DE428119C

DE428119C - Propeller wing

Info

Publication number: DE428119C
Application number: DEG57572D
Authority: DE
Original assignee: FRANZ GEBAUER DR
Current assignee: FRANZ GEBAUER DR
Priority date: 1922-10-01
Filing date: 1922-10-01
Publication date: 1926-04-24

Description

Luftschraubenflügel. Die vorliegende Erfindung hat einen Luftschraubenflügel zum Gegenstande, welcher für Antriebsschrauben o. dgl. insbesondere von Luftfahrzeugen dienen soll.Propeller blades. The present invention has a propeller blade to the subject, which for drive screws o. The like. In particular of aircraft should serve.

Die Erfindung bezweckt eine Erhöhung der Wirksamkeit der Luftschrauben durch Verhinderung des Abgleitens unter gleichzeitiger Verdichtung der Luft auf der Druckseite des Flügelblattes.The invention aims to increase the effectiveness of the propellers by preventing slipping while at the same time compressing the air the pressure side of the blade.

Vorrichtungen zur Verhinderung des Abgleitens der Luft auf der Druckseite des Flügelblattes sind bereits in verschiedener Weise vorgeschlagen worden, sei es durch Aufsetzen von zvlindriscben Flächenstücken an der Druckseite des Flügelblattes am Rande oder auch im inneren Teil, sei es durch löffelförmige Ausbildung des Flügelblattes oder durch gleichförmige Abwölbung des äußeren Blatteiles bei kreissektorförmigem Umriß.Devices to prevent the air from sliding off the pressure side of the blade have already been proposed in various ways it by placing zvlindriscben flat pieces on the pressure side of the blade on the edge or in the inner part, be it by spoon-shaped Formation of the wing blade or by uniform arching of the outer blade part with a sector-shaped outline.

Auch eine größere Verdichtung der Luft durch Anordnung einer zylindrisch geformten Randfläche mit spiraliger Leitlinie ist bereits bekannt geworden.Also a greater compression of the air by arranging a cylindrical shaped edge surface with a spiral guideline is already known.

Bei der gleichförmigen Abwölbung des Blattes ergeben alle die Achse unter gleichem Winkel schneidenden Wölbungstangenten Berührungslinien, deren Abstand, senkrecht von der Achse aus gemessen, an allen Punkten gleich ist, während bei der Löffelform alle die Achse unter gleichem Winkel schneidenden Wölbungstangenten Berührungslinien zur Folge haben, deren senkrechter Abstand von der Umdrehungsachse in der Richtung von der Eintritts- zur Austrittskante hin zuerst zunimmt und erst später abnimmt.In the case of the uniform curvature of the sheet, all of them result in the axis Curvature tangent lines of contact intersecting at the same angle, the distance between which, measured perpendicularly from the axis, is the same at all points, while at the Spoon shape all the tangent curvature lines of contact intersecting the axis at the same angle result in their perpendicular distance from the axis of rotation in the direction increases from the leading edge to the trailing edge and only decreases later.

Alle diese Ausbildungen haben jedoch den Nachteil der Bildung von schädlichen Luftwirbeln und toten Räumen; zylindrisch wie immer geformte Flächenstücke an Luftschrauben haben ferner den Nachteil, daß sie nicht unmittelbar selbst einen Antriebsdruck in achsialer Richtung ergeben, sondern diesen Druck nur mittelbar durch die Luftverdichtung erhöhen.However, all of these designs have the disadvantage of forming harmful vortices and dead spaces; cylindrical, as always, shaped patches of surface on propellers also have the disadvantage that they are not directly a Drive pressure result in the axial direction, but this pressure only indirectly increase by compressing the air.

Zur Vermeidung aller dieser Nachteile bezweckt die den Gegenstand der Erfindung bildende Luftschraube bzw. der. zur Herstellung dieser Luftschraube zur Verwendung gelangende Luftschraubenflügel, dem Flügelblatte eine derartige Form zu geben, daß die Wirkung der so hergestellten Luftschraubenflügel gegenüber den bisher bekannten Flügelblattformen eine Verbesserung erfährt, d. h. daß der Antriebsdruck von derartigen Luftschrauben für die Fortbewegung der Luft oder von Luftfahrzeugen in der Richtung der Umdrehungsachse der Schraube ein größerer wird als bei anders hergestellten Schrauben von gleichem Durchmesser.In order to avoid all of these disadvantages, the object is intended of the invention forming propeller or the. to make this propeller used propeller blades, the blade has such a shape to give that the effect of the propeller blades produced in this way compared to the hitherto known blade shapes are improved, d. H. that the drive pressure of such propellers for air propulsion or aircraft in the direction of the axis of rotation of the screw a larger one than in the other manufactured screws of the same diameter.

