DE3601105A1 - Rotor, insbesondere fuer drehfluegelflugzeuge - Google Patents

Description

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 35 34 968.9) betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1, welcher u. a. im Vergleich zu Ausführungs­ formen mit einem fiktiven Blattschlaggelenk jeweils im elastischen Bereich "Blatthals" des einzelnen Rotor­ blattes den Vorteil eines erheblich geringeren Schlag­ gelenkabstandes zur Rotornabe (bzw. Rotordrehachse) hat mit der Folge einer Minderung der Biegemomentbelastun­ gen des Rotormastes. Hierbei bedingt jedoch die Anord­ nung des die Blattsteuerhülle blattwurzelseitig ab­ stützenden Gelenklagers in einer Ausnehmung des Rotor­ nabenarmes den Verzicht auf die Möglichkeit eines Schwenkens des einzelnen Rotorblattes in eine sog. Zweiblatt-Faltlage bereits nach dem Ziehen eines der beiden Blattanschlußbolzen. Soweit dieses sog. Blattfaltlagenschwenken bei weiteren Ausführungsformen des Rotors nach dem Hauptpatent möglich ist, bedarf es einer Trennung der Blattsteuerhülle bzw. des zugeord­ neten Blattsteuerhebels von der Steuerstange der Blatt­ einstellwinkelsteuerung, was zu Fehlverstellungen führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei ei­ nem Rotor der eingangs genannten Art das Blattfaltla­ genschwenken um einen Blattanschlußbolzen ohne Trennung der Verbindung zwischen der Blattsteuerhülle und Blatteinstellwinkelsteuerung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 gelöst zum einen durch den Verzicht auf die Blattwurzel als unmittelbar stützende Basis der Blatt­ steuerhülle bzw. durch deren Abstützung gegenüber der Blattwurzel unter Zwischenschaltung des Rotornabenarmes und zum anderen durch einen damit (erst) sinnvollen Rückgriff auf eine durch die DE-PS 33 16 019 bekannte zweiteilige Steuerhülle unter Einführung einer Drehge­ lenkverbindung zwischen den beiden Steuerhüllen-Teilen.

Die Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten, (aus Gründen eines relativ geringen baulichen Aufwandes bevorzugten) Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 in der Seitenansicht ein an einer Rotornabe angeschlossenes Rotorblatt mit einer Blattsteuerhülle im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht des Blattanschlusses gemäß Fig. 1, dabei die Blattsteuerhülle wieder im Längsschnitt.

Entspechend dem Hauptpatent ist eine beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaute Rotornabe 1 für den Anschluß von Rotorblättern 2 (vorzugsweise aus dem gleichen Material) mit jeweils einem radial auswärtsge­ richteten, torsionssteifen Rotornabenarm 1.1 versehen. Jeder Rotornabenarm 1.1 ist mit der zugeordneten Blatt­ wurzel 2.1 mittels zweier diese in Dickenrichtung durchquerender Blattanschlußbolzen 3 verbunden. Um bei diesem starren Blattanschluß sicherzustellen, daß das Rotorblatt 2 bzw. dessen Blattflügel 2.3 Blatteinstell­ winkelbewegungen um die Blattwinkelachse 4 ausführen kann, ist ein Blatthals (bzw. -Abschnitt) 2.2 zwischen der Blattwurzel 2.1 und dem Blattflügel 2.3 torsions­ weich ausgebildet. Die gewünschte Torsionsweichheit wird durch den dargestellten relativ langgestreckten Aufbau des Blatthalses 2.2 aus Fasersträngen mit unidi­ rektionaler Faserorientierung in Blattlängsrichtung er­ reicht.

Wegen der großen Baulänge des Blatthalses 2.2 ist für die Blatteinstellwinkelverstellung eine torsionssteife Blattsteuerhülle 5 vorgesehen, welche sich, in tor­ sionssteifer Verbindung mit dem Blattflügel 2.3, berüh­ rungsfrei längs des Blatthalses 2.2 bis in die Nähe der Rotornabe 1 erstreckt. Über die Blattsteuerhülle 5 kön­ nen, gemäß Fig. 2 in üblicher Weise z.B. mittels einer an einem hüllenfesten gabelförmigen Steuerhebel 5.3 an­ gelenkten Steuerstange 5.4 Drehwinkelbewegungen des Blattflügels 2.3 um die Blattwinkelachse 4 bewirkt wer­ den. Dazu wäre eine nur drehbewegliche Abstützung der Blattsteuerhülle 5 gegenüber der Blattwurzel 2.1 unzu­ reichend, weil Rückwirkungen auf die Blattsteuerhülle 5 aus Blattlängsdehnungen und aus Biegungen des Blatthal­ ses 2.2 insbesondere infolge von Blattschlagbewegungen zu vermeiden sind. Deshalb ist für die Blattsteuerhülle 5 eine Abstützung mittels eines Elastomer-Gelenklagers 8 gewählt, welches Dreh-, Winkel- und Längsbewegungen der Blattsteuerhülle 5 zuläßt. Diese Beweglichkeit der Blattsteuerhülle 5 allein vermag jedoch noch nicht Rückwirkungen aus Blattschlagbiegungen des Blatthalses 2.2 auf die Blattsteuerhülle 5 und damit die Blattein­ stellwinkelsteuerung gänzlich auszuschließen. Dies ist praktisch nur durch Verhindern von entsprechenden Biegebewegungen des Blatthalses 2.2 erreichbar. Voraus­ setzung hierfür ist die dargestellte senkrecht zur Rotor- bzw. Blattebene derart flache Querschnittspro­ filform des Rotornabenarmes 1.1, daß dieser schlagbiege­ weich und biegeweicher ist als der Blatthals 2.2 in relativ biegesteifer Ausführungsform beispielsweise mit einem kreuzförmigen Querschnittsprofil. Durch das ge­ wählte flache Querschnittsprofil des Rotornabenarmes 1.1 ist selbstverständlich das Blattschwenken nicht ausgeschlossen, welches bei einem Kreuzprofil des Blatthalses 2.2 hiermit natürlich auch nicht mehr möglich ist.

Die flache Profilform des Rotornabenarmes 1.1 hat zu­ gleich den Vorteil, daß der Schlaggelenkabstand zum Ro­ tormast 6 auf ein Minimum reduzierbar ist. Dazu ist der Rotornabenarm 1.1 infolge einer senkrecht zur Blattebe­ ne fortschreitenden Verminderung seines Querschnitts zur Mitte hin mit einer Stelle 1.1.1 erhöhter Schlag­ biegeweichheit versehen. Zur Erfüllung der vorgenannten Forderung nach einer rückwirkungsfreien Blattsteuerung ist schließlich nahe dieser als ein fiktives Blatt­ schlaggelenk fungierenden Stelle 1.1.1 des Rotornaben­ armes 1.1 das Gelenklager 8 der Blattsteuerhülle 5 positioniert. Voraussetzung für diese Positionierung ist die dargestellte Ausnehmung 1.1.2 des Rotornabenar­ mes 1.1. Dabei ist das über seinen Außenring 8.2 z.B. mittels einer zweiarmigen Strebe 10 mit der Blatt­ steuerhülle 5 verbundene Gelenklager 8 bezüglich seines Kugelstücks 8.2 der zentrale Teil eines zur Blattwin­ kelachse 4 koaxialen Zapfens 9, dessen beide Enden sich in einem am Rotornabenarm 1.1 befestigten Gestell 13 abstützen. Der gewählte Verbund des Gelenklagers 8 mit dem Rotornabenarm 1.1 mit der Folge einer nur mittelba­ ren Abstützung der Blattsteuerhülle 5 an der Blattwur­ zel 2.1 (mittels des Rotornabenarmes) ist Voraussetzung für die Verwirklichung einer Blattfaltlagenschwenkmög­ lichkeit um einen der beiden Blattanschlußbolzen 3 nach dem Ziehen eines derselben ohne Trennung der Verbindung zwischen dem Steuerhebel 5.3 und der Steuerstange 5.4: Zu diesem Zweck ist die Blattsteuerhülle 5 aus einem blattwurzelseitigen Innenteil 5.1 und einem blattflü­ gelseitigen Außenteil 5.2 zusammengefügt, zwischen de­ nen in koaxialer Anordnung zu den beiden Blattanschluß­ bolzen 3 jeweils eine trennbare Drehgelenkverbindung 14 hergestellt ist. Dafür sind das blattwurzelseitige ln­ nenteil 5.1 und blattflügelseitige Außenteil 5.2 mit­ tels je zweier Verbindungslaschen 5.1.1 bzw. 5.2.1 zu­ sammengefügt unter Überlappung des Außenteils 5.2 durch das lnnenteil 5.1, wobei je Fügestelle und Blattan­ schlußbolzen 3 ein Drehgelenk 14.1 vorgesehen ist, d.h. im Beispielsfall zweier Blattanschlußbolzen 3 vier Drehgelenke 14.1. Jedes Drehgelenk 14.1 ist gebildet aus einem in koaxialer Anordnung zum zugeordneten Blattanschlußbozen 3 das blattwurzelseitige Innenteil 5.1 und blattflügelseitige Außenteil 5.2 durchquerenden Schraubbolzen 14.1.1 mit einer auf der Innenseite des Außenteils 5.2 angeordneten Mutter 14.1.2, wobei der (Gelenk-)Bolzenkopf am Innenteil 5.1 mittels einer hieran fixierten Lasche 14.1.3 in Bolzendrehrichtung festgestellt ist. Damit beim Trennen oder Lösen der einzelnen Drehgelenkverbindung 14 eine Positions­ veränderung der Bolzen-Mutter 14.1.2 ausgeschlossen ist, kann diese mit dem blattflügelseitigem Außenteil 5.2 vereinigt sein, z.B. als sog. Annietmutter. Schließlich ist die zum (für das Blattfaltlagenschwenken nötige) Ziehen eines der Blattanschlußbolzen 3 unerläßliche Zugänglichkeit derselben durch eine durchgehende hohlzylindrische Ausbildung des einzelnen (Gelenk)- Schraubbolzens 14.1.1 mit einem größeren Innendurch­ messer als der größte Durchmesser des zugeordneten Blattanschlußbolzens 3 sichergestellt, so daß das Ziehen desselben auch ohne vorhergehendes Trennen der betreffenden Drehgelenkverbindung möglich ist.

Selbstverständlich erfordert das Blattfaltlagenschwen­ ken außer dem Ziehen eines der beiden Blattanschlußbol­ zen 3 auch das Trennen der jeweils zugeordneten Drehge­ lenkverbindung 14 zwischen dem blattwurzelseitigen In­ nenteil 5.1 und dem blattflügelseitigen Außenteil 5.2, wozu nur die beiden dem betreffenden Blattanschlußbol­ zen 3 gegenüberliegenden (Gelenk-) Schraubbolzen 14.1.1, u. U. auch vor dem Ziehen desselben, zu entfernen sind. Danach brauchen die beiden übrigen beim Blattfalt­ lagenschwenken als Drehgelenke 14.1 des blattflügel­ seitigen Außenteils 5.2 fungierenden (Gelenk-) Schraub­ bolzen 14.1.1 nur geringfügig gelöst zu werden, sofern sie zuvor als Verbindungselemente auf die Verbindungs­ laschen 5.1.1 und 5.2.1 Schraubdruck ausüben (sollen).

Claims (7)

1. Rotor, insbesondere für Drehflügelflugzeuge, mit einem oder mehreren an der Rotornabe radial auswärtsge­ richteten, torsionssteifen Rotornabenarmen jeweils für den Anschluß eines Rotorblattes, welches einen wenig­ stens für die Blatteinstellwinkelbewegungen torsions­ weichen Blatthals zwischen der Blattwurzel und dem Blattflügel aufweist und am zugeordneten Rotornabenarm mit zumindest zwei die gabelförmige Blattwurzel in Blattdickenrichtung durchquerenden Bolzen angeschlos­ sen ist, wobei für die Blatteinstellwinkelverstellung eine längs des Blatthalses berührungsfrei sich er­ streckende, torsionssteife Blattsteuerhülle einerseits mit dem Blattflügel fest verbunden und andererseits der Blattwurzel gegenüber beweglich abgestützt ist, für die Blattschlagbewegungen der Rotornabenarm infolge eines senkrecht zur Rotor- bzw. Blattebene flachen Quer­ schnittsprofils schlagbiegeweicher ist als der Blatt­ hals und die bewegliche Abstützung der Blattsteuerhülle mittels eines in einer Ausnehmung des Rotornabenarmes angeordneten Gelenklagers erfolgt, nach Patent....... .......... (Patentanmeldung P 35 34 968.9), dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenklager (8) unmittelbar mit dem Rotornabenarm (1.1) verbunden und die Blattsteuerhülle (5) aus einem blattwurzelseitigen Teil (Innenteil 5.1) und einem blattflügelseitigen Teil (Außenteil 5.2) zusammengefügt ist, zwischen denen in koaxialer Anordnung zu den Blattanschlußbolzen (3) jeweils eine trennbare Drehgelenkverbindung (14) hergestellt ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenklager (8) bzw. sein Kugelstück (8.1) der zentrale Teil eines koaxial zur Blattwinkelachse angeordneten Zapfens (9) ist, dessen beide Enden sich in einem am Rotornabenarm (1.1) befestigten Gestell (13) abstützen.

3. Rotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fügung des blattwurzelseitigen und blattflügelseitigen Teils (Innenteil 5.1 bzw. Außenteil 5.2) mittels je zweier Verbindungslaschen (5.1.1 bzw. 5.2.1).

4. Rotor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß je Fügestelle und Blattanschlußbolzen (3) ein Drehgelenk (14.1) vorgesehen ist.

5. Rotor nach Anspruch 3 oder 4, wobei das blattwurzelseitige Teil das blattflügelseitige Teil an der jeweiligen Fügestelle überlappt, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (14.1) aus einem in koaxialer Anordnung zu zugeordneten Blattanschlußbolzen (3) das blattwurzelseitige und blattflügelseitige Teil (Innenteil 5.1 bzw. Außenteil 5.2) durchquerenden Schraubbolzen (14.1.1) mit einer auf der Innenseite des blattflügelseitigen Teils (Außenteil 5.2) angeordneten Mutter (14.1.2) gebildet ist, wobei der (Gelenk-)Bolzenkopf am blattwurzelseitigen Teil (Innenteil 5.1) in Bolzendrehrichtung feststellbar ist.

6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen-Mutter (14.1.2) mit dem blattwurzelseitigen Teil (Innenteil 5.1) vereinigt ist.

7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der (Gelenk-)Schraubbolzen (14.1.1) durchgehend hohlzylindrisch ausgebildet ist mit einem größeren Innendurchmesser als der größte Durchmesser des zugeordneten Blattanschlußbolzens (3).