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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Rotorkopfnabe eines Luftfahrzeuges mit Hubschraube sowie einen
Rotorkopf mit einer solchen Nabe.
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Durch das französische Patent FR-A-2 671 049
kennt man bereits eine Rotorkopfnabe eines Luftfahrzeuges mit Hubschraube,
umfassend mindestens zwei Blätter,
von denen jedes radial mit der Nabe durch einen Blattfuß verbunden
ist, der mit einer starren Schlaufe versehen ist, die das Verbindungsstück des Blattes
mit der Nabe darstellt, wobei die Nabe lamellierte kugelförmige Anschläge trägt, von
denen jeder einem Blatt zugeordnet ist und zwischen einem starr
mit der Nabe verbundenen äußeren Rahmen
und einem mit dem Blattfuß verbundenen
inneren Rahmen einen Stapel aus abwechselnd starren Schalen und
Blättern
aus einem elastischen Material in Form von Kugelstücken mit
einem gemeinsamen Mittelpunkt umfasst, wobei jeder lamellierte kugelförmige Anschlag
für das
zugehörige
Blatt ein Teil zum Rückhalten
an der Nabe und ein einziges Schlag-, Schwenk- und Blattverstellgelenk
bildet, und die starre Schlaufe eines Blattes den zugehörigen lamellierten
kugelförmigen
Anschlag umgibt und mit dem inneren Rahmen dieses letztgenannten
Anschlags fest verbunden ist.
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In diesem früheren Dokument weist die Nabe die
Form eines Monoblock-Käfigs
auf, der mit einer dünnen
Seitenwand versehen ist und von annähernd zylindrischer Form ist,
umfassend mindestens ebenso viele Öffnungen wie es Blätter gibt,
wobei jede Öffnung
ausreichende Abmessungen zumindest für den Durchgang und die Ausfederungen
des lamellierten kugelförmigen
Anschlags des entsprechenden Blattes aufweist.
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Mit einer derartigen bekannten Nabe
ist es bei der Herstellung des Rotorkopfes notwendig, jeden kugelförmigen Anschlag
mit der starren Schlaufe des zugehörigen Blattes zu verbinden
und dann die so mit ihren Blättern
verbundenen Anschläge
durch die Öffnungen
in das Innere des Käfigs
einzuführen und
schließlich
die Anschläge
an der Nabe zu befestigen. Es ist leicht zu verstehen, dass dies
schwierige Manipulations-, Anpassungs- und Verbindungsvorgänge erfordert.
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Um diese Vorgänge zu erleichtern, wurde bereits
daran gedacht, dazwischenliegende Verbindungsmuffen zwischen den
Anschlägen
und den Blättern
vorzusehen, wobei jede dieser Muffen auf der einen Seite die starre
Schlaufe und auf der anderen Seite Befestigungsmittel für den Fuß eines
Blattes trägt.
Auf diese Weise können
die Blätter
erst nach der Montage der Verbindungsmuffen in der Nabe am Rotorkopf
montiert werden, was die komplette Montage des Rotorkopfes erleichtert,
aber zusätzliche
Teile erfordert, nämlich
die Verbindungsmuffen.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, diesen Mängeln
abzuhelfen. Sie betrifft eine Nabe von dem oben genannten Typ, welche
die Montage des Rotorkopfes erleichtert, jedoch keine Verbindungsmuffen zwischen
der Nabe und den Blättern
erfordert.
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Zu diesem Zweck ist die Rotorkopfnabe
eines Luftfahrzeuges mit Hubschraube von dem oben genannten Typ
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine obere Platte und eine untere
Platte umfasst, die zwei unterschiedliche Teile bilden, die unter
Zwischenstellung der äußeren Rahmen
der kugelförmigen
Anschläge
miteinander verbunden sind, so dass die Platten voneinander beabstandet
sind und zwischen sich einen Raum begrenzen, in dem die kugelförmigen Anschläge untergebracht
sind, wobei die äußeren Rahmen
an der Peripherie der Platten angeordnet sind und von Befestigungsmitteln
durchquert werden, welche die Platten und die kugelförmigen Anschläge untereinander
fest verbinden.
