DE668364C - Vorrichtung zur Kopplung der Umlauffluegel gleichachsiger Hubschrauben - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 1. DEZEMBER 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

668364 KLASSE 62 b GRUPPE 25 oi

Louis Breguet in Paris

ist als Erfinder benannt worden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. Juli 1937 ab

Man kennt bereits Vorrichtungen zur Kopplung der Flügel der umlaufenden Flügelwerke von Hubschraubern, welche den minimalen Abstand dieser Flügel im Augenblick ihrer Kreuzung oder Begegnung begrenzen, um jegliche Gefahr eines zufälligen Zusammenstoßens zu verhüten. Die Anstellwinkel der angelenkten Umlaufflügel der Hubschrauben können sich nämlich periodisch in Symmetrieebenen ändern, um die zur Erzeugung des Antriebs, zur Lenkung und zur Fortbewegung notwendigen Kraftmomente hervorzurufen. Abgesehen von dieser zwangsläufigen Einstellung der Umlaufflügel, die durch die Ruder bedingt wird, unterliegen die Umlaufflügel noch einem selbstregelnden Einfluß, durch den ihr Anstellwinkel entsprechend einem unveränderlichen Steuerungsverhältnis verkleinert wird, wenn sie sich über ihre Ruhelage erheben.

Die Umlaufflügel nehmen daher unter der Zusammenwirkung ihrer Trägheit, der Schwerkraft, der Fliehkraft und des aerodynamischen Auftriebs eine Gleichgewichtslage ein und beschreiben bei ihrer Bewegung annähernd einen Kegelmantel, dessen Achse infolge des Einflusses der Steuerruder nicht unbedingt mit der Achse der Trägerwelle zusammenfällt.

Infolge der Schräglagen der von jeder in entgegengesetztem Sinne umlaufenden Hubschraube beschriebenen Kegelmäntel nähern sich die Bewegungsbahnen dieser Hubschrauben einander im oberen Teil ihrer Hubbewegung, d. h. der Abstand wird an den Enden zweier benachbarter Hubschrauben verkleinert. Man kann natürlich die Ruder derart berechnen und einstellen, daß in ruhiger Luft ein genügender Sicherheitsabstand zwischen den benachbarten Flügeln aufrechterhalten wird. Wenn man aber einerseits berücksichtigt, daß

die gesteuerten Flatterbewegungen stark durch lokale Luftwirbel oder gegenseitige Rückwirkungen gestört werden können, und andererseits bedenkt, daß diese Flatt gungen sogar zufällig in Resonanz mit. Störungsursache treten können, so sieht man,: daß die Gefahr besteht, daß dieser Sicherheitsabstand noch kleiner wird; es ist daher zweckmäßig, eine zusätzliche Vorrichtung vorzusehen, die sich zwangsläufig jedem Zusammenstoß der Umlaufflügel entgegenstellt.

Die Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, diesen zusätzlichen Schutz herzustellen, wobei im übrigen den Umlaufflügeln ihre normale Flatterfreiheit gelassen wird. Man könnte zu diesem Zweck eine Einrichtung vorsehen, die von kreisförmigen Anschlägen gebildet wird, auf denen sich die Flügel abstützen könnten, falls eine anormal starke Flatterbewegung eintreten würde; es muß j edoch berücksichtigt werden, daß derartige Organe nicht die Schräglagen der Flügel in bezug auf ortsfeste, an den Hubschrauber, gebundene Koordinaten, sondern lediglich die negativen Winkelabstände der gegenläufigen Umlaufflügel untereinander im Augenblick ihrer Kreuzung begrenzen würden. Infolge dieser komplexen Natur ihrer Aufgabe müssen diese Anschläge in unmittelbarer Abhängigkeit von der Kinematik der Umlaufflügel stehen und sich namentlich in bezug auf die Umlaufachse entsprechend neigen und verschieben können. Die Befestigung derartiger Anschläge 0. dgl. wird nun äußerst schwierig, wenn man den zahlreichen Organen zur Steuerung und Selbstregelung der Umlaufflügel von Hubschraubern weitgehend Rechnung tragen will. Damit die zwangsläufigen Winkelbegrenzungen in allen Fällen genau sind, müssen die Anschläge schließlich auch Profile besitzen, deren Herstellung die größten Schwierigkeiten bereiten wird.

Durch die Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten in sehr einfacher Weise behoben. Die Erfindung sieht zu diesem Zweck eine Vorrichtung zur Kopplung der Nabe der angelenkten Umlaufflügel gegenläufiger, übereinander angeordneter, gleichachsiger Hubschrauben vor, bei welcher an jedem Flügel Nocken vorgesehen sind, die in den Zwischenraum zwischen zwei Hubschraubenebenen ragen und bei Erreichung eines gewählten Mindestabstandes einander kreuzender Flügel über ein parallelogrammartiges Hebelgestänge aufeinander im Sinne von Abstandswahrung wirken. Dieses Parallelgestänge besteht dabei aus einem an der bezüglichen Nabe angelenkten liegenden Doppelhebel für jeden Flügel und einem beiden Hubschrauben gemeinsamen aufrechten Gebilde^ das aus zwei durch Streben gelenkig verbundenen und parallel gehaltenen, allseitig kippbaren Kränzen zusammengesetzt ist, wobei j eder dieser Kränze zur Aufnahme der inneren rollfähigen Enden er liegenden Hebel einer Hubschraube dient.

Erfindungsgemäß werden ferner zwischen den Nocken und den äußeren Enden der liegenden Doppelhebel oder zwischen den übrigen zusammenwirkenden Teilen des Parallelgestänges zwecks Ausschaltung der Kopplung bei ' kleinen Flügelschwingungen geeignete Spielräume frei gelassen. Zweckmäßig werden'die Nocken nach Kurven zweiten Grades derart geformt, daß der in der Senkrechten gemessene Abstand mit kleirier werdendem Spitzenwinkel der von den Flügeln beschriebenen Kegelmäntel größer wird.

Zur Erläuterung soll nachstehend an Hand der lediglich als Beispiel dienenden Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Fig. ι zeigt die beiden Hubschrauben mit ihren Sicherheitsorganen in ruhiger Luft und ohne Einwirkung der Ruder.

Fig. 2 zeigt die Lage der Flügel und der Sicherheitsorgane während einer Einwirkung der Ruder.

Gemäß der auf Fig. 1 gezeigten Ausführungsform drehen sich die oberen an die Nabe 4 angelenkten Flügel 1 und 2 mit der Welle 3.

Die unteren Flügel 7. und 8 werden von der Nabe 9 gehalten und drehen sich mit der Hohlwelle 10 gegenläufig.

Die Arme der oberen Flügel 1 und 2. tragen Nocken 11 und 12 mit kreisförmigem Profil, deren Krümmungsmittelpunkte bei O₁ bzw. a₂ liegen. Die unteren Flügel sind in gleicher Weise mit Nocken 13 und 14 versehen, die Kreisstücke um die Punkte a₃ bzw. a₄ sind.

Die Nocken 11, 12, 13 und 14 stehen mit Rollen 15, 16, 17 und 18 in Berührung oder liegen diesen Rollen gegenüber, die von liegenden Doppelhebeln 19, 20, 21 und 22 gehalten werden, welche bei O₁, O₂, O₈ und O₄ an Ansätzen 23, 24, 25 und 26 an den Naben der Hubschrauben angelenkt sind.

An den inneren Enden 27 und 28 der Hebel 19 und 20 laufen Kugeln oder Walzen in einer Hohlkehle eines Kranzes 29, der sich mit einer no der beiden Triebwellen dreht, aber in bezug auf letztere mittels des gleitbaren Kugelgelenkes 31 allseitig gekippt und axial verschoben, werden kann. In ähnlicher Weise greifen die Enden 32 und 33 der Hebel 21 und 22 in eine Hohlkehle eines Kranzes 34 ein, der wie der Kranz 29 allseitig gekippt und axial verschoben werden kann, aber auch am Umlauf der Triebwelle teilnimmt.

Die Kränze 29 und 34 sind untereinander durch eine gewisse Anzahl von Zugstangen, wie 35 und 36, verbunden, welche die Kopp-

lung ihrer axialen Verschiebungen und ihrer Kippungen bewirken.

Aus der Zeichnung läßt sich entnehmen, daß die ansteigende Bewegung der Flügel zu Beginn ihres Umlaufs zwangsläufig mit einer Senkbewegung der gekuppelten beiden Kränze 29 und 34 verbunden ist. Auf Fig. 1 ist angenommen, daß die Schräglage der Flügel dabei gleich dem Winkel α ist, und daß die Berührung zwischen der Nocke 11 und der Rolle 15 einerseits und der'Rolle 16 und der Nocke 12 andererseits bestehen bleibt, während zwischen den Nocken 13 und 14 und ihren entsprechenden Rollen 17 und 18 ein nicht vernachlässigbares Spiel besteht.

Wenn zu diesem Zeitpunkt infolge eines lokalen Luftwirbels oder aus irgendeinem andern Grunde nur der untere Flügel 7 sich hebt und die Lage 7' einnimmt, wobei er einen zusätzlichen Schräglagenwinkel <x' durchlaufen hat, so kommt die Nocke 14 mit der Rolle 17 in Berührung und sucht über den Hebel 21 den anliegenden Teil des Kranzes 34 nach unten zu ziehen. Aber diese Senkung ist nur möglich, wenn die Verbindungsstange 35 den oberen Kranz 29 in eine Parallele bringt, was die Schwenkung des Hebels 19 und das Anheben des oberen Flügels 1 zur Folge hat. Es gibt also tatsächlich eine Kopplung der Bewegung der beiden benachbarten Flügel, derart, daß der Winkelabstand α', der zwischen den Schräglagen dieser beiden Flügel besteht, annähernd konstant bleibt und der Sicherheitsabstand aufrechterhalten wird.

