DE1099859B

DE1099859B - Metal propeller blade

Info

Publication number: DE1099859B
Application number: DEH38904A
Authority: DE
Inventors: P M Hawkins
Original assignee: P M HAWKINS
Current assignee: P M HAWKINS
Priority date: 1960-03-14
Filing date: 1960-03-14
Publication date: 1961-02-16

Description

Metall-Luftschraubenblatt Die Erfindung bezieht sich auf einen Propellerflügel und bezweckt insbesondere bei solchen Flügeln, die in ihrem Aufbau nicht aus vollem Material bestehen, d. h. nicht aus dem vollen Material herausgearbeitet sind, eine bestimmte, vorher festgelegte Schwerpunktslage zu erreichen. Vielfach ist es wünschenswert, ja sogar erforderlich, bei Luftschraubenflügeln sowohl in b.ezug auf den Druckmittelpunkt der angreifendenLuftkräfte, als auch zugleich in bezug auf die Längsachse des Flügels, besonders wenn die Flügel drehbar angeordnet sind, z. B. bei Verstellschrauben oder Rotoren, dem Schwerpunkt eine ganz bestimmte Lage zu geben, damit ein Flattern der Flügel oder andere nachteilige Erscheinungen mit Sicherheit vermieden werden.Metal propeller blade The invention relates to a propeller blade and aims in particular with such wings, which are not fully in their structure Material, d. H. are not worked out from the full material, one to achieve a specific, previously determined center of gravity. In many cases it is desirable yes even necessary, with propeller blades both in relation to the center of pressure the attacking air forces, as well as at the same time with respect to the longitudinal axis of the wing, especially when the wings are rotatably arranged, e.g. B. with adjusting screws or Rotors to give the center of gravity a very specific position, so that the flutter Wings or other disadvantageous phenomena can be avoided with certainty.

Für die Verlagerung oder Verschiebung des Flügelschwerpunktes in Richtung quer zur Flügellängsachse, d. h. in tangentialer Richtung, sind schon viele Vorschläge bekannt. So wurden schon die Holme oder Träger solcher Flügel aus vollem Material hergestellt und nahe der Eintrittskante des Propellerflügels angeordnet.For shifting or shifting the wing's center of gravity in the direction transverse to the longitudinal axis of the wing, d. H. in the tangential direction, there are already many suggestions known. The spars or girders of such wings were made of solid material made and located near the leading edge of the propeller blade.

Auch hat man schon Stahlgewichte an Längsträgern aus Leichtmetall angeschraubt, damit der Schwerpunkt möglichst weit an die Eintrittskante verlegt wird.You also have steel weights on side members made of light metal screwed on so that the center of gravity is moved as far as possible to the leading edge will.

Weiterhin hat man, was ebenfalls einer Verschiebung des Schwerpunktes der einzelnen Flügelquerschnitte nach der Eintrittskante gleichkommt, Flügel aus verschiedenen Werkstoffen so hergestellt, daß die Teile der Flügel in der Nähe der Eintrittskante aus Werkstoff mit hohem spezifischem Gewicht, die hintenliegenden Teile aber aus Werkstoff mit geringerem spezifischem Gewicht bestanden.Furthermore, one has what is also a shift in the center of gravity of the individual wing cross-sections after the leading edge equals, wing off different materials so that the parts of the wings are close to the Leading edge made of material with a high specific weight, the rear ones Parts, however, consisted of material with a lower specific weight.

Alle bisher bekanntenVorschläge und Ausführungen befriedigten jedoch nicht vollkommen. Insbesondere war es bisher unmöglich, zu verhindern, daß die zur Schwerpunktsverlagerung dienenden Teile oder Gewichte zur Fliehkraftübertragung herangezogen wurden. Übertragen nämlich diese Gewichte, z. B. Stahlgewichte, die an Leichtmetall befestigt sind, selbst Kräfte derart, daß sie Zugbeanspruchungen unterworfen sind, dann tritt der Fall ein, daß infolge des weit größeren Elastizitätsmoduls des Werkstoffes des Zusatzgewichtes ein großer Teil der Flieh- und anderen Kräfte des gesamten Blattes über die Gewichte geleitet wird. Es ist einleuchtend, daß insbesondere die Befestigungsmittel für die Gewichte solchen Beanspruchungen nicht mehr gewachsen sind.However, all hitherto known proposals and designs were satisfactory not perfect. In particular, it has hitherto been impossible to prevent the for Parts or weights used to shift the center of gravity for the transmission of centrifugal forces were used. Transferring namely these weights, z. B. steel weights that are attached to light metal, even forces such that they are tensile loads are subject, then the case occurs that as a result of the far greater modulus of elasticity the material of the additional weight a large part of the centrifugal and other forces of the entire sheet is passed over the weights. It makes sense that in particular the fasteners for the weights can no longer cope with such stresses are.

Hier. setzt die Erfindung ein und schafft Abhilfe, indem die Gewichte, z. B. auf Rippen abgestützt, derart angeordnet werden, daß die Gewichte nahezu frei von der Übertragung anderer Kräfte als z. B. der eigenen Zentrifugalkräfte sind und daß von den Gewichten die eigenen Zentrifugalkräfte nur als reine Druckkräfte -,weitergeleitet werden, und zwar auf Rippenteile, die in der Nähe der Eintrittskante massiv, gegen die Austrittskante dagegen hohl ausgebildet sind. Hierdurch wird erreicht, daß eine einwandfreie Befestigung der Gewichte erfolgen kann, da die Befestigungsmittel nur ganz geringen Beanspruchungen unterworfen werden. Außerdem können die Gewichte, zumal wenn die Rippen, auf denen die Gewichte abgestützt werden, in den hintenliegenden Teilen hohl ausgebildet sind, verhältnismäßig leicht ausgeführt werden. Auch ist nunmehr die Verwendung von Sinterwerkstoffen möglich, da praktisch lediglich Druckbeanspruchungen auf die Gewichte ausgeübt werden. Sinterwerkstoffehohen spezifischen Gewichtes wiederum bedürfen nur eines Bruchteils des Raumes anderer Gewichte, so daß nunmehr aber auch sehr dünne Profile mit wesentlich geringerem Profilwiderstand und höheren Auftriebswerten verwendet werden können, was bisher schon wegen der aufwendigen Befestigungsmittel nicht möglich war. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird also auch ein besserer Wirkungsgrad erzielt.Here. uses the invention and provides a remedy by adding the weights, z. B. supported on ribs, are arranged such that the weights are almost free from the transfer of forces other than z. B. one's own centrifugal forces and that the weights have their own centrifugal forces only as pure pressure forces - to be forwarded, on rib parts that are close to the leading edge massive, against the trailing edge, however, are hollow. This achieves that a proper attachment of the weights can be done because the fastening means are only subjected to very low stresses. In addition, the weights, especially when the ribs on which the weights are supported are in the rear Parts are made hollow, are carried out relatively easily. Also is The use of sintered materials is now possible, since practically only compressive loads on which weights are exercised. In turn, sintered materials with a high specific weight only require a fraction of the space of other weights, so that now also very thin profiles with significantly lower profile resistance and higher lift values can be used, which has already been done because of the complex fasteners was not possible. The arrangement according to the invention also makes a better one Achieved efficiency.

Im einzelnen ist die Erfindung in der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail in the drawing.

Fig. I stellt einen Propellerflügel in der Draufsicht dar; Fig. I1 ist eine Ansicht entsprechend der Linie II-II der Fig. I in vergrößertem Maßstabe; Fig. III zeigt schematisch die Anordnung der Gewichte in teilweiser Draufsicht entsprechend der Fig. I ; Fig. IV gibt eine Rippe von oben gesehen wieder; Fig. V ist ein Tangentialschnitt durch einen Teil der Eintrittskante; Fig. VI ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt an der Eintrittskante.Fig. I shows a propeller blade in plan view; Fig. I1 is a view according to the line II-II of FIG. I on an enlarged scale; Fig. III shows schematically the arrangement of the weights in a partial plan view accordingly of Fig. I; Fig. IV shows a rib seen from above; Fig. V is a tangential section through part of the leading edge; Fig. VI is a plan view of a section at the leading edge.

Wie aus Fig. I ersichtlich, besteht das Schraubenblatt aus einem am Fuß in einem Gelenk endenden Träger 10, aus der profilbildenden Außenhaut 20 und den Rippen 30. Die Schwerlinie des Blattes ist mit S-S bezeichnet und fällt hier mit der Mittellinie des Blattgelenkes am Fuß zusammen, wohingegen die Mittellinie des Trägers 10 in der Drehrichtung des Blattes eine Vorneigung aufweist und nach der Linie S-10"' verläuft.As can be seen from FIG. 1, the screw blade consists of a support 10 ending at the foot in a joint, the profile-forming outer skin 20 and the ribs 30. The median line of the blade is designated SS and here coincides with the center line of the blade joint on the foot whereas the center line of the carrier 10 is inclined forward in the direction of rotation of the blade and is along the line S-10 "'.

In der Nähe der Eintrittskante sind Gewichte 40 zwischen den Rippen 30 angeordnet, die dafür Sorge tragen, daß die Schwerpunkte der einzelnen Abschnitte in die Linie S-S gelangen, und zwar unabhängig davon, wie die äußere Form des Blattes oder der anderweitige Aufbau des Blattes gestaltet ist.Near the leading edge are weights 40 between the ribs 30 arranged, which ensure that the focus of the individual sections get into the line S-S, regardless of how the outer shape of the leaf or the other structure of the sheet is designed.

Die Gewichte 40 sind nun so angeordnet, daß die Fliehkraft der Gewichte als Druckkräfte auf die inneren Wände der äußeren Rippen geleitet werden, so daß die Aufnahme von Zugbeanspruchungen durch den Werkstoff der Gewichte ausgeschlossen wird. Dabei können die Rippen 30, von denen eine in Fig. II vergrößert dargestellt ist, an der Eintrittskante aus vollem Material bestehen, während das hintere Ende als hohler Kastenträger ausgebildet ist, der jedoch nicht bis zur Austrittskante des Profils reicht.The weights 40 are now arranged so that the centrifugal force of the weights as compressive forces are directed to the inner walls of the outer ribs, so that the absorption of tensile loads by the material of the weights is excluded will. The ribs 30, one of which is shown enlarged in FIG. II is made of solid material at the leading edge, while the trailing end is designed as a hollow box girder, but not up to the trailing edge of the profile is enough.

Im vorderen Teil der Rippe sind die Gurtholme 10' und 10" z. B. durch Schweißung an den Gurtseiten befestigt, während die Außenhaut 20 um die Rippe herum angebracht ist. Es genügt dabei die Außenhaut lediglich an den Rippen mittels Punktschweißung zu befestigen, so daß der Träger 10', 10", der aus hochwertigem Werkstoff besteht, nach der Verbindung mit den Rippen einer Vergütung unterzogen werden kann, die durch die Befestigung der Außenhaut, da diese nur an den Rippen zu erfolgen braucht, nicht in Mitleiden-Schaft gezogen wird.The belt spars 10 'and 10 "are, for example, through in the front part of the rib Weld attached to the belt sides while the outer skin 20 is around the rib is appropriate. The outer skin is sufficient only on the ribs by means of spot welding to be attached so that the carrier 10 ', 10 ", which consists of high quality material, after the connection with the ribs can be subjected to a remuneration that by the attachment of the outer skin, since this only needs to be done on the ribs, does not is pulled into pity shaft.

Wie Fig. III schematisch zeigt, sind die Gewichte 40, 41, 42 lediglich an den äußeren Rippen befestigt, d. h. fest verbunden, dagegen beweglich an den äußeren Wänden 32 der inneren Rippen 30 abgestützt. Dabei sind Führungen 50 vorgesehen, die eine einwandfreie Beweglichkeit sichern.As FIG. III shows schematically, the weights 40, 41, 42 are only attached to the outer ribs, d. H. firmly connected, but movable to the outer walls 32 of the inner ribs 30 supported. Guides 50 are provided, which ensure perfect mobility.

In Fig. IV ist eine besondere Art von Rippen dargestellt, deren vorderer Teil im Gebiet 33 voll, der rückwärtige Teil 34 dagegen als hohler Kastenträger ausgebildet ist und deren Breite nach der Austrittskante zu abnimmt. Es ist einleuchtend, daß eine derartige Rippe besonders dazu geeignet ist, den Schwerpunkt nach der Eintrittskante zu zu verlagern, und zwar in mehrfacher Hinsicht, einmal wegen der massiv ausgeführten Nasenspitze und zum anderen wegen der Verjüngung nach hinten.In Fig. IV a special type of ribs is shown, the front Part in area 33 full, the rear part 34, however, as a hollow box girder is formed and whose width decreases towards the trailing edge. It is obvious that such a rib is particularly suitable to focus on the leading edge to relocate, in several ways, once because of the massive execution Tip of the nose and on the other hand because of the tapering backwards.

Fig. V erläutert in einem teilweisen Tangentialschnitt einer Rippennase, wie die Holmgurte 10', 10" durch Schweißung 15 mit der vollen Rippennase an den Gurtseiten verbunden sind und wie beispielsweise eine Führungsleiste 53 geeignet ist; ein Ausgleichsgewicht, das aus den beiden Teilen 45 und 46 besteht und mittels einer Schraub- oder anderweitigen Verbindung 47 zusammengehalten wird, gegen tangentiale Verschiebung gesichert, aufzunehmen. Die Leiste 53 selbst dient noch dazu, die beiden Außenhauthälften 20' und 20" mittels einer Schweißnaht 55 fest zu verbinden.Fig. V explains in a partial tangential section a ribbed nose, like the spar chords 10 ', 10 "by welding 15 with the full ribbed nose on the Belt sides are connected and such as a guide bar 53 suitable is; a balance weight, which consists of the two parts 45 and 46 and means a screw or other connection 47 is held together, against tangential Shift secured, record. The bar 53 itself also serves to support the two Outer skin halves 20 'and 20 "to be firmly connected by means of a weld 55.

Schließlich ist in der schematischen Draufsicht (Fig. VI) auf einen Teil einer vorderen Flügelpartie, bei dem die obere Außenhaut weggelassen ist, noch zu ersehen, daß die Gewichte 40, die an der Rippe 30 fest verbunden sind, an der inneren Seite, wo sie beweglich abgestützt sind, mittels einer Federkraft 60 noch unter Vorbelastung gehalten werden können.Finally, in the schematic plan view (Fig. VI) on a Part of a front wing section, in which the upper outer skin has been omitted, still to see that the weights 40, which are firmly connected to the rib 30, on the inner side, where they are movably supported, by means of a spring force 60 can be kept under preload.

Allgemein ist unter der beweglichen Abstützung der Gewichte das gemeint, daß die Gewichte die Längenänderungen nicht mitmachen müssen, welche notwendigerweise auftreten, wenn Fliehkräfte von dem Träger 10 und der Außenhaut 20 zwischen den Rippen 30 nach dem Flügelfuß übertragen werden.In general, the movable support of the weights means that that the weights do not have to go along with the changes in length, which necessarily occur when centrifugal forces from the carrier 10 and the outer skin 20 between the Ribs 30 are transferred to the wing root.

Diese Längenänderungen sind zwar sehr gering, wären aber die Gewichte an beiden Rippen jeweils starr befestigt, dann müßten selbst diese Längenänderungen von den Gewichten ebenfalls mitgemacht werden und die Gewichte würden dabei Beanspruchungen unterworfen, welche die Befestigungsmittel, auch in Form von Lötung, nicht aushalten können, wenn z. B. die Streckgrenze des verwendeten Lotes niedriger liegt als die Streckgrenze des für die Außenhaut oder den Träger 10 verwendeten Werkstoffes. So genügt es, wenn z. B. die Gewichte in Form von Lötzinn od. dgl. nachträglich eingebracht worden sind, daß diese Gewichte nur an der inneren Wand der äußeren Rippe durch Lötung verbunden sind. Denn die übrigen Verbindungsstellen, z. B. an den Führungen oder an dem Gewichtsmantel, würden bei Fliehkraftbeanspruchungen den Beanspruchungen nicht gewachsen sein, da an diesen Stellen die Streckgrenze des die Verbindung bewerkstelligenden Lotes überschritten wird.These changes in length are very small, but they would be the weights rigidly attached to both ribs, then even these changes in length would have to be of the weights are also taken along and the weights would be stressed which the fastening means, even in the form of soldering, cannot withstand can if z. B. the yield strength of the solder used is lower than that Yield strength of the material used for the outer skin or the carrier 10. So it is sufficient if z. B. the weights in the form of solder or the like. Subsequently introduced have been that these weights only go through the inner wall of the outer rib Soldering are connected. Because the other connection points, z. B. on the guides or on the weight jacket, would with centrifugal forces the stresses not be able to grow, because at these points the yield point of the connection making the connection Perpendicular is exceeded.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Metal propeller blade with internal carrier to absorb the main forces as well as a profile-forming outer skin, its centrifugal forces be transferred to the carrier, which essentially consists of an upper and lower belt and in which the straps are arranged near the outer skin and in the front part of the blade and wherein ribs are present in the interior of the blade transversely to the longitudinal axis of the blade, thereby characterized in that the centrifugal forces of the type known in propeller blades in additional or counterweights (40, 41, 42) are transmitted to the screw blade as compressive forces. z. Sheet after Claim 1, characterized in that the additional weights (40, 41, 42) between in each case two ribs (30) extending in the tangential direction are arranged and with firmly connected to the inner wall (31) of the outer rib, to the outer wall (32) the inner rib, however, are supported so as to be radially movable. 3. sheet according to claim 1 and 2, characterized in that for the weights (40, 41, 42) in longitudinal (radial) direction guides (50) are provided. 4. Sheet according to claim 3, characterized in that that the guide is arranged within the weight. 5. Sheet according to claim 3 and 4, characterized in that the guide is on the outside of the outer surface of the weight is arranged. 6. Sheet according to claim 3 to 5, characterized in that the Guide is dovetail-shaped. 7. sheet according to claim 1 to 6, characterized in that the weights against displacement in the tangential direction are secured, e.g. B. by a mandrel or protrusions (43) on the inner wall (31) of the outer rib (30). B. sheet according to claim 1 to 7, characterized in that that the weight on the inner wall (31) of the outer rib (30) by soldering with connected to the rib. 9. Sheet according to claim 1 to 8, characterized in that that part of the counterweights consist of material, which can be subsequently introduced into the nasal cavity in a liquid state, z. B. made of lead or solder. 10. Sheet according to claim 1 to 9, characterized in that that the ribs in the area of the counterweights or the nose are full-walled, behind the spar connected to the ribs, however, is designed as a box-shaped hollow beam are. 11. Sheet according to claim 10, characterized in that the center line of the Spar support (10) at an angle of less than 90 ° to the longitudinal center lines the ribs (30) extends so that the spar support tilts forward in the direction of rotation having. 12. Sheet according to claim 1 to 11, characterized in that one the Ribs (30) connecting the leading edge (53) as a guide for the additional weights (40, 45, 46) is used. 13. Sheet according to claim 1 to 12, characterized in that as Protection against tangential displacement of the weights through the ribbed nose guided tube (54), which can be used as a feed line for any purpose, is used. 14. Sheet according to claim 12 and 13, characterized in that the weights on the The leading edge (53) or the tube (54) only in the vicinity of the inner wall (31) the outer rib (30) are firmly connected. 15. Sheet according to claim 3 to 14, characterized characterized in that the weights on the guides (53, 50) are arranged in two parts are. 16. Sheet according to claim 3 to 15, characterized in that the weights under preload, e.g. B. a spring force (60) against which the centrifugal weight receiving rib wall (31) are pressed.