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Rotor für Hubschrauber u. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf Rotoren
für Hubschrauber u. dgl. einschließlich Rotorfallschirme. Der Hauptzweck der Erfindung
ist die Schaffung eines verbesserten Rotors, der zusammengeklappt werden kann, so
daß er nur einen vergleichsweise beschränkten Raum einnimmt, wenn der Hubschrauber
in einer Halle, in einem Flugzeugträger od. dgl. abgestellt wird bzw. der Rotorfallschirm
in einem Flugzeug verstaut wird, und der beim Gebrauch während der Beschleunigung
des Rotors von Null auf die normale Betriebsdrehzahl durch die Wirkung der Zentrifugalkraft
in gestreckten Zustand gebracht werden kann. Zur Erreichung dieses Zwecks besitzt
der Rotor gemäß der Erfindung mindestens ein Blatt, das so ausgebildet ist, daß
dessen äußerer Teil bei Nichtgebrauch über den radial inneren Teil geklappt werden
kann, und das bei Gebrauch, wenn der Rotor von Null auf seine normale Betriebsdrehzahl
beschleunigt wird, durch die Zentrifugalkraft in gestreckten Zustand gebracht werden
kann.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. i ist eine Aufsicht auf einen Zweiblatthubschrauberrotor, wobei
ein Blatt im zusammengeklappten Zustand gezeigt ist,
Fig. 2 eine
teilweise geschnittene Ansicht des Rotors, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des
Blattendes, Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Dreiblattrotor und Fig. 5 eine perspektivische
Teilansicht eines Hubschraubers, der mit einem dem in Fig. I bis 3 gezeigten ähnlichen
Rotor versehen ist, jedoch zusätzlich eine Sperrklinkeneinrichtung aufweist, welche
die Blätter, nachdem der Rotor zu drehen aufgehört hat, in gestrecktem Zustand hält;
Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, welche die Sperrklinkeneinrichtung
in vergrößertem Maßstab zeigt, Fig. 7 eine entsprechende Aufsicht, Fig. 8 eine teilweise
geschnittene Ansicht eines Hubschrauberrotors mit zusammenklappbaren Blättern, bei
der eine Einrichtung gezeigt ist, mit der die Blätter nach Gebrauch wieder zusammengeklappt
werden können, Fig. 9 eine teilweise abgebrochen gezeichnete Aufsicht, Fig. Io eine
teilweise geschnittene Ansicht eines für einen Rotorfallschirm geeigneten Rotors,
Fig. II eine entsprechende, teilweise geschnittene Teildraufsicht; Fig. I2 und I3
sind Querschnitte nach den Linien XII-XII und XIII-XIII in Fig. II; Fig. I4 ist
eine der Fig. Io entsprechende, teilweise geschnittene Ansicht einer etwas anderen
Ausführungsform und Fig. I5 eine Teildraufsicht, die eine Einzelheit dieser Ausführungsform
zeigt.
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In den verschiedenen Figuren sind für die entsprechenden Teile die
gleichen Bezugszeichen verwendet.
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In Fig. I und 2, welche die allgemeine Anordnung eines Hubschrauberrotors
zeigen, ist das linke Blatt zusammengeklappt und das rechte gestreckt gezeigt, obgleich
sich in Wirklichkeit jedes Blatt normalerweise immer in demselben Zustand befinden
wird wie das andere. Die Blätter können von einer Hauptantriebswelle 2I angetrieben
werden, an der zwei in entgegengesetzten Richtungen sich erstreckende kurze, das
Drehmoment auf die Blätter übertragende Stangen starr befestigt sind, von denen
in Fig. 2 die Stange 22 zu sehen ist. Auf den Stangen 22 sind zwei rohrförmige Wellen
23; 24 axial verschiebbar gelagert, die von Stoßstangen 25 gedreht werden können,
welche an ihrem oberen Ende an Hebelarmen 26, 27 der rohrförmigen Wellen 23, 24
angelenkt sind. Die Stoßstangen 25 können in bekannter Weise durch eine nicht gezeigte
Taumelscheibe betätigt werden. Die äußeren Enden der rohrförmigen Wellen 23, 24
sind durch Gelenkbolzen 28,29 mit Gabelteilen 3I, 32 verbunden, die ihrerseits durch
Gelenkbolzen 33, 34 mit Bügeln 35, 36 verbunden sind. An dem Bügel 35 sind zwei
parallele Führungsstangen 37, 38 und an dem Bügel 36 zwei gleiche Führungsstangen
39, 4o befestigt. Auf den Führungsstangen 37, 38 kann der Wurzelabschnitt 42 des
einen Blattes und auf den Führungsstangen 39, 4o der Wurzelabschnitt 43 des anderen
Blattes gleiten. Alle anderen Blattabschnitte 44, 45, 46 und 47, 48, 49 werden durch
ein endloses Stahlkabel 5I zusammengehalten, das durch Führungsbohrungen in diesen
Blattabschnitten hindurchgeht. An den äußeren Enden der Blattspitzenabschnitte 46,
49 läuft das Stahlkabel 5I um bogenförmige Führungen 52 (Fig. 3) herum. Über die
äußeren Enden der Blattspitzenabschnitte 46, 49 sind Endkappen 53 gezogen, um diesen
eine wirksame aerodynamische Form zu geben. An den äußeren Enden der Blattabschnitte
42, 44, 45, 43, 47 und 48 vorgesehene halbkugelförmige Vorsprünge 55, 56 sind so
ausgebildet, daß sie in entsprechende Vertiefungen in den inneren Enden der Blattabschnitte
44, 45, 46, 47, 48 und 49 eingreifen.
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Wenn der Hubschrauber in einer Halle abgestellt wird, werden normalerweise
beide Blätter zusammengeklappt, wie es in Fig. I und 2 für Blatt 42, 44, 45, 46
gezeigt ist. Wenn jedoch die Welle 2I zu rotieren beginnt, werden die Blätter durch
die an ihnen wirkende Zentrifugalkraft auseinandergeklappt. Beim Auseinanderklappen
wird die Zentrifugalkraft außerdem bewirken, daß die Blattabschnitte 42, 44, 45
und 43, 47, 48 auf dem Kabel 5I nach außen gleiten, bis sie dicht aneinanderliegen
und die Blattabschnitte 45 und 48 in enger Berührung mit den Blattspitzenabschnitten
46 und 49 stehen. Wenn sich die Blätter in diesem gestreckten Zustand befinden,
verhalten sie sich wie eine starre Einheit, wobei die obenerwähnten halbkugelförmigen
Vorsprünge in die entsprechenden Vertiefungen eingreifen, um eine Winkelversetzung
eines Abschnitts gegenüber einem anderen des gleichen Blattes unter der Wirkung
von Verdrehkräften zu verhindern. Die gesamte an jedem Blatt wirkende Zentrifugalkraft
wird durch das Kabel 51 aufgenommen.
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Bevor die Blätter wieder zusammengeklappt werden können, müssen ihre
Blattwurzelabschnitte längs der Führungsstangen 37, 38 und 39, 4o nach innen in
Richtung auf die Welle 2I geschoben und die Zwischenabschnitte 47, 48 bzw. 44, 45
in ähnlicher Weise eingestellt werden, bis zwischen den benachbarten Blattabschnitten
genügend Spielraum vorhanden ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird der Ausdruck Einstellgelenk
bei Bezugnahme auf die Drehzapfenverbindung zwischen den rohrförmigen Wellen 23,
24 und den kurzen Stangen 22 und die Ausdrücke Schleppgelenk und Schwingengelenk
für die durch die Gelenkbolzen 28, 29 und 33. 34 geschaffenen Drehzapfenverbindungen
benutzt.
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In vielen Fällen kann das Schleppgelenk auch weggelassen werden.
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Fig. 4 zeigt, wie die in Fig. i bis 3 dargestellte Ausbildung einem
Dreiblattrotor angepaßt werden kann. jedes der drei mit den Bezugszeichen 81, 82,
83 bezeichneten Blätter ist aus einzelnen Blattabschnitten ähnlich denjenigen des
in Fig. i und 2 gezeigten Rotors zusammengesetzt. In diesem Fall ist jedoch das
endlose Kabel 51 der vorher beschriebenen
Ausführungsform durch
eine Kabelanordnung ersetzt, welche aus drei durch die Abschnitte der drei Blätter
gefädelten Schleifen 84, 85, 86 besteht, die mit ihren inneren Enden mit einem Ring
87 verbunden sind, der ebenfalls aus einem Stahlkabel bestehen kann.
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Fig. 5 zeigt in schematischer Weise einen Hubschrauber, der mit einem
Rotor ausgerüstet ist, welcher dem in Fig. I bis 3 gezeigten ähnlich ist, jedoch
darin abgewandelt ist, daß die Führungsstangen 39', 40', wie nachfolgend an Hand
der Fig. 6 und 7 beschrieben wird, mit Klinken 63, 64 zusammenarbeitende Sperrzähne
6I, 62 aufweisen.
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In Fig. 6 und 7 ist die Ausbildung der Antriebswelle 2I, Stange 22
und rohrförmigen Welle 24 gleich derjenigen der entsprechenden in Fig. I bis 3 gezeigten
Teile. Zwischen 2I und 24 ist jedoch eine Distanzbuchse 65 vorgesehen. Weiterhin
ist an dem Bügel 36' ein Vorsprung 66 angeformt, der mit einer Anlage 67 an dem
Teil 32' zusammenwirkt und verhindert, daß die Führungsstangen 39' 40' unter die
Waagerechte herunterschwenken, wenn der Rotor zu drehen aufhört.
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Die Klinken 63, 64 können sich in rechteckigen Führungen in einem
an dem inneren Ende des Blattwurzelabschnitts 43 durch Schrauben 68 befestigten
Halter 67 (Fig. 7) in senkrechter Richtung verschieben. Gleichfalls durch die Schrauben
68 an dem Halter 67 befestigte Federn 69, 7o greifen in Vertiefungen in den Klinken
63, 64 und drücken diese in Eingriff mit den Sperrzähnen 6I, 62.
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Bevor das Blatt wieder zusammengeklappt werden kann, müssen die Klinken
63, 64 angehoben werden, um sie außer Eingriff mit den Sperrzähnen 6I, 62 zu bringen.
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Fig. 8 und 9 zeigen eine Blattzusammenklappvorrichtung, die bei dem
in Fig. I bis 3 gezeigten Rotor vorgesehen werden kann, ohne daß sehr wesentliche
Abänderungen erforderlich sind. Diese Vorrichtung umfaßt eine Scheibe 7I, die an
dem oberen Ende einer koaxial zu der hohlen Hauptantriebswelle 2I angeordneten Welle
72 befestigt ist. An der Scheibe 7I sind zwei Stahlkabel 73, 74 befestigt, die durch
Führungen 75, 76, 77, 78 hindurchgezogen und an ihren Enden mit den Spitzen der
Blattabschnitte 46 und 49 verbunden sind. Die Welle 72 kann über Kegelräder 68,
69 und eine Kupplung 70 von einem Elektromotor 79 angetrieben werden.
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Wenn im Betrieb der Rotor zu drehen aufhört, wird der Elektromotor
79 eingeschaltet und die Kupplung 7o eingerückt, so daß die Scheibe 7I sich dreht
und die Stahlkabel 73, 74 aufwindet. Durch den Anfangszug an den Stahlkabeln 73,
74 können die Klinken 63, 64 (Fig. 5 bis 7) der Sperreinrichtung, falls vorhanden,
außer Eingriff gebracht werden.
