DE3730801A1

DE3730801A1 - Rotorkonzept fuer hubschrauber mit ineinanderkaemmenden rotoren auf senkrecht, parallelen achsen

Info

Publication number: DE3730801A1
Application number: DE19873730801
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr Kratofiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1989-04-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorenkonzept für Hubschrauber mit ineinanderkämmenden Rotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Hiermit soll der Auftrieb, der Drehmomentaus gleich und die Steuerung von Hubschraubern bewirkt werden.

Es ist bekannt, daß Anton Flettner und Charles H. Kaman inein anderkämmende Rotoren für Hubschrauber gebaut haben. (Besser, R., Technik und Geschichte der Hubschrauber, Band 1, S. 113 ff, Bernard & Graefe Verlag München 9182; Gersdorf, K. v., Knob ling, K., Hubschrauber und Tragschrauber, S. 49 ff, Bernard & Graefe Verlag München 1982; Just W., Hubschrauber und Verti kalstartflugzeuge, S. 18 ff, 40 und 330, Verlag Flugzeugtechnik Stuttgart 1963.) Hierbei waren die Rotorwellen nach außen und vorn geneigt und verfügten mit ihren spiralverzahnten Kegel rädern über ein aufwendiges Getriebe von geringer Wartungs freundlichkeit.

Der Erfindung liegt

1. die Aufgabe zugrunde, die Wartungs freundlichkeit von Hubschraubern mit ineinanderkämmenden Ro toren heraufzusetzen.
2. a) den Wirkungsgrad,
b) die Wirt schaftlichkeit,
c) die Betriebssicherheit,
d) die Umwelt freundlichkeit,
e) die Geschwindigkeit und
f) die Reichweite nicht nur von Hubschraubern mit ineinanderkämmenden Rotoren heraufzusetzen.

Die Wartungsfreundlichkeit zu erhöhen gelingt durch die V-för mige Anordnung der Rotorblätter. Mit der V-förmigen Anordnung der Rotorblätter wird dasselbe erreicht wie mit den nach außen geneigten Rotorachsen von Flettner und Kaman. Das voreilende innere Blatt des einen Rotors läuft über die Welle des anderen Rotors hinweg, ohne mit ihr zu kollidieren. Man kommt mit senkrecht stehenden, parallelen Rotorwellen aus, für welche ein einfaches Getriebe z. B. aus zwei Zahnrädern genügt.

Den Wirkungsgrad nicht nur zu erhöhen gelingt durch die kar danische Fixation der beiden Taumelscheiben. Mit Hilfe dieser Taumelscheibenausgestaltung lassen sich die voreilenden inne ren Blätter in einen Zustand ohne Anstellwinkel bringen, so daß nur noch die rückeilenden äußeren Blätter Auf-, Vor- und Rück trieb erzeugen.

Die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit gelingt durch niedrige Ge stehungskosten parallel angeordneter Rotorwellen und daraus resultiereden, einfachem Getriebe einerseits und durch den Fortfall ungünstiger Widerstandsbeiwerte an voreilenden Blättern im Horizontal- bzw. Reiseflug andererseits.

Die Erhöhung der Betriebssicherheit gelingt durch die konstruk tive Einfachheit, welche in einer Teilzahlreduktion ihren Nie derschlag findet. Weniger Teile - weniger Störungen - weniger Zwischenfälle.

Die Erhöhung der Umweltfreundlichkeit gelingt

1. über die Ver ringerung der Schallemissionen. Das sog. "Teppichklopfgeräusch" des voreilenden Blattes enfällt, da dieses ohne Anstellung bleibt,
2. über die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit s. o. verringert sich bei gleicher Geschwindigkeit der Treibstoffver brauch und mit ihm die Abgase.

Die Erhöhung der Geschwindigkeit gelingt ebenfalls über die 0°-Stellung der voreilenden Blätter einerseits und über die Drehzahl- und Anstellwinkelvergrößerung der äußeren rückeilen den Blätter andererseits.

Die Erhöhung der Reichweite gelingt ebenfalls über die 0°-Stel lung der voreilenden Blätter einerseits und über die Drehzahl- und Anstellwinkelvergrößerung der äußeren rückeilenden Blätter andererseits. Ferner auch aus der Erhöhung der Wirtschaftlich keit und der Erhöhung der Geschwindigkeit s. o.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Querschnitt durch das Rotorenkonzept (beide Rotoren),

Fig. 2 Längsschnitt durch das Rotorenkonzept (ein Rotor).

Aus dem Chassis 15 des Hubschraubers ragen senkrecht die beiden Rotorwellen 1 a und b mit den Taumelscheiben 2 a und b und dem 2-Blattrotor 3 a und b bzw. 4 a und b (es können auch 3-, 4- oder 5-Blattrotoren u. ä. verwendet werden). Die rückeilenden, äußeren Blätter werden durch die rotorseitigen Steuergestänge 5 a und b die voreilenden, inneren Blätter durch die rotorseiti gen Steuergestänge 6 a und b angelenkt. Die Taumelscheiben 2 a und b sind kardanisch an der Innenseite der unteren Taumel scheibenringe mit den Scharniergelenken 10 a und b sowie den Wellenlagern 11 a und b fixiert. Die äußeren 13 a und b und inneren 14 a und b Stellringe verhindern Längsbewegungen der kardanischen Lagerwellen 12 a und b. Hubschrauberseitig führen die Steuergestänge 8 a und b von vorne 9 a und b von hinten mittig an die Taumelscheiben 2 a und b heran.

Nach dem Start der Antriebseinheit(en) werden die senkrecht stehenden parallelen Rotorwellen 1 a und b in gegensinnige Drehung versetzt, so daß die rückeilenden Blätter 3 a und b außen, die voreilenden Blätter 4 a und b innen laufen. Dabei verhindert die V-Stellung sämtlicher Blätter die Kollision der ineinanderkämmenden Rotoren miteinander. Die Drehmomente beider Rotoren heben sich gegenseitig auf. Mit zunehmender Drehzahl werden die vorderen 8 a und b und die hinteren 9 a und b hub schrauberseitigen Steuergestänge der beiden Taumelscheiben 2 a und b gleichzeitig und gleichmäßig nach oben bewegt. Durch die kardanische Fixation (Konstruktionsmerkmale 10-14 a und b) bleiben beide Taumelscheiben 2 a und b innen unten und sind außen am höchsten eingestellt. Dementsprechend setzt sich der von den Blättern 3 und 4 a und b erzeugte, nach unten gerichte te Schub zusammen. Außen hat er auf beiden Seiten ein Maximum, während er nach innen auf 0 zustrebt. Ist der Auftrieb rechts und links groß genug, geht der Hubschrauber in den vertikalen Steigflug.

Senkt man die vorderen 8 a und b hebt man die hinteren 9 a und b hubschrauberseitigen Steuergestänge der beiden Taumel scheiben 2 a und b gleichzeitig und gleichmäßig, erhalten die beiden äußeren Schubmaxima eine nach hinten gerichtete Kompo nente. Der Hubschrauber fliegt vorwärts.

Senkt man die hinteren 9 a und b und hebt man die vorderen 8 a und b hubschrauberseitigen Steuergestänge der beiden Taumel scheiben 2 a und b gleichzeitig und gleichmäßig, erhalten die beiden äußeren Schubmaxima eine nach vorn gerichtete Komponen te. Der Hubschrauber fliegt rückwärts.

Hebt man das vordere 8 a und hintere 9 a hubschrauberseitige Steuergestänge der linken Taumelscheibe 2 a und senkt man das vordere 8 b und hintere 9 b hubschrauberseitige Steuergestänge der rechten Taumelscheibe 2 b gleichzeitig und gleichmäßig, erhöht man das linke Schubmaximum und verringert das rechte. Der Hubschrauber fliegt nach rechts.

Hebt man das vordere 8 b und hintere 9 b hubschrauberseitige Steuergestänge der rechten Taumelscheibe 2 b und senkt man das vordere 8 a und hintere 8 b hubschrauberseitige Steuergestänge der linken Taumelscheibe 2 a gleichzeitig und gleichmäßig, er höht man das rechte Schubmaximum und verringert das linke. Der Hubschrauber fliegt nach links.

Hebt man das hintere 9 a und senkt man das vordere 8 a hubschrau berseitige Steuergestänge der linken Taumelscheibe 2 a und senkt man das hintere 9 b und hebt man das vordere 9 a hubschrauber seitige Steuergestänge der rechten Taumelscheibe 2 b gleichzei tig und gleichmäßig, erhält das linke Schubmaximum eine nach hinten, das rechte Schubmaximum eine nach vorn gerichtete Komponente. Der Hubschrauber giert (von oben gesehen) nach rechts.

Hebt man das vordere 8 a und senkt man das hintere 9 a hubschrau berseitige Steuergestänge der linken Taumelscheibe 2 a und senkt man das vordere 8 b und hebt man das hintere 9 b hubschrauber seitige Steuergestänge der rechten Taumelscheibe 2 b gleichzei tig und gleichmäßig, erhält das linke Schubmaximum eine nach vorn, das rechte Schubmaximum eine nach hinten gerichtete Komponente. Der Hubschrauber giert nach links.

Senkt man die Drehzahl der Rotoren und alle hubschrauberseiti gen Steuergestänge 8 und 9 a und b gleichzeitig und gleichmäßig ab, verringern sich das rechte und linke Schubmaximum. Der Hubschrauber geht in den Sinkflug.

Für die Autorotation werden alle hubschrauberseitigen Steuer gestänge 8 und 9 a und b gleichzeitig und gleichmäßig abgesenkt um die Drehzahl der Rotoren zu erhalten. Kurz vor der Landung werden alle hubschrauberseitigen Steuergestänge 8 und 9 a und b gleichzeitig und gleichmäßig angehoben und rechts und links gleichmäßige Schubmaxima hergestellt um die Sinkgeschwindigkeit des Hubschraubers auf 0 zu bringen.

Claims

1. Rotorenkonzept für Hubschrauber mit ineinanderkämmenden Rotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwellen parallel und die Rotorblätter V-förmig zueinander angeordnet sind.

2. Rotorenkonzept für Hubschrauber mit ineinanderkämmenden Rotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Blattanstellwinkel über zwei kardanisch fixierte Taumelschei ben gesteuert werden.