Der punktierte Linienzug 37 deutet schematisch eine der drehbaren und kippbaren Scheiben an, die in bekannter Weise die Steuerung und Lenkung der Flügelwerke von Hubschraubern bewirken. Aus dieser schematischen Darstellung geht hervor, daß sich die Mittel der Erfindung ohne Änderung den Organen anpassen lassen, die bereits in den früheren Patenten 567041 und 567584 des Erfinders beschrieben worden sind.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zur Begrenzung von Flatterbewegungen oder Flügelausschlägen gemäß der Erfindung in einer Lage, welche sie während einer Schrägsteuerung des gesamten Hubschraubers, z. B. infolge periodischer Einstellungsänderung der Flügel, annimmt. In dem dargestellten Fälle sind die Flügel ι und 7 gehoben und die Flügel 2 und 8 gesenkt. Durch die Einwirkung der Nocken, Rollen und Hebel 11 bis 22 nehmen die Kränze 29 und 34 auf ihren Gelenkkugeln eine der Flügelschräglage entgegengesetzte Schräglage ein, bewahren dabei aber den .Flügeln dieselben Möglichkeiten zur Ausführung der Flatterbewegungen wie vorher. Wenn aber zu diesem Zeitpunkt ein Flügel, wie der Flügel 7, in bezug auf den Flügel 1 den vorher festgelegten Grenzwinkelabstand a' erreicht, so kommt die Nocke 13 mit der Rolle 17 in Berührung, der Hebel 21 sucht den Kranz 34 seitlich zu senken, und durch die Einwirkung der Zugstange.35, des Kranzes 29, des Hebels 19, der Rolle 15 und der Nocke 11 sucht sich der Flügel 1 zu heben.

Die Profile der an den Flügeln sitzenden Nocken 11, 12, 13, 14 müssen nicht unbedingt Kreisbogen sein. Es ist nämlich weniger die Gefahr eines Zusammenstoßes der Flügel bei großen Umlaufgeschwindigkeiten der Hubschrauben zu befürchten, wobei die Fliehkraftkomponente die anderen Flügelkräfte überwiegt und der Spitzenwinkel des bestrichenen Kegels wenig von i8o° abweicht, als vielmehr bei kleinen Umlaufgeschwindigkeiten, wo jene Fliehkraftkomponente gering und der Kegelspitzenwinkel kleiner ist. Dieser letztere Fall tritt namentlich bei In- und Außergangsetzen des Hubschraubers auf. Selbst wenn die benachbarten Flügel parallel bleiben, nimmt außerdem ihr Abstand ab, wenn der Schräglagenwinkel zunimmt. Es kann sich auch als notwendig erweisen, die Hubschrauben von einer bestimmten Flügelschräglage an, die als Grenzlage gewählt wird, ohne freies Spiel zu koppeln, ja sogar unter Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung künstlich über diese Kreuzlage hinaus den dem normalen Zustand der Flügelwerke entsprechenden Abstand zu vergrößern.

Für die vorerwähnten Zwecke braucht man nur das kreisbogenförmige Profil der Nocken 11, 12, 13, 14 durch ein besonders angepaßtes Profil, etwa eine andere Kegelschnittkurve, zu ersetzen oder durch irgendeine andere Kurve, die aus den Gegebenheiten bestimmt wird.

Das beispielsweise von den Rollen 15 und 17, den Hebeln 19 und 21, den Kränzen 29 und 34 sowie der Stange 35 gebildete System läßt sich in der Zeichenebene ansehen, als ob es ein Gelenkparallelogramm sei, dessen eine (aufrechte) Seite in Drehung fest ist und dessen liegende Seiten sich gegenläufig drehen, jede mit dem entsprechenden Flügelwerk.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur Kopplung der an der Nabe angelenkten Umlaufflügel gegenläufiger, übereinander angeordneter gleichachsiger Hubschrauben, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenraum zwisehen zwei Hubschraubenebenen ragende Nocken (11, 12, 13, 14) an jedem Flügel (1, 2, 7, 8) bei Erreichung eines gewählten Mindestabstandes einander kreuzender Flügel über ein parallelogrammartiges Hebelgestänge aufeinander im Sinne von ¹ Abstandswahrung einwirken und das Par-

   66S364

   allelgestänge aus einem an der bezüglichen Nabe (4, 9) angelenkten liegenden Doppelhebel (19, 20, 21, 22) für jeden Flügel (1, 2, 7, 8) und einem beiden Hubschrauben gemeinsamen aufrechten Gebilde besteht, das aus zwei durch Streben (35, 36) gelenkig verbundenen und parallel gehaltenen, allseitig kippbaren Kränzen (28,34) gebildet ist, deren jeder zur Aufnahme der inneren rollfähigen Enden (27, 28, 32, 33) der liegenden Hebel (18, 20, 21, 22) einer Hubschraube dient.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Spielräume zwischen den Nocken (11 bis 14) und den äußeren Enden der liegenden Hebel (19, 20, 21,22) oder zwischen den übrigen zusammenwirkenden Teilen des Parallelgestänges zwecks Ausschaltung der Kopplung bei kleinen Flügelschwingungen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (11 bis 14) nach Kurven zweiten Grades oder derart geformt sind, daß der in der Senkrechten gemessene Abstand mit kleiner werdendem Spitzenwinkel der von den Flügeln beschriebenen Kegelmäntel größer wird. .

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen