Bezeichnung der Erfindung:
Einfache Vorrichtung für relativ
kleine Änderungen des Durchmessers von Propellern zwecks Verbesserungdes WirkunTsgrades
über einen großen Geschwindigkeitabereich. 1. Patentbeschreibung
Die
Erfindung bezieht sich auf Propeller, die in gasförmigen oder .,heitsbereich eine
mögflüssigen Medien über einen großen Geschwindic lichst gute Umsetzüng der Antriebsleistung
in Schub züi erbringen haben. Bekanntlich müssen Propeller bei Geschwindigkeiten
arbeiten, die von rückwärtigen langsamen (bei Hubschraubern und Senkrechtstartern
im Sinkflu g) bis zu sehr hohen Vorwärtsgeschwindipkeiten in der schnellgten
Fortbewegung der Fahrzeuge reichen. Title of the invention: Simple device for relatively small changes in the diameter of propellers in order to improve the efficiency over a wide range of speeds. 1. Patent description The invention relates to propellers which, in gaseous or. It is well known that propellers have to operate at speeds that range from slow rearward (in the case of helicopters and vertical take-off planes in descent ) to very high forward speeds in the rapid movement of vehicles.
CI Bei derartigen Propellern ist aus strömungstechnischen Gründen
immer der Nachteil -egeben$ daß sie nur für eine bestimmte Geschwindigkeit die Antriebsleigtitni7
optimal in Schub umsetze n. Für den Croßen verbleibenden Geschwindigkeitsbereich
unterhalb und oberhalb dieser einen llAuslerungsgeschwindigkeittl ergibt ein
PS des Antriebes rrundsätzlich ID #D -weni-er 1-- Schub,
zum Teil erheblich weniger. Dieser schlechte Wirkt -sr_I lu grad kann nur
zum kleinen Teil durch die Verstellung des Propellerzum blattwinkels aus-eglichen
werden. Um trotzdem für ein Flugzeug Beispiel kurze Startstrecken und hohe Reiseflug-eschwindigkeiten
zu erzielen ist man gezwungeA, hohe Antriebeleistungen zu installieren. Doch auch
hiär sind Grenzen gesetzt, bei denen stärkere Triebwerke auch nicht mehr helfen,
weil wegen seines festen Durchmessers der Luftdurchsatz durch den Pro-Peller und
die Machzahl der Blattspitze nicht entsprechend den wechselnden Betriebsbedinr-unmen
variiert werden können.CI is -egeben fluidic reasons always the disadvantage In such propellers $ that they optimally converting only for a certain speed, the Antriebsleigtitni7 in shear n For Crossen remaining speed range below and above this a llAuslerungsgeschwindigkeittl gives a PS of the drive rrundsätzlich ID #D. - less 1 thrust, sometimes considerably less. This bad effect can only be compensated to a small extent by adjusting the propeller to the blade angle. In order to still achieve short take-off distances and high cruising speeds for an aircraft, for example, one is forced to install high propulsion powers. But even here there are limits, with which more powerful engines can no longer help, because due to its fixed diameter, the air throughput through the Pro-Peller and the Mach number of the blade tip cannot be varied according to the changing operating conditions.
ter aus diesen Gründen wünschenswerte Propeller mit in großem Maße
var'iablem Durchmesser würde die erforderliche Anpassune:sfähigkeit bringen. Für
Hubschrauber sind wegen der meist gleichförmigen Blatt-CD k#nturen relatilg große
Durchmesseränderungen möglich und auch schon
in Entwicklung. Für Propeller an herkömmlichen und Senkrechtstart-
flugzeugen jedoch stoßen die zurvollen Anpassung an die sehr
unter-
schiedlichen Betriebsbedingunren erforderlichen großen Änderungen
des Durchmessers auf fast unüberwindliche technclorische Schwierig-
keilten, solange man die größtmögliche Gleichförmigkeit der
Blattkon-
turen über den Bereich der Dtirchmesseränderun-#7en zum Ziele
setzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu-runde, diese Nachteile größten-
teils zu beseitigen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurchl
daß in
die Blattspitzen bestehender oder neu zu entwerfender Propeller
flach profilierte Platten eingebaut werden, die unter Vernachlässigung
möglichst stetiger äußeralt Blattkonturen mittels einer geeigneten
Vorrichtung radial und synchron über den ursprünglichen Durchmesser
hinaus ausgefahren bzw. dahin wieder eingefahren werden können.
Man erreicht nämlich dadurch, daß die Radiusänderune von Propellern
über einen Teil des idealen Bereiches verwirl-lichbgr wird
und daß
die Radiusänderung ihrerseits in lohnender Weise den Propeller
in
die Lage versetzt, eine gegebene Antriebsleistung für einen
großen
Bereich von Betriebabedingungen annähernd optimal in Schub
umzu-
setzen. Durch die vorstehend definierte Beschränkung in Konturgtetig-
keit und Weg erreicht man z. B. schließlich ohne kostspieligen,
lang-
wierigen und eventuell erfolglosen Entwicklungsaufw-and und
ohne stär-
kere Triebwerke, daß Propeller von. Luftfahrzeugen optimal
auf Reise-
flug ausgelegt werden können und daß sie trotzdem:
a) bei herkömmlichen Propellerflug zeuren merklich kürzere
Start-
strecken, ebnen besseren Steigflug oder eine höhere Startzu-
ladung ermöglichen.
b) bei senkrechtstartenden Flugzeugen ein erheblich
höheres Start-
gewicht ermöglichen bis etwa zur Verdoppelung derjenigen Nutz-
last, die ohne die ausfahrbaren Platten möglich ist.
Zweckmäßigerweise werden zu diesem Zweck in Richtung des Propeller-
radius verjüngte profilierte flache Metallplatten mit parallelen
Längig4)tanten genommen, die mit ihren Abmessungen innerhalb
der Ab-
messungen der Blattspitzen des Propellers untergebracht werden
können
und dort in Führund"g'elagert sind, welche den Platten das
radiale
Ausfahren ohne Spiel ermöglichen. Die Aus- und Einfahrvorrichtung
besteht zweckmäßigerweise aus einer Schraubenspindel, die ihr
Iffider-
la-,er an ihrem der Provellernabe zugewandten Ende hat und
dort
sychron zu den Schraubenspindeln der übrigen Propellerblätter
ange-
trieben wird, um eine Umwucht der Luftschraube zu verhindern,
Diese Art der Ausführung ist besonders zweckmäßig, weil sie
sehr ein-
fach herzustellen ist und keine neuen Propellerentwicklungen
erfor-
dert, sondern in bestehende eingebaut werden-kann und weil
sie keine
neuartigen tee - hnologischen Probleme stellt, Weiterhin
ist diese Aus-
führung deshalb sehr zweckmäßig, weil sie für die profilierte
Metall-
platte mit zunehmendem Radius eine Verjüngung des Profiles
ermöglicht,
welches die nachteiligen Machzahleffekte am äußeren Propellerumfang
reduziert.
Im folgenden ist ein Ausfährungsbeispiel der Erfindung unter
Bezug-
nahme auf die technisch-konstruktive Zeichnung näher beschrieben:
In einem Propellerblatt 1 ist eine flach profilierte
Platte 2 mit
ihren parallelen Kanten in parallelen Führungsschlitzen
3 gleitend
gelagert. Am schmaleren geschwungenen und geschlitzten
Ende der
Platte 2 sitzt damit fest verbunden eine Schraubenmutter 4,
in der
sich eine Schraubspindel 5 drehen kann. Die Schraubspindel
5 ist am
Ende, das der Propellernabe zugewendet ist in einem Axiallager
7 ge-
lagert, um eigene Zentrifugalkräfte und die der Platte 2 aufzunehmen.
Dasselbe Ende der Schraubspindel 5 'trägt ein Zahnrad,
welches in ein
Getriebe 6 eingreift. Das Getriebe hat einen Antrieb
8.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Bei
Drehun- des Getriebes 6 mittels des mit den gleichen
Antrieben in den
restlichen Propellerblättern synchron laufenden Antriebes 8-wird
die
Schraubspindel 5 in Drehung versetzt. Die auf der Schraubspindel
5
sitzende Schraubenmutter 4 kann sich durch ihre feste Verbindung
mit
der flach profilierten Platte 2 nicht mit der Schraubspindel
5 mit-
drehen und bewegt je nach Drehrichtung die flach profilierte
Platte 2
aus dem Propellerblatt 1 hinaus oder in dieses hinein.
