DE671488C

DE671488C - Stabilization device for gyroplane with laterally tiltable rotor

Info

Publication number: DE671488C
Application number: DEK138734D
Authority: DE
Original assignee: KAY GYROPLANES Ltd
Current assignee: KAY GYROPLANES Ltd
Priority date: 1934-07-27
Filing date: 1935-07-27
Publication date: 1939-02-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Tragschrauber, d.h. auf solche Steilschrauber, bei denen der Rotor sich während des Fluges unter der Einwirkung des Flugwindes dreht.
Bei Maschinen dieser Art ist es bereits bekannt, den Rotor in beliebigen Richtungen schräg einzustellen und das Schrägstellen durch eine kippbare Lagerung der Umlaufachse des Rotors zu bewirken, derart, 'daßThe invention relates to gyroplanes, ie to those steep helicopters in which the rotor rotates during flight under the influence of the airborne wind.
In machines of this type, it is already known to set the rotor inclined in any direction and to effect the inclination by tilting the axis of rotation of the rotor in such a way that

id der Rotor außer nach vorn, oder hinten auch nach beiden seitlichen Richtungen hin geneigt eingestellt werden kann, wobei die seitliche Kippung zu dem Zwecke vorgenommen wird, eine Richtungsänderung der Flugbahn nach rechts oder links herbeizuführen.id the rotor except forwards, or backwards too can be adjusted inclined in both lateral directions, the lateral Tilting is made for the purpose of changing the direction of the flight path bring about right or left.

Zu diesem Zwecke wurde der Rotor auf einem Mast gelagert, dessen unteres Ende entweder seitlich oder längs oder seitlich und längs geschwenkt werden kann.For this purpose, the rotor was stored on a mast, the lower end of which can be swiveled either sideways or lengthways or sideways and lengthways.

Nun ändert sich bei einer seitlichen Kippstellung des Rotors der wirksame Einstellwinkel des jeweils nach vorn oder hinten gerichteten Flügels. Wird z. B. der Rotor nach der Vorlaufseite hin gekippt, so wird der Anstellwinkel des vorn querlaufenden Flügels größer, der des hinteren querlaufenden Flügels kleiner als der den Flügeln, gegebene Einstellwinkel. Infolgedessen wandert bei jeder seitlichen Kippung des Rotors die normalerweise (also vor der Kippung) im wesent·» liehen in Richtung der Rotorachse verlaufende Luftkraftresultierende nach vorn und erzeugt ein unerwünschtes Drehmoment im Sinne von Aufrichtung vorn. Die Längsstabilisierung wird also gestört.Now the effective setting angle changes when the rotor is tilted to the side of the wing facing forwards or backwards. Is z. B. tilted the rotor towards the forward side, so the Angle of attack of the front transverse wing larger, that of the rear transverse wing smaller than the setting angle given to the blades. As a result, migrates to every lateral tilting of the rotor which normally (i.e. before tilting) essentially borrowed air force resulting in the direction of the rotor axis to the front and creates an undesirable torque in the sense of straightening the front. The longitudinal stabilization is thus disturbed.

Die Erfindung bezweckt in erster Linie, eine Anordnung zu schaffen, durch welche ein selbsttätiger Ausgleich, d. h. eine in der Längsebene moraentenfreie Einstellung des Tragschraubers, auch dann gewonnen wird, wenn der Rotor nach der einen oder andern Seite gekippt wird.The invention aims primarily to provide an arrangement by which a automatic compensation, d. H. a torque-free setting of the in the longitudinal plane Gyrocopter, is won even if the rotor turns in one way or another Page is tilted.

Diesem Zweck dient nach der Erfindung eine Dreipunktlagerung des Rotormastes solcher Art, daß mit der seitlichen Kippbewegung gleichzeitig eine Vor- oder Rückwärtsschwenkung des Rotors herbeigeführt wird, je nach der Richtung der Seitenkippung und dem Umlaufsinn. Diese Lagerung besteht darin, daß der Rotormast einerseits auf zwei Punkten, die quer in Abstand voneinander exzentrisch zu einer sie steuernden Achse angeordnet sind und deren Verbindungslinie die letztere schneidet, und anderseits auf einem im Abstande von den ersteren beiden Punkten angeordneten dritten Punkte ruht. Voroder Rückwärtsneigung des Rotors kann 'entweder vor Beginn oder auch während des Fluges von dem Führer verändert werden. Die Lagerung auf zwei sich kreuzenden Achsen ähnelt einer gelenkigen Anordnung, die in der Patentschrift 489 230 zurAccording to the invention, a three-point mounting of the rotor mast serves this purpose Kind that with the lateral tilting movement a forward or backward swivel at the same time of the rotor is brought about, depending on the direction of the side tilt and the direction of rotation. This storage exists in that the rotor mast on the one hand on two points that are transversely at a distance from each other are arranged eccentrically to an axis that controls them and their connecting line is the the latter cuts, and on the other hand on one at a distance from the former two points arranged third points rests. The rotor can be tilted forwards or backwards either can be changed by the guide before the start or during the flight. The storage on two intersecting Axes resembles an articulated arrangement that is used in patent specification 489 230 for

Veränderung des Einstellwinkels von Luftschrauben und Hub- und Tragschrauben beschrieben ist und aus zwei koaxialen, drehbar in einem Gelenkträger angeordneten Teilen und einer Kurbel besteht, auf der jeder Flügel schwenkbar gelagert ist und deren Mittelachse schräg gerichtet ist zur Mittelachse der genannten koaxialen Lagerteile. Während bei dieser Anordnung immer der Flügel im wesentlichen um seine Längsachse gedreht und dabei sein Einstellwinkel in bezug auf die Umlaufebene verändert wird, wird im Gegensatz dazu für den Zweck der vorliegenden Erfindung das zusammengesetzte Gelenk, nachstehend auch als Z-Kurbel bezeichnet, benutzt, um den. Rotormast durch Drehung der koaxialen Lagerteile der Kurbel seitlich zu kippen und gleichzeitig, um die Mittelachse der Kurbel also· vor- oder rückwärts zu schwenken.Change of the setting angle of propellers and lifting and carrying screws described is and consists of two coaxial, rotatably arranged parts in a hinge bracket and a crank on which each wing is pivotably mounted and the central axis is directed obliquely to the central axis of the called coaxial bearing parts. While with this arrangement always the wing essentially rotated about its longitudinal axis and thereby its setting angle with respect to the Orbital plane is changed, in contrast, for the purpose of the present Invention of the compound joint, hereinafter also referred to as Z-crank, used to. Rotor mast by turning the coaxial bearing parts of the crank sideways to tilt and at the same time, about the central axis of the crank, i.e. forwards or backwards sway.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform an der Hand der zeichnerischen Darstellungen. ü5 Fig. ι zeigt im Aufriß und in einem längs der Längsmittelebene des Rumpfes geführten Teilschnitt Rotorteile und die Lagerung des Rotormantels.Further details of the invention emerge from the following description an embodiment on the basis of the graphic representations. ü5 Fig. ι shows in elevation and in a lengthways the longitudinal center plane of the fuselage guided partial section rotor parts and the storage of the Rotor shell.

Fig. 2 ist ein Grundriß,Fig. 2 is a plan view,

3» Fig. 3 ist ein Schnitt in der Ebene D-D der Fig. 2.3 »FIG. 3 is a section in the plane DD of FIG.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt in der Ebene E-E der Fig. 2.FIG. 4 shows a section in the plane EE of FIG. 2.

Fig. 5 zeigt im einzelnen und teilweisen Schnitt die'Lagerung der Z-Kurbel undFig. 5 shows in detail and partial section through the storage of the Z-crank and

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Kurbel sowie der drei Abstützungspunkte.Fig. 6 is a schematic representation of the Crank and the three support points.

Der hohle Mast 1, der den auf ihm drehbaren Rotor ι ^A trägt, ist an seinem unteren Ende gegabelt und läuft in zwei parallel nach unten sich erstreckende Arme 2 und 3 aus. Diese Arme sind mit ihrem vorderen Ende drehbar auf einer Kurbel 5 gelagert, durch welche die seitliche Kippbewegung des Mastes bewirkt wird. Diese Z-Kurbel, welche eins der üblichen Mittel zur Änderung des Einstellwinkels von Steilschraubarn oder Tragflügeln bildet, besteht hier aus Welle 10 und der Trommel S mit ihren Seitenringen 4, 4, deren Mittelachse C-C schräg zur Mittelachse Z>£> der Welle 10 liegt. Um diese Seitenringe 4 drehen sich die vorerwähnten Gabelarme 2 und 3 des Tragmastes zur Durchführung der seitlichen Kippbewegung, wenn die mit der Trommel 5 fest verkeilte Welle 10 gedreht wird.The hollow mast 1, which ^{carries the rotor A} rotatable on it, is forked at its lower end and ends in two arms 2 and 3 extending parallel downwards. These arms are rotatably mounted with their front end on a crank 5, by which the lateral tilting movement of the mast is effected. This Z-crank, which forms one of the usual means of changing the setting angle of steep screw threads or hydrofoils, here consists of shaft 10 and the drum S with its side rings 4, 4, the central axis CC of which is inclined to the central axis Z>£> of the shaft 10 . The aforementioned fork arms 2 and 3 of the support mast rotate around these side rings 4 in order to carry out the lateral tilting movement when the shaft 10, which is firmly keyed to the drum 5, is rotated.

