DE2922469C2 - Rotor für ein Drehflügelflugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug mit einer Nabe, an deren mittigem Abschnitt die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblatts unter Zwischenschaltung eines laminierten sphärischen Drucklagers und eines Blattschwenkbewegungsdämpfers- und Rückholelements verbunden ist, wobei das Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement aus einer abwechselnden Schichtung von Metallplatten und Platten aus einem zähelastischen Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformungen besteht, die Nabe in ihrem mittigen Abschnitt ein rohrförmiges

Teil aufweist, welches den oberen Teil des Rotors verlängert und welches eine obere Platte und eine untere Platte zur Bildung einer starren Nabe aufweist, weiter das sphärische Drucklager ein starres äußeres Element aufweist, welches zwischen den Randabschnitten der beiden Platten der starren Nabe zur Bildung eines ersten starren Zwischenstücks verbunden ist und dieses Drucklager ein starres inneres Element aufweist, welches mit der zugehörigen Rotorblattwurzel unter Zwischenschaltung einer Gabel verbunden ist, die radial angeordnet und zum freien Durchtritt des Drucklagers mit einer Ausnehmung versehen ist

Ein derartiger Rotor für ein Drehflügelflugzeug ist aus der DE-OS 23 28 149 bekannt Bei dieser bekannten Konstruktion besteht jedoch die Nabe aus einem inneren Tragring und einem äußeren Tragring und aus mehreren zwischen diesen beiden Tragringen angeordneten und mit den Tragringen verbundenen Speichen. Die Rotorblätter sind bei dieser bekannten Konstruktion an dem äußeren Tragring befestigt, wobei dieser äußere Tragring als Vieleck mit mehreren geradlinigen Seiten ausgebildet ist, und wobei die Mittei mr Lagerung der Rotorblätter an den Ecken des Vielecks vorgesehen sind.

Die bei dieser bekannten Konstruktion verwendete Gabel verläuft zwar ebenfalls in radialer Richtung zur Nabe, jedoch derart, daß die Hauptflächen der Gabe! im wesentlichen parallel zur Längsachse des rohrförmigen Teils verlaufen, so daß die jeweils zur Halterung des Rotorblattes dienende Gabel über die obere Ebene der Nabe hinausragt Bei dieser Konstruktion ragen somit über die Ebenen der Nabe Halterungsteile in Form der Gabeln hinaus, wodurch jedoch vergleichsweise viel Raum für die Halterung der Rotorblätter benötigt wird und diese Konstruktion auch aerodynamische Nachteile mit sich bringt.

Aus der DE-OS 23 44 395 ist eine ähnliche Rotorkonstruktion für ein Drehflügelflugzeug bekannt, bei der ebenfalls eine Gabel als Verbindungsstück zwischen einer.Rotorblattwurzel und einem rohrförmigen Teil verwendet wird, die jedoch auch hier über das obere Ende der Nabe bzw. deren Achse hinausragt, so daß auch bei dieser bekannten Konstruktion die erwähnten Nachteile auftreten.

Schließlich ist aus der DE-OS 24 21 764 ein Rotor für -»5 ein Drehflügelflugzeug mit einer Nabe bekannt, an deren mittigem Abschnitt die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblatts unter Zwischenschaltung eines laminierten sphärischen Diucklagers und eines Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements ver- so bunden ist, wobei das Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement aus einer abwechselnden Schichtung von Metallplatten und Platten aus einem zähelastischen Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformung besteht. Bei dieser bekannten Konstruktion ist ferner ein zentraler, im wesentlichen starrer Teil des Rotorkerns in Richtung der Rotorachse von soviel öffnungen durchdrungen, wie Rotorblätter vorhanden sind, wobei ein sphärisches Drucklager zwischen dem äußeren Rand jeder dieser öffnungen und den Enden der Schenkel eines Gabelstückes angeordnet ist, welches fest mit der zugehörigen Rotorblattwurzel verbunden und mit einer Hülse umgeben ist. Dabei weist die Nabe dieser bekannten Rotoren einen äußeren sternförmigen Abschnitt auf, mit einem Verbindungsarm für jedes Rotorblatt, der in der Ebene der sternförmigen Nabe abgeflacht und senkrecht zu dieser Ebene biegsam ist. Eine derartige sternförmige Nabe weist somit einen vergleichsweise großen Durchmesser auf, der erheblich größer als der Durchmesser einer Nabe mit einem konvexen oder kreisförmigen polygonalen Umfang ist was gegenüber einer solchen Ausbildung einen größeren Luftwiderstand und damit geringeren Wirkungsgrad bedingt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bei einer gedrängten Bauweise alle Einrichtungen zur Befestigung der Rotorblätter zwischen der oberen Platte und der unteren Platte der Nabe angeordnet werden können, und gleichzeitig sich Schwingungen der Rotorblätter auf die Halterungseinrichtungen insbesondere auf das Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement nicht oder nur unwesentlich auswirken können.

Ausgehend von dem Rotor für ein Drehflügelflugzeug der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hauptflächen der Gabel im wesentlichen quer zur Längsachse des rohrförmigen Teils verlaufen, daß .üe beiden Enden jedes länglichen Biattschwenkbeweguntsdämpfer- und Rückholelements jeweils über Kugelgelenke befestigt sind, wovon das erste an der dem jeweiligen Rotorblatt zugeordneten Gabel derartig befestigt ist, daß der Mittelpunkt des Kugelgelenks auf der Schlagbewegungsachse des Rotorblattes liegt und diese Achse durch den Mittelpunkt des laminierten Diucklagers verläuft, während das zweite Ende des Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelemcnts an einem geeigneten Punkt des rohrförmigen Teils der Nabe befestigt ist.

Bei gleichem Treibstoffverbrauch kann ein mit einem erfindungsgemäßen Rotor ausgestatteter Hubschrauber eine Geschwindigkeit erreichen, die etwa bei einem leichten Fluggerät um etwa 2% und bei einem schwereren Fluggerät um etwa 5% höher ist. Ferner können die biegsamen Arme dieser bekannten Rotoren aufgrund ihrer großen Biegsamkeit Schwierigkeiten beim Starten und Stoppen des Rotors infolge schwerer Windeinwirkung verursachen. Da die Nabe des erfifidungsgemäßen Rotors einen merklich verringerten Durchmesser aufweist, können die Rotorblattwurzeln im geringen Abstand von der Rotorachse angeordnet werden, was weiterhin dazu beiträgt, den Luftwiderstand des erfindungsgemäßen Rotors zu verringern und schließlich seine Stromlinienverkleidung erleichtert. Infolge ihres verringerten Durchmessers und des Fehlens von Armen kann die Nabe des erfindungsgemäßen Rotors ein Gewicht aufweisen, welches merklich unterhalb des Gewichtes einer sternförmigen Nabe mit vergleichbaren Eigenschaften liegt. Die Herstellung der Nabe des erfindungsgemäßen Rotors ist ferner erheblich einfacher als jene einer sternförmigen Nabe und infolgedessen viel weniger kostspielig. Schließlich verringert das Fehlen biegsamer Arme erhsblich die Exzentrizität der Schlagbewegung der Rotorblätter und verringert bei sonst gleichen Umständen die Steuerleistung des Rotors um ungefähr 25% gegenüber einem sternförmigen Rotor; damit ergibt sich beim erfindungsgemäßen Rotor eine bedeutsame Verringerung des Schwingungspegels des Rotors.

Da die obere und die untere Platte der Nabe dieses erfindungsgemäßen Rotors keine öffnung zum freien Durchtritt des sphärischen Drucklagers aufweisen und ferner ihre jeweiligen Ränder von starren Elementen der genannten sphärischen, zwischen ihnen eingesetzten Drucklager gekreuzt werden, weisen die Platten der

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Nabe eine hervorragende mechanische Festigkeit auf und zwar einerseits gegenüber im wesentlichen radialen Zugkräften, die von der Einwirkung der Zentrifugalkraft auf jedes Rotorblatt herrühren und andererseits gegenüber statischen und dynamischen Biegemomenten bei Rotorblattschlag und Luftwiderstand, welche die umlaufenden Rotorblätter auf die Bauteile ausüben, welche ihre Befestigung an der Nabe sicherstellen.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors weisen die obere und untere Platte der Rotornabe vorzugsweise eine geringe Dicke auf und die Unterseite der unteren Platte ist mit beispielsweise radial verlaufenden Versteifungen versehen. Diese vorteilhafte Anordnung gestattet eine Gewichtsverringerung, sowie eine Senkung der Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Rotornabe ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Rotors für ein Drehflügelflugzeug beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Teil einer Ausführungsform des Rotors in einem Schnitt längs einer axialen Ebene der Nabe durch die Längsachse eines der Rotorblätter,

F i g. 2 eine Teilansicht der gleichen Ausführungsform in einem Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 eine auseinandergezogene Darstellung des mit öffnungen versehenen Mantels, welcher auf den F i g. I und 2 die Rotorblattwurzel mit dem zugeordneten sphärischen Drucklager verbindet,

Fig.4 eine abgeänderte Ausführungsform der in F i g. 1 gezeigten Nabe,

F i g. 5 einen analog der F i g. 2 geführten Schnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors, und

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht des Zwischenstücks, welches einen Teil des mit öffnungen versehenen Mantels bildet, der in der Ausführungsform nach F i g. 5 vorhanden ist.

Der Hauptrotor eines Hubschraubers, der schematisch und in Teilansicht in den F i g. 1 bis 3 dargestellt ist, weist vier Rotorblätter auf. Er besitzt eine starre Nabe 1, die in folgender Weise aufgebaut ist:

Ihr zentraler Teil la wird durch einen rohrförmigen Schaft gebildet, dessen Durchmesser in der Nachbarschaft des Rotorschafts 2 liegt Der zentrale Schaft 1 a ist mit einer oberen Platte Xg verbunden, während der obere Teil 2a des Rotorschafts mit einer unteren Platte 1Λ verbunden ist, an dessen Innenrand ein ringförmiger Bund 1/befestigt ist. der am äußeren der unteren Teil des Schafts la ausgebildet ist und beispielsweise durch einen Kranz Bolzen 40 befestigt ist Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, hat die untere Platte 1Λ im wesentlichen die Gestalt eines Sterns mit vier Armen und das gleiche gilt für die obere Platte Xg, wobei die Anordnung derart getroffen ist daß die jeweiligen Arme der beiden Platten Ig-und lftdie gleichen Abmessungen haben und genau übereinander liegen. Wie aus F i g. t ersichtlich ist, weist jede der Platten Xgund Xh eine geringe Stärke auf, die etwa so groß wie jene der Wand des rohrförmigen Schafts la ist und die Enden der Arme haben Wandverstärkungen 1^1 oder InI, in weichen zwei Paare im wesentlichen übereinanderliegender Öffnungen 41 vorgesehen sind. Die Arme der beiden Platten Xg und Xh sind beispielsweise derart bemessen, daß die Achsen der Paare der öffnungen 41 im

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65 wesentlichen parallel zur Achse A der Nabe 1 und des Schafts 2 des Rotors verlaufen und sich im Abstand von dieser Achse A befinden, der beispielsweise zwischen dem drei- und vierfachen Radius des rohrförmigen Schafts la liegt. Wie aus Fig. I hervorgeht, wird die untere Platte 1Λ an ihrer Unterseite durch radiale Rippen Xj versteift. Die Anordnungen, die einerseits durch den Schaft des Rotors 2 und die untere Platte 1Λ und andererseits durch den rohrförmigen Schaft la und die obere Platte Xg gebildet werden, können entweder jeweils ein einstückiges Metallteil bilden, beispielsweise ein Formteil, oder eine zusammengesetzte Anordnung, die im wesentlichen aus einer Schichtung von Gewebelagen besteht, die mit einem ausgehärteten Kunstharz belegt und verbunden sind, wobei das verwendete Gewebe aus Kunst- oder Mineralfasern mit hoher mechanischer Festigkeit gebildet wird.

Ein sphärisches laminiertes Drucklager 3 bekannter Bauart ist zwischen den Enden eines jeden Paares übereinanderliegender Platten Xg und 1Λ montiert. In der dargestellten Ausführungsform weist dieses laminierte Drucklager, dessen geometrischer Mittelpunkt mit C bezeichnet ist, einen Metallkern als konvexes Kugelsegment 3a auf, das beispielsweise aus einer Aluminium- oder Titanlegierung besteht und einstückig mit einer Halterung ausgebildet ist, die einen oberen Abschnitt 3a 1 und einen unteren Abschnitt 3a 2 aufweis' und sich zwischen die Enden der entsprechenden Platten Xg und 1Λ einfügt; die Halterung wird ganz von zwei Bohrungen durchdrungen, die fluchtend jeweils mit den beiden Paaren von öffnungen 41 an den Enden der übereinanderliegenden Platten Xg und 1Λ angeordnet sind, wodurch die Einführung von Bolzen 4 ermöglicht wird, die auf diese Weise die direkte Befestigung des sphärischen Drucklagers 3 unter Zwischenschaltung seines starren Elements 3a an den Rändern der beiden Platte Xg und Xh der Nabe 1 gestatten. Das laminierte sphärische Drucklager 3 enthält ferner ein anderes starres Element 3c, das beispielsweise aus dem gleichen Metall wie der Kern 3a und seine Halterung besteht und dessen innere Oberfläche als sphärisches konkaves Kugelsegment ausgeführt ist. Zwischen der sphärischen konvexen Oberfläche des Kerns 3a und der sphärischen konkaven Oberfläche des Elements 3c ist eine abwechselnde Schichtung 36 von starren metallischen Kugelsegmenten in Gestalt von konzentrischen Kugelabschnitten und elastomeren Schichten angeordnet, wobei die Gesamtanordnung des Kerns 3a, des Elements 3c, der metallischen Kugelsegmente und der elastomeren Schichten 36 mittels Vulanisieren oder eines ar '.eren Haftverfahrens zusammengebaut wird.

Jede Blattwurzel eines Rotorblatts 5 des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Rotors ist mit dem starren Element 3c des zugeordneten sphärischen Drucklagers 3 durch eine radial angeordnete Gabel verbunden, die eine Ausnehmung für den freien Druchtritt des sphärischen Drucklagers 3 aufweist Die Gabel, die in F i g. 3 in einer auseinandergezogenen Darstellung dargestellt ist, weist zwei starre Platten 42a und 426 auf, die jeweils bei 43a und 436 eine Ausnehmung für den freien Durchtritt des sphärischen Drucklagers 3 aufweisen, sowie ein Zwischenstück 44, welches zwischen den beiden Platten 42a und 426 beispielsweise durch drei Bolzen 45 befestigt ist, die durch die fluchtenden Bohrungen 46a der Platte 42a, 46 des Zwischenstücks und 46ö der Platte 426 treten. Wie aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich ist, wird das Zwischenstück 44 auf diese Weise im Zwischenraum

zwischen den Ausnehmungen 43a und 43b der beiden Platten 42a und 426 einerseits und dem von der Nabe 1 am weitesten entfernten Enden dieser Platten andererseits gehalten, in welchen ferner Paare fluchtender Bohrungen 47a oder 47b vorgesehen sind. Wie insbesondere aus Fig. I ersichtlich ist, wird die Rotorblattwurzel des Rotorblatts 5 mit geringem Spiel zwischen den genannten, von der Nabe 1 am weitesten entfetten Enden gehalten, wobei die beiden Platten 42a und 42b und die drei Elemente 42a, 5 und 47b zwischen sich durch zwei Befestigungsbolzen 2iA und 21B gehalten werden, und diese Befestigungsbolzen 2\A und 21ßin einer im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene liegenden Richtung durch die beiden Paare von Bohrungen 47a und 47b der beiden starren Platten 42a und 42b treten, die wie die entsprechenden Bohrungen an der Rotorblattwurzel mit ringförmigen Einsätzen 48a und 486 versehen sind. Mindestens einer der beiden Befestigungsbolzen, beispielsweise 21/4, ist vorzugsweise abnehmbar, um ein Umklappen des Rotorblatts 5 in der Rotorebene durch Verschwenken um den anderen, nicht abnehmbaren Befestigungsbolzen 21B zu gestatten. Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, sind die der Nabe 1 am nächsten liegenden Enden 42a 1 und 42b 1 der Platten 42a und 42Z> teilweise in entsprechenden Nuten des starren Elements 3c des sphärischen Drucklagers 3 aufgenommen, in welchen die Enden 42a 1 und 426 1 durch eine Platte 49 festgelegt sind, die selbst am starren Element 3c in dem Zwischenraum, zwischen den genannten Nuten durch Schrauben 49a gehalten wird.

Das Zwischenstück 44, das zwischen den beiden Platten 42a und 42b der Gabel befestigt ist, verlängert sich außerhalb der Gabel seitlich der Vorderkante des Rotorblatts, (d. h. im Drehsinn des Rotors, der in F i g. 3 durch den Pfeil f dargestellt ist) durch einen gekrümmten Ansatz 44a. Wie insbesondere aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, weist dieser gekrümmte Ansatz 44a einmal eine Ausnehmung 44b auf, die zur Nabe 1 hin geöffnet ist und durch deren Seitenwände <o sich Bohrungen 44b 1 und 446 2 erstrecken, die mit einer Achse D fluchten, die durch den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3 tritt und die vorzugsweise in der Ebene der Achsen der Befestigungsbolzen 4 des sphärischen Drucklagers 3 an der Platte \g und \h der Nabe liegt. Jenseits der Ausnehmung 44b trägt der gekrümmte Ansatz 44a des Zwischenstücks 44 ein Gabelstück 44c, dessen beide Nasen Löcher 44c 1 und 44c 2 aufweisen, die fluchtend zu einer Achse fliegen, die im wesentlichen senkrecht zur Achse D verläuft. so

Ein Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7 der aus einer abwechselnden Schichtung von Metallplatten und Platten aus einem zähelastischen Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformungen besteht ist in folgender Weise jedem Rotorblatt 5 zugeordnet:

Das erste von der Nabe 1 am weitesten entfernt liegende Ende des Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7 ist unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks 9 mit einem Bolzen 49 verbunden, der durch die Ausnehmung 44b des gekrümmten Ansatzes 44a sowie durch die Bohrungen 4461 und 44d2 der Wände dieser Ausnehmungen hindurchtritt, an denen die Enden des Bolzens 49 durch geeignete Einrichtungen befestigt sind. Das zweite der Nabe 1 am nächsten liegende Ende des Biattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements 7 ist mit dem rohrförmigen Schaft der Nabe 1 unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks 12 verbunden, das seinerseits durch einen Bolzen 50 in einer ringförmigen Zone 51 des rohrförmigen Schafts 1 a der Nabe befestigt ist, wobei im Bereich dieser Zone die Wand des rohrförmigen Schaftes eine Innenverdickung gemäß Fig. 1 aufweist. Das Kugelgelenk 12 ist zur Befestigung des zweiten Endes des einem Rotorblatt zugeordneten Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements 7 mit dem rohrförmigen Schaft der Nabe in der Höhe der Gabel verbunden, die dem im Drehsinn des Rotors (fm F i g. 3) unmittelbar vorauseilenden Rotorblatt zugeordnet ist und zwar in einem Zwischenraum, der zwischen dem rohrförmigen Schaft einerseits und der Gabel andererseits vorhanden ist.

In die beiden Löcher 44c 1 und 44c 2 der Gabel 44c des Zwischenstücks 44 ist ferner ein Bolzen 52 eingesetzt, der durch eine geeignete Einrichtung gesichert wird und als Gelenkachse für das Ende 154» des Steigungssteuerhebels des zugehörigen Rotorblatts 5 dient. Dabei ist erwähnenswert, daß dieses Ende des Steigungssteuerhebels 15f> wie das Kugelgelenk 9 mit dem gekrümmten Ansatz 44a des Zwischenstücks 44 in der Nachbarschaft, der durch den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3 hindurchtretenden Achse D verbunden ist.

Wie aus dem unteren Teil der F i g. 1 ersichtlich ist, weist der Rand der unteren Platte Xh der Nabe 1 in der Höhe eines jeden Rotorblatts 5, d. h. am Ende des zugehörigen Arms 1Λ einen Anschlag 54 bekannter Bauart auf, der im Flug, beispielsweise durch die Wirkung der Zentrifugalkraft verschwenkbar ist. Die Unterseite der starren Platte 426 trägt ferner einen Vorsprung 56, welcher mit dem schwenkbaren Anschlag 54 zusammenwirkt, wenn sich dieser in seiner Arbeitslage befindet und der Rotor sich im Stillstand befindet oder mit geringer Geschwindigkeit umläuft.

Ist der Rotor im Stillstand, so werden die gleichzeitig erfolgenden Schwenkbewegungen der vier Röiöfbläüer nach unten unter Einwirkung ihres Eigengewichts durch das Zusammenwirken der Anschläge 56 ihrer jeweiligen Gabelstücke und insbesondere deren unterer Platte 42b mit dem zugeordneten Anschlag 54, der sich dann in seiner Arbeitsstellung befindet, begrenzt

Wird der Rotor mittels des Schafts 2 in Drehung versetzt, so wird durch das System der auf die verschiedenen Elemente eines Rotorblatts 5 einwirkenden Zentrifugalkräfte das zugehörige sphärische Drucklager 3 einer resultierenden Radialkraft unterworfen, die durch das Zusammendrücken des elastischen Körpers 3b des sphärischen Drucklagers 3 begrenzt ist Andererseits nimmt jedes Rotorblatt unter der Einwirkung der verschiedenen Momente und aerodynamischen Kräfte sowie Trägheitskräfte eine Gleichgewichtsstellung der Schlagbewegung an, und zwar infolge einer Scherverformung des elastischen Körpers 3cum den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3. Das Antriebsmoment wird auf jedes Rotorblatt durch das zugehörige Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7 übertragen, das auf diese Weise eine geringe Verlängerung erfährt, wobei das Rotorblatt 5 gegenüber seiner Neutralstellung in der Ruhelage des Rotors eine geringfügig verzögerte Stellung einnimmt

Im Normalbetrieb des Rotors, wenn der Hubschrauber sich im translatorischen Flug befindet, werden die Schwenkbewegungsschwingungen eines jeden Rotorbiatts 5 zum größten Teil durch das Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7 gedämpft Da im übrigen das Kugelgelenk 9, in dessen Höhe das erste

Ende des Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements 7 mit der Rotorblattwurzel des zugehörigen Rotorblatts 5 unter Zwischenschaltung des Zwischenstücks 44, seines Gabelstücks und seines gekrümmten Ansatzes 44a verbunden ist, in der Nachbarschaft d.*r Achse D liegt, die durch den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3 hindurchtritt, welches «Jie Achse der Schlagbewegung des Rotorblatts 5 bildet, verursachen die Schlagbewegungen des Rotorblatts um seine Achse D nur vernachlässigbare Druck- oder Zugkräfte auf das Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7. Dieses übt daher nur vernachlässigbare, elastische Rückhol- und Dämpfungswirkungen auf die Schlagbewegungen des Rotorblatts 5 aus. Das gleiche gilt bezüglich der im wesentlichen vertikalen Verschiebungen des Endes 156 des dem Rotorblatt 5 zugeordneten Steigungssteuerhebels, da das Ende 156 des Steigungssteuerhebels am Bolzen 52 in der Nachbarschaft der Schlagbewegimgsachse D des Rotorblatts 5 gelenkig verbunden ist. Im übrigen sind die Anschläge 54 durch die Zentrifugalkraft eingezogen und die Schlagbewegungen der Rotorblätter 5 entsprechend dem Normalbetrieb sind nicht nach unten begrenzt.

1st der Rotor im Stillstand, so nimmt das jedem Rotorblatt 5 zugeordnete Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7 erneut seine normale Länge und Gestalt an und übt auf die Rotorblattwurzel 5 eine Rückholkraft aus, um diese in ihre Neutralstellung zurückzuführen. Die Durchbiegung der Rotorblätter nach unten wird erneut durch die Anschläge 54 begrenzt, die in ihre Arbeitsstellung zurückgekehrt sind, wenn die Geschwindigkeit des Rotors unterhalb eines vorgegebenen Werts abgesunken ist.

Eine Ausführungsform der Nabe 1 des in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Rotors ist teilweise in der Fig.4 dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen für homologe Elemente verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform ist die obere Platte Xg der Nabe 1 noch fest mit ihrem zentralen Schaft la verbunden, jedoch die untere Platte 1Λ ist ein Teil, der unabhängig von dem oberen Teil den Schafts 2 des Rotors ist. Die drei Teile la, \h und 2 sind mit Hilfe ihrer jeweiligen ringförmigen Bündel 1/, IJt und 2b und einem Kranz Bolzen 40 verbunden.

In den Fig.5 und 6, die schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellen, wurden die gleichen Bezugszeichen, wie in den F i g. 1 bis 3 zur Bezeichnung homologer Bauelemente verwendet. Diese Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich nicht von der vorausgehend beschriebenen, mit Ausnahme folgender Punkte:

Das Zwischenstück 44, welches zwischen den beiden Platten 42a und 426 der jedem Rotorblatt 5 zugeordneten Gabel befestigt ist, verlängert sich von der jeweiligen Gabel neben der Vorderseite des Rotorblatts 5, d. h. in Richtung des Pfeils F, der in der F i g. 5 den Rotordrehsinn angibt, sowie neben seiner Abströmkante durch einen ersten und zweiten gekrümmten Ansatz 44a 1 und 44a Z Der erste gekrümmte Ansatz 44a 1 des Zwischenstücks 4 trägt nur zwei Nasen 44c, die jeweils bei 44c 1 und 44c ι zur Befestigung des Bolzens 52 zur gelenkigen Verbindung des Endes 156 des Steigungssteuerhebels des zugehörigen Rotorblatts durchbohrt sind. Im zweiten gekrümmten Ansatz 44a 2 ist eine Ausnehmung 446 vorhanden, durch welche der Bolzen 49 zur Befestigung des Kugelgelenks 9 hindurchtritt, das dem ersten Ende des Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements für das Rotorblatt 5 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform liegt somit jedes elastische Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement 7 neben der Abströmkante des zugehörigen Rotorblatts, womit sie beim normalen Betrieb des Rotors geringfügig unter Druckspannung steht. Wie bei der vorausgehenden Ausführungsform liegen das Ende 15/j des Steigungssteuerhebels für das Rotorblatt 5 sowie das Kugelgelenk des ersten Endes des Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements 7 in der Nachbarschaft d?>" Srhlnghewegungsachse D des Rotorblatts 5, woraus sich die vorausgehend aufgeführten Folgen ergeben.

Die Ausführungsform mit versenkbaren Anschlägen 54 kann wahlweise vorgesehen werden. Das gleiche gilt für die Gestalt und Ausführung der perspektivisch in den Fig.3 und 6 dargestellten Zwischenstücke 44. Anstelle der Verwendung eines einteiligen Zwischenstücks auf dem sowohl der Bolzen für die gelenkige Befestigung des Endes des Steigungssteuerhebels wie auch das Kugelgelenk des ersten Endes der elastischen Verstrebung befestigt werden, könnte die jedem erfindungsgemäßen Rotorblatt zugeordnete Gabel 2 gesonderte Zwischenstücke aufweisen, die einzeln die beiden Funktionen des vorausgehend beschriebenen, einzigen Zwischenstücks übernehmen. Anstelle einer Ausbildung mittels zweier starrer Platten 42a und 42b, die durch mindestens ein Zwischenstück 44 verbunden werden, könnte die Gabel, welche zur Verbindung einer jeden Blattwurzel mit dem zugeordneten sphärischen Drucklager 3 dient, in anderer Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Einzelteil, das mittels einer Form oder einer Bearbeitung hergestellt wurde und eine Ausnehmung trägt, die den freien Durchtritt des sphärischen Drucklagers 3 gestattet. Die Gabel könnte gleichermaßen einstückig mit der zugehörigen Rotorblattwurzel ausgebildet sein. Selbstverständlich würde diese letztgenannte mechanisch einfachere Ausbildung es nicht gestatten, die Rotorblätter umzuklappen. Die Befestigungsart der der Nabe am nächsten liegenden Enden der Platten 42a und 426 der vorausgehend beschriebenen Gabel kann jeweils gewählt werden. Das gleiche gilt für die Ausführung des sphärischen Drucklagers 3. Die Versteifungsrippen 1/ der unteren Platte 1Λ können weggelassen werden, wenn die untere Platte eine ausreichende Stärke erhält Die Gesamtanordnung der Nabe, insbesondere deren zentraler Schaft 1 a und deren Platten ig und \h, können ebenfalls mit dem oberen Teil des Schafts 2 des Rotors ein einziges Bauelement bilden, das beispielsweise durch einen Formvorgang erhalten wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Rotor für ein Drehflügelflugzeug, mit einer Nabe, an deren mittigern Abschnitt die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblattes unter Zwischenschaltung eines laminierten sphärischen Drucklagers und eines Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements verbunden ist, wobei das Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelement aus einer abwechselnden Schichtung von Metallplatten und Platten aus einem zähelastischen Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformungen besteht, die Nabe in ihrem mittigen Abschnitt ein rohrförmiges Teil aufweist, welches den oberen Teil des Rotors verlängert und welches eine obere Platte und eine untere Platte zur Bildung einer starren Nabe aufweist, weiter das sphärische Drucklager ein starres äußeres Element aufweist, welches zwischen den Randabschnitten der beiden Platten der starren Nabe zur Bildung eines ersten starren Zwischen-Stücks verbunden ist und dieses Drucklager ein starres inneres Element aufweist, welches mit der zugehörigen Rotorblattwurzel unter Zwischenschaltung einer Gabel verbunden ist, die radial angeordnet und zum freien Durchtritt des Drucklagers mit einer Ausnehmung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptflächen der Gabel (42a, 42b) im wesentlichen quer zur Längsachse (A) des rohrförmigen Teils (ia) verlaufen, daß die beiden Enden jedes länglichen Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements (7) jeweils über Kugelgelenk (9,12) befestigt sind, wovon das erste an der dem jeweiligen Rotorblatt (5) zugeordneten Gabel derartig befestigt ist, daß der Mittelpunkt des Kugelgelenks (9) auf der Schlaghewegungsachse des Rotorblattes (5) liegt und die^e Achse durch den Mittelpunkt (C) des laminierten Drucklagers (3) verläuft, während das zweite Ende des Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements (7) an einem geeigneten Punkt (50, 51) des rohrförmigen Teils (ladder Nabe (1) befestigt ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Rotorblatt (5) zugeordnete Gabel zwei starre Platten (42a, 42b) aufweist, die für den freien Durchtritt des zugeordneten sphärischen Drucklagers (3) mit Ausnehmungen (43a, 43b) versehen sind und zwischen den beiden Platten (42a, 42b) ein zweites Zwischenstück (44) umschließt, das im Zwischenraum zwischen den Ausnehmungen (43a, 43b) und den Befestigungsvorrichtungen (47a, 47b, 48, 21a, 2ib) der zugehörigen Rotorblattwurzel (5) und den von der Nabe am weitesten entfernten Enden der Platten (42a, 42b) der Gabel befestigt ist.

3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Gabel mit der Rotorblattwurzel des jeweiligen Rotorblatts (5) durch zwei im wesentlichen zur Ebene des Rotors senkrecht liegende Bolzen (21a, 2ib) verbunden ist, während das andere Ende der Gabel zwei starre Platten (20a, 2Qb) aufweist, die miteinander verbunden sind und jeweils an einem Umfangsabschnitt der Nabe (1) ohne Berührung mit demselben liegen und ferner an der Halterung des zugehörigen sphärischen Drucklagers (3) insbesondere durch zwei Bolzen (6a, 6b) befestigt sind.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblatts (5) mit einem geringen Spiel zwischen den Enden der beiden Platten (42a, 426,) der zugehörigen Gabel liegt, die am weitesten von der Nabe (1) entfernt sind und daß diese Platten und die Rotorblattwurzel des Rotorblatts (5) zwischen sich durch Befestigungsbolzen (21A 21Sj verbunden werden, die im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene verlaufen.

5. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zweite Zwischenstück (44) neben der Vorderkante des zugehörigen Rotorblatts durch einen gekrümmten Ansatz [44a) über das zugehörige Rotorblatt hinaus verlängert und der Ansatz derart angeordnet und ausgebildet ist, daß er benachbart der Schlagbewegungsachse (D) des zugehörigen Rotorblatts die Befestigung des Schwenkzapfens des Endes des Steigungssteuerhebels (15) des zugehörigen Rotorblatts gestattet sowie des Kugelgelenks (9) des ersten Endes des zugeordneten Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements (7).

6. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zweite Zwischenstück (44) jeweils neben der Vorderkante des zugehörigen Rotorblattes (5) und neben seiner Abströmkante über die zugehörige Gabel hinaus durch einen ersten und einen zweiten gekrümmten Ansatz (44a 1,44a 2) verlängert, die derart angeordnet und gestaltet sind, um am ersten Ansatz (44a 1) die Befestigung der Schwenkachse des Steigungssteuerhebels (15) des zugehörigen Rotorblatts (5) zu gestatten und am zweiten Ansatz (44a 2) die Befestigung des Kugelgelenks (9) des ersten Endes des zugehörigen länglichen Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelements (7).

7. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgelenke (12) der zweiten Enden der verschiedenen länglichen Blattschwenkbewegungsdämpfer- und Rückholelemente (7) jeweils durch einen Bolzen (50) an einem ringförmigen Bereich (Sl) des. rohrförmigen Teils (lajder Nabe (1) befestigt sind, in dessen Höhe die Wand des rohrförmigen Bereichs (la,) eine erhöhte Stärke (51) aufweist.

8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der unteren Platte (\h) der Nabe (1) Anschläge (54) aufweist, die während des Fluges beispielsweise durch Zentrifugalkraft verschwenkbar sind und die derart angeordnet sind, daß sie (bei 56) jeweils mit den den Rotorblättern (5) zugeordneten Gabeln zusammenwirken um dabei die Schlagbewegungen der Rotorblätter nach unten beim Stoppen und bei kleinen Rotorgeschwindigkeiten zu begrenzen.