DE685827C

DE685827C - Propeller

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Publication number: DE685827C
Application number: DES113948D
Authority: DE
Original assignee: DURALUMIN SOC DU
Current assignee: DURALUMIN SOC DU
Priority date: 1934-05-15
Filing date: 1934-05-15
Publication date: 1939-12-27

Description

Die Metalluftschrauben sind bisher entweder massiv, d. h. der endgültige Querschnitt - des Flügelblattes ist aus geschmiedeten, gewalzten oder geprägten Rohlingen herausgearbeitet, oder sie sind aus Hohlkörpern hergestellt worden, d. h. sie bestehen z. B. aus einem einzigen, zu der gewünschten Form abgeplatteten Rohr oder auch aus mehreren stumpf zusammengesetzten Rohrschüssen.The metal props are so far either massive, i. H. the final cross-section - the blade is made from forged, rolled or embossed blanks, or they have been made from hollow bodies, d. H. they consist z. B. from a single, to the desired shape flattened pipe or from several butt joint pipe sections.

Ferner sind noch hohle Metalluftschrauben bekannt, die hergestellt werden entweder: i. durch Ausbauchen zweier Halbschalen zur Flügelblattform, wobei die Schalen im allgemeinen durch Vernieten oder Verschweißen ihrer Ränder vereinigt werden und Rippen auf der Innenseite der Schalen vorgesehen sein können, um das hohle Flügelblatt zu versteifen, oder 2., indem man von einem zentralen Gerüst ausgeht, das gleichzeitig aus Längs- und Querrippen besteht, auf denen zwei Bleche befestigt werden, die die Hohlräume bedecken und die beiden Flächen des Flügels bilden, oder endlich 3., indem man auf den Außenflächen des Flügelblattes erhabene Längsrippen vorsieht, zwischen welchen sich ununterbrochen über die ganze Länge des Flügels Zwischenräume erstrecken; die Längsrippen werden als Versteifungen gebraucht, um die Unverformbarkeit des Profils aufrechtzuerhalten.Furthermore, hollow metal propellers are known, which are manufactured either: i. by bulging two half-shells to form a winged blade, the shells in general be united by riveting or welding their edges and ribs are provided on the inside of the shells can be to stiffen the hollow blade, or 2. by one by one starts from the central framework, which consists of longitudinal and transverse ribs at the same time, on which two metal sheets are attached, which cover the cavities and the two surfaces of the Form wings, or finally 3rd, by raised on the outer surfaces of the wing blade Provides longitudinal ribs between which spaces extend continuously over the entire length of the wing; the longitudinal ribs are used as stiffeners to ensure that the profile cannot be deformed maintain.

Die Metalluftschrauben mit vollen Flügeln haben den Nachteil,-daß sie zu schwer sind.The metal propellers with full wings have the disadvantage that they are too heavy.

Die bekannten Luftschrauben mit hohlen Flügeln sind zwar leichter, haben aber den Nachteil, daß sie mühsam herzustellen und nicht sehr stark sind. Bei den hohlen Metallluftschrauben aus Schalen arbeiten die durch Nieten oder Schweißen miteinander \-erbundenen Ränder der Schalen wie Scheren gegeneinander, und man kann nach einer Reihe Betriebsstunden feststellen, daß die Niete zerschnitten sind oder die Schweißnaht aufgeplatzt ist. Wegen dieser Nachteile sind solche Metalluftschrauben praktisch nicht in Gebrauch. Außerdem muß bemerkt werden, daß die Schalen dieser Metalluftschrauben sich infolge eines Stoßes abplatten können, wodurch sie unbrauchbar werden. Endlich sind derartige Metalluftschrauben zu starr, was noch ein weiterer Nachteil ist.The well-known propellers with hollow blades are lighter, but have the Disadvantage that they are troublesome to manufacture and not very strong. With the hollow metal propellers those bound together by rivets or welding work from shells Edges of the shells like scissors against each other, and after a number of hours of operation you can see that the rivet has cut or the weld seam has burst. Because of these drawbacks, such metal propellers are practically out of fashion Use. It should also be noted that the shells of these metal propellers can flatten as a result of an impact, rendering them unusable. Finally such metal propellers are too rigid, which is a further disadvantage.

Die mit Hilfe eines zentralen Gerüsts aufgebauten hohlen Flügel weisen wegen ihrer Querrippen bedeutende Querschnittsveränderungen über ihre ganze Länge auf. Diese großen und plötzlichen Querschnittsveränderungen des Flügelblattes haben zur Folge, daß seine Biegungskurve einen unregelmäßigen Verlauf aufweist, so daß durch die dauernden Biegungen des Flügels, insbesondere an sehr eng begrenzten Stellen, es zu vorzeitigen Brüchen führen kann.The hollow wings built with the help of a central frame point because of their Cross ribs show significant changes in cross-section over their entire length. These large and sudden changes in the cross-section of the blade result in that its bending curve has an irregular course, so that through the permanent Bends of the wing, especially in very narrow places, cause it to be premature Can lead to fractures.

Die Flügel mit außerhalb der Profilform liegenden Rippen besitzen einen sehr schlechten Wirkungsgrad wegen der mangelhaftenThe wings with ribs outside the profile shape have a very poor one Efficiency because of the poor

aerodynamischen Eigenschaften des Gesamtprofits (Profil des Flügels und äußere Rippen). Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Luftschrauben haben/ nicht die obenerwähnten Nachteile. Sie sihd/. leichter als die vollen Metalluftschrauben, was beim Anfahren die von den arbeitende^ Teilen des Motors, besonders \^ron der Kurbelwelle, aufgenommenen Kräfte zu verringern ίο gestattet und die Zeit abkürzt, die die Vortriebsmechanismen zum Erreichen ihrer normalen Betriebsverhältnisse benötigen. Sie ermöglichen auch die Verkleinerung der auf das Flugzeug wirkenden Drehkräfte. Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Luftschrauben können eine höhere Leistung aufnehmen als die bekannten massiven Luftschrauben, denn für eine gegebene Flügelgröße (aerodynamische zo Bedingungen) und ebenfalls genau bestimmte Grundkörperquerschnitte (Festigkeitsbedingung) gestatten sie, durch einfache Verteilung der Flächen das in aerodynamischer Hinsicht günstigste Profil zu erhalten. Außerdem sind sie viel kräftiger und bedeutend leichter herzustellen als die bekannten hohlen Metalluftschrauben, die aus schalenförmigen Körpern zusammengesetzt sind. Auf Grund ihrer Bauart kann die Belastung des Bau^ stoffes entweder über die ganze Länge des Flügels gleichmäßig gehalten werden, oder sie kann in regelmäßiger Weise abnehmen, so daß plötzliche Querschnittsänderungen des Flügelblattes und die davon herrührende Gefahr von Luftschraubenbrüchen, insbesondere bei solchen aus Metall, vermieden werden. Schließlich können die Luftschrauben gemäß der Erfindung im Gegensatz zu den bekannten Schrauben mit hohlen Flügeln biegsam sein.aerodynamic properties of the total profit (profile of the wing and external ribs). The propellers manufactured according to the method according to the invention have / do not have the disadvantages mentioned above. You sihd /. lighter than the full metal propellers what allows the working ^ parts of the engine, especially \ ^r on the crankshaft, ίο decrease recorded forces during starting and the time shortens, requiring the propulsion mechanisms for reaching its normal operating conditions. They also make it possible to reduce the torsional forces acting on the aircraft. The propellers obtained by the method according to the invention can absorb a higher power than the known massive propellers, because for a given wing size (aerodynamic zo conditions) and also precisely determined base body cross-sections (strength condition) they allow aerodynamic aspects to be achieved by simply distributing the surfaces to get the most favorable profile. In addition, they are much stronger and significantly easier to manufacture than the known hollow metal propellers, which are composed of shell-shaped bodies. Due to its design, the load on the building material can either be kept uniform over the entire length of the wing, or it can decrease in a regular manner, so that sudden changes in the cross-section of the wing blade and the resulting risk of propeller fractures, especially those made of metal, be avoided. Finally, in contrast to the known screws with hollow blades, the propellers according to the invention can be flexible.

Die folgenden Angaben geben ein Bild von der Größe der Gewichtsverminderung, die durch passende Veränderung der Querschnittsform eines um seine Achse gedrehten vollen Körpers erzielt werden kann.The following information gives a picture of the size of the weight reduction that can be achieved by appropriately changing the cross-sectional shape of a full body rotated about its axis.

Betrachten wir einen Körper M, der sichLet us consider a body M, which is

um eine Achse x-y (Abb. 1 und Abb. 2) dreht und den in Abb. 3 gezeigten Querschnitt hat.rotates about an axis xy (Fig. 1 and Fig. 2) and has the cross-section shown in Fig. 3.

Die Beanspruchung, die ein beliebiger Querschnitt S in der Entfernung r von der Drehachse durch die Fliehkraft erfährt, wird nicht geändert, wenn man der Länge nach verlaufende Hohlräume ?%, m_a (Abb. 4 und 5) vorsieht.The stress that any cross-section S experiences at a distance r from the axis of rotation due to centrifugal force is not changed if one _{provides for longitudinal cavities?%, M a} (Fig. 4 and 5).

Wenn andererseits dieser Körper so berechnet worden ist, daß er auch den Kräften irgendeiner Belastung zu widerstehen vermag, die so verteilt ist, wie die gebrochenen Linien der Abb. 1 und 3 zeigen, dann wird sich die Biegungsbeanspruchung der Teile P₁, p₂, p₃ (Abb. 4 und 6) nicht verändern, wenn die Belastung gleichzeitig verringert und, wie in Abb. 6 angegeben, verteilt wird.If, on the other hand, this body has been calculated in such a way that it can withstand the forces of any load distributed as the broken lines in Figs. 1 and 3 show, then the bending stress on parts P ₁ , p ₂ , Do not change p ₃ (Fig. 4 and 6) if the load is simultaneously reduced and distributed as indicated in Fig. 6.

In dem Fall, wenn die gesamte aitszuhal-. tende Belastung nicht verringert werden kann ' .i|qd dieselbe wie in Abb. 1 und 3 bleiben .* etüßfe, würde es daher erforderlich sein, die ^ der Teile p_v p_z, p_a zu vergrößern, wennIn the case when the entire aitszuhal-. tend load can not be reduced '.i |.. qd same as in Figure 1 and 3 remain * etüßfe, it would therefore be necessary that the parts ^ p _v p _z, p _a zoom when

',. ihre Beanspruchung gleichbleiben soll.',. their stress should remain the same.

Die Höhenveränderung der Teile, ebenso wie die neuen hineingearbeiteten Hohlräume (Abb. 8) müssen natürlich so bemessen sein, daß die Beanspruchungen durch die Fliehkraft und durch die Biegung in dem verbleibenden Querschnitt dieser Teile dieselben sind wie in dem Fall des vollen Querschnitts der Abb. 3.The change in height of the parts, as well as the new hollow spaces worked into them (Fig. 8) must of course be dimensioned in such a way that the stresses caused by the centrifugal force and by the bend in the remaining cross-section of these parts the same are as in the case of the full cross-section of Fig. 3.

Die Beanspruchung durch die Fliehkraft bei dem veränderten Querschnitt braucht übrigens nicht ganz genau dieselbe zu sein, wie die beim vollen Querschnitt; tatsächlich genügt es, um dieselben Belastungsbedingungen zu haben, daß die Summe der beiden Beanspruchungen (durch die Fliehkraft und die Biegung) unverändert bleibt.The stress caused by the centrifugal force with the changed cross-section needs Incidentally, not to be exactly the same as that of the full cross-section; In fact it is enough to have the same stress conditions that the sum of the two Stresses (due to centrifugal force and bending) remains unchanged.

Rechnung und Versuch beweisen, daß, wenn der Querschnitt der Abb. 3 so verändert wird, wie Abb. 7 und 8 zeigen, der erhaltene neue Körper nur. ungefähr das halbe Gewicht des vollen Körpers erreicht.Calculation and experiment prove that if the cross-section of Fig. 3 changes so As Figs. 7 and 8 show, the new body obtained is only. about half the weight of the full body.

Dieser Befund gilt ganz allgemein und läßt sich auf einen Körper aus Stahl oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung oder auch aus Holz anwenden.This finding is very general and can be applied to a body made of steel or a Use aluminum or magnesium alloy or wood.

Aus dem eben Gesagten ersieht man, daß es also möglich ist, durch im Luftschraubenbaustoff von bestimmter Dicke vorgesehene oder nachträglich hineingearbeitete Aussparungen geeigneter Form, Tiefe und Richtung, insbesondere bei einer Metallüftschraübe, sich die obenerwähnte Gewichtsverminderung zunutze zu machen.From what has just been said it can be seen that it is possible to use a certain thickness provided in the propeller building material or subsequently machined recesses of suitable shape, depth and direction, especially with a metal vent screw to take advantage of the above-mentioned weight reduction.

Als Beispiel sei eine Ausführungsform einer solchen Metallüftschraübe beschrieben. Abb. 9 ist die senkrechte Aufsicht auf einen Luftschraubenflügel, ζ.·Β. aus einer Leichtmetallegierung, der für vollen Querschnitt berechnet ist.An embodiment of such a metal vent screw is described as an example. Fig. 9 is the vertical top view of a propeller wing, ζ. · Β. made of a light metal alloy, which is calculated for full cross-section.

Man ordnet in diesem Flügel, der eben und abgewickelt gesehen ist, Aussparungen a, b an, die, wie bekannt, innerhalb der Profilform verlaufen, in ihrer Tiefe sich allmählich zur Flügelspitze hin verflachen und nach der Druck- oder Saugseitenfläche des Flügelblattes offen sind, so daß die zwischen den Aussparungen verbleibenden Längsrippen die Flieh- und Biegebeanspruchungen aufnehmen (Abb. 10).In this wing, which is seen flat and developed, recesses a, b are arranged , which, as is known, run within the profile shape, gradually flattening in depth towards the wing tip and are open towards the pressure or suction side surface of the wing blade, so that the longitudinal ribs remaining between the recesses absorb the centrifugal and bending loads (Fig. 10).

Gemäß der Erfindung sollen sich diese Aussparungen bis an die die Flügelspitze des Blattes bestimmende Umrißlinie durchlaufend erstrecken. Diese Aussparungen können auchAccording to the invention, these recesses should extend to the wing tip of the Continuously extending sheet defining outline. These cutouts can also

in bekannter Weise in einem gewissen Abstand von den Rändern des Flügelblattes enden, wobei gemäß der Erfindung die Grundflächen der Aussparungen in die das volle P lügelspitzenproril bildenden Flächen der Saug- oder Druckseite, übergehen. Schließlich können die Aussparungen in bekannter Weise abnehmenden Querschnitt haben oder auch einseitig, d. h. nicht auf beiden Seitenin a known manner at a certain distance from the edges of the blade end, according to the invention, the bases of the recesses in the full The surfaces on the suction or pressure side that form the wing tip profile. In the end The recesses can have a decreasing cross-section in a known manner or on one side, d. H. not on both sides

ίο des Flügels, vorgesehen sein.ίο of the wing, be provided.

Die Zahl und die Form dieser Hohlräume werden bestimmt, wie früher auseinandergesetzt, und zwar so, daß der Querschnitt der verbleibenden Längsrippen n_v M₂, K₃ (Abb. io) ausreicht, um den Fliehkräften und den auf den Flügel einwirkenden Luftkräften zu widerstehen.The number and shape of these cavities are determined, as explained earlier, in such a way that the cross-section of the remaining longitudinal ribs n _v M ₂ , K ₃ (Fig. Io) is sufficient to withstand the centrifugal forces and the air forces acting on the wing .

Die Abb. 10, 11, 11 a und 12 zeigen nur als Beispiel die erhaltenen neuen Flügelausführungsformen; die Abmessungen sind auf der Zeichnung in größerer Dicke angegeben als die entsprechenden Abmessungen der Abb. 9; dieser Fall liegt indessen nicht immer vor, denn es kann sein, daß die Dicken des Flügelblattes gemäß Abb. 9 nach Einarbeiten der durchlaufenden Aussparungen noch ausreichen, da gewisse Teile des vollen Flügels meistens reichlich bemessen sind; der Gewinn an Gewichtsverminderung ist dann natürlich in diesen Teilen besonders hoch.Figs. 10, 11, 11 a and 12 show only as Example the new wing designs obtained; the dimensions are on the Drawing indicated in greater thickness than the corresponding dimensions in Fig. 9; this is not always the case, however, because it may be that the thickness of the blade according to Fig. 9 after working in the continuous recesses are still sufficient, since certain parts of the full wing are usually amply sized; the gain in weight reduction is then of course particularly high in these parts.

Die Hohlräume können, nachdem sie in der eben geschilderten Weise bestimmt sind, mit der Werkzeugmaschine in einen vollen Flügel von passendem Querschnitt hineingearbeitet werden; der Flügel selbst kann in bekannter Weise durch Schmieden und Pressen hergestellt sein. Man kann aber auch die Hohlräume in bekannter Weise beim Prägen des Flügels erzeugen; bei diesem Verfahren braucht man weniger Metall und erspart obendrein ganz oder teilweise das Hineinarbeiten der Hohlräume.The cavities can, after they are determined in the manner just described, with machined into a full wing of the right cross-section of the machine tool will; the wing itself can be produced in a known manner by forging and pressing be. But you can also the cavities in a known manner when embossing the Create wing; With this process you need less metal and on top of that, you don't have to work in part or all of it of the cavities.

Wenn die Hohlräume im Flügelprofil hergestellt sind, füllt, man sie in bekannter Weise ganz oder teilweise aus. Man kann dafür einen Stoff mit geringer Wichte (spezifischem Gewicht) benutzen, der die Form der Hohlräume annehmen kann. Geeignet für diesen Zweck sind Baustoffe, deren Grundlage Kunstharze bilden; diese sind im allgemeinen hart genug, um nach dem Einbringen in die Flügelblatthohlräume der Einwirkung der Luft und den Wetterunbilden widerstehen zu können. Man kann auch zwei Stoffe verschiedener Wichte und Härte benutzen; der weniger harte kann z. B. den mittleren Teil des Flügelblatthohlraums ausfüllen, während der härtere Stoff zum Ausfüllen der Ränder bestimmt ist.When the cavities in the airfoil are made, they are filled in a known manner in whole or in part. You can use a material with a low weight (specific Weight) that can take the shape of the cavities. Suitable for this The purpose is building materials based on synthetic resins; these are generally hard enough to be exposed to the air and after being introduced into the wing blade cavities to be able to withstand the bad weather. You can also use two different substances Use weight and hardness; the less hard can z. B. fill the middle part of the blade cavity, during the harder material is intended for filling in the edges.

Man kann auch zur Verstärkung des Schutzes gegen die Luft oder die Wetterunbilden die äußeren Flächen der ausgefüllten Teile mit Metall überziehen.It can also be used to increase protection against the air or the bad weather coat the outer surfaces of the filled parts with metal.

'Wenn diese Stoffe an Ort und Stelle gebracht und verfestigt sind, können sie ihrerseits durchbrochen und die neugebildeten Löcher in der eben geschilderten Weise ausgefüllt werden.'When these substances are put in place and solidified, they in turn can broken through and the newly formed holes filled in the manner just described will.

Ebenso kann man volle oder ausgehöhlte Streifen nehmen, die dann eingepaßt und in dem Hohlraum zusammengekittet werden.Likewise, you can take full or hollowed strips, which are then fitted and in are cemented together in the cavity.

Dasselbe Ergebnis kann auch z. B. mit Holzstreifen erzielt werden.The same result can also e.g. B. can be achieved with strips of wood.

Es ist manchmal von Belang, Formstücke passenden Querschnitts aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung zu verwenden oder aus schwereren, aber sehr festen Metallen. Diese Formstücke können durch ein oder mtherere Bleche ersetzt werden, die eine oder beide Seiten der Flügel ganz oder zum Teil bedecken.It is sometimes important to make fittings of a suitable cross-section from an aluminum or magnesium alloy or from heavier but very strong metals. These fittings can be replaced by one or more sheets that have one or more completely or partially cover both sides of the wings.

Die Abb. 13, 14 und 15 zeigen die Befestigung eines Bleches auf der Saugseite des Flügels. Ein Ende dieses Bleches kann an der Hinterkante befestigt sein, wie in Abb. 13, 14 und 15 angedeutet, während das andere Ende wie in Abb. 13 und 14 durch Schraubenbolzen ν befestigt oder wie in Abb. 15 gefaßt sein kann.Figs. 13, 14 and 15 show the attachment of a sheet metal on the suction side of the wing. One end of this sheet metal can be fastened to the rear edge, as indicated in Figs. 13, 14 and 15, while the other end can be fastened by screw bolts ν as in Figs. 13 and 14 or be held as in Fig. 15.

Dieses Blech kann auf passend gewählten Rippen H₁, n₂ ruhen, die durch die Lamellen I₁ und I₂ (Abb. 13) untereinander verbunden sind. Man kann auch das Blech zugleich auf den Längsrippen und der Füllung oder hauptsächlich auf der Füllung aufliegen lassen (Abb. 14 und 15).This sheet metal can rest on appropriately chosen ribs H ₁ , n ₂ , which are connected to one another by the lamellas I ₁ and I ₂ (Fig. 13). You can also let the sheet rest on the longitudinal ribs and the filling or mainly on the filling at the same time (Figs. 14 and 15).

Die Hohlräume ο (Abb. 13) und O₁ (Abb. 14J sind ebenso mit leichten Füllstoffen gefüllt.The cavities ο (Fig. 13) and O ₁ (Fig. 14J are also filled with light fillers.

Um die Betrachtung zu vereinfachen, ist der Einfluß des zur Ausfüllung der Hohlräume dienenden Stoffes vernachlässigt worden, und es ist so angesehen worden, als ob die Längsrippen n_lt n₂ (Abb. 10) alle Flieh- und Biegungskräfte aufnähmen. In Wirklichkeit vermehrt der Füllstoff die Festigkeit des Querschnittes und verringert deshalb die Beanspruchung der stehenbleibenden Rippen bei Beanspruchungen auf Biegung.In order to simplify the observation, the influence of the substance used to fill the cavities has been neglected, and it has been regarded as if the longitudinal ribs n _lt n ₂ (Fig. 10) absorb all centrifugal and bending forces. In reality, the filler increases the strength of the cross-section and therefore reduces the stress on the ribs that remain when they are bent.

Es ist daher bei gleicher Sicherheit möglich, den Rippen einen geringeren Querschnitt zu geben und so das Gewicht des Flügels zu verringern.It is therefore possible to give the ribs a smaller cross-section while maintaining the same level of security to give and so reduce the weight of the wing.

Die Masse des Füllstoffes erzeugt indessen zusätzliche Fliehkräfte in den Längsrippen, aber wegen der geringen Wichte der verwendeten Stoffe (man kann mit der Wichte bis auf 0,03 heruntergehen) darf man die Querschnittsvermehrung der Lamellen vernachlässigen, und dem Flügel kommt fast vollständig die Gewichtsverminderung zugute, die, wie im vorhergehenden Abschnitt gezeigt, von der Festigkeitserhöhung herrührt.The mass of the filler, however, generates additional centrifugal forces in the longitudinal ribs, but because of the low weight of the materials used (you can use up to go down to 0.03) one can neglect the increase in cross-section of the lamellas, and the wing benefits almost entirely from the weight reduction which, as shown in the previous section, stems from the increase in strength.

Claims

Patent claims:

ι. Propeller with within the profile shape of the wing blade, in their "depth gradually flattening towards the wing tip, after the pressure or Suction side surface of the blade to open recesses and longitudinal ribs remaining between the recesses, characterized in that the recesses extend to the wing tip of the Continuously extending sheet defining outline.

2. propeller, characterized in that the recesses in known Way end in the area adjacent to the blade outline, the Base areas of the recesses in the ao forming the full wing tip profile Pass over the surfaces of the suction or pressure side.

3. Propeller according to claim 1, characterized in that the ribs are consistently full.

4. Propeller according to claims ι and 2, characterized in that the Recesses widen from the pressure or suction side surface of the wing towards the inside of the wing.

5. Propeller according to claims 1 to 4, characterized in that the recesses in a known manner with a mass of lesser density (specific weight) than that of the load-bearing parts are filled.

For this purpose ι sheet of drawings