DE4010211C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Propeller mit verwindbaren Blättern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Propeller, beispielsweise nach Patent 39 43 075, hat eine veränderbare, dem jeweiligen Betriebszustand optimal anpaßbare Blattverwindung. Gegenüber einem Propeller mit starrer, nicht veränderbarer Blattverwindung hat er dem Fachmann wohlbekannte entscheidende Vorteile. Wird der Propeller zur Erzeugung der Vortriebskraft eines Luftfahrzeuges betrieben, so können bei einem Propeller mit verwindbaren Blättern bei unterschiedlichen Flugzuständen (Start, Steigflug, Reiseflug) über die gesamte Blattlänge optimale Blattanstellwinkel eingehalten werden mit dem Vorteil eines für diese unterschiedlichen Flugzustände jeweils günstigen Schubes, Wirkungsgrades und einer geringstmöglichen Lärmentwicklung. Beim Einsatz eines Propellers mit verwindbaren Blättern in sogenannten VTOL- Flugzeugen wird der Propeller im Schwebeflug in einer gegenüber der des Reisefluges um 90 Winkelgrade ge­ schwenkten Lage als Rotor verwendet. In einem solchen Fall ermöglicht eine veränderbare Blattverwindung einen optimalen Blattanstellwinkel über die gesamte Blattlänge sowohl in den unterschiedlichen Phasen des Vorwärtsfluges als auch in der Phase des Schwebefluges. Gegenüber einem Propeller mit starrer Blattverwindung ermöglicht ein Propeller mit veränderbarer Blattverwindung bei VTOL- Flugzeugen einen günstigeren Wirkungsgrad und eine ge­ ringere Lärmentwicklung auch im Schwebeflug. Grundsätzlich kann festgestellt werden, daß ein Propeller mit ver­ windbaren Blättern gegenüber einem Propeller mit starrer Blattverwindung den Vorteil optimaler Einstellung in unter­ schiedlichen Betriebszuständen hat, während hingegen ein Propeller mit starrer Blattverwindung eine solche optimale Einstellung nur in einem einzigen Betriebszustand, der durch den Auslegungspunkt vorgegeben ist, hat.

Konstruktive Lösungen für einen Propeller mit verwindba­ ren Blättern sind mehrfach vorgeschlagen worden. In dem o. a. deutschen Patent 39 43 075 wird beispielsweise vorgeschlagen, die Verwendung mit Hilfe mindestens eines zu dem Propellerblattholm parallelen Stabelementes, das wenigstens drei Rippen miteinander koppelt, und das in der durch Blattholm und Stabelement aufgespannten Ebene ver­ gleichsweise biegeweich, in der dazu senkrechten Ebene biegesteif ist, zu ermöglichen. In der vorgenannten Pa­ tentanmeldung wird auch die Problematik angesprochen, daß die Rippen eines verwindbaren Propellerblattes vorteilhaft torsionsweich um die Rippenlängsachse ausgebildet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktive Lösung für die torsionsweiche Ausbildung der Rippen entlang der Rippenlängsachse und insbesondere auch eine konstruktive Lösung zur betriebsmäßigen Torsion der einzelnen Rippen bei der Blattverwindung anzugeben.

Eine solche konstruktive Lösung muß die betriebsmäßigen sehr hohen Fliehkräfte berücksichtigen, und ist ein wesentlicher Schritt zur konstruktiven Realisierung eines Propellers mit verwindbaren Blättern. Die erfindungsgemäße konstruktive Lösung wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 sowie durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Verstell­ einrichtung in der Weise, daß ein Stabelement pro Rippe mindestens zwei nebeneinander entlang der Blattachse angeordnete Eingriffsstellen hat, und daß an den einzelnen Eingriffstellen pro Rippe eine geringfügig unterschiedliche Verdrehung der Rippe gegenüber dem Holm eingeleitet wird, und daß dadurch in geringem Umfang eine Torsion der Rippe entlang der Rippenlängsachse eingeleitet wird, wird vorteilhaft eine kontinuierliche Blattoberfläche ohne zu große Höhensprünge auf vergleichsweise einfache Weise erreicht. Als Grundstruktur der Rippen werden erfindungsge­ mäß der Profilkontur folgende flache Elemente aus nichtelastischem Werkstoff vorgeschlagen, wodurch vor­ teilhaft einerseits die hohen Fliehkräfte eines umlaufenden Propellerblattes beherrscht werden können und andererseits die geforderte Tordierbarkeit in geringem Umfang gegeben ist. Zur Erhöhung der für die Tordierbarkeit notwendigen Flexibilität können erfindungsgemäß Schlitze in die Elemente eingebracht werden. Gegebenenfalls können erfindungsgemäß diese Elemente an einer oder an mehreren Stellen gegen verformende und die Profilkontur verändernde Kräfte abgestützt werden. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind pro Rippe mehrere auf dem Holm drehbare, in Rippenlängsachse verlaufende Rippenstäbe vorhanden, die einerseits die der Profilkontur folgenden Elemente tragen, und an denen andererseits die Verstelleinrichtung eingreift, wobei die bei zwei benachbarten Rippenstäben einer Rippe eingeleitete Verdrehung geringfügig unterschiedlich ist, so daß dadurch gleichzeitig eine Torsion der Rippen erfolgt.

An Hand der Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt in einer teilweise gebrochenen Darstellung den strukturellen Aufbau des Blattes eines erfindungsge­ mäßen Propellers. Fig. 2 zeigt den Aufbau des Blattes im Schnitt.

Um einen torsionssteifen, biegesteifen und zugfesten zylindrisch ausgebildeten Holm (1) sind Rippen (2, 3) dreh­ bar um den Holm angeordnet. Jede dieser Rippen besteht aus der Profilkontur folgenden, flachen Elementen (6-12). Als Verstelleinrichtung zum Verdrehen der Rippen auf dem Holm (1) dienen parallel zu dem Holm (1) verlaufende Stabelemente (4, 5). Jede Rippe hat zwei nebeneinander angeordnete, in Rippenlängsachse verlaufende, auf dem Holm (1) drehbar gelagerte Rippenstäbe (13, 14), mit denen die Stabelemente über in den Fig. 1 und Fig. 2 nicht sichtbare Langlöcher verbunden sind, und auf die die Stabelemente (4, 5) die Verstellkräfte einleiten. An zwei Stellen (15, 16) sind Elemente (8, 12) gegen von außen einwirkende, die Profilkontur verändernde Kräfte abgestützt. Das Propel­ lerblatt ist von einer auf den Elementen (6-18) auf­ liegenden elastischen dünnen Schicht umgeben, die in den Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellt ist.

Claims (7)

1. Propeller mit verwindbaren Blättern mit einem Holm, auf dem Rippen angeordnet sind, die um die Achse des Holms mittels einer Verstelleinrichtung verdrehbar sind sowie mit mindestens einem die Rippen untereinander koppelnden, parallel zum Holm verlaufenden Stabelement, das bei Verdrehung über die Verstelleinrichtung zweier Rippen gegeneinander die anderen Rippen zwangsläufig mitverstellt, der Gestalt, daß das Stabelement sich bei Verdrehen zweier Rippen gegeneinander entlang einer Schraubenlinie um den Holm herum verformt und die weiteren Rippen auf dieser Schraubenlinie mitnimmt, nach Patent 39 43 075, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stabelement (4, 5) mit jeder Rippe (2, 3) durch mindestens zwei nebeneinander entlang der Blattachse angeordnete Verbindungsstellen gekoppelt ist.

2. Propeller nach einem der vorigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Grundstruktur der Rippen (2, 3) aus einem oder mehreren, der Profilkontur folgenden, flachen Elementen (6-13) aus nichtelastischem Werk­ stoff besteht.

3. Propeller nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die der Profilkontur folgenden, fla­ chen Elemente (6-12) aus nichtelastischem Werkstoff der Grundstruktur der Rippen (2, 3) geschlitzt sind, vorzugs­ weise in Richtung der Rippenlängsachse.

4. Propeller nach einem der vorigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die der Profilkontur folgen­ den, flachen Elemente (6-12) aus nichtelastischem Werkstoff der Grundstruktur der Rippen (2, 3) an einer oder an mehreren Stellen (15, 16) gegen verformende und die Profilkontur verändernde Kräfte abgestützt sind.

5. Propeller nach einem der vorigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß pro Rippe (2, 3) ein oder mehrere in Rippenlängsachse verlaufende, auf dem Holm (1) drehbar an­ geordnete Rippenstäbe (13, 14) vorhanden sind.

6. Propeller nach einem der vorigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rippenstäbe (13, 14) zu­ mindest annähernd über die gesamte Profiltiefe verlau­ fen.

7. Propeller nach einem der vorigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die der Profilkontur folgen­ den, flachen Elementen (6-12) aus nichtelastischem Werkstoff der Rippen (23) mit den Rippenstäben (13, 14) mechanisch verbunden sind.