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Propeller mit selbsttätig regelbarer Steigung der Propellerflügel
Die Erfindung betrifft Propeller für Flugzeuge mit selbsttätig regelbarer Steigung
der Propellerflügel.
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Propeller mit einstellbarer Flügelsteigung sind bekannt. Es ist ebenfalls
bekannt, die Steigung derartiger Propeller durch Anwendung von hydraulischem Druck
zu ändern, der durch den von einer Hilfsquelle hergeleiteten Öldruck geliefert wird.
Durch die Anordnung einer zusätzlichen Vorrichtung zwecks Zuführung von Öldruck
sowie ihres besonderen, sich durch die Propellernabe erstreckenden Rohrleitungssystems
wird dem Flugzeug beträchtliches Gewicht zugefügt. Abgesehen von ihrem hohen Gewicht
ist eine derartige Vorrichtung im allgemeinen kompliziert und entsprechend kostspielig.
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Sollen mit Hilfe einer solchen Vorrichtung die Propellerflügel in
Segelstellung gebracht werden, so ist dies ein Vorgang, der im allgemeinen sich
nicht ohne Schwierigkeiten durchführen läßt. Insbesondere ist es wünschenswert,
den Propeller unmittelbar und ohne Zeitverlust dann in Segelstellung zu bringen,
wenn der den Propeller antreibende Motor ausfällt. Gerade in diesem Falle versagten
aber die bisherigen Einrichtungen oder wirkten zu langsam.
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Erfindungsgemäß wird die die Steigung der Propellerflügel selbsttätig
regelnde Einrichtung derart ausgebildet, daß die Propellerflügel in an sich bekannter
Weise unter der Wirkung einer Feder stehen, welche mit Unterstützung von in an sich
bekannter Weise an den Flügeln befestigten Fliehgewichten das Bestreben hat, die
Flügel in die Segelstellung zu lenken. Dabei dient die an sich bekannte, bei der
erfindungsgemäßen Ausbildung entgegen dem Druck der Feder wirksame hydraulische
Steuervorrichtung zur Regulierung des Anstellwinkels der Flügel, während eine in
Abhängigkeit von der Fliehkraft wirkende Arretiervorrichtung die Flügel bei einer
bestimmten Drehzahl des Propellers in einer Stellung mittlerer Steigung arretieren
kann. Bei dieser Ausbildung der Regulierungseinrichtung kann die zur Verringerung
der Propellerflügelsteigung dienende Öldruckquelle von der Pumpe abgeleitet werden,
die das Schmieröl innerhalb der Antriebsmaschine für den Propeller umlaufen läßt,
so daß ein Versagen dieser Öldruckquelle eine unmittelbare Verstellung der Propellerflügel
ohne Zeitverlust in die Segelstellung unter Einwirkung der erwähnten Feder zur Folge
hat, welche bis zum Versagen der Öldruckquelle unter dem Einfluß des Öldrucks in
zusammengepreßtem Zustand gehalten wurde.
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Die an den Propellerflügeln befestigten, unter der Einwirkung der
Fliehkraft stehenden Gegengewichte lenken die Propellerflügel in die Segelstellung
und sind vorteilhaft derart an den Propellerflügeln angeordnet, daß sie sich in
einer Stellung höchster Wirksamkeit befinden, wenn die Propellerflügel in einem
Steigungsbereich laufen, der für den Reiseflug geeignet ist. Aus diesem Grunde werden
die Gewichte, wenn die Flügel in die Segelstellung gelenkt werden, ebenfalls in
eine Lage bewegt, in welcher sie auf die Flügel in einer der normalen Richtung entgegengesetzten
Richtung einwirken. Auf diese Weise wird die Verstellfeder derart beansprucht, daß
sie genügend potentielle Energie besitzt, um die Propellerflügel zwangläufig selbst
dann in die Segelstellung zu lenken, wenn die Gegengewichte einer solchen Bewegung
entgegenwirken.
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Weitere Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in
den Zeichungen beispielsweise und schematisch dargestellt.
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Fig. 1 zeigt teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt den Nabenteil
eines erfindungsgemäß ausgebildeten Propellers, wobei die Propellerflügel in der
Lage höchster Steigung angehalten sind, die sie einnehmen, wenn der Motor in normaler
Weise zum Stillstand gebracht worden ist; Fig. 2 stellt eine ähnliche Ansicht wie
Fig. 1 dar, wobei indes die Propellerflügel in Segelstellung gezeigt sind; Fig.
3 ist ein Grundriß, der den Propeller in der Lage gemäß Fig. 1 zeigt; Fig.4 ist
ein ähnlicher Grundriß wie Fig.3, bei dem sich der Propeller jedoch in der in Fig.
2 veranschaulichten Lage befindet; Fig. 5 zeigt schematisch die hydraulische Steuerung
für die Einstellung der Propellersteigung und zwar unter der Voraussetzung, daß
der Propeller sich in normaler Tätigkeit befindet; Fig. 6 ist eine ähnliche Darstellung
wie Fig. 5, betrifft indes die hydraulische Steuerung in einer Ein-
Stellung,
die dazu dient, den Propeller in die Segelstellung zu bringen.
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Im einzelnen besitzt der erfindungsgemäß ausgebildete Propeller eine
Antriebssteuernabe 10, die mittels eines Flansches 12 an dem Ende einer Kurbelwelle
14 eines Motors, z. B. vermittels Kopfschrauben 16, befestigt ist. Die Nabe 10 ist
mit radial vorragenden Teilen 18 versehen, welche die Drucklager 20 tragen, an denen
die Klemmvorrichtungen 22 angreifen, wobei die äußeren Enden dieser Klemmvorrichtungen
die inneren Enden der Propellerflügel 24 erfassen.
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Ein ortsfester Kolben 26 ist mit der Nabe 10 verbunden und ragt von
derselben nach außen. Sein äußeres Ende ist durch ein Glied 28 verschlossen, das
einen Halsteil 30 besitzt, dessen Bohrung gleitbar auf einem Rohr 32 aufgepaßt ist.
Das Rohr 32 trägt an seinem (in der Zeichnung) linken Ende einen Bund 34, gegen
welchen das eine Ende einer Feder 36 anliegt, während das andere Ende der Feder
sich gegen die linke Seite des Gliedes 28 abstützt.
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Am rechten Ende des Rohres 32 ist eine Mutter 38 angebracht, die das
Ende des genannten Rohres 32 abschließt sowie eine Vorrichtung bildet, mit deren
Hilfe der Hohlzylinder 40 mit dem Ende des genannten Rohres verbunden werden kann.
Der Zylinder 40 erstreckt sich über das Ende des Kolbens 26 und verschließt denselben
mittels einer Packung 42.
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Das Rohr 32 wird für die Zuführung von unter Druck stehender Flüssigkeit
in den Zylinder 40 vermittels einer Durchgangsöffnung 44 am äußeren rechten Ende
des Rohrs benutzt. Es ist ersichtlich, daß durch die Zuführung von Druckflüssigkeit
zum Zylinder 40 eine Bewegung desselben auf dem Kolben 26 in der Richtung nach rechts
verursacht wird. Dadurch wird das Rohr 32 ebenfalls nach rechts bewegt, wobei es
den Bund 34 mit sich führt, so daß die Feder 36 zusammengedrückt wird.
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Diese Bewegung des Zylinders 40 dient dazu, die Steigung der Propellerflügel
mittels Lenker 46 einzustellen, die an ihrem einen Ende bei 48 mit dem Zylinder
40 und an ihren anderen Enden bei 50 mit einer Stelle der Klemmvorrichtung 22, welche
mit dem benachbarten Flügel zusammenwirkt, gelenkig verbunden sind.
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Jedes Klemmglied 22 ist mit einem an ihm befestigten Gegengewicht
52 versehen, das sich radial nach auswärts erstreckt. Diese Gegengewichte sind gemäß
der Darstellung in Fig. 3 und 4 so angeordnet, daß sie sich im wesentlichen unter
rechtem Winkel zu der Ebene des entsprechenden Propellerflügels erstrecken.
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Es ist ersichtlich, daß die Gegengewichte 52 an den ihnen entsprechenden
Propellerflügeln ein Drehmoment erzeugen, das bestrebt ist, die Steigung der erwähnten
Flügel zu erhöhen, wenn die Flügel eine größere Steigung als Null und eine geringere
Steigung als die volle Steigung besitzen. Die volle Steigung entspricht dabei der
Segelstellung der Propellerflügel. Diese Bewegung der Flügel nach einer Lage erhöhter
Steigung hin wird durch die Feder 36 derart unterstützt, daß immer, wenn die Propeller
sich drehen und der Öldruck im Zylinder 40 sinkt, die Flügel sich schnell bis zur
maximalen Steigung oder in die Segelstellung bewegen.
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Bei normalem Betrieb des Propellers ist es zweckmäßig zu verhindern,
daß der Propeller sich in die maximaler Steigung entsprechende Lage bewegt, wenn
der Motor in üblicher Weise angehalten wird. Um hierfür Vorsorge zu treffen,. ist
bei. der erfindungsgemäßen- Propellerkonstruktion an jedem Klemmglied 22 eine gekerbte
oder mit Aussparungen versehene Platte 54 angebracht, die so ausgebildet ist, daß
sie einen Kolben 56 aufnimmt, der in einer mit einem Flansch abgestützten Buchse
58 angeordnet ist. Eine Feder 60 treibt jeden Kolben 56 mit bestimmtem Druck nach
innen, so daß bei normalem Betrieb, wenn die Maschine bzw. der Motor allmählich
zum Halten gebracht wird, die Kolben oder Zapfen 56 an ihren Platten 54 angreifen
und die Propellerflügel etwa in ihrer Lage gemäß Fig. 3 anhalten. Dadurch wird den
Propellerflügeln die erwünschte Steigung erteilt, um den Motor unter normalen Betriebsbedingungen
erneut starten zu können.
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Die Haltezapfen 56 sind so ausgebildet, daß sie bei verhältnismäßig
niedrigen Drehzahlen, z. B. 500 bis 1000 Umdrehungen pro Minute, ausrücken. Bei
größerer Drehzahl als die genannte wird die Arretierung gelöst, so daß der Propeller
auf eine beliebige gewünschte Steigung eingestellt oder unmittelbar in die Segelstellung
gebracht werden kann.
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Durch die Anordnung der Arretierung für die Propellerflügel wird auch
verhindert, daß die Feder 36 die Flügel allmählich in die Segelstellung lenkt, wenn
der Motor zum Stillstand gebracht wird. Dadurch wird das Öl entlang den im Regelmechanismus
und den Ölzellen des Motors befindlichen Schmierwegen aus dem Zylinder getrieben.
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Der Regelmechanismus, durch welchen Flüssigkeit unter Druck nach dem
Zylinder 40 geführt oder aus demselben entfernt wird, kann in üblicher Art ausgebildet
sein. Er ist in Fig. 5" und 6 der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
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.In diesen Darstellungen ist- ein Steuervertil 70 vorgesehen, welchem
Druckflüssigkeit durch eine Leitung 72 von einer Pumpe 74- aus zugeführt wird, die
vom Motor oder auch durch einen Hilfsmotor 76 angetrieben werden-kann. Das Ventil
besitzt ein Ventilglied 78, das in der einen -Stellung das Rohr 32 mit der Druckleitung
72 verbinden in einer zweiten Stellung das Rohr 32 mit der zum Behälter 82 führenden
Abzugsleitung 80 verbindet und- in einer dritten Stellung den Zufluß zum Rohr 32
oder den Abfluß von demselben unterbricht, wodurch die Flüssigkeit im Zylinder 40
abgesperrt wird und die Propellerflügel in ihrer jeweiligen Stellung und Einstellung
gehalten werden.
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Ein Geschwindigkeitsmechanismus wie z. B. der Zentrifugalregler 84,
stellt das Ventilglied 78 in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des Antriebsmotors
ein und ist dabei bestrebt; eine konstante Motorgeschwindigkeit durch Einstellung
der Propellersteigung aufrechtzuerhalten. - -Um die sofortige Verstellung der Propellerblätter
in die Segelstellung zu bewirken, ist ein Nocken 8!5 vorgesehen, der von Hand von
der Pilotenkabine vermittels eines- Hebels 88 betätigt werden kann und der durch
seine -Betätigung das Ventilglied 78 in die in Fig..6 dargestellte Lage lenkt. Bei
solcher Einstellung des Ventilgliedes-ist der Innenraum des Zylinders unmittelbar
mit dem Behälter 82 verbunden, und -die-Feder 36 bewirkt, daß der-. Propeller so,
schnell in die Segelstellung bewegt wird" wie das Öl durch das Rohr 32 und das Ventil
70 zurück zum- Behälter 82 getrieben werden kann. Normalerweise dauert dies nur
etwa-3 Sekunden im Gegensatz zu-den üblichen Verstelleinrichtungen, die normalerweise
8 bis 10 Sekunden erfordern.
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Es ist zu beachten, daß der vorstehend beschriebene Vorgang der Verstellung
der Propellerblätter erfolgt, während. das- Flugzeug sich im Fluge befindet und
der Propeller rotiert. Aus diesem Grunde' befinden sich die
Haltekolben
56 in ihren äußeren Stellungen, so daß sie nicht an den Arretierplatten 54 angreifen
und dementsprechend den Vorgang der Verstellung nicht stören. Aus dem Vorhergehenden
ist ersichtlich, daß durch die Erfindung unter anderem ein Propeller mit verstellbarer
Steigung geschaffen wird, der eine normale Haltestellung mit maximaler Steigung
der Propellerflügel besitzt, vollkommen automatisch betrieben wird und mit einer
Handauslösung versehen ist, wodurch eine momentane volle Verstellung der Propellerblätter
in die Segelstellung erzielt werden kann, solange der Propeller mit einer über einer
bestimmten Grenze liegenden Geschwindigkeit rotiert.
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Es ist zu bemerken, daß, während die Zeichnungen die Gegengewichte
52 so veranschaulichen, daß dieselben in einer Ebene liegen, welche bei größter
Steigung der Flügel unter rechtem Winkel zur Rotationsachse des Propellers verläuft,
diese Gewichte auch eine etwas andere Lage einnehmen und sogar gegenüber der Stellung
gemäß Fig.4 nach rückwärts verlegt werden können, wenn die Propellerflügel in Segelstellung
sind. Dies kann sich aus einer etwas unterschiedlichen Anordnung der Gegengewichte
52 am Propellerflügel ergeben, die dazu dient, die erforderliche Wirkung zu erzielen,
durch welche die Flügel während des Rotierens zwangläufig nach einer Stellung mit
vergrößerter Steigung gelenkt werden.
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Es ist ferner zu bemerken, daß der besondere Reglersteuermechanismus,
der in den Zeichnungen veranschaulicht und vorstehend beschrieben ist, nur beispielsweise
gegeben wurde, und daß die besondere Form dieses Reglers sich weitgehend im Rahmen
der wesentlichen Gedanken variieren und ausgestalten läßt, wobei die Hauptaufgabe
des Reglers darin besteht, Flüssigkeit unter Druck nach dem Servomechanismus der
Propellerflügel freizugeben, wenn es erforderlich ist, die Steigung derselben herabzusetzen,
und Druckflüssigkeit aus demselben abzulassen, um die Steigung zu erhöhen.
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Um einen Propeller, der in Segelstellung war, in eine Stellung geringer
Steigung und wieder in Betrieb zu bringen, wird die Reglersteuerung in ihre normale
Betätigungsstellung zurückgebracht, in welcher das Reglersicherheitsventil geschlossen
ist. Hierauf wird der Öldruck wieder gegenüber dem Kolben hergestellt, der die Propellerflügel
bewegt. Diese Wiederherstellung des Öldrucks kann in verschiedener Weise ausgeführt
werden. So wird z. B. durch das bloße Anlassen des Motors Druck an der Pumpe entwickelt,
die dem Regler Flüssigkeit zuführt. Dadurch wird Druckflüssigkeit nach dem Kolben
geliefert, so daß somit die Flügel des zugehörigen Propellers in die Stellung niedriger
Steigung gebracht werden.
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Eine andere Art und Weise der Erzeugung von Flüssigkeitsdruck am Kolben
zwecks Führung des Propellers in Stellung niedrigerer Steigung würde darin bestehen,
daß man Öl aus einem Hilfstank verwendet, der mit Öl und Druckluft gefüllt
ist. Ein derartiger Tank könnte vermittels der von der Reglerpumpe gelieferten Flüssigkeit
unter Druck gehalten werden, wenn die erwähnte Pumpe durch ein von Hand gesteuertes
Ventil betätigt würde.
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Es ist ferner möglich, Druckflüssigkeit von einer Reglerpumpe zu verwenden,
um den Kolben des Propellers zu versorgen, der zu einer anderen Reglerpumpe gehört.
Diese letzte Anordnung würde lediglich eine Verbindungsleitung zwischen den Reglern
mit einem einfachen, in derselben angeordneten Steuerventil erfordern.
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Die Erfindung läßt sich mannigfach im Rahmen der wesentlichen Gedanken
abändern und für verschiedene Verwendungszwecke und Bedingungen ausgestalten.