DE592402C

DE592402C - Metal propeller

Info

Publication number: DE592402C
Application number: DE1930592402D
Authority: DE
Original assignee: Eclipse Aviation Corp
Current assignee: Eclipse Aviation Corp
Priority date: 1930-12-16
Filing date: 1930-12-16
Publication date: 1934-02-06

Description

Die Erfindung betrifft Propeller, insbesondere solche für Luftfahrzeuge.The invention relates to propellers, particularly those for aircraft.

Es sind bereits für Luftfahrzeuge hohle Metallpropeller vorgeschlagen worden, die gegenüber den früheren Holzpropellern gewisse Vorteile bieten. In der bisherigen Ausführung weisen jedoch solche Metallpropeller gewisse Nachteile auf, worunter das außerordentlich hohe Gewicht erwähnt werden kann, das dieselben aufweisen, wenn sie stark genug ausgeführt werden, um den ungeheuren, bei den hohen Drehzahlen auftretenden Beanspruchungen widerstehen zu können, und zwar gilt dieses ganz gleichgültig, ob der Propeller hohl oder massiv ausgebildet oder auch aus mehreren verhältnismäßig dünnen Blechen zusammengesetzt ist. Weitere Nachteile sind: übertriebene Verhiegungen der Flügelblätter, Schwingungsbeanspruchungen, die ein ungewöhnlich starkes Geräusch im Betrieb verursachen, ja sogar zu Brüchen führen können.There have already been proposed for aircraft hollow metal propellers, opposite offer certain advantages to the earlier wooden propellers. In the previous version however, such metal propellers have certain disadvantages, including extraordinary high weight can be mentioned, which they have when executed strong enough in order to cope with the enormous stresses that occur at the high speeds to be able to resist, and this applies regardless of whether the propeller is hollow or solid or composed of several relatively thin sheets is. Further disadvantages are: excessive bending of the blades, vibration stress, which is an unusually strong Cause noise during operation, and can even lead to breaks.

Der Gegenstand der Erfindung ist nun einThe object of the invention is now a

Metallpropeller, der besonders für Luftfahrzeuge bestimmt ist und so ausgeführt wird, daß die oben erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden.Metal propeller specially designed for aircraft and designed in such a way that the difficulties mentioned above can be avoided.

Die Erfindung betrifft einen Metallpropeller, der aus einer Mehrzahl von Lamellen besteht, denen' von vornherein eine derartige Verteilung der Zug- und Druckspannungen aufgezwungen ist, daß der umlaufende Propeller im wesentlichen frei von Beanspruchungen ist, wie sie sonst.— wie zuvor ausgeführt — für Metallpropeller unvermeidlich sind. Ähnliches ist bereits beim Bau von Holzpropellern angestrebt worden. Um die gewünschte Anfangsbeanspruchung der Holzfasern zu erhalten, hat man die einzelnen Lagen des Propellers so miteinander verbunden, daß der in Ruhe befindliche Propeller in bezug auf die Fahrrichtung vorwärts gekrümmt war.The invention relates to a metal propeller, which consists of a plurality of blades, such a distribution of tensile and compressive stresses was imposed on them from the start is that the orbiting propeller is essentially stress free, like them otherwise - as stated above - are unavoidable for metal propellers. Something similar is already happening in the construction of wooden propellers. To the desired initial stress To get the wood fibers, you have the individual layers of the propeller together connected that the propeller is at rest with respect to the direction of travel forward was curved.

Gemäß der Erfindung werden nun die Propellerflügel aus zwei oder mehr Teilen hergestellt. Jeder Teil besteht aus einem äußeren Manteloder Hüllenblech und einer Mehrzahl von inneren Lamellen, die verschweißt oder miteinander in zweckmäßiger Weise verbunden werden, wobei entsprechende Kanten zusammenkommen. Die Lamellen werden zusammengezogen und dann miteinander so vereinigt, daß sie von vornherein unter Spannung stehen. Dabei soll von vornherein eine Druckbeanspruchung in den äußeren Lagen des Propellerflügels bestehen, in denen während des Umlaufes des Propellers durch die Zentrifugalkraft die.maximale Zugspannung hervorgerufen wird. Es ist einleuchtend, daß letztere so geringer als üblich wird, da ein Teil der Zugbeanspruchung durch die anfängliche Druckbeanspruchung ausgeglichen wird. Die äußeren Blechlagen des Propellers, die so von einem großen Teil der Belastung infolge der Zentrifugalkraft befreit sind, werden dann sehr viel leichter die betriebsmäßigen Beanspruchungen bezüglich Druck, Torsion usw. aufnehmen als bisher.According to the invention, the propeller blades are now made from two or more parts. Each part consists of an outer cladding sheet and a plurality of inner ones Lamellae that are welded or connected to one another in an expedient manner, whereby corresponding edges come together. The lamellas are drawn together and then united with one another so that they are of be under tension from the start. In this case, a compressive stress in the Outer layers of the propeller blade exist in which during the revolution of the propeller the maximum tensile stress is caused by the centrifugal force. It is obvious that the latter is so less than usual, because part of the tensile stress by the initial compressive stress is compensated. The outer sheet metal layers of the propeller, which are thus relieved of a large part of the load due to the centrifugal force then the operational stresses in terms of pressure, torsion, etc. record than before.

In den Zeichnungen ist ein Ausfuhrungs-In the drawings is an execution

beispiel der Erfindung dargestellt; gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und zwar zeigt:example of the invention shown; the same parts are denoted by the same reference numerals, and although shows:

Abb. ι einen Aufriß der Druckseite eines Propellerflügels, bei welchem die Teile der Flügelhälfte zum Teil miteinander verbunden sind;Fig. Ι an elevation of the pressure side of a Propeller blade, in which the parts of the wing half are partly connected to one another are;

Abb. 2 einen der Abb. ι ähnlichen Aufriß, beiFig. 2 an elevation similar to Fig. Ι, at

dem jedoch die Flügelbleche miteinander verbunden sind;however, the wing plates are connected to one another;

Abb. 3 eine schaubildliche Darstellung der beiden Flügelhälften vor der endgültigen Verbindung derselben miteinander; Abb. 4 einen fertigen Flügel nach der Erfindung im Aufriß, teilweise im Schnitt ;Fig. 3 is a diagrammatic representation of the two wing halves before they are finally connected to one another; Fig. 4 shows a finished wing according to the invention in elevation, partly in section;

Abb. 5 und 6 sind Aufrisse von der Saugseite des Propellerflügels, währendFigs. 5 and 6 are elevations from the suction side of the propeller blade while

Abb. 7 einen Längsschnitt durch die gleiche Seite undFig. 7 is a longitudinal section through the same side and

Abb. 8 einen Querschnitt durch den fertigen Propellerfiügel.Fig. 8 shows a cross section through the finished propeller blade.

In den Abb. 1 bis 4 besteht der mit 9 bezeichnete Propellerflügel aus zwei zusammenarbeitenden Flügelhälften 10, 11, welche die Druck- und Saugseite des Flügels bilden und längs ihrer aufeinanderstoßenden Ränder durch Schweißung oder in sonstiger geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Die beiden Flügelhälften bestehen je aus mehreren Blechlamellen, die so ausgebildet und miteinander verbunden sind, daß die höchste Festigkeit und die größte Dauerhaftigkeit bei geringstem Gewicht gewährleistet sind.In Figs. 1 to 4, the designated 9 propeller blade consists of two cooperating Wing halves 10, 11, which form the pressure and suction side of the wing and along their abutting edges by welding or in any other suitable manner are connected to each other. The two wing halves each consist of several sheet metal lamellas, which are designed and connected to one another so that the highest strength and the greatest Durability with the lowest possible weight are guaranteed.

Die als Druckseite ausgebildete Flügelhälfte 10The wing half 10 designed as a pressure side

(s. Abb. 1) besteht zweckmäßig aus einer äußeren die Flügelform bildenden Lamelle 12 und mehreren Innenteilen 13, 14. Alle diese Teile werden derart gedrückt, ausgestanzt oder ausgewalzt, daß sie die gewünschte Form erhalten. (see Fig. 1) expediently consists of an outer lamella 12 which forms the wing shape and a plurality of inner parts 13, 14. All of these parts are pressed, punched or rolled out so that they get the desired shape.

Die Teile 13 und 14 werden zweckmäßig mit der äußeren Lamelle 12 derart verbunden, daß sie auf Zug beansprucht werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lamelle 13 auf der Innenseite der äußeren, die Flügelumrisse bildenden Lamelle 12 so angeordnet, daß sie mit ihrem Nabenteil in einem geringen Abstand 15 von dem Nabenteil der Lamelle 12 liegt. Dieser Abstand kann dadurch genau bestimmt werden, daß man zunächst das Blech 13 fest in den Nabenteil der äußeren Flügellamelle einzieht und dann das innere Ende des genannten Bleches leicht einschlägt, um dasselbe bis zum gewünschten Abstand nach außen zu drücken. Das Blech wird dann vorzugsweise durch Punktschweißung oder durch sonstige geeignete Mittel mit seinem Flügelspitzenende 16 an der äußeren Flügellamelle 12 befestigt.The parts 13 and 14 are useful with the outer lamella 12 connected in such a way that they are subjected to train. In the exemplary embodiment shown, the lamella is 13 arranged on the inside of the outer, the wing outlines forming lamella 12 so that it with its hub part at a small distance 15 from the hub part of the lamella 12 lies. This distance can be precisely determined by first placing the sheet 13 pulls tightly into the hub part of the outer wing lamella and then the inner end of said one Slightly knock in the sheet metal in order to press it outwards to the desired distance. The sheet is then preferably made by spot welding or other suitable means attached with its wing tip end 16 to the outer wing lamella 12.

Um die Blechlamellen 13 unter Zug zu setzen, wird ein Zug durch beliebige geeignete nicht dargestellte Mittel auf das innere Ende derselben ausgeübt, wobei die ausgeübte Kraft genügend groß sein muß, damit der Nabenteil des Bleches in innige Berührung mit dem Nabenteil der äußeren Flügellamelle 12 gebracht wird, wie Abb. 2 zeigt. Die Lamelle 13 wird dann mit der äußeren Flügellamelle 12 an den Stellen 17 und 18 in geeigneter Weise derart fest verbunden, daß in derselben eine Zugspannung aufrechterhalten bleibt. Es ist klar, daß die äußere Flügellamelle 12 in geeigneter Weise festgehalten werden muß, während man das innere Ende des Bleches 13 unter Zug setzt.In order to put the sheet metal lamellas 13 under tension, a train is carried out by any suitable, not shown Means exerted on the inner end thereof, the exerted force being sufficient Must be large so that the hub part of the sheet is in intimate contact with the hub part of the outer wing lamella 12 is brought, as Fig. 2 shows. The lamella 13 is then with the outer wing lamella 12 at the points 17 and 18 in a suitable manner firmly connected in such a way that that a tensile stress is maintained in the same. It is clear that the external Wing lamella 12 must be held in a suitable manner while the inner end of the Sheet 13 is put under tension.

Die Blechlamelle 14 wird dann in ähnlicher Weise mit den Lamellen 12 und 13 verbunden; nachdem der Nabenteil der Lamelle 14 in einen gewissen Abstand vom Nabenteil der Lamelle 13 gebracht wurde, wie bei 19 gezeigt, wird das äußere Ende dieser Lamelle durch Schweißung oder durch sonstige geeignete Mittel befestigt, wobei eine Zugspannung auf das innere Ende der Lamelle ausgeübt wird, worauf man letztere, beispielsweise durch Schweißung, mit der Lamelle 13 in dem Nabenteil 18 fest verbindet, um die Zugspannung in der Lamelle aufrechtzuerhalten. The sheet metal lamella 14 is then connected in a similar manner to the lamellae 12 and 13; after the hub part of the lamella 14 is at a certain distance from the hub part of the lamella 13 has been brought, as shown at 19, the outer end of this lamella is welded or attached by any other suitable means, placing a tension on the inner end the lamella is exercised, whereupon the latter, for example by welding, with the lamella 13 firmly connects in the hub part 18 in order to maintain the tensile stress in the lamella.

Nach Beendigung aller oben erwähnten Arbeiten werden alle Lamellen vorzugsweise durch Punktschweißung an mehreren Stellen miteinander verbunden, wodurch man eine go kräftige und fest zusammenhängende Flügelhälfte erhält.After completing all of the above work, all of the slats become preferred connected by spot welding at several points, creating a go strong and firmly connected wing half receives.

Die gewölbte Saugseite 11 des Flügels ist in den Abb. 5 bis 7 dargestellt und wird zweckmäßig in ähnlicher Weise, wie weiter unten beschrieben, ausgeführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Flügelhälfte 11 aus einem die Flügelumrisse bildenden Außenteil 21 und mehreren Innenteilen 22, 23 und 24, denen die gewünschte Form durch Pressen oder Auswalzen gegeben werden kann. Wie in der Zeichnung dargestellt, werden die Teile 22 und 23 zweckmäßig so ausgeführt, daß die Flügeleintrittskante mehr Metall enthält als die Austrittskante, damit die Eintrittskante die nötige Festigkeit und Steifheit erhält.The curved suction side 11 of the wing is in Figs. 5 to 7 and is expediently in a similar manner, as described below, executed. In the exemplary embodiment shown, the wing half 11 consists from an outer part 21 forming the wing outlines and several inner parts 22, 23 and 24, which can be given the desired shape by pressing or rolling. Like in the Drawing shown, the parts 22 and 23 are expediently designed so that the wing leading edge contains more metal than the trailing edge so that the leading edge has the necessary Maintains strength and rigidity.

Beim Zusammenbau der Flügelhälfte 11 wird der Innenteil 22 in den Außenteil 21 eingesetzt und mit demselben bei 25 durch Schweißung verbunden, wobei die entsprechenden Nabenteile in einem geringen Abstand voneinander liegen, wie bei 26 gezeigt. Alsdann wird der Teil 21 festgehalten, während ein Zug auf das innere Ende des Bleches 22 ausgeübt wird, wodurch eine Längsausdehnung der genannten Lamelle auf ihrer ganzen Länge stattfindet, so daß der Nabenteil derselben genau in das Innere des Nabenteiles des äußeren Bleches hineinpaßt, wie Abb. 6 zeigt. Die beiden Lamellen werden dann im Nabenteil 27 durch Schweißung oder auf irgendeine andere geeignete Weise mitinander verbunden. Auf Wunsch kann in derWhen assembling the wing half 11 is the inner part 22 is inserted into the outer part 21 and welded thereto at 25, the corresponding hub parts are at a small distance from each other, as shown at 26. Then the Part 21 held while a tension is exerted on the inner end of the sheet 22, whereby a longitudinal expansion of said lamella takes place over its entire length, so that the hub part of the same fits exactly into the interior of the hub part of the outer sheet metal, as Fig. 6 shows. The two lamellas are then in the hub part 27 by welding or linked together in any other suitable manner. Upon request, the

Lamelle 23 eine Öffnung 28 vorgesehen werden durch welche ein innerer Teil der Lamelle 22 nach dem Zusammenbau freigelegt wird, so daß dieser freigelegte Teil nachträglich unabhängig von der zusammengebauten Lamelle 23 an der Lamelle 21 befestigt werden kann.Lamella 23 an opening 28 can be provided through which an inner part of the lamella 22 is exposed after assembly, so that this exposed part is subsequently independent can be attached to the lamella 21 by the assembled lamella 23.

Die beiden Lamellen 23 und 24 werden einzeln und getrennt an der Mantelblechlamelle befestigt. Hierbei erhalten sie eine ähnliche Vorspannung, wie für die Lamelle 22 beschrieben, wobei die äußeren Teile der genannten Lamellen bei 29 und 30 an der nächstliegenden Lamelle befestigt werden. Eine Öffnung 31 kann in der Lamelle 24 zu einem ähnlichen Zweck wie die öffnung 28 auf Wunsch vorgesehen werden. Nach dem Zusammenbau aller Bestandteile der gewölbten Saugseitenhälfte des Flügels können die Teile noch an mehreren anderen Punkten außer den bereits angegebenen miteinander verbunden werden.The two lamellas 23 and 24 are attached individually and separately to the sheet metal lamella. They receive a similar pretension as described for the lamella 22, the outer parts of said lamellas at 29 and 30 being closest Lamella to be attached. An opening 31 can be made in the lamella 24 for a similar purpose as the opening 28 can be provided on request. After assembling all the components of the curved suction side half of the wing, the parts can still at several other points be connected to each other except those already specified.

Die beiden fertigen Flügelhälften 10 und 11 sind in der Abb. 3 aneinandergestellt gezeigt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, daß beide Hälften wegen der Spannungen in den auf Druck und auf Zug beanspruchten Teilen nach innen gewölbt sind, wobei die 'so erzielte Form genannte Spannungen zu verringern sucht. Die beiden Hälften werden dann zusammengepreßt und durch beliebige geeignete Mittel in dieser • 30 Stellung zusammengehalten, während sie an den aufeinanderstoßenden Rändern bei 32 und 33 (Abb. 8) durch Schweißung miteinander verbunden werden. Nachdem die Flügelhälften von der in der Abb. 3 dargestellten Form in die Form gebracht worden sind, in der ihre Ränder auf ihrer ganzen Länge aufeinanderliegen, ist in den Fasern der äußeren Lamellen 12 und 21 eine anfängliche Druckspannung vorhanden. In dem fertigen Flügel wird die für gewöhnlich im normalen Betrieb eines mit einem solchen Flügel ausgestatteten Propellers in den genannten äußeren Lamellen durch die Fliehkraft erzeugte Spannung durch diese anfängliche Druckspannung im wesentlichen ausgeglichen. Die in den inneren Lamellen erzeugte Zugspannung • dagegen nimmt während dieses Betriebes zu, so daß genannte innere Lamellen dann einer Zugbeanspruchung ausgesetzt sind, die der ursprünglichen, beim Zusammenbau vorgesehenen Zugspannung zuzüglich der in dem Flügel während seiner Drehung durch die Fliehkraft erzeugten Zugspannung entspricht.The two finished wing halves 10 and 11 are shown in Fig. 3 side by side. From the figure it can be seen that both Halves because of the tensions in the parts subjected to compression and tension inwards are arched, the 'shape thus obtained seeks to reduce so-called stresses. the the two halves are then pressed together and therein by any suitable means • 30 position held together while on the butting edges at 32 and 33 (Fig. 8) are connected to one another by welding. After the wing halves of the shape shown in Fig. 3 have been brought into the shape in which their edges lying on top of each other along their entire length is in the fibers of the outer lamellae 12 and 21 an initial compressive stress is present. In the finished grand piano, the normal operation of a propeller equipped with such a wing in the aforementioned outer lamellas by centrifugal force generated by this initial compressive stress essentially balanced. The tensile stress generated in the inner lamellas, on the other hand, • increases during this operation, so that the so-called inner lamellas are then exposed to tensile stresses that correspond to the original, tension provided during assembly plus that generated in the wing by centrifugal force during its rotation Corresponds to tensile stress.

Nachdem die Flügelhälften längs ihrer RänderAfter the wing halves along their edges

zusammengeschweißt worden sind, wird eine Nabenmuffe 34 (Abb. 4), deren Umfang dem inneren Umfang der üblichen Propellernabe entspricht, über den Nabenteil bzw. über die Wurzel des Flügels aufgeschoben, worauf das innere Flügelende nach außen umgebördelt und in innige Berührung mit der Muffe gebracht wird, mit der es auch auf Wunsch in der bei 3*5 gezeigten Weise zusammengeschweißt werden kann.have been welded together, a hub sleeve 34 (Fig. 4), the circumference of the inner circumference corresponds to the usual propeller hub, over the hub part or over the The root of the wing is pushed on, whereupon the inner wing end is flanged outwards and is brought into intimate contact with the socket, with which it can also be used in the 3 * 5 can be welded together in the manner shown.

Durch die Erfindung wird also ein neuartiger und wirksamer hohler Metallpropellerflügel geschaffen, der nicht nur ein geringes Gewicht und eine große Steifigkeit besitzt, sondern auch so ausgeführt ist, daß die größte Festigkeit gerade an den Stellen des Flügels erhalten wird, wo sie am meisten nötig ist, damit der Flügel den verschiedenen, während seiner Drehung entstehenden Beanspruchungen standhalten kann. Dadurch, daß die inneren Teile eine anfängliche Zugspannung erhalten, werden die Außenflächen des fertigen Flügels anfänglich auf Druck beansprucht. Durch diese anfängliche Druckspannung wird nun ein Teil der bei der Drehung durch die Fliehkraft erzeugten Beanspruchung ausgeglichen, so daß diese Außenflächen besser imstande sind, anderen Verdrehungsbeansprudrangen, Schubwirkungen u. dgl. in wirksamer Weise zu widerstehen. Durch diese Ausführung wird ferner erreicht, daß- die Hauptbeanspruchung durch die Fliehkraft auf die inneren Lamellen wirkt, die nicht in demselben Maß wie die äußeren Lamellen auf Verdrehung, Druck u. dgl. arbeiten. Es ist zu bemerken, daß die Blechlamellen verschiedene Größen und verschiedene Umrißformen erhalten können, wobei zu berücksichtigen ist, daß im Gebiet der Eintrittskante für gewöhnlich mehr Metall nötig ist als im Gebiet der Austrittskante und daß im Bereich des Flügelwurzelteiles ebenfalls mehr Metall nötig ist als im äußeren Flügelteil.The invention thus creates a novel and effective hollow metal propeller blade, which not only has a low weight and great rigidity, but also so is designed that the greatest strength is obtained precisely at the points on the wing where it most of all it is necessary for the wing to respond to the various arising during its rotation Can withstand stresses. Because the inner parts have an initial Receiving tensile stress, the outer surfaces of the finished wing are initially subjected to compression. As a result of this initial compressive stress, part of the stress generated by the centrifugal force during rotation is now balanced so that these outer surfaces are better able to withstand other torsional stresses, To effectively withstand thrust and the like. Through this execution it is also achieved that- the main stress by the centrifugal force on the inner Lamellae acts that do not act to the same extent as the outer lamellae on twisting, pressure and the like. It should be noted that the sheet metal lamellas are different sizes and different Can get outlines, taking into account that in the area of the leading edge usually more metal is needed than in the area of the trailing edge and that im In the area of the wing root part, more metal is also required than in the outer wing part.

Claims

95 claims:

1. Metal propeller, the hollow blades of which are made up of two welded together at the edges The halves, the suction and pressure side, are made up of individual sheet metal lamellas are, characterized in that when the propeller is at rest, one or more blades of the wing halves, preferably the outer, a compression and the inner lamellae a tensile prestress are exposed.

2. A method for producing hollow propeller blades according to claim 1, characterized characterized in that a number of properly pressed lamellae one after the other into one outer, one wing half (suction or pressure side) forming lamella inserted or inserted, with their outer ends below each other and, if necessary, with the outer lamella connected, preferably welded and with the exertion of tensile stress on each free lower end of each inner lamella this is connected to the outer wing lamella and to each other, and finally the finished wing halves placed one on top of the other at their abutting one Edges to form a wing

welded and firmly connected with a hub sleeve.

3. A method for the production of hollow propeller blades made of metal according to claim, characterized in that the inner lamellae are inserted into the outer lamella and at their outer ends with one another and / or with said outer one Lamella are connected with their hub parts at a distance from that of the outer Arranged lamella and they themselves connected to each other and to the outer lamella while they are tensioned at the same time in such a way that they connect with their hub part to that of the outer lamella.

For this purpose ι sheet of drawings