DE2628846C2 - Drehschwingentriebwerk - Google Patents
DrehschwingentriebwerkInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
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- F16H21/36—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion
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- B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type
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Description
Drehschwingenflugzeuge geeignet. Ebenso ist bekannt, daß ein Drehschwingenantrieb zur Verwindung von
Drehschwingen entwickelt wurde (DE-PS 2 30 273). Dieser Drehschwingenantrieb besteht aus einer Kurbel
mit zwei auf gleichem Achsabstand, aber versetzt angeordneten Kurbelzapfen, welche über einen Lenker
auf jeweils einen der beiden, in der Tiefe der verwindbaren Drehschwinge angeordneten Drehschwingenholme
einwirken. Ein derartiges Drehschwingentriebwerk gibt zwar mit den beiden Anlenkungen je ία
Drehschwinge den charakteristischen, gesteuerten Bewegungsablauf des natürlichen Schwingenfluges auch
im rumpfnahen Flügelbereich noch recht gut wieder, hat aber ebenfalls keine Vorrichtung zur Einstellung einer
Segelstellung.
Unter den bekannten Kurbelanordnungen wird insbesondere auf die Kardankurbel verwiesen. Diese
besteht prinzipiell aus einem Grundkreis und einem Rollkreis im Größenverhältnis 2:1, wobei der Rollkreis
innen am Grundkreis abrollt. Beim Abrollvorgang beschreibt jeder Punkt des Rollkreises eine Gerade, die
durch den Grundkreismittelpunkt verläuft und in der Länge dem Gnindkreisdnrchmesser entspricht
Eine übliche Konstruktion einer Kard-nkurbel
besteht aus einem feststehenden Innenzahnkranz und 2s
einem Stirnzahnrad, das als Planetenrad angetrieben wird. Der Teilkreisdurchmesser des Innenzahnkranzes
steht zu dem des Planetenrades im Größenverhältnis 2:1. Die Anordnung des Kurbelzapfens, der die
charakteristischen geradlinigen Bewegung ausführt. erfolgt in Verbindung mit dem Planetenrad auf dessen
Teilkreisdurchmesser. Die Lage der Kurbelzapfenbahnlinie kann durch Verdrehung des verstellbar angeordneten
Innenzahnkranzes verändert werden. (Siehe hierzu »Übersicht über Kinematik, Getriebelehre mit besonderer
Berücksichtigung der Getriebedynamik, sowie der Schwingungsgetriebe und Getriebeschwingungen« von
H. J. Knab, Zivil-Ing., Fachlehrer für Getriebelehre.
Nürnberg 1930. Selbstverlag, Abb. 150 auf Seite 35 und
Abb. 1250 auf Seite 142.)
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Rotationsbew· gung vorliegende Antriebsenergie mit
Hilfe eines Drehschwingentriebwerkes in Hen Bewegungsablauf einer sinoidischen, in Dreh- und Schlagrichtung
gekoppelten, gesteuerten Drehschwingung umzu- «
formen, mit der Möglichkeit, während des Betriebes mehrfach, eine in Dreh- und Schlagrichtung definierte,
mittlere Drefschwingen-Segelstellung, unabhängig von
der jeweiligen Drehschwingen-Ausgangslage, gezielt und wiederholt einstellen und fixieren zu können. to
Die 1. Lösung bezieht sich auf ein »Drehschwingentriebwerk
mit betriebsunaf-ängiger Segelstellung«. Die
Aufgabe wird damit erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Ka-dankurbel mit innen verzahntem Zahnkranz
(2) verwendet wird, der mit einem Hilfsantrieb (24) um die Zahnkranzachse verdrehbar ist, wobei die
beiden auf dem Plaf<etenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5, 6)
eingreifen, die annähernd rechtwinklig zur Schlag- (8)
und Schwingendrehachse (*5) verschiebbar gelagert und jeweils über einen Lenker (9, 10) mit der
Drehschwinge (11) verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien {18, 19) iwar annähernd senkrecht
zu ihrer gemeinsamen Bewegungsrichtung Hegen, aber im gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie
die sich kreuzenden Bahntien (21, 22) der beiden Kurbeizapfen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine in Schlag- und Schwingendrebrichtung
definierte, mittlere Segelstellung während des Betriebes völlig unabhängig vom Hauptantrieb
und der Drehschwingen-Ausgangslagu, wiederhoh eingestellt werden kann. Dies gilt also sovr-ohl bei
Blockierung, beim Leerlauf, bei weiterer Drehbewegung und beim Rückwärtslauf der Hauptantriebswelle. Die
Segelstellung ist durch Verwendung feststellbarer Hilfsantriebe fixierbar und kann somit nicht nur
während des Fluges, sondern auch bei der Landung eingehalten werden. Sie ist durch den beliebig
langsamen oder schnellen Übergang zwischen den einzelnen Betriebsstellungen auch für große, ggf.
manntragende Antriebe geeignet. Die Bewegungen der Kardankurbelzapfen verlaufen im Gegensatz ;:u anderen
Kurbeln bereits geradlinig und wirken in der Betriebsstellung mit dem maximalen Schlagwinkel und
dem maximalen Kraftaufwand nur etwa in der Mitte der Kreuzschleifen. Die Führung der Krtuzschleifen kann
daher sehr kurz gestaltet und in relativ kleine Flugzeugzellen untergebracht werden. Diese Kompaktbauweise
wird noch dadurch unf stützt, daß die Umformung einer rotierenden Bewegung in zwei
phasenverschobene Schwingbewegungen, die Steuerung des Schlagwinkels und die Einstellung der
Segelstellung innerhalb nur einer Einheit — der Kardank'jrbel - erfolgt.
Ein wesentlicher Verzug besteht auch darin, daß der
Schlagwinkel der Drehschwingenbewegung während des Betriebes stufenlos von Null bis zu einem maximalen
Wert verstellt werden kann, so daß ein? weitgehende
Anpassung an verschiedene Betriebsverhältnisse jederzeit möglich ist. Dabei ist der Schwingendn-hwinkel mit
dem Schlagwinkel proportional gekoppelt, wodurch beide Bewegungen automatisch aufeinander abgestimmt
bleiben.
Der 2. Lösungsvorschlag betrifft ein »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtung'.umkehr«.
Wird ausgehend von dem »Drehschwingentriebwerk mit betriebsunabhängif einstellbarer
Segelstellung« auf die Regelbarkeit des Drehschwingen-Schlagwirikels und auf die Unabhängigkeit
vom Hauptantrieb verzichtet, so kann die Anordnung eines Hilfsantriebes entfallen und nur mit
Hilfe des Hauptantriebes eine SegelsHIunjj eingestellt
und fixiert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dann dadurch gelöst, daß eine Kardankurbel mit innen verzahntem
Zahnkran/ (2) verwendet wird, wobei die beiden auf dem Planetenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen
(3, 4) in je eine Kreuzschleife (5, 6) eingreifen, die annähernd rechtwinklig zur Schlag- (8) und Schwingendrehachse
(15) verschiebbar gelagert und jeweils über einen Lenker (9, 10) mit der Drehschwinge (11)
verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien (18, 19; zwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsamen
Bewegungsrichtung l'egen. aber im gleicher Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden
Bahnlinien (21, 22) der beiden Kurbelzapfen, daß der Innenzahnkranz der Kardankurbel zwischen zwei durch
Anschläge (28,29) b .grenzte Endstellungen frei drehbar
gelagert wrd, so daß durch den Wechsel der Haüptantriebsdrehrichtung auch der Wechsel der
Innenzahnkranz*Endstellungen erfolgt, wo!5ei diese so
gewählt werden, daß in der einen Endstellung die Kurbelzapfcnbahnen deckungsgleich mit den Kreuz»
schleifenmittellinien liegen und in der anderen Endlage
die Kreuzschleifen den voreesehenen Hub und die
gewünschte Phasenlage untereinander haben, und daß
die steuerungstechnische, gleichzeitige Erfassung einer bestimmten Zahnkranzstellung und einer bestimmten
Kurbelstellung durch eine von einem Festpunkt aus abgetastete (31) Noeke (30) geschieht, welche sich mit
dem Planetenrad (23) mitdrehl.
Die mit dieser Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine in Schlag- und
Schwingendrehrichtung definierte, mittlere Segelstellung während des Betriebes wiederholt einstellbar ist.
Öurch Abstoppen des Hauptantriebes nach Erreichen der Segelstellung, in einem Totpunkt der Kurbel, ist die
Segelstellung fixierbar und kann somit auch bei der Landung eingehallen werden. Die Bewegungen der
Kardankurbelzapfen verlaufen im Gegensatz zu anderen Kurbeln bereits geradlinig und wirken in der
Betriebsstellung mit dem maximalen Schlagwinkel und dem maximalen Kraftaufwand nur etwa in der Mitte der
kreuzschleifen. Die Führung der Kreuzschleifen kann daher sehr kurz gestaltet und in relativ kleinen
Flugzeugzellen untergebracht werden. Diese Kompaktbauweise wird noch dadurch unterstützt, daß die
Umformung einer rotierenden Bewegung in zwei phasenverschobene Schwingbewegungen und die Einstellung
der Segelstellung innerhalb nur einer Einheit — der Kardankurbel — erfolgt und der Anbau eines
Hilfsantriebes unterbleibt. Der Aufbau ist gegenüber dem »Drehschwingenlriebwerk mit betriebsunabhängig
einstellbarer Segelstellung« noch einfacher und das Gewicht des Drehschwingentriebwerkes deutlich geringer.
Die verwendete Abtasteinrichtung hat gegenüber der Einzelabtastung von Planetenrad und Innenzahnkranz
den Vorteil, daß sie nur dann bewegt wird, wenn Pianetenrad und Innenzahnkraiu in die vorher bestimmte
Stellung gestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 Drehschwingentriebwerk mit einer Kardankurbel
(in Betriebsstellung),
Fig.2 Kardankurbel-Betriebsstellung im unteren
F i g. 3 Kardankurbel in mittlerer Betriebsstellung.
F i g. 4 Kardankurbel-Betriebsstellung im oberen Totpunkt.
F ig. 5 Kardankurbel in Segelstellung mit Kurbelzapfen mittig.
F i g. 6 Kardankurbel in Segelstellung mit Kurbelzapfen links.
F ig. 7 Kardankurbel in Segelstellung mit Kurbelzapfen rechts.
F i g. 8 Kardankurbel mit drehbarem Innenzahnkranz in Betriebsstellung,
F i g. 9 Kardankurbel mit drehbarem Innerizahnkranz in Segelstellung.
Fig. iO Abtasteinrichtung für Planeten- und innenzahnkranzstellung
in einer Betriebsstellung,
Fig. Il Abtasteinrichtung für Planeten- und Innenzahnkranzsieüung
in der Segelstellung (Abfaststellung), F i g. 12 Kardan-Kreispaar.
Ein Ausführungsbeispiel für den 1. Lösungsvorschlag, ein »Drehschwingentriebwerk mit betriebsunabhängig
einstellbarer Segetstellung« ist schematisch in F i g. 1
dargestellt. Eine Kardankurbel-Anordnung (I) mit Hilfsantrieb (24) zur Verstellung des Innenzahnkranzes
(2), ist mit zwei auf dem Teilkreisdurchmesser des Planetenrades (23) versetzt angeordneten Kurbelzapfen
(3,4) versehen. Die Größe des Kurbelzapfen-Versatzes
richtet sich dabei in erster Linie nach dem geforderten Drehwinkel (17) der Drehschwinge (I/), den er
maßgeblich milbestimmt. Die Kurbelzapfen-Bewegungen werden über zwei Kreuzschleifen (5, 6) und zwei
Lenker (9, 10) auf eine mit zwei Freiheitsgraden gelagerte Drehschwinge (11) übertragen. Die Mittellinien
der Kreuzschleifen (5, 6) sind gegeneinander im gleichen Maße (20) geneigt wie die Bahnlinien (21, 22)
ίο der beiden Kurbelzapfen (3,4) (siehe hierzu auch F i g. 2
bis 7). Die Angriffspunkte der Lenker (9.10) sind in der Tiefe der Drehschwinge (11) gestaffelt angeordnet.
Dabei kann der Dreh- und Schlagwinkel der Drehschwinge und die Belastungsverteilung auf die beiden
Kurbelzapfen durch Änderung der Seile und der Abstände (12,13, 14) der Anlenkungspunkte gegenüber
der Schlagachse (8) und der Drehachse (15) in weiten Grenzen variiert werden. Das gleiche gilt auch bei der
Änderung der Lage und Abstände der Drehschwingen-
fläche (ti) gegenüber der Schwingachse (8) und der Drehachse (15). Zur Stabilisierung der Fluglage kann
z. B. eine zusätzliche Vor- und Rückwärtsbewegung der Drehschwinge (11) durch deren Versetzung außerhalb
der Drehachse (15) erzielt werden. Dazu genügt es beispielsweise, die Drehachse (15) in die Nähe (z.B.
Punkt 16) der Schlagachse (8) nach oben abzuwinkein.
Die hier dargestellte Anordnung kann mit den beiden Lenkern (9, 10) auch direkt mit einer verwindbaren
Drehschwinge verbunden werden, wie sie 7. B. in der
M DE-PS 2 30 273 aufgezeigt ist. Auch mehr als zwei
Kurbelzapfen und entsprechend viele, nachgeschaltete Kraflübertragungsetemente könn'en, insbesondere im
Zusammenhang mit verwindbaren Drehschwingen, ausgeführt werden. Bei einer Anordnung mit nur einem
« Kurbelzapfen muß anderweitig für die Einstellung und
Fixierung der Segelstellung in Drehrichtung gesorgt werden. Durch Anordnung weiterer Drehschwingen
symetrisch zur Kreuzschleifenführung und parallele Anlenkung mehrerer Drehschwingen kann ihre Zahl.
•fo zumindest theoretisch, beliebig vergrößert werden.
Auch der Antrieb beidseitig gelagerter Drehschwingen ist durchführbar.
Ais Beispiel für ilen Zu&aininenbang der Bewegungen
der Kardankurbel mit den beiden Kurbelzapfen (3, 4)
« Und den Kreuzschleifen (5, 6) sind in F i g. 2 bis 7 einige
charakteristische Phasen des Drehschwingen-Betriebes schematisch dargestellt. Auf die Darstellung der beiden
Kreuzschleifenführungen wurde dabei wegen der besseren Übersicht verzichtet. Sie sind in allen
Darstellungen von oben nach unten verlaufend vorzustellen.
In F i g. 2 stehen die Kurbelzapfen (3,4) — zumindest
annähernd — im unteren Totpunkt. Die beiden Kreuzschleifen (5, 6) stehen mittig zueinander, wobei
S5 ihre Mittellinien (18, 19) im gleichen Maße (20)
gegeneinander geneigt sind, wie die Bahnlinien (21, 22) der jeweiligen Kurbelzapfen (3, 4). Bei Bewegung des
Planetenrades (23) durch den Hauptantrieb in der angegebenen Richtung durchlaufen die Kurbelzapfen
(3, 4) nacheinander die Kardankurbelmitte, eine Stellung, die in F i g. 3 dargestellt ist. Sie entspricht der
Kurbelstellung in Fig. 1. Man erkennt deutlich die nacheilende Stellung der einen Kreuzschleife (5)
gegenüber der anderen (S). Wird das Pianetenrad (23)
μ weitergedreht, kommt es mit seinen Kurbelzapfen (3,4)
in die, in Fig.4 dargestellte, obere Totpunktlage. Die
beiden Kreuzschleifen (5, 6) stehen hier wieder mittig zueinander. Die Stellung des Innenzahnkranzes (2)
wurde bisher nicht verändert, Unier der Annahme, daß der Hauptantrieb in der in Fig.4 gezeigten Stellung
■ber stehen bleibt, wird über einen Hilfsantrieb, in diesem Beispiel mit einem Zähnrad (24), der auch außen
gezahnte irinenzahrikranz (2) mit beliebiger Dfehrich*
tung so verstellt, daß die Bahnlinien (21, 22) der beiden
Kurbelzapfen deckungsgleich mit den Kreuzschleifenmittellinien (18,19) liegen* wie dies in F i g. 5 dargestellt
ist. Da.b£4 laufen die beiden Kurbelzapfen (3, 4),
zumindest in diesem Falle, in die Nähe der Kafdankufbelachse.
Läßt man nach der Stillsetzung des Ifinenzztfhkranzes
(2) in dieser Segelstellung den Hauptantrieb wieder anlaufen, so bewegen sich die beiden Kurbelzapfen (3,4)
in ihren Kreuzschleifen (5, 6) hin und her, ohne daß letztere eine Bewegung ausführen. Dies wird in den
F i g. 6 und 7 mit der Darstellung der Kurbelzapfen (3,4)
in den beiden äußersten Lagen innerhalb der Kreuzschleifen verdeutlicht. Die Lenker (9,10 in F i g. t) sollen
nun so bemessen sein, daß die Drehschwinge in der in
Mittelstellung der Kreuzschleifen (F i g. 5 bis F i g. 7) die gewünschte Segelstellung in Dreh- und Schlagrichtung
einnimmt.
Die Verstellung des Innenzahnkranzes (2) erfolgt in diesem Beispiel in Form eines Zahnrades (24), das von
einem Hilfsantrieb angetrieben, an den auch außen gezahnten Innenzahnkranz (2) angreift. Aber auch
»ndere Anlenkungen, wie die Anordnung eines Schnekkengetriebes, Seilzuges oder ähnliches sind durchführbar.
Damit ist anhand eins Beispieles der Übergang der Kardan!'urbel aus einer Betriebsstellung in die Segelstellung
und die Unabhängigkeit von der Hauptantriebsstellung gezeigt. Der Übergang aus anderen
Betriebsstellungen in die Segelstellung und umgekehrt js
tuch bei laufendem Hauptantrieb, erfolgt sinngemäß in gleicher Weise.
Um den 2. Lösungsvorschlag, ein »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtungsumkehr«
auch für Flugzeuge verwenden zu 4d können, ist es erforderlich, die beim Auf- und Abschlag
der Drehschwingen immer einseitig wirkenden Auftriebskräfte durch Ausgleichskräfte, z. B. durch Kraft-Spcichcf
in Form vuit Feuern, weitgehend zu kompensieren.
Dadurch soll erreicht werden, daß die Kräfte, die auf das Planetenrad wirken, immer denen des
Hauptantriebes entgegengerichtet sind; außerdem wird eine wesentliche gleichmäßigere und kleinere Belastung
des Hauptantriebes erzielt. Die Größe der Ausgleichskraft (25, in Fig. 1 dargestellt) wird dazu so bemessen.
daß sie in ihrer Wirkung etwa der Auftriebskraft (26) an der Drehschwinge entspricht, die beim normalen
!Gleitflug auftritt Die Ausgleichskraft (25) kann !sinngemäß auch an beliebig anderer Stelle als wie
dargestellt, ansetzen.
Zur Darstellung der Wirkungsweise von einem »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch
Hauptantrieb-Drehrichtungsumkehr« ist in Fig.8 eine
entsprechende Kardankurbel-Anordnung, zur besseren Obersicht allerdings mit nur einem Kurbelzapfen (3),
schematisch dargestellt Die ständig auf das Planetenrad (23) entgegen dem Hauptantrieb wirkende Kraft die bei
der Anwendung im Flugzeug durch die Dämpfung der Drehschwingenbewegung in der Luft bewirkt wird, ist
symbolisch durch einen Dämpfungszylinder (27) dargestellt dessen Kolben direkt mit der Kreuzschleife (5)
gekoppelt ist In der einen Drehrichtung des Hauptantriebes dreht sich der Innenzahnkranz (2) in die eine,
durch einen Anschlag (28) begrenzte Endstellung, die Beffiebsstetlung. Ef Bleibt dort stehen Und die
Kreuzschleife schwingt auf und ab. Bei Änderung der Drehrichtung des Hauptantriebes läuft der Innenzahn'
kranz (2), durch die Änderung der Kraflrichtung an den Kurbelzapfen und damit auch am Planctenrad, in die
andere, ebenfalls durch Anschlag (29) begrenzte, Endstellung, die Segelstellung, die in Fig.9 dargestellt
ist. Da in der Segelsteliung selbst von außen keine oder hur geringe Kräfte über die Kreuzschleife (5) auf das
Planetenrad (23) Wirken, bleibt der Innenzahnkranz (2),
Unterstützt durch die innere Reibung der Kreuzschleife und des Planetenrades, in dieser Segelsteliung bei
laufendem Hauptantrieb stehen.
Wird, ausgehend von der Segelstellung, die Hauplantriebsdrehrichtung
in Richtung »Betrieb« umgeschaltet, so wird der Innenzahnkranz durch die Reibungskräfte
des Planetenrades und der Kurbelzapfen innerhalb der Kreuzschleifen mehr oder weniger zügig in die
ßetriebsstelhing gebracht. Dieser Vorgang wird bei der
praktischen Anvendung durch nichtausgeglichene, während eines Fluges an den Drehschwingen auftretende,
unterschiedliche Kräfte wesentlich beschleunigt. Sie verschieben die Kreuzschleifen geringfügig aus der
Segelsteliung, sobald sich die Kurbelzapfen außerhalb des Totpunktes bewegen. Die daraufhin zur Bewegung
der Drehschwinge erforderlichen Kräfte an den Kurbelzapfen verstellen dann den Innenzahnkranz
sofort in die durch Anschlag begrenzte Betriebsstellung.
Will man bei einem »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtungsumkehr«
erreichen, daß die Kurbelzapfen in der Segelsteliung, trotz beweglichem Innenzahnkranz und nur
schwergängigem, aber nicht unbedingt blockiertem, stehendem Hauptantrieb doch Kräfte unterschiedlicher
Richtungen von außen aufnehmen können, muß man dafür Sorge tragen, daß die Kardankurbel im Totpunkt
stillgesetzt wird. Die beiden Kurbelzapfen befinden sich dann im Totpunkt der Kardankurbel, wenn die
Resultierende der beiden Kurbelzapfenkräfte durch die Planetenradachse verläuft Diese Anforderung erfüllt,
bei einer Stellung des Innenzahnkranzes in Segelstellung, eine Stellung der beiden Kurbelzapfen zumindest
Γη der Nähe der inncnzaniikratizaciisc Kräfte auf üie
Kurbelzapfen in Schlagrichtung wirken sich dort, zumindest in vorher bestimmten Fällen, nicht mehr auf
den Innenzahnkranz und den Hauptantrieb aus. In der Praxis ist es wegen der labilen Lage dieses Totpunktes
und der ggf. nicht vorhersehbaren Kräfteverteilung auf die beiden Kurbelzapfen aber zweckmäßig, die Kurbelzapfen
je nach zu erwartender Kraftrichtung kurz vor oder nach dem Totpunkt anzuhalten, damit sie sich am
Innenzahnkranzanschlag und am Hauptantrieb, wenn auch mit stark reduzierten Kräften, abstützen können.
Auch eine Rasterung der Innenzahnkranzstellungen kann zweckmäßig sein.
Während des Überganges von der einen in die andere Innenzahnkranzstellung führen die Kurbelzapfen, je
nach Kurbelausgangslage vor dem Umschalten, unterschiedliche Bewegungen, insbesondere in bezug auf die
Phasenlage, aus. Kann dies zu kritischen Betriebszüständen
führen, so läßt sich dies in vielen Fällen durch eine zügige Umschaltung vermeiden. Ist diese Maßnahme
noch nicht ausreichend, so ist dafür Sorge zu tragen, daß die Umschaltung immer von einer vorher festgelegten,
unkritischen Kurbellage aus erfolgt
Ein Beispiel für die Abtasteinrichtung zur steiierungstechnischen,
gleichzeitigen Erfassung von Planeten- und
Innenzahnkranzstellung, insbesondere im Totpunkt der
Kardankurbel bei Segelendstellufig des ifinertzaliirkran·
zes, ist in Fig, 10 und 11 dargestellt. In Fig. 10 ist der
VöfbeiläUf der mit dem Plafielenfäd (23) mitlaufenden
Nocke (30) an einer Abtasteinrichtung (31) ohne deren
Betätigung in der Betriebsstellung des Innenzahnkran· zes (2) dargestellt und in Fig. Il in der Segelstellung
(Abtaststellung). DeT volle Abtastweg (32) wird nur erreicht, wenn innenzahhkranz (2) und Planetenrad (23)
in der vorher bestimmten Lage stehen. Ef kann dann zur Stillsetzung des Hauptantriebes oder für andere
Steuerungsaufgaben verwendet werden. Diese Abtasteinrichtung kann auch bei anderen Anwendungen einer
kärdahkufbel mit verstellbarem Innenzahrikranz verwendet
werden. Es wurde hier als Beispiel ciiei
Umstellung zwischen der Segelstellüng und einet' Betriebsstellung mit maximalem Hub ausgewählt, aber
iueh die Umschaltung zwischen zwei Betriebsstellungen,
•hit entgegengesetzter Phasenlage ist in der gleichen,
Weiset möglich.
Zur Veranschaulichung des Bewegungsablaufes der zwei versetzt angeordneten Kurbelzapfen einer Kar* dankurbel ist in F i g. 12 schematisch das Kardan-Kreis* paar des Innenzahnkfanzes als Grundkreis (2) und des Planetenrades als Rollkreis (23) gezeichnet. Entspre-ί· chend den Bedingungen einer Kardankurbel ist der Grundkreis-Durchmesser genau doppelt so groß wie der Rollkfeis-Durchtnesser. Damit bewegt sich beim Abrollvofgang jeder Punkt des Rollkreises (23) auf einem Durchmesser des Grundkreises (2). Die Bahnlinien (21, 22) zweier Rollkreispunkte (3, 4) sind besonders hervorgehoben. Sie entsprechen den Bahnlinien von zwei auf dem Teilkreisdurchmesser des Plänetenrades entsprechend versetzt angeordneten Kurbelzapfen. Die Lage der beiden Bahnlinien (2Ϊ, 22) gegeneinander wird konstruktiv durch die Größe des Kurbelzapfen-Versatzes festgelegt und ist während des Betriebes nicht veränderbar. Die gemeinsame Lage de«· beiden Bahnlinien (21,22) kann aber durch Verdrehung des Grundkreises (2) bzw. des Innenzahnkranzes
Zur Veranschaulichung des Bewegungsablaufes der zwei versetzt angeordneten Kurbelzapfen einer Kar* dankurbel ist in F i g. 12 schematisch das Kardan-Kreis* paar des Innenzahnkfanzes als Grundkreis (2) und des Planetenrades als Rollkreis (23) gezeichnet. Entspre-ί· chend den Bedingungen einer Kardankurbel ist der Grundkreis-Durchmesser genau doppelt so groß wie der Rollkfeis-Durchtnesser. Damit bewegt sich beim Abrollvofgang jeder Punkt des Rollkreises (23) auf einem Durchmesser des Grundkreises (2). Die Bahnlinien (21, 22) zweier Rollkreispunkte (3, 4) sind besonders hervorgehoben. Sie entsprechen den Bahnlinien von zwei auf dem Teilkreisdurchmesser des Plänetenrades entsprechend versetzt angeordneten Kurbelzapfen. Die Lage der beiden Bahnlinien (2Ϊ, 22) gegeneinander wird konstruktiv durch die Größe des Kurbelzapfen-Versatzes festgelegt und ist während des Betriebes nicht veränderbar. Die gemeinsame Lage de«· beiden Bahnlinien (21,22) kann aber durch Verdrehung des Grundkreises (2) bzw. des Innenzahnkranzes
on ΚρΙίρΚίσ um rlpccpti-Aphcp opHrpht u/prrlpn.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Drehschwingentriebwerk, insbesondere zum Flugzeugantrieb, für die Umformung einer rotierenden
Antriebsbewegung in eine gesteuerte Drehschwingung mittels zwei zueinander versetzt angeordneten
Kurbelzapfen, die über je einen Lenker, in der Tiefe der Drehschwinge gestaffelt, auf diese
zur Erzeugung einer Schlag- und Schwingendrehbewegung einwirken, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kardankurbel mit innen verzahntem Zahnkranz (2) verwendet wird, der mit einem
Hilfsantrieb (24) um die Zahnkranzachse verdrehbar ist, wobei die beiden auf dem Planetenradteilkreis
(23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5, 6) eingreifen, die annähernd
rechtwinklig zur Schlag- (18) und Schwingendrehachse (15) verschiebbar gelagert und jeweils über
einen Lenker (9, 10) mit der Drehschwinge (11; verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien
(18, 19) zwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsame" Bewegungsrichtung liegen, aber im
gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden Bahnlinien (21, 22) der beiden
Kurbelzapfen.
2. Drehschwingentriebwerk, insbesondere zum Flugzeugantrieb, für die Umformung einer rotierenden
Antriebsbewegung in eine gesteuerte Drehschwingung mittels zwei zueinander versetzt angeordneten
Kurbelzapfen, die über je einen Lenker, in der Tiefe der Drehschwinge gestaffelt, auf diese
zur Erzeugung einer Schlag- und Schwingendrehbewegung einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Kardankurbel mit innen verzahntem Zahnkranz (2) verwendet wird, v. obei ύ d beiden auf dom
Planetenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5 θ) eingreifen, die
annähernd rechtwinklig zur Schlag- (8) und Schwingendrehachse (15) verschiebbar gelagert und jeweils
Ober einen Lenker (9,10) mit der Drehschwinge (11) verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien
(18, 19) zwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsamen Bewegungsrichtung liegen, aber im
gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden Bahnlinien (21, 22) der beiden
Kurbelzapfen, daß der Innenzahnkranz der Kardankurbel zwischen zwei durch Anschläge (28, 29)
begrenzte Endstellungen frei drehbar gelagert wird, so daß durch den Wechsel der Hauptantriebsdrehrichtung
auch der Wechsel der Innenzahnkranz-Endstellungen erfolgt, wobei diese so gewählt
werden, daß in der einen Endstellung die Kurbelzapfenbahnen deckungsgleich mit den Kreuzschleifenmittellinien
liegen und in der anderen Endlage die Kreuzschleifen den vorgesehenen Hub und die
gewünschte Phasenlage untereinander haben, und daß die steuerungstechnische, gleichzeitige Erfasjung
einer bestimmten Zahnkranzstellung und einer bestimmten Kurbelstellung durch eine von einem
Festpunkt aus abgetastete (31) Nocke (30) geschieht,
welche sich mit dem Planetenrad (23) mitdreht.
Die Erfindung betrifft ein Drehschwingentriebwerk, insbesondere zum Flugzeugantrieb, für die Umformung
einer rotierenden Anlriebsbewegung in eine gesteuerte Drehschwingung mittels zwei zueinander versetzt
angeordneten Kurbelzapfen, die über je einen Lenker, in der Tiefe der Drehschwinge gestaffelt, auf diese zur
Erzeugung einer Schlag- und Schwingendrehbewegung einwirken.
Bei der Anwendung von Drehschwingentriebwerken im Flugzeugbau ist es erforderlich, den Übergang vom
Kraftflug auf den Gleitflug und umgekehrt, zumindest zur Landung einmal ggf. aber während des Fluges auch
ίο mehrfach zu vollziehen. Neben einem guten Kraftflugwirkungsgrad
durch gesteuerte Schwinger.dreiibewegung, zumindest im rumpfnahen Flügelbereich, muß
auch ein guter Gleitflugwirkungsgrad durch eine entsprechende Anstellwinkeleinstellung während de*>
Gleitfluges erzielt werden. Da ein Ausfall des Hauptantriebes nicht ausgeschlossen werden kann, soll aus
ficherheitstechnischen Gründen die Segelstellung auch
möglichst unabhängig vom Hauptantrieb und der jeweiligen Drehschwingenlage einstellbar sein. Außerdem
ist zur Einstellung bzw. Optimierung verschiedener Flug:iustände, z. B. einem Wechsel zwischen Reise- und
Steigflug, die Steuerung des Drehschwingen-Schlagwinkels zweckmäßig.
Es ist bekannt, daß von Herrn Professor Erich von Holst zur Demonstration des Vogelfluges Drehschwingen-Flugmodelle
mit »Gummimotor« entwickelt wurden (Modellbau-Zeitschrift »Mechanikus«, Verlag I. F.
Schreiber, Eßlingen am Neckar, 4/63, Seite 141). Dabei wird die gespeicherte Zug- bzw. Torsionsenergie eines
Gummistranges über zwei einfache Kurbeln, deren gemeinsame Achse quer zur Flugrichtung liegt, auf die
Drehschwingen übertragen. Diese führen zwar durch die verdrehungssichere Verbindung der Anlenkung mit
dem Drehschwingenholm eine gesteuerte Drehschwingung aus, haben aber keinerlei Steuerungseinrichtungen
zur nachträglichen Beeinflussung während des Fluges. Nach Ablauf des »Gummimotors« wird eine annähernd
mittlere Segelstellung zumindest in Schlagrichtung dadurch erreicht, daß sich durch Anwendung und
Kombination von Kraftübertragungselementen mit ungleichförmigem Bewegungsgabla''f (z. B. Kurbel,
eliptische Wickelplatte usw.) ein Gleichgewicht der Kräfte zwischen Antriebsenergie und Auftrieb an der
Drehschwinge bei einer leichten V-Stellung der
Ίί Drehschwingen einstellt. Nachteilig dabei ist, daß in
dieser Segelstellung die Drehschwingen in Drehrichtung ihren fast i'aximalen negativen Anstellwinkel
haben und daher nur relativ schlechte Gleitflugwirkungsgrade ermöglichen. Ein Ausgleich durch eine
entsprechende F.instellwinkeldifferenz am Höhenleitwerk ist nur begrenzt möglich. Für größere Drehschwingen-Fluggeräte
ist die Anwendung derartiger Hilfsmittel zur Erzielung einer mittleren Segelstellung
überhaupt ungeeignet. Der schlechte Gleitwinkel bedeutet ein unerträglich hartes Aufsetzen bei der
Landung. Außerdem werden die Flügel beim Nachlassen der Aiftnebskräfte während der Landung durch die
Restenergie im »Gummimotor« nach unten gedrückt und schleifen somit auf dem Boden. Diese Art der
Segeleinsiellung ist auch für andere rotierende Antriebe wie /. B. Verbrennungsmotoren nicht anwendbar, da
hiermit ein automatisches Kräftegleichgewicht in der Segelstellung nach dem Abstellen des Motors niehl
erreichbar ist. Die gleichen Nachteile zeigen auch die einfacher gebauten Spielflugzeuge (DEOS 19 58 011),
Diese vollziehen außerdem auch im rumpfnahen Flügelbereich keine gesteuerte Schwingendrehbewegürig
und sind daher nur für schnell schlagende, kleine
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DE2628846A DE2628846C2 (de) | 1976-06-26 | 1976-06-26 | Drehschwingentriebwerk |
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DE2628846A1 DE2628846A1 (de) | 1977-12-29 |
DE2628846C2 true DE2628846C2 (de) | 1981-09-24 |
Family
ID=5981564
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US5401196A (en) * | 1993-11-18 | 1995-03-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Propulsion mechanism employing flapping foils |
DE102015121995B3 (de) * | 2015-12-16 | 2017-06-01 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Getriebe für eine Auftriebsfläche, Schlagantrieb und Unterwasser- oder Luftfahrzeug |
CN106428491B (zh) * | 2016-10-08 | 2018-11-30 | 郑志刚 | 非圆齿轮控制型旋转摆动翼鱼尾仿生推进器 |
-
1976
- 1976-06-26 DE DE2628846A patent/DE2628846C2/de not_active Expired
Also Published As
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