Wesentlich für die Größe der Antriebskraft einer Schraube ist nebst der Form der Schraubenflügel auch noch die Umdrehungsgeschwindigkeit. Die bisher zur praktischen Anwendung gelangten Flügelformen arbeiten im allgemeinen mit sehr hohen Umdrehungszahlen und mit verhältnismäßig geringen Flächen. Diese Schrauben konnten daher im allgemeinen auch nur zur Fortbewegung der Luftfahrzeuge in wagerechter oder schwach ansteigender Richtung verwendet werden, wobei die Richtung der Schraubenachse in die Fahrtrichtung, also horizontal oder schwach ansteigend, gestellt wurde.Essential for the size of the driving force of a screw is besides the shape of the screw blades also determines the speed of rotation. The so far Wing shapes that have been put to practical use generally work with very high speeds and with relatively small areas. These screws were therefore generally only able to move the aircraft in a horizontal position or slightly increasing direction can be used, the direction of the screw axis in the direction of travel, i.e. horizontally or slightly rising.

Je besser aber die Wirkung einer Luftschraube ist, d. h. einen je größeren Antriebsdruck man bei einer Luftschraube - umgerechnet auf die Flächeneinheit des der Luftschraube umgeschriebenen Kreises - erhält, desto leichter wird es möglich sein, die Luftschraube auch zum lotrechten Antrieb von Luftfahrzeugen, d. h. als Hubschraube, zu verwenden.But the better the effect of a propeller, i. H. one each greater drive pressure is found in a propeller - converted to the unit of area of the circle circumscribed by the propeller - the easier it becomes possible The propeller can also be used for vertical propulsion of aircraft, d. H. as Lifting screw to use.

Je besser die Form des Flügelblattes unter sonst gleichen Umständen ist, desto geringer wird auch die für die Erreichung des gleichen Antriebsdruckes notwendige Umdrehungszahl werden'. Eine Verringerung der Umdrehungszahl der Luftschraube bietet aber maschinentechnisch gleichfalls Vorteile.The better the shape of the blade, all other things being equal is, the lower will also be the need to achieve the same drive pressure required number of revolutions'. A decrease in the number of revolutions of the propeller but also offers advantages in terms of machine technology.

Die vorliegende Erfindung bezweckt daher vorwiegend in den beiden eben erwähnten Belangen, Vergrößerung der Wirksamkeit und Verringerung der Umdrehungszahl, eine Verbesserung der bisher bekannten Luftschrauben.The present invention therefore aims primarily in the two just mentioned issues, increasing the effectiveness and reducing the number of revolutions, an improvement on the previously known propellers.

Die ursprüngliche Entstehung und Wirkungsweise eines Luftschraubenflügels F besteht im allgemeinen darin, daß an einer Umdrehungsachse a-x längs einer dazu senkrecht gestellten Geraden m-za ein gegen die Achse schief geneigtes ebenes Flügelblatt befestigt und um die Achse gedreht wird (Abb. i). Denkt man sich die Achse lotrecht gestellt, so ist die dazu senkrechte Gerade zum Auflegen des ebenen Flügelblattes wagerecht, die auf sie aufgelegte Ebene gegen die wagerechte Ebene geneigt. Wird nun diese Luftschraube um ihre Achse gedreht, so übt die Luft einen Druck auf das Flügelblatt aus, «welcher als Antriebsdruck; in achsialer Richtung ausgenutzt werden kann.The original creation and mode of action of a propeller wing F generally consists in the fact that on an axis of rotation a-x along one of them vertical straight line m-za a flat wing blade inclined obliquely relative to the axis attached and rotated around the axis (Fig. i). If you imagine the axis to be perpendicular is set, the straight line perpendicular to it is for placing the flat blade on horizontally, the level placed on it inclined towards the horizontal level. Will now this propeller is rotated around its axis, the air exerts a pressure on it Blade off, «which as drive pressure; can be used in the axial direction can.

Dieser Antriebsdruck wird unter sonst gleichen Verhältnissen um so größer sein, je größer die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schraube bzw. je größer die Luftmenge ist, welche der Flügelfläche entgegenwirkt. Es ist nun möglich, die den einzelnen Flächenteilchen zugeführte Luftmenge noch künstlich zu vermehren, und zwar wäre dies denkbar durch zylindrische Flächen, welche eine schneckenförmige Spirale mit dem Mittelpunkte in der Schraubenachse zur Leitlinie haben (Abb. 2) und deren Erzeugende parallel laufen mit der Umdrehungsachse.This drive pressure is all the more under otherwise identical conditions be greater, the greater the speed of rotation of the screw or the greater is the amount of air that counteracts the wing surface. It is now possible to have the to artificially increase the amount of air supplied to the individual surface particles, this would be conceivable through cylindrical surfaces, which have a helical shape Have the spiral with the center point in the screw axis facing the guideline (Fig. 2) and their generatrices run parallel to the axis of rotation.

Durch diesen spiraligen Zylinder wird die Luft gewissermaßen von außen eingefangen und dadurch mehr Luft in den Wirkungsbereich der Luftschraube geführt.Through this spiral cylinder, the air is, so to speak, from the outside trapped and thus more air led into the area of action of the propeller.

Abgesehen davon, daß eine derartige Kombination einer Ebene mit einer spiraligen Zylinderfläche technisch schwierig herstellbar wäre, hätte diese Zylinderfläche den ungünstigen Umstand zur Folge, daß sie den Umdrehungswiderstand der Achse vergrößern würde, ohne daß sie selbst einen Antriebsdruck in achsialer Richtung ergeben würde. Es handelt sich also darum, diese ungünstigen Umstände zu beseitigen und doch den Vorteil zu behalten, daß dem Flügelblatte mehr Luft als unter gewöhnlichen Umständen zugeführt wird. Diesem Zwecke könnte z. B. eine spiralige Schraubenfläche mit geradlinigen Erzeugenden dienen, bei welcher sich die geradlinigen Erzeugenden einerseits an die Umdrehungsachse unter einem spitzen konstanten Winkel a anschließen und andererseits längs einer ebenen Spirale (Abb. 2) fortgleiten.Apart from the fact that such a combination of a plane with a spiral cylinder surface would be technically difficult to manufacture if this cylinder surface had the unfavorable circumstance that they increase the rotation resistance of the axis would without that it would itself produce a drive pressure in the axial direction. It So it is a matter of eliminating these unfavorable circumstances and still taking advantage of it to keep that the wing blade is supplied with more air than under normal circumstances will. For this purpose, z. B. a spiral helical surface with rectilinear Generators serve, in which the rectilinear generators on the one hand connect the axis of rotation at an acute constant angle a and on the other hand slide along a flat spiral (Fig. 2).

Teile solcher spiraliger Schraubenflächen könnten unmittelbar als Flügelblattflächen Verwendung finden. Sie hätten jedoch den Nachteil, daß der Anprallwinkel der Luft an die Flügelfläche bei der Eintrittskante ein ungünstiger wäre. Nehmen wir als Eintrittskante die Schnittlinie des Flügelblattes mit einer durch die Achse gelegten Ebene an, so ist (lies bei einem nach der zuletzt erwähnten geometrischen Schraubenfläche hergestellten Flügelblatte eine die Achse unter dein Winkel a schneidende erzeugende Gerade.Parts of such spiral helical surfaces could directly be called Find blade surfaces use. However, they would have the disadvantage that the angle of impact the air to the wing surface at the leading edge would be an unfavorable one. To take we as the leading edge the line of intersection of the blade with one through the axis laid out level, so is (read one after the last-mentioned geometrical A wing blade made of helical surface a cutting the axis at your angle a generating straight line.

An der L ufteintrittskante soll ein ähnliches Einfangen der Luft stattfinden und daher der Winkel, unter welchem das Luftteilchen von der Flügelfläche getroffen wird, ein möglichst spitzer sein.A similar trapping of the air should take place at the air inlet edge and therefore the angle at which the air particle struck the wing surface will be as pointed as possible.

Zu diesem Zwecke wird bei der vorliegenden Erfindung für das Flügelblatt eine doppelt gekrümmte Fläche benutzt, welche in folgender Weise gebildet wird: Der Flügelform werden gewissermaßen zwei Leitlinien zugrunde gelegt. Die eine veränderlich gedachte Leitlinie ist die sich als Schnittlinie des Flügelblattes mit einer durch die Schraubenachse gelegten Ebene ergebende, gegen die Druckseite konkave Kurve, welche als Ileridianlinie angesprochen werden kann; die zweite Leitlinie ist eine Spirale, welche auf einem Zvlinder liegt, dessen Erzeugende parallel zur Schraubenachse längs einer ebenen Spirale (Abb.2) verlaufen.For this purpose, in the present invention for the wing blade uses a double-curved surface, which is formed in the following way: To a certain extent, the shape of the wing is based on two guidelines. The one changeable imagined guideline is the line of intersection of the blade with a through the plane resulting from the screw axis, concave towards the pressure side, which can be addressed as the Ileridian line; the second guideline is one Spiral, which lies on a cylinder, the generatrix of which is parallel to the screw axis run along a flat spiral (Fig.2).

Längs dieser zweiten Leitlinie bewegt sich nun die erstgenannte veränderliche Meridianlinie unter derart stetiger Veränderung ihrer Form, daß ein in gleichem Abstande r von der Umdrehungsachse liegender Punkt R,, R2 (Abb.3) im rückwärtigen Teile des Flügelblattes finit zunehmender Entfernung von der Eintrittskante in der jeweiligen -Meridianebene einen immer kleineren Tangentenwinkel mit der Umdrehungsachse ergibt, während die den gleichen Tangentenwinkel a mit der Umdrehungsachse bildenden Tangenten an das Flügelblatt als Berührungslinie mit diesem die obenerw ähnte Spirale ergeben.The first-named variable now moves along this second guideline Meridian line under such constant change of shape that one in the same Distance r from the axis of rotation lying point R ,, R2 (Fig.3) in the rear Parts of the blade finite increasing distance from the leading edge in the respective meridian plane an increasingly smaller tangent angle with the axis of rotation results, while they form the same tangent angle a with the axis of rotation Tangents to the blade as a line of contact with this the above-mentioned spiral result.

Der Lufteintritt unter das Flügelblatt wird dann möglichst stoßfrei erfolgen, wenn das Flügelblatt längs der sich als Schnittlinien mit Kreiszylindern ergebenden Ringlinien P, R, bzw. P, R-, auf der Druckseite des Flügelblattes eine " konkave Krümmung erhält (Abb. 3), wie sie bei Tragflächen von Flugzeugen üblich ist. Diese Krümmung wird infolge des oben beschriebenen Bildungsgesetzes des Flügelblattes schon dann erreicht, wenn die Spirallinie P, S, eine krumme Linie ist (Abb. 3), welche in einer zur Umdrehungsachse des Flügelblattes senkrechten Ebene liegt. Die konkave Form des Flügelblattes kann beliebig gestaltet werden, indem die Spirale auf der abgewickelten Z ' linderfläche nicht die Form einer geraden ,v Linie, sondern beispielsweise gleichfalls die Form einer gegen die Druckseite des Flügelblattes konkav gekrümmten Linie erhält, wie Abb. 3 rechts abgewickelt zeigt. Das Wesentliche bei der Bildung dieser erfindungsgeinäßen Form des Flügelblattes ist demnach, daß alle die Achse des Schraubenflügels unter gleichem Winkel schneidenden Tangenten der Flügelblattfläche mit dieser Berührungspunkte ergeben, deren geometrischer Ort eine Spirale ist, deren Abstand, von der Schraubenachse gemessen, von der Lufteintritts- zur Luftaustrittskante hin stetig abnimmt.The air entry under the wing will be as smooth as possible when the wing is given a "concave curvature" along the ring lines P, R, or P, R-, on the pressure side of the wing, along the lines of intersection with circular cylinders (Fig. 3), This curvature is achieved as a result of the above-described law of formation of the wing blade when the spiral line P, S, is a curved line (Fig. 3), which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation of the wing blade . the concave shape of the blade can be designed as desired by the spiral on the unwound Z-relieving surface 'does not receive the form of a straight, v line, but for example also in the form of a against the pressure side of the blade concave curved line as Fig. 3 right The essential thing in the formation of this shape of the blade according to the invention is therefore that all the axis d it result in tangents of the blade surface intersecting at the same angle with the helical blade, the geometric location of which is a spiral, the distance of which, measured from the screw axis, steadily decreases from the air inlet to the air outlet edge.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausbildung des Luftschraubenflügels in drei Ansichten, und zwar in Abb. d. im Aufriß, Abb. 5 im Ouerriß, Abb.6 im Grundriß. Der äußere, wirksamere Teil des Flügels a ist möglichst breit gehalten, während der innere, minder wirksame Teil gegebenenfalls bei b ausgenommen sein kann. Als Außenrand erscheint firn dargestellten Falle eine Berührungslinie von sich mit der Achse c unter gleichem Winkel schneidenden Tangenten.The drawing shows an embodiment of an inventive Formation of the propeller wing in three views, namely in Fig. D. in elevation, Fig. 5 in outline, Fig. 6 in plan. The outer, more effective part of the wing a is kept as wide as possible, while the inner, less effective part may be at b can be excluded. A trap appears as the outer edge of the trap shown Line of contact of tangents intersecting with the axis c at the same angle.

Die Anzahl der Flügelblätter, welche zu einer Luftschraube o. dgl. zusammengesetzt werden, ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch größer gewählt werden.The number of blades that make up a propeller or the like. be put together is not limited to two, but can also be larger to get voted.

Claims

PATENT CLAIM: Propeller blades , characterized in that all tangents placed on the curved surface and intersecting the screw axis at the same angle result in lines of contact which. steadily approach the axis from the air inlet to the air outlet edge of the wing.