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So erhält man dank der vorliegenden
Erfindung eine hohle Nabe ohne Seitenwand mit Öffnungen, deren Innenraum von
oben zugänglich
ist, wenn die obere Platte demontiert wird, um die Montage und/oder
die Demontage der Blätter
und der zugehörigen
kugelförmigen
Anschläge
zu erleichtern. Dadurch ist es möglich,
die Verbindungsmuffen wegzulassen und Blätter aus einem einzigen Teil
mit der Schlaufe des Blattfußes
zu verwenden.
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Man wird darüber hinaus bemerken, dass durch
die vorliegende Erfindung eine besonders kompakte und besonders
leichte Nabe erzielt wird, in der die kugelförmigen Anschläge maximal
an den Mittelpunkt der Nabe angenähert werden können, da sich
in deren Inneren keinerlei Antriebswelle befindet.
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Vorteilhafterweise sind darüber hinaus
Stege vorgesehen, die an der Peripherie der Platten zwischen den äußeren Rahmen
angeordnet sind und mit den Platten fest verbunden sind.
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In dem besonderen Fall, dass die
erfindungsgemäße Nabe
für einen
Rotorkopf mit drei Blättern bestimmt
ist, ist es vorteilhaft, dass die Platten jeweils die allgemeine
Form eines Dreiecks mit abgeschnittenen Spitzen aufweisen und dass
sich jeder der äußeren Rahmen
in der Nähe
einer abgeschnittenen Spitze befindet, während die Stege entlang der
Seiten der Dreiecke angeordnet sind.
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Um die Ausfederung der kugelförmigen Anschläge nach
unten zu ermöglichen
und um über
einen sehr widerstandsfähigen
starren Teil zur Befestigung der Nabe an der Rotorwelle zu verfügen, ist
es vorteilhaft, dass die untere Platte ein Mittelteil in Form einer
Schale, die in Richtung der oberen Platte offen ist, und einen peripheren
Rand, an dem die äußeren Rahmen
der Anschläge
und eventuell die Stege montiert sind, aufweist.
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Dieses Mittelteil in Form einer Schale
kann annähernd
kegelstumpfförmig
sein.
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Um die Ausfederung der inneren Rahmen der
kugelförmigen
Anschläge
nach oben zu ermöglichen
und gleichzeitig zu vermeiden, der Nabe eine zu große Höhe zu verleihen,
ist es vorteilhaft, dass die obere Platte mittig, gegenüber von
der unteren Platte, ausgespart ist.
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Die obere und die untere Platte können aus einer
Leichtmetall-Legierung oder aus einem Verbundwerkstoff gebildet
sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
auch einen Rotorkopf eines Luftfahrzeuges mit Hubschraube, umfassend
eine erfindungsgemäße Nabe,
wie sie oben beschrieben ist.
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Bei einer solchen Rotorkopfnabe ist
es vorteilhaft, dass jedes Blatthorn durch zwei Platten gebildet
wird, die zu beiden Seiten des Blattfußes angeordnet sind und an
dem Letztgenannten befestigt sind.
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Auf bekannte Weise kann der erfindungsgemäße Rotorkopf
Schwenkdämpfer
umfassen. Die Letztgenannten können
entweder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blättern oder zwischen jedem Blatt
und der Nabe montiert sein.
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Im ersten Fall ist es vorteilhaft,
dass jeder Schwenkdämpfer
zwischen den Blatthörnern
von zwei aufeinanderfolgenden Blättern
montiert ist. Im zweiten Fall ist es vorteilhaft, dass die Stege
eine Verbindungsklaue für
einen solchen Schwenkdämpfer
umfassen, so dass jeder der Dämpfer
das Horn eines Blattes mit einer solchen Verbindungsklaue verbindet,
die mit der Nabe fest verbunden ist.
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Die folgende Beschreibung, die von
den beiliegenden Zeichnungen gestützt ist, wird gut verständlich machen,
wie die Erfindung ausgeführt
werden kann.
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1 ist
eine Teilansicht im Axialschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nabe, wobei
diese Schnittansicht der Linie I-I von 2 entspricht.
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2 ist
eine Draufsicht auf die Nabe von 1,
in der die obere Platte als weggelassen angenommen wird, wobei diese
Ansicht einem Schnitt gemäß der Linie
II-II von 1 entspricht.
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3 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau
der Nabe illustriert.
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4 zeigt
in einer der 2 entsprechenden
Teilansicht eine Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Rotorkopfes.
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Der in 1 und 2 dargestellte Rotorkopf
T eines Luftfahrzeuges mit Hubschraube umfasst drei Blätter, die
regelmäßig um die
Rotationsachse Z-Z des Rotorkopfes angeordnet sind und nur durch
ihren Blattfuß 1 dargestellt
sind (in 1 ist der Klarheit der
Zeichnung halber ein einziger Blattfuß dargestellt). Der Fuß 1 jedes
der Blätter
ist mit einer starren Schlaufe 2 versehen, die das Verbindungsstück des entsprechenden
Blattes mit der Nabe des Rotorkopfes darstellt und mit dem Längsträger des
Blattes fest verbunden ist.
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Die Nabe umfasst eine obere Platte 3 und eine
untere Platte 4, die zwei unterschiedliche Teile bilden,
die mittels Bolzen 5 oder 6 miteinander verbunden
sind.
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Die obere Platte 3 umfasst
eine mittige Aussparung 7, während die untere Platte ein
kegelstumpfförmiges
Mittelteil 4A in Form einer Schale, die in Richtung der
oberen Platte 3 offen ist und nach unten vorspringt, umfasst,
wobei die Schale 4A von einem peripheren, ebenen Rand 4B umgeben
ist. Die Schale 4A dient zur Befestigung des Rotorkopfes
an seiner Rotationswelle 9 mittels Bolzen 10.
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Um jedes Blatt an der Nabe zu befestigen und
anzulenken, sind lamellierte kugelförmige Anschläge 8 von
bekanntem Typ vorgesehen, deren Rotationszentrum 11 sich
auf der Achse L-L des entsprechenden Blattes befindet, wobei diese
kugelförmigen
Anschläge
als einziges Schlag-, Schwenk- und Blattverstellgelenk dienen.
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Die lamellierten kugelförmigen Anschläge 8 umfassen
jeweils einen inneren Rahmen 12, in dem die Befestigungsschlaufe 2 des
entsprechenden Blattes auf bekannte Weise eingelassen ist, einen Stapel 13 aus
abwechselnd starren Schalen und Blättern aus einem elastischen
Material in Form von Kugelstücken
sowie einen äußeren Rahmen 14.
Jeder kugelförmige
Anschlag 8 ist von der Schlaufe 2 des zugehörigen Blattes
umgeben.
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Gemäß einer wichtigen Besonderheit
der vorliegenden Erfindung dienen die äußeren Rahmen 14 der
lamellierten kugelförmigen
Anschläge 8 als Stege
zur oberen Platte 3 und unteren Platte 4, die zwischen
sich einen Raum 15 begrenzen, in dem die kugelförmigen Anschläge 8 untergebracht
sind. Deren äußere Rahmen 14 sind
an der Peripherie der Platten 3 und 4. angeordnet
und werden jeweils von zwei Bolzen 5 durchdrungen. Zu diesem
Zweck sind die äußeren Rahmen 14 mit
Bohrungen 14a und 14b versehen, die jeweils mit
den Bohrungen 3a und 3b, die an der Peripherie
der oberen Platte 3 ausgebildet sind, und von Bohrungen 4a und 4b,
die im flachen peripheren Rand
4B der unteren Platte 4 ausgebildet sind,
korrespondieren. Darüber
hinaus sind an der Peripherie der Platten Stege 16 angeordnet,
die jeweils von zwei Bolzen 6 durchquert werden, die auch die
Platte 3 und den flachen peripheren Rand 4B der Platte 4 durchqueren
(siehe 3).
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So wird die erfindungsgemäße Nabe
durch Platten 3 und 4 gebildet, die unter Zwischenstellung der äußeren Rahmen 14 und
der Stege 16 durch Bolzenverbindung miteinander verbunden
sind.
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In dem in 1 und 2 dargestellten
Beispiel umfasst der Rotorkopf drei Blätter, wobei jede der Platten 3 und 4 die
allgemeine Form eines Dreiecks mit abgeschnittenen Spitzen 17 aufweist
und wobei sich jeder der äußeren Rahmen 14 in
der Nähe
einer solchen abgeschnittenen Spitze befindet. In diesem Fall sind
die Stege 16 entlang der Seiten der Dreiecke zwischen zwei
peripher aufeinanderfolgenden äußeren Rahmen 14 angeordnet.
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Jeder Blattfuß 1 ist mit einem
Blatthorn 18 versehen, das aus zwei Platten 18A und 18B gebildet ist,
die zu beiden Seiten des entsprechenden Blattfußes 1 angeordnet und
an dem Letztgenannten durch Bolzen 19 befestigt sind. Jedes
Blatthorn 18 ist an eine nicht dargestellte Steuerstange
des Steigungssteuers angelenkt.
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Auf bekannte Weise kann der erfindungsgemäße Rotorkopf
Schwenkdämpfer 20 vom
viskoelastischen oder hydraulischen Typ umfassen.
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In 2 ist
die Montage dieser Schwenkdämpfer 20 zwischen
den Blättern
dargestellt, wobei jeder Dämpfer
die Blatthörner 18 von
zwei aufeinanderfolgenden Blättern
verbindet.
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In 4 ist
hingegen ein Schwenkdämpfer 20 dargestellt,
der ein Blatthorn 18 mit der Nabe des Rotorkopfes verbindet.
In diesem Fall können
die Anschläge 16 eine
Verbindungsklaue 21 umfassen, die für ein Ende eines Schwenkdämpfers bestimmt
ist.
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Darüber hinaus können die
Blatthörner 18 zentrifugale
Anschläge 22 tragen,
die in der Lage sind, mit der Kante der abgeschnittenen Spitzen 17 zusammenzuarbeiten.
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Angesichts des oben Gesagten ist
leicht zu verstehen, dass die Hälfte
des Antriebsmoments des Rotors von der unteren Platte 4 zur
oberen Platte 3 geht, und zwar durch den Zusammenbau der
beiden Platten durch die äußeren Rahmen 14 der
kugelförmigen
Anschläge 8 und
die Stege 16. Die Auftriebkräfte und die Bewegungen auf
Grund der Schlagbewegung der Blätter
gehen nur über
die untere Platte, während
sich die von den Blättern
stammenden Zentrifugalkräfte
zwischen den beiden Platten 3 und 4 verteilen.
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Man wird bemerken, dass bei der vorliegenden
Erfindung die direkte Verbindung von Blatt zu Blatt durch einen
Schwenkdämpfer 20 sehr
nahe an der Nabe mit drei Blättern
nur dadurch möglich
ist, wenn es die Schlag-Blattverstellkupplung (Verbindung k) der
Erfindung ermöglicht,
die (nicht dargestellten) Steuerstangen des Steigungssteuers wegzurücken, so
dass der für
die Schwenkdämpfer 20 benötigte Raum
frei wird.
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Diese Anordnung ermöglicht es,
eine maximale Kompaktheit für
die Nabe und folglich eine reduzierte Masse und einen reduzierten
Widerstand zu erhalten.
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Diese Anordnung ermöglicht es
in Verbindung mit der Reduktion des Abstands zwischen dem Mittelpunkt
der Nabe und den Anschlägen 8,
die Einstellung der nicht drehenden Taumelscheibe (nicht dargestellt)
zu ändern
und mit einer mäßigen Neigung
der Schubstangen, den Eintritt der Steuerstangen auf dieser Scheibe
in Bezug auf die Mittelebene des Luftfahrzeuges symmetrisch zu machen.
Dies macht die Eliminierung des Vorgeleges auf der Getriebeplattform
möglich,
wobei die Steuerstangen direkt vom unten an der Rückwand der
Kabine gelegenen Kombinator zur Taumelscheibe gehen.
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Die Kombination dieser verschiedenen
Mittel ermöglicht
es daher:
- – eine
besonders kompakte und besonders leichte Nabe zu erhalten, und zwar
durch die Annäherung
der Anschläge
an den Mittelpunkt der Nabe, wo es keine Welle mehr gibt, und durch
die Positionierung der Dämpfer
sehr nahe an der Nabe, vor allem in der Ausführungsvariante mit einer Verbindung
zwischen den Blättern;
- – die
Steuerungen zu vereinfachen (kein Vorgelege auf der Getriebeplattform),
und zwar durch die Kompaktheit der Nabe, durch die Schlag-Blattverstell-Kupplung
und durch die Neigung der Schubstangen.
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Darüber hinaus verbessert die Schlag-Blattverstell-Kupplung
der Erfindung das Verhalten des Luftfahrzeuges hinsichtlich der
Stabilität
und des Übergangs
zur Autorotation, und die Neigung der Schubstangen bringt durch
die Blattverstell-Schwenk-Kupplung
eine vom Standpunkt der Boden-Luft-Resonanz günstige aerodynamische Dämpfung.