DE586411C - Drehkreuz mit einem Kranz von Hubschrauben - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

MIT,

15 NOV Ϊ93?

AUSGEGEBEN AM
25. OKTOBER 1933

' REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 62 b GRUPPE

Paul Trenn in Wernigerode, Harz * ■ Drehkreuz mit einem Kranz von Hubschrauben

Zusatz zum Patent 581

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juni 1929 al) Das Hauptpatent hat angefangen am 19. Februar 1929.

Das Patent 581 610 betrifft eine Anordnung für den Vortrieb von Hubschraubern durch Querkräfte flügelartiger "!reibkörper, die von den Hubschraubenstrahlen beaufschlagt werden. Gemäß dem Hauptpatent weisen bei einer solchen Anordnung die Arme eines auf der Hauptwelle gelagerten Drehkreuzes, das in bekannter Weise einen Kranz von Hubschrauben trägt, tragflügelähnliche, in der Drehrichtung gleichsinnig angeordnete Querschnitte auf, die mit der Vorderkante gegen den Luftstrom gerichtet sind.

Die vorliegende Erfindung stellt eine weitere Ausbildung der Anordnung nach dem Hauptpatent dar und ist dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Drehkreuz von einem Hohlring allseitig umgeben ist.

Es sind zwar bereits Hubschrauber bekannt, die mit einem Hohlring umgeben sind.

ao Diese Hubschrauber weisen aber nur eine einzige zentral angeordnete Hubschraube auf. Für Hubschrauber mit einem Kreuz von Hubschrauben, wie insbesondere solche gemäß dem Hauptpatent, ergibt die Anbringung eines das gesamte Drehkreuz allseitig umgebenden Hohlringes insofern vorteilhafte Wirkungen, als der Seitenwind nicht die Wirkungsweise der Treibkörper beeinträchtigt. Der Hohlring, der den gesamten Flugzeugmechanismus, also auch die Treibkörper umgibt und den Einfluß des Fahrtwindes mindert, sorgt also dafür, daß die Luftstrahlen gerichtet auf die Treibkörper auftreffen. Gleichzeitig kann er als Flugzeugrumpf wie auch in entsprechender Stromlinienform als Verkleidung, die den Widerstand des Fahrtwindes weiter vermindert, dienen.

Der Luftfülirungsring kann erfindungsgemäß halbstarr oder unstarr, mit oder ohne. Gasfüllung sein.

Ferner kann der Luftführungsring erfindungsgemäß mit den gegenüber den Hubschrauben stillstehenden Teilen des Flugzeuges in an sich bekannter Weise so vereinigt sein, daß er mit diesen stillsteht, oder er kann mit den Tragelementen der Hubschrauben so vereinigt sein, daß er mit den Hubschrauben umläuft, oder es kann sowohl ein ruhender als auch ein umlaufender Luftführungsring vorgesehen sein. Diese letztere Ausbildungsform vereinigt die Vorteile beider Ringe in sich und käme für große Schraubenflugzeuge, in Frage, bei denen der stillstehende Ring zur Aufnahme der Fahrgäste und der umlaufende Ring zur Erhöhung der Kreiselstabilität des Flugzeuges dienen würde.

Schließlich kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der umlaufende Luftführungsring derart ausgebildet sein, daß er zur Aufnahme von Betriebs- und Nutzlasten verwendet werden kann, wodurch diese

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als stabilisierende Kreisselmasscii und Energiespeicher nutzbar gemacht werden.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen

Abb. ι und 2 im Prinzip die Wirkungsweise des Luftführungsringes auf eine mit Treibkörpern zusammenarbeitende Hubschraube im Schnitt und in der Aufsicht, Abb. 3 bis 6 zwei verschiedene Ausbildungsformen des Luftführungsringes jeweils im Auf- und Grundriß,

Abb. ya. bis yy vierundzwanzig' verschiedene Querschnittsformen des Luftführungsringes, Abb. 8 und 9 einen Hubschrauber nach der Erfindung mit stillstehendem Luftführungsring im Schnitt und in der Aufsicht,

Abb. 10 und 11 einen Hubschrauber nach der Erfindung mit umlaufendem Luftführungsring im Schnitt und in der Aufsicht.

Bei der prinzipiellen Darstellung der Erfindung in den Abb. 1 und 2 ist der Einfachheit halber nur eine Hubschraube angedeutet. Die Hubschraube 1 befindet sich innerhalb eines zylindrischen Luftführungsringes 2, in dem sie sich mit wenig Spiel frei drehen kann und dessen Speichen 3 in einer Nabe 4 zusammenstoßen. Die Hubschraube 1 sitzt fest auf dem einen Wellenende eines Motors, der sich innerhalb der hohlen Speichennabe 4 befindet. Die Vortriebsemrichtung wird durch die quer zur Mittellinie des Flugzeuges gezeichnete Speiche 5 und die ihr parallel angeordneten Streben ö und 7 angedeutet, die als Treibkörper im Sinne des Hauptpatents ausgebildet sind. Der Ring ist so hoch, daß seine Ränder sowohl die Hubschraube' als auch den Motor und die Treibkörper, wie 1 überhaupt den ganzen Flugzeugmechanismus. ' überragen. Drehung des Ringes infolge der Reaktionswirkung des Motors wird durch eine besondere Einrichtung verhindert, die nicht dargestellt ist, .weil sie unwesentlich für die hier zu gebende prinzipielle Darstellung ist. Der Luftführungsring 2 steht also, relativ zur Schraube, still.

Wird dieses Flugzeug nun durch gemeinsame Wirkung des Motors, der Hubschraube und der Treibkörper in der Richtung des waagerechten Pfeiles zwischen den Abb. 1 und 2 vorwärts getrieben, so trifft der Fahrtwind nicht die Hubschraube 1, sondern nur den Luftführungsring 2 und fließt an dessen äußerer Mantelfläche in geteilter Strömung entlang, um sich hinter dem Ring wieder zu einer einzigen Strömung zusammenzufinden, wie es die Stromlinien in Abb. 2 andeuten.

Die Erfindung ist nicht an die in den Abb. 1

und 2 dargestellte Form des Luftführu-ngsringes 2 gebunden, letztere kann vielmehr sehr verschieden ausgeführt werden. Zunächst ist die zylindrische Form ersetzbar durch eine konische. Weiter können die Ränder des Ringes besonders ausgeweitet sein, um ein besseres Zu- und Abfließen der Luft zu erreichen, wie das in den Abb. 3, 4, 5 und 6 angedeutet ist. Dem Luftführungsring könnte j auch im Grundriß die Form eines Polygons statt der eines Kreises gegeben werden.

Die Ausführungen der Abb. 3 bis 6 kann man außerdem zu einer neuen Form zusammensetzen, die den Aufriß der Abb. 3 und den Grundriß der Abb. 6 hat.

Während der einfache Ring der Abb. 1 und 2 die doppelte Aufgabe erfüllt, den Fahrtwind nach den Seiten abzulenken und gleichzeitig die Saugluft steiler auf die Hubschraube zu leiten, findet bei den Ringgehäusen nach den Abb. 3 bis 6 insofern eine Arbeitsteilung statt, als der innere Kreisring nur noch die Senkrechtführung der Luft erledigt, während die äußere Mantelfläche die Ablenkung des Fahrtwindes nach der Seite oder nach oben und unten auf sich nimmt.

Die bisher behandelten Luftführungshohlringe können in denselben Formen auch als Vollringe ausgebildet'werden.

Mit den Profilformen der Abb. 1, 3 und 5 ist die Zahl der möglichen Profile nicht ei^-schöpft. Auch die in den Abb. 73. bis 7_v gegebene Darstellung ist nicht erschöpfend, sondern gibt nur die hauptsächlichen Grundformen.

Die Abb. 7a bis 7I1 zeigen offene Luftführungsringprofile, unter denen 7a die zylindrische Grundform ist, aus der die anderen Formen abgeleitet sind. Die Profile i bis y sind sämtlich geschlossene Profile. Alle Profile sind unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, daß sie bei Vorwärtsfahrt-keinen Abtrieb entwickeln dürfen, sondern nur Auftrieb oder aber keins von beiden. - Profile der letzteren Art zeigen die Abb. 7a, i, k, r. s.

Bei dem Hubschrauber nach Abb. 8 und 9 sind die Treibkörper 8 unter den Hubschrauben 9, also auf deren Druckseite angeordnet. Die Treibkörper 8 sind zweiteilig und drehbar an Trägern 10 zu deren beiden Seiten angeordnet. Die Träger 10 gehen von der hohlen Nabe 11 aus als die Speichen eines Rades,'dessen Kranz vom Luftführungsring 12 gebildet wird. Die Radteile 10 bis 12 vertreten bei diesem Flugzeug die Stelle des Rumpfes, und da sie keinerlei Drehung ausführen, werden die Vortriebskräfte, die von den Treibkörpern 8 aus den Luftströmen der Hubschrauben 9 aufgenommen werden, auf den Luftführungsring und damit auf das ' ganze Flugzeug übertragen.

Für den Betrieb des Flugzeuges sind vier Motore 13 vorgesehen, deren jeder eine der vier Hubschraube!! 9 treibt. Jede Hubschraube

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sitzt direkt auf ihrer Motorwelle, so daß die Motore die Planetbewegungen der Hubsehrauben mitmachen müssen. Deshalb sind sie auch je an einem Arm eines vierarmigen Drehkreuzes angebracht. Die Arme 14 stoßen in der Nabe 15 zusammen und haben tragfiügelähnlichen Querschnitt.

Arbeiten die Motore, so saugen die Hubschrauben die Luft ausschließlich von oben her an. Das Zuströmen der Luft wird erleichtert durch die trichterförmige Ausbildung der oberen Öffnung des Luftführungsringes 12. Der Trichter hat bedeutende Ausladung und Kurvenform, um die Luft allmäh lieh und ohne Stoß und AVirbelbildung in die senkrechte Stromrichtung überleiten zu können.

Die Saugluft trifft, nachdem sie vom Luftführungsring 12 annähernd senkrecht gerichtet ist, auf die Arme 14 und bewegt diese im Kreise um die Flugzeugmitte, wobei Motore und Hubschrauben mitgenommen werden, so die erstrebten Planetbewegungeu der letzteren erzeugend. Da die Arme 14 nur Drehmomente übertragen, mögen sie zum Unterschied von den Treibkörpern 8 als Drehniomentkörper bezeichnet werden oder kurz als Drehkörper.

Erst nach der Arbeitsabgabe an die Drehmomentkörper 14 trifft der Saugluftstrom auf die Hübsch rauben 9 und wird von diesen verarbeitet, indem die einzelnen Flügel gemäß . dem Hauptpatent schlagartig auf die Luft einwirken und kräftigen Auftrieb entwickeln.

Hinter den Hubschrauben trifft der Luftstrom auf die Treibkörper 8 und treibt mit ihrer Hilfe das Flugzeug waagerecht vorwärts, um gleich danach, hinter den Treibkörpern, aus dem Luftführungsring wieder auszutreten und sich von dem vorbeistreichenden Fahrtwind abführen zu lassen.

Die Treibkörper 8 müssen nicht unbedingt unter den Hubschrauben 9 und die Drehmomentkörper 14 nicht unbedingt über ihnen angeordnet sein, sondern die Anordnung- kann auch umgekehrt sein.

Die Lagerung der Treibkörper 8 ist in Abb. 9 angedeutet. Sie sind zwischen den Lagern 22 am Luftführungsring 12 und dessen

Su Speichen 10 drehbar auf Zapfen angeordnet. Ihre Drehbarkeit hat den ZAveck, jeden beliebigen Anstellwinkel gegen die Luftströme der Hubsehrauben einstellen zu können. Dazu haben die Treibkörper außerdem eine gemeinsame Steuerung 17, die in den Gelenken 18 angreift und durch den Steuerknüppel 19 vom Piloten betätigt werden kann. Für jede Seite ist eine besondere Steuerung dieser Art vorgesehen, was in Abb. 9 zum Ausdruck kommt.

<5o Der Luftführungsring 12 erfüllt die Aufgaben eines Flugv.eugrunipfes, so daß ein besonderer Flugzeugrumpf außer ihm überflüssig ist. Die Form des Luftführungsringes ist dabei von untergeordneter Bedeutung, j denn sowohl die Kreisringform wie auch die mehr oder weniger länglichen' Formen der Abb. 3 bis 6 sind zur Anordnung von Piloten- und Fahrgastplätzen sowie Laderäumen geeignet. Um so mehr kann man darauf verzichten, den nicht leicht zugänglichen Hohl- ·>γο raum der Nabe 11 als Rumpf raum auszunutzen.

Abb. 8 zeigt, daß der Luftführungsring 12 den gesamten Flugzeugmechanismus umhüllt, daß durch ihn also nicht nur die Hubschrauben gegen die schädliche Einwirkung des Fahrtwindes geschützt sind, sondern alle übrigen Teile ebenfalls.

Ein weiterer Vorzug des Luftführungsringes 12 ist, daß er die empfindlichen Flügel der Hubschrauben dagegen schützt, irgendwie mit anderen Gegenständen in Berührung kommen zu können und dadurch der Zerstörung ausgesetzt zu sein. Aber nicht nur nach innen, sondern auch nach außen wirkt der Luftführungsring als Schutzvorrichtung, indem er verhütet, daß Menschen, Tiere oder leblose Gegenstände an oder gar in die Hubschrauben geraten können, so daß er ein ausgezeichneter Unfallschutz ist. Diese geschlossene Ring- go form hat ferner den Vorzug großer Festigkeit, so daß das Flugzeug infolge seines Luftführungsringes sehr widerstandsfähig ist.

Die bisher behandelten Luftführungsringe waren als ruhend gegenüber der Hubschraube gedacht. Die Abb. 10 und 11 stellen das Schraubenflugzeug nach der Erfindung mit einem umlaufenden Luftführungsring dar. Der umlaufende Ring 25 ist mit den umlaufenden Drehmomentkörpern 26 zu einem Speichenrade vereinigt, und die ja immer gegenüber der Schlagschraube ruhenden Treibkörper 27 werden nur einseitig in den Trägern 28 gelagert, die an der wieder als Pilotenkabine ausgebildeten Nabe 29 angeordnet sind. Die Nabenkabine wird beim umlaufenden Luftführungsring notwendig, da in letzterem, wegen seiner Umdrehungen, keine Kabinen für Piloten und Fahrgäste möglich sind. Die Motore 30 der Hubschrauben 3 τ no sind kegelig eingekleidet, um einen möglichst wirbelfreien Abfluß der Druckluft hinter den Schrauben zu erreichen. Während in den Abb. 8 und 9 die Treibkörper unter den Drehmomentkörpern liegen, sind sie in den Abb. το und τ ι über diesen angeordnet. Tm übrigen entspricht die Konstruktion des Flugzeuges mit umlaufendem Ring der des Flugzeuges mit ruhendem Ring.

Der umlaufende Ring kann wie der ruhende als Laderaum für Betriebs- und Nutzlasten Verwendung finden und bietet dann dem

ruhenden gegenüber den Vorteil, daß die mitrotierenden Lasten die Kreiselwirkung verstärken und damit die Stabilität des ganzen Flugzeuges noch weiter vergrößern! Außerdem wirken die Massen als Energiespeicher, der bei Betriebsstörungen der Motore von Wichtigkeit sein kann, weil die aufgespeicherte Energie den Umlauf des Ringes auch - ohne Motore noch lange aufrechtzuerhalten ίο vermag und damit die Stabilität und Flugfähigkeit des Flugzeuges auch von sich aus gewährleistet.

Zur Erlangung eines Schraubenflugzeuges, das der Erfindung gemäß sowohl einen ruhenden als auch einen umlaufenden Luftführungsring haben soll, braucht man nur ein Flugzeug mit umlaufendem Luftführungsring einzubauen in einen ruhenden Luftführungsring. Um den Einbau zu ermöglichen, wären starre ao Verbindungen herzustellen zwischen den Trägern 28 der Treibkörper 27 und dem ruhenden Ring, der den umlaufenden umschließt. Bei diesem Flugzeug könnte der Nabenraum wieder entbehrt werden, weil Piloten und Fahr·- gaste im ruhenden Ring besser unterzubringen sind.

Die Luftführungsringe waren für die bisherigen Darlegungen immer in starrer Bauart gedacht, ihrer Ausführung ist aber aucfrhalbstarr und unstarr möglich, halbstarr unter Verwendung eines starren Gestelles und einer unstarren Hülle und unstarr durch Verwendung einer unstarren Hülle ohne starres Gestell. Die Hülle kann in allen drei Fällen mit Gas gefüllt sein. Auch die Verwendung eines Vollringes liegt im Bereich der Möglichkeit, wenn ein besonders leichter Baustoff verwendet oder ein Schlauchringkörper mit einem solchen Baustoff gefüllt werden kann.

Die als Ringgehäuse ausgebildeten Luftführungsringe sind ebenfalls Schwimmkörper, so daß sich ein damit ausgestattetes Schraubenflugzeug sehr gut als Wasserflugzeug verwenden läßt.

Claims (6)

45 Patentansprüche:

1. Drehkreuz mit einem Kranz von Hubschrauben und mit Armen, die tragflügelähnliche, in der Drehrichtung gleichsinnig angeordnete Querschnitte aufweisen, 5« nach Patent 581 610, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Drehkreuz von einem Hohlring allseitig umgeben ist.

2. Drehkreuz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungsring halbstarr oder unstarr, mit oder ohne Gasfüllung ist.

3. Drehkreuz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungsring mit den gegenüber den Hub- 6p schrauben stillstehenden Teilen des Flugzeuges in an sich bekannter Weise so vereinigt ist, daß er mit diesen stillsteht.

4. Drehkreuz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungsring (25, Abb. 16 und 17) mit den Tragelementen (26) der Hubschrauben (31) so vereinigt ist, daß er mit den Hubschrauben umläuft.

5. Drehkreuz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein ruhender als auch ein umlaufender Luftführungsring vorgesehen ist.

6. Drehkreuz nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Luftführungsring derart ausgebildet ist, daß er zur Aufnahme von Betriebsund Nutzlasten verwendet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen