DE3833290A1 - Nasenhaube aus faserverstaerktem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nasenhaube aus faserverstärktem Kunststoff zur Befestigung am Rotor eines Turbotriebwerkes.

Aus der GB-PS 20 11 542 ist eine Nasenhaube bekannt geworden, bei der auf einen einschaligen, steifen, trommelartigen Formkörper eine elastische, kuppelartige Haube aufgesetzt ist. Hier­ durch sollen auftreffende Fremdkörper elastisch abgefangen werden, wodurch eine Zerstörung der Nasenhaube vermieden wird.

Aus der GB-PS 15 57 856 ist eine andere, einschalige Nasenhaube be­ kannt, bei der die Nasenspitze zum Zwecke der Einspannung aus gummi­ artigem Material besteht und der Konuswinkel zwischen 46° und 80° be­ trägt. Aus der GB-PS 15 50 824 ist eine ebenfalls einschalige Nasen­ haube bekannt, die zum Zwecke der Enteisung exzentrisch zur Trieb­ werksrotationsachse angeordnet ist. Weiter bekannt ist aus der GB-PS 14 53 458 eine einschalige Nasenhaube mit bajonettähnlicher Verriege- lungsverschraubung. Alle diese Nasenhauben sind einschalig aufgebaut und werden über Flansche an der Nasenhaubenbasis befestigt.

Wenngleich derartige Nasenhauben für Großtriebwerke mit relativ nied­ rigen Wellendrehzahlen anwendbar sind, so tritt bei militärischen Hochleistungstriebwerken mit sehr hohen Wellendrehzahlen der Nachteil auf, daß sich durch Fliehkräfte die Haube ungünstigerweise verformen würde, während die Flanschverschraubung die Nasenhaube lokal zurück­ hält. Hohe Bauteilspannungen wären die Folge. Außerdem bersten die beschriebenen einschaligen Nasenhauben bei einem Fremdkörperaufschlag bei hohen Fluggeschwindigkeiten, da sie, entsprechend ihrer Verwendung in Ziviltriebwerken, nur für einen Aufschlag bei relativ niedriger Geschwindigkeit ausgelegt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Nasenhaube zu schaffen, die bei niedrigem Gewicht eine hohe Energieaufnahemefähig­ keit bei Fremdkörpereinschlag aufweist. Ferner soll die Nasenhaube auf einfache Weise herstellbar und montierbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung ist eine Nasenhaube erzielbar, die trotz niedrigen Gewichtes eine steife Struktur aufweist und auf einfache Weise am Triebwerk zu befestigen bzw. auszuwechseln ist. Die hohe Energieauf­ nahme ist dabei insbesondere durch die Zweischaligkeit der Außenschale mit der integrierten Honigwabenstruktur erreichbar. Zur weiteren Ener­ gieaufnahme dient der innenliegende Zugkonus. Alle Strukturen sind bei Belastung auf Zug belastet, was bei Fasermaterialien besonders vor­ teilhaft ist.

Eine einfache Befestigung wird dadurch erreicht, daß anstelle der üblichen mehrfachen Axialverschraubung am äußeren Mantelrand eine zentrale Verbindung vorgesehen ist. Diese Lösung ist auch günstiger für den Verbundwerkstoff und hat weiterhin den Vorteil, daß die Außen­ schale optimal gegenüber dem Rotor abdichtbar ist. Es ist ebenfalls ein schneller Ausbau und Wechsel des Bauteils möglich.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Kontur der Innen­ schale gegenüber der Kontur der Außenschale vom Mantelrand ausgehend in einem ersten Bereich stärker verjüngt und in einem zweiten Bereich zur Spitze hin schwächer verjüngt als die Außenschale. Hierdurch wird eine an den Momentenverlauf bei auftreffendem Fremdkörper angepaßte Materialstärke erreicht, wodurch bei minimalem Gewicht eine möglichst große Steifigkeit erreicht wird.

Vorzugsweise ist die Honigwabenstruktur im Bereich des halben Nasen­ durchmessers 6 bis 15 mal so stark wie die Wandstärke der Außenschale. Dieser Bereich erwies sich im Hinblick auf Gewichtsreduzierung im Verhältnis zur Steifigkeit als optimal.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die axiale Verbindung eine Schraubverbindung, die einen kegelförmigen Schraubenkopf auf­ weist. Hierdurch ist eine einfache Befestigung und Verspannung der Nasenhaube bei gleichzeitiger aerodynamisch günstiger Kontur erziel­ bar. Die Schraube wird dabei entweder durch entsprechend ausgebildete Nuten oder beispielsweise eine Querbohrung verspannt. Vorteilhafter­ weise ist der Mantelrand zylindrisch ausgebildet und in einer axialen Ringnut des Rotors eingepaßt. Dabei ist im Boden der Ringnut eine ringförmige Dichtung vorgesehen, an der der Mantelrand anliegt. Hier­ durch ist eine gute Zentrierung und Fixierung der Außenschale bei gleichzeitig guter Abdichtung erzielbar. Insbesondere in Verbindung mit der an der Haubenspitze vergesehenen Schraubverbindung ergibt sich eine über dem Umfang gleichmäßig verteilte Anpreßkraft auf den Dicht­ ring.

