DE672424C - Drehschwingungsdaempfer fuer Spanndraehte, Trag- und Leitwerksflaechen und Einstellvorrichtung fuer Luftschrauben - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß elastisch mit dem Flugzeug verbundene, Auftrieb erzeugende Bauglieder mit mindestens .zwei Freiheitsgraden, insbesondere solche mit schlankem Seitenverhältnis, wie lange Profilspanndrähte, schmale Flügel, Leitwerksflächen ohne Dämpfungsfläche und Luftschraubenblätter, Drehschwingungen ausführen. Diese Schwingungen werden durch falsche Schwerpunktslage und fehlende aerodynamische Stabilität hervorgerufen, da diese Bauglieder infolge ihrer geringen Steifigkeit den Luftkräften folgen können. Die Schwingungen wurden bisher in bekannter Weise durch entsprechend hohe Steifigkeit der ,₅ Bauglieder vermieden.

Bei der Erfindung werden mittels Trag^ schellen, die vorn Gegengewichte zur Vorverlegung des Schwerpunktes vor oder in das Druckmittel des Profiles und hinten Stabiliao sierungsflächen zur aerodynamischen Stabilisierung tragen, die Schwingungen der Profile beseitigt.

Es sind ferner bekannt Vorrichtungen zum Verstellen von Luftschrauben. Diese bestehen zum Teil aus Hilfsmaschinen, die durch exzentrische Gegengewichte und durch veränderliche, an den Luftschraubenblättern angebrachte Zusatzflächen gesteuert werden.

Die Vorteile vorliegender Erfindung als Einstellvorrichtung für Propellerblätter sind: Die Verwendungsmöglichkeit großer Luftschraubendurchmesser bei schmalen, schwingungstechnisch bisher nicht beherrschbaren Blättern, die einen besseren Wirkungsgrad haben, und die Selbsteinstellung von Propellern jeder Art als selbsttätige Verstellpro-' peller je nach Drehmoment, Drehzahl und Fluggeschwindigkeit ohne jede mechanische Antriebs- oder Hilfsvorrichtung.

Fig. ι bis 6 zeigen die Anwendung der Schwingungsdämpfer für kleine Profilabmessungen. Fig. ι stellt einen üblichen Profilspanndraht dar. An diesem Spanndraht a wird mit einem Bügel c und Halteschrauben d ein Träger e befestigt. Dieser Träger hat am hinteren Ende eine Stabilisierungsfläche/, die aerodynamisch die gleiche Wirkung hat wie ein Höhensteuer am Flugzeug, am vorderen Ende ein Gegengewicht g. Die Wirkungsweise ist im Prinzip bei allen Anwendungsarten (Fig. ι bis 12) und für alle Profile gleich und wird nachstehend kurz erörtert.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Karl Seifert in Darmstadt.

Die zwei Freiheitsgrade, nach denen ein Profildraht schwingen kann, sind hauptsächlich folgende:

ι. Parallel zu sich selbst quer zur Flugr: S tung im Sinne einer wechselnden Durct^._{s t} gung des Spanndrahtes je nach Anstellwinktii Dieses Nachgeben tritt auch schon bei gerinn gen Fluggeschwindigkeiten auf.

2. Um den Elastizitätsmittelpunkt. Der Auftrieb liegt vor dem Elastizitätsmittelpunkt und verdreht den Draht im Sinne einer Anstellwinkelvergrößerung.

Der Auftrieb und damit das Drehmoment nimmt proportional dem Anstellwinkel zu. Der Verdrehung wirken die elastischen Kräfte des Drahtes ebenfalls proportional dem Anstellwinkel entgegen. Die Größe dieser elastischen Kräfte hängt ab vom Drahtquerschnitt, der Drahtlänge, dem Elastizitätsmodul und der Drahtspannung. Von einer gewissen Geschwindigkeit an nimmt die Luftkraft schneller zu als die elastischen Gegenkräfte des Drahtes. Der Draht wird sodann verdreht, so daß ab dieser Geschwindigkeit der zweite Freiheitsgrad vorhanden ist.

Es ist bekannt, daß Flugzeugprofile mit zwei Freiheitsgraden schwingen, wenn der Schwerpunkt hinter mehr als einem Drittel der Profiltiefe liegt, wie z. B. bei den üblichen Profil drähten, oder wenn Profile aerodynamisch nicht stabil sind. Lange Drähte sind bei gleichem Querschnitt weniger steif als kurze und schwingen infolgedessen schon bei geringer Geschwindigkeit. Wie bekannt, verkürzt man deshalb bisher langeDrähte schwingungstechnisch durch Abstützen oder Abfangen an mehreren Stellen.

Bei vorliegender Erfindung wird durch das an dem Träger e befestigte Gegengewicht g der Schwerpunkt in oder vor das Druckmittel t verlegt, so daß Anstellwinkelvergrößerungen durch Massenwirkungen nicht mehr auftreten können. Da der Profilspanndraht sich aber im belasteten Zustand nach wie vor um den Elastizitätsmittelpunkt dreht, dient zum Ausgleich die Stabilisierungsfläche /.

Diese Schwingungsdämpfer werden je nach Drahtquerschnitt und Geschwindigkeit in verschiedenen Abständen am Spanndraht befestigt, wodurch dieser vollständig schwingungsfrei ist.

Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung mit einem unsymmetrischen Profildraht b. Der Nachteil der Druckpunktswanderung wird ebenfalls durch eine im Einstellwinkel α feste oder veränderliche Stabilisierungsfläche / ausgeglichen. Der Spanndraht behält dadurch gegenüber der Luft in allen Fluglagen einen nahezu gleichen Anstellwinkel bei und erzeugt somit ohne 'wesentlichen zusätzlichen Widerstand Auftrieb. Dieser Auftrieb ist durch die Veränderung des Einstellwinkels <x der Stabilisierungsfläche / veränderlich. Fig. 4 zeigt schematisch die Einstellwinkelveränderung. •_K:.;D.,ie Stabilisierungsfläche f ist mit dem BoI- Τβ&Ά i gelenkig und mit der Schlitzführung/

ötd der Feststellschraube k um den Einstell- : ^winkel α beliebig verstellbar an den Träger e angeschlossen.

- Fig. 3 zeigt die Anordnung der Schwingungsdämpfer und Einstellvorrichtungen auf einem Spanndraht, und zwar in Fig. 3 a in Einzelausführung, in Fig. 3& paarweise verbunden durch eine Stabilisierungsfläche, in Fig. 3 c geteilt in Gewichtsträger und Stabilisierungsflächenträger, in Fig. 3 d in einem Gewichtsträger mit paarweise verbundenen Stabilisierungsflächenträgern.

Die Vorteile der Erfindung für Spanndrähte und kleine Profile sind: Widerstandsverminderung, da ein Abstützen nicht mehr notwendig ist und statt zwei Drähten ein Draht eingebaut werden kann, konstruktive Vereinfachung und Unabhängigkeit im Aufbau der Flugzeugzelle durch Verwendungsmöglichkeit von langen einzelnen Spanndrähten und zusätzlicher Auftriebsgewinn, der sich in einer Verbesserung der Zelle äußert.

Fig. 5 zeigt die Befestigungsmöglichkeit eines Schwingungsdämpfers für schräglaufende Spanndrähte. Auf dem Profildraht ο sind zwei runde Scheiben m mit dem Bügel c und den Halteschrauben d auf dem Träger e auf geklemmt. Der Bügel c wird durch die runde Scheibe ni geführt, so daß der Träger e um einen gewünschten Winkel zum Einstellen in die Flugrichtung verdreht werden kann.

Fig. 7 bis 9 zeigen die Anwendung des Schwingungsdämpfers und der Einstellvorrichtung auf Propellerblätter. Bekanntlich ermöglichen schmale Propeller mit großem Durchmesser (Fig. 7) günstigere Wirkungsgrade als breite Propeller mit kleinerem Durchmesser (Fig. 8). Bei schmalen und langen Propellerblättern ist der Schwingungsvorgang und dessen Behebung im Prinzip der gleiche wie bei Spanndrähten. An den. schmalen Blättern sind nach Fig. 7 auf jeder Seite ein oder mehrere Schwingungsdämpfer r gemäß Ausführung nach Fig. 2 in Anordnung nach Fig· 3 a, 3 b, 3 c oder 3 d befestigt. Infolge der Elastizität der Propellerhlatter wird ferner der Anstellwinkel des Blattes durch die Schwingungsdämpfer r, deren Stabilisierungsfläche/ gemäß Fig. 2 unter einem Winkel a gegenüber dem Propellerblatt eingestellt ist, immer beibehalten, unabhängig von Drehzahl und Fluggeschwindigkeit, so daß das Propellerblatt immer auf günstigstem c_a, d. h. mit bestem Wirkungsgrad arbeitet. Ist das Blatt infolge eines geringen Durchmessers breiter und daher nicht genügend elastisch wie in

Fig. 8 und 9, so kann die Elastizität durch bekannte verdrehbare Lagerung der Propellerwurzel (Fig. 9) vergrößert werden; der Propeller stellt sich selbst ein.

Fig. 10 bis 12 zeigen die Anwendung des Schwingungsdämpfers auf einen Tragflügel oder ein Leitwerk in geschilderter Anordnung und Wirkung nach Fig. 1, 2 und 3. Bei dieser Anwendung wird außerdem durch die Aus-, gleichung des entsprechenden Flügelstückes mit der Stabilisierungsfläche / auf Druckpunktswanderung die Flügelbeanspruchung an der jeweiligen Einspannstelle im Sturzflug vermindert.

Bei Flügeln mit geringer Flügeltiefe besteht bisher die Gefahr, daß die kritische Geschwindigkeit, bei der die Flügelelastizität in Resonanz mit dem Ablösewirbel am Flügel ist, im Bereich der Fluggeschwindigkeit liegt. Es besteht dann eine zusätzliche Anfachungsmöglichkeit des Flügels trotz Schwerpunktsausgleiches und örtlicher aerodynamischer Stabilität. Infolgedessen wird das Gegengewicht g als Energieverzehrer nach Fig. 12 ausgebildet.

Das Gegengewicht g wird gelenkig mit dem Bolzen η am Träger e befestigt und gleitet mit Schlitz s in der einstellbaren Bremsschraube u des Trägers e. Bei Senkrechtbewegung des Trägers e infolge Schwingungen wird bei größeren Amplituden durch die auftretenden Beschleunigungen das Gewicht g rutschen und die dazu notwendige Energie dem Schwingungsvorgang entnommen, wodurch dieser gedrosselt wird. Die Schwingungsdämpfung kann in bekannter Weise auch mit Federn, Bremsöl, Luftbremsung o. dgl., ferner nach Anordnung in Fig. 3 a, 3 b, 3 c oder 3 d ausgeführt werden.

Es ergeben sich folgende Vorteile: Verwendungsmöglichkeit schlanker Flügel und Leitwerke mit geringem Gewicht, bei genügender Sturzflugfestigkeit und ohne Gefährdung durch kritische Schwingungen, ferner Korrekturmöglichkeit schwingender Flügel und Leitwerksteile von bisher üblichen Flugzeugbauarten ohne deren nachträgliche bauliche Veränderung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsdämpfer für Spanndrähte, Trag- und Leitwerksflächen und Einstellvorrichtung für Luftschrauben, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Profilen dieser Teile ein oder mehrere miteinander verbundene Tragschellen befestigt sind, die vorn zur Verlegung des Schwerpunktes in oder vor das Druckmittel Gegengewichte und hinten Stabilisierungsflächen tragen.

2. Schwingungsdämpfer und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsfläche gegenüber dem zu stabilisierenden Bauteil einen festen oder einstellbaren Anstellwinkel hat.

3. Schwingungsdämpfer und Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht durch eine Dämpfungskupplung mit dem Träger als Energieverzehrer ausgebildet ist.

4. Schwingungsdämpfer und Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese schwenkbar zum Einstellen in Flugrichtung oder in Anblaserichtung auf dem Bauglied befestigt sind.

5. Schwingungsdämpfer und Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf steifen Baugliedern befestigt sind, deren Einspannung elastisch oder gelenkig gemacht ist.

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