JLe nach dem.konstrukti ven Aufbau der Propellerblätter
11 der Propel-
lernabe und der Propellerantriebswelle kani die Vorrichtung
zum Ein-
und Ausfahren der flach profilierten Platten 2 auch zentral
in der
Prop ellernabe ausgeführt werden-. Dazu müßten die Schraubspindeln
in allen Propellerblättern eine Verlängerung erhalten, die
bis in die
Propellernabe führt. Dort müßte dann ein zentraler Antrieb
wie 8 und
ein zentrales Getriebe mit geeigneter Verzahnung vorhanden
seing woffl
durch gleichzeitig'das synchrone Ausfahren der flach profilierten
Plat-
ten sichergestellt wäre. Diese Ausführungsart ist einfacher
als die
in der Zeichnung dargestellte, kann aber nue angewendet werden,
wenn
es die Nabenkonstruktion und die der Propellerantriebewelle
räumlich
erlauben.
The propellers with a large variable diameter, which are desirable for these reasons, would bring the necessary adaptability. For helicopters, relatively large changes in diameter are possible, and indeed already, because of the mostly uniform sheet CD shapes in development. For propellers on conventional and vertical take-off
aircraft, however, encounter the full adaptation to the very under-
different operating conditions required major changes
of the diameter to almost insurmountable technical difficulties
wedged, as long as the greatest possible uniformity of the blade con
targets over the area of diameter changes.
The invention is to-round the task of these disadvantages greatest-
partly to be eliminated. According to the invention, this is done by in
the blade tips of existing or newly designed propellers
Flat profiled panels are built in, which are neglected
as steady as possible externally old leaf contours by means of a suitable
Device radially and synchronously over the original diameter
can be extended out or retracted there.
This is achieved by the fact that the radius change of propellers
becomes confusing over part of the ideal area and that
the change in radius for its part in a worthwhile way the propeller in
able to provide a given drive power for a large
Range of operating conditions almost optimally to be converted into thrust.
set. Due to the restriction defined above in contour continuous
speed and path can be achieved z. B. finally without expensive, long
tedious and possibly unsuccessful development effort and without much
kere engines, that propeller from. Aircraft optimally for travel
flight and that you nevertheless:
a) with conventional propeller aircraft, noticeably shorter take-off times
stretch, pave a better climb or a higher take-off
enable charge.
b) in the case of vertical take-off aircraft, a significantly higher take-off
allow up to about doubling the useful
load that is possible without the retractable plates.
Appropriately for this purpose in the direction of the propeller
radius tapered profiled flat metal plates with parallel
Längig4) aunts taken with their dimensions within the waste
measurements of the blade tips of the propeller can be accommodated
and are stored there in guide and "bearings," which give the plates the radial
Enable extension without play. The extension and retraction device
expediently consists of a screw spindle, which its Iffider-
la-, it has at its end facing the proveller hub and there
synchronously with the screw spindles of the other propeller blades
is driven to prevent an unbalance of the propeller,
This type of execution is particularly useful because it is very
is easy to manufacture and does not require any new propeller developments.
changes, but can be built into existing ones and because they do not
presents novel tea - hnological problems, furthermore this
management is very useful because it is used for the profiled metal
plate allows the profile to taper with increasing radius,
which the disadvantageous Mach number effects on the outer circumference of the propeller
reduced.
The following is an Ausfährbeispiel the invention with reference
is described in more detail on the technical-constructive drawing:
In a propeller blade 1 is a flat profiled plate 2 with
their parallel edges sliding in parallel guide slots 3
stored. At the narrow, curved and slotted end of the
Plate 2 is firmly connected to a nut 4 in which
a screw spindle 5 can rotate. The screw spindle 5 is on
End facing the propeller hub in a thrust bearing 7
stored in order to absorb its own centrifugal forces and those of the plate 2.
The same end of the screw spindle 5 'carries a gear which is in a
Gear 6 engages. The gearbox has a drive 8.
The mode of operation of the device described is as follows: When
Rotation of the gear 6 by means of the with the same drives in the
remaining propeller blades synchronously running drive 8-is the
Screw spindle 5 set in rotation. The on the screw spindle 5
seated screw nut 4 can be fixed by its fixed connection with
of the flat profiled plate 2 not with the screw spindle 5
rotate and move the flat profiled plate 2 depending on the direction of rotation
out of the propeller blade 1 or into it.
JLe after the construction of the propeller blades 11 of the propeller
learning hub and the propeller drive shaft kani the device for
and extending the flat profiled plates 2 also centrally in the
Prop ellernabe be run-. The screw spindles would have to do this
in all propeller blades received an extension that extends into the
Propeller hub leads. There would then have to be a central drive such as 8 and
a central gear with suitable gearing is present
due to the synchronous extension of the flat profiled plate
would be guaranteed. This embodiment is simpler than that
shown in the drawing, but can be used if
the hub construction and that of the propeller drive shaft in three dimensions
allow.