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Schraube mit selbsttätig veränderlicher Steigung. Der Erfindungsgegenstand
gehört zur Klasse der Schrauben mit selbsttätig veränderlicher Steigung, insbesondere
solcher Schrauben, bei welchen die Schraubenflügel um ihre Längsachse drehbar, angeordnet
sind und wobei der Luft- oder Flüssigkeitsdruck sie in die Richtung des kleinsten
Einfallwinkels entgegen der Wirkung von Federn zurückzuführen trachtet.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß je zwei diametral gegenüberliegende
Flügel durch eine Differentialkupplung mit der Rückführfeder so verbunden sind,
daß die Flügel durch die Differentialwirkung entgegengesetzt eingestellt werden,
um Unsymmetrien in den Flügeln selbst und Unsymmetrien der auf die Flügel zur Wirkung
gelangenden Luftkräfte selbsttätig zum Ausgleich zu bringen.
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In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung
in den Abb. = bis 7, eine zweite Ausführungsform in den Abb. 8 und 9 dargestellt.
Abb. x zeigt die eine Ausführungsform im Aufriß mit Profilansicht der Schraube,
Abb. 2 im Aufriß mit Stirnansicht der Welle und der Schraube, Abb. 3@ einen Schnitt
in vergrößertem Maßstabe durch Welle und Schraubennabe, Abb: q. perspektivisch Einzelheiten
der Konstruktion, Abb. g in Ansicht mit teilweisem Schnitt die Verbindungsstange
zwischen Feder und Schraubenflügel, während Abb. 6 und 7 schematisch die Wirkungsweise
und die Abb. 8 und 9 im Schnitt durch die Schraubenachse sowie in Perspektive eine
zweite Ausführuügsform der Erfindung veranschaulichen.
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Nach den Abb. i bis 7 ist die Schraubennabe T mit zwei entgegengesetzten
Zapfen z, 2' versehen, die mit Gewinde ausgerüstet sind, auf welches die Schraubenflügel
und Gewindehülsen
3, 3' aufschraubbar sind. Hierdurch wird eine
Verbindung der Schraubenflügel mit der Nabe geschaffen, die einerseits die Zentrifugalkraft
aufnehmen kann, andererseits eine Drehung um die Achse X-Y ermöglicht. Wie man aus
Abb. = und 2 sieht, ist jeder Flügel so angeordnet, daß der Druckmittelpunkt der
Luftkräfte zwischen der Achse X-Y und der Abströmkante des Schraubenflügels liegt,
so daß der Druck der Luft den Schraubenflügel in die Windrichtung zu drehen trachtet.
Die Federkupplung ist wie folgt ausgebildet. Zwei Federn R, R', welche der Deutlichkeit
halber in Abb. 3 mit verschiedenem Querschnitt dargestellt sind, in Wirklichkeit
aber formgleich ausgeführt werden, sind zwischen einem Hals ¢ an der Nabe und einem
Ringe 5 eines längs des Rohrstückes 6 gleitenden Stützringes vorgespannt. Ein Anschlag
7 auf dem Rohrstück 6 begrenzt die Längsverschiebung des Gleitstückes und damit
die Ausdehnung der Federn. Das Gleitstück wird durch einen Gleitschieber 8 mit kugelförmiger
Oberfläche gebildet,* auf welchem der oben erwähnte Ring 5 und ein Ring 9 gelagert
sind. Diese Ringe sind perspektivisch in Abb. 4 dargestellt. Die Enden der Federn
R, R' werden in Nuten io des Ringes 5 (Abb. i) festgehalten, der Ring 5 fixiert
infolgedessen die Entfernung der Windungen der Federn R, R' und überträgt den Druck
der Federn durch das Gleitstück 8 auf den Ring 9, welcher die Bewegung, wie weiter
unten hervorgeht, auf die Schraubenflügel überträgt. Der Ring 5 hat zwei Vorsprünge
ix, ii, welche Zapfen für die entsprechenden Ausbuchtungen 12, 12 bilden. Der Ring
9 ist mit zwei einander gegenüberliegenden Verlängerungen 13, 13' versehen, an welchen
Pleuelstangen 14, 14' angreifen, deren andere Enden zeit den auf den S"chraübenflügeln
vorgesehenen Armen 15; 15' verbunden sind. Diese Verschiebung des Ringes 9 samt
dem Gleitstück 8 um Richtung der Schraubenachse -hat also vermöge der Übertragung
durch die Arme 15, 15' die Wirkung, daß die Schraubenflügel um ihre Achse Y-X gedreht
werden, wobei die Feder dem Luftdruck entgegenwirkt. Unter der Voraussetzung, daß
der Luftdruck auf die beiden Propellerflügel gleich ist, erfolgt die Einstellung
des Einfallwinkels der Flügel durch die Verschiebung des Ringes 8 auf der Achse
derart, daß beide Flügel gleichartig verstellt werden. Wenn jedoch der Luftdruck
auf den einen Flügel ein anderer als auf den zweiten Flügel ist, erfolgt der Ausgleich
der verschiedenen Luftdrücke durch Drehung des Ringes 9 um die Stützachse auf dem
Ringe B. Diese Stützachse ist (Abb. i, 2 und 4) mit u, u bezeichnet. Um diese
Achse kann also der Ring 9 auf dem Gleitstück 8 schwingen. Es ist aus Abb. i: und
2 ersichtlich, daß, wenn der Ring 9 um die Achse u, u schwingt, die Lenkstange
14 eines Flügels nach der einen, die Lenkstange 14' des anderen Flügels nach der
anderen Richtung im Sinne der eingezeichneten Pfeile gegenläufig bewegt werden,
so daß also der Einfallwinkel des einen Flügels vergrößert, derjenige des anderen
Flügels verkleinert wird, wodurch der Ausgleich der verschiedenen Luftdrücke erfolgt,
während die erforderliche Änderung des Einfallwinkels beider Flügel entsprechend
den mit der Drehzahl des Motors sich ändernden Luftdrücken durch Verschiebung des
Ringes 8 auf dieser Achse erfolgt.