Die Nasenhaube besteht vorzugsweise aus glasfaser- oder aramidfaser­ verstärktem Kunststoff. Es ist aber auch Mischgewebe einsetzbar. Dabei kann die Außenschale, die Innenschale bzw. der Zugkonus aus verschie­ denen oder gleichen Werkstoffen gefertigt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Nasenhaube.

Die Nasenhaube 1 weist einen Mantel 2 auf, der aus einer Außenschale 3 und einer konzentrischen Innenschale 4 besteht. Zwischen Außenschale 3 und Innenschale 4 ist eine Honigwabenstruktur 7 angeordnet, die etwa senkrecht zur Außenschale 3 ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind Außen­ schale, Innenschale 4 und Honigwabenstruktur 7 als ein integrales konisches Bauteil ausgebildet. Der Mantelrand 6 ist zylindrisch ausge­ bildet und in einer angepaßten Ringnut 13 des Rotors 10 eingepaßt. Dabei befindet sich im Nutgrund der Ringnut 13 eine weitere, kleinere Ringnut, in die eine ringförmige Dichtung 14 eingepaßt ist. Hierdurch ist eine Abdichtung des Nasenhaubeninnenraumes 15 gegenüber der Umge­ bung erreichbar. Innerhalb des Mantels 2 ist ein Zugkonus 8 vorgese­ hen, der rotorseitig mittels über dem Umfang verteilter Schraubverbin­ dungen 16 befestigt ist. Im Bereich der Haubenspitze 5 ist eine axiale Schraubverbindung 11 zwischen Mantel 2 und Zugkonus 8 vorgesehen. Der Schraubenkopf 12 der Schraubverbindung 11 ist dabei kegelförmig ausge­ bildet, und insbesondere an die Form des Mantels 2 angepaßt. Die Ge­ genmutter 17 der Schraubverbindung 11 ist durch Mittel 18 gegen Mit­ drehen gesichert.

Claims (10)

1. Nasenhaube aus faserverstärktem Kunststoff zur Befestigung am Rotor eines Turbotriebwerkes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantel (2) aus einer im wesentlichen konisch ausgebildeten Außen­ schale (3) und einer im Bereich der Haubenspitze (5) und eines Mantelrandes (6) damit verbundenen Innenschale (4) besteht, zwi­ schen denen eine Honigwaben-Struktur (7) vorgesehen ist, und durch einen innenliegenden, abgestumpften Zugkonus (8), der entlang seines rotorseitigen Umfanges (9) mit dem Rotor (10) verbunden ist, und an dem mittels einer an der Haubenspitze (5) vorgesehe­ nen Verbindung (11) der Mantel (2) angebracht ist.

2. Nasenhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Innenschale (4) sich gegenüber der Kontur der Außenschale (3) vom Mantelrand (6) ausgehend in einem ersten Bereich stärker ver­ jüngt und sich in einem zweiten Bereich zur Spitze hin schwächer verjüngt als die Außenschale (3).

3. Nasenhaube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Honigwaben-Struktur (7) im Bereich des halben Nasendurchmessers 6 bis 15 mal so stark ist, wie die Wandstärke der Außenschale (3).

4. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Befestigungsdurchmesser des Zugkonus (8) an der Nabe 0,5 bis 0,7 mal so groß ist wie der Manteldurchmesser im Bereich seines Mantelrandes (6).

5. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Honigwabenstruktur (7) etwa senkrecht zur Außenschale (3) ausgerichtet ist.

6. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axiale Verbindung (11) eine Schraubverbin­ dung ist, die einen kegelförmigen Schraubenkopf (12) aufweist.

7. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mantelrand (6) zylindrisch ausgebildet ist, und in einer axialen Ringnut (13) des Rotors (10) eingepaßt ist.

8. Nasenhaube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der Ringnut (13) eine ringförmige Dichtung (14) vorgesehen ist, an der der Mantelrand (6) anliegt.

9. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenschale (3), die Innenschale (4) und/oder der Zugkonus (8) aus Glasfaser- oder Aramidfaser-ver­ stärktem Kunststoff besteht.

10. Nasenhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Zugkonus (8) und dem Rotor (10) eine Schraubverbindung ist.