DE511555C

DE511555C - Luftfahrzeugruder mit Ausgleichflaeche

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Publication number: DE511555C
Application number: DEJ34515D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-05-30
Filing date: 1928-05-30
Publication date: 1930-11-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Ausgleichflächen für Steuerruder bei Luftfahrzeugen, die einen praktisch vollständigen Ausgleich der Ruderdrehmomente bei allen vorkommenden Ruderlagen ermöglichen soll. Es ist bereits bekannt, zum Ausgleich der Rudermomente vor der Ruderfläche, und zwar entweder an diese unmittelbar anschließend oder in einem gewissen Abstände von ihr, Ausgleichflächen vorzusehen, die fest mit dem Ruder zusammenhängen. Ferner hat man vorgeschlagen, die Ausgleichfläche für sich beweglich zu machen, derart, daß sie bei Verschwenkung der Ruderfläche

«5 zwangläufig um einen in bestimmtem Verhältnis größeren Winkel verschwenkt wird, wodurch man die Ausgleichfläche kleiner bemessen könnte. Bei dieser Anordnung ändern sich die Anstellwinkel der Ausgleichfläche und des Ruders über den ganzen Verstellbereich proportional. Bei starken Verstellungen wird aber das an der Ruderfläche wirksame Drehmoment der Luftkräfte infolge der Druckmittelpunktwanderung auf

a5 der Ruderfläche größer als das entgegendrehende Moment der Ausgleichfläche; dies hat zur Folge, daß diese bekannten Anordnungen nur in der Mittellage und bei kleinen Ausschlagwinkeln, bis etwa 5°, einen guten Ausgleich der Rudermomente ergeben können.

Für Schiffsrüder ist ferner vorgeschlagen worden, eine am Ruderende sitzende Ausgleichfläche in eine die Bedienung des Hauptruders unterstützende Stellung zu bringen, derart, daß das Rudermoment annähernd konstant bleibt.

Die Erfindung besteht in der Übertragung dieser letztgenannten an sich bekannten Einrichtung auf Luftfahrzeuge, wobei Nachteile, die bei solchen Schiffsrudern vorhanden sind, vermieden und neue Vorteile erzielt werden. Bei Schiffsrudern stellen die aus praktischen Gründen stets am Ende des Hauptruders anzubringenden Hilfsruder insofern eine Gefahrenquelle dar, als sie der ständigen Beobachtung und Wartung entzogen sind, andererseits aber leicht durch Berührung mit Schwimmkörpern, mit dem Boden oder mit dem Ufer beschädigt werden können. Bei Luftfahrzeugen fallen diese Behinderungen fort, die Ruder sind stets frei zugänglich, leicht zu beobachten und zu warten. Ferner ist man bei Luftfahrzeugen nicht gebunden, die Hilfsruder am Ende des Hauptruders anzuordnen, wo sie im Abstrom des Hauptruders liegen, wodurch ihre Wirkung leicht unregelmäßig und unstetig wird, sondern man kann sie vor das Hauptruder legen oder seitwärts desselben anordnen.

In jedem Falle wird nach der Erfindung die Ausgleichfläche so angeordnet, daß das Verhältnis des Ausschlages der Ausgleichfläche zum Ausschlage des Ruders bei größeren Anstellwinkeln des Ruders größer ist als bei kleinen Anstellwinkeln. Beispielsweise kann die Ausgleichfläche bei geringen

Ausschlagwinkeln des Ruders gar keinen oder einen kleineren Ausschlagwinkel als das Ruder besitzen, während von einer bestimmten Verstellung des Ruders an der Ausschlagwinkel der Ausgleichfläche sich mindestens annähernd proportional mit dem Ausschlagwinkel des Ruders ändert, oder es kann mit der Verstellung des Ruders die Ausgleichfläche in stetig wachsendem Verhältnis to verstellt werden.

Die erstgenannte Ausführung kann dadurch erreicht werden, daß die Ausgleichfläche an eine besondere, an einem Hebelarm des Ruders festsitzende Achse angelenkt wird., deri"5 art, daß sie bei kleinen Ausschlägen des Ruders sich frei in die Luftstromrichtung einstellen kann, daß sie aber, sobald der Ruderausschlag einen bestimmten Betrag überschreitet, durch am Ruder oder seinem Hebelarm festsitzende Anschläge mitgenommen wird.

Bei der zweiten Ausführung mit von einem bestimmten Verstellwinkel an wachsender Verstellung der Ausgleichfläche ist zwischen Ruder und Ausgleichfläche ein Übersetzungsgetriebe vorzusehen, das mit zunehmendem Ausschlage zugleich zunehmendes Übersetzungsverhältnis ergibt, beispielsweise in der Form elliptischer Zahnräder oder aber eines über unrunde Scheiben geführten Seilzuges oder von Kurvenführungen.

Eine Verringerung des Ausschlages der Ausgleichfiäche bei geringen Verstellwinkeln des Ruders kann auch durch federnde Anlenkung der Ausgleichfläche am Ruder erzielt werden.

Eine derartige Anordnung ermöglicht es, die Ausgleichfläche verhältnismäßig groß zu bemessen, da sie bei kleinen Ausschlagwinkeln des Ruders nur wenig oder gar nicht ausgleichend wirkt; bei größeren Ausschlägen ist diese verhältnismäßig große Ausgleichfläche aber imstande, das durch die Wanderung des Druckmittelpunktes auf dem Hauptruder verursachte große Ruderdrehmoment voll oder wenigstens weitgehend auszugleichen.

Die Ausgleichfläche kann auch aus zwei Teilflächen zusammengesetzt sein, von denen der eine Teil mit dem Ruder starr oder durch Lenker so verbunden ist, daß sein Ausschlag dem Ruderausschlag im ganzen Verstellbereiche verhältnisgleich ist, während der andere Ausgleichflächenteil so angeordnet ist, daß er bei kleinen Ruderausschlägen keine oder nur geringe Ausschläge erfährt und erst bei größeren Ruderausschlägen eine stärkere Verschwenkung erfährt.

Die Zeichnung stellt verschiedene Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigen Abb. 1 und 2 j in Seitenansicht und im waagerechten Schnitt nach Linie II-II der Abb. 1 ein Seitenruder füf Flugzeuge, Abb. 3 und 4 die gleiche Anordnung bei verschiedenen Verstellwinkeln, Abb. 5 in Seitenansicht eine anders ausgeführte Anordnung bei einem Flugzeugquerruder oder Höhenruder, und zwar in der Mittellage, Abb. 6 dieselbe Anordnung bei ausgeschwenktem Ruder, Abb. 7 bis 10 eine weitere Ausführung für ein Flugzeugseitenruder in Seitenansicht (Abb. 7) und im waagerechten Schnitt nach Linie VIII-VIII bei drei verschiedenen Ruderteilungen, Abb. 11 in Seitenansicht eine Ruder·- anordnung mit zwangläufigem, eine veränderliche Übersetzung ergebendem Übersetzungsgetriebe zwischen Ruder und Ausgleichfläche und Abb. τζ in Seitenansicht eine andere Ausführungsform der Ruderanordnung mit veränderlicher Übersetzung zwischen Ruder und Ausgleichfläche.

Gemäß Abb. 1 bis 4 ist das Ruder 10 um die nahe der Hinterkante der Kielflosse 9 liegende Achse 1 drehbar. Mit dem Ruder 10 sind zwei nach vorn ragende Hebelarme 2 fest verbunden, welche an ihrem vorderen Ende die Achse 3 festhalten, um welche die xA-tisgleichfläche 12 schwingt. Diese Ausgleichfläche ist um kleine Winkel (bis etwa 5°) nach beiden Seiten frei drehbar und schlägt dann an die Anschläge 5 des unteren Armes 2 an. Die Anschläge 5 sind als Stellschrauben ausgebildet, so daß der Ausschlag der Ausgleichfläche 12 leicht einstellbar ist. Das Ruder 10 besitzt noch eine fest mit ihm verbundene, den Ausgleich bei kleinen Ausschlagwinkeln herbeiführende Ausgleichfläche 11.

Abb. 3 zeigt die Ruderanordnung bei einem Ausschlagwinkel des Ruders 10 von etwa 5°· In dieser Lage berührt die innerhalb dieses Ausschlagbereiches sich frei in die Luftstromrichtung einstellende Ausgleichfläche 12 gerade einen der Anschläge 5. Ein ausgleichendes Moment kommt bis zu diesem Winkel nur durch den reinen Form- und Reibungswiderstand der Ausgleichfläche 12 und durch die Wirkung der festen Ausgleichfläche 11 zustande. u°

Abb. 4 zeigt die Ruderanordnung bei einem größeren Ausschlagwinkel. Die Fläche 12 wird durch die auf sie einwirkende Luftkraft gegen den Anschlag 5 gedrückt und wirkt nunmehr voll ausgleichend.

Bei der Quer- oder Höhenruderanordnung nach Abb. 5 und 6 ist die Ausgleichfläche 32 in einem durch Lenker 13 mit dem Ruder 30 verbundenen Hebelarm 14 um die Achse 23 frei schwenkbar gelagert. Der Schwingungspunkt 15 des Hebels 14 ist gegen den Fahrzeugkörper (Flügel oder Flosse 29) abge-

stützt. Der Hebelarm 14. besitzt wieder Anschläge 25, gegen die sich die Ausgleichfläche 32 gemäß Abb. 6 anlegt, sobald der Ruderausschlag einen bestimmten Mindestwert überschritten hat, um von dann ab bei der weiteren Verstellung des Ruders 30 mit immer größerer Kraft gegen den Hebel zu drücken, d. h. ausgleichend zu wirken.

Bei der Ruderanordnung nach Abb. 7 bis 10 wird die Ausgleichfläche 12' wieder von Hebelarmen 2' des Ruders 10' gehalten. 9' ist die Kielflosse des Ruders, 5' sind die Anschläge zur Begrenzung der freien Schwenkbarkeit der Ausgleichfläche 12'. Die Ausgleichmache 12' wird durch eine Feder 6' in der Mittellage des Ruders 10' gehalten. Hierdurch wird bewirkt, daß die Ausgleichfläche 12' auch im Bereiche der Ausschlagwinkel von o° bis etwa 5⁰ ein durch den Auftrieb der Fläche 12' bedingtes ausgleichendes Moment erzeugt, jedoch in einem geringeren Maße, als wenn sie starr mit den Hebelarmen 2' verbunden wäre. Um die Feder 6' schwach halten zu können, ist die Ausgleichfläche 12' für kleine Ausschläge um ihre Achse 3 ärodynamisch bis zu einem gewissen Grade ausbalanciert. Zur Vermeidung des Flatterns der Ausgleichfläche 12' um die Achse 3' ist die Fläche an ihrer vorderen Kante mit einem Ausgleichgewicht 7' versehen, welches bewirkt, daß der Schwerpunkt der Ausgleichfläche 12' mit der Achse 3' zusammenfällt. Aus dem gleichen Grunde wird zweckmäßig der Schwerpunkt aller bewegbaren Teile in die Drehachse 1' des Ruders 10 gelegt. Die Anschläge 5' können, wenn die Feder 6' stark genug ist und geeignete Dehnungswege und Angriffswinkel zur Fläche 12' aufweist, gegebenenfalls ganz fortfallen oder nur als Sicherheitsglieder vorgesehen sein. Das Moment der Fläche 12' um die Achse 3' wird dann nur durch die Feder 6' auf den Hebelarm 2' übertragen.

Abb. 9 und 10 zeigen die Anordnung bei Verstellwinkeln von etwa 5⁰ und 30⁰. Im ersten Fall erfährt die Ausgleichfläche 12' durch die sich spannende Feder 6' bereits eine gewisse Anstellung, die aber kleiner bleibt, als die Anstellung der Hauptruderfläche 10; die Anschläge 5' werden dabei noch nicht berührt. Es erfolgt so auch schon bei kleinen Verstellwinkeln ein Ausgleich des Rudermomentes durch die Fläche 12'. Im zweiten Fall hat die auf die Ausgleichfläche wirkende Luftkraft die Federspannung bereits überwunden, und die Ausgleichfläche liegt infolgedessen am Anschlag 5' an, ihr Anstellwinkel ändert sich jetzt in gleichem Maße wie der des Ruders 10'. Abb. 11 zeigt eine Anordnung, bei der mit zunehmendem Ausschlage des Ruders 30 der Ausschlag der Ausgleichfläche 32 in immer schnellerem Maße wächst. Dies wird dadurch erreicht, daß die Verstellung des Ruders 30 mittels eines Zahnrades 33 auf ein in der Flosse 38 gelagertes Zahnrad 34 übertragen wird, auf dessen Welle ein elliptisches Zahnrad 35 festsitzt. Dieses elliptische Zahnrad 35 kämmt mit einem anderen, ebenfalls in der Flosse 38 gelagerten elliptischen Zahnrad 36, das seinerseits an einem Arm 37 die fest angelenkte Ausgleichfläche 32 trägt. Statt der elliptischen Räder können auch andere, eine veränderliche Übersetzung ergebende Zahnkörper oder auch auf ähnlichen Körpern sich abwälzende gekreuzte Bänder Anwendung finden.

Abb. 12 zeigt eine Einrichtung zum Erreichen des gleichen Zieles mittels einer an der Flosse 38 festsitzenden Kurvennut oder Kulisse 39, in der ein Hebel 40 der Ausgleichfläche 32 so geführt ist, daß bei zunehmender Ausschwenkung des Ruders 30 die um die Achse 41 eines am Ruder 30 festsitzenden Hebels 42 schwenkbare Ausgleichfläche 32 eine stärker zunehmende Ausschwenkung erfährt.

Claims

Patentansprüche:

1. Luftfahrzeugruder mit Ausgleichfläche, die beim Verstellen des Ruders in eine das Rudermoment ausgleichende Stellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Ausschlages der Ausgleichfläche zum Ausschlage des Ruders bei größeren Verstellwinkeln des Ruders größer ist als bei kleinen Verstellwinkern.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichfläche bei geringen Ausschlagwinkeln des Ruders gar keinen oder einen kleineren Ausschlagwinkel als das Ruder besitzt, während von einer bestimmten Verstellung des Ruders ab der Ausschlagwinkel der Ausgleichfläche mindestens annähernd dem Ausschlagwinkel des Ruders gleichkommt (Abb. ι bis 10).

3. Anordnung nach Anspruch τ, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Ausschlages der Ausgleichfläche zum Ausschlage des Ruders mit zunehmendem Verstellwinkel des Ruders stetig anwächst (Abb. 11 und 12).

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichfläche (12, 32) an einem mit dem Ruder (io, 30) starr oder durch Lenker verbundenen Hebelarm (2, 14) relativ zu diesem schwenkbar angebracht ist und von einem bestimmten Ausschlagwinkel an durch einen an dem Ruder

oder Hebelarm angebrachten, einstellbaren Anschlag (5, 25) mitgenommen wird (Abb. 1 bis 6).

5. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ausgleichfläche (12') eine Feder (6') angreift, die die Ausgleichfläche in ihrer Mittellage relativ zum Ruder (10') zu halten bestrebt ist (Abb. 7 bis 10).

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Ausgleichfläche durch Zufügen von Gewichten (7') in ihre Schwenkachse (3') gelegt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außer der schwenkbaren Ausgleichfläche (12) eine feste Ausgleichfläche (n) vorgesehen ist, die in bekannter Weise mit dem Ruder \(io) fest oder durch Lenker so verbunden ist, daß ihr Ausschlag dem Ruderausschlag im ganzen Verstellbereich verhältnisgleich ist (Abb. ι bis 4).

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des Gesamtrudersystems in der Schwenkachse des Hauptsteuerruders liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen