DE102011113205A1

DE102011113205A1 - Rotoranordnung

Info

Publication number: DE102011113205A1
Application number: DE102011113205A
Authority: DE
Inventors: Carl David Nordstrom
Original assignee: Rolls Royce Corp
Current assignee: Rolls Royce Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2012-03-15
Also published as: GB2483566A; CA2752272C; GB201115720D0; US8845270B2; GB2483566B; CA2752272A1; US20120063880A1

Abstract

Es wird eine Rotoranordnung offenbart. Die Rotoranordnung umfasst eine Nabe, die zur Drehung um eine Drehachse angeordnet ist. Die Rotoranordnung umfasst ferner zumindest ein Propellerblatt, das an der Nabe zur gemeinsamen Drehung mit der Nabe befestigt ist. Das zumindest eine Propellerblatt erstreckt sich von der Nabe radial auswärts längs einer Hochachse, mit einem Fußbereich nahe der Nabe an einem ersten Ende der Hochachse und einem Profilbereich, der sich von einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende der Hochachse radial einwärts erstreckt. Die Rotoranordnung weist auch eine Umhüllung auf, die sich zumindest teilweise um den Fußbereich herum erstreckt. Die Umhüllung steht in schwenkbarem Eingriff mit dem zumindest einen Propellerblatt, um um die Hochachse schwenken und sich nach Art einer Wetterfahne bewegen zu können, um Lärm zu reduzieren.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung, wie z. B. einen Propeller mit einem Propellerblatt.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Das US-Patent Nr. 2,670,050 offenbart einen Mehrfachblatt-Propeller und eine Haube dafür. Kurz zusammengefasst beinhaltet die Erfindung des '050-Patents eine kleine Propellernabe mit sich von ihr strahlenförmig ausbreitenden schlanken, integralen starren Speichen, wobei die Speichen an ihren äußeren Enden Buchsen tragen, in denen Propellerblätter zur Steigungsverstellung drehbar angebracht sind. Die voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Nabenbuchsen sind durch Strukturbalken verbunden. Der radial äußere Abstand der Nabenbuchsen ermöglicht die Verwendung einer großen Vielzahl Propellerblätter, was aufgrund einer gegenseitigen Behinderung der Buchsen nicht möglich wäre, wenn die Buchsen nahe der Drehachse angeordnet wären. Die Speichen können vorzugsweise massive Bauteile minimalen Durchmessers sein, wodurch sie Luft, die diesseits der Nabenbuchsen durch die Propellernabe strömen kann, einen minimalen Luftwiderstand bieten. Eine Steigungsverstellungseinrichtung ist im zentralen Bereich der Propellernabe integriert und Antriebswellen führen von dort zu jedem Propellerblatt in jeder Buchse vorzugsweise parallel zu den Nabenspeichen, um eine die Steigung verändernde Drehung von der zentralen Nabe auf die entfernt angebrachten Propellerblätter zu übertragen. Diese Propellernabe ist besonders für einen Einsatz mit einer sogenannten NACA Typ E Haube geeignet, wobei ein Spinner mit einer axialen Lufteintrittsöffnung auf dem Propeller montiert ist und mit einer feststehenden Habe zusammenwirkt. Eine Luftströmung durch den Spinner führt quer über die Speichen der Propellernabe zu einem Turbinentriebwerk oder ähnlichem, während die Vielzahl Propellerblätter außerhalb des Spinners zum Vortrieb des Luftfahrzeugs auf die Luft einwirken. Der durch diese Erfindung ermöglichte Mehrfachblatt-Propeller ist besonders für transsonische Fluggeschwindigkeiten geeignet, ist jedoch nicht auf solche Geschwindigkeiten beschränkt. In den 2 bis 4 sind Verkleidungen mit 40 bezeichnet. Die Verkleidungen sind an radial inneren und äußeren Bereichen eines Spinners befestigt, siehe Spalte 3, Zeilen 15 bis 21. Die Verkleidungen können entsprechend der Richtung einer Luftströmung durch den Spinner auf einen geeigneten Winkel geneigt werden, siehe Spalte 4, Zeilen 45 bis 50.
Zusammenfassung der Erfindung
Zusammenfassend ist die Erfindung eine Rotorbaugruppe. Die Rotorbaugruppe umfasst eine Nabe, die zur Drehung um eine Drehachse angeordnet ist. Die Rotorbaugruppe umfasst ferner wenigstens ein an der Nabe zur gemeinsamen Drehung mit der Nabe befestigtes Propellerblatt. Das wenigstens eine Propellerblatt erstreckt sich radial auswärts aus der Nabe längs einer Hochachse, mit einem Fußbereich nahe der Nabe an einem ersten Ende der Hochachse und einem Profilbereich, der sich von einem zweiten, dem ersten Ende entgegengesetzten Ende der Hochachse radial einwärts erstreckt. Die Rotorbaugruppe umfasst auch eine Umhüllung, die zumindest teilweise um den Fußbereich herum verläuft. Die Umhüllung steht zum Schwenken um die Hochachse im Schwenkeingriff mit dem wenigstens einen Propellerblatt, um sich unter allen Betriebsbedingungen nach Art einer Wetterfahne in eine Neutralstellung zu bewegen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres ersichtlich, indem sie durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren besser verstanden wird, von denen:
1 eine schematische Darstellung eines Turbinentriebwerks ist, welches eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung beinhaltet,
2 eine Querschnittsansicht radial einwärts gerichtet und durch eine Umhüllung und eine Propellerblattspeiche verlaufend gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
3 eine Schnittansicht in einer Ebene ist, die eine Drehachse einer Rotoranordnung und eine Hochachse eines Propellerblatts enthält, wobei der Schnitt durch eine Umhüllung und eine Propellerblattspeiche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verläuft,
4 eine schematische Darstellung eines zweiten Turbinentriebwerks ist, das eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung beinhaltet, und
5 eine nach hinten blickende Ansicht innerhalb eines Turbinentriebwerks ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
6 eine Querschnittsansicht radial einwärts gerichtet und durch eine Umhüllung und ein Propellerblatt verlaufend gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
Genaue Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
In den Figuren der Anmeldung sind mehrere unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. In den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sind ähnliche Merkmale dargestellt. Ähnliche Merkmale sind mit einem gemeinsamen Bezugszeichen nummeriert worden und sind durch ein alphabetisches Suffix unterschieden. Zur Erhöhung der Konsistenz teilen ferner die Bauteile einer beliebigen einzelnen Figur dasselbe alphabetische Suffix, selbst wenn ein bestimmtes Merkmal nicht in allen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Ähnliche Merkmale sind ähnlich aufgebaut, arbeiten ähnlich und/oder haben dieselbe Funktion falls nicht abweichend in den Figuren oder dieser Beschreibung angegeben. Darüber hinaus können bestimmte Merkmale einer Ausführungsform entsprechende Merkmale einer anderen Ausführungsform ersetzen oder können andere Ausführungsformen ergänzen, falls nicht abweichend in den Figuren oder dieser Beschreibung angegeben.
Die Erfindung, wie sie durch die im Folgenden beschriebenen, exemplarischen Ausführungsformen dargestellt ist, bietet eine Anordnung, welche Lärm verringert. Bisherige typische offene Rotor- und Propellerturbinen-Konstruktionen haben, obzwar sie eindrucksvolle Vortriebswirkungsgradgewinne bieten, beträchtliche Lärmerhöhungen erzeugt. Ausführungsbeispiele dieser Erfindung können eine der Ursachen des Lärms offener Rotoren oder Propellerturbinen vermindern, etwa Druckimpulse, welche durch einen Hochgeschwindigkeitsabgasstrom oder Abgasströme bewirkt werden, welche über eine aerodynamische Gestalt eines Propellerfußes mit feststehender Geometrie strömen. Unter den meisten Betriebsbedingungen werden derzeitige dem Abgasstrom ausgesetzte Propellerblattfüße nicht mit der Strömungsrichtung ausgerichtet sein und es wird Lärm erzeugt werden durch oszillierende Druckgradienten, hervorgerufen durch den Aufprall des Abgasstroms auf falsch ausgerichtete aerodynamische Flächen. Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen eine Umhüllung, die schwenkbeweglich ist, um mit dem Abgasstrom ausgerichtet zu sein. Diese Ausrichtung minimiert den durch eine Abgas/Propellerblattfuß-Wechselwirkung erzeugten Lärm. Ausführungsformen der Umhüllung können mit Kühlluft gefüllt sein, die den Propellerblattfuß vor heißen Abgasen schützt, was den Einsatz von Materialien geringerer Dichte für das Propellerblatt gestattet. Eine weitere Lärmabsenkung kann erreicht werden, wenn die Kühlluft aus der Hinterkante der Verkleidung ausgestoßen wird, um eine Wirbelschleppenbildung zu minimieren.
1 ist eine schematische Darstellung eines Turbinentriebwerks, das eine erste exemplarische Ausführungsform der Erfindung beinhaltet. Ein Turbinentriebwerk 10 kann einen Einlass 12 aufweisen und in einer Triebwerksgondel 14 untergebracht sein. Das Turbinentriebwerk 10 kann ferner einen Verdichterabschnitt 16, einen Brennkammerabschnitt 18 und einen Turbinenabschnitt 20 aufweisen. Das Turbinentriebwerk 10 kann auch einen Abgasabschnitt 22 aufweisen. Der Verdichterabschnitt 16, der Brennkammerabschnitt 18, der Turbinenabschnitt 20 und der Abgasabschnitt 22 können längs einer Mittelachse 24 angeordnet sein. Bauteile des Verdichterabschnitts 16 und des Turbinenabschnitts 20 können sich um die Mittelachse 24 drehen. Ein Fluid wie z. B. Luft kann in das Turbinentriebwerk 10 eingesaugt werden, wie durch die mit 26 bezeichneten Pfeile angegeben. Das Fluid tritt von dem Einlass 12 in den Verdichterabschnitt 16 ein und wird komprimiert. Ein Bugkonus 28 kann nahe dem Einlass 12 vorhanden sein, um Luft sacht in den Verdichterabschnitt 16 zu leiten. Der schematisch dargestellte Verdichterabschnitt 16 enthält Hoch- und Niederdruckverdichterabschnitte. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein Teil des Fluids radial außerhalb des Verdichterabschnitts 16 vorbeigeleitet werden und dadurch zu einem Bypassstrom werden. Das aus dem Verdichterabschnitt 16 austretende, verdichtete Fluid wird mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffversorgungssystem 30 vermischt und in dem Brennkammerabschnitt 18 entzündet. Verbrennungsgase verlassen den Brennkammerabschnitt 18 und strömen durch den Turbinenabschnitt 20. In dem Turbinenabschnitt 20 wird den Verbrennungsgasen Energie entzogen.
Der beispielhafte Abgasabschnitt 22 ist ein ringförmiger Abgaskanal. Ausführungsbeispiele der Erfindung können in einer gelappten Abgaskanalanordnung eingesetzt werden. Die US-Patente Nr. 4,543,784 und 4,548,034 offenbaren gelappte Abgassysteme und sind hiermit zur Offenbarung gelappter Abgassysteme im Allgemeinen durch Bezugnahme aufgenommen. Ausführungsbeispiele der Erfindung können ferner in Abgasanordnungen ausgeführt werden, wie sie im US-Patent Nr. 5,197,855 gezeigt sind.
Ein Turbinentriebwerksgehäuse 32 kann die Haupttriebwerksbestandteile umgeben (den Verdichterabschnitt 16, den Brennkammerabschnitt 18 und den Turbinenabschnitt 20). Das Gehäuse 32 kann nicht rotierende Strukturen wie z. B. Verdichterschaufeln (nicht gezeigt) und Turbinenschaufeln tragen. Beispielhafte Turbinenschaufeln sind mit 34 und 36 bezeichnet und können dazu angeordnet sein, den Strom von Verbrennungsgasen zum Turbinenabschnitt 20 zu leiten. Die hinter dem Turbinenabschnitt 20 strömenden Verbrennungsgase sind durch unnummerierte Pfeile bezeichnet.
Bei der in 1 gezeigten offenen Rotoranordnung kann Antriebsleistung den freien Leistungsturbinenbauteilen entnommen werden, um Rotoranordnungen 38, 40 zu drehen. Jede der Rotoranordnungen 38 bzw. 40 enthält einen Nabenabschnitt 42, 44 und mehrere Propellerblätter, wie z. B. die Propellerblätter 46, 48. Eines oder mehrere der Propellerblätter 46, 48 können aus einem Materialverbund gebildet sein, wie z. B. aus einem faserverstärkten Harz mit einer unidirektionalen Kohlefaser in einer Epoxidharzmatrix oder einem Glasfasergewebe in einer Epoxidharzmatrix. Verschiedene faserverstärkte Harze können in einem einzigen Verbundmaterialpropellerblatt kombiniert werden, wie etwa durch Aufeinanderlegen unidirektionaler Kohlefasern/Epoxidharz als ein innerer Körperabschnitt und Glasfasergewebe/Epoxidharz als eine duktile Haut über die Oberfläche des inneren Körperabschnitts. Bei anderen Ausführungsformen können die Propellerblätter aus Metall bestehen, wenn Auslegungsbedingungen dies verlangen. In der beispielhaften Ausführungsform können eine oder mehrere freie Leistungsturbinen wie etwa Turbinen 50, 52 eine Welle 54 antreiben. Verbrennungsgase strömen über die freien Leistungsturbinen 50, 52 und erzeugen dadurch eine Drehung derselben.
Die Welle 54 kann sich in ein Getriebe 56 erstrecken. Entsprechende Antriebswellen 58, 60 können sich aus dem Getriebe 56 erstrecken. Die Antriebswelle 58 ist zur Drehung mit der Nabe 42 der Rotoranordnung 38 befestigt. Die Antriebswelle 60 ist zur Drehung mit der Nabe 44 der Rotoranordnung 40 befestigt. Im Betrieb können die Zahnräder (nicht gezeigt) des Getriebes 56 den Antriebskrafteingang der Welle 54 in eine gegenläufige Drehung der Rotoranordnungen 38 und 40 umsetzen. Die schematische Darstellung der 1 und 2 ist eine offene Rotorkonfiguration vom Typ ”Druckpropeller”.
Das Propellerblatt 46 kann sich von einem Fußbereich (oder Propellerblattspeiche) 66 an einem ersten Ende längs einer Hochachse 64 zu einer Spitze 68 an einem zweiten Ende erstrecken. Vorliegend meint ”Fußbereich” des Propellerblatts 46 den Bereich des Propellerblatts 46 radial auswärts der Nabe 42 und radial einwärts desjenigen Bereichs des Propellerblatts 46, der zum Vorantreiben eines Luftfahrzeugs auf Luft einwirkt. Ein Profilbereich 70 kann auf Luft einwirken, um ein Luftfahrzeug voranzutreiben, und ist zwischen der Spitze 68 und dem Fußbereich 66 definiert. Das Propellerblatt 46 kann eine Profilsehne festlegen, die sich zwischen einer Vorderkante 72 des Propellerblatts 46 und einer Hinterkante 74 erstreckt. Die Vorderkante 72 kann durch eine relativ scharfe Kante festgelegt sein oder kann anders ausgebildet sein.
Die Rotoranordnung 38 umfasst ferner eine Umhüllung 76, die zumindest teilweise um den Fußbereich 66 herum verläuft. Wie in 1 gezeigt, kann die Umhüllung 76 eine Außenfläche des Turbinentriebwerks 10 festlegen, welches Teil einer Luftfahrzeugvortriebseinrichtung ist. Die Umhüllung 76 steht schwenkbar in Eingriff mit dem zumindest einen Propellerblatt 46, um um die Hochachse 64 zu schwenken. 2 ist eine Querschnittsansicht, die radial einwärts zur Mittelachse 24 gerichtet ist. Die Ebene der 2 verläuft durch die Umhüllung 76 und den Fußbereich 66 des Propellerblatts 46. Der exemplarische Fußbereich 66 kann im Schnitt wellenartig sein. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Fußbereich 66 im Querschnitt unrund sein, falls gewünscht.
Die exemplarische Umhüllung 76 kann aus ersten und zweiten Hälften 78, 80 gebildet sein, die zusammenpassen, um eine im Wesentlichen durchgehende Außenfläche 82 festzulegen. Die ersten und zweiten Hälften 78, 80 können jeweils auf entgegengesetzten Seiten des Fußbereichs 66 montierbar sein. Die Außenfläche 82 kann im Querschnitt tropfenförmig sein. Ein Lager oder eine Hülse 84, die einstückig oder aus zwei Hälften bestehen kann, kann zwischen der Umhüllung 76 und dem Propellerblatt 46 angeordnet sein. Jede der Hälften 78, 80 kann zugehörige Kragenbereiche 86, 88 aufweisen, die zusammenwirken, um die Hülse 84 zu umgeben. Für die Hälfte 78 können Tragstege 90, 92 zwischen dem Kragenbereich 86 und einem Mantelbereich 94 verlaufen. Der Mantelbereich 94 legt einen Teil der Außenfläche 82 fest. Für die Hälfte 80 können Tragstege 96, 98 zwischen dem Kragenbereich 88 und einem Mantelbereich 100 verlaufen. Der Mantelbereich 100 legt einen Teil der Außenfläche 82 fest. Unterschiedliche Materialarten können zum Bilden der Umhüllung 76 verwendet werden. Das Material könnte ein Metall sein, wie z. B. eine Stahl-, Titan- oder Nickellegierung. Es könnte jedoch auch andere Optionen geben, wie möglicherweise Keramikmatrixverbundmaterialien (CMCs).
Beim Zusammenbau können die Hälften 78, 80 um den Fußbereich 66 herum zusammengebracht und mit Befestigungselementen 102 zusammengehalten werden, die durch Ansätze 104, 106, 108, 110 verlaufen, welche einstückig mit den Mantelbereichen 94, 100 ausgebildet sind. Es sei angemerkt, dass die vorstehend diskutierte und in 2 gezeigte Umhüllung 76 ein Beispiel ist und nicht die einzige Form einer Umhüllung für Ausführungsformen der Erfindung ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Umhüllung ein einstückiges Bauteil sein, wobei das Propellerblatt in die Umhüllung eingeführt werden würde. Zwei- oder mehrteilige Umhüllungen können ebenfalls eingesetzt werden, falls die Propellerblattgeometrie das Einführen in eine einstückige Umhüllung nicht zulässt. Es sei bemerkt, dass das Propellerblatt auf den Fuß montiert sein kann, so dass die Umhüllung eine einstückige Einrichtung ist.
Im Betrieb kann der Fußbereich 66 stromabwärts des Abgasabschnitts 22 angeordnet und Verbrennungsgasen ausgesetzt sein. Die Umhüllung 76 kann deshalb ebenfalls in der Bahn der Verbrennungsgase angeordnet sein. Die Umhüllung 76 kann um die Hochachse 64 des Propellerblatts 46 in verschiedene, entgegengesetzte Richtungen schwenken. Diese Richtungen sind in 2 mit 112 und 114 bezeichnet. Die exemplarische Umhüllung 76 in 2 kann in Antwort auf die Verbrennungsgase um den Fußbereich 66 schwenken. Wenn das Zentrum von auf die Umhüllung 76 wirkenden Druckkräften sich längs der Richtung des Abgasstroms nicht hinter dem Drehzentrum befindet, wird die Umhüllung 76 sich unter allen Betriebsbedingungen nach Art einer Wetterfahne in eine Neutralstellung bewegen. Anders ausgedrückt ist die Neutralstellung erreicht, wenn nicht zur Mittelachse 24 parallele Kräfte sich gegenseitig aufheben. Diese Bewegung wird jegliche durch feststehende aerodynamische Flächen bewirkte Druckgradienten minimieren.
Ausführungsformen der Erfindung können wenigstens einen Dämpfer aufweisen. Die 2 zeigt einen exemplarischen Dämpfer 116, der sowohl mit dem Fußbereich 66 und dem Mantelbereich 100 der Umhüllung 76 verbunden ist. Ein erstes Ende 118 des Dämpfers 116 kann zur Schwenkbewegung bezüglich des Fußbereichs 66 verbunden sein. Beispielsweise kann ein Ring 120 feststehend an dem Fußbereich 66 angebracht sein. Es sei angemerkt, dass aufgrund der Perspektive der 2 der exemplarische Ring 120 sich oberhalb (radial auswärts) der Hülse 84 befindet. Das erste Ende 118 kann schwenkbar an einem Teil des Rings 120 angebracht sein. Die Position der Schwenkachse des ersten Endes 118 ist fest. Ein zweites Ende 122 des Dämpfers 116 kann zur Schwenkbewegung bezüglich des Mantelbereichs 100 verbunden sein. Während einer Schwenkbewegung der Umhüllung 76 verändert sich der Abstand zwischen dem ersten Ende 118 und dem zweiten Ende 122, weil das erste Ende 118 feststehend ist und das zweite Ende 122 sich um eine Schwenkachse (die Mittelachse des Fußbereichs 66, die Teil der Hochachse 64 ist) dreht, die von dem ersten Ende 118 beabstandet ist. Der exemplarische Dämpfer 116 ist innerhalb der Umhüllung 76 angeordnet und kann mit dem Propellerblatt 46 und der Hälfte 80 verbunden werden, bevor die beiden Hälften 78, 80 zusammengebaut werden. Es sei angemerkt, dass andere Formen von Dämpfern in anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können. Beispielsweise können Rotationsdämpfer verwendet werden. Ferner kann in anderen Ausführungsformen der Erfindung ein Dämpfer außerhalb der Umhüllung angeordnet sein.
Ausführungsformen der Erfindung können zumindest ein Vorspannbauteil beinhalten. 3 zeigt ein Vorspannbauteil 124, welches die Umhüllung 76 und das wenigstens eine Propellerblatt 46 miteinander verbindet. Das exemplarische Vorspannbauteil 124 kann eine Wendelform haben und als eine Torsionsfeder wirken. An einem ersten Ende 126 kann das Vorspannbauteil 124 an dem Fußbereich 66 befestigt sein. An einem zweiten Ende 128 kann das Vorspannbauteil 124 an dem Kragen 88 befestigt sein. Das Vorspannbauteil 124 kann somit innerhalb der Umhüllung 76 angeordnet sein. Es sei angemerkt, dass andere Formen von Vorspanneinrichtungen in anderen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden können. Auch kann ein Vorspannbauteil bei anderen Ausführungsformen der Erfindung außerhalb der Umhüllung angeordnet sein. Es sei bemerkt, dass der in 2 gezeigte Dämpfer 166 in 3 nicht dargestellt ist, um das Vorspannbauteil 124 besser erkennbar zu machen.
Ausführungsformen der Erfindung können ein Bewegungsbegrenzungsbauteil enthalten. 3 zeigt ein exemplarisches Bewegungsbegrenzungsbauteil 130. Das Bewegungsbegrenzungsbauteil 130 kann intermittierend von der Umhüllung 76 beabstandet und dazu funktionsfähig sein, eine Bewegung der Umhüllung 76 in zumindest einer Richtung zu begrenzen. Das Bewegungsbegrenzungsbauteil 130 ist ”intermittierend beabstandet” dahingehend, dass die Umhüllung 76 und das Bewegungsbegrenzungsbauteil 130 in Kontakt miteinander kommen können, wenn die Umhüllung 76 zu einem vorbestimmten Bewegungsendanschlag schwenkt, und zu anderen Zeiten während einer Schwenkbewegung der Umhüllung 76 voneinander beabstandet sind. Das exemplarische Bewegungsbegrenzungsbauteil 130 kann einen Ringbereich 132 umfassen, der an dem Fußbereich 66 befestigt ist. Das exemplarische Bewegungsbegrenzungsbauteil 130 kann auch Arme 134, 136 aufweisen, die sich von dem Ringbereich 132 erstrecken. Ein Arm 136 ist in 2 gezeigt. Das Bewegungsbegrenzungsbauteil 130 ist somit innerhalb der Umhüllung 76 angeordnet.
Bezugnehmend nunmehr auf 2 wird der Steg 92, wenn die Umhüllung 76 ein vorbestimmtes Maß in die durch den Pfeil 112 bezeichnete Richtung schwenkt, den Arm 136 berühren und diese Wechselwirkung wird eine weitere Bewegung in der durch den Pfeil 112 bezeichneten Richtung unterbinden. Wenn die Umhüllung 76 ein vorbestimmtes Maß in die durch den Pfeil 114 bezeichnete Richtung schwenkt, wird der Steg 98 den Arm 134 berühren und diese Wechselwirkung wird eine weitere Bewegung in der durch den Pfeil 114 bezeichneten Richtung verhindern. Die Stellung der Umhüllung 76 um den Fußbereich 66, wenn der Steg 92 den Arm 136 berührt, ist ein erster Bewegungsendanschlag, und die Stellung der Umhüllung 76 um den Fußbereich 66, wenn der Steg 98 den Arm 134 berührt, ist ein zweiter Bewegungsendanschlag.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung verwirklicht in einem Turbinentriebwerk 10a mit einer Umhüllung 76a. Das Turbinentriebwerk 10a unterscheidet sich vom Turbinentriebwerk 10 darin, dass beim Turbinentriebwerk 10 der Triebwerksabgaskanal mit dem Luftstrom auf der Außenseite kommunizieren kann. Bei dem Turbinentriebwerk 10a erstreckt sich eine das Triebwerksabgas enthaltende Leitung 148a nach hinten über das letzte Propellerblatt 48a hinaus längs der Mittelachse 24a, so dass das Abgas von dem auf der Außenseite vorbeiströmenden Luftstrom getrennt ist, der außerhalb der Triebwerksgondel 14a vorbeifließt. Die Leitung 148a kann eine feststehende Geometrie haben an jeder Stelle außer bei der Umhüllung 76a. Die 5 ist eine nach hinten schauende Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Propellerblatt 46a kann einen Profilbereich 70a umfassen, der drehangetrieben wird durch Antriebskraft, welche durch ein Getriebe 56a, eine Antriebswelle 58a und eine Nabe 42a geleitet wird. Die Umhüllung 76a ist um einen Fußbereich 66a des Propellerblatts 46a in der Bahn der Abgase (bezeichnet durch die unnummerierten Pfeile auf der linken Seite der Figur) angeordnet. Die Umhüllung 76a kann einen Absatz 140a aufweisen. Wenn ein unerwünschter Spalt zwischen einer Umhüllung 76a und dem Propellerblatt 46a vorhanden ist, so dass der Spalt aufgrund sich ablösender Wirbel zu einer Lärmquelle wird, kann der Absatz 140a entweder benachbart der Nabe 42a oder benachbart dem Profilbereich 70a installiert werden. Der Absatz 140a kann den gesamten im Betrieb erwarteten Schwenkbereich der Umhüllung 76a einhüllen. Dies ist am besten in 6 gezeigt, wo ein Umfang 142a des Absatzes 140a einen Umfang 144a der Umhüllung 76a umschreibt. Die Umhüllung 76a ist gestrichelt in zwei unterschiedlichen Stellungen gezeigt.
Ausführungsformen der Erfindung können ein Kühlfluidzufuhrsystem beinhalten, das dazu betreibbar ist, Fluid aus dem Verdichterabschnitt abzuzapfen und das Fluid zu einem Spalt zwischen der Umhüllung 76 und dem Propellerblatt 46 zu leiten. Die 3 zeigt, dass einer oder mehrere Spalte zwischen der Umhüllung 76 und dem Propellerblatt 46 begrenzt sein können. Beispielsweise ist die Länge des von der Vorspanneinrichtung 124 umgebenen Fußbereichs 66 ein Spalt zwischen der Umhüllung 76 und dem Propellerblatt 46. Die 2 zeigt, dass die Umhüllung 76 selbst Spalte oder Lücken festlegen kann. Der durch Spalte zwischen der Umhüllung 76 und dem Propellerblatt 46 festgelegte, innere Hohlraum, der darüber hinaus nur Von der Umhüllung 76 begrenzt ist, kann mit Zapfluft aus dem Verdichterabschnitt 14 gefüllt werden, um zumindest einen Teil des Propellerblatts 46 von den Abgasen zu kühlen. Das Fluid aus dem Verdichterabschnitt kann durch die Welle 26, die Antriebswelle 58 und die Nabe 42 geleitet werden. Der Spalt zwischen der Umhüllung 76 und dem Propellerblatt 46 kann so groß sein wie gewünscht. Ferner könnte der Spalt mit Dämmstoff gefüllt sein. Alternativ könnte die Umhüllung 76 in anderen Ausführungsformen der Erfindung massiv sein, mit keinem wesentlichen Lufthohlraum zwischen dem Propellerblatt 46 und der Umhüllung 76. Das Kühlfluid kann aus einer Hinterkante der Umhüllung 76 ausgestoßen werden, um eine Wirbelschleppenbildung zu minimieren und dadurch eine Lärmerzeugung zu reduzieren. Die Hinterkante der Umhüllung 76 kann sich benachbart zu den Ansätzen 104 und 108 befinden.
Obzwar die Erfindung unter Bezugnahme auf ein exemplarisches Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, verstehen Fachleute auf dem Gebiet, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden und Bauteile durch ihre Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Ferner können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um einer bestimmten Situation Rechnung zu tragen oder ein Material den Lehren der Erfindung anzupassen, ohne ihren wesentlichen Bereich zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf das spezielle, als beste Ausgestaltung zur Durchführung dieser Erfindung offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen. Ferner meint der Begriff ”Erfindung” so wie er in diesem Dokument verwendet wird das, was in den Patentansprüchen dieses Dokuments beansprucht ist. Das Recht, Elemente und/oder Unterkombinationen, die hierin als weitere Erfindungen offenbart sind, in anderen Patentdokumenten zu beanspruchen, bleibt hiermit uneingeschränkt vorbehalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2670050 [0002]
US 4543784 [0014]
US 4548034 [0014]
US 5197855 [0014]

Claims

Rotoranordnung, mit: – einer Nabe, die zur Drehung um eine Drehachse angeordnet ist, – zumindest einem Propellerblatt, das zur gemeinsamen Drehung mit der Nabe an der Nabe befestigt ist, wobei das zumindest eine Propellerblatt sich von der Nabe radial auswärts entlang einer Hochachse erstreckt, mit einem Fußbereich nahe der Nabe an einem ersten Ende der Hochachse und einem Profilbereich, der sich von einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende der Hochachse radial einwärts erstreckt, und – einer Umhüllung, die sich zumindest teilweise um den Fußbereich herum erstreckt und in schwenkbarem Eingriff mit dem zumindest einen Propellerblatt steht, um sich unter allen Betriebsbedingungen nach Art einer Wetterfahne in eine Neutralstellung zu bewegen.
Rotoranordnung nach Anspruch 1, ferner mit: – wenigstens einem Dämpfer, der mit der Umhüllung verbunden und dazu betriebsfähig ist, eine Schwenkbewegung der Umhüllung um die Hochachse zu dämpfen.
Rotoranordnung nach Anspruch 2, bei der der wenigstens eine Dämpfer innerhalb der Umhüllung angeordnet ist.
Rotoranordnung nach Anspruch 1, ferner mit: – wenigstens einem Vorspannbauteil, das mit der Umhüllung verbunden und dazu betriebsfähig ist, sie vorzuspannen.
Rotoranordnung nach Anspruch 4, bei der das wenigstens eine Vorspannbauteil innerhalb der Umhüllung angeordnet ist.
Rotoranordnung nach Anspruch 1, ferner mit: – wenigstens einem Bewegungsbegrenzungsbauteil, das intermittierend von der Umhüllung beabstandet und dazu betriebsfähig ist, eine Bewegung der Umhüllung in wenigstens einer Richtung zu begrenzen.
Rotoranordnung nach Anspruch 6, bei der das wenigstens eine Bewegungsbegrenzungsbauteil innerhalb der Umhüllung angeordnet ist.
Rotoranordnung nach Anspruch 1, ferner mit: – einem Plattenbauteil, das entlang der Hochachse zwischen der Umhüllung und dem Profilbereich angeordnet ist, wobei das Plattenbauteil einen ersten Umfang in einer ersten Ebene im Wesentlichen normal zu der Hochachse hat und die Umhüllung einen zweiten Umfang in einer zweiten Ebene im Wesentlichen normal zu der Hochachse und im Wesentlichen parallel zu der ersten Ebene hat, wobei der erste Umfang größer ist als der zweite Umfang.
Rotoranordnung nach Anspruch 8, bei der der erste Umfang den zweiten Umfang umschreibt.
Rotoranordnung nach Anspruch 1, bei der die Umhüllung eine erste und eine zweite Hälfte aufweist, die entsprechend auf entgegengesetzten Seiten des Fußbereichs montierbar sind.
Verfahren zum Verringern des von einem Propeller erzeugten Lärms, mit den Schritten: – weitestgehendes Zentrieren einer Nabe zur Drehung um eine Drehachse, – Befestigen zumindest eines Propellerblatts an der Nabe zur gemeinsamen Drehung, wobei das zumindest eine Propellerblatt sich von der Nabe radial auswärts längs einer Hochachse erstreckt, mit einem Fußbereich nahe der Nabe an einem ersten Ende der Hochachse und einem Profilbereich, der sich von einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende der Hochachse radial einwärts erstreckt, und – Verlaufen lassen einer Umhüllung zumindest teilweise um den Fußbereich solchermaßen, dass sie in schwenkbarem Eingriff mit dem zumindest einen Propellerblatt zur Schwenkbewegung um die Hochachse steht, um sich unter allen Betriebsbedingungen nach Art einer Wetterfahne in eine Neutralstellung zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend den Schritt des – Dämpfens einer Bewegung der Umhüllung mit einem sich zwischen der Umhüllung und dem zumindest einen Propellerblatt erstreckenden Dämpfer.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend den Schritt des – Vorspannens der Umhüllung in eine vorbestimmte Stellung mittels einer Feder, die die Umhüllung und das zumindest eine Propellerblatt verbindet.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend den Schritt des – Begrenzens einer Bewegung der Umhüllung zwischen einem ersten und einem zweiten Bewegungsendanschlag mittels erster und zweiter Vorsprünge, die an dem zumindest einen Propellerblatt befestigt sind.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung, mit: – einem Verdichterabschnitt, – einem Brennkammerabschnitt, der dazu betriebsfähig ist, komprimiertes Fluid aus dem Verdichterabschnitt zu erhalten, – einem Turbinenabschnitt, der dazu betriebsfähig ist, Verbrennungsgase aus dem Brennkammerabschnitt zu erhalten, – einem Abgasabschnitt, der dazu betriebsfähig ist, Verbrennungsgase aus dem Turbinenabschnitt zu erhalten, – einer Rotoranordnung, die stromabwärts des Abgasabschnitts angeordnet ist und aufweist: – eine Nabe, die zur Drehung um eine Drehachse angeordnet ist, – zumindest ein Propellerblatt, das an der Nabe zur gemeinsamen Drehung mit der Nabe befestigt ist, wobei das zumindest eine Propellerblatt sich von der Nabe radial auswärts längs einer Hochachse erstreckt, mit einem Fußbereich nahe der Nabe an einem ersten Ende der Hochachse und einem Profilbereich, der sich von einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende der Hochachse radial einwärts erstreckt, wobei der Fußbereich sich stromabwärts des Abgasabschnitts befindet und Verbrennungsgasen ausgesetzt ist, und – eine Umhüllung, die sich zumindest teilweise um den Fußbereich herum erstreckt und zum Schwenken um die Hochachse in schwenkbarem Eingriff mit dem zumindest einen Propellerblatt steht, wobei die Umhüllung in einer Bahn der Verbrennungsgase angeordnet und dazu betriebsfähig ist, in Reaktion auf die Verbrennungsgase zu schwenken, um sich unter allen Betriebsbedingungen nach Art einer Wetterfahne in eine Neutralstellung zu bewegen.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung nach Anspruch 15, bei der die Umhüllung eine Außenfläche der Luftfahrzeugvortriebseinrichtung festlegt.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung nach Anspruch 15, bei der die Umhüllung innerhalb einer Außenfläche der Luftfahrzeugvortriebseinrichtung angeordnet ist.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung nach Anspruch 15, ferner mit: – einer zwischen der Umhüllung und dem zumindest einen Propellerblatt angeordneten Hülse.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung nach Anspruch 15, ferner mit: – einem Kühlfluidzufuhrsystem, das dazu betriebsfähig ist, Fluid aus dem Verdichterabschnitt abzuzapfen und das Fluid in die Umhüllung zu leiten, in einen Spalt zwischen der Umhüllung und dem zumindest einen Propellerblatt, um die Umhüllung und das zumindest eine Propellerblatt zu kühlen.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung nach Anspruch 19, bei der das Fluid aus einem Hinterkante der Umhüllung ausgestoßen wird, um eine Wirbelschleppenbildung zu minimieren und dadurch Lärm zu reduzieren.
Luftfahrzeugvortriebseinrichtung nach Anspruch 15, bei der der Abgasabschnitt weiter definiert ist als ein ringförmiger Abgaskanal oder ein gelappter Abgaskanal.