DE4119810A1 - Flugzeugpropeller - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flugzeugpropeller, insbesondere für Motorsegler, mit Propellerblättern und einem zwischen den Propellerblättern angeordneten, auf der Antriebswelle des Flugzeugmotors mittig befestigten Propellerträger, an dessen äußeren Enden die Propellerblätter angelenkt und die Anlenkstelle zur Nabe hin einklappbar sind. Solche Flugzeugpropeller haben unter anderem den Sinn, daß der Flugzeugpropeller im Segelflugbetrieb der anströmenden Luft einen möglichst kleinen Widerstand bietet und so die Segeleigenschaften des Flugzeugs verbessert werden. Gleichzeitig kann durch die Verwendung solcher Propeller die durch Dichtestöße verursachte Lärmemission vermindert werden: weil die Propellerflügel diesen Stößen elastisch ausweichen können. Darüber hinaus werden aufgrund des elastischen Nachgebens der Flügel die Folgeschäden für den Antriebsstrang und den Flugzeugmotor bei einer Bodenberührung der Propellerspitzen vermindert. Dieser besondere Vorteil solcher Flugzeugpropeller ist auch dann hilfreich, wenn Vögel während des Fluges in den Propellerbereich geraten.

Es sind verschiedene Flugzeugpropeller bekannt, die ein Einschwenken der Propellerblätter ermöglichen. Diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß es bei ihnen nicht möglich ist, den Einstellwinkel, d. h. die Verdrehung der Propellerblätter um ihre Längsachse herum, zu verändern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht dagegen darin, einen Flugzeugpropeller zu schaffen, bei dem der Einstellwinkel der Propellerblätter veränderbar ist und der gleichzeitig das Einklappen der Propellerblätter im Segelflugbetrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den äußeren Anlenkstellen und der Antriebswelle oder der Propellernabe jeweils ein Gelenk angeordnet ist, durch das die äußere Anlenkstelle zusammen mit dem Propellerblatt mittels einer Stellvorrichtung um eine quer zur Antriebswelle angeordnete Querachse drehverstellbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Propellerblätter im Motorflugbetrieb um die durch ihre Längsachse verlaufende Querachse zu verdrehen und auf diese Weise ihren Einstellwinkel zu verändern. Gleichzeitig ist es möglich, im Segelflugbetrieb durch das Einklappen der Propellerblätter die geometrische Ausdehnung des Propellers auf einen Bruchteil seiner Wirkfläche zu reduzieren, so daß der Propeller in der Kontur der Flugzeugzelle, speziell des Rumpfes verschwindet und so eine optimale Manövrierbarkeit des Flugzeugs gewährleistet ist.

Dieser Propeller läßt sich vorteilhaft in einem Flugzeug einsetzen, dessen Antriebswelle zur Befestigung und Führung eines in Längsachsrichtung verschiebbaren, vor dem Propeller angeordneten Strömungskörper hohl ausgebildet ist. Dabei kann der Strömungskörper so ausgebildet sein, daß er, wenn er bei eingelegten Propellerflügeln zum Flugzeugrumpf hin verschoben ist, den Propeller abdeckt und so den Strömungswiderstand des Flugzeugs im Segelflug verbessert.

Eine besonders stabile Ausführung des erfindungsgemäßen Flugzeugpropellers ergibt sich, wenn die äußeren Anlenkstellen in um die Querachse verdrehbaren Haltern gehalten sind. Diese können beispielsweise gabelförmig ausgeführt sein, so daß die als Anlenkstellen dienenden Achsen beidseitig gehalten sind. Der Aufwand zur Verdrehung der Propellerblätter läßt sich dadurch reduzieren, daß die Propellerblätter mittels einer gemeinsamen Stellvorrichtung synchron zueinander verdrehbar sind. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Propellerblätter mittels eines Synchronisierungsringes verdrehbar sind, der koaxial zu der Antriebswelle auf dem Propellerträger gelagert ist und versetzt zu den Längsachsen der zugehörigen Propellerblätter Gelenke aufweist, über die die äußeren Anlenkstellen mittels Hebelmitteln angelenkt sind. Auf diese Weise wird die synchrone Verdrehung der Propellerblätter gewährleistet. Dabei kann entweder eine der Anlenkstellen oder der Synchronring selbst durch eine Stellvorrichtung verdreht werden. Die Stellvorrichtung kann elektrisch, magnetisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch angetrieben sein.

Eine besonders einfache Stellvorrichtung besteht aus einem von der Drehung des Propellers entkoppelten Stellglied, durch das ein mit dem Propeller umlaufendes und mit den Anlenkstellen oder dem Synchronring gelenkig verkoppeltes Betätigungselement zwangsgeführt ist. Dabei kann der Einstellwinkel der Propellerblätter auf sehr einfache Weise an die Flugbedingungen angepaßt werden, wenn das Stellglied von einem Kurvengetriebe oder einem Keilgetriebe gebildet ist.

Eine besonders robuste und dennoch preiswerte Stellvorrichtung läßt sich dadurch verwirklichen, daß das Stellglied ein Dehnstoff-Arbeitselement ist. Solche Dehnstoff-Arbeitselemente verändern ihre Länge, wenn sie, beispielsweise durch elektrische Energie, aufgeheizt werden. Daher läßt sich die Reaktionszeit solcher Elemente dadurch reduzieren, daß das Dehnstoff-Arbeitselement bei Betätigung temperaturisoliert und bei Nichtbetätigung gekühlt ist.

Eine platzsparende Anordnung in der Stellvorrichtung ergibt sich, wenn die Stellvorrichtung drehfest mit dem Propeller­ träger verbunden ist, wobei ihre Energieversorgung von der Drehbewegung des Propellers entkoppelt ist. Dies ist beispielsweise durch Induktion dann möglich, wenn das Antriebselement der Stellvorrichtung ein Elektromotor, ein Dehnstoff-Arbeitselement oder ein Bimetall-Element ist. Weitere Möglichkeiten der Energieübertragung bestehen in der Verwendung von Schließringen oder elektromagnetischen Feldern oder in einer hydraulisch/pneumatischen Kraftübertragung.

Die Verdrehung der Propellerblätter läßt sich sicher und besonders einfach durch ein manuell betätigbares Element auslösen, das in der Pilotenkanzel angeordnet ist und durch das die Propellerblätter unter Beteiligung von Übertragungsmittel verstellbar sind. Darüber hinaus ist es möglich, daß zur Drehverstellung des Propellerblattes eine Automatikvorrichtung, die die Start- und/oder Flugbedingungen berücksichtigt, angeordnet ist.

Die Sicherheit im Motorflugbetrieb läßt sich noch dadurch erhöhen, daß Sicherheitsanschläge in der Verstelleinrichtung angeordnet sind, die die Verstellbarkeit jedes Propellerblattes begrenzen.

Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Antrieb des Flugzeugs durch einen ungünstig gewählten Anstellwinkel der Propellerblätter unwirksam wird.

Die durch eine drehfest mit dem Propellerträger verbundene Stellvorrichtung erzeugten Unwuchtmomente und aus den Propellerträger wirkenden Fliehkräfte können schon dadurch reduziert werden, daß das Antriebselement der Stellvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Drehachse des Propellerträgers angeordnet ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines Flugzeugpropellers, bei dem der Einstellwinkel der Propellerblätter durch eine gelenkig mit dem Synchronring verbundene Stellvorrichtung veränderbar ist;

Fig. 2 eine seitliche Ansicht mit einem Teilschnitt des Flugzeugpropellers nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Frontansicht eines Flugzeugpropellers, bei dem die Halter der Propellerblätter um deren Längsachse durch die Stellvorrichtung verdrehbar sind;

Fig. 4 eine seitliche Ansicht und einen Teilschnitt des Flugzeugpropellers nach Fig. 3.

Fig. 1 und 2 zeigen zwei Propellerblätter 1, die an Achsen 2 in gabelförmigen Haltern 3 verschwenkbar gehalten sind. Die gabelförmigen Halter 3 weisen in der Verlängerung der Längsachse der Propellerblätter Zapfen 3a auf, die in Lagern 4a eines auf einer hohlen Antriebswelle befestigten, rauten­ förmigen Propellerträgers 4 drehbar gelagert sind. Senkrecht angeordnet zu dem Zapfen 3a weisen die Halter gekröpfte Hebel 3b auf, die über ein Kugelgelenk 3c mit dem einen Ende von Übertragungsstäben 5 verbunden sind. Das andere Ende der Übertragungsstäbe 5 ist mit versetzt zu der Längsachse, sich diagonal gegenüberliegend an einem Synchronisierungsring 6 befestigten Kugelgelenken 6a verbunden. Der Synchronisierungsring 6 ist konzentrisch zu der Antriebswelle auf einem Absatz 4b des Propellerträgers 4 drehbar gelagert. Er weist zwei um jeweils 90° zu den Längsachsen 1a der Propellerblätter versetzte weitere Kugelgelenke 6b auf, die über Übertragungsstäbe 7 mit einem um die Antriebswelle verdrehbaren Betätigungselement 8 verbunden ist, das hinter dem Propellerträger 4 auf der Antriebswelle angeordnet ist. Das Betätigungselement 8 wird über ein Stellglied 9 verdreht, das drehfest an dem Flugzeugrumpf befestigt ist und über eine Gleitverbindung das Betätigungsglied anstellt.

Im Segelflugbetrieb werden die Propellerblätter 1 um die in den gabelförmigen Haltern 3 gehaltenen Achsen 2 verschwenkt, so daß die wenig gewölbte Seite des Propellers an den Außenflächen 4b des rautenförmigen Propellerträgers 4 anliegen. Während des Motorflugs bei ausgeschwenkten Propellerblättern wird der Einstellwinkel der Propellerblätter verändert, indem das Betätigungselement 8 und gleichzeitig der mit dem Betätigungselement 8 verkoppelte Synchronring verdreht wird. Durch diese Verdrehung wird über die gekröpften Hebel 3b der gabelförmigen Halter 3 jeweils ein Drehmoment um die Zapfen 3a der gabelförmigen Halter 3 erzeugt. Durch dieses Drehmoment werden die Propellerblätter 1 des Flugzeugpropellers um jeweils den gleichen Winkelbetrag um ihre Längsachsen 1a gegensinnig verdreht.

Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Flugzeugpropellers mit Propellerblättern 1, die wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, um Achsen 2 verschwenkbar in gabelförmigen Haltern 3 gehalten sind. Über Zapfen 3a sind die Kalter 3 in an einem trapezförmigen Propellerträger 4 befestigten Lagern gelagert und über einen zerkröpften Hebel 3b und Übertragungsstangen 5 mit einem Synchronisierungsring 6 gelenkig verbunden, der auf einem Absatz 4b des trapezförmigen Propellerträgers 4 drehbar gelagert ist. Im Unterschied zu dem Propeller nach den Fig. 1 und 2 weisen die gabelförmigen Halter 3 des Flugzeugpropellers nach den Fig. 3 und 4 einen weiteren gekröpften Hebel 3d auf, der um 90° versetzt zu den gekröpften Hebeln 3b mit seinem einen Ende an den Haltern 3 befestigt ist. Das andere Ende der Hebel 3d wird jeweils durch eine Feder 9, die sich an einem Vorsprung 4c des Propellerträgers abstützt, gegen die Spitze eines Arbeitskolbens 10a eines Dehnstoff-Arbeitselementes 10 gedrückt. Die Stromversorgung des Dehnstoff-Arbeitselementes erfolgt durch Schleifer, die auf drehfest mit dem Flugzeug verbundenen, ringförmigen Stromführungsschienen schleifen.

Zur Verstellung des Einstellwinkels der Propellerblätter 1 werden die Dehnstoff-Arbeitselemente 10 mit Strom beaufschlagt, so daß sie sich erwärmen und der in ihnen enthaltene Dehnstoff schmilzt, wodurch der Arbeitskolben 10a ausgerückt wird. Durch das Ausrücken des Arbeitskolbens 10a wird ein Drehmoment um die Zapfen 3a der gabelförmigen Halter 3 über den gekröpften Hebel 3d gegen die Kraft der Feder 9 erzeugt, so daß die gabelförmigen Halter und damit die Propellerblätter um ihre Längsachse 1a verschwenkt werden. Dabei wird die gegensinnige, synchrone Verstellung der Propellerblätter 1 des Flugzeugpropellers durch die Verkoppelung der Propellerblätter 1 mittels des Synchronisierungsringes 6 erzwungen. Die Änderung des Einstellwinkels läßt sich stufenlos in Abhängigkeit von der Erwärmung der Dehnstoffelemente 10 verändern. Dabei kann die Verdrehung der Propellerblätter 1 kontrolliert werden, indem an dem Synchronring Nocken vorgesehen sind, über die die Stellung der Propellerblätter feststellbar ist.

Die Sicherheit einer solchen Konstruktion ist besonders hoch. Bei einem Ausfall der Dehnstoff-Arbeitselemente 10, beispielsweise durch Überhitzung, werden die Propellerblätter 1 selbsttätig durch die Kraft der Federn 9 in die Ausgangsstellung, d. h. die Startstellung zurückgeschwenkt, so daß auch bei einer solchen Störung die Sicherheit des Flugbetriebes gewährleistet ist.

Claims (18)

1. Flugzeugpropeller, insbesondere für Motorsegler, mit Propellerblättern (1) und einem zwischen den Propellerblättern (1) angeordneten, auf der Antriebswelle (W) des Propellers mittig befestigten Propellerträger (4), an dessen äußeren Enden die Propellerblätter (1) angelenkt und um die Anlenkstellen zur Antriebswelle (W) des Propellers hin einklappbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den äußeren Anlenkstellen und der Antriebswelle (W) des Propellers jeweils ein Gelenk angeordnet ist, durch das die äußere Anlenkstelle zusammen mit dem Propellerblatt (1) um eine quer zur Antriebswelle (W) angeordnete Achse (1a) drehverstellbar ist.

2. Flugzeugpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle auf der der Propeller befestigt ist, zur Befestigung und Führung eines in Längsrichtung der Antriebswelle verschiebbaren, vor dem Propeller angeordneten Strömungskörpers hohl ausgebildet ist.

3. Flugzeugpropeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstellen als Achsen (2) ausgebildet sind, die in mittels einer Stellvorrichtung (8) um die Längsachse (1a) des zugehörigen Propellerblattes (1) verdrehbaren Haltern (3) gehalten sind.

4. Flugzeugpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (3) des Propellers synchron zueinander verdrehbar sind.

5. Flugzeugpropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (1) mittels eines Synchronisierungsringes (6) verstellbar sind, der koaxial zu der Abtriebswelle (W) auf dem Propellerträger (4) drehbar gelagert ist und versetzt zu den Achsen (2) der zugehörigen Propellerblätter (1) Gelenke (6a) aufweist, an denen die Halter (3) über Übertragungsmittel (5) angelenkt sind.

6. Flugzeugpropeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Synchronisierungsring (6) von der Stellvorrichtung (8) verdrehbar ist.

7. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (8) aus einem von der Drehung des Propellers entkoppelten Stellglied besteht, durch das ein mit dem Propeller umlaufendes und mit den Anlenkstellen gelenkig verkoppeltes Betätigungselement (8) zwangsgeführt ist.

8. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben ist.

9. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Propeller auf der dem Piloten zugewandten Seite ein axial verschiebliches, mit diesem umlaufendes Betätigungselement (8) befestigt ist, das durch ein nicht umlaufendes drehverstellbares Stellglied (9) stellbar ist und mit diesem in einer Gleitführung verbunden ist.

10. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (9) von einem Kurvengetriebe oder einem Keilgetriebe gebildet ist.

11. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Dehnstoff-Arbeitselement (10) ist.

12. Flugzeugpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnstoff-Arbeits­ element (10) bei Betätigung temperaturisoliert und bei Nichtbetätigung gekühlt ist.

13. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung drehfest mit dem Propellerträger (4) verbunden ist, wobei ihre Energieversorgung von der Drehbewegung des Propellers entkoppelt ist.

14. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement der Stellvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Antriebsachse (W) des Propellerträgers (4) angeordnet ist.

15. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement der Stellvorrichtung ein Elektromotor ist.

16. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement der Stellvorrichtung ein Bimetall­ Element ist.

17. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehverstellung der Propellerblätter (1) eine Automatik­ vorrichtung, die die Start- und/oder Flugbedingungen berücksichtigt, angeordnet ist.

18. Flugzeugpropeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherheitsanschläge in der Verstelleinrichtung angeordnet sind, die die Verstellbarkeit der Propellerblätter (1) begrenzen.