Fig. 6 zeigt diesen Vorgang besonders deutlich. Der Rotormast 1 ruht auf den drei Punkten x, y, z. Die Punkte x,y sind hierbei quer im Abstand voneinander exzentrisch zu einer sie steuernden Achse D-D angeordnet, wobei ihre Verbindungslinie C-C letztere schneidet, während der Punkt ζ in Abstand von den beiden Punkten x, y angeordnet ist. Bei der Drehung der Achse D-D bewegt sich der Ptmktx nach oben und der Punkt y nach unten. Der Mast erhält hierdurch sowie durch seine gelenkige Verbindung mit dem dritten festen Punkt ζ mittels der Tragplatten 6 und 7 (Fig. i, 3, 5) eine Schwenkbewegung in Richtung der Pfeile iß und b, die sich aus einer seitlichen und einer Voroder Rückwärtsbewegung zusammensetzt. An den Armen 2 und 3 sind Platten 6 und 7 befestigt, die sich rückwärts erstrecken und dort untereinander durch eine Querstange 8 verbunden sind. An die letztere ist ein Lenker 9 angeschlossen. Die Achse 10, auf welcher die Kurbel 5 unter einem von einem. Rechten abweichenden Winkel befestigt ist, liegt rechtwinklig zur Längsmittelebene A-A des Rumpfes (Fig. 2), und infolgedessen liegt die Kurbel 5 in einem von einem Rechten abweichenden Winkel zur Längsmittelebene des Rumpfes. Die parallelen Gabelenden 2, 3 und Seitenbleche 6,7 liegen im rechten Winkel zur Kurbel, also auch schräg zur Längsmittelebene des Rumpfes. Die Stellung des Mastes ist entweder genau senkrecht über der Kurbel oder, wie gezeichnet, etwas dahinter, während die Seitenbleche 6, 7 sich von der Kurbel aus erheblich nach hinten erstrecken, txnd zwar bis zu dem Punkt, wo· der Lenker 9 angeschlossen ist.Fig. 6 shows this process particularly clearly. The rotor mast 1 rests on the three points x, y, z. The points x, y are here arranged transversely at a distance from one another eccentrically to an axis DD controlling them, their connecting line CC intersecting the latter, while the point ζ is arranged at a distance from the two points x, y . When the axis DD is rotated, the Ptmktx moves upwards and the point y moves downwards. As a result of this, as well as its articulated connection to the third fixed point ζ by means of the support plates 6 and 7 (Fig. I, 3, 5), the mast receives a pivoting movement in the direction of the arrows iß and b, which is composed of a lateral and a forward or backward movement . Plates 6 and 7 are attached to the arms 2 and 3 and extend backwards and are connected there to one another by a transverse rod 8. A handlebar 9 is connected to the latter. The axis 10 on which the crank 5 under one of a. Right deviating angle is attached, is perpendicular to the longitudinal center plane AA of the fuselage (Fig. 2), and as a result, the crank 5 is at an angle deviating from a right angle to the longitudinal center plane of the fuselage. The parallel fork ends 2, 3 and side plates 6, 7 are at right angles to the crank, that is, also at an angle to the longitudinal center plane of the fuselage. The position of the mast is either exactly vertical above the crank or, as shown, a little behind it, while the side plates 6, 7 extend considerably backwards from the crank, to the point where the link 9 is connected.

Es ist zweckmäßig, den Mast so· zu lagern, daß seine Achse zwischen der Kurbel und der Feststellvorrichtung liegt, da in diesem Falle die Belastung gleichmäßiger zwischen diesen Teilen verteilt ist, außerdem aber auch deshalb, weil sie konstruktiv die Unterbringung des Regelungsgestänges für den Einstellwinkel der Rotorflügel erleichtert, was nicht den Gegenstand dieser Erfindung bildet.It is advisable to mount the mast in such a way that its axis is between the crank and the Locking device is because in this case the load more evenly between them Sharing is distributed, but also because it is constructive to accommodate of the control linkage for the setting angle of the rotor blades facilitates what is not forms the subject of this invention.

Der das Verhältnis von Seiten- und Längsneigung des Mastes regelnde Lenker 9 liegt in Abstand von der Mittelachse des Mastes 1 und ist außerdem auch seitlich aus der Längslinie B-B herausgerückt, um die die seitliche Kippung des Mastes 1 erfolgt (Fig. 4). An das obere Ende des Lenkers 9 no ist mit Gewinde eine Gabel 18 angeschlossen, die mit einem auf der Querstange 8 gleitend ver schiebbaren Block durch Befestigungsbolzen 20 verbunden ist. Der Block 19 ist in axialer Richtung auf der Querstange 8 einstellbar, so daß das Ausmaß der seitlichen Verrückung in bezug auf die Mittellinie B-B je nach Erfordernis geändert werden kann. In der dargestellten Bauweise ist der Block 19 zwischen einer Scheibe 21 und. einem Abstandsrohr 22 eingeschlossen, die leicht durch gleichartige Paßstücke unterschiedlicher LängeThe link 9 regulating the ratio of lateral and longitudinal inclination of the mast is at a distance from the central axis of the mast 1 and is also moved laterally out of the longitudinal line BB , around which the lateral tilting of the mast 1 takes place (FIG. 4). At the upper end of the handlebar 9 no a fork 18 is threadedly connected, which is connected by fastening bolts 20 to a slidable ver on the crossbar 8 block. The block 19 is adjustable in the axial direction on the crossbar 8, so that the extent of the lateral displacement with respect to the center line BB can be changed as required. In the construction shown, the block 19 is between a disk 21 and. a spacer tube 22 included, the easily by similar fittings of different lengths

ausgewechselt werden können, so daß der Block 19 in verschiedenen Lagen auf der Querstange 8 gesichert werden kann. Anderseits wäre es ein leichtes, die Anordnung so zu treffen, daß die Stellung des Blockes 19 auf der Querstange 8 auch während- des Fluges durch den Führer änderbar ist, beispielsweise dadurch, daß auf der Querstange 8 ein Gewinde vorgesehen wird, das in irgendeiner Weise vom Führer aus in Drehung versetzt werden kann.can be exchanged, so that the block 19 in different positions on the Crossbar 8 can be secured. On the other hand, it would be easy to arrange the arrangement like this to meet that the position of the block 19 on the crossbar 8 even during the Flight can be changed by the guide, for example by the fact that on the crossbar 8 a thread is provided which is set in rotation in any way from the guide can be.

Um die seitliche Kippung des Mastes 1 zu ermöglichen, ist der Lenker 9 mit einem Kugelgelenk an die Trommel 23 angelenkt, die in einer an der Bodenplatte 25 des Gestelles 26 befestigten Mutter 24 eingreift. Dieses Gestell sitzt auf einer Säule o. dgl. oberhalb des Rumpfes.To enable the lateral tilting of the mast 1, the handlebar 9 is provided with a Ball joint hinged to the drum 23, which is in one on the bottom plate 25 of the frame 26 attached nut 24 engages. This frame sits on a column or the like. Above of the trunk.

Die Trommel 23 ist an ihrem unteren Ende mit Rillen 27 versehen, um die ein Zugseil gewunden ist. Die beiden Enden dieses Zugseiles werden an eine Handhabe am Führersitz, beispielsweise an einen Hebel oder an ein Handrad, angeschlossen. Die Steigung dieser Rillen 27 der Trommel 23 ist so gewählt, daß sie gleich ist der Steigung des Gewindes am oberen Ende der Trommel und innerhalb des Mutterteiles 24, so* daß der Abrollbetrag des Seilzuges von der Seiltrommel immer gleichbleibt, wodurch die Führung des Seilzuges gefördert wird.The drum 23 is provided at its lower end with grooves 27 around which a pull rope is wound is. The two ends of this pull rope are attached to a handle on the driver's seat, for example to a lever or to a handwheel, connected. The slope of these grooves 27 of the drum 23 is chosen so that it is equal to the pitch of the thread at the upper end of the drum and within the nut part 24, so that the amount of rolling of the cable from the cable drum always remains the same, whereby the guidance of the cable is promoted.

Die Drehung der Achse 10 der Kurbel 5 zur Herbeiführung einer seitlichen Kippbewegung des Mastes 1 kann in irgendeiner Weise erfolgen. Z. B. ist dafür in den Zeichnungen eine Welle 28 vorgesehen (Fig. 3), die mit einem Schneckenrade 29 in Eingriff steht. Diese Welle 28 kann von Hand oder durch Hilfsmotor bewegt werden. In dem Ausführungsbeispiel ist an der Welle eine Seilscheibe 30 angeordnet, über die ein endloses Zugseil geführt ist, dessen Enden an einer Steuerhandhabe am Führersitz enden. Bei einer anderen Ausführung wird die Achse ι ο mit der Steuerhandhabe durch Hebel und Lenker verbunden.The rotation of the axis 10 of the crank 5 to bring about a lateral tilting movement the mast 1 can be done in any way. For example, this is in the drawings a shaft 28 is provided (FIG. 3) which engages with a worm wheel 29. This shaft 28 can be moved by hand or by an auxiliary motor. In the embodiment a pulley 30 is arranged on the shaft, over which an endless pull rope is guided, the ends of which on a control handle end at the driver's seat. In another version, the axis is ι ο with the control handle connected by lever and handlebar.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Wenn der Rotor zwecks Seitensteuerung gekippt werden soll, so wird die Achse 10 gedreht. Wenn der Mast 1 nur auf der Z-Kurbel ruhte und nicht auch durch den Lenker 9 gehalten wäre, so würde das zur Folge haben, daß dem Mast lediglich eine seitliche Kippbewegung erteilt wird in einer Richtung, die parallel mit der Achse der Kurbel 5 liegt. Da jedoch die rein seitliche Bewegung des Mastes vermittels des Lenkers 9 verhindert wird, so ist die Bewegung desThe way it works is as follows:
If the rotor is to be tilted for the purpose of lateral steering, the axis 10 is rotated. If the mast 1 rested only on the Z-crank and were not also held by the handlebar 9, the result would be that the mast is only given a lateral tilting movement in a direction which is parallel to the axis of the crank 5 . However, since the purely lateral movement of the mast is prevented by means of the link 9, the movement of the

Rotormastes in eine aus einer seitlichen und einer Vor- oder Rückwärtsbewegung zu- 60 sammengesetzten Bewegung umgewandelt. Die Vor- tmd Rückwärtsbewegung erfolgt an einer Seite nach vom und an der anderen Seite nach rückwärts in einer Ebene, die rechtwinklig zur Achse B-B liegt. Die Richtung 65 der Längsschwingung des Mastes bei einer bestimmten Richtung der seitlichen Bewegung hängt von der Stellung des Lenkers 9 in bezug auf die Achse B-B, um die die Seitenbewegung erfolgt, ab und wird umgekehrt, 70 wenn die Verstellung des Lenkers 9 von rechts nach links oder von links nach rechts gewechselt wird.The rotor mast is converted into a movement composed of a lateral and a forward or backward movement. The forward and backward movement takes place on one side to the front and on the other side to the rear in a plane which is perpendicular to the axis BB . The direction 65 of the longitudinal oscillation of the mast in a certain direction of the lateral movement depends on the position of the handlebar 9 with respect to the axis BB about which the lateral movement takes place and is reversed 70 when the adjustment of the handlebar 9 from right to left or switch from left to right.

Claims

Patent claims:

1. Stabilization device for gyroplanes with side tilting. Rotor, characterized in that the rotor mast on the one hand on two points which are transversely at a distance from one another eccentrically an axis controlling them are arranged and whose connecting line intersects the latter, and on the other hand a third point located at a distance from the former two points rests.

2. Stabilization device for gyroplane according to claim 1, characterized in that the longitudinal tilt axis (CC) of the rotor mast fi) extends at right angles to the transverse tilt axis (BB) and the axis cross (CC-BB) at an acute angle to that of the longitudinal axis (AA) and the main transverse axis (D <-D) of the fuselage formed axis cross.

3. Stabilization device for gyrocopter according to claims 1 and 2, characterized in that the holding member (9) for the third point forming Pin (8) is axially adjustable.

4. Stabilization device for gyroplane according to claims 1 to 3, characterized in that the axial adjustment of the - holding member (9) by means a screw gear (23, 24) takes place, the cable drum (27) from the driver's seat is rotatable from.

5. Stabilization device for gyroplane according to claims 3 and 4, characterized in that the holding member (9) is mounted on the pin (8) by means of a universal joint sleeve (18, 19) and the connection between the holding member (9) and the universal joint sleeve (18) is adjustable for itself.

1 sheet of drawings