DE4111167A1 - Hubschrauber-rotorblatt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hubschrauber-Rotorblatt. Insbe­ sondere betrifft die Erfindung ein Hubschrauber-Rotorblatt mit einer Verbindungseinrichtung zur Verbindung des Rotor­ blatts mit der Nabe des Rotors mittels einer sphärischen Verbindung, die von zwei komplementär passenden Bauelemen­ ten in Form eines sphärischen Kopfes und einer sphärischen Sitzfläche gebildet wird, wobei eines der zusammenwirkenden Bauelemente einen integralen Teil der Verbindungseinrich­ tung bildet.

Einer der am stärksten kritischen Punkte von Rotorblättern der vorerwähnten Art ist die Verbindungseinrichtung, und zwar entspricht er dem Punkt, an welchem das Rotorblatt - insbesondere die Verbindungseinrichtung - an besagtem inte­ gral passenden Bauelement angeschlossen ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Helikopter- Rotorblatt anzugeben, welches so ausgebildet ist, daß eine belastbare Verbindung des besagten Bauelements am Rotor­ blatt gewährleistet ist.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß ein Hubschrauber-Rotorblatt mit einer Verbindungseinrich­ tung zur Verbindung des Rotorblatts mit der Nabe des Rotors vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verbindungseinrichtung aus einem Verbund-Kunststoffmaterial hergestellt ist und an einem Ende einen Rohrabschnitt und erste Mittel zur Verbindung des Rohrabschnitts mit der Nabe aufweist, welche einen innerhalb des Rohrabschnitts liegen­ den und mit diesem durch zwei erste Durchsteckbolzen ver­ bundene Stutzen aufweisen, wobei die Durchsteckbolzen ihrerseits in Längsrichtung des Stutzens versetzt sind und jeweils in ein Paar erster Bohrungen eingreifen, welche den Rohrabschnitt durchsetzen, und daß die Verbindungseinrich­ tung für jede der besagten ersten Bohrungen ein im wesent­ lichen axial verlaufendes Band aus synthetischem Fasermate­ rial aufweist, welche schlaufenartig um die besagten ersten Bohrungen geführt sind.

Gemäß einem bevorzugten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rotorblatt faltbar ausgebildet und weist zwei lösbar miteinander verbundene Abschnitte auf, von denen einer die besagte Verbindungseinrichtung einschließt, und das Rotorblatt einen Wurzelabschnitt aufweist, wobei die Verbindungseinrichtung zwei zweite, parallel zueinander ausgerichtete und sich durch den Wurzelabschnitt er­ streckende Bolzen und einen gabelförmigen Abschnitt auf­ weist, welcher den Wurzelabschnitt aufnimmt und mit zwei Paaren von zweiten Durchgangsbohrungen für jeden der zwei­ ten Bolzen versehen ist, und die Bänder schlaufenförmig ausgebildet und jeweils um eine zugeordnete zweite Bohrung herumgeführt sind.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rotorblatt steif; die Verbindungseinrich­ tung bildet einen integralen Abschnitt des Rotorblatts, und das Rotorblatt weist einen Holm aus synthetischem Verbund­ material auf, wobei jeder Holm zwei sich von der jeweils zugeordneten ersten Bohrung entlang des Rotorblatts erstreckende Stränge aufweist und so den Holm bildet.

Nachstehend wird - ohne Beschränkung hierauf - eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines in der erfindungsgemä­ ßen Weise ausgebildeten Rotorblatts in der Montagestellung an der Nabe;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein Detail des Rotorblatts gemäß Fig. 1, wobei zur Vereinfachung Teile weggelassen sind;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Einzelheit aus Fig. 2, wobei wiederum Teile zur Verein­ fachung weggelassen sind;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Details von Fig. 2;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Teil-Seitenan­ sicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines in der erfindungsgemäßen Weise ausge­ bildeten Rotorblatts;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das in Fig. 6 gezeigte Rotorblatt, wobei wiederum zur Vereinfachung Bauteile wegge­ lassen sind; und

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII- VIII in Fig. 6.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Hubschrau­ ber-Rotor mit einer Nabe 2, die integral mit einer (nicht gezeigten) Antriebswelle verbunden ist und einen im wesent­ lichen zylindrischen zentralen Körper 3 und einen ringför­ migen Peripherie-Körper 4 aufweist, die koaxial zueinander ausgerichtet und winkelfest miteinander verbunden sind, so daß sie zusammen mit der Antriebswelle gemeinsam um ihre Achse rotieren.

Die Nabe ist mit einer Anzahl von Rotorblättern 5 versehen, welche im wesentlichen radial von der Nabe 2 vorspringen, von denen jedes von einem faltbaren Blatt mit zwei lösbar miteinander verbundenen Abschnitten 6 und 7 gebildet wird. Der Abschnitt 6 besteht aus dem eigentlichen Rotorblatt und der Abschnitt 7 aus einem Verbindungselement, mit welchem das Blatt 6 an der Nabe 2 angeschlossen ist.

Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, weist das Verbin­ dungselement 7 einen Gabelkopf 8 auf, der aus zwei paral­ lelen gegenüberliegenden Platten 9 und 10 besteht, die von den gegenüberliegenden seitlichen Enden eines konischen Kopfstücks 11 am Ende eines im wesentlichen zylindrischen koaxial zum Kopfstück 11 liegenden Rohrabschnitts 12 vor­ treten. An dem dem Gabelkopf 8 gegenüberliegenden Ende weist der Rohrabschnitt 12 eine axial verlaufende blinde Bohrung 13 auf.

Jede der Platten 9 und 10 ist mit zwei durchgehenden Boh­ rungen 14 und 15 (Fig. 2) versehen, die rechtwinklig zur Achse 16 des Rohrabschnitts 12 und koaxial zu entsprechen­ den Bohrungen 14 und 15 in der jeweils anderen Platte 10 bzw. 9 angeordnet sind. In die besagten beiden Bohrungs- Paare 14 und 15 greifen zugeordnete Bolzen 17 und 18 ein, welche ihrerseits (nicht gezeigte) Bohrungen in einem zwischen den Platten 9 und 10 des Gabelkopfs 8 aufgenommen Wurzelabschnitt 19 des starren Rotorblatts 6 durchsetzen.

Der Rohrabschnitt 12 weist noch zwei weitere durchgehende Bohrungen 20 und 21 auf, welche die Blindbohrung 13 schnei­ den und dadurch in zwei Paare von Bohrungen 20a, 20b und 21a, 21b unterteilt sind. Die Bohrungen 20 und 21 sind rechtwinklig zueinander und zur Achse 16 ausgerichtet und schneiden die Achse 16 an zwei relativ zueinander versetz­ ten Punkten, wobei sie mit zwei rechtwinkligen, die Achse 16 schneidenden Ebenen 22 und 23 (Fig. 4) einen Winkel von 45° einschließen. Die Ebene 22 liegt parallel zu den Boh­ rungen 14 und 15.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist das Verbin­ dungselement 7 aus synthetischem Verbundmaterial herge­ stellt und weist ein rohrförmiges äußeres Gehäuse 24 und ein rohrförmiges inneres Gehäuse 25 auf. Die Gehäuse 24 und 25 sind aus mit über Kreuz angeordneten Fasern verstärktem Verbundmaterial hergestellt und schließen einen Zwischen­ raum ein, der teilweise von einer Tragstruktur oder einem Skelett 26 belegt ist, während sein restliches Volumen mit synthetischem Füllstoff 27 gefüllt ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weist das Skelett 26 vier schlaufenförmige Bänder 28, 29, 30 und 31 auf, von denen jedes vorzugsweise von einem Strang oder Streifen aus Kohlenstoff gebildet wird und sich im wesentlichen in Längsrichtung entlang des Verbindungselements 7 erstreckt, wobei sie zwischen ihrem einen und anderen Ende um 45° ver­ drillt sind.

Jedes der Bänder 28 bis 31 setzt sich aus zwei im wesentli­ chen parallelen, längsverlaufenden Strängen 32 und 33 zusammen, deren Enden durch bogenförmige Endabschnitte 34 und 35 verbunden sind, welche jeweils um eine der Bohrungen 14 und 15 und der Bohrungen 20 und 21 herumgeführt sind. Insbesondere ist jedes der Bänder 28 bis 31 um eine erste Bohrung 14 oder 15 und um eine zweite Bohrung geführt, je nachdem welche der Bohrungen 20 oder 21 - wie in Fig. 4 gezeigt - auf der gleichen Seite wie die jeweils erste Boh­ rung in bezug auf die Ebenen 22 und 23 liegt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Rohrabschnitt 12 mittels zweier, in die Bohrungen 20 und 21 eingreifender Durchsteckbolzen 36 und 37 befestigt, wobei die inneren Schuhe von zwei elasto­ meren Lagern 38 und 39 Teil des Verbindungselements 7 bil­ den und jeweils den Anschluß des Rotorblatts 5 am zentralen Körper 3 und am Peripherie-Körper 4 der Nabe 2 ermöglichen.

Insbesondere der innere Schuh des Lagers 38 besteht aus einem kugelabschnittsförmigen Kopf 40, der in einem Ring 41 gehalten ist, der seinerseits in einer Bohrung 42 im zen­ tralen Körper 3 gehalten ist. Der Ring 41 bildet eine sphä­ rische, ringförmig innere Sitzfläche, die konzentrisch zum Kopf 40 verläuft und ist mit dem Kopf durch eine zwischen­ geschaltete Lage 43 aus einem verstärkten elastomeren Mate­ rial verbunden. Der Kopf 40 ist einstückig am Ende eines metallischen Stutzens 44 angeformt, der innerhalb der Blindbohrung 13 gehalten und mit zwei diametralen (nicht gezeigten) Durchgangsbohrungen versehen ist, welche koaxial zu den Bohrungen 20 und 21 verlaufen und welche von den Durchsteckbolzen 36 und 37 durchsetzt werden.

Der innere Schuh des Lagers 39 besteht aus einem ringförmi­ gen Körper 45 an einem Ende einer auf dem Rohrabschnitt 12 aufgepaßten Kupplung 46 und ist mit zwei (ebenfalls nicht gezeigten) diametralen Bohrungen versehen, in welche die Bolzen 36 und 37 eingreifen, wodurch der Stutzen 44 und die Kupplung 46 miteinander und mit dem Rohrabschnitt 12 ver­ bunden sind.

Zusätzlich zum ringförmigen Körper 45 weist das Lager 39 einen als integraler Teil des Peripherie-Körpers 4 ausge­ bildeten ringförmigen Schuh 47 auf. Der Schuh 47 umgibt eine im Peripherie-Körper 4 ausgebildete durchgehende Öffnung 48, welche vom Rohrabschnitt 12 durchsetzt wird. Mit dem ringförmigen Körper 45 ist der ringförmige Schuh 47 durch eine Zwischenlage 49 aus elastomerem Material verbun­ den.

Das Skelett 26 des Rotorblatts 5 umgibt - wie oben beschrieben - die Bohrungen 14 und 15 auf der einen und die Bohrungen 20 und 21 auf der anderen Seite, wodurch alle kritischen Punkte verstärkt und die Widerstandsfähigkeit des Verbindungselements 7 für ein vorgegebenes Gewicht maximiert wird. Aufgrund der Gehäuse 24 und 25 und der im wesentlichen unabhängigen Ausgestaltung der Bänder 28 und 30 führt darüber hinaus ein Versagen eines der Bänder nicht notwendigerweise zu einem Ausfall des Verbindungselements 7 insgesamt.

In den Fig. 6 bis 8 ist ein sogenanntes "integriertes" Rotorblatt 50 dargestellt, an dessen einem Ende ein mit dem Blatt 50 integrales Wurzelende 51 vorgesehen ist, welches dem am Rotorblatt 5 vorgesehenen Verbindungselement 7 ent­ spricht, wenn es mit (nicht gezeigten) Lagern 38 und 39 versehen ist.

Wie beim Verbindungselement 7 bildet der Wurzelabschnitt 51 einen Rohrabschnitt 12 mit einer Blindbohrung 13 zur Auf­ nahme eines Stutzens 44 mit einem sphärischen Kopf 40 und Bohrungen 20 und 21 sind zur Aufnahme von Bolzen 36 und 37 vorgesehen.

Wie beim Verbindungselement 7 werden die Bohrungen 20 und 21 von bogenförmigen Abschnitten 52 von zugeordneten Bän­ dern 53, 54, 55 und 56 umgeben, wobei jedes der Bänder von zwei in Längsrichtung verlaufenden Strängen 57 und 58 ge­ bildet wird, welche durch einen jeweils zugeordneten bogen­ förmigen Abschnitt 52 verbunden sind.

Wie insbesondere in Fig. 8 gezeigt ist, ist der Wurzelab­ schnitt 51 des Blatts 50 der Endabschnitt eines Holms 59, der von vier oberen Bändern gebildet wird, welche aus den seitlich nebeneinanderliegenden Strängen 57 und 58 der Bän­ der 53 und 54 bestehen; außerdem weist der Holm vier von seitlich nebeneinanderliegenden Strängen 57 und 58 der Bän­ der 55 und 56 gebildete untere Bänder, ein Verbindungsele­ ment 60 und ein rückwärtiges Abdeckelement 61 auf, an des­ sen Außenfläche ein konisches Wabenzellenelement 62 an­ liegt. Der Holm 59 und das Wabenzellenelement 62 sind in einem rohrartigen äußeren Gehäuse 63 enthalten, welches aus einem mit kreuzweise angeordneten Fasern verstärkten Verbundmaterial hergestellt und über das Blindloch 13 und Füllmaterial 64 zur Ausfüllung der nicht von den Bändern 53 bis 56 besetzten Abschnitte des Wurzelabschnitts 51 geführt ist.

Claims (7)

1. Hubschrauber-Rotorblatt (5; 50) mit einer Verbindungs­ einrichtung (7; 51) zur Verbindung des Rotorblatts (5; 50) mit der Nabe (2) des Rotors (1), dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungseinrichtung (7; 51) aus einem Verbund- Kunststoffmaterial hergestellt ist und einen endständigen Rohrabschnitt (12) und erste Mittel (38) zur Verbindung des Rohrabschnitts (12) mit der Nabe (2) aufweist, welche einen innerhalb des Rohrabschnitts (12) liegenden Stutzen (44) umfassen, der mit dem Rohrabschnitt (12) durch zwei erste Durchsteckbolzen (36, 37) verbunden ist, die ihrerseits in Längsrichtung des Stutzens (44) versetzt sind und jeweils in ein Paar von den Rohrabschnitt (12) durchsetzenden Boh­ rungen (20a, 20b, 21a, 21b) eingreifen; und
daß die Verbindungseinrichtung für jede der besagten ersten Bohrungen (20a, 20b, 21a, 21b) ein im wesentlichen axial angeordnetes Band (28, 29, 30, 31; 53, 54, 55, 56) aus syn­ thetischem Fasermaterial aufweist, welche schlaufenartig um die besagten ersten Bohrungen (20a, 20b, 21a, 21b) geführt sind.

2. Hubschrauber-Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten Bohrungen (20a, 20b, 21a, 21b) und die zugeordneten Durchsteckbolzen (36, 37) rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.

3. Hubschrauber-Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (7; 51) zweite Mittel (39) zur Verbindung des Rohrabschnitts (12) mit der Nabe (2) aufweist, welche einen rohrförmigen Körper (46) umfassen, der koaxial mit und auf dem Rohrabschnitt (12) aufgepaßt ist, und daß die ersten Durchsteckbolzen (36, 37) den rohrförmigen Körper (46) durchsetzen.

4. Hubschrauber-Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt (5) faltbar ausgebildet ist und zwei lösbar miteinander verbundene Abschnitte (6, 7) aufweist, von denen der eine von der besagten Verbindungseinrichtung (7) gebildet wird, wobei das Rotorblatt einen Wurzelabschnitt (19) aufweist, und daß die Verbindungseinrichtung (7) zwei zweite parallel zuein­ ander ausgerichtete und den Wurzelabschnitt (19) durchset­ zende zweite Bolzen (17, 18) und einen den Wurzelabschnitt (19) aufnehmenden gabelförmigen Abschnitt (8) aufweist und mit zwei Paaren von zweiten Durchgangsbohrungen (14, 15) zur Aufnahme der jeweils zugehörigen zweiten Bolzen (17, 18) versehen ist, wobei die besagten Bänder (28, 29, 30 und 31) schlaufenförmig ausgebildet und jeweils um eine der zugeordneten zweiten Bohrungen (14, 15) herumgeführt sind.

5. Hubschrauber-Rotorblatt nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten Durchsteckbolzen (36, 37) unter einem Winkel von im wesentlichen 45° relativ zu den zweiten Bolzen (17, 18) ausgerichtet sind.

6. Hubschrauber-Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt (50) starr ausgebildet ist, daß die Verbindungseinrichtung (51) einen integralen Teil des Rotorblatts (50) bildet und das Rotor­ blatt einen Holm (59) aus synthetischem Verbundmaterial auf­ weist, wobei jedes der Bänder (53, 54, 55, 56) zwei Stränge (57, 58) aufweist, welche sich von den besagten ersten Boh­ rungen (20, 21) ausgehend entlang des Rotorblatts (50) erstrecken und den Holm (59) bilden.

7. Hubschrauber-Rotorblatt wie in Verbindung mit den beige­ fügten Zeichnungen beschrieben und dargestellt.