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Stufenlose Regelung für Luftschraubenantriebe Bei Schraubenantrieben
ist es zur Erzielung günstiger Antriebsverhältnisse erforderlich, die Schraube mit
verschiedenen Drehzahlen anzutreiben. Dies gilt insbesondere für Luftschrauben,
welche zur Erzielung eines besten Wirkungsgrades mit möglichst hohen. Drehzahlen
angetrieben werden sollen. Diese Drehzahlen sind jedoch begrenzt.
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Bekanntlich soll .die aus der Fluggeschwindigheit und der Umlaufgeschwindigkeit
resultierende Spitzengeschwindigkeit ,der Luftschrauben zur Vermeidung schädlicher
Strömungsablösungen die Schallgeschwindigkeit nicht übersteigen. Diese Schallgeschwindigkeit
nimmt jedoch mit .der mit der Höhe sinkenden Temperatur ab. Gleichzeitig wächst
normalerweise die Fluggsch.wind@igkeit mit der Höhe. Hieraus ergibt sich, daß die
zulässige Dre'hza'hl der Luftschraube mit wachsender Höhe geringer werden sollte.
Andererseits soll der Motor, um mit bestem Wirkungsgrad' zu arbeiten, :eine möglichst
gleiche Drehzahl beibehalten. Diese einander entgegengesetzten Forderungen für die
Schraube einerseits und den Motor andererseits lassen sich infolgedessen nur durch.
Anwendung eines stufenlos regelbaren Antriebes zwischen dem Motor und der Schraube
erfüllen.
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Weder die Anwendung einer Verstellschraube allein. noch auch dize
Anwendung eines Stufengetriebes entsprechen diesen Anforderungen. In beiden Fällen
entfernt sich die Luftschraube notwendigerweise sehr wesentlich von .dem: günstigsten
Fortschrittsgrad. Schon bei Feinem Abweichen von -a- io oder - 5 % vom besten Wert
beginnt die Wirkungsgradkurve schnell herabzusinken., so daß ;ler Brennstoffverbrauch,
der heute üblichen Motoren im allgemeinen um ungefähr ioo/o unterhalb desjengpn.
,
Brennstoffverbrauches liegt, oder .durch Verwendung eines- stufenlosen Getriebes
in Verbindung mit Verstelluftschrauben erzielt werden. könnte. Zwar sind stufenlose
Getriebe bekannt und auch für Luftschr aubenantriebe verwendet worden. Diese Getriebe
waren jedoch im mit einer wesentlichen Er'hö'hung des Fluggewichtes verbunden und
arbeiteten nur innerhalb eines gewissen Drehzahlbereiches mit günstigem Wirkungsgrad,
so daß der Vorteil der .stufenlosen Untersetzung des Luftschraubenantriebes mindestens
teilweise wieder verlorenging und der Aufwand des stufenlos regelbaren Getriebes
sich bisher in den meisten Fällen nicht lohnte.
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Durch die Erfindung können jedoch die Nachteile der bisherigen Antriebe
vermieden werden; gleichzeitig ist ständiges Arbeiten der Schraube in gder N `N
ähe des günstigsten Wirkungsgrades erzielbar.
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Die Erfindung stellt außerdem .die Verbesserung einer stufenlosen
Regelung dar für einen über ein drehzahlverteilendes Ausgleichgetriebe erfolgenden
Luftschraubenantrieh, beidem dieAntriebsmasc'hine mit dem einen Sonnenrad, eine
für die Aufnahme des größeren Teils der Antriebsleistung ausgebildete Luftschraube
mit. dem Planetenstern, und .ein zweiter nützlicher Leistungsverbraucher, beispielsweise
eine zweite Luftschraube, mit. dem anderen Sonnenrad des Ausgleichgetriebes verbunden
ist und die Drehzahlverteilung auf die beiden Lefstungsverbraucher -durch Ändern
der Leistungsaufnahme eines oder beider Verbraucher geregelt wird.
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Die Erfindung besteht darin, flaß bei der Regelung der Drehza.'hlverteilung
im Normalflug die Drehzahl der mit ,dem Planetenstern -des Ausgleichgetriebes verbundenen
Luftsichraube: in Abhängigkeit von der Flughöhe (beispielsweise durch eine Grundeinstellung
ihres: Drehzahlreglers) veränderliche Barometerdose .derart geregelt wird, @däß
.die Anströmgeschwindgkeit an den Blattspitzen der Luftschraube niemals,die jeweilige
Schallgeschwindigkeit überschreitet.
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Durch den Nebenabtrieb,kann beispielsweise eine weitere Schraube (l\Tebenschraube),
ein Ladegebläse, ein Kühlgebläse, ein Gebläse zur Erzeugung von Druckluft für Rückstoßdüsen
oder eine andere den Betrieb unterstützende Arbeitsmaschine für sich allein oder
in Verbindung miteinander angetrieben werden.
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Besonders vorteilhaft .ist eine Anordnung, bei welcher durch .den
Nebenabtrieb. .gleichzeitig eine Nebenschraube sowie ein die Antriebsmaschine belieferndes
Ladegebläse angetrieben wird und die Drehzahlregelung des Nebenabtriebes -durch
Regelung der Leistungsaufnahme der Nebenschraube erfolgt. Der Vorteil eines solchen
Antriebes ergibt .sich vor allem daraus, daß die gewünschte Charakteristik gdes
Aufladegebläses gerade oder im wesentlichen gerade der erforderlichen Drehza1Icharakteristi!k
-des Nebenabtriebes entspricht. Während in der Nähe des Bodens das Aufladegebläse
nur mit verhältnismäßig niedriger Drehzahl betrieben werden darf; muß die Drehzahl,
ebenso wie diejenige ,der Nebenluftschraube, mit wachsender Höhe ;gesteigert werden,
um die Volleistung des Motors auch in diesen Höhen zu gewährleisten. Ladegebläse
und Nebenluftschraube können daher bei Gewährleistung eines 'hohen. Wirkungsgrades
unmittelbar miteinander gekuppelt und an den Nebenabtrieb,des Ausgleic'hgetriebes
angeschlossen werden.. Zugleich ergibt sich; der Vorteil, daß die Nebenschraube
:besonders sc'hwac'h gehalten werden kann, da ein wesentlicher Teil der Leistung
vom Gebläse aufgenommen wird und die Regelung in besonders einfacher Weise .durch
Verändern des Anstellwinkels der Nebenschraube erfolgen kann. Nebenschraube und
Ladegebläse. ergänzen sich also derart, daß durch ihre Anordnung im Nebenabtriel)
eine praktisch ideale stufenlose Regelung des Hauptabtriebes ermöglicht wird.
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Die Regelung der Drehzahl. bzw. der Leistungsaufnahme der Schrauben
-erfolgt zweckmäßig durch Zierstellung des Anstellwin'kels der Schraube in <@Bhängi.gkeit
von einem Drehzahlregler, welcher eine bestimmte Drehzahl. der Schraube durch jeweilige-
Änderung .des Anstellw inkelseinzuhalten sucht und dessen Grundstellung, z. B. durch
Änderung der Federspannung des Reglers, verändert werden. kann, wodurch der Regler
auf eine: höhere oder niedrigere Drehzahl eingestellt wird. Die Änderung der Grundstellung
kann beispielsweise durch Beine Höhendose erfolgen:.
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Damit gdie Drehzahl der Antriebsmaschine konstant -gehalten werden
kann, sind die Drehzahlen des Hauptabtriebes einerseits und des Nebenabtriebes andererseits;
also insbesondere der beiden Luftschrauben, in einer der Drehzahlverteilung des
Ausgleichgetriebes entsprechenden Abhängigkeit voneinander zu regeln, wobei seiner
Drehzahlerniedrigung des einen Abtriebes eine bestimmte Drehzahlerhöhung des, :anderen
Abtriebes entspricht. Diese abhängige Regelung kann mittels entsprechend ausgebildeter,
die Regelglieder verstellender Kurven od. dgl., z. B. durch Höhendosen, zwangsläufig
erzielt werden. Ferner können zusätzliche Regelungen vorgesehen sein, um den. verschiedenartigen
Anforderungen beim Start, Steigflug oder Höhenflug, bei .geräuscharmen Höhenflug
usw. zu genügen.
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Durch die Verwendung gege nlämfiger Luftschrauben kann ferner je nach
der Aufteilung des Drehmoments durch das Ausgleichgetriebe das auf den Motor oder
das Flugzeug übertragene Reaktionsdrehmoment teilweise ausgeglichen werden. Die.Differenz
der von den Schrauben an die Luft abgegebenen Drehmomente ist hierbei gleich dem
Antriebsdrehmoment gdes, Motors, Ferner kann. an .den Nebenabtrieb des ,#,usgleichgetriebes
gegebenenfalls .auch ein Hilfsantrieb, z. B. eine Abgasturbine, angeschaltet werden,
welche ihre Leistung beispielsweise an das ebenfalls angeschlossene Ladegebläse
oder auch unmittelbar an die Nebenschraube abgeben kann..
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele für die Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt
Abb. i ein Schema der Anordnung mit
eitler Haupt- und einer Nebenschraube und mit voneinander abhängiger Regelung des
Anstellwinkels beider Luftschrauben, Abb. 2,das Schema für eine ähnliche Anordnung
mit Anscbluß eines Ladegebläses an ,den Abtriebs: zweig der Nebenluftschraube, Abb.
3 bis 5 Diagramme für die Drehmomente, die Drehzahlen und die Leistungen. in Abhängigkeit
von der Flughöhe für eine Anordnung gemäß Abb. 2, Abb. 6 ein konstruktives Ausführungsbeispiel
für das zwischen dem Antriebsmotor und den beiden Luftschrauben zwischengeschaltete
als Ausgleichgetriebe wirkende Planetengetriebe, Abb. 7 und 8 zwei weitere Ausführungsbeispiele
für derartige Getriebe, Abt. g eine, Antriebsanordnung für eine einzige Luftschrauhe,
;bei welcher jedoch zwischen dem Antriebsmotor und der Luftschraube ein Planetengetriebe
zwischengeschaltet ist, an welches zu@sätzlic'he Arbeitsmaschinen angeschlossen
sind, und zwar einerseits, ein Ladeverdic'ater und andererseits ein Axialgebläse
zur Belieferung von Rückstoßdüsen.
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In Abb. i, ivelehe eine Anordnung mit zwei gegenläufigen Luftschrauben
rein sc'hematisc'h zeigt, bedeutet i den. Antriebsmotor, 2 ein Ausgleichgetriebe,
welches über einen Abtricbstrang 3 die FIauptluftscliraube d. antreibt, deren Flügelsteigung
verstellbar ist. Ferner ist vom Ausgleichgetriebe 2 ein weiterer Abtriebstrang 5
abgezweigt, welcher die iNebenluftschraub@e 6 mit ebenfalls verstellbarer Flügelsteigung
antreibt. Das vom Motor ausgeübte Drehmoment verteilt sich somit entsprechend der
Ausbildung des Ausgleichgetriebes 2 auf die beiden Luftschrauben 4. und 6 in einem
bestimmten Verhältnis. Durch Änderung der Flügelsteigung kann der Widerstand. an
den beiden Luftschrauben q. und 6 verändert werden, wodurch die Drehzahl und damit
die von jeder Schraube aufzunehmende Leistung geregelt werden kann. Eine Verkleinerung
des Anstellwinkels oder der Steigung der Flügel der Nebenschraube 6 bewirkt beispielsweise
eine Drehzahlerhöhung .dieser Schraube, was zur Folge hat, daß sich bei gleichbleibender
Motordrehzahl die Drehzahl der Hauptluftschraube 4. selbsttätig verkleinert.
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Damit jedoch die Motordrehzahl konstant bleibt, die Änderung,der Drehzahländerung
des einen. Abtriebes sich also nicht in einer Drehza'hländerung des Motors auswirkt,
ist es erforderlich, da.ß die Hauptschraube und die Nebenschraube nach einem durch
die Übersetzungsverhältnisse des Ausgleichgetriebes 2 bestimmten Gesetz in Abhängigkeit
voneinander geregelt werden. Die in Abb. i schematisch dargestellte Regelungsvorrichtung
besteht aus den beiden Reglern 7 und" 8, welche z. B. als elektrische Dreh:zählregler,
beispielsweise nach dem DVM-Prinzip, ausgebildet sein können. Die Regler 7 sind
',hierbei mittels einer Welle g bzw. io an die Luftschraubenwelle 3 bzw. 5 sowie
ferner durch eine weitere Welle 1i bzw. 12 an die Luftschraube 4 bzw.6 selbst angeschlossen.
Die Regler; bzw. 8 sind auf eine bestimmte Drehzahl eingestellt. Bei Änderung dieser
Dre'hza'hl entsteht eine Drehza'hl@differenz zwischen den einander zugehörigen Wellen
g, 11 bzw. i o, 12, welche eine Änderung des Anstellwinkels ,der Luftschrauben q.
bzw. 6 in einem oder anderem Sinn bewirkt.
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Durch -die Hebel 13 bzw. 1.4 kann die Grundstellung der Regler 7 bz.w.
8, d. h.. diejenige Drehzahl, auf welche der Regler normalerweise eingestellt ist,
verändert werden. Diese Änderung erfolgt in dem dargestellten Beispiel durch. die
Nocken 15 bzw. 16, welche einerseits durch ein gemeinsames Gestänge 17 verstellbar
sind. Das Gestänge 17 ist .an eine Barometerdose 18 angeschlossen, deren Grundstellung
:ihrerseits durch einen Hebel 1g verändert werden. kann.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Bei niederer Flughöhe bz.-,v. hohem
Außendruck ist die Barometerdose i8 zusammengezogen und' besitzt eine kurze Länge.
Je größer die Flughöhe und je niedriger der Außendruc'lc wird, um so mehr dehnt
s.ic'h die Dose 18 aus. Das bat zur Folge, daß die Nocken 15 bzw. 16 im. Uhrzeige.rsinn
verstellt werden. Dadurch wird der Hebel 13 ebenfalls im Lfhrzeigersinn, der Hebel
1q. dagegen im entgegengesetzten Sinn verstellt, und zwar nach einem Gesetz, das
durch die Nocken 15 und 16 bestimmt wird. Die Verschwenkung des Hebels 13 im Uhrzeigersinn
hat zur Folge, daß die Steigung der Hauptschraube q. vergrößert und damit die Drehzahl
herabgesetzt wird. Umgekehrt wird durch die Verschwenkung des Hebels 14 im Uhrzeigergegensinn
eine Verringerung -des An.stellwinkels der Neibensc'hraube 6 und damit eine Erhöhung
der Drehzahl dieser Schraube bewirkt. Durch Verstellung des Hebels 1g kann die Grundstellung
der Höhendose 18 verändert und, damit eine zusätzliche Regelung der Luftschrauben
erzielt werden. Die Nocken 15 und 16 sind zweckmäßig im Sinn der Übersetzungsverhältnisse
des Ausgleichgetriebes 2 derart ausgebildet, daß :die gleichzeitige Drehzahlerhöhung
der Hauptschraube 4. und die Drehzahlerhöhung der Nebenschraube 6 keine Dre'h:zafhländerung
des. Motors, i bewirkt. Hierdurch kann ,der Motor stets mit dem günstigsten Wirkungsgrad
arbeiten, während gleichzeitig eine stufenlose Regelung der Hauptluftschraube 4.
