z. B. zur Verringerung der Sperrigkeit des Rotors in Werkhallen, zur besseren Tarnung bei militärischem Einsatz, usw.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein Rotor-Blatt-Falten bei zudem einfacher, kompakter Rotor-Bauweise gestattet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
Mit dem erfindungsgemäßen Rotor ist also ein einfaches Falten möglich, das insbesondere Einstellarbeiten bei der Wiederinbetriebnahme des Rotors vermeidet.
Demgegenüber ist (durch die Anmelderin) lediglich noch ein Rotor bekanntgeworden (vgl. Patentanmeldung P 30 36 093.1, internes Aktenzeichen: 8799), nämlich ein Rotor mit am Rotorkopf an st(>ifesn Blatthaltrunc3en golenk- und In<jcrlos angeschlossenen Rotorblättern, wobei die Blatt-Anstell-Winkelsteuerung mittels einer Steuerstange über eine, in torsionssteifer Verbindung mit dem Blatt-Flügel, längs des Blatthals-Abschnitts berührungsfrei sich erstreckende torsionssteife Hülle erfolgt, wobei Blatthalterungen jeweils in Form einer Gabel mit mindestens zwei von Gabelschenkel zu Gabelschenkel die zwischengefügte Blattwurzel durchquerenden Bolzen vorgesehen sind, von denen einer als die Blattwinkelachse kreuzender Bolzen zugleich eine Achse für das Schwenken des Rotorblatts in eine Faltlage bildet und wobei in achsparalleler Anordnung zu diesem Achsbolzen der jeweilige Steuerhebel'den betreffenden Gabelschenkel durchquert und am zugeordneten Bindeglied über ein Gabelgelenk mit einem zum Achsbolzen koaxialen Gelenkbolzen angeschlossen ist. Von diesen Bolzen hat der in achsparalleler Anordnung zur Rotor-Drehachse die Blattwinkelachse kreuzende Bolzen (bei Stillstand des Rotors) zugleich die Funktion eines Achsbolzens in der Rotordrehebene, wozu zuvor der andere Anschlußbolzen gezogen sein muß, wobei es sonst zu keiner Entkopplung der Gelenkverbindung für den Faltvorgang kommt.
Diese bekannte Rotor ist allerdings in verschiedener Hinsicht verbesserungswürdig: Er fordert einen relativ aufwendigen Rotorkopf insbesondere aufgrund der zahlreichen Bauteile einschließlich der Gabelschenkel, die auch Festigkeitsprobleme mit sich bringen, zudem'ist der Abstand der Blattbolzen vom Rotor-Mast relativ groß, was einem großen äquivaJenten Schlaggelenk-Abstand (von mehr als 10 %) entspricht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Lehre des Anspruchs 2 gestattet eine aerodynamisch günstige Anordnung des Torsions-Steuerrohrs hinter dem Blatthals sowie eine Fixierung des Torsions-Steuerrohrs in gefaltetem Zustand.
Mit der Lehre des Anspruchs 3 wird eine hohe Gesamtsteuersteifigkeit erzielt.
Die Lehre des Anspruchs 4 ist für die Aufnahme der Fliehkraft vom Torsions-Steuerrohr vorgesehen.
Die Lehre des Anspruchs 5 zeichnet sich durch besondere Wartungsfreiheit aus. Als sphärische Gelenklager kommen z. B. Erzeugnisse der DE-Firma PAULSTRA in Frage.
Der nach der Lehre des Anspruchs 6 vorgesehene torsionsweiche Lenker erleichtert die Schlagbewegung des Torsionsverbandes.
Die Lehre nach dem Anspruch 7 sichert eine Anpassung der Steifigkeit.
Die Lehre nach dem Anspruch 8 konkretisiert die von den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Lehren und erzielten Vorteile.
Die Lehre nach dem Anspruch 10 ermöglicht eine Vereinfachung der Fertigung und eine Verringerung der Baugröße.
Die Lehre nach dem Anspruch 11 gestattet eine Aufnahme der Fliehkraft direkt an der Nabe.
Die Lehre nach dem Anspruch 12 ermöglicht Schlag- und Schwenkbewegungen der Steuerung.
Die Lehre nach dem Anspruch 13 vermeidet im Vergleich zu mechanischen Gelenken Verschleiß.
Die Lehre näch dem Anspruch 14 schafft ein Kupplungselement, das weicher als ein Einzelbauteil gleicher Festigkeit ist.
Dabei sind die Stahl-Lamellen nach dem Anspruch 15 kostengünstig und erprobt.
