DE3438802A1 - Versteifte rohrfoermige propellerwelle - Google Patents

Description

Γ? / '?- O O Π O

Ο'.-υΟ O U Z

Versteifte rohrförmige Propellerwelle

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine versteifte rohrförmige Propellerwelle.

Um Drehmomente zwischen einer Kraftquelle und irgendeiner Art von Kraftsenke zu übertragen, ist es bekannt, rohrförmige Propellerwellen zu verwenden, deren Torsionswiderstand selbst bei relativ kleinem Querschnitt die übertragung verhältnismäßig großer Drehmomente ermöglicht.

Der Querschnitt von bisher z.B. bei Motorfahrzeugen verwendeten Propellerwellen steigt proportional zur Größe der Motorleistung und der Länge der Antriebswelle und ist in jedem Fall immer so gewählt, daß unter allen Betriebsbedingungen die Welle nie einer kritischen Schwingung unterworfen ist. Zudem werden Propellerwellenquerschnitte in den Fällen vergrößert, in denen die Wellen in Gegenwart von äußeren Belastungen, z.B. Aufprall von einschlagenden Körpern betrieben werden, da dann die Wellen in der Lage sein müssen, das angewandte Drehmoment auch dann zu übertragen, wenn sie an einer oder mehreren Stellen durchschlagen sind.

Das Gewicht bekannter Propellerwellen nimmt also proportional zum übertragenen Drehmoment, der Länge der Antriebswelle und dem Ausmaß zu, in dem die Welle einem Aufprall ausgesetzt ist.

Das Gewicht einer Antriebswelle ist normalerweise kein kritisches Problem bei Bodenfahrzeugen, während es im Fall eines Flugzeugs eine entscheidende Bedeutung annehmen kann. Wenn man nämlich bedenkt, daß der Schwanzrotor eines Standard-Hubschraubers mit dem Motor über eine Propellerwelle verbunden ist, die nicht nur relativ lang, sondern im allgemeinen auch über einen Teil ihrer Länge äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, ist das Gewicht der Welle ganz klar ein schwer zu lösendes Problem.

Die Lösung dieses Problems ist noch wichtiger, wenn es sich um Militärhubschrauber handelt, deren Propellerwellen-Quer-

O / ° O ^ίΛ Π

ο «-: ö ο υ U

schnitte so sein müssen, daß ihnen Löcher von 2 cm² Querschnitt nichts anhaben können, und deren Dicke so sein muß, daß sie eine Splitterbildung so weit wie möglich verlangsamen.

Unglücklicherweise sind Hubschrauber zur Erzielung solcher Eigenschaften mit Wellen ausgerüstet, die zwar in bezug auf Schwingungen kritisch oder sogar überkritisch sind, die aber immer überschwer sind, was sich negativ auf die Nutzlast auswirkt .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine relativ leichtgewichtige Propellerwelle kleinen Querschnitts anzugeben, die trotzdem einen relativ hohen Drehwiderstand, eine geringe Splittergefahr und einen so hohen Widerstand gegen Durchschläge aufweist, daß sie einem Zusammenbruch standhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine rohrförmige Propellerwelle gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Kern mit einer integralen Netzhülle aufweist, die sich über seine äußere Oberfläche erstreckt und diese berührt, wobei die Netzhülle aus einem leichtgewichtigen Kompositmaterial hergestellt ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines nicht begrenzend zu verstehenden Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden einzigen Figur näher beschrieben, die eine perspektivische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.

Das Bezugszeichen 1 in der Zeichnung zeigt einen Bereich einer Propellerwelle, die, obwohl sie ideal für den Gebrauch an einem Plugzeug, insbesondere an einem Hubschrauber, ist, ebensogut für die Übertragung von Antriebsdrehmomenten zwischen jeder Art von Antriebseinheit und jeder Art von Kraftsenke geeignet ist. Die Welle 1 weist einen rohrförmigen Kern 2 aus Metall oder Kompositmaterial auf sowie eine äußere Netzhülle 3 aus leichtgewichtigem Kompositmaterial\ bestehend aus mindestens zwei Fäden 4 und 5, die zur Bildung von Maschen 6 überkreuz

ο -> ο υ ο U Z

angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind die Fäden 4 und 5 um den Kern 2 in entgegengesetzter zylindrischer Spiralformation gewunden, aber jede andere Art von Wicklung ist ebenfalls anwendbar.

Die Fäden 4 und 5 bestehen vorzugsweise aus "Kevlar" oder Graphitfäden, die um die äußere Oberfläche des Kerns 2 gewunden und in ein geeignetes synthetisches Harz getaucht sind, das, wenn es zusammen mit dem Kern 2 im Ofen erhitzt wird, eine feste Verbindung der Netzhülle 3 mit dem Kern 2 bewirkt.

Der Widerstand gegen Torsion und Biegung des Kompositmaterials, aus dem die Netzhülle 3 besteht, ergibt eine beträchtliche Erhöhung des entsprechenden Widerstands der Welle 1, ohne daß deren Gewicht stark zunimmt. Die Hülle 3 ermöglicht also die Herstellung von Wellen mit einem sehr hohen Widerstand gegen Torsion und Biegung und relativ kleinen Durchmessern. Außerdem bildet jede Masche 6 eine "Bruchzelle", die einen Bruch oder ein Loch im Kern 2 daran hindert, sich über ihre Zellgrenzen hinweg auszubreiten. Die Fäden 4 und 5 widerstehen nicht nur der physikalischen Rißverbreiterung, sondern agieren auch als Lastableiter, um gefährliche Belastungen davon abzuhalten, sich im Bruchbereich zu konzentrieren; dadurch wird also der ursächliche Grund der Rißverbreiterung behoben.

Claims (5)

W198 D COSTRUZIONI ÄERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.A. I - 21017 CASCINA COSTA DI SAMARATE (Varese) VERSTEIFTE ROHRFÖRMIGE PROPELLERWELLE PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrförmige Propellerwelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kern (2) mit einer integralen Netzhülle (3) aufweist, die sich über seine äußere Oberfläche (7) erstreckt und diese berührt, wobei die Netzhülle (3) aus einem leichtgewichtigen Kompositmaterial besteht.

2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzhülle (3) mindestens zwei Fäden (4, 5) aufweist, die zur Bildung von Maschen (6) überkreuzt werden.

3. Welle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (4, 5) je in Spiralform um den Kern (2) gewunden sind.

4. Welle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leichtgewichtige Kompositmaterial "Kevlar"-Fäden aufweist.

5. Welle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das leichtgewichtige Kompositmaterial Graphitfäden aufweist.