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Ausgleichssteuerung für die Flügel von vortriebsfähigen Hubschraubern
Bei Hubschraubern bekannter Art sind die Flügel an einem ortsfesten Punkt der im
wesentlichen vertikalen Rotorac'hse derartig gelagert, daß sie sich je nach der
Fliehkraft und dem Auftriebsunterschied scharnierartig auf und ab bewegen können,
wobei sich der Einstellwinkel verändert. Der gegen den Flugwind arbeitende Flügel
wird mehr gehoben als der Gegenflügel. Durch die rechtwinklig zur Rotorachse strebende
Fliehkraft wird aber ein genügender Ausgleich des verschiedenen Auftriebes der gegenüberstehenden
Flügel beim Horizontalflug verhindert. Es bleibt somit ein erhebliches Kippmoment,
und die Maschine ist unstabil; auch nimmt der gegen den Flugwind sich drehende Flügel
ein erheblich größeres Drehmoment auf als der Gegenflügel. Dieses hemmt die Vorwärtsbewegung,
und die Rotorachse muß auf Kosten des Wirkungsrades mehr als sonst nötig nach vorn
geneigt werden. Die aufgezeigten Nachteile lassen sich vermeiden, wenn sich die
Flügel unb@eeinflußt durch die Fliehkraft frei .einstellen können.
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Nach der Erfindung erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch Parallelverschiebung
der einander gegenüberstehenden Flügel mit differentialem Auftriebsausgleich. Bei
zwei symmetrisch angeordneten Hubschrauben sind die Lagerpunkte der Flügel parallel
zur Rotorachse selbsttätig veränderlich angeordnet. Die in senkrechten Führungen
laufenden Lagerpunkte der zu einer Hubschraube gehörenden Flügel sind nach dem Prinzip
einer Waage miteinander gekuppelt. Wenn z. B. der :eine Flügel gegen den Flugwind
läuft, so wird der ganze Flügel mit dem Lagerpunkt unbeeinflußt durch die Fliehkraft
gehoben, während sich der Gegenflügel senkt. Beim Horizontalflug schwingen die Flügel
ständig im Rhythmus des Umlaufs auf und ab-. Da die Flügelholme durch eine Hebelanordnung
mit je einem in Umlaufrichtung vor den Holmen stehenden festen Schenkel der
Nabe gekuppelt sind, wird der Einstellwinkel des gegen den Flugwind laufenden Flügels
verringert, während beim Gegenflügel die umgekehrte Wirkung .eintritt. Bei starkem
Nachlassen der Fliehkraft durch verminderte Drehzahl oder Ausfall der Antriebskraft
verändert sich der Gesamteiüstellwinkel der Flügel so weit, daß die eintretende
Kante der Flügel tiefer liegt als die austretende. In dieser Stellung drehen sich
die Hubschrauben unter der Einwirkung der Luft unter den Flügeln von selbst weiter.
Die Abschaltung der Hubschrauben von der Kraftanlage erfolgt durch .eine bekannte
Freilaufeinrichtung.
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Es ist bereits für Tragschrauber vorgeschlagen worden, die Schwingbewegungen
zweier gegenüberliegender Flügel voneinander abhängig zu machen, jedoch so, daß
man sie auf einen durchgehenden Holm setzt und Dreh- und nicht wie beim Erfindungsgegenstand
Parallelschwingungen ausführen läßt.
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Weiter wurde für Tragschrauber vorgeschlagen, die Flügel unabhängig
voneinander auf vertikalen Führungen der Rotornabe parallel
auf
und ab schwingen zu lassen, wobei die Flügel durch kraftspeichernde Federn beeinflußt
werden. Bei stärkerer Anströmung des Flügels soll die Feder, dem Drucke nachgebend;
züsammengepreßt werden, während bei Nachlassen des Druckes die Feder deri Flügel
,abwärts 'drückt. Diese Einrichtung ist aber derart unempfindlich und labil, daß
es zweifelhaft ist, ob die erwartete Wirkung überhaupt eintreten kann.
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Es ist schließlich auch bekannt, die an der Nabe angelenkten Flügel
finit .einem vor dem Holm liegenden festen Arm der Nabe so zu verbinden, daß mit
dem Heben und Senken der Flügel Einstellwinkeländerungen verbunden sind, derart,
daß der der stärkeren Anströmung - ausgesetzte und infolgedessen steigende Flügel
seinen Einstellwinkel verringert. Werm somit einzelne der zur Lösung der gestellten
Aufgabe notwendigen Mittel teilweise bekannt sind, so ist doch erst durch ihre Vereinigung
gemäß dieser Erfindung ein Zusammenhang mit der völlig neuen waagebalkenartigen
Verbindung der gegenüberliegenden Flügel die vollkommene Lösung der gestellten Aufgabe
gewährleistet.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Äbb. i stellt ei;n.en Hubschrauber mit zwei Paar Flügeln "dar: Abb. 2 veranschaulicht
die Lagerung der Flügelholme in Seitenansicht bei geschnittener Nabe. Abb.3 stellt
eine Draufsicht dar mit teilweiser Schnittdarstellung.
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Die beiden Flügelpaare sind auf einer neigbaren hohlen Achse gelagert
und werden je für sich durch ein unmittelbar unter den Naben befindliches .Untersetzungsgetriebe
angetrieben, in dem sich ein Freilaufgetriebe befindet, das. den Flügelpaaren ermöglicht,
sich bei Ausfall der Antriebskraft (unter Änderung des Einstellwinkels) weiterzudrehen.
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Es bezeichnet z den Schaft der Holme 4 der Flügel 15. Schaft 2 und
Holm 4 sind durch eine Muffe 5 miteinander verbunden. Jeder Schaft 2 liegt drehbar
in ,einem Gelenkstück 3, das sich in einer Führung 9 der Hubschraubennabe 16 parallel
zur Nabenachse auf und ab bewegen kann. Die Führung wird durch Laufrollen io bewirkt,
die auf Zapfen des Gelenkstückes 3 gelagert sind. Das freie Ende des Schaftes 2
läuft nach der Triebwelle zu in einen .außen abgerundeten Kopf 17 aus, der einerseits
gegen die Nabe 16 und andererseits über ein Kugellager 8 gegen eine Lagerplatte
18 abgestützt ist. Letztere liegt mit kugelförmiger Fläche an dem Gelenkstück 3
an, dessen den Schaft 2 aufnehmende Bohrung i 9 von der Fläche 18. an nach außen.
kegelig erweitert ist, so daß der HolnT 4 auch um die Lagerplatte als Dreh-Punkt
Bewegungen .ausführen kann. Die Gelenkstücke 3 eines Flügelpaares 15 sind an zwei
Waagebalken i angelenkt, die symmetrisch die Nabe 16 umgeben und in Zäpfen i i an
Lageransätzen 16d der Nabe 16 gelagert sind. In dem Maße nun, wie sich der eine
Flügelholm 4 hebt, senkt sich zwangsläufig der ändere Holm.
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An jeder Muffe 5 greift mittels Zapfen ein gegabelter Gelenkhebe17
an, der über Kugelgelenk 2o mit einem starren Arm 6 der Nabe 16 gekuppelt ist. Diese
Verbindung bewirkt, daß sich jeder Flügelholm während des Hebens oder Senkens gleichzeitig
um den Gelenkpunkt 2o dreht. 12 und 13 sind Nabenlager. 14 bezeichnet die Verbndungslinie
zwischen dem Mittelpunkt des Gelenkes 2o und der Schnittlinie von Halmachse und
der Achse der die Rollen T o tragenden Zapfen.
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21 stellt eine schräge, z. B. teleskopartig ausgebildete Stützverbindung
zwischen dem Waagebalken i und der Holmmuffe 5 dar, welche Begrenzungen für beide
Bewegungsrichtungen .aufweist, von denen die obere für die in V-Stellung und die
untere für die in Ruhestellung befindlichen Flügel dient.
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Die Vorrichtung wirkt wie folgt: Wird beim Betriebe des Hubschraubers
der .eine Flügel 15 eines umlaufenden Paares infolge stärkeren Auftriebes gehoben,
dann senkt sich der Gegen$ügel infolge der zwischen beiden bestehenden waageartigen
Verbindung. Gleichzeitig verringert sich .wegen der seitlichen Abstützung 6; 7 der
Einstellwinkel des angehobenen Flügels, während sich der Einstellwinkel des herabgedrückten
Flügels vergrößert. Unabhängig von der Steuerung der Einstellwinkel durch die Aufundabbewegung
der Flügel erfolgt die Regelung des Gesamteinstellwinkels durch die Fliehkraft.
Hierbei ist der Wert der Einstellwinkeländerung insbesondere von der Größe des Winkels
zwischen der Linie 14 und der Achse des zugehörigen Holms abhängig.