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Der Elektromotor 79, die Kegelräder 69, 68 und die Kupplung 7o können
auch durch eine an der Welle 72 wirkende, nicht gezeigte Bremsvorrichtung ersetzt
werden. Wenn diese Vorrichtung, kurz bevor der Rotor zu drehen aufhört, betätigt
wird, um die Welle 72 festzuhalten, werden die Stahlkabel 73, 74 durch das Weiterdrehen
des Rotors, bevor dieser schließlich aufhört, sich zu drehen, auf der Scheibe 7I
aufgewunden und dadurch die Blätter zusammengeklappt.
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Um die aerodynamischen Verluste auf ein Minimum zu reduzieren, werden
die Stahlkabel 73, 74 bei gestreckten Blättern vorzugsweise in Nuten od.
dgl. in der Oberfläche der Blätter angeordnet.
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Die Kupplung 70 und der Elektromotor 79 oder die sie ersetzende
Bremsvorrichtung können so angeordnet sein, daß sie in bekannter Weise vom Führerraum
aus bedient werden können.
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Fig. Io und II zeigen einen Rotor für einen Rotorfallschirm. Dieser
Rotor ist darin, daß die Blattabschnitte klappbar und auf einem Stahlkabel 5I aufgefädelt
sind, ähnlich dem an Hand der Fig. I bis 3 beschriebenen Hubschrauberrotor. Die
Blattwurzelabschnitte43 können ebenfalls auf Führungsstangen 39, 40 gleiten, und
paarweise vorgesehene kugelförmige Vorsprünge 55 verhindern wieder eine relative
Winkelversetzung der Blattabschnitte durch an den gestreckten Blättern wirkende
Verdrehkräfte.
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Innerhalb einer Flanschhülse 94 ist mittels oben und unten angeordneter
Schrägrollenlager 95 und 96 ein Aufhängerohr 9I drehbar gelagert, an dessen unterem
Ende ein Teil 92 aufgeschraubt ist, das unten mit einem die Last tragenden Auge
93 versehen ist. Das Aufhängerohr 9I ist zum Zweck der Lagerung an seinem oberen
Ende mit einem schrägen Flansch 97 versehen, und auf seinem Gewindeschaft ist ein
Lagerkonus 98 aufgeschraubt, der durch eine Gegenmutter 99 in seiner Lage festgehalten
wird. An der Hülse 94 sind zwei Paare von Ansätzen IoI, Io2 und Io3, Io4 vorgesehen,
die schräg die Schwingengelenke für die Blätter bildende Gelenkzapfen Io5 tragen.
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Wie in Fig. I2 und I3 gezeigt, hat der Blattwurzelabschnitt 43 einen
gegenüber den übrigen im Querschnitt einander ähnlichen Blattabschnitten 47, 48
und 49 anderen Querschnitt. Die im Verhältnis größere Dicke des Blattwurzelabschnitts
43 ergibt genügend Raum für die Aufnahme der Führungsstangen 39, 4o, und die Form
des Querschnitts ist, indem die Unterfläche Io6 (Fig. I2) des Blattwurzelabschnitts
43 eine größere Anstellung aufweist als die Unterflächen 107 (Fig. 13) der
übrigen Abschnitte 47, 48, 49 desselben Blattes, derart, daß die Anfangsdrehung
des Rotors vor dem Auseinanderklappen der Blätter beschleunigt wird.
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Fig. 14 und 15 zeigen eine Abwandlung der in Fig. io bis 13 dargestellten
Ausführungsform, indem Mittel vorgesehen sind, um den Anstellwinkel der Blätter
während des letzten Teils des Niedergehens kurz vor der Landung zur Erreichung einer
zusätzlichen Bremswirkung zu vergrößern.
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Bei dieser Abwandlung besitzt die Flanschhülse 94 zwei vorspringende
Ansätze i z i, i 12, die eine kurze Stange 22 tragen, deren wegragende Enden rohrförmige,
die inneren Teile der Schwingengelenke bildende Wellen 24 stützen. Die rohrförmige
Welle 24 wird durch ein nicht gezeigtes, in ähnlicher Weise wie in Fig. i und i
i dargestellt
angeordnetes endloses Kabel am Heruntergleiten von
der Stange 22 gehindert. Winkelbewegungen der Welle 24 um die Einstellachse, d.
h. um die Achse der Stange 22, werden durch einen mit einem Joch II3 verbundenen
Hebelarm 27 gesteuert. Der mittlere Teil des Jochs II3 ist an dem oberen Ende einer
Stange II4 befestigt, indem er durch eine Kronenmutter II7 zwischen einem Flansch
II5 an der Stange und einer Scheibe II6 eingeklemmt ist. Die Stange kann sich in
einer in das Aufhängerohr 9I' eingeschraubten Büchse II8 drehen und axial verschieben.
Eine Feder II9, die zwischen der Büchse II8 und einer sich an einem Vorsteckstift
I2I abstützenden Scheibe eingespannt ist, drückt die Stange II4 nach oben, wobei
sie den Sprengkopf I22 eines an dem unteren Ende der Stange II4 vorgesehenen Schraubbolzens
gegen einen Begrenzungsanschlag I23 zieht, der in das untere Ende des Aufhängerohrs
9I' eingeschraubt ist.
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Der Sprengkopf I22 ist durch eine flexible elektrische Leitungsschnur
I24 mit einem Stecker I25 verbunden, der in eine Steckdose I26 eingesteckt werden
kann, die an einem eine Batterie I28 enthaltenden Kasten I27 angebracht ist. Der
eine Anschluß der Batterie I28 ist über eine Leitung I29 mit dem einen Anschluß
der Steckdose und der andere Anschluß ist über eine Leitung I3I mit dem einen Kontakt
eines Schalters I32 verbunden, dessen anderer Kontakt über einen Leiter I33 mit
einem in einer Halterung I35 gleitenden metallischen Stempel I34 verbunden ist.
Eine zwischen der Halterung I35 und einem Flansch I37 an dem Stempel I34 angeordnete
Druckfeder I36 strebt danach, den Stempel nach oben zu bewegen, um sein spitzes
Ende I38 mit einem elektrischen Kontakt I39 in Berührung zu bringen, der mit dem
zweiten Anschluß der Steckdose I26 verbunden ist. An dem unteren Ende des Stempels
I34 ist mittels einer durch eine Bohrung in dem Boden des Kastens I27 hindurchgehenden
Schnur I42 ein Gewicht I4I angehängt. Das eine Ende des Schaltstücks des Schalters
I32 ragt in eine in der Seite des Stempels I34 vorgesehene Nut I43.
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Wenn der in Fig. I4 und I5 dargestellte Rotorfallschirm mit einer
an dem Auge 93 angehängten Last und mit dem Stecker I25 in der Steckdose I26 von
einem Flugzeug abgeworfen wird, fällt das Gewicht I4I nach unten und zieht über
die Schnur I42 den Stempel gegen den Druck der Feder I36 zurück. Der Schalter I32,
der vorher in der Aus-Stellung gewesen ist, wird durch das obere Ende des mit dem
Schaltstück im Eingriff stehenden Schlitzes I43 in die Ein-Stellung bewegt. Der
Stromkreis ist nunmehr in Bereitschaftsstellung. Sobald das Gewicht I4I den Boden
berührt, wird sich der Stempel I34 nach oben bewegen, bis sein spitzes oberes Ende
I38 den Kontakt I39 berührt, wodurch der elektrische Zünder des Sprengkopfes I22
mit der Batterie I28 verbunden wird. Der Schraubenkopf I22 wird jetzt weggesprengt,
woraufhin die Stange II4 durch die Feder II9 zusammen mit dem Joch II3 nach oben
bewegt wird und von letzterem durch die Verbindung mit dem Hebelarm 27 die Welle
24 so gedreht wird, daß sich der Anstellwinkel der Blätter vergrößert.
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Die Vergrößerung des Anstellwinkels der Rotorblätter ergibt eine vergrößerte
Bremswirkung für den herunterfallenden Rotorfallschirm und seine Last, so daß die
letztere ohne gefährlichen Aufprall den Boden erreichen kann.