DE623970C - Luftschraube mit veraenderlichem Fluegelanstellwinkel - Google Patents

Description

Es sind bereits verschiedene Stellvorrichtungen für Luftschrauben mit veränderlichem Flügelanstellwinkel und insbesondere ein Verfahren zum selbsttätigen Regeln der Flügelanstellung von Verstelluftschrauben bekannt, das darin besteht daß das Verhältnis des von den Flügeln der Luftschraube ausgeübten Zuges (Schubes) zu dem beim Umlauf der Luftschraube auftretenden ärodynamischen Widerstand mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung festgelegt und der Wert dieses Verhältnisses, der den Flugzustand kennzeichnet, dazu benutzt wird, um die Anstellung der Flügel nach einem vorgewählten Gesetz zu regeln.

Gegenstand der Erfindung sind besondere Mittel an einer Vorrichtung zum Regeln des Flügelanstellwinkels einer Luftschraube, die darauf abzielt, die Größe der von der Nabe und der Steuervorrichtung aufgenommenen Kräfte zu vermindern und damit ihr Gewicht, ihren Raumbedarf und ihren Verschleiß zu verringern.

Die Verbesserungen dienen ferner dazu, die Empfindlichkeit der selbsttätigen Regelung zu erhöhen und überdies das unmittelbare Eingreifen des Flugzeugführers zu ermöglichen, sei es, um die Wirkung der selbsttätigen Regelung, die in diesem Falle als ein Servomotor betrachtet werden kann, zu ergänzen, sei es, um die selbsttätig erreichte Gleichgewichtslage innerhalb gewisser Grenzen zu ändern.

Außer dem Zug (Schub) und dem Reaktionsmoment, das von der Schraubennabe auf die Motorwelle übertragen wird, erfährt die Nabe selbst folgende bekannte innere Beanspruchungen :

ι. durch das Biegungsmoment, das von den Flügeln auf die Lager, welche die Flügel in der Nabe halten und ihre Drehung ermöglichen, übertragen wird;

- 2. durch die Zugkraft, die durch die in der Flügel drehachse liegende Komponente der auf die Flügel ausgeübten Zentrifugalkraft her- ^4S vorgerufen wird;

3. durch die Torsion infolge des auf die Flügel ausgeübten Zentrifugalmomentes, welches im Sinne einer Verminderung der Flügelanstellung wirkt.

Die den Gegenstand der Erfindung bildenden Verbesserungen ermöglichen die Verminderung bzw. den Ausgleich dieser Kräfte, ferner eine Kontrolle der Gleichgewichtslage der Flügel und schließlich ein etwaiges Eingreifen des Flugzeugführers, wie oben erwähnt.

Diese Verbesserungen finden insbesondere auf die bekannte Anordnung der Flügel in der Nabe Anwendung, bei welcher jeder Flügel in Muffen ausläuft, die beiderseits der Motorwelle angeordnet sind, so daß jeder Flügel von zwei Lagern getragen wird, welche symmetrisch zu der Motorwelle angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung wird zwischen den

Stirnflächen der gegenüberstehenden Muffenverlängerungen, die in die sich durchdringenden, an den Flügelwurzelh befestigten und die \^rerlängerungen umgebenden Muffen eingreifen, gleichachsig mit der Motorwelle ein Drucklager angeordnet. An ihren dem Drucklager gegenüberliegenden Enden tragen die Muffenverlängerungen Gegengewichtsmassen, welche die Zentrifugalkräfte der Flügelmassen teilweise ausgleichen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die von den Komponenten der Flügelzentrifugalkräfte erzeugten, die Flügel um ihre Längsachse in Richtung des geringsten Anstellwinkels dre-IS henden Momente durch Gegendrehmomente ausgeglichen werden, die durch in jeder Flügelwurzel radial beweglich angeordnete Ausgleichsmassen unter Vermittlung von in Schlitzen der zylindrischen Ausgleichsmassen geführten Rollen erzeugt werden.

Die folgende Beschreibung veranschaulicht an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. ι stellt den Grundriß der Nabe mit abgenommenen Flügeln dar;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-B;

Fig. 3 stellt einen Schnitt nach der Linie C-D dar;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Ausgleichsvorrichtung für ,das Zentrifugalmoment, und zwar im Schnitt und in schaubildlicher Darstellung; die in der Zwinge fest angeordnete Masse ist dabei der Einfachheit halber nicht dargestellt;

Fig. 5 ist ein Riß, der die Kräfteverteilung in dieser Vorrichtung zeigt.

Die gesamte Vorrichtung zur Änderung des Flügelanstellwinkels ist mit dem Motor durch eine Wellenzapfenhülse 2 verbunden, auf deren Flansch sie zentriert und mit Bolzen befestigt ist. Die Wellenzapfenhülse ist ihrerseits mit der Motorwelle 1 in üblicher Weise verbunden. Die erwähnte Vorrichtung besteht aus einem starr an der Hülse 2. befestigten Block 4, einem Nabengehäuse 5, das die Vorrichtung selbst "einschließt und sich sowohl längs der Motorachse nach vorn verschieben als auch um sie drehen kann, und einstellbaren Schraubenflügeln mit ihren Einzelteilen, die die Verschiebungen des Gehäuses mitmachen und außerdem eine Drehbewegung zur Änderung des Anstellwinkels erhalten können.

Die mit dem Block 4 mittels Kugelgelenk und Kugellager verbundenen kleinen Schubstangen 3 übertragen das Motordrehmoment auf das Nabengehäuse 5 mittels der Lappen 6 (Fig.i). Außerdem übertragen sie denSchraubenzug auf den Block 4 und die Motorwelle i, indem sie'eine Gleichgewichtslage einnehmen, die von dem Verhältnis -~r von Zug zu Motordrehmoment abhängt.

Bei einer Verschiebung der Luftschraube nach vorn bewegen sich die Kurvenführungen 7 auf den mit dem Block 4 verbundenen Führungsrollen 8 und drehen dadurch die Muffen 9 und 10 in entgegengesetztem Sinne, aber um den gleichen Winkel. Diese Drehung entspricht einem gewählten Gesetz, das durch das Profil der Kurvenführung verwirklicht wird und durch welches z. B. die Benutzung des Motors bei Vollast während verschiedener Zustände (Abbremsen während des Stillstandes, Starten, Geradeausflug, Gleitflug, Rollen auf dem Erdboden) gegeben sein kann. Jeder Flügel, z. B. 11, ist auf seine Muffe 9 aufgeschraubt, die in eine Zwinge 13 ausläuft. Muffe und Zwinge werden durch in ihnen ausgeschnittene Zapfen 14 und 15 Radialkeile (die in der Zeichnung nicht dargestellt sind) und eine Mutter 16 mit Konus miteinander fest verbunden. Der so entstehende durchlaufende Träger kann sich in einem Außenlager 17 und einem Innenlager 18 drehen, die die Lagerung des Flügels in dem Schraubengehäuse 5 darstellen.

Für den anderen Flügel ist die Anordnung genau dieselbe. Man ersieht daraus, daß das Außenlager eines Flügels auf derselben Seite der Motorachse liegt wie das Innenlager des anderen Flügels und sich bemerkenswerterweise in dessen Ebene befindet. Durch dieses Mittel wird der größtmögliche Lagerabstand erreicht.

Das Gehäuse 19 des Drucklagers befindet sich in der Motorachse und kann, wie auf der Zeichnung, im Innern der beiden Zwingen der. Flügelmuff en liegen. Ferner können die Kugeln durch eine gewisse Anzahl von Stäbchen 20 mit kugeligen Enden und von knickfester Form ersetzt werden. Diese Stäbchen liegen parallel zur Achse, wenn die Flügel einen mittleren Anstellwinkel haben, und verhalten sich genau wie Kugeln mit der gleichen Krümmung wie ihre Enden in der betrachteten Drehungsgrenze. Die in der Zwinge 28 befindliche Masse 29 hält dem Flügel 12 und seiner Muffe 10 zum Teil das Gleichgewicht.

Aus Fig. 2 wie aus den Fig. 4 und 5 ist die Selbstausgleichsvorrichtung des Zentrifugalmoments der Flügel ersichtlich. Dieses Moment rührt von den beiderseits der Flügeldrehachse angreifenden Komponenten der Zentrifugalkräfte her und ist bestrebt, die Flügelanstellung zu verringern. Die in Richtung der Flügelachsen verlaufenden Komponenten der von den Flügelmassen erzeugten Zentrifugalkräfte werden von dem Drucklager aufgenommen.

Fig. 4 ist ein Schnitt der Fig. ι nach der Linie A-B und zeigt schematisch und in schaubildlicher Darstellung die in der oberen Nabenhülse befindliche Vorrichtung. Die ringförmige und im Innern der Muffe g verschiebbare Ausgleichsmasse 25 ist auf ihrem Hub durch zwei Rollen 21 und 22 geführt, die sich auf einer an der Muffe befestigten Achse 26 befinden. Vermittels zweier Schlitze 27, in denen sich die Rollen 23 und 24 bewegen, stützt sich die Ausgleichsmasse gegen die Zwinge 28 der Muffe des gegenüberliegenden Bügels. Es ist ersichtlich, daß die Lage jeder der beiden Ausgleichsmassen und ihr Abstand von der Drehachse von der Winkelstellung der beiden Flügel abhängt. Andererseits wird die auf die Ausgleichsmasse wirkende Zentrifugalkraft F_c (Fig. 5) auf die Rolle übertragen und verschiebt diese. Die zu der Rollenbahn normal gerichtete Resultierende setzt sich ihrerseits aus zwei Kräften zusammen, nämlich der Kraft F_e, herrührend von der auf den unteren Flügel wirkenden Zentrifugalkraft, und der Kraft T_a (Tangentialkraft), die ein dem halben Zentrifugalmoment dieses Bügels entgegengesetztes Moment erzeugt. Das Reaktionsmoment entsteht dementsprechend aus T_r und überträgt sich auf den oberen Flügel durch die Rollen

21. Die Vervollständigung der auf den beiliegenden Zeichnungen zur einfachen Erläuterung dargestellten Verstellvorrichtung kann durch zwei Arme 30 (Fig. 1 und 2) geschehen, die die axiale Verschiebung des Gehäuses 5 auf eine Muffe 31 übertragen, die auf der Motorwelle verschiebbar ist. Eine Einkehlung in dieser Muffe wirkt vermittels einer Gabel 32 auf ein am Flugzeugführersitz endigendes Gestänge 33. Es ist einleuchtend, daß jeder Verschiebung der Nabe eine proportionale Verschiebung dieser Verbindung entspricht, die mithin durch eine Zeigervorrichtung o. dgl. dem Flugzeugführer über die Gleichgewichtslage der Schraubenflügel und infolgedessen auch über ihren Anstellwinkel Aufschluß geben kann. Die erwähnte starre Verbindung gestattet dem Flugzeugführer außerdem, die optimale Gleichgewichtslage durch eine der Verstellkraft der Vorrichtung gleichsinnige oder entgegengesetzte Kraft genau zu erreichen. Im ersteren Falle ergänzt der Flugzeugführer die selbsttätige Wirkung der Vorrichtung, im letzteren Falle stellt er diese richtig.

Beiderseits der selbsttätig herbeigeführten Gleichgewichtslage wächst jedoch die Verstellkraft genügend stark an, um sich jeder größeren, durch eine falsche Verstellung hervorgerufene Änderung entgegenzustemmen. Diese Fernverstellung ermöglicht also eine Änderung des vor der Hand festgelegten Gesetzes der Anstellwinkel änderung in gewissen Grenzen, wobei die selbsttätige Vorrichtung als Servomotor dient.

Eine Abart dieser letzteren Steuerung besteht darin, die Nabe teilweise unabhängig von der Übertragungsvorrichtung" zu machen, um die passiven Widerstände zu verringern. Dies kann leicht durch die Zwischenschaltung einer losen Kupplung 34 geschehen, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist und aus Zapfen oder Klauen besteht. Der tote Gang dieser Verbindung kann z. B. dem ganzen Nabenhub entsprechen, wobei der Flugzeugführer nichtsdestoweniger die Gleichgewichtslage bestimmen oder auf sie durch einfache Entfernung des toten Ganges im einen oder anderen Sinn einwirken kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Luftschraube mit veränderlichem Flügelanstellwinkel, bei der die Flügelwurzeln in Muffen auslaufen und so im Nabengehäuse angeordnet sind, daß sich jede im Innern der anderen befindet und über die Achse der Motorwelle hinaus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß zwi-

. sehen den Stirnflächen der gegenüberstehenden Muffenverlängerungen (1.3, 28), die in die sich durchdringenden, an die Flügelwurzeln (11, 12) befestigten und die Verlängerungen umgebenden Muffen (9, 10) eingreifen, gleichachsig mit der Motorwelle ein Drucklager (19, 20) angeordnet ist.

2. Verstelluftschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffenverlängerungen (13, 28) an ihren dem Drucklager (19, 20) gegenüberliegenden Enden die Zentrifugalkräfte der Flügel- ' massen teilweise ausgleichende Gegengewichtsmassen (29) tragen,

3. Verstelluftschraube nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Komponenten der Flügelzentrifugalkräfte erzeugten, die Flügel um ihre Längsachse in Richtung des geringsten Anstellwinkels drehenden Momente durch Gegeridrehmomente ausgeglichen werden, die durch in jeder Flügel wurzel radial beweglich angeordnete Ausgleichsmassen (25) unter Vermittlung von in Schlitzen (27) der zylindrischen Ausgleichsmassen (²S) geführten Rollen (21, 22 und 23, 24) erzeugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen