DE432625C

DE432625C - Propeller

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Publication number: DE432625C
Application number: DEP49848D
Authority: DE
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Priority date: 1925-02-24
Filing date: 1925-02-24
Publication date: 1926-08-10

Description

Luftschraube. Bei großen Luftschrauben zum Antrieb durch mehrere Motoren kommt es besonders auf ein geringes Gewicht an. Auch müssen solche Schrauben verstellbare Flügelblätter haben, um sich der wechselnden Betriebskraft anzupassen.Propeller. For large propellers to be driven by several motors a low weight is particularly important. Also, such screws need to be adjustable Have wing blades to adapt to the changing operating force.

Zu diesem Zweck sollen die Flügelblätter möglichst nicht durch Biegungs- und Torsionskräfte beansprucht sein, namentlich nicht bei Metallschrauben, deren Werkstoff durch fortwährende Biegungsbeanspruchungen ermüdet. Diese Bedingung erfüllt die Schraube mit frei schwingenden Flügelblättern und richtiger Schwerpunktslage.For this purpose, the blades should not be affected by bending and torsional forces, especially not with metal screws, their Material fatigued from continuous bending stresses. Meets this condition the screw with freely swinging blades and correct center of gravity.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelblätter durch ein in gewisser Entfernung von der Achse liegendes Kugelgelenk mit der Nabe verbunden sind, das eine Drehung des Blattes um die Längslinie und in beschränkterem Maße ein Schräglegen des Blattes nach allen Seiten ermöglicht, zu dem Zweck, um eine Verstellung des Propellers von Hand zu gestatten und um eine selbsttätige Einstellung des Flügelblattes in die Resultante aus Zentrifugal-, Luft- und Motorkraft herbeizuführen.It is characterized in that the blades by an in ball joint located at a certain distance from the axis are connected to the hub, a rotation of the sheet about the longitudinal line and, to a more limited extent, an inclination of the leaf in all directions for the purpose of adjusting the To allow propellers by hand and an automatic adjustment of the blade to bring about the resultant of centrifugal, air and motor force.

Abb. z zeigt. eine (beispielsweise) zweiflügelige Luftschraube im Schnitt quer zur Achse. Ein Flügelblatt ist abgenommen, das andere ist in eine Ebene ausgebreitet und in die Zeichnungsebene gedreht. Abb. 2 zeigt ein Flügelblatt nebst Nabe in Seitenansicht in Betriebsstellung.Fig.z shows. a (for example) double-bladed propeller in the Cut across the axis. One blade is removed, the other is in one plane spread out and rotated into the drawing plane. Fig. 2 shows a wing along with it Hub in side view in operating position.

Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch Nabe und Kugelgelenk in- größerem Maßstab.Fig. 3 shows a larger section through the hub and ball joint Scale.

Abb. 4 gibt ein Flügelblatt von der ver längerten Mittellinie aus gesehen. -Die Teile der Schraube sind: z. die Nabe r mit den Stümpfen für die Flügelblätter, die exzentrisch aufgesetzt sind, '°2-. das Gleitstück z, das die gleitenden Kugelflächen a a und b b trägt. Der Mittelpunkt des Kugelgelenks ist p. Den Flächen a a und b b entsprechen gleiche Flächen der Nabe z bzw. des Deckels 3, 3. der in den Nabenstumpf eingeschraubte Deckel 3. Er trägt die dem Gleitstück bei b b entsprechend geschliffene Kugelfläche. Hier wird die Zentrifugalkraft abgefangen. Das Gleitstück hat rings um den Nabenstumpf so viel Spielraum, daß es sich in kleinem Winkel nach allen Seiten schräg legen kann, 4. das in das Gleitstück :2 eingeschraubte Übergangsstück 4, das eine entsprechend geformte Randleiste zur Befestigung des Mantels 5 trägt, 5. der Mantel 5 des Flügelblattes aus Blech oder Holz mit Profilquerleisten, 6. die Beschwerungsleiste 6 am vorderen Rand des Mantels, die Verbindungsstange 7, welche den Ansatz an dem Gleitstück 2 mit dem Haltestück 8 durch Kugelgelenke bei e und d verbindet, B. das Haltestück 8, das entweder behufs Verstellung des Schraubenblattes von Hand längsbeweglich ist oder fest, wenn eine Verstellschraube nicht erforderlich ist, g. die Ölpumpe g mit den Leitungen, io. die Ölhaube io.Fig. 4 shows a wing as seen from the extended center line. -The parts of the screw are: e.g. the hub r with the stumps for the blades, which are placed eccentrically, '° 2-. the sliding piece z, which carries the sliding spherical surfaces a a and b b. The center of the ball joint is p. The surfaces a a and b b correspond to the same surfaces of the hub z or of the cover 3, 3. the cover 3 screwed into the hub stub. It carries the spherical surface that is ground corresponding to the slider at bb. This is where the centrifugal force is intercepted. The sliding piece has so much clearance around the hub stump that it can be inclined at a small angle to all sides, 4. the transition piece 4 screwed into the sliding piece: 2, which carries a correspondingly shaped edge strip for fastening the jacket 5, 5. the jacket 5 of the blade made of sheet metal or wood with profile transverse strips, 6. the weighting strip 6 on the front edge of the jacket, the connecting rod 7, which connects the approach on the slider 2 with the holding piece 8 by ball joints at e and d, B. the holding piece 8, which is either longitudinally movable for adjusting the screw blade by hand or fixed if an adjusting screw is not required, g. the oil pump g with the lines, io. the oil hood ok.

Das Nabenstück i hat zwei (oder mehr) exzentrisch aufgesetzte Stümpfe, in welche die Deckel 3 eingeschraubt sind. Die Exzentrizität e ist derart bemessen, daß das Produkt aus e und der Zentrifugalkraft Z gleich ist dem motorischen Moment M, das das Schraubenblatt aufzunehmen hat: M - e # Z.The hub piece i has two (or more) eccentrically attached stubs, into which the cover 3 are screwed. The eccentricity e is dimensioned in such a way that that the product of e and the centrifugal force Z is equal to the motor moment M, which has to take up the screw blade: M - e # Z.

Das ist die Bedingung, daß sich das Schraubenblatt - in der Projektion auf die Drehungsebene (Abb. i) gesehen -in die Verlängerung des Stumpfes einstellt, und es ist dann nicht erforderlich, dem Schraubenblatt einen großen Spielraum für seine Ausschläge zu geben, was einen Mehraufwand an Gewicht verursachen würde. Auch ist dann der Stumpf selbst nur auf Zug beansprucht und kann leichter gebaut sein.This is the condition that the screw blade - as seen in the projection onto the plane of rotation (Fig. I) - adjusts itself in the extension of the stump, and it is then not necessary to give the screw blade a large amount of leeway for its deflections, which is a Would cause additional expenditure in terms of weight. The stump itself is then only subjected to tensile stress and can be built lighter.

Das Gleitstück 2 bildet in dem Teil a a, b b einen -Ausschnitt aus einer Kugelschale mit dem Mittelpunkt p. Das mit dem Gleitstück 2 starr verbundene Flügelblatt kann sich infolgedessen innerhalb des vorhandenen Spielraums nach allen Seiten schräg legen,* indem es sich um p dreht, und kann sich -in die Resultante aus Zentrifugal-, Luft- und Motorkräften einstellen.The slider 2 forms in the part a a, b b a cutout from a spherical shell with the center p. As a result, the wing blade rigidly connected to the slider 2 can tilt in all directions within the available space, * by rotating around p, and can adjust itself to the resultant of centrifugal, air and motor forces.

