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Schraubenantrieb, insbesondere Luftschraubenantrieb Die Erfindung
bezieht sich auf einen Schraubenantrieb, insbesondere Luftschraubenantrieb für Flugzeuge,
bei dem zwischen der Antriebsmaschine und der angetriebenen Hauptschraube ein Ausgleichgetriebe
zum Antrieb -einer Nebenschraube angeordnet ist.
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Die Erfindung ist besonders für Triebwerke großer Leistung geeignet,
bei denen mehrere Rinzelmotoren durch ein gemeinsames Kurbelgehäuse zu einer Antriebseinheit
zusammengefaßt sind, wobei zweckmäßig für jeden Einzelmotor eine besondere Kurbelwelle
und ein besonderes Ladegebläse vorgesehen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß außer dem für sämtliche Kurbelwellen gemeinsamen, der Leistungsverzweigung zwischen
Haupt-und Nebenschraube dienenden Ausgleichgetriebe noch für jedes Ladegebläse ein
besonderes Ausgleichgetriebe (Planetengetriebe) vorgesehen ist, dessen Planetenstern
von der Kurbelwelle des betreffenden Einzelmotors und dessen äußeres Glockenrad
von der Welle der Nebenschraube aus angetrieben wird, während das Ladegebläse seinen
Antrieb über das Sonnenrad dieses besonderen Ausgleichgetriebes erhält.
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Diese Anordnung bietet folgende besonderen
Vorteile
im Hinblick auf. die Zusammensetzung des Triebwerks aus mehreren Einzelmotoren:
Beirr Abschalten eines Einzelmotors wird dessen Ladegebläse von der Welle der Nebenschraube
aus nur mit geringer Drehzahl angetrieben. Beim Ausfall eines Einzelmotors kann
durch Festbremsen der Nebenschraubenwelle öder durch Trennen derkraftschlüssigen
Verbindung zwischen der Nebenschraubenwelle und dem besonderen Ausgleichgetriebe
das zu dem betreffenden Einzelmotor gehörende Ladegebläse vollkommen stillgesetzt
werden. Durch Festbremsen der Nebenschraubenwelle bei laufenden Einzelmotoren wird
die Drehzahl der Hauptschraube unter gleichzeitiger Herabsetzung der Drehzahl sämtlicher
- Ladegebläse erhöht, was besonders für den Start von Flugzeugen vorteilhaft ist.
_ In der Zeichnung zeigt Abb. i ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Flugzeugtriebwerk,
teilweise in der Draufsicht, teilweise im waagerechten Längsschnitt; Abb.2 zeigt
denDrehzahlplandesLuftschraubenantriebs, Abb. 3 den Drehzahlplan des Gebläseantriebs.
Zwei Einzelmotoren i und 2 mit je einer besonderen Kurbelwelle 3, 4 und je einem
-besonderen Ladegebläse 5, 6 sind durch ein gemeinsames Kurbelgehäüse,7 zu
einer Antriebseinheit,züsammengefaßt: jede der beiden Kurbelwellen arbeitet über
ein lösbar mit ihr gekuppeltes Stirnrad 8 bzw. 9 auf ein gemeinsames Zwischenrad
io. Beide IZurbelwellen ,drehen sich also im .gleichen Drehsinn. Die Kupplung der
beiden Stirnräder 8, 9 mit den zugehörigen Kurbelwellen erfolgt in bekannter Weise
durch Klauenkupplungen il, 12 mit einseitig abgeschrägten Zähnen, wobei die Kupplungshälften
lia, 12a jeweils mit den Stirnrädern 8, 9 fest verbünden sind, während die Kupplungshälften
i ib,12b jeweils längs verschiebbar, aber unverdrehbar auf den Kurbelwellen 3, 4
sitzen. Die beiden Hälften jeder Kupplung werden für gewöhnlich durch Schraubenfedern
13, 14 im Eingriff miteinander gehalten und können durch Verschwenken der Hebel
15, 16 mittels der Zugstangen 17, 18 jederzeit voneinander getrennt werden. Die
einseitige Abschrägung der Zähne beider Klauenkupplungen ist außerdem so gewählt,
daß, wenn einer der beiden Einzelmotoren in seiner Leistung wesentlich nachläßt
oder zum Stillstand gelangt, während der andere mit unverminderter Leistung weiterarbeitet,
die beiden Kupplungshälften an dem nachlassenden Motor selbsttätig auseinandergeschoben
und damit außer Eingriff gebracht werden, um ein gewaltsames Mitschleppen des nachlassenden
Motors durch den weiterlaufenden anderen Motor zu verhindern.
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Das von beiden Motoren angetriebene Zwischenrad iö ist mit seiner
Hohlwelle i9 frei drehbar in dein Fortsatz 2o des Kurbelgehäuses gelagert und trägt
das Glockenrad 21 eines Ausgleichgetriebes 22, dessen Planetenräder 23 auf dein
mit der Hauptluftschraubenwelle 2q. verbundenen Stern 25 angeordnet sind, während
das Sonnenrad 26 des Ausgleichgetriebes mit der Nebenluftschraubenwelle 27 fest
verbünden ist.
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Die beiden gegenläufigen Hauptluftschrauben :28,:29, deren Blätter
in bekannter Weise hinsichtlich ihres Anstellwinkels verstellbar sind (die Verstellvorrichtung,
deren Aufbau im einzelnen hier von untergeordneter Bedeutung ist, ist in der Zeichnung
nur durch die Pfeilringe 3o angedeutet), sind auf dem festen Fortsätz 2o des Kurbelgehäuses
drehbar gelagert. Die Naben beider Luftschrauben sind an ihren einander zugewandten
Stirnseiten mit je einer Kegelradverzahnung 31 bzw. 32 versehen. Beide Verzahnungen
kämmen mit einer Anzahl sternförmig angeordneter Ritze133, die auf radialen, fest
mit dem Gehäusefortsatz 2o verbundenen Zapfen 34 drehbar gelagert sind. Auf der
Schraubenwelle 24 ist ein Mitnehmerteil 35 fest angeordnet. Dieser greift mit seinen
Zähnen 36 in eine entsprechende Verzahnung an der Nabe der Luftschraube 28 ein,
so daß also die Luftschraube 28 von der Welle 24 bei deren Drehung im gleichen Drehsinn
und mit gleicher Drehzahl mitgenommen wird. Durch das oben beschriebene Umkehrgetriebe
34 32, 33, 34 wird dabei gleichzeitig der zweiten Hauptluftschraube 29 eine Drehbewegung
in entgegengesetzter Drehrichtung, jedoch mit gleicher Drehzahl wie .die Luftschraube
2$, erteilt.
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Am hinteren Ende. der Nebenwelle 27 ist die Nebenluftschraube 37 angeordnet,
die ebenfalls mit im Fluge verstellbaren Blättern ausgerüstet ist (vgl. die Pfeilringe
38 an den Füßen der Schraubenblätter). Auf der Nebenwelle 27 ist ferner ein großes
Stirnrad 39 befestigt, das in später noch näher zu beschreibender Weise beim Antrieb
der Ladegebläse 5, 6 mitwirkt.
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Die Drehzahlen der Hauptluftschrauben und der Nebenluftschraube werden
durch Verstellen der Schraubenblätter in der durch das Ausgleichgetriebe gegebenen
Abhängigkeit voneinander so geregelt, däß die Luftschrauben stets mit möglichst
günstigem Wirkungsgrad arbeiten, wobei gleichzeitig die Drehzahl der Nebenwelle
27 und damit auch diejenige der Ladegebläse 5, 6 sich mit wachsender Flughöhe selbsttätig
erhöht.
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Für denAntrieb der beiden Ladegebläse ist je ein besonderes, als Planetengetriebe
ausgebildetes Ausgleichgetriebe 4o bzw. 41 vorgesehen. Und zwar besteht jedes der
beiden Planetengetriebe aus einem frei drehbar in dem Gehäusedeckel 42 bzw. auf
der Gebläsewelle 43 gelagerten Glockenrad 4.4 mit äußerer und innerer Stirnverzahnung.
Die äußere VerzahnungbeiderGlockenräder 44 kämmt mit dem Stirnrad 39, während die
innere Verzahnung mit, den Planetenrädern 45 je eines auf der Kurbelwelle 5 bzw.
6 fest ailgeordneten Planetensterns 4.6 im Eingriff steht. Das Sonnenrad 47 jedes
Planetengetriebes sitzt fest auf der in dem Planetenstern 46 bzw. in der Nabe des
Glockenrades 44 frei drehbar gelagerten Gebläsewelle 43.
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Die Drehzahlverteilung zwischen der Hauptluftschraubenwelle 24 und
er Nebenwelle 27 ergibt sich für verschiedene Betriebszustände aus dem in Abb. 2
dargestellten Drehzahlplan, in dein die
einzelnen Triebwerkteile
mit gleichen Kennziffern wie in Abb. x bezeichnet sind. Ist a die der Motordrehzahl
entsprechende gleichbleibende Drehzahl des großen Glockenrades 21, so nimmt, wenn
die Nebenwelle 27 und damit das Sonnenrad 26 aus irgendwelchen äußeren Ursachen
festgehalten wird, die Hauptwelle 24 die Drehzahl b an, wobei eine entsprechende
Anstellung der Schraubenblätter der Hauptluftschrauben 28, 29 vorausgesetzt werden
muß. Wird die Nebenwelle 27 freigegeben und dreht sie sich entsprechend der Blattanstellung
der Nebenluftschraube 38 und entsprechend der Leistungsaufnahme der Gebläse 5, 6
mit der Drehzahl c entgegengesetzt zur Hauptwelle 24, so nimmt die Hauptwelle die
Drehzahl d an, vorausgesetzt wiederum, daß der Blattanstellwinkel der Hauptluftschrauben
so eingestellt wird, daß die Motordrehzahl unverändert bleibt. Wird beim Aufsuchen
größerer Flughöhen der Blattanstellwinkel der Nebenluftschraube 37 verkleinert und
dadurch die Drehzahl der Nebenwelle 27 unter entsprechender Drehzahlsteigerung der
Gebläse 5, 6 auf den Betrag e erhöht, so geht die Drehzahl der Hauptwelle 24 auf
daß Maß f herunter, wenn der Blattanstellwinkel der Hauptluftschrauben gleichzeitig
so weit vergrößert wird, daß die Motordrehzahl unverändert bleibt. Diese Herabsetzung
der Drehzahl der Hauptluftschrauben mit wachsender Flughöhe ist aus den in der Hauptanmeldung
näher erläuterten Gründen erwünscht, um der Verringerung der Schallgeschwindigkeit
mit zunehmender Flughöhe Rechnung tragen zu können.
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Über die Drehzahlverhältnisse an der Gebläsewelle 43 gibt der Drehzahlplan
derAbb. 3 Auskunft. Auch hier sind die einzelnen Getriebeteile mit gleichen Kennziffern
versehen wie in Abb. i. Bei normalem Lauf des Flugzeugtriebwerks bewegt sich das
Glockenrad 44: beider Gebläseantriebe mit der Drehzahl ä entgegengesetzt zur Umlaufrichtung
der von der Kurbelwelle 3 bzw. 4. angetriebenen Planetenräder 45. Die Kurbelwelle
möge zunächst die gleichbleibende Drehzahl lt besitzen. Dann entspricht die Drehzahl
der Gebläsewelle 43 der Strecke i im Drehzahlplan. Steigt die Drehzahl der Nebenwelle
27 und damit diejenige des Glockenrades 44, so muß sich, wie aus dem Drehzahlplan
ersichtlich ist, die Drehzahl der Gebläsewelle 43 bei gleichbleibender Kurbelwellendrehzahl
da entsprechend erhöhen.
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Fällt einer der beiden Einzelmotoren 1, 2 aus, so daß also dessen
Kurbelwelle und damit der zugehörige Planetenstern stillsteht, so drehen sich dessen
Planetenräder 45 auf der Stelle, und die Gebläsewelle 43 hat an diesem Einzelmotor
nur noch die Drehzahl k. Beim Ausfall bzw. beim Abschalten eines Einzelmotors läuft
dessen Ladegebläse also mir noch mit geringer Drehzahl weiter, so daß es keine nennenswerte
Leistung mehr verbraucht.
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LTm für den Start des Flugzeuges günstige Drehzahlverhältnisse zu
bekommen, kann man die Nebenwelle 27 durch an sich bekannte, in der Zeichnung nicht
dargestellte Mittel festbrernsen. Die Drehzahl der Gebläsewellen 43 erniedrigt sich
dann auf den Betrag i, was in Bodennähe durchaus erwünscht ist. Gleichzeitig bietet
die Stillsetzung der Nebenwelle 27 gemäß dem Drehzahlplan der Abb. 2 die Möglichkeit,
die Drehzahl der Hauptwelle 24 auf das Maß b und darüber hinaus zu erhöhen, ohne
mit der .b1ofordrehzahl wesentlich höher gehen zu müssen. Die gleichzeitig damit
vorzunehmende Verringerung des Blattanstellwinkels der Hauptluftschrauben bedeutet
dabei nur eine vorteilhafte Anpassung an den während des Starts geringen Fortschrittsgrad
der Luftschrauben.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Nebenluftschraube 37 in erheblichem
Abstand hinter den beiden Hauptluftschrauben 28, 29 angeordnet. Je nach den an den
verschiedenen Flugzeugbaumustern gegebenen Einbaumöglichkeiten kann die Nebenluftschraube
auch unmittelbar vor den Hauptluftschrauben angebracht werden, wobei die Nebenwelle
und das Bedienungsgestänge zum Verstellen der Nebenluftschraube durch die hohle
Hauptwelle 24 hindurch nach vorn geführt werden.
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Um einen möglichst kleinen Durchmesser der Nebenluftschraube zu erhalten
bzw. um die Leistungsaufnahme derselben zu erhöhen, können auch zwei gegenläufige
Nebenluftschrauben angewendet werden, wie überhaupt hinsichtlich der Anordnung der
einzelnen Triebwerkteile zueinander im Rahmen der Erfindung ein großer Spielraum
gegeben ist.