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Propeller mit veränderbarer Flügelsteigung, insbesondere für Luft-
und Wasserfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf einen Propeller mit veränderbarer
Flügelsteigung, wie er insbesondere für Luft- und Wasserfahrzeuge verwendet wird.
Es sind Propeller bekannt, bei denen die Flügel an der Propellerwelle um ihre Längsachse
drehbar gelagert und mittels eines meistens sehr verwickelten Getriebes von Hand
oder selbsttätig verstellbar sind. Man hat beispielsweise vorgeschlagen, die drehbar
gelagerten Flügel mittels an ihren inneren Enden angeordneter Zahnrädergetriebe
derart unter die Einwirkung eines in Richtung der Propellerwelle verschiebbaren
und unter Federdruck stehenden Gliedes zu setzen, daß! sich die Flügelsteigung dem
jeweiligen Luftwiderstand selbsttätig anpaßt. Durch die bisher notwendige Verwendung
von Zahnrädergetrieben u. dgl. ergab sich ein erheblicher Raumbedarf und zugleich
ein verwickelter Aufbau der gesamten Regelungseinrichtung.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Regelungseinrichtung von
wesentlich größerer Einfachheit und geringerem Raumbedarf, wobei die zur Anbringung
bzw: -Lagerung der Propellerflügel dienenden Glieder zugleich die Mittel zum Verändern
der Flügelsteigung bilden. Die Erfindung besteht darin, daß jeder Propellerflügel
von einem Gelenkzapfen getragen wird, dessen die Propellerflügelnabe durchdringender
Teil eine zur gemeinsamen Achse der an der Propellerwelle drehbar gelagerten Gelenk=
zapfenenden geneigte Achse besitzt. Durch eine Drehung dieser Gelenkzapfen wird
infolge der geneigten Anordnung der in den Flügelnaben sitzenden Teile außer einer
Schwenkbewegung in der durch die Gelenkzapfen gehenden senkrechten Ebene eine Drehbewegung
der Flügel um ihre Längsachsen hervorgerufen. Für den Fall, daß die Propellerflügel
geteilte Naben besitzen, können die Gelenkzapfen aus einem Stück bestehen. Ist dagegen
die Nabe nicht geteilt, so wird vorzugsweise ein Gelenkzapfen verwendet, der aus
einem in der Nabe gelagerten hülsenförmigen Teil und einem diesen hüls.enförmigen
Teil durchdringenden und zu dessen Achse geneigten Zapfen zusammengesetzt ist. Bei
einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche insbesondere für sogenannte
Hub- und Tragschrauber geeignet ist, sind in der Nabenbohrung des Propellerflügels
Kugel- oder Rollenlager angeordnet, deren gleichachsige äußere Laufringe mit der
Flügelnabe starr verbunden sind und deren innere Laufringe von einem zur gemeinsamen
Achse der ;äußeren geneigten Zapfen getragen werden. Die Flügelsteigung kann von
Hand, mechanisch oder auch selbsttätig verrändert
werden. Im letzteren
Falle sind clie die Flügel tragenden Gelenkzapfen quer zur Propellerwelle gerichtet
und stehen unter der Einwirkung einer in bekannter Weise der Verkleinerung der Flügelsteigung
entgegenwirkenden Feder, so daß. mit der Drehung der Flügel um ihre Längsachse eine
Schwenkung in der Umfangsrichtung verbunden ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung
wird von der bekannten Einrichtung, bei welcher die Drehbewegung der Flügel in eine
axiale Verschiebung einer unter Federdruck stehenden Hülse umgesetzt wird, Gebrauch
gemacht, indem die axiale Verschiebung dieser Hülse mittels Schrägflächen von der
Drehbewegung eines mittels Hebelgestänge unter der Einwirkung der Gelenkzapfen stehenden
Hebels hergeleitet wird.
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Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung erläutert.
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Abb. i zeigt teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt eine gelenkige
Propellerflügelbefestigung, welche vorzugsweise Anwendung findet, wenn die Flügelnabe
aus zwei Teilen zusammengesetzt ist.
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Abb. 2 zeigt eine Propellerflügelbefestigung mit einem aus mehreren
Teilen zusammengesetzten Gelenkzapfen.
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Abb.3 zeigt ebenfalls eine Propellerflügelbefestigung mit zusammengesetzten
Gelenkzapfen, welche insbesondere für Luftschrauben von Schraubenfliegern (Hubschraubern)
und Windmühlenflugzeugen (Tragschraubern) geeignet sind.
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Abb.4 ist eine Vorderansicht eines Propellers, bei dem die Steigungswinkel
der Flügel sich selbsttätig während des Fluges verändern.
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Abb.5 ist eine teilweise Seitenansicht des gleichen Propellers.
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Abb.6 und 7 zeigen in einem größeren Maßstabe in einer teilweisen
Vorderansicht bzw. Seitenansicht den Aufbau und die Anordnung der gelenkigen Propellerflügelbefestigung.
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Der in Abb. i dargestellte Gelenkzapfen besteht aus zwei gleichachsigen
Flanschen i und 2, welche durch einen in der Propellerflügelnabe drehbar gelagerten
Teil 3 miteinander verbunden sind. Die Achse des Teiles 3 ist zu der gemeinsamen
Achse der Flansche i und 2 geneigt, und zwar derart, daß die Mitte der Achse des
Teiles 3 mit der Mitte der gemeinsamen Achse der Flansche zusammenfällt. Diese Flansche
setzen sich in gleichachsige Konusse 4 bzw. 5 fort. Die Konusse sind in auf der
Zeichnung nicht dargestellten Lagern drehbar gelagert. Ein derartiger Gelenkzapfen
findet vorzugsweise bei Propellerflügeln mit geteilter Nahe Anwendung. Er kann aber
auch für Propellerflügel mit ungeteilter Nabe verwendet werden, indem der einte
Flansch erst nach dem Einführen des Teiles 3 in die Nabenbohrung mittels einer Schraube
oder in anderer Weise an dem letzteren befestigt wird.
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Abb.2 zeigt eine Ausführungsform eines zusammengesetzten Gelenkzapfens.
Dieser besteht aus einem Zapfen 7, welcher an einem Ende mit einer Verdickung 8
versehen ist, die zur Lagerung dient. Eine Hülse g mit einem Flansch io ist mittels
eines Keiles 54 an dem Zapfen befestigt, wobei die Bohrung i i zur Aufnahme des
Zapfens zur Achse der Hülse geneigt ist. Der Flansch-io liegt an der einen Stirnseite
der Propellerflügelnabe 6 an. Zur Sicherung der Nabe 6 gegen seitliche Verschiebung
ist auf dem Zapfen i i ein loser Flansch 12 aufgeschoben, dessen Lage relativ zu
dem Zapfen i i mittels eines Stiftes 14 gesichert wird. Eine axiale Verschiebung
des Flansches 12 auf dem Zapfen 7 wird durch eine von dem Zapfen 7 getragene Hülse
15, die mittels einer Mutter 16 an den Flansch angedrückt wird, verhindert. Die
Hülse 15 besitzt etwa den gleichen Außendurchmesser wies das verdickte Ende 8 des
Zapfens 7 und dient ebenfalls wie dieses zur Lagerung.
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Die in Abb. 3 dargestellte Ausführungsform des Gelenkzapfens eignet
sich hauptsächlich 'für Luftschrauben von Schraubenfliegern (Hubschraubern) und
Windmühlenflugzeugen (Tragschraubern). Der Gelenkzapfen besteht aus einem zylindrischen
Teil 17, welcher mit den inneren Laufringen 18 und i 9 zweier Rollenlager durch
Keile starr verbunden ist. Die ,äußeren Laufringe 2o und 21 sind in Ausnehmungen
a2-bzw. 23 an den Stirnenden der Propellernabe 6 angeordnet. Zwischen den Laufringen
18 und i9 bzw. i9 und 21 laufen die Lagerrollen 24. Die gemeinsame Achse der den
zylindrischen Zapfen 17 durchlassenden Bohrungen 25 und 26 der inneren Laufringe
18 und i 9 ist zu der gemeinsamen Achse der ,äußeren Laufringe geneigt. Die aus
den inneren Laufringen 18 und 19 vorragenden Enden des zylindrischen Zapfens 17
sind in. auf der Zeichnung nicht dargestellten Lagern drehbar gelagert. Anstatt
Rollenlager können auch Kugellager oder gewöhnliche Lager verwendet werden.
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Zur Veränderung des Steigungswinkels des Propellerflügels ist, sofern
diese Veränderung von Hand oder mechanisch eingeleitet werden soll, nur eine Drehung
des gesamten Gelenkzapfens. (Abb. i und 2) oder des Zapfens 17 gemeinsam mit den
Laufringen 18 und iy (Abb. 3) erforderlich. Im andern Fall hat ein sich der Drehung
des Schrauben-
$ügels entgegensetzender Widerstand eine Drehung
des Gelenkzapfens zur Folge, so daß der Schraubenflügel um seine Längsachse gedreht
und infolgedessen der Steigungswinkel verändert wird. Voraussetzung hierbei ist
natürlich, daß sich der Gelenkzapfen nicht in einer Totlage befindet.
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Die Art und Weise der Anbringung des Gelenkzapfens an den Flügeln
und der Antriebswelle der Schraube ,oder des Propellers wird im nachfolgenden auseinandergesetzt.
Bei der in den Abb.4 bis 7 dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung derart
getroffen, daß sich der Steigungswinkel der Propellerflügel 6 und 6a selbsttätig
verändert, und zwar durch den bei der Drehung des Propellers auf die Flügel wirkenden
Widerstand, ohne daß seitens des Fahrzeugführers ein Eingriff erforderlich ist.
