AT510494A1

AT510494A1 - Rotorverstellung für einen hubschrauber

Info

Publication number: AT510494A1
Application number: AT15762010A
Authority: AT
Inventors: Franz Ing Kutschi
Original assignee: Franz Ing Kutschi
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorverstellung für einen Hubschrauber, mindest umfassend einen Rotormast (22) mit einer direkt angetriebenen Rotorwelle (9) und einer Anzahl von sich auswärts erstreckenden während der Drehung verstellbaren Rotorblättern (3), welche mit einer zyklischen und einer kollektiven Blattverstellung gesteuert werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Schwenkeinrichtung (6) mit einem Drehpunkt (4) in der Rotorebene (1) durch einen Mitnehmer (5) mit Mitnehmerbolzen (25), sowie eine Versteileinrichtung (7), durch Gelenkstangen (24) mit den Rotorblättern (3) verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorverstellung für einen Hubschrauber, mindest umfassend einen Rotormast mit einer direkt angetricbenen Rotorwelle und einer Anzahl von sich auswärts erstreckenden während der Drehung verstellbaren Rotorblättcm. Bekannte Rotorsteuerungen sind mit einer kollektiven und zyklischen Blattwinkelverstellung mittels einer axial verschiebbaren und schwenkbaren Taumclscheibe ausgeführt, wobei die zyklische Blattverstellung eine enorme Belastung für die Rotorblätter darstellt. Ein Rotor in der oben erwähnten Art ist aus der Anmeldung des Erfinders unter der GZ -A 433/2009 bekannt, wobei auch hier eine kollektive und zyklische Blattwinkelvcrstcllung vorgesehen ist. Mastverschiebe- und Mastkippstcucrungen haben sich wegen der auftretenden Kräfte nicht durchgesetzt. Eine Propeller-Kippsteuerung mit einem Gleichlaufgelenk ist aus EP 1 160 156 A2 bekannt. Diese Steuerung ist für Hubschrauber nicht geeignet, da die Propeller kein Schlag- und kein Schwcnkgelenk aufweisen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotorsteuerung zu schaffen, die oben erwähnte Nachteile in einfacher und kostengünstiger Weise beseitigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Rotorstcuerung geschaffen, wie sie im Anspruch 1.) beansprucht wird. Die eingangs genannte Rotorstcuerung ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenkeinrichtung mit einem Drehpunkt in der Rotorebene durch einen Mitnehmer mit Mitnehmerbolzen, sowie eine Verstelleinrichtung, durch Gelenkstangen, mit den Rotorblättem verbunden sind. Die vorliegende Erfindung umfasst eine Weiterentwicklung des vom Erfinder angemeldeten Rotors GZ A 433/2009 und ergibt den erlindungsgemäßen Vorteil, dass in der gemeinsamen Lagerung der Rotorblätter in einem Punkt auf der Drehachse der Rotorwelle und in der Rotorebene durch ein Mehrfachkugelgelenk, das Schlaggelenk, das Schwenkgelenk, die Blattwinkelverstellung und das Rotorkippgclenk in einem Verbindungsmittel zusammengefasst sind. Dadurch entsteht der besondere Vorteil, dass an Stelle der zyklischen Blattvcrstellung die Rotorblattebene mittels einer Schwenkeinrichtung gekippt werden kann. Dadurch werden die Rotorblätter wesentlich entlastet, unerwünschte Schwingungen beseitigt

Seite 1 von 8 und bessere Flugeigenschaften gewährleistet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schwenkeinrichtung aus einem Verstellring mit einem Lager, einer mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Doppclkugelpfanne sowie aus drei gleichmäßig um die Rotorwelle angeordneten Stellantrieben besteht. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Kippen des Verstellrings, der mit dem Drehpunkt in der Rotorebene in einer Doppelkugelpfannc gelagerte Mitnehmer, die Rotorebene in jede vorgegebene Richtung und jeden vorgegebenen Betrag kippen kann. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Doppelkugelpfanne aus einer Grundplatte mit einer konkaven, einer Zwischenplattc mit einer konkaven und einer konvexen, und einer Deckplatte mit einer konvexen Gleitfläche mit einem gemeinsamen Drehpunkt in der Rotorebene besteht. Dadurch wird gewährleistet, dass der Mitnehmer und die Rotorebene ungehindert gekippt werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Mitnehmer durch einem Lager mit dem Verstellring, und mit einer Zwischenplatte mit der Doppelkugelpfanne verbunden ist, wodurch ein beweglicher Übergang von den statisch angeordneten Stellantrieben zum rotierenden Rotorsystem und ein gemeinsamer Drehpunkt in der Rotorebene entsteht, ln einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Kraftübertragung vom drehfest mit der Rotorwclle verbundenen Kardangelenk zum Mitnehmer mittels axial beweglich gelagerten Mitnehmerbolzen. Dadurch werden Lageabweichungen, die gegenüber dem Kippen des Mitnehmers im Drehpunkt der Rotorebene auftreten, kompensiert. Vorzugsweise schlägt die Erfindung vor, dass die BlattwinkeL Verstelleinriehtung aus einer Schubstange, einem Kardangelenk und einem Außenring besteht, wrobei die Schubstange in der Rotorwelle drehfest und verschiebbar angeordnet ist und ein Spurlager aufweist, womit gewährleistet wird, dass die kollektive Blattwinkclstellung in jeder Rotorlage gleich bleibt und/oder verstellt werden kann. Als sehr vorteilhaft erweist sich, dass die Betätigung der Schwenkeinrichtung und der Schubstange der Verstelleinrichtung mittels Stellantrieben erfolgt. Dadurch kann der erfindungsgemäße Hubschrauber komfortabel gesteuert, und für einen unbemannten Betrieb eingesetzt werden. Erfmdungsgemäß ist auch vorgesehen, dass

Seite 2 von 8 » · ► · »· »·· II ιι ♦· *·*· anstelle eines Getriebes der direkte Antrieb der Rotorwelle vorzugsweise mit einer sensorlosen Permanentmagnet-Synchronmaschine auf Basis des In form-Verfahrens erfolgt. Dadurch sind Hubschrauberausfuhrungen mit einer vom Rotormast getrennten Verbrennungskraftmaschine oder Turbine mit einem Generator sowie ein Batteriebetrieb möglich. Eine bevorzugte nicht einschränkende Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielshalber und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen in einer schematischen Darstellung:

Fig. 1 einen Rotorkopf mit gekippter Rotorebene im Längsschnitt.

Fig. 2 eine Rotorsteuerung mit Rotorebene in Nullstellung im Längsschnitt.

Fig. 3 eine Schwenkeinrichtung mit Rotorebene in Nullstellung im Längsschnitt.

Fig. 4 eine Verstellcinrichtung mit verstelltem Rotorblatt im Querschnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist der erfindungsgemäße Rotorkopf im Wesentlichen, einen Rotormast (22), eine Schwenkeinrichtung (6), eine Verstelleinrichtung (7) sowie einen Rotor in der Rotorebene (1) auf. Wie dargestcllt, ist die Schwenkeinrichtung (6) mittels Stellantrieb (18) im Drehpunkt (4) um einen vorgegebenen Betrag in eine vorgegebene Richtung geschwenkt. Da die Rotorebene (1) und die Schwenkeinrichtung (6) den gleichen Drehpunkt (4) aufweisen, wird die Rotorebene (1) mit den Rotorblättern (2)(3) vom Mitnehmer (5), den Mitnehmerbolzen (25) und den elastischen Gelenklagem (12) mitgeschwenkt. Es ist weiters ersichtlich, dass die Verstelleinrichtung (7) an der Schubstange (8) angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Rotorstcuerung mit der Rotorebene (1) in der Nullstellung, wobei ersichtlich ist, dass am Rotormast (22) zusätzlich ein elektrischer Antrieb (21) und die Stellantriebe (18) angeordnet sind. Genauer betrachtet ist in der Rotorwelle (9) die durchgehende drehfest verbundene und verschiebbare Schubstange (8) angeordnet, wobei die Schubstange (8) mittels eines Stellantriebes (18) und einem Spurlager (27) betätigt wird.

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In Fig. 3 ist die Schwenkeinrichtung (6) genauer dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Schwenkeinrichtung (6) im Wesentlichen aus einem Mitnehmer (5), einer Doppelkugelpfanne (26) und einem Kardangelenk (10) besteht. Wie dargestellt ist der Mitnehmer (5) mittels der Zwischenplatte (16) in der Doppclkugelpfanne (26) gelagert und mittels des Lagers (23) mit dem Verstellring (14) verbunden ist, und die Doppelkugelpfanne (26) eine Grundplatte (15), eine Zwischenplatte (16) und eine Deckplatte (17) aufweist. Weiters ist ersichtlich, dass der Mitnehmer (5) durch ein mit der Rotorwclle (9) drehtest verbundenes Kardangelenk (10) mittels der axial gelagerten Mitnehmerbolzen (13) verbunden ist.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung (7) mit dem verstellten Rotorblatt (2). Wie dargestcllt, sind die Rotorblätter (2) (3) in einem Mehrfach gelenklager (11) im Drehpunkt (4) gelagert und durch die Gelenkstangen (24) mit dem Außenring (19) beweglich verbunden. Es ist weiters ersichtlich, dass der Außenring (19) durch ein Kardangelenk (20) mit der Schubstange (8) drehfest verbunden ist.

Bezugszeichenliste (1) Rotorebene (2) Rotorblatt (3) Rotorblatt (4) Drehpunkt in Rotorebene (5) Mitnehmer (6) Schwenkeinrichtung (7) Verstelleinrichtung (8) Schubstange (9) Rotorwclle (10) Kardangelenk (11) Mehrfachgelcnklager (12) Elastisches Gclenklager (13) Mitnehmerbolzcn (14) Verstcllring (15) Grundplatte (16) Zwischenplatte (17) Deckplatte (18) Stellantrieb (19) Außenring (20) Kardangelenk

Seite 4 von 8 (21) Rotorantrieb (22) Rotormast (23) Lager (24) Geienkstange (25) Mitnehmerbolzen (26) Doppelkugelpfanne (27) Spurlager

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Claims

Patentansprüche 1. Rotorverstellung für einen Hubschrauber mindest umfassend einen Rotormast mit einer direkt angetriebenen Rotorwelle und einer Anzahl von sich auswärts erstreckenden während der Drehung verstellbaren Rotorblättem dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenkeinrichtung (6) mit einem Drehpunkt (4) in der Rotorebene (1) durch einen Mitnehmer (5) mit Mitnehmerbolzen (25), sowie eine Verstelleinrichtung (7), durch Gclenkstangen (24), mit den Rotorblättem (2) (3) verbunden sind.
2. Rotorverstcllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinrichtung (6) aus einem Verstellring (14) mit einem Lager (23), einer mit der Rotorwelle (9) drehfest verbundenen Doppelkugelpfanne (26) sowie aus drei gleichmäßig um die Rotorwelle (9) angeordneten Stellantrieben (18) besteht.
3. Rotorvcrstellung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkugelpfannc (26) aus einer Grundplatte (15) mit einer konkaven, einer Zwischcnplatte (16) mit einer konkaven und einer konvexen, und einer Deckplatte (17) mit einer konvexen Gleitfläche mit einem gemeinsamen Drehpunkt (4) in der Rotorebene (1), besteht.
4. Rotorverstellung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (5) durch einem Lager (23) mit dem Verstellring (14), und mit einer Zwischenplatte (16) mit der Doppelkugelpfanne (26)verbunden sind.
5. Rotorverstellung nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung vom drehfest mit der Rotorwelle (9) verbundenen Kardangelenk Seite 7 von 8

(10) auf den Mitnehmer (5) mittels axial beweglich gelagerten Mitnchmerbolzen (13) erfolgt.
6. Rotorverstellung nach oben angeführten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vcrstclleinrichtung (7) aus einer Schubstange (8), einem Kardangelenk (20) und einem Außenring (19) besteht, wobei die Schubstange (8) in der Rotorwelle (9) drehfest und verschiebbar angeordnet ist und ein Spurlager (27) aufweist
7. Rotorverstellung nach oben angeführten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der direkte Antrieb der Rotorwclle (9) vorzugsweise mit einer scnsorlosen Permanentmagnet-Synchronmaschine (21) auf Basis des hifonn-Verfahrene erfolgt. Seite 8 von 8