gewährleistet ist. Letztere kann 'hierbei beispielsweise derart betrieben werden;
daß sie stets mit der höchst zulässigen Drehzahl umläuft, ohne dab die durch die
Machsche Zähl bestimmte Schallgeschwindigkeit an den Flügelspitzen überschritten
wird. Die: beiden Luftschrauben ,4 und 6 sind in dem Schema nach Abb. i zueinander
versetzt dargestellt. Praktisch wird man indessen beide Luftschrauben gleichachsig
zueinander und die Luftschraubeuwellen 3 und 5 konzentrisch zueinander anordnen.
Das Ausgleichgetriebe a kann hierbei beliebiger Art .sein,. Zweckmäßig wird in den
meisten Fällen ein Planetengetriebe zur Anwendung kommen.
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Eine, besonders- zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung zeigt ferner
Abb,. 2, Es ist in -diesem
Fall die Motorantriebswelle mit 20 bezeichnet,
welche über ein Stirnrad 2,1 den Zähnekranz 22 des Glockenrades 23 eines, Planetengetriebes
antreibt. Der die Planetenräder-24 tragende Planetenträger 25 ist mit der Hohlwelle
26 gekuppelt, auf welcher die Nabe 27 der Hauptluftschraube mit den verstehbaren
Schraubenflügeln 28 angeordnet ist. Das Sonnenrad29 dies Planetengetriebesi ist
seinerseits mit der inneren Welle 30 fest verbunden, welche ihrerseits die
Nabe 31 der Nebenluftschraube mit den ebenfalls verstellbaren Flügeln 32
trägt: Von. der gleichen Welle 30 wird das Gebläse 33 zum Aufladender Antriebsmaschinen
direkt oder, wie in A'bb. 2 dargestellt, über ein Übersetzungsgetriebe 34 angetrieben.
Die Steigung der Luftsc'hraubenflügel wird durch die rein schematisch ,dargestellten
Drehzahlregler 35 bzw. 36 verstellt. Die Flieh-;gewichte der Drehzahlregler,
welche den Aasstellwinkel der Flügel bestimmen, werden durch die Reglerfedern 37,bzw.
38 im. Gleichgewicht gehalten, und. zwar derart, daß bei Überschreiten einer bestimmten,
durch die Federn eingestellten Drehzahl die Federn zusammengedrückt wenden und .die
Flügel der Luftschrauben einen größeren Anstell-Winkel erhalten, wodurch .clie Drehzahl
wieder gesenkt wird. Wird umgekehrt die Muffe 39 bzw. 40
in dem durch das
Zeichen + gekennzeichneten Sinn verstellt; so wird die Feder 37 bzw. 38 stark vorgespannt;
infolgedessen :können die Fliehgewichte erst .bei höherer Drehzahl der Luftschrauben
ausschlagen .bzw. in eine bestimmte Stellung gebracht werden; oder es werden umgekehrt
bei gleicher Federspannung die Flügel flacher gestellt. Die Verschiebung der Muffen-39
;bzw. 40 in +-Richtung bedeutet also eine Einstellung der Luftschrauben auf eine
'höhere Drehzahl.
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Die Verstellung der Muffen 39 bzw. 40 erfolgt überadie Winkelhebel
41 bzw.42 über entsprechende Nocken oder Kurven od. dgl.durch die Höhendosen 43
bzw. 44, und. nvar derart, .daß die Höhendose 43 .die Hauptluftschraube 2-8 bei
einer Ausdehnung auf -eine niedrigere Drehzahl einstellt, während die Höhendose
44 bei ihrer Ausdehnung,die Nebenluftschraube auf eine höhere Drehzahl einstellt,
insbesondere derart, --daß die Drehzahländerung beider Schrauben 'keine Drehzahländerung
des Motors bewirkt. -Inder Zeichnung ist ferner eine weitere Verstellmöglic'hkeit
durch den Pilotenhebel 45 .dargestellt. Letzterer ist hierbei beispielsweise mit
einem Nocken 46 verbunden, welcher in dem gezeichneten Beispiel eine obere Kurve
47 und eine untere Kurve 48 besitzt. Gegen; die Kurve 47 stützt sieh mittels einer
Rolle 49 ein Winkelhebel 5o ab, welcher durch eine Stange 54 einen Winkelhebel 52
und eine Stange 53 mit der Grundplatte der Höhendose 43 verbunden ist. In .gleicher
Weise stützt sich gegen die untere Kurve 48 mittels einer Rolle 54 ein Winkelhebel
55 ab, der seinerseits über eine Stange 56, einen Winkelhebel 57 und eine Stange
58 mit der Grundplatte der Höhendose 44. verbunden ist. Hierdurch ist es möglich,
die Regelung .den verschiedenen Betriebsbedingungen anzupassen, indem eine zusätzliche
Drehzahlregelung beispielsweise für ..erlauf oder Drosselstellung, für Reiseflug,
Start-oder Steigflug usw. vorgesehen werden kann. Die in der praktischen Ausführung
vorhandenen Verbindungen -des Pilotedhebels mit dem Regelgestänge für die dem Motor
zuzuführende Brennstoffmenge, für die Zündverstellung oder für die Leistungsregelung
des. Gebläses od@. dgl. ,sind der Übersichtlic'hkeit'halber fortgelassen.
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Für die Drehmoment-, Drehzahl- und Leistungsverteilung des Antriebes
gelten folgende Beziehungen: Ist s der Radius des Sonnenrades, 29 und r der Radius
der Planetenräder 24 und P die vom Motor am Umfang des Glockenrades 23 ausgeübte
Umfangskraft, so ergeben stich folgende Drehmomente: Drehmoment der Hauptluftschraube
am Planetenträger Mdi = MdH = 2 P - (st+Ir) ; das Drehmoment am Sonnenrad
29 Mdu = MdN -h MdL = P ' s;
Drehmoment des Motors Mdm = Mdi-Mdü
= P -(S + 2 r).
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Das am Motor wirkende Drehmoment Mdm ist, wie sich aus obigem ergibt,
gleich der Differenz der beiden Drehmomente Mdj-Mdu; wobei das Drehmoment Mdi gleich
dem an der Hauptluftschraube wirkenden Drehmoment MdN ist, während das an der Welle
3o wirkende Drehmoment Mdji sich auf das an der Nebenluftschraube wirkende Drehmoment
MdN und das am Ladegebläse 33 wirkende Drehmoment MdL verteilt.
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Die Verteilung des Drehmomentes- in Abhängigkeit von der Flughöhe
ist beispielsweise in Abb. 3 .dargestellt. Das Motordrehmoment Mdm sowie die Drehmomente
Mdi und MdII sind nahezu gleichbleibend unter der Voraussetzung, daß der Motor in
jeder Höhe vom Ladegebläse derart beliefert wird, @daß er im wesentlichen seine
volle Leistungen hergeben kann. Zu diesem Zweck muß das Ladegebläse mit einem mit
der Höhe zunehmenden Drehmoment. betrieben werden, wie aus. der gestrichelten Fläche
für das Drehmoment MdL aus Abb. 3 hervorgeht. Da jedoch andererseits das
Verhältnis der Drehmomente Mdi und Mdil zueinander unveränderlich ist, muß umgekehrt
zum Drehmoment MdL das Drehmoment MdN der Nebenluftschraube verringert werden. Dies
erfolgt dadurch, daß der Aasstellwinkel der Nebenluftschraube 32 verringert wird.
Die Verringerung des Aasstellwinkels hat eine Drehzahlerhöhung der Welle
30 und damit auch des Gebläses 33 zur Folge. _ Eine Nachprüfung ergibt, daß
die erforderliche Verringerung der Drehzahl der Nebenluftschraube gerade so groß
ist bzw. gerade so groß gewählt werden kann, wie dies mit Rücksicht auf -die Drehzahlverringerung
der Hauptluftschraube 2$ in Abhängigkeit von der Höhe erforderlich ist, ohne daß
hierbei eine Drehzahlbeeinflussung des Motors auftritt.
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Ist n, die Drehzahl der Hauptluftschraube, nu die Drehzahl der Nebenluftschraube
und n die Drehzahl des vom Motor angetriebenen Glockenrades z3 (bzw. bei einer Übersetzung
von r : z der Zahnräder 2i, 22 zugleich die Drehzahl der Motorwelle
2o),
so ergeben sieh folgende Beziehungen für die Drehzahl nIj = Ezz - (e -f-
i) # n,
worin E das Verihältnis der Radien oder Zähnezahlen des Glockenrades zu denen des
Sonnenrades ist.
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Damit die Drehzahl n ,des Motors bzw. des Glockenrades konstant bleibt,
muß die Drehzahlregelung der beiden Luftschrauiben nach den vorstehenden gesetzmäßigen
Beziehungen erfolgen. Da die Drehzahl der Hauptluftschraube einerseits möglichst
hoch sein soll, um einen günstigsten Wirkungsgrad zu erzielen, andererseits aber
die aus der Fluggeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit der Hauptluftschraube
resultierende Geschwindigkeit der Flügelspitzen in allen Flughöhen die durch die
Machsche Zahl (von z. B. 0,87) bestimmte Schallgeschwindigkeit nicht überschreiten
soll, ist die Drehzahl für die Hauptluftschraube in Abhängigkeit von der Flughöhe
h eindeutig festgelegt. Die sich hieraus ergebende Kurve n, ist beispielsweise in
Abb. 4 dargestellt.
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Aus :den obigen Beziehungen zwischen n, und nIi ergibt sich ferner
eine von der Flughöhe h abhängige Drehzahl izll für :die Nebenluftschraube, welche
im Gegensatz zu der Drehzahl der Hauptluftschraube mit wachsender Flughöhe ansteigt,
wie in Abb.4 ebenfalls dargestellt ist. Diese Drehzahlerhöhung entspricht aber im
wesentlichen derjenigen Drehzahlerhöhung, welche auch für das Aufladegebläse 33
erforderlich ist, um in jeder Flughöhe eine Volleistung der Antriebsmaschine zu
ermöglichen.
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Aus dem Drehmomentdiagramm (Abb.3) und dem Drehzahlidiagr:amm (Abb.4)
ergibt sich ein Leistungsdiagramm, wie es in Abb. 5 schematisch dargestellt ist.
Die Leistung NM des Motors teilt sich hierbei auf in die Leistung
NI = NI, der Hauptluftschraube und in die Leistung Nll, welche ihrerseits
sich wieder auf die Leistung NN .der Nebenluftschraube und NL des Laders
verteilt. Wie daraus ersichtlich, wird in der Höhe die Hauptleistung des Motors
durch den Lader verbraucht, während die Leistung der Nebenluftschraube sehr gering
wird.
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Wie aus Abb. 2 hervorgeht, sind die Höhendosen 43 und 44 derart an:
die Winkelhebel 41 bz.w. 42 od. d@gl. angeschlossen, daß eine Ausdehnung der Dose
43 mit wachsender Flughöhe die Feder 37 entspannt, wodurch die Hauptluftschraube
auf eine niedrigere Drehzahl eingestellt wird, d. h. die Flügel 28 der Hauptluftschraube
steiler gestellt werden. Umgekehrt wirkt,die Dose 44 derart auf die Nebenluftschraube
ein, daß eine Ausdehnung der Dose mit wachsender Flughöhe eine Flacherstellung der
Nebenluftschraube und damit eine höhere Drehzahleinstellung bewirkt. Durch Zwischenschaltung
von Kurven oder Nocken zwischen der Höhendose und dem Drehzahlregler kann ferner
eine genaue Anpassung der Drehzahländerung an die Kurven nach A:bb. 4 bewirkt werden.
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Im vorstehenden wurde die Regelung ohne Rücksicht auf .die Stellung
des Pilotenhebels 48, d. h. ohne Rücksicht auf einte zusätzliche willkürliche Regelung
beschrieben, indem die Regeleinrichtung z. B. auf eine normale Volleistung eingestellt
sei. Durch Verstellung des Pilotenhebels 45 bzw. des -Nockens, 4.6 mit den Kurven
47 und 48 sind weitere Einstellungen für besondere Zwecke möglich, von denen im
folgenden einige beispielsweise kurz angedeutet seien.
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Leistungserniedrigung,Drosselsbellung: Die Einstellung der Hauptluftschraube
bleibt gegenüber der Normalstellung unverändert. Dagegen wird die Nebenluftschraube
auf. eine niedrigere Drehzahl eingestellt, indem die Spannung der Feder 38 ver-_
ringert, dadurch der Ansroellwinkel der Flügel 32 vergrößert und infolgedessen die
Drehzahl verringert wird.
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Infolge der fallenden Drehzahl der Nebenluftschraube und .des gleichen
Drehmoments der Hauptluftschraube müßte zunächst bei gleichem Drehinoment des Motors
wegen der Differentialwirkung des Planetengetriebes die Drehzahl des Laders fallen.
Mit dem fallenden Ladedruck fällt aber auch die Motorleistung durch Abnahme seines
Drehmoments und damit auch das auf ,die Hauptluftschraube übertragbare Drehmoment,
so idaß deren Drehzahl abnimmt. Ein Fallen der Drehzahl der Hauptluftschraube verhindert
aber zunächst deren Regler, indem er die Steigung der Hauptluftschraube verringert.
Damit fällt aber wiederum :das Drehmoment der Hauptluftschraube und deren Drehzahl,
was wegen ides Getriebezusammenhanges eine weitere Drehzahlveränderung des Motors
bewirkt. Es wird sich bald ein Ausgleich einstellen, so daß das ganze Triebwerk
langsamer läuft.
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Reiseflug in der Höhe: Für den Reiseflug wird die Hauptluftschraube
auf eine höhere Drehzahl eingestellt, während die Nebenluftschraube gegenüber dem
Normalbetrieb unverändert bleibt. Zweck dieser Einstellung ist, die Motordrehzahl
bei gleichbleibendem Laderdruck durch Überlastung der Hauptluftschraube zu drücken.
Gleichbleibender Laderdruck bedingt gleichbleibende Drehzahl, also gleichbleibendes
Drehmoment der Nebenluftschraube. Da das Drehmoment des Motors auch bei niedrigerer
Drehzahl im wesentlichen g:leichbleibt, gilt dies auch für das Drehmoment der Nebenluftschraube
bzw. des Laders, da dieses Drehmoment immer proportional dem .des Motors ist..
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Hierdurch erhöht sich auch die Drehzahl des Laders. Solange das Drehmoment
desi Motors nicht steigt, bleibt auch das Drehmoment und damit auch zunächst die
Drehzahl ;der Hauptluftschraube konstant, während idie Drehzahl des Motors, nach
dem Gesetz des Differentialgetriebes steigt. Durch den gleichzeitig ansteigenden
Lederdruck steigt aber auch dias Drehmoment des Motors und damit wiederum dasjenige
der Hauptluftschraube. Ist jedoch die Drehzahleinstellung derHauptluftschraube gegenüber
der Normalstellung nicht verändert
worden, so Tann- trotz des höheren
Drehmom-ents der Hauptluftschraube ,deren Drehzahl nicht steigen, weil der Drehzahlregler
auf -eine Erhöhung der Drehzahl durch-Steileratellen der Flügel antwortet und damit
die Drehzahl konstant hält. Will man dagegen beim Start mit der Drehzahl der Hauptluftschraube-
etwas - heraufgehen, -;so muß auch. die Hauptluftschraube auf eine höhere Drehzahl
eingestellt werden.
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In dem Schema nach Abb. 2 wird die Regelung durch einen: einzigen
Pilotenhebel 45 in Verbindung mit den Höhendosen, 43 bzw. 44 bewirkt. An- Stelle
eines - einzigen PiJotenhebels _ könnten , auch- getrennte-.Hebel für die Hauptluftschraube
einerseits und die Nebenluftschraube, andererseits verwendet werden, beispielsweise
.derart, daß die Grund-.stellung einer jeden der beiden Höhendosen 43 bzw. 44 -durch
je einen besonderen Hebel geändert werden -kann. Gegebenenfalls -kann- ferner ,an
das Regelgestänge zwischen dem gemeinsamen Pilotenhebel-45 und den- Höhendosen.43
bzw. 44 ein weiteres von außen verstellbares Betätigungsglied angeschlossen sein,
welches eine zusätzliche Regelung der H-auptluftsehraube bzw,.de.r Nebenluftschraube
unabhängig von ider gemeinsamen.Verstellung durch den tPilotenhebel 45 ermöglicht.
Ein solcher.zusätzlicher Anschluß eines weiteren Betätigungshebels an :das Regelgestänge
kann, beispielsweise dadurch erfolgen, daß .in das @Ge'stänge ein Zwischenhebel
eingeführt wird, dessen Drehpunkt zusätzlich von außen verstellt- werden kann.-Der
- -- Einfachheit halber. wird ferner in der -Dar= stellung nach Abb.- 2 die Spannung
der Regelfedern 37,38 unmittelbar,durch die Höhendosen 43 bzw. 44 bzw. das
Regelgestänge geregelt. In der praktischen Ausführung wird zwischen ,den Höhendosen
und- den Muffen 39 bzw. 40' für (die Abstützung der Regelfedern zweckmäßig ein-
Servomechanismus zwischengeschaltet, um die Spannung der Regelfedern mit geringen
Kräften vornehmen zu können und die Aufnahme dies von den Federn ausgeübten Rüdledruckes,
auf id e-Höhendosen bzw. auf .das Gest-änge zu vermeiden.
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An .Stelle eines Fliehkraftreglers kann auch ein anderer Regler vorgesehen
sein, beispielsweise ein elektrischer Regler, welcher wenig Raum benötigt und.dort
angeordnet sein kann, wo er,die Konstruktion ,am wenigsten stört. -Eine Ausführuag,sfarm
für die Getriebeanordnung nach Ab !b. 2 zeigt Abb. 6. Gleiche -Teile sind hierbei
.durch gleiche Bezugszeichen wie in Abb. 2 gekennzeichnet. Die Flügelverstellung
erfolgt in diesem Fall auf elektrischem Weg, beispielsweise durch Schnecken 59 bzw.
6o,. welche- in eine entsprechende Verzahnung 61 bzw. 62 der Schraubenflügel eingreifen
und zusammen mit den Luftschrauben umlaufen. Solange die eingestellte Drehzahl von
Iden Luftschrauben innegehalten wird, tritt keine Relativbewegung zwischen der Schnecke
59, 6o und der Verzahnung 61, 62 ein. Bei Vergrößerung oder Verringerung der Drehzahl
erhält @dagegen die -Schnecke eine relative Drehung, was eine entsprechende Verstellung-
der Schraübenfüigel zur Folge hat. Die Regelwellen für die Nebenschraube können
auch z. B. -durch die hohle Luftschraubenwelle hindurchgeführt sein.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 treibt die Motorwelle 63 das
Sonnenrad 64 des Planetengetriebes an. Das Sonnenrad steht mit den Planetenrädern
65 im Eingriff, die ihrerseits mit weiteren Planetenrädern; 66 auf gleicher Achse
verbunden sind. Der Planetenträger 67 treibt die innere Welle 68 und damit die eine
Luftschraube 69 an; während das mit .den Planetenrädern 66 im Eingriff stehende
Glockenrad 7o mit der zweiten Luftschraube 71 gekuppelt ist. Durch einen .solchen
Antrieb kann eine besonders hohe Untersetzung zwischen (der Motorwelle und den Luftschrauben
erzielt werden. Die Verteilung -des Drehmoments erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel
nach Abb.7 verhältnismäßig gleichmäßig auf beide Luftschrauben. Bei gleicher Drehzahl
der Luftschrauben ist infolgedessen auch die Leifstung der beiden Luftschrauben
oder bei gleicher Leistung der -Luftschrauben ihre Drehzahl nur verhältnismäßig
wenig voneinander verschieden. Jedoch kann auch eine Untersetzung in der Weise vorgesehen
sein, daß eine, wesentlich ungleichere Verteilung des Drehmoments auf die Luftschrauben
eintritt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 8 treibt die Motorwelle 72 ähnlich
wie im Fall der Abb. 6 das Glockenrad 73 des Planetengetriebes an. Die Planetenräder
werden wieder jeweils .durch ein Zahnradpaar 74> 75 gebildet, von denen das Zahnrad
74 :mit dem .Glockenrads 73, das, Zahnraid 75 mit dem Sonnenrad 76 im Eingriff steht.
Der Planetenträger 77 treibt wiederum die Hauptluftschraube 78, das Sonnenrad 76
über ;die, Hohlwelle 79 die- Nebenluftschraube 8o an. Hauptluftschraube und Nebenluftschr.aube
laufen, wie .in allen Ausführungsbeispielen, in gegenläufigem Sinn um.
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Bei :dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 9 ist die Kurbelwelle 81 des
Motors mit dem Sonnenrad 82 des Planetengetriebes in Drehrichtung starr verbünden.
Der zur Regelung der Planetenräder 83 dienende Planetenträger 84 steht mittels einer
Innenrverzahnung.85 mit dem Ritzes 86 einer Welle 87 im Eingriff und ist gleichzeitig
als Bremstrommel ausgebildet, welche durch das Bremsband 88 von ,außen her -abgebremst
werden kann. Die Planetenräder 83 stehen ferner mit dem Glockenrad 89 im Eingriff,
das seinerseits mit der Luftschraubenwelle 9o verbunden ist.
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Die Welle 87 treibt über ein Planetengetriebe, 91 oder ein anderes
geeignetes Getriebe das Gebläse 92 zur Aufladung des Antriebsmotors an. Auf der
Welle 87 ist ferner ein Kegelrad 93 angeordnet, welches mit einem zweiten Kegelrad
94 im Eingriff steht, das über eine Sfirnradübersetzung 95 ein Axialgebläse 96 zur
Erzeugung von Druckluft für Rückstoßdüsen, denen gegebenenfalls auch die Abgase
des Motors zugeführt werden können, antreibt. Das Gebläse 96 ersetzt hierbei die
in .den- übrigen Ausführungsbeispielen vorgesehene Nebenluftschraube. Demgemäß ist
auch für .dasselbe eine entz j sprechende Regelcharakteristik vorzusehen. - - -
DieDrehzahlregel-ung
erfolgt in beliebigerWeis.e, z. B. :durch Drosselung der Saugleitung des Axialgebläses
96. Die Saugdrossel kann in diesem Fall durch eine Barometerdose z. B. mittels einer
Nockenscheibe in ähnlicher Weise wie die Nebenluftschraube in den übrigen Ausführungsbei,spielen
verstellt werden,. Gleichzeitig kann ein Ladedruckregler des Gebläses 92 .auf denVerstellmechanismus
der Luftschraube so einwirken, daß der Ladedruck konstant und.! unabhängig von der
Höhe bleibt.
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Des weiteren kann im Antrieb des Laders 92 ein Schaltgetriebe vorgesehen
sein., durch welches die auf das Gebläse 96 oder der en.tsprechenden,Arbeitsmaschine
entfallende Leistung verändert werden kann, insbesondere derart, daß beim Start
die Leistung des G.eibläs,es 96 (Rückstoßlei.stung) auf Null verringert: wird. Die
Drehzahl der Luftschraube wird hierdurch erhöht.
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Durch die Bremse 88 kann ferner die Ausgleichw-irkung des Planetengetriebes
82, 83, 84 ausgeschaltet werden. Die Welle 87 bleibt hierdurch in Ruhe und die gesamte
Antriebsleistung des Motors wird auf die Luftschraubenwelle 9o übertragen.