Die Flügel 6 und 6a sind je mit einem Gelenkzapfen der in Abb.2 beschriebenen Art
versehen. Die Drehzapfen 8 und 8a und die Hülsen 15 und r 5a der Gelenkzapfen
7 und 7a sind in Lagern 27 und 27a bzw. 28 und 28a, welche durch sich von einer
Grundnabe 3 i nach vorn erstreckende Flansche 29 und 30 gebildet werden,
drehbar gelagert. Die Grundnabe 31 ist in geeigneter Weise an der Propellerwelle
befestigt. An den Zapfen 7 und 7a sind Hebel 32 bzw.33 befestigt, welche mittels
Stangen 35 und 36 und eines Hebels 34 gelenkig miteinander verbunden sind. Die Längen
der Stangen 35 und 36 sind veränderbar. Der Hebel 34 ist mit einer zentralen Nahe
37 versehen, welche auf .einem Zapfen 38 drehbar und gleitbar gelagert ist. Der
Zapfen 38 wird von einem die beiden Flansche 29 und 3o miteinander verbindenden
Querhaupt 39 getragen. Das Stirnende der Nabe 37 ist mit einer Anzahl schräger Flächen
4o versehen, welche mit entsprechenden Schrägflächen 4 i eines Gegenstückes 4- in
Eingriff stehen.. Letzteres ist auf dem Zapfen 38 verschiebbar angeordnet und mittels
Federkeile 43 gegen Verdrehen gesichert. Die Flächen 4o und 4 i werden normalerweise
durch eine zwischen dem Gegenstück 42 und einem Ring 45 angeordnete Spiralfeder
44 miteinander in Eingriff gehalten. Die Lage des Ringes 45 auf dem Zapfen 38 kann
mittels der auf dem Ende des Zapfens aufgeschraubten Muttern 46 und 47 verändert
werden. Zwischen dem Hebe134 und dem Querhaupt 39 ist ein Drucklager 48 angeordnet.
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Um einen Vor- und Rückschub der einander benachbarten Enden der Flüge16
und 6a aufzuheben, ist jeder derselben mit einem Schuh versehen, der mittels eines
Stiftes 5o an einem von der Nabe des Flügels getragenen Glied 5 t befestigt ist.
Diese Schuhe gleiten während der Relativbewegung der beiden Platten aufeinander,
wobei ihre äußeren Stirnflächen an der Innenfläche des Querhauptes 39 und ihre inneren
Stirnflächen an einer in der Grundnabe 31 angeordneten Fläche 52 gleiten.
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Die Spannung der Feder 44 wird mittels der Muttern 46 und 47 geregelt,
so daß, wenn sich der Propeller nicht dreht, der Steigungswinkel der Flügel 6 und
6a sein Höchstmaß, besitzt, während die Gelenkzapfen derart angeordnet sind, daß,
die Hülse 9 sich nicht in ihrer Totlage befindet, aus der die Gelenkzapfen durch
einen auf die Flügel ,ausgeübten Druck nicht he,rausbewegt werden könnten. Der Höchstwert
des Steigungswinkels der Propellerflügel ist so lange vorhanden, bis auf die Flügel
ein Widerstand Y ausgeübt wird, welcher ihrer Drehung entgegenwirkt und groß genug
ist, um sie nach rückwärts gegen die Wirkung der Feder 44 und in eine ihrer Drehrichtung
entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Die Neigung der Propellerflügel, sich nach
rückwärts zu bewegen, hat zur Folge (vgl. Abb.6), daß, sich die Hülse 9 und der
Zapfen 7 drehen. Diese Drehbewegung verursacht auch = -eine Drehbewegung der Propellerflügel
um ihre Längsachsen. Der auf die Propellerflügel während ihrer Drehung ausgeübte
Widerstand wird auf die Hebel 32 und 33 übertragen, welche sich infolgedessen gegeneinander
drehen, sobald der auf die Propellerflügel ausgeübte Widerstand groß. genug ist,
um die Feder 44 zusammenzudrücken. Die Zusammendrückung der Feder wird dadurch bewirkt,
daß, der Hebel 34 um seine Achse gedreht wird und die schrägen Flächen 40 an der
Nabe 37 dieses Hebels an den schrägen Flächen 41 des Gegenstückes 42 entlanggleiten,
so daß das Gegenstück 42 (vgl. Abb. 7 gegen die Einwirkung der Feder 44 nach rechts
geschoben wird. Sobald der Widerstand auf die Flügel 6 und 6a aufhört, verschiebt
die Feder 44 das Gegenstück 42 nach links, so daß, der Hebel 34 und die Flügel 6
und 6a in umgekehrter Richtung gedreht werden. Die Spannung der Feder 44 wird so
eingestellt, daß sie zusammengedrückt wird, sobald die Belastung der Maschine das
zulässige Maximum übersteigt. Der auf die Flügel 6 und 6a ausgeübte Widerstand richtet
sich nach verschiedenen Bedingungen, beispielsweise der Höhe, in welcher das Flugzeug
sich jeweilig befindet.
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Die Erfindung kann in gleicher Weise sowohl für Flugzeuge aller Art,
beispielsweise auch für sogenannte Hubschrauber und Tragschrauber (Windmühlenflugzeuge),
als auch für Wasserfahrzeuge verwendet werden. Die Veränderung des Steigungswinkels
der
Schraubenflügel kann selbsttätig in der beschriebenen Weise,
ferner auch von Hand oder mechanisch von irgendeiner geeigneten Stelle des Fahrzeuges
aus geregelt werden.