Die Lehre nach dem Anspruch 16 stellt eine andere grundsätzliche Ausführung des erfindungsgemäßen Rotors dar, bei der im Gegensatz zur auch in der Figurenbeschreibung erläuterten Ausführung mit starrem Torsions-Steuerrohr und elastischer Lagerung der beiden Lenker hier das Torsions-Steuerrohr biegeweich gestaltet ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotors; Fig. 2 eine Einzelheit AE von Fig. 1; und Fig. 3 einen Schnitt B - B in Fig. 2.
Das abgebildete Ausführungsbeispiel stellt einen gelenk- und lagerlosen Haupt-Rotor dar, der mit einer im Inneren von Rotorkopf (nicht gezeigt) und Getriebe (nicht gezeigt) liegenden Taumelscheibe (nicht gezeigt) kombiniert ist.
Bei lagerlosen HS-Rotoren liegt zwischen Nabe und aerodynamischem Blattprofil ein biege- und torsionsweicher Blatthals. Steuerkomandos werden an der Nabe erzeugt und am äußeren Ende des Torsionshalses in das Blatt eingeleitet. Ein torsionssteifer, jedoch biegeweicher und längselastischer Verband liegt daher paprall dazu.
Bei Kombination dieser Rotor-Bauart mit dem Prinzip des integrierten dynamischen Systems liegen Taumelscheibe, rotierende Steuerstangen und Steuerhebel im Inneren des Getriebes bzw. der Nabe des Rotors. Daher muß der Torsionsverband der Steuerung von außen in das Innere der Rotor-Nabe geführt werden. Außerdem muß dieser zur unbedingt notwendigen Blattfaltung abgeknickt werden.
Diese Forderungen können durch das folgende Ausführungsbeispiel erfüllt werden: Ein Steuerhebel 1 mit einer Steuerhebel-Welle 2 ist mittels zweier Elastomer-Querlager 3 in einer Rotor-Nabe 4 radial unter einem bestimmten Winkel zur Blatt-Torsionsachse A gelagert.
Ein Torsions-Steuerrohr 5, das einen torsionsweichen Blatthals 6 überbrückt, ist mittels eines sphärischen Elastomer-Lagers 7 in der Steuerhebel-Welle 2 gelagert. Das sphärische Elastomer-Lager 7 sichert die infolge der Schlag- und Schwenkbewegung eines Rotor-Blatts 8 auftretende Winkelbewegung des Torsions-Steuerrohrs 5.
Das Steuermoment muß nun über das sphärische Gelenk 7 geleitet werden, was auf dessen Blockierung in einer Ebene'hinausläuft; Dies wird ermöglicht, indem eine Torsions-Schere 10 das sphärische Gelenklager 7 umgreift. Die Torsions-Schere besitzt zwei Lenker 11 und 12. Wäre die Torsions-Schere 10 aus steifen Lenkern 11 und 12 aufgebaut, so würde das Gelenklager 7 jedoch in zwei der drei Hauptachsen blockiert werden. Daher ist der Lenker 11 biegesteif, jedoch torsionsweich gestaltet, der Lenker 12 dagegen biegc- und torsionssteif ausgeführt, so daß eine der sonst blockierten Achsen in gewissen Grenzen wieder freigegeben wird.
Beim Blatt-Falten wird außer einem Blatt-Nebenbolzen 13 noch ein Verriegelungsbolzen 14 gezogen. Das Torsions-Steuerrohr 5 ist dann nicht mehr über die Torsions-Schere 10 mit der Steuert hebel-Welle 2 verbunden und kann daher der Falt-Bewegung des Rotor-Blatts 8 um einen Blatt-Hauptbolzen 15'folgen.
Am äußeren Ende ist das Torsions-Steuerrohr 5 mittels eines Die ge- und längselastischen Elements 16 (Kupplung oder Quasi-Lenker) an einem Blatt-Beschlag 17 befestigt. Die Fliehkraft des Torsions-Steuerrohrs 5 wird an einem der Längslager 3 der Steuerhebel-Welle 2 aufgenommen.
Im übrigen sind in Fig. 1 in Strichpunktlinie das Rotor-Blatt 8 mit dem torsionsweichen Blatt-Hals 6 und das Torsions-Steuerrohr 5 in ihrer gefalteten Stellung gezeigt, wo ihren Bezugszeichen ebenso wie dem sphärischen Gelenklager i und dem Anlenkpunkt P der beiden Lenker 10 und 11 ein Apostroph zugesetzt ist.
M bezeichnet die Mitte der Rotor-Nabe 4 und A dieTorsions-Achse des- Rotor-Blatts 8.
