Schraube mit drehbar angeordneten Flügeln. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Schraube mit drehbar angeordneten Flü- gein. Dieselbe kann zum Beispiel als Flug zeugpropeller, als Schiffssehraube, als Tur binenlaufrad und dergleichen ausgebildet sein.
Die Sehraube ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Schäften der um ihre eigene Aae drehbar angeordneten Flügeln exzen trisch zu den Flügeldrehaxen Zusatzgewichte angebracht sind, das Ganze derart, dass beim Drehen der Schraube die Drehkraftkompo- nenten der Zusatzgemische das Bestreben haben, die Flügel entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder auf grössere Steigung einzustellen.
Als Gegen- oder Rückstellfeder ist zweck mässig eine die NTabenaxe umfassende Spiral feder oder schraubenförmig gewickelte Bie- gungsfeder vorgesehen. Die Wahl einer der artigen, in ihrer Gesamtheit auf Verdrehung beanspruchten Feder ist dadurch begründet. dass die bauliche- Anordnung solcher Federn sich erheblich günstiger gestaltet a15 die Ver- wendunb von Zug- und Druckfedern.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstan des der Erfindung ist auf der Zeichnung dar gestellt. Als Ausführungsbeispiel ist ein zweiflügeliger Flugzeugpropeller angenom men, dessen automatische Rücktrieb- oder Bremsstellung durch einen Erdfühler mecha nischer Bauart bewirkt wird.
Fig. 1 zeigt die Propellernabe und die Flügelschäfte in einem Längsschnitt, sowie die Betätigungsvorrichtung zur Rückstellung der Flügel in die Bremsstellung; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 11-II der Fig. 3, wobei der Gewindezapfen und die Propellerschäfte nicht mit geschnit ten sind; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 111-III der Fig. 2, wobei das Federgehäuse und der vordere Teil der Propellernabe weg gelassen sind;
Fig. 4 zeigt zwei Vorrichtungen zur Ver lagerung des Druckmittelpunktes der Flügel fläche; Fig. 5 zeigt in raumperspektivischer Dar stellung die Kraftzerlegung eines an einem Flügel exzentrisch angebrachten Zusatzge wichtes; Fig. 6 zeigt die Berichtigung der durch die Fliehkräfte -der Flügel erzeugten Dreh kraftkurve durch die Drehkraftkurve eines Zusatzgewichtes.
In der Nabe 1 ist ein Gewindezapfen 2 befestigt, auf den die beiden Flügelschäfte ä unter Zwischenschaltung -der in Wälzrillen 4 laufenden Kugeln 5 leicht beweglich aufge schraubt sind. Die Kugeln 5 sind durch Kä fige 6 zusammengehalten, die kinematisch richtig an;etrieben sind, das heisst diesen Käfigen wird beim Verdrehen der Flügel zwangläufig dieselbe Drehbewegung erteilt, die die Kugeln in ihrer Gesamtheit bei freiem Abrollen in den Rillen ausführen. Dies wird dadurch erreicht, dass an den Käfigen selbst Innenverzahnungen 7 angeordnet sind, die mit Ritzeln 8 kämmen.
Diese Ritzel sind frei drehbar auf Achsen 9 der Gewindezapfen 2 und greifen ihrerseits in Zahnräder 10 der Flügelschäfte 8 ein. Die Zähnezahlen des Innenzahnkranzes 7 und des Zahnrades 10 sind angenähert nach dem. Verhältnis h' -I- r zu R zu wählen, wobei R der äussere und r der innere Laufkreisdurehmesser des Schraubenkugellagers ist. Der kinematisch richtige Antrieb der Käfige braucht nicht, wie beschrieben, in der Drehrichtung und durch Zahnradübertragung zu erfolgen.
Das Ganze könnte zum Beispiel derart ausgebil det sein, dass er durch Hebelübertragung und in Richtung der Längsverschieblichkeit be wirkt wird: Die Verbindung der mit ihrem einen Ende in der Nabe, mit ihrem ändern Ende im Federgehäuse 11 befestigen Rückstellfeder 12 mit den Flügelschäften 3 erfolgt über ein Kegelrad 1$ und die beiden schraubenförmig verlaufenden Kegelradsegmente 14.
Im Betriebe sucht die der in Axrichtung I-1 wirkenden Fliehkraft der Flügel pro- portionale Drehkraft die Flügel nach aussen zu schrauben, bis durch Verdrehung der Feder 12 eine gleichgrosse entgegengesetzte Federkraft erreicht ist.
Für den Zwangsschluss zwischen der Feder 12 und den Flügelschäften können statt Zahnräder auch Seile oder Schubstan gen vorgesehen sein. Das Ganze kann auch derart ausgebildet sein, dass die für alle Flügel gemeinschaftliche Federkraft von mehreren, zum Beispiel an den Flügelschäf ten angeordneten Federn geliefert wird, wo bei diese durch entsprechendes Zusammen kuppeln zur Gemeinschaftswirkung auf alle Flügelschäfte gebracht werden.
Die aus den Fliehkräften der Flügel ent- stehenden Drehkräfte wachsen wie die Flieh kräfte selbst mit dem Quadrat der Winkel- geschwindigkeit. Diese Drehkräfte sind in Fig. 6 in einem Koordinatensystem aufge tragen, dessen Abszissen die Verdrehung .der Flügel in Bogengraden und dessen Ordinaten die Kräfte sind. Sie stellen eine Kurve C dar, die innerhalb des Regelbereiches sehr gestreckt verläuft. Die Federkraftkurve ist eine Gerade und in Fig. -6 mit F bezeichnet.
Der Schnittpunkt von C und F ergibt die maximale Drehzahl. Um ein feines Regu lieren zu erreichen, ist es zweckmässig, das Ganze derart auszubilden, dass der Winkel, den C und F miteinander einschliessen, mög lichst klein ist. Nun lässt sich tatsächlich für den Regelbereich eine Korrektur der C Kurve durch die Anbringung von Zusatzge wichten an den Flügeln exzentrisch zur Dreh- axe derselben erzielen. Nach Fig. 2 und 8 ist ein derartiges Zusatzgewicht 15 um die Flügelaxe drehbar und feststellbar angeord net.
In der Fig. 5 ist in raumperspektivischer Darstellung gezeigt, wie ein derartiges Ge wicht eine Flügelverdrehung bewirkt. In dieser Figur ist durch X-X die Propeller- drehaxe, durch Y-Y die Flügeldrehaxe und durch die Ebene Y-O-Z die Umlaufebene der Flügelaxen dargestellt.
Ein an einem Flügelschaft exzentrisch angebrachtes Ge- wicht ('.r dreht sich in einer Ebene parallel zu<I>Y-0-7;</I> diese Ebene ist in Fig. 5 durch ihre Schnittlinien mit dem Flügelschaft, .der Ebene X-O-Z und einer durch den Punkt G gelegten Ebene senkrecht zur Y-Achse ersichtlich gemacht.
In dieser Ebene verläuft die durch das Gewicht G erzeugte Zentri- fugalkraft P und geht aus von dein Durch dringungspunkt _J. der X-Axe durch die Um- laufebene des Punktes G.
Die für das Regel system allein in Betracht kommende Dreh komponente D in der Ebene senkrecht ztir Y-Axe ergibt. sich aus der Zerlegung der Kraft P nach einem rechtwinkligen Kräfte- parallelepipedon. Diese Drehkräfte D werden in den Punkten 0, 90, 180, 270 zu Null, da das Kräfteparallelepipedon in den Punkten 0 und<B>1.80</B> zu einem Rechteck in der Ebene Y-O-Z, in den Punkten 90 und 270 ztx einer Geraden =P zusammenschrumpft.
Im obern Teil der Fig. 6 sind zwei phasenver schobene Drehkraftkurven zweier verschie dener und an verschiedenen Stellen eines Flügelschaftes vorgesehener Gewichte aufge zeichnet. Diese Kurven verlaufen nach Sinus linien. Dabei ist angenommen, dass die ober halb der Nullinie liegenden Teile der Sinus linien Drehkräfte veranschaulichen, die eine Verdrehung des Flügels entgegen dem Uhr- t2 in bezug auf Fig. 3 bewirken, während die unterhalb der Nullinie gelegenen Teile Drehkräfte veranschaulichen, die im Uhrzeigersinn wirken.
Da man es in der Hand hat, diese Drehkraftkurve durch die Wahl der Grösse des Gewichtes ihrer Grösse nach, und durch die Wahl der Lage des Ge wichtes ihrer Phasenverschiebung nach zu gestalten, ist es leicht, eine Berichtigung .der C-Kurve innerhalb .des Regelbereiches von zum Beispiel zirka 35 zu erreichen.
In Fig. 6 ist die C-Kurve durch das entspre chende Stück der flacher verlaufenden D- Kurve berichtigt, und es ergibt sich als Cha rakteristik des Propellers eine Kurve C-D, die sich rechts in bezug auf Fig. 6 der Fe derkurve h' anschmiegt.
In gleicher Weise wie das Zusatzgewicht 15 wirken alle ausserhalb der Umlaufebene liegenden Massenteile des Schraubenflügels, so dass durch alle diese Teile eine Drehkraft auf den Flügel erzeugt wird. Das Ganze kann derart ausgebildet sein, dass diese Dreh kraft der aus der Gesamtzentrifugall,:raft der Flügel infolge der beschriebenen Lagerung derselben entstehenden Drehkraft entgegen wirkt und deren Verlauf stört. Ihre schäd liche Einwirkung kann durch exzentrisch an geordnete Zusatzgewichte nach Art des Ge wichtes 15 beseitigt werden.
Nicht nur durch die Anbringung von Zu satzgewichten, sondern auch durch die Ver lagerung der Druckmittelpunkte der Flügel flächen können Drehkräfte erzeugt werden, die im positiven oder negativen Sinn zur Veränderung der aus den Zentrifugalkräften herrührenden Drehkräfte dienen können. In der Fig. 4 sind beispielsweise zwei Anord nungen dargestellt, die eine solche Verlage rung gestatten.
Links in dieser Figur ist gezeigt, wie der Propellerflügel 1ö; um einen Zapfen 17 im Flügelschaft 3, an dem die oben beschriebenen Zusatzgewichte vor g o esehen sind, schwenkbar, und das der Pro- pellerdrehaxe zugewendete kurze Ende des Flügels in einem Schlitz des Flügelschaftes feststellbar angeordnet ist.
Ganz gering fügige Verstellungen der Flügelaxe gegen die Flügelschaftaxe bewirken bereits grosse An derungen der von den Luft- oder Wasser drücken herrührenden Drehkräfte. Auf .der rechten Seite der Fig. 4 ist eine Anordnung gezeigt, mit der man bei verhältnismässig grober Verstellung kleine Unterschiede in der -Wirkung dieser Kräfte erreichen kann. In einer Ausfräsung des Propellerflügels 16 kann eine flache kreisförmige Scheibe 18, die als Zusatzfläche wirkt, exzentrisch verstellt werden.
Die Scheibe ist in der Figur auf Maximalwirkung eingestellt; in der punk tierten Lage ist ihre Wirkung Null.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie mit Hilfe einer auf der Propellernabe 1 längsverschieblichen und gegen Drehung gesicherten Hülse 19 und zweier um 180 versetzter Nasen 20 einer seits und finit Hilfe von Anschlägen 21 und 22 an den Flügelschäften anderseits der Re gelbereich des Propellers während des nor malen Betriebes begrenzt ist. Es ist in Fig. 3 die Stellung geringster Steigung und damit <B>9</B> erinoster Kraftabgabe gezeichnet.
Um eine Bremsung und eventuell nach der Landung ein Rückwärtslaufen des Flug zeuges zu erzielen, muss die Hülse 19 so weit verschoben werden, dass der Anschlag 22 unter der Nase 20 durchgleitet, bis der An schlag 23 sich an der Nase 20 abstützt. Durch W iedereinrücken der Nase 20 in die Vertie fung 24 ist man in der Lage, den vollaufen den Motor zur Bremsung, beziehungsweise Rückwärtsfahrt auszunutzen.
Die Abbremsung des Flugzeuges in Bo dennähe kann selbsttätig zum Beispiel da durch erfolgen, dass durch mechanische Hilfs mittel, wie zum Beispiel ein Fühlhebel die Propellerumstellung direkt oder über ein Re lais betätigt wird. Der Fühlhebel kann na türlich auch ersetzt sein durch bewegliche Teile des Landegestelles bezw. durch das Landege:tell selber, wenn das Ganze derart ausgebildet ist, dass beim Aufsetzen eine Laäeveränderung gegenüber den festen Flug zeugteilen :eintritt.
In gleicher Weise kann ein Schleppseil zur Umsteuerung herange zogen sein, das beim Aufschlagen auf den Boden einen vermehrten ruckweisen Wider stand erfährt und dadurch zum Beispiel mit- telst Federn mit dem Seil verbundene Teile am Flugzug relativ zum Flugzeug betätigt, die ihrerseits die Umsteuerung bewirken.
Statt dieser verhältnismässig grossen und mechanisch wirkenden Vorrichtungen können auch zur Umsteuerung feiner wirkende Vor richtung vorgesehen sein, zum Beispiel Mem branen, die durch Aufprallen von Schall, her rührend aus dem Echo von angeflogenen Hindernissen, in Schwingungen versetzt wer den und dadurch die Umsteuerung zwecks Bremsung direkt oder über Relais auslösen.
_= In der Fig. 1 ist ein Erdfühler 25 ge zeigt, der in einem am Flugzeug fest enge brachten Bock 26 drehbar gelagert ist. Wenn der Fühler 25 auf dem Boden auftrifft, drückt er mit seiner Nase 28 den im Bock 26 geführten Konus 27 vorübergehend nach unten und dreht durch Vermittlung einer Zugstange 29 entgegen der Wirkung einer Feder 30 den Kniehebel 31 um seinen festen Drehpunkt 32, so dass die Hülse -19 soweit nach rechts verschoben wird, dass der An schlag 22 an der Nase 20 vorbeigeht (Fig. 3).
Die Rückstellfeder 12 bewirkt nun eine Drehung der Propellerflügel, weil beim Ab wärtsgang der Zugstange 29 ein auf- dieser Stange befindlicher Anschlag<B>33</B> den die Ver gaserdrossel beeinflussenden Hebel 34. vor übergehend auf Leerlauf gestellt hat, so dass die Tourenzahl des Motors vermindert wurde. Die nur vorübergehende Abwärtsbewegung -der Stange 29 erfolgt dadurch, dass die Nase 28 des Fühlers 25 den Konus 27 wieder freigibt, sobald der Anschlag des Fühlers ein bestimmtes Mass überschreitet. Unter der Wirkung der Feder 30 gleitet die Hülse 19 wieder nach links, so dass die Nase 20 in die Vertiefung 24 kommt und den Propeller in der Rücktriebstellung festhält.
Die gleich zeitig mit der Linksverschiebung der Hülse 19 durch Freigabe des Drosselhebels 34 er folgte Tourenzahlsteigerung des Motors ge langt infolge der Massenträgheit des Motors erst nach dem Einschnappen der Nase 20 in die Vertiefung 24 zur Auswirkung.
Solche umsteuerbare Flügel können nicht nur an Flugzeugpropellern, sondern auch an Schiffsschrauben vorgesehen sein, wobei das Ganze derart ausgebildet sein kann, dass die Schraubenflügel durch Bodenfühler mecha nischer Bauart und durch Fernfühler akusti scher oder thermischer Art beherrscht sind, zwecks Schutzes des Schiffes vor Untiefen, Riffen und Eisbergen.
Dabei kann der Fühler- als fernwirkender Fühler, (zum Beispiel als Echolot) ausgebil det sein, der aus grosser Entfernung ange steuerte Massen anmeldet, wobei das Ganze derart ausgebildet sein kann, dass dadureh zum Beispiel über Relais, -der Umsteuer mechanismus betätigt wird.
Bei mehrmotorigen Flugzeugen macht sich der Ausfall eines nicht in der Haupt- ase des Flugzeuges liegenden Motors durch den einseitigen Luftwiderstand doppelt un- angenehm bemerkbar. Dieser schädliche Wi- derstand des ausgefallenen Ma.sehinenaggre- gates lässt sich dadurch vermindern, dass der Propeller auf Steigung unendlich eingestellt wird, so dass er ein Minimum "in Luftwider stand bietet.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie bei genü gender Verschiebung der Hülse 19 auch der die Rücktriebstellung festlegende Anschlag 23 an der Nase 20 vorbeigleitet und sicb .der Flügel unter der Einwirkung der Feder i2 bis zur Berührung der Anschläge 20 und 35 verdrehen kann. Durch Einschnappen der Nase 20 in die Vertiefung 36 kann er in der gewünschten Stellung verriegelt werden.
Innerhalb des Regelbereiches, der durch die Nase 20 einerseits und die Anschläge 21 und 22 anderseits begrenzt ist, bewirkt die Rückstellfeder 12, die den Flügel immer entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in Be zug auf Fig. 3 dreht, eine Verkleinerung der Propellersteigung. Während der Ver drehung des Flügels auf Rüektriebstellung hat der Flügel die Steigung 0 überschritten Lind durch Einschnappen der Nase 20 in der Vertiefung 24 eine Stellung negativer Steigung angenommen, die einen kräftigen Rücktrieb bewirkt.
Bei weiterer Verdrehung des Flügels vergrössert sieh diese 'negative Steigung bis sie bei der Berührung der Nase 20 mit dem Anschlag 36 den Wert unendlich annimmt.
Wichtig ist beim dargestellten Propeller eine einwandfreie Schmierung, die dadurch bewirkt wird, dass das durch das Kugel ventil 3 7 zugeführte Schmiermittel derart durch die Kanäle 38, 39 und 40 verteilt; wird, dass es erst nach Schmierung der von der Propellera_xe weiter entfernt liegenden Teile an die der Propelleraxe näherliegenden Teile, wie die Kugellager 41. und 42 und die Ke@gcl- räder 13 und 1.4 gelangen kann.