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Man hätte eine einzige Feder R anordnen können, aber zwei Federn R,
R' sind vorgesehen worden, um den Druck auf zwei einander diametral gegenüberliegende
Punkte des Gleitstückes zu verteilen und dadurch das Gleiten zu erleichtern. Abb.7
zeigt in strichpunktierter Stellung den Schraubenflügel in der Lage größter Federentspannung
entsprechend dem größten Einfallwinkel des Schraubenflügels und in ausgezogener
Stellung die Lage, in welcher die Federn zusammengedrückt sind unter der Wirkung
des Druckes der Luft im Sinne der Pfeile F, so daß der Schraubenflügel eine Zwischenstellung
einnimmt im Gleichgewicht zwischen der Wirkung der Luft und der entgegengesetzten
Wirkung der Feder.
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Abb.5 zeigt eine besondere Ausführungsform der Pleuelstange. jede
Pleuelstange ist in zwei Teile 141 und 14 2 unterteilt, die durch ein Spannschloß
16 miteinander verbunden sind. Der eine Teil 142 ist mit einem Kugelkopf 17 versehen,
der in einer Kugelpfanne 18 befestigt ist, welche mittels Schraube am Ende des-
Ringes 9 sitzt. Ein --Kopfstück i9 mit rohrförmiger Verlängerung und Zwischenwand
20 ist vorgesehen, um als Schmierbüchse zu wirken, wobei die Aussparung 21 mit Fett
gefüllt ist. Die Länge und Richtung der .Hebelarme 15, die Lage der Pleuelstange
14 und die Druckwirkung der Federn R, R' in ihren verschiedenen Lagen bestimmen
das Drehmoment, welches in jeder Stellung von den Federn auf die Flügel ausgeübt
wird. Durch Einstellung dieser Elemente kann man die Wirkung der Reaktion der Federn
der Druckwirkung der Luft anpassen. . Es versteht sich von selbst, daß man die beschriebene
Anordnung für zweiflügelige Schrauben auch anwenden kann auf eine Schraube mit größerer
Flügelzahl, indem diese Flügel paarweise einander zugeordnet werden, und indem für
jedes Flügelpaar ein Federmechanismus der beschriebenen Art angeordnet wird, oder
aber indem man für eine
Gruppe von Flügelpaaren einen einzigen Federmechanismus
anordnet, welcher auf ebensoviel Ausgleichsringe wirkt, als Flügelpaare vorgesehen
sind, wobei diese Ausgleichsringe dann auf einem gemeinsamen, kugelpfannenartig
ausgebildeten Gleitstück zu lagern wären.
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Die Abb. 8 und 9 zeigen eine abgeänderte Ausführungsweise. Die Nabe
i der Schraube (Abb. 8) weist wieder zwei mit Gewinde versehene Zapfen 2, 2' auf
für die Hülsen 3, 3' der Schraubenflügel, sie ist aber hier mit Flanschen S, S von
sphärischer Krümmung versehen. Auf diesen Flanschen sitzen Kränze 23', die gleichfalls
sphärisch gekrümmt sind. Diese Kränze ?,3'- sind durch eine Laterne 22 verbunden,
welche auf der Nabe i um die Achse Y-Y' drehbar sitzt. Eine Feder r ist an ihrem
einen Ende an der Öse 24 des entsprechenden Schraubenflügels, am anderen Ende an
der Öse 25 der Laterne 22 befestigt. Eine zweite Feder y' greift an entsprechende
Ösen 25' der Laterne und 2¢' des entgegengesetzten Schraubenflügels an. Diese Federn
sind vorgespannt und trachten die Schraubenflügel entgegen der Wirkung der Luft,
um ihre gemeinsame Achse in Richtung des größten Einfallwinkels zu drehen. Wenn
aber die Wirkung der Luft auf einem Flügel größer ist als auf den anderen, so tritt
automatisch zwischen beiden Flügeln infolge der gemeinsamen Laterne 22 ein Ausgleich
ein. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Flügel symmetrisch in bezug auf die
Achse des Motors ausgebildet sind, und daß daher, wenn die eine der Federn, z. B.
Feder y, sich um die Achse y-y' (Abb. 8 und 9) zu drehen trachtet, die andere Feder
r' sich um die gemeinsame Achse y-y' im entgegengesetzten Sinne zu drehen trachtet,
so daß sich diese Drehwirkungen auf die Achse aufheben, da sie gleiche Größe haben
und folgedessen auf die Laterne kein Drehmoment ausgeübt wird. Würde man also voraussetzen;
daß bei gleichen Luftdrücken auf die Flügel trotzdem die Laterne sich etwa drehen
sollte, so würde diese Drehung den Einfallwinkel des einen Flügels vergrößern, denjenigen
des anderen verkleinern, so daß dann die Laterne automatisch infolge der hierbei
auftretenden Gegenmomente in ihre Normalstellung zurückgeführt würde. Wenn jedoch
die Luftdrücke auf die Flügel verschieden sind, dann dreht sich die Laterne mit
den Flügeln und Federn um einen bestimmten Winkel um die Achse y-y', so daß der
Einfallwinkel des einen Flügels vergrößert, derjenige des anderen Flügels verkleinert
wird, bis der äerodynamische Ausgleich stattgefunden hat.