Leerseite

Claims

Ansprüche Gelenk- und lagerloser Rotor, insbesondere Haupt- und größerer Heckrotor für Drehflügler, mit - mindestens einem Rotor-Blatt (8) - einschließlich torsionsweichem Abschnitt (6), - einer Rotor-Nabe (4) - zur Rotor-Rl.att-Befestigung, und - einer Rotor-Blatt-Winkelsteuerung earlschließ] iCh eillcs zur sionsverbands mit - einem Steuerhebel (1) je Rotor-Blatt (8), der mit einer Steuerhebel-Welle (2) und einer Lagerung innerhalb der Rotor-Nabe (4) angeordnet ist, und - einem Torsions-Steuerrohr (5) je Rotor-Blatt (8), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß die Rotor-Blatt-Winkelsteuerung derart ausgebildet ist, - daß sie zwecks Rotor-Blatt-Falten ohne Lösen des Torsionsverbands vom Rotor-Blatt (8) abknickbar ist.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß die Rotor-Blatt-Winkelstcucrung besitzt: - zwischen dem innenliegenden Steuerhebel (1) und dem außenliegenden Torsions-Steuerrohr (5) - eine Torsions-Schere (10).
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - daß die Torsions-Schere (10) besitzt: - zwei biegesteife Lenker (11, 12), - die an der Steuerhebel-Welle (2) bzw. am Torsions-Steuerrohr (5) jeweils in einer Richtung drehbar befestigt sind.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß die Steuerhebel-Welle (2) und das Torsions-Steuerrohr (5) - durch ein sphärisches Gelenk lager (7) miteinander verbunden sind, - das von der Torsions-Schere (10) umgriffen ist.
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - daß das sphärische Gelenklager (7) - ein Elastomer-Lager (geschichtetes Gummi-Metall-Lager) ist.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, - daß der mit der Stcuerhebel-Welle(2) verbundene Lenker (11) - biegesteif und torsionsweich ist, und - daß der mit dem Torsions-Steuerrohr (5) verbundene Lenker (12) - biege und torsionssteif ist.
7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - daß der mit der Steuerhebel-Welle (2) verbundene Lenker (11) - aus Faserverbundwerkstoff (FVW) besteht, und - daß derzeit dem Torsions-Steuerrohr (5) verbundene Lenker (12) - aus Metall besteht.
8. Rotor nach einem der Ansprüche 2 - 7, mit - jeweils einem Hauptbolzen (15) und einem Nebenbolzen (13) zur Befestigung des Rotor-Blatts (8) an'der Rotor-Nabe (4), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t - daß die Rotor-Blatt-Winkelsteuerung derart ausgebildet ist, - daß nach Lösen der Verbindung zwischen der Steuerhebel-Welle (2) und dem Torsions-Steuerrohr (5) sowie des Blatt-Nebenbolzens (13) - das Rotor-Blatt (8) mit dem Torsions-Steuerrohr (5) um die Achse des Blatt-Hauptbolzens (15) faltbar und - dabei die Torsions-Schere (10) streckbar ist.
9. Rotor nach Anspruch 8 mit einem der Ansprüche 4 und 5, - mit einem Verriegelungsbolzen (14) im sphärischen Gelenk-Länger (7), dadurch gekennzeichnet, - daß zwecks Rotor-Blatt(8)-Faltung - auch der Verriegelungsbolzen (14) vorher lösbar ist.
10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß die Steuerhebel-Welle (2) - schief zur Rotor-Blatt-Torsions-Achse (A) angeordnet ist.
11. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß die Lagerung des Steuerhebels (1) derart ausgebildet ist, - daß sie Längskräfte, bedingt durch Fliehkraft des Torsions-Steuerrohrs (5), aufnimmt.
12. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß zwischen dem Torsions-Steuerrohr (5) und dem Rotor-Blatt (8) - je ein verformbares Kupplungselement (16) vorgesehen ist, - das Winkel- und/oder Längs-Bewegungen des Rotor-Blatts (8) zuläßt.
13. Rotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - daß das Kupplungselement (16) - ein Quasi-Gelenk ist.
14. Rotor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, - daß das Kupplungselement (16) - durch~Stahl- oder Faserverbundwerkstoff (FVW) -Lamellen ausgebildet ist.
15. Rotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, - daß die Stahl-Lamellen - für sich bekannte Serien-Bauteile, insbesondere vom Heckrotor-Wellenstrang von Drehflüglern, sind.
16. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - daß der Steuerhebel (1) - eine längs seiner Drehachse verschiebliche Lagerung (3) besitzt, - daß die Fliehkraft am Beschlag (17) des Rotor-Blatts (8) aufnehmbar ist, und - daß das Torsions-Steuerrohr (5) biegeweich und torsionssteif ausgebildet ist.
17. Rotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, - daß das Torsions-Steuerrohr (5) - ein gewickeltes Torsionsrohr aus Faserverbundwerkstoff (FVW) ist, bei dem anstelle von Epoxid-Harz ein Elastomer als Matrix vorgesehen ist (insbesondere Rohr der US-Firma LORD).