Um ein Drehungsmoment übertragen zu können, müssen die Kugelgelenke einen gewissen Abstand von der Achse haben. Die Stellung der Flügelblätter beim Betriebe ist ruhiger bei größerem Abstand der Gelenke.In order to be able to transmit a torque, the ball joints have a certain distance from the axis. The position of the blades at Operation is quieter with greater distance between the joints.

Die Bedingungen dafür, daß das Flügelblatt völlig frei ist von Biegungs- und Torsionsbeanspruchungen, sind folgende: i. Die Schwerlinie des Flügels inuß eine Gerade sein und durch den Mittelpunkt des Kugelgelenks gehen.The conditions for the blade to be completely free from bending and torsional stresses are as follows: i. The center of gravity of the wing must be a straight line and go through the center of the ball joint.

2. Die Angriffslinie der Luftkräfte muß mit der Schwerlinie zusammenfallen.2. The line of attack of the air forces must coincide with the center of gravity.

Um die zweite Bedingung zu erfüllen, muß man ein Profil wählen, dessen Luftangriffspunkt sich mit der Veränderung des Luftstoßwinkels nicht oder mindestens nur wenig ändert. Die üblichen gebogenen Profilformen erfüllen diese Bedingung nicht. Dagegen gibt. es Profile mit gerader Mittellinie und etwas stumpfem Kopf, wie sie in Abb. 4 gezeigt sind, die in dieser Beziehung und auch durch ihre aerodynamische Leistung befriedigen. Der Schwerpunkt des Blattes muß dann mit der Lage der Luftkraftresultante zusammenfallen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, an der Vorderkante ein Gewicht anzubringen, etwa in Form einer Stahlleiste oder ähnlich. Somit besteht das Flügelblatt aus einem durch Querleisten in bekannter Weise versteiften Mantel aus Blech, Holz oder sonst geeignetem Stoff und aus einer an der Vorderkante liegenden Belastungsleiste, derart, daß die Schwerlinie eine Gerade ist und mit der Angriffslinie der Luftkräfte zusammenfällt. Da die Beschwerungsleiste an der Vorderkante aus baulichen Gründen gerade sein muß, so ergibt sich als Form des Flügelblattes ein Trapez, das sich mit seiner bxeiten Parallelseite an das Übergangsstück q. der Nabe anschließt mit Profilen, die um gerade Mittellinien symmetrisch sind und sich gegen die Flügelspitze zu ähnlich bleibend verkleinern. Diese Form hat außerdem den Vorteil leichter Herstellung, da man den Mantel aus einer Blechplatte herstellen und an der Hinterkante vernieten kann, ferner einer soliden, leicht kontrollierbaren Befestigung an der Nabe.To meet the second condition, one must choose a profile whose The air attack point does not or at least does not change with the change in the air blast angle changes little. The usual curved profile shapes do not meet this requirement. Against there. it profiles with a straight center line and somewhat blunt head, like them in Fig. 4 are shown in this respect and also by their aerodynamic Satisfy performance. The center of gravity of the sheet must then match the position of the air force resultant coincide. For this purpose it is necessary to put a weight on the front edge to be attached, for example in the form of a steel strip or similar. Thus the blade is made from a sheet metal, wood jacket stiffened in a known manner by means of transverse strips or any other suitable material and made of a loading strip lying on the front edge, such that the center of gravity is a straight line and with the line of attack of the air forces coincides. Because the weighting strip on the front edge for structural reasons must be straight, the result is a trapezoidal shape of the wing with its bxeiten parallel side to the transition piece q. the hub connects with Profiles that are symmetrical about straight centerlines and that extend against the wing tip too similarly resize. This shape also has the advantage of being easy to manufacture, because you make the jacket from a sheet metal plate and rivet it at the rear edge can, furthermore, a solid, easily controllable attachment to the hub.

Geringe Abweichungen hiervon sind statthaft, da das, wie beschrieben, gebildete Flügelblätt eine hohe Biegungs- und Torsionsfestigkeit besitzt.Slight deviations from this are permitted because, as described, The wing sheet formed has a high flexural and torsional strength.

Das Flügelblatt ist gegen Drehung durch die Schubstange 7 am Punkt c gehalten. Die Schubstange ist zur Schraubenachse annähernd parallel, und der Punkt c liegt so, daß er-wesentlich näher der Achse ist als der Mittelpunkt p des Kugelgelenks, und daß er, in der Querprojektion gesehen, auf der nämlichen Seite der Blattlängslinie liegt wie die Hinterkante des Blattes (Abb. z).The blade is against rotation by the push rod 7 at the point c held. The push rod is approximately parallel to the screw axis, and the point c lies in such a way that it is significantly closer to the axis than the center point p of the ball joint, and that, seen in the transverse projection, it is on the same side of the longitudinal line of the leaf lies like the trailing edge of the sheet (Fig. z).

Die Wirkungsweise ist die folgende: Wenn sich das - Schraubenblatt um den Punkt p dreht, so macht -der Punkt c die entgegengesetzte Bewegung wie die Spitze des Blattes.The mode of action is as follows: When the - screw blade rotates about point p, point c makes the opposite motion to that Tip of the leaf.

Neigt sich das Blatt in der Querebene (in Abb. i nach rechts oder links), so macht der Punkt c seitliche Bewegungen. Dabei ändert sich die Länge der Linie c-d praktisch-nicht; eine solche Schwankung hat also keinen Einfluß auf die Einstellung des Flügelblattes.If the sheet tilts in the transverse plane (in Fig. I to the right or left), point c makes sideways movements. The length of the changes Line c-d practically-not; such a fluctuation has no effect on the Adjustment of the blade.

Neigt sich das Flügelblatt aber nach vorn oder hinten, so macht der Punkt c die umgekehrten Bewegungen in der Richtung der Schubstange 7. Da er aber durch die Schubstange 7 festgehalten ist, so wird das Flügelblatt gedreht, und zwar so, daß bei einer Vorwärtsneigung der Luftstoßwinkel verkleinert wird, und umgekehrt bei einer Rückwärtsneigung. Dadurch werden aber die Luftkräfte verändert, und zwar wird bei einer Vorwärtsneigung die vorwärts treibende Kraft vermindert und bei einer Rückwärtsneigung vermehrt. Die auftretenden Kräfte sind erheblich, und die Wirkung ist daher so, 'wie wenn das Blatt außen zwischen starken Federn eingespannt wäre. Besonders wichtig ist diese Einrichtung für das Fahren von Kurven. Hierbei haben die frei schwingenden Schraubenblätter die Tendenz, ihre erste Schwin-. gungsebene beizubehalten. Dreht sich nun die Nabe allein für sich, so schlagen die Blätter bei jeder Umdrehung heftig Born und hinten an die Anschläge. Die Einrichtung begrenzt diese Schwingungen auf ein @urschädliches Maß.But if the blade tilts forwards or backwards, it does Point c the reverse movements in the direction of the push rod 7. But since he is held by the push rod 7, the blade is rotated, namely so that the air blast angle is reduced when tilting forward, and vice versa when tilting backwards. But this changes the air forces, namely the forward driving force is reduced with a forward lean and with a Backward inclination increased. The forces involved are considerable and the effect is therefore as if the leaf were clamped on the outside between strong springs. This is particularly important Device for cornering. Here, the freely vibrating screw blades have the tendency to their first Schwin-. maintenance level. If the hub now rotates on its own, they hit Blades violently born with each revolution and at the back against the stops. The establishment limits these vibrations to a damaging level.

Ein wesentlicher Vorteil des frei schwingenden Schraubenblattes liegt darin, daß die Achse und das Getriebe der Luftschraube geschont werden, da die Schraubennabe bei Schwankungen der Drehgeschwindigkeit, z. B. infolge von Fehlzündungen des Motors, vermöge ihres geringen Trägheitsmoments leicht folgen kann, ohne die Schraubenblätter sofort mitzunehmen. Nur ein geringer Prozentsatz des Gewichts der Schraubenblätter kommt am Mittelpunkt des Kugelgelenks als träge Masse zur Wirkung. Daher ist das wirksame Trägheitsmoment des Propellers außerordentlich klein, und die Frequenz der Torsionsschwingongen der Welle so hoch, daß man nicht wie im Schiffbau besondere Rücksicht auf die Gefahr "von Resonanzerscheinungen nehmen muß, vielmehr kurze und leichte Schraubenwellen anwenden kann.A major advantage of the freely swinging screw blade is in that the axis and the gear of the propeller are spared, since the screw hub in the event of fluctuations in the rotational speed, e.g. B. as a result of engine misfiring, thanks to its low moment of inertia, it can easily follow without the screw blades to take with you immediately. Only a small percentage of the weight of the screw blades comes into effect at the center of the ball joint as an inertial mass. Hence this is effective moment of inertia of the propeller extremely small, and the frequency the torsional vibrations of the shaft are so high that you don't get special like in shipbuilding Consideration must be given to the danger "of resonance phenomena, rather short and can apply light screw shafts.

Die Gleitflächen b b, die im Betriebe unter dein hohen Druck der Zentrifugalkraft stehen, müssen gut geschmiert sein. Es ist daher eine Druckpumpe 9 vorgesehen, die Öl zwischen die Gleitflächen preßt. Das überschüssige 01 sammelt sich in der Ölhaube io (Abb.3) und wird durch das Saugrohr S wieder zurückgeführt.The sliding surfaces b b, which are under the high pressure of centrifugal force during operation, must be well lubricated. A pressure pump 9 is therefore provided which presses oil between the sliding surfaces. The excess 01 collects in the oil hood io (Fig.3) and is returned through the suction tube S.

Der Antrieb der Pumpe kann auf irgendeine bekannte Weise, z. B. durch ein Planetenradgetriebe oder durch ein Windrädchen, erfolgen.The drive of the pump can be in any known manner, e.g. B. by a planetary gear or a pinwheel.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Propeller, characterized in that the Screw blades at a certain distance from the axis by means of ball joints Hub connected to a rotation of the blades uni their longitudinal line and in restricted Measure to allow the sheets to be slanted on all sides for the purpose of to be able to adjust the propeller by hand and to enable the leaflets automatically adjust to the resultant of centrifugal, air and 1R1 motor forces.

2. Propeller according to claim i, characterized in that the hub stumps, which wear the ball joint, are placed eccentrically in such a way that the longitudinal line of the leaf in the plant adjusts itself to the elongated axis of the stump.

3. Propeller according to claim i, characterized in that the blade consists of a sheath made of sheet metal, wood or other stiffened by transverse strips in a known manner consists of a suitable material and a loading strip lying on the front edge, such that the median line of the sheet is a straight line or almost a straight line, the. coincides with the line of attack of the air forces and passes through the center of the ball joint goes. q ..

Propeller according to claims 1 and 3, characterized in that that the screw blade is trapezoidal or almost trapezoidal with a straight one Weighting strip on the front edge and that it is with the wide parallel side the hub is connected.

5. Propeller according to i, 3 and q., Characterized in that that the profiles of the screw have a shape with a straight center line and bilateral have symmetrical limits.

6. Propeller according to claim i, characterized in that the push rod holding the blade against rotation is approximate to the axis is parallel and acts at a point (Fig. i) much closer to the axis lies as the ball joint and on that side of the wing longitudinal line on which, seen in the transverse projection (Fig. i), the trailing edge of the sheet lies to which Purpose, in case of a deviation of the sheet from its normal position forwards or to turn the blade at the rear automatically so that it is through the change of the air blast angle and the associated change in air forces prevents too much evasion will.

7. Screw according to claim i, characterized in that a pressure pump is oil between the sliding surfaces, which are highly loaded by the centrifugal force, and that the excess oil is collected in an oil cap outside the ball joint and is fed back to the pump.