DE676033C - Steilschrauber, insbesondere Tragschrauber, mit seitlich kippbarem Rotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Steilschrauber und insbesondere Tragschrauber, d. h. solche, bei denen der Rotor während des Fluges nur unter der Einwirkung des Flugwindes umläuft; sie ist jedoch auch anwendbar bei einem Rotor, der während des Fluges angetrieben wird.

Es ist bereits bekannt, den Rotor sowohl

zum Zwecke des Wendens seitlich quer zur Rumpflämgsebene, als auch zwecks sonstiger Einstellung des Rumpfes während des Fluges vor- und rückwärts zu kippen.

Praktische konstruktive Erwägungen haben es erforderlich gemacht, den den Fußpunkt des Rotiorträgers bildenden Schwenkzapfen, um den der Rotor seitlich (oder seitlich und in der Längsrichtung des Fahrzeuges) kippbar ist, in einiger Entfernung unter der Rotornabe anzuordnen. Wenn dann der Rotor seitlich quer zum Rumpf gekippt wird, so wird die Rotornabe als körperliches Ganzes quer zum Rumpf in der Kipprichtung bewegt. Das ist unvorteilhaft, da dadurch zum Teil die mit der Kippuing des Rotors beabsichtigte Wirkung beeinträchtigt wird, und zwar aus folgernden Gründen.

Der Steilschrauber hat in seiner Gesamtheit das Bestneben, dem Neigungswinkel der Scheibe (das ist die Umlauf ebene der Rotorflügel) beim Kippen des Rotors zu folgen.

Die Auftriebsresultierende des Rotors kann als zusammenfallend mit der Mitte der Rotornabe angesehen werden. Nimmt man an, daß der Rotor nach rechts gekippt wird, so liegt die Schwerpunktssenkrechte des Steilschraubers nun links von dem Angriffspunkt der Auftriebsresultierenden. Das hat aber die Wirkung, daß der Steilschrauber sich schräg nach links umzulegen sucht; die schließlich resultierende Lage des Steilschraubers wird durch die geometrische Summe dieser beiden Wirkungen bestimmt.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu überwinden. Sie besteht darin, daß zwangsläufig mit der die seitliche Kippung oder eine seitliche Kippkomponente vermittelnden Einrichtung eine Einrichtung verbunden ist, die den Rotor entgegengesetzt dem Kippsinne verschiebt.

Für dem genannten Zweck ist das Verhältnis der Rotorverschiebung zur Rotorkippung so zu bemessen, daß das infolge der Rotorverschiebung aus der Schwerpunktsebene erzeugte Quermoment das durch die Rotorkippung entstehende Quermoment der Rotorresultierenden ausgleicht.

Das Verhältnis der Rotorvierschiebung zur Rotorkippung kann aber auch so bemessen sein, daß das infolge der Rotorverschiebung aus der Schwerpunktsebene erzeugte Quer-

moment größer ist als das die Rotorkippung erzeugende Quermoment der RoCorresultierenden. Das gilt für solche Fälle, in denen die Schräglage des Steilschraubers unterstützt bzw. gefördert werden soll.

Es kann auf mancherlei Art erreicht wer* .· den, den Fußpunkt des Rotorträgers seitlich; zu verschieben; die Art, wie das erfolgt, hängt davon ab, wie der; Rotorträger gelagert ist. Wird der Rotormast an drei Punkten gelagert, wobei zwei Punkte quer im Abstand voneinander exzentrisch zu einer sie steuernden Achse angeordnet sind und deren Verbindungslinie die letztere schneidet (Z-Kurhel) und der dritte Punkt im Abstande van den ersten beiden Punkten angeordnet ist, so wird lerfindungsgemaß die Anordnung getroffen, daß die die Z-Kurbel steuernde Achse axial verschiebbar ist und ein an ihr befestigter Stift in eine gewindeartige ortsfeste Führungsbahn derart eingreift, daß ihre Verdrehung zugleich ihre Verschiebung und damit die der Rotiormastwurzel in bestimmtem Maße bewirkt.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. ι zeigt schematisch einen Steilschrauber, dessen Rotor mit Träger nach rechts gekippt ist.

Fig. 2 entspricht der Fig. 1 mit dem Unterschiede, daß der mach rechts gekippte Rotor mit seinem Träger gleichzeitig nach links verschoben ist.

Fig. 3 zeigt im Aufriß und teilweise im Schnitt eine Ausführungsform des Rotormastes und die damit zusammenhängenden Getriebeteile.

Fig. 4 ist leine Grundrißdarstellung nach Fig. 3 und

Fig. 5 ein senkrechter Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. 4.

Fig. 6 zeigt in einer Einzeldarstellung und teilweise im Schnitt die Lagerung des Rotormastes auf einer Z-Kurbel.

Fig. 7 zeigt in eimer Ansicht von links gesehen das Schraubengetriebe zur axialen Verschiebung der als Fußpunkt des Rotormastträgers dienenden Z-Kurbel.

Fig. 7 a stellt eine Grundrißansicht der Getriebehülse dar.

In der schematischen Darstellung nach Fig. ι ist der Rotor A auf einem Rotormast B angeordnet, der seitlich gekippt ist. In der Zeichnung ist der Rotiormast oben nach rechts gekippt; da der KippzapfenJin einem Abstand unter der Mitte D der Rotornabe liegt, ist die letztere in der . Kipprichtung quer über den Rumpf hin bewegt. Die Rotorscheibe, d. h. die Umlaufebeine der Rotorflügel, ist, wie die Fig. 1 erkennen läßt, geneigt. Dabei hat das Flugzeug das Bestreben, dem Neigungswinkel dieser Rotorscbeibe zu folgen und also sich in der Richtung des Pfeiles E nach der Steuerbordseite zu neigen. Die "Äuftriebsresultierende des Rotors kann als ;' iöit der Rotorjiabenmitte D zusammenfallend ;'^;;apgesehen werden. Wenn der Rotor nach wfechts gekippt ist, so befindet sich die durch den Schwerpunkt F gehende Senkrechte links von der Nabenmitte D, also links von der Auftriebsresultieranden. Das wieder hat die Entstehung eines Momentes zur Folge, durch das der Rumpf eine Drehung nach links erhält, die durch den Pfeil G angedeutet ist. Die schließliche Lage wird bestimmt durch geometrische Summe dieser beiden Momente. Das Ergebnis ist unvorteilhaft. Nicht nur wird dadurch die durch das Kippen des Rotors beabsichtigte Wirkung beeinträchtigt, sondern unter gewissen Flugverhältnissen kann sogar eine Stabilitätsgefährdung eintreten.

Wenn auch! die Erfindung bei solchen Rotiorbauten angewendet werden kann, die auf verschiedene Weise zu kippen sind, so ist es doch zweckmäßig, die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf einen Rotor zu beschreiben, der auf einer Z-Kurbel gelagert ist.

Aus den Fig. 3 und 7 a ist zu entnehmen, daß bei dieser besonderen Bauweise der den Rotor tragende hohle Mast 1, um den die Rotiornabe i^A schwenkbar ist, nach unten gegabelt und mit zwei nach unten gebenden seitlichen Backen 2 und 3 versehen ist, die auf den Lagerteilen 4 und 5 einer Z-Kurbeltrommel 6 drehbar sind. Die letztere Trommel 6 ist auf eimer Achse 7 festgekeilt, die in Lagern 8 und 9 (Fig. 5) eines auf einer nicht dargestellten Säulenkonstruktiion des Rumpfes angeordneten Gerüstes 10 gelagert ist. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Achse A-A der gleichachsigen parallelen Lagerteile 4 und 5 der Z-Kurbeltrommel 6 in einem von einem rechten !abweichenden Winkel zur Mittelachse B-B der Z-Kurbelachse 7 liegt. Bei dieser Bauweise kann (entweder die Mittelachse der Trommel 6 ioder die Mittelachse der Achse 7 rechtwinklig zur Mittelebene C-C des Flugzeuges angeordnet sein. Vorzugsweise erhält jedoch die Mittelachse B-B des Kurbelzapf ens 7 eine rechtwinklige Anordnung zur hu Rumpfmittellängsebene C-C, da dann die Vor- und Rückwärtskippung des Rotormastes 1 nach einer Linie erfolgt, die die Mittellängsebene schneidet, so daß infolgedessen die Gleichgewichtsstörung der Hubkraft, die sich aus einer Vieränderung der Einstellwinkel seitlich sich erstreckender Flügel ergibt, wieder ausgeglichein wird, wenigstens bis zu einem gewissen Grade, und zwar dadurch, daß die Rotormitte in bezug auf die Schwerpunkts- iao senkrechte eine Verschiebung erfährt. Seitenplatten 11 und 12 der Backen 2 und 3 er-

strecken sich, nach hinten vom Mast ι aus, wie das in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist. Am rückwärtigen Ende sind diese Seitenplatte» miteinander durch einen Bolzen 13 verbunden, auf dem ein Tragblock 14 drehbar gelagert ist. Dieser Block wird zwischen Abstandshülsen 15 und 16 gehalten. Das gegabelte Ende 17 einer Stange 18 umfaßt den Block 14 und ist damit durch einen Stift 19 verbunden, der durch die Gabelenden und durch den Block hindurchgeht. Das untere Ende der Stange 18 ist bei 20 ebenfalls gegabelt und zur Bildung eines Universalgelenkes mit dem gegabelten oberen Ende 21 einer Gewindespindel 22 vermittels der Kreuzstifte 23 und 24 verbunden. Diese Gewindespindel greift in eine mit gleichem Gewinde versehene Mutter 25 ein, deren oberes Ende mittels eines Kugellagers 26 im an der Unterseite des Gerüstes 10 befestigten Gehäuse 27 gelagert ist. Das· obere Ende einer Seiltrommel 28 ist mit dem unteren Ende der Mutter 25 verkeilt und. wird vermittels eines Kugellagers 29 in dem Gehäuse 27 gehalten. Gehäuse 27 und Seiltrommel 28 sind gegen axiale Verschiebung vermittels einer auf das untere Ende der Spindelmutter 25 aufgeschraubten Mutter 30 gesichert. Die Seiltrommel 28 ist zur Aufnahme eines Steuerseiles bestimmt.

Wie bereits erwähnt, sind die Seitenwangen 2 und 3 des Mastes 1 drehbar auf den Lagerteilen 4 und 5 der Z-Kurbeltrommel 6 gelagert. Infolgedessen bildet die Stange 18 mit dem beschriebenen Getriebe ein Mittel, um den Rotormast 1 am Gerüst 10 zu verankern, und somit ein Glied in der Kette der Getriebeteile zur Anfangsregelung der Vor- und Rückwärtsneigung des Rotormastes. Diese Regelung kann vom Führersitz aus mittels des erwähnten Steuerseiles erfolgen. Diese Verankerung hat gleichzeitig mit der Querbewegung auch eine geringe Bewegung des Mastes in der Rumpflängsrichtung zur Folge.

Die Z-Kurbel, die sich aus dem Zapfen 7 und der Trommel 6 zusammensetzt, deren Mittelachse A-A im Winkel zur Mittelachse B-B des Zapfens 7 liegt, bildet nur eine Bauform der Kurbel oder des Gelenkzapfengliedes, wie es nach der deutschen Patentschrift 489 230 zur Änderung der Einstellwinkel von Luftschrauben oder Tragflügeln in Anwendung kommt. In der vorliegenden Anwendung zur seitlichen Kippung der Rotornabe i^A ist die waagerechte oder im wesentlichen waagerechte Ebene, in welcher die Mittelachse Ä-Ä (Fig. 3) der Z-Kurbel 6 liegt, wenn sie sich in ihrer mittleren Stellung befindet, rechtwinklig zur Mittelachse des Rotormastes 1 gerichtet. Um nun die seitliche Kippung des Rotormastes 1 herbeizuführen, ist es nur nötig, die Z-Kurbelachse 7 zu drehen. Der Mast wird dabei gleichzeitig mittels der oben beschriebenen Getriebeteile veranlaßt, auch etwas vorwärts loder rückwärts um die Mittelachse der Lagerteile 4 und 5 der Z-Kurbeltrommel 6 zu kippen.

Um die Vor- und Rückwärtsbewegung des Rotormastes 1 um die Lagerteile 4 und 5 herum zu steuern, dienen besondere Mittel, die bei dem Ausführungsbeispiel aus den Zapfen 13, der Stange 18, der Schraubspindel 22 und der Mutter 25 bestehen. Die Vor- und Rückwärtsneigung des Rotormastes kann durch Drehen der Seilscheibe 28· verändert werden. Bei dieser Drehung wird das rückwärtige Ende der Seitenplatten 11 und 12 gehoben oder gesenkt und der Mast also um die gemeinsame Mittelachse der Z-Kurbel 6 gedreht.

Aus den Fig. 5 und 7 a ist zu entnehmen, daß die Kurbeltrommel 6 zwischen zwei Scheiben 31 und 3 2 gehalten wird, deren Lage durch die Abstandshülsen 33 und 34 bestimmt ist. Diese Abstandshülsen 33 und 34 sind gleitbar und drehbar in den Lagern 8 und 9 gelagert. Das äußere Ende der Abstandshülse 3 3 liegt gegen eine Platte 35 an, die auf dem Ende der Achse hinter einem damit verkeilten Steuerungshie.bel 36 angeordnet ist und vermittels der beiden Muttern 37, 37° in ihrer Lage bestimmt wird. Das äußere Ende der Abstandshülse 34 liegt gegen eine Schulter 38 des Zapfens 7 an. Auf der linken Seitenwand 40 des Gerüstes ι ο ist vermittels der Schrauben 41 (Fig. 7) eine Hülse 39 mit Flansch 42 befestigt. Das Ende der Achse 7 ist innerhalb der Hülse 39 bei 44 ausgehöhlt und mit seitlichen Flanschen 45 und 46 (Fig. 7) ausgestattet, durch die ein gleichzeitig um gewindeförmige Schlitze 48 und 49 der Hülse 39 eingreifender Stift 47 hindurchgeht. Eine Rolle 50 ist zwischen dem Flansch 45 und dem Stiftkopf 51 (Fig. 7) auf dem Stift angeordnet, und eine zweite Rolle 52 ist in gleieher Weise zwischen dem Flansch 46 und einer Vorlegescheibe 53 der Mutter 54 vorgesehen. Diese Rollen 50 und 52 führen den Stift 47 in den gewindeförmigen Schlitzen 48 und .49 der Hülse 39.

Der Richtungssinn des gewindeförmigen Verlaufes der Schlitze ist derart, daß, wenn die Achse 7 und damit auch die darauf befestigte Trommel 6 durch eine Schwenkung des Hebels 36 gedreht wird, die Achse in ihren Lagern 8 und 9 eine axiale Verschiebung erfährt, die entgegengesetzt ist der durch die Drehung der Trommel 6 hervorgerufenen Kippbewegung des Rotorträgers. Bei dieser axialen Verschiebung der Achse 7 wird die Trommel 6 und damit also auch der Rotor 1 mitgenommen.

Wird ζ. B.. die Achse7 vermittels des Steuerungshebels 36 so gedreht, daß der Rotorträger ι seine größte Kippbewegung nach rechts erhält, so nimmt der Stift 7 seine höchste Stellung in dem Schlitz 48 und seine tiefste Stellung in dem Schlitz 49 ein.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Steigung der gewindeförmigen Schlitze so gewählt, daß die seitliche Verschiebung der Trommel 6 gleich ist der durch die Kippung des Rotiormastes 1 hervorgerufenen Querverlagerung der Rotornabe i^A.

Diese Wirkung ist schematisch in Fig. 2 erläutert. Aus dieser Darstellung ergibt sich, daß, als der Rotormast 1 nach rechts gekippt worden ist, der Kippzapfen C am unteren Ende des Rotorträgers während der Drehbewegung der Achse 7 gleichzeitig so weit nach links verschoben wurde, daß die Mitte D des Rotors .A nun unmittelbar innerhalb der durch den Schwerpunkt F des Fahrzeuges gehenden senkrechten Ebene liegt. Infolge der Neigung des -Rotors sucht der Steilschxauher sich nach rechts schräg zu legen, nämlich in der Richtung des Pfeiles E. Da aber die Lage der Auftriebsresultierenden D des Rotors in bezug auf den Schwerpunkt des Fahrzeuges während der Kippbewegung nicht wesentlich geändert wird, können keine Momente entstehen, die die gewollte Schräglegung des Fahrzeuges verhindern.

Nochmals sei unter Bezugnahme auf Fig. 2 fetgestellt, daß der Betrag der seitlichen Bewegung des Tragpunktes C des Rotormastesi? gleich groß oder größer oder kleiner sein kann als die seitliche Verschiebung der Rotornabe ZX

In gewissen Fällen kann es aber auch wünschenswert sein, Anordnungen dafür zu treffen, daß die Rotornabe D und damit also die Auftriebsresultierende des Rotors nach derselben Seite, von der Schwerpunktssenkrechten/⁷ des Fahrzeuges aus gesehen, wie der Tragpunkt C verschoben wird, um auf diese Weise unausgeglichene Momente zu erzeugen, die beide im Sinne des Pfeiles G' in Fig. 2 wirken, um die Schräglage des Steilschraubers zu mehren.

Claims (4)

Patentansprüche: so

1. Steilschrauber, insbesondere Trag-, schrauber mit seitlich kippbarem Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß zwangsläufig mit der die seitliche Kippung oder eine seitliche Kippfcompionente vermittelnden Einrichtung eine Einrichtung verbunden ist, die den Rotor entgegen dem Kippsinne verschiebt.

2. Steilschrauber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Rotorverschiebung zur Rotorkippung so bemessen ist, daß das infolge der Rotiorverschiebung aus der Schwerpunktsebene erzeugte Quermoment das durch die Rotiorkippung !entstehende Quermoment der Rotorresultierenden ausgleicht.

3. Steilschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Rotorverschiebung zur Rotorkippung so bemessen ist, daß das infolge der Rotiorverschiebung aus der Schwerpunktsebene erzeugte Quermoment größer ist als das durch die Rotorkippung entstehende Quermoment der Rotorresultierenden.

4. Steilschrauber nach Anspruch 1 bis 3 mit einem auf drei Punkten gelagerten Rotormast, wobei zwei Punkte quer im Abstand voneinander exzentrisch zu einer sie steuernden Achse angeordnet sind und deren Verbindungslinie die letztere schneidet (Z-Kurbel) und der dritte Punkt im Abstande von den ersten beiden Punkten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Z-Kurbel steuernde Achse (7) axial verschiebbar ist und ein an ihr befestigter Stift (47) in eine gewindeartige ortsfeste Führungsbahn derart eingreift, daß ihre Verdrehung zugleich ihre Verschiebung und damit die der Rotormastwurzel in bestimmtem Maße bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen