DE867498C - Verstelluftschraube - Google Patents

Verstelluftschraube

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Publication number
DE867498C
DE867498C DEJ2755D DEJ0002755D DE867498C DE 867498 C DE867498 C DE 867498C DE J2755 D DEJ2755 D DE J2755D DE J0002755 D DEJ0002755 D DE J0002755D DE 867498 C DE867498 C DE 867498C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wing
arms
double
adjustment
propeller
Prior art date
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Expired
Application number
DEJ2755D
Other languages
English (en)
Inventor
Gerhard Dr Phil Cordes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Messerschmitt Bolkow Blohm AG filed Critical Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Priority to DEJ2755D priority Critical patent/DE867498C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE867498C publication Critical patent/DE867498C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16Blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Verstelluftschraube Im Bau und Betrieb von Verstelluftschrauben ergeben sich durch die im Laufe der Entwicklung immer mehr gesteigerte Gewichte der Luftfahrzeuge und durch die immer größer werdenden Leistungen der Antriebsmotoren Schwierigkeiten, die nur mit Mühe gemeistert werden können. Große Flugzeuggewichte zwingen bekanntlich zur Verwendung sehr breiter Luftschraubenflügel, um der Forderung eines guten Startes zu genügen. Es ist außerdem bekannt, daß die Leistungserhöhung eines Flugmotors nicht ohne weiteres durch Erhöhung der Luftschraubendrehzahl aufgenommen werden kann, weil beim Überschreiten einer bestimmten Höchstdrehzahl an der Schraube, und zwar insbesondere an den Blattspitzen, Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, die über der Schallgeschwindigkeit liegen, wodurch sich aerodynamisch ungünstige Verhältnisse ergeben. Andererseits kann die Leistungssteigerung eines Triebwerkes aber auch nicht ohne weiteres durch eine Vergrößerung des Luftschraubendurchmessers aufgenommen werden, weil dem Schraubendurchmesser aus konstruktiven Gründen von der Flugzeugseite her Grenzen gesetzt sind. Man ist daher gezwungen, den hohen Leistungen moderner Flugzeugtriebwerke durch Vergrößerung der Anzahl der Luftschraubenflügel und Vergrößerung der Flügelblattbreiten Rechnung zu tragen. Von der Verstelluftschraube aus gesehen, sind aber große Blattbreiten unerwünscht, da sie nicht nur im Falle von Schrauben mit Metallflügeln, sondern auch bei solchen mit Holzflügeln einerseits zu sehr hohen Fliehkräften führen, die in entsprechend starken Flügellagerungen aufgenommen werden müssen, und andererseits große Zentrifugalmomente an den Flügeln ergeben, die zu großen Verstellmomenten führen oder zur Anordnung entsprechender Ausgleichsgewichte zwingen. Beide Maßnahmen aber haben hohe Gewichte der Verstellluftschraube im Gefolge.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten, die bisher bei Verstelluftschrauben für hohe Leistungen zu verzeichnen waren, zu vermeiden und Mittel und Wege zu schaffen, um einerseits das Gewicht einer Luftschraube im Verhältnis zu ihrer Leistung in erträglichen Grenzen zu halten sowie die Verstellkräfte durch weitgehende Herabsetzung der Zentrifugalmomente klein zu halten. Dies wird erfindungsgemäß bei einer Verstelluftschräube dadurch erreicht, daß die Schraubenflügel als Doppelflügel ausgebildet sind, deren Arme mit dem gemeinsamen Flügelschaft einheitlich zusammengefaßt sind. Besonders zweckmäßig ist es, die beiden Arme eines Doppelflügels so anzuordnen, daß die Achse des gemeinsamen Flügelschaftes zwischen ihnen liegt. Man kann dabei unschwer erreichen, daß die Zentrifugalmomente auf einen sehr kleinen Wert herabgesetzt oder gar aufgehoben werden. Die Anordnung der beiden Arme des Doppelflügels wird ferner im allgemeinen zweckmäßig so getroffen, daß die Schwerpunkte ihrer Querschnittsflächen über den wesentlichen Teil der Längserstreckung des Doppelblattes auf Geraden liegen, die parallel zur Flügelverstellachse verlaufen, und nur im inneren Bereich des Doppelblattes, wo die beiden Arme zum gemeinsamen Schaftteil zusammengeführt sind; in Richtung auf die Verstellachse hin abweichen.
  • Bei festen Luftschrauben, d. h. solchen, deren Blätter nicht verstellbar sind, würden Ausführungen mit paarweise in Doppeldeckeranordnung zusammengefaßten Flügeln bereits mehrfach vorgeschlagen, doch reichten die diesen Vorschlägen zuzurechnenden Vorteile allein nicht aus, um ihnen Eingang in die Praxis zu verschaffen. Bei Verstelluftschrauben jedoch ergeben die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung j e zweier Flügelarme auf einem gemeinsamen Flügelfuß und ihre gemeinsame Verstellung außer den bei den bekannten Vorschlägen für feste Schrauben zu erwartenden Vorteilen eine beträchtliche Verringerung des Schraubengewichtes gegenüber einer Einblattausführung gleicher, Leistung oder die Möglichkeit einer bedeutend erhhten Leistungsaufnahme bei Bleichem Luftschraubengewicht.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung wesenhaft dargestellt. Es zeigt Abb. i a die Vorderansicht und Abb. ib die Seitenansicht eines Versfelluftschraubenflügels bekannter Art, Abb. i c den Querschnitt dieser bekannten Ausführungsform nach Linie I-I der Abb. i a, Abb. 2 a die Vorderansicht und Abb. 2 b die Seitenansicht eines Verstelluftschraubenflügels nach der Erfindung, Abb. 2 c einen Querschnitt der Ausführungsform nach der Erfindung nach Linie II-II der Abb. 2a. Die Verhältnisse einer Verstelluftschraube bekannter Art mit einfachen Flügeln gemäß Abb. i a und i b sind, soweit sie in diesem Zusammenhange wesentlich sind, in Abb. i c veranschaulicht. In dieser Abbildung bedeutet i den Blattfuß (Flügelschaft) .und 2 das Flügelblatt. Das Blattprofil hat dabei eine durch den Winkel ß (Anstellwinkel) gegebene Neigung zu der X-Achse eines rechtwinkligen Koordinatensystems X Y, die in der Umlaufrichtung der Schraube liegt. Der Schwerpunkt S des Blattprofils liegt bei dem dargestellten Beispiel auf der verlängerten Mittelachse des Flügelschaftes i, um welche das Schraubenblatt beim Ändern seines Anstellwinkels gedreht wird. Auf dieser Achse liegt auch der Mittelpunkt o des Koordinatensystems XY. In bezug auf die Koordinatenachsen X und Y ergibt sich ein Zentrifugalmoment; welches durch die Pfeile P, und P2 versinnbildlicht wird. Zur Aufhebung bzw: Verkleinerung dieses Zentrifugalmoments wird bei einer Luftschraube der dargestellten Art üblicherweise ein Ausgleichsgewicht q. vorgesehen, welches unnachgiebig am Blattfuß i oder am Flügelblatt 2 befestigt ist und welches seinerseits ein Zentrifugaamoment ergibt, das durch den Pfeil P3 dargestellt werden kann und das dem Zentrifugalmoment des Flügelblattes entgegenwirkt.
  • Für eine gemäß der Erfindung mit Doppelflügeln versehene Luftschraube nach Abb. 2-a und 2b sind die entsprechenden Verhältnisse in Abb. 2 c dargestellt. Der Luftschraubenflügel besteht hierbei aus den beiden Flügelarmen i2 und 13, die in einem Abstand a hintereinander angeordnet und mit dem Blattfuß ii zu einem einheitlichen Ganzen zusammengefaßt sind. Die Anordnung der F1ügeIarme z2 und 13 ist dabei so erfolgt, daß die Mittelachse des Blattfußes 1i, um welche die Verdrehung bei der Änderung des Blattanstellwinkels erfolgt, zwischen den Armen 12 und 13 liegt. Betrachtet man eine solche Luftschraube wieder in einem rechtwinkligen Koordinatensystem, dessen Anfangspunkt o auf der verlängert gedachten Flügelschaftachse liegt und dessen eine Achse X, zu welcher die Profile der Flügelarme wieder unter dem hier für beide Arme gleich angenommenen Winkel /3 angestellt sind, mit der Umlaufrichtung der Schraube übereinstimmt, so kann man sich jeden der beiden Flügelarmquerschnitte durch die Koordinatenächsen X und Y und durch eine durch den Schwerpunkt S, bzw. S13 des Profils und den Koordinatenanfangspunkt o gelegte Gerade in vier Teile i2a, Z21, iv und Zea bzw. 13a, 13', 13c und 13a zerlegt denken.- Dabei ist zur einfacheren Erklärung die praktisch nicht unbedingt notwendige Annahme gemacht, daß Si", S13 und o ungefähr auf einer Geraden liegen. Die Profilteilei2a bis 1211 und 13a bis 1311 ergeben bei laufender Schraube Zentrifugahnomente, welche durch die Pfeile P 12a, P12b, . p12c und Liza bzw. Pl3a, P13a, 1'13c undP13d dargestellt sind. Man erkennt aus Abb. 2 c, daß es durch geeignete Anordnung der Profile 12 und 13 in bezug zueinander und zum Koordinatenanfangspünkt o möglich ist, für jedenFlügelarm 12 bzw. i3 ein Verschwinden der Zentrifugalmomente zu erreichen und somit den Luftschraubendoppelflügel als Ganzes gesehen ebenfalls fliehmomentfrei zu halten. Es kann dabei zweckmäßig sein, die Profile iz und 13, wie in Abb. 2 c dargestellt, parallel zueinander, und zwar mit oder ohne Staffelung, anzuordnen. Die beiden Arme- i2, 13 eines Doppelflügels können in bezug auf Umriß und Flächeninhalt entsprechender Querschnitte übereinstimmen oder voneinander abweichen. Die Schwerpunkte der Profilquerschnitte liegen über den wesentlichen Teil der Längserstreckung der Flügelarme 12 und 13 zweckmäßig, aber nicht notwendig, auf Geraden G12 und G13 (Abb. 2b), die parallel zur Flügelverstellachse m verlaufen, und nur in dem Bereich, wo die Flügelarme 12 und 13 zu dem gemeinsamen Blattfuß ii zusammengeführt sind, weichen die Schwerpunkte entsprechender Querschnitte von den Geraden G12 und G13 ab und nähern sich der Flügelverstellachse nz.
  • Durch die Ausgestaltung einer Verstelluftschraube nach der Erfindung läßt sich bei gleichen aerodynamischen Eigenschaften des Doppelflügels und des Einfachflügels eine beträchtliche Verminderung des Luftschraubengewichtes gegenüber der Schraube mit Einfachflügeln erreichen, wobei die Gewichtsersparnis nicht nur dadurch zustande kommt, daß der Doppelflügel an sich leichter ist als der Einfachflügel, sondern auch zum erheblichen Teil auf Gewichtsersparnis im Verstellmechanismus, die durch die kleineren Verstellkräfte des Doppelflügels ermöglicht wird, entfällt. Bei Annahme gleichen Gewichtes eines Einfachflügels und eines Doppelflügels ergibt sich eine beträchtliche aerodynamische Überlegenheit des letzteren und damit die Fähigl@eit, höhere Leistungen der Antriebsmaschine aufzunehmen. In allen Fällen aber machen sich die von festen Luftschrauben mit paarweise in Doppeldeckeranordnung zusammengefaßten Flügeln her bekannten Vorteile auch hier vorteilhaft geltend.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verstelluftschraube, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenflügel von zwei Flügelarmen (i2, 13) gebildet werden, die in einem Abstand (a) hintereinanderliegen und von dem gemeinsamen Schaftteil (i), mit dem sie einheitlich zusammengefaßt sind, ausgehen.
  2. 2. Verstelluftschraube nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Querschnitte der beiden Doppelflügelteile (i2, 13) parallel zueinander liegen.
  3. 3. Verstelluftschraube nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (i2, 13) eines Doppelflügels in bezug auf Umriß und Profil übereinstimmen. q..
  4. Verstelluftschraubenach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme (i2, 13) des Doppelflügels in bezug auf die Flügelverstellachse (m) so angeordnet sind, daß diese zwischen ihnen liegt und die Zentrifugalmomente mindestens annähernd zu Null werden.
  5. 5. Doppelflügel nach Anspruch i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunkte (S12, S13) der Querschnitte beider Arme (i2, 13) des Doppelflügels auf dem wesentlichen Teil der Flügellänge auf Geraden (G12, G13) liegen, die parallel zur Flügelverstellachse (m) verlaufen und nur in der Nähe ihrer Zusammenführung zum gemeinsamen Flügelfuß (ii) von dieser Geraden in Richtung auf die Verstellachse (na) hin abweichen.
DEJ2755D 1943-07-22 1943-07-22 Verstelluftschraube Expired DE867498C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424010A1 (de) * 1984-06-29 1986-01-02 Schubert, Jürgen, 6331 Schöffengrund Schraube fuer gasfoermige oder fluessige medien, insbesondere luftschraube
DE3723101A1 (de) * 1987-07-13 1989-02-16 Manfred Uellenberg Schrauben- oder rotorblatt fuer kraft- und arbeitsschraubenraeder und drehfluegelraeder

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424010A1 (de) * 1984-06-29 1986-01-02 Schubert, Jürgen, 6331 Schöffengrund Schraube fuer gasfoermige oder fluessige medien, insbesondere luftschraube
US4636143A (en) * 1984-06-29 1987-01-13 Otto Zeides Propeller for gaseous and fluidic media
DE3723101A1 (de) * 1987-07-13 1989-02-16 Manfred Uellenberg Schrauben- oder rotorblatt fuer kraft- und arbeitsschraubenraeder und drehfluegelraeder

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