DE680991C - Steilschrauber mit einem nach Ausfall des Motordrehmoments selbsttaetig in Eigendrehung uebergehenden Fluegelwerk - Google Patents

Description

Es ist bekannt, im Falle einer Motorstörung eine Steilschraube, Hubschraube oder Tragschraube in Eigendrehung übergehen zu lassen, ohne daß es dabei erforderlich wäre, die hierfür notwendige Änderung der Anstellwinkel der Flügel von Hand vorzunehmen. Es ist auch durch die amerikanischen Patentschriften 1777630 und 1887703 bekannt, zu diesem Zweck die relative Schwingbewegung

ίο zu verwerten, welche ein Flügel beim Schwenken um eine senkrechte Gelenkachse ausführt. Diese Vorschwingbewegung erfolgt, wenn die Steilschraube von dem Antriebszustande in den antriebslosen Zustand übergeht, da beim Verschwinden des Motordrehmoments der Flügel nicht mehr infolge der aerodynamischen Widerstände zurückbleibt, sondern durch die Zentrifugalkräfte nach vorn gedrückt wird (Fig. 1 und 2).

ao Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß auch die relative Aufschwingbewegung des Flügels ausgenutzt wird,, d.h. die Schwenkung um die waagerechte Achse des die Flügel mit der senkrechten Nabe oder Welle verbindenden Gelenks, um eine Verminderung des Anstellwinkels zu erhalten, wenn der Auftrieb aufhört.

Zu diesem Zweck ist an dem Holm jedes Flügels ein Zahnsegment befestigt, das mit einem Kegelzahnrad kämmt, welches lose auf das Ende der senkrechten oder waagerechten Achse des Kreuzgelenks aufgesetzt ist. Dieses Zahnrad kämmt andererseits noch mit einem zweiten Segment, welches an der Nabe des Flügelwerks befestigt ist oder durch einen passenden Antrieb in Tätigkeit gesetzt werden kann.

Die alleinige Ausnutzung der Aufschwingbewegungen von Flügeln zur Verminderung des Anstellwinkels ist zwar bereits, beispielsweise durch die britische Patentschrift 264753, bekanntgeworden j dabei werden jedoch diese Aufschwingbewegungen zu einem ganz anderen Zweck als gemäß vorliegender Erfindung benutzt und dienen dazu, bei Vor- und Rückläufigkeit von Tragschraubenflügeln den Auftrieb sausgleich zu gewährleisten. Eine Vorschwingbewegung infolge Motorausfalls kann bei dieser bekannten Anordnung nicht eintreten, und infolgedessen kann hier auch nicht die erfindungsgemäße kombinierte Ausnutzung von Vorschwing- und Aufschwingbewegungen der Flügelblätter zur selbsttätigen Verminderung des 'Flügelblattanstellwinkels verwirklicht werden.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. ι und 2 sehematische Ansichten, in denen die Vorrückbewegung der Flügel beim Abschalten des Motors dargestellt ist, Fig. 3, 4 verschiedene Ausführungsformeri des Triebwerkreglers, ■

Fig. S eine schaubildliche Ansicht der gegenüberliegenden Flügel eines Hubschraubers, der mit dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Regler versehen ist, to Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht zweier gegenüberliegender Flügel des Hubschraubers, die mit der in Fig. 4 schematisch dargestellten Vorrichtung versehen sind,

Fig. 7 in größerem Maßstab eine gegenüber der in Fig. 6 dargestellten geänderte Ausführungsform, bei welcher die Verminderung des Anstellwinkels selbsttätig durch Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes erhalten wird, wenn die Flügel des HubsChraubers eine Eigendrehung ausführen.

Wenn man von dem Flug mit Motor in den motorlosen Flug übergeht, so fällt das Antriebsdrehmoment, welches in Richtung der Pfeile/, / wirkt (Fig. 1), fort, und die durch . 25 ein Kreuzgelenk 51 an' den Enden des auf die senkrechte Welle 2 aufgekeilten Arms 6 angelenkten Flügel 1 bleiben nicht mehr infolge der aerodynamischen Widerstände zurück, sondern werden durch die Zentrifugalkräfte nach vorn gedrückt, d. h. sie kommen in die in Fig. 2 angegebene Lage, indem sie um einen Winkel α vorrücken.

Diese relative Verschiebung nach vorn in der Drehrichtung der Flügel hat man bereits dazu ausgenutzt, um selbsttätig eine Verminderung der Flügelanstellung bzw. eine negative Anstellung zu erhalten.

Nutzt man außer der Vorrückbewegung der Flügel auch ihre senkrechte Bewegung zur Änderung ihrer Anstellung aus, so erzielt man eine wirksamere und schnellere Verminderung des Anstellwinkels, als wenn man nur eine der Flügelbewegungen hierzu verwenden würde. Ferner kann man unter besonders guten Bedingungen die Eigendrehung einleiten und die Anzahl der Flügelumdrehungen regeln. Es wird hierzu auf die deutsche Patentschrift 567 584 hingewiesen.

Bei den hier in Frage stehenden Steilschrauhern, die bei Aufhören des Motorantriebs selbsttätig in einen Tragschrauber umwandelbar sind, genügt nämlich die Verminderung des Anstellwinkels allein nicht, um beim Übergang vom motorgetriebenen Flug zum motorlosen Flug oder umgekehrt ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen, sondern es ist darüber hinaus noch notwendig, die größtmögliche Drehgeschwindigkeit des Flügelwerks aufrechtzuerhalten, um über eine Kraftreserve zu verfügen, die es z. B. gestattet, bei der Landung 'das Flugzeug vor Berühren des Bodens aufzurichten und zwecks Verlangsamunig der Geschwindigkeit -den Flügelanstellwinkel im Augenblick des Aufse.tzens auf dem Boden beliebig vergrößern - zu können usw. .

-Denn nimmt man" beispielsweise an, daß die Flugmaschine einen Gleitflug mit abgestelltem Motor ausführt, wobei die Flügel des Propellers lediglich durch eine Ausnutzung der Vorschwingbewegung verstellt werden können, so werden die Flügel sich infolge der Fliehkraftwirkung unter Ausführung einer Vorschwingbewegung derart ausrichten, daß sie sich gegenseitig verlängern. Dabei werden die Anstellwinkel der Flügelblätter verkleinert.

Wird nun der Motor in Gang gesetzt, so wird die Ausrichtung dadurch zerstört, daß die Flügel um einen gewissen Winkel gegenüber der ausgerichteten Stellung zurückschwingen; dadurch wird eine Vergrößerung der Anstellwinkel und entsprechend auch eine Erhöhung des Luftwiderstandes sowie eine entsprechende Verminderung der Drehzahl hervorgerufen, die wiederum eine weitere Rückschwingung der Flügel sowie eine erneute Vergrößerung der Anstellwinkel hervorzurufen sucht usw. Man sieht also, daß das ganze System in diesem Zustand kein stabiles Gleichgewicht zu erreichen vermag, wenn lediglich eine Ausnutzung der Vorschwingbewegung vorgesehen ist. Vielmehr werden die Flügel sich dauernd unter Rückschwingung und Erhöhung ihrer Anstellwinkel zu verdrehen suchen. Trotzdem der Motor in Gang gesetzt ist, nimmt dabei infolge der dadurch bedingten stark erhöhten Luftwiderstände die Drehzahl ab.

Diese Verminderung der Umlaufgeschwindigkeit des Flügelwerks hat ihrerseits wegen der entsprechenden Abnahme der Fliehkraftwirkung zur Folge, daß die Flügelblätter sich heben und eine Aufschwingbewegung ausführen, wobei der Durchmesser, des Flügelwerks sowie seine Tragfähigkeit abnimmt.

Würde nun kein Mittel vorgesehen werden, das eine Ausnutzung dieser Aufschwingbewegung gestattet, so würden die Anstellwinkel und demnach auch die Widerstände 1.10 gegen den Flügelumlauf groß bleiben, so daß durch dieses Anheben der Flügelblätter keinerlei Erfolg erzielt wird. Dadurch aber, daß gemäß vorliegender Erfindung zusätzlich zur Ausnutzung der Vorschwingbewegung noch eine Ausnutzung der Aufschwingbewegung vorgesehen ist, wird bei Eintreten einer solchen Aufschwingbewegung der Anstellwinkel der Flügelblätter verringert; der Widerstand gegen den Umlauf des Flügelwerks nimmt abj und entsprechend nehmen Umlaufgeschwindigkeit der Flügel und Auftrieb wieder zu. Es

wird also ohne weiteres der gesuchte Gleichgewichtszustand des Systems wieder erreicht. Zu diesem Zweck ist (Fig. 3) an dem Holm 3 des Flügels 1 ein Zahnsegment 3* befestigt, das mit einem am Ende einer waagerechten Achse 52 ■ des Kreuzgelenkes a des Flügels lose aufgesetzten Zahnrad 7 kämmt; die Winkelstellung dieses Zahnrades 7 wird dabei durch ein anderes Zahnsegment b bestimmt, das mit der Nabe 40 des¹ Umlaufsystems fest verbunden sein kann.

Wenn der Flügel 1 mit Bezug auf die Nabe vorrückt, indem er im Sinne des; Pfeiles / um die senkrechte Achse 51 des Kreuzgelenks schwenkt, so rollt das Zahnrad 7 auf dem Segment b ab und zwingt das Segment 3* dadurch, um die Holmachse zu schwenken, derart, daß der Flügelanstellwinkel kleiner oder negativ wird. Wenn der Flügel sich

z. B. im Augenblick des Arihaltens des Motors hebt, rollt das Segment 3* auf dem dann unbeweglich bleibenden Rade j^b ab und bewirkt dadurch ebenfalls eine-Anstellwinkelverminderung.

Durch die erfindungsgemäße kombinierte Ausnutzung der Vorschwingbewegung und der Aufschwingbewegung der Flügelblätter zur Verminderung des Flügelblattanstellwinkels wird eine viel größere und bequemere Regelbarkeit des Systems erzielt, so daß in jedem Fall die "Erreichung eines stabilen Gleichgewichtszustandes gewährleistet werden kann; außerdem kann der Übergang von einer Flugart zur andern (motorgetriebener bzw. motorloser Flug) unter den günstigsten Bedingungen ausgeführt werden, d.h. mit viel kleineren Änderungen der Anstellwinkel und viel ge-. ringeren vorübergehenden Abweichungen vom Gleichgewichtszustand.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausfüäirungsform ist die waagerechte Achse 52 des Kreuzgelenkes an der Achsnabe gelagert, während die senkrechte Achse 51 des Kreuzgelenkes am Flügel gelagert ist.

Wenn sich der Flügel hierbei in Umlaufrichtung nur nach vorn bewegt, so rollt das Zahnsegment 3* auf dem dann unbeweglich bleibenden Zahnrad 7 ab und der Anstellwinkel des Flügels verringert sich.

Wenn sich der Flügel hierbei anhebt, so rollt das um die Achse 52 mitgenommene Zahnrad 7 auf dem Zahnsektor b ab, was die Drehung des Zahnsegmentes 3* zur Folge hat, wodurch der FlügelansteEwinkel ebenfalls !deiner wird.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist das Segment b nicht an der Nabe 40 befestigt, sondern an der senkrechten Achse S1 des Kreuzgelenkes λ angelenkt und unterliegt der Wirkung einer Steuerung, die dem Segment δ eine leichte hin und her gehende Bewegung erteilt und den Flügeln 1 eine Wellenbewegung gibt, die, wie in der deutschen Patentschrift 567 584 angegeben ist, den Vortrieb begünstigt. Der Anstellwinkel des Flügels nimmt auch hierbei ab, wenn der Flügel sich ' relativ zu einer gedachten Mittellage vorwärts bewegt, während er zunimmt, wenn der Flügel sich relativ zu der Mittellage rückwärts bewegt.

Die hin und her gehende Bewegung kann beispielsweise durch eine Schubstange c bewirkt werden, die mit ihren Enden c¹ und c² an den Verlängerungen δ¹ und &² der Segmente b der einander gegenüberstehenden Flügel ι und 1' angelenkt sind und die zweisymmetrisch angeordnete Führungsrollen «2, trägt, die sich um ein Exzenter e abrollen.

Die in der Fig. 6 dargestellte Ausführungsform entspricht der Verzahnungsanordnung gemäß Fig. 4; jedoch sind überdies die Verlängerungen b¹ der Segmente b mit den Schubstangen M verbunden. Wie man aus der Fig. 6 ersieht, wird durch diese von der Verlängerung b¹ und der Schubstange M gebildete Anordnung die Verbindung zwischen der Nabe 40 und dem räumlich einstellbaren Steuerring 47 hergestellt.

Die Steuerung des Flügelwerks geschieht auf folgende Weise:

Durch die Höhenverstellung zweier durch einen Ring 46« miteinander verbundener Stangen E, von denen nur eine in Fig. 6 zu sehen ist, wird ein Ring 4 ο⁶, an dem sie angelenkt sind, senkrecht verstellt. Dieser Ring 46* überträgt seine senkrechte Bewegung mittels zweier genau gegenüberstehender Stangen u^a auf den mit ihnen gelenkig verbundenen Steuerring 47, der die beiden Stangen M verstellt, die den Armen 7, 7' der in Fig. 1 und 3 der deutschen Patentschrift 567 584 gezeigten Vorrichtung entsprechen.

Durch gegenläufige Bewegung zweier Stangen F wird der Steuerring 47 in einer bestimmten Richtung geneigt. Durch wahlweise Neigung dieses Ringes 47 kann der Hubschrauber in der Längsmittelebene oder in der Querebene geneigt werden.

Während bei den verschiedenen oben angegebenen Beispielen sich der Anstellwinkel des Flügels um einen Winkel vermindert, der gleich dem Winkel ist, der von diesem Flügel bei seinem Aufschwingen und bei seinem Vorschwingen in bezug auf die Nabe durchlaufen wird, wird bei der in Fig. 7 dargestellten geänderten Ausführungsform ein Übersetzungsgetriebe verwendet, das den Anstellwinkel um einen größeren Winkel verkleinert, als von dem Flügel beschrieben wird. Diese Ausführungsform läßt sich besonders für schwere Flügelwerke verwenden. Zu diesem Zweck trägt das Ritzel 7, welches einerseits

mit dem Segment & kämmt, einen Arm A', der mit einem Zahnsegment i versehen ist, das gleichachsig mit dem Ritzel 7 ist, aber einen größeren Halbmesser hat. Anderseits kämmt dieses Segment i mit dem Segment y, das auf den Flügel ι aufgekeilt ist. Die Übersetzung ergibt sich darin aus dem Verhältnis der Halbmesser der Zahnungen i und 7. Bei den verschiedenen soeben beschriebenen Beispielen wurde nur der Fall eines einzelnen drehenden Flügelwerks betrachtet. Wenn der Hubschrauber, was an sich bekannt ist, zwei untereinander durch Getriebe verbundene Flügelwerke 'enthält, so kann der Anstellwinkel im Augenblick, wo Eigendre-•hung eintritt, dadurch geregelt werden, daß man die Einrichtungen nur bei dem Flügelwerk (Antriebsflügelwerk) anwendet, welches beim Fluge mit Selbstdrehung den Umlauf des anderen Flügelwerks aufrechterhält.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι . Steilschrauber mit einem motorisch antreibbaren Flügelwerk, dessen Flügel allseitig gelenkig mit der Flügelnabe verbunden und mit einer Einrichtung versehen sind, die mittels der bei Ausfall des Motors eintretenden Vorschwingbewegung des Flügels mit Bezug auf die Flügelnabe ihn selbsttätig in einen kleineren, für Eigendrehung geeigneten Anstell winkel steuert, gekennzeichnet durch eine derartige Ausführung der Einrichtung, daß sie zusätzlich auch die Aufschwingbewegung des Flügels mit Bezug auf die Flügelnabe zur selbsttätigen Verminderung des Flügelanstellwinkels benutzt.
2. 2. Steilschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Holm des Flügels befestigtes Zahnsegment mit einem lose auf das Ende einer der Kreuzgelenkachsen gesetzten Zahnrad kämmt, das seinerseits mit einem anderen an der Nabe festen Zahnsegment kämmt.
3. 3. Steilschrauber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Flügelnabeangeordnete Zahnsegment durch eine geeignete Lenkvorrichtung winklig verstellt werden kann (Fig. 5).
4. 4. Steilschrauber nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Übersetzungsgetriebe zwischen dem auf dem Hohn des Flügels befestigten Zahnsegment und dem lose auf das Ende einer der Kreuzgelenkachsen gesetzten Zahnrad (Fig. 7).
5. 5. Steilschrauber mit zwei miteinander durdh ein Getriebe verbundenen Flügelwerken, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 nur an dem Flügelwerk Verwendung findet, dessen Eigendrehung die Drehung des anderen Flügelwerkes aufrechterhält.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen