DE3236027A1 - Antrieb fuer einen hubschrauber - Google Patents

Description

• Antrieb für einen Hubschrauber
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für einen Hubschrauber mit zwei oberhalb der Zelle angeordneten gegenläufigen Rotoren.
• Der Antrieb für die bekannten Koaxialrotorsysteme ist stationär in der Zelle angeordnet. Dadurch ist durch die koaxiale Anordnung der Antriebswellen für die Rotoren eine aufwendige Konstruktion erforderlich, die außerdem wartungsintensiv ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfachen kostengünstigen Antrieb zur Verfügung zu stellen, ohne auf die Vorzüge eines Koaxialrotorsystems verzichten zu müssen. Gleichzeitig soll sich eine leichte Manövrierbarkeit des gesamten Hubschraubers ergebe-n.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb zwischen den Rotoren angeordnet und gemeinsam mit diesen als Einheit verschwenkbar ist. Durch diese Konstruktion ergibt sich ein leichtes Gerät, das kostengünstig herstel Ibar und aufgrund seines einfachen Aufbaus wartungsfreundlich ist und nur eine geringe Störanfälligkeit /eiqt In Ausgestaltung der Erfindung urnfaßt der Antrieb ein von einem Antriebsaggregat wie zum Beispiel einer Turbine oder zum Beispiel zwei gegenüberliegende Kolbenmotoren vorzugsweise mit je einer Freilaufkupplung zwischen Getriebe und Motor betätigtes Untersetzungsgetriebe in Form eines drei Kegel räder aufwisenden Kegelra:lg(^-triebes, von denen lwei keqer koaxial zueinander angeordnet sind und von denen jeweils ils f in Hals ausgeht, der mit einem der Rotorköpfe verbunden ist. Dabei sind bei der Verwendung von zwei oder mehr Antriebsaggregaten entsprechend vier oder mehr Kegelräder vorgesehen. Durch die Anordnung des Kegelradgetriebes mit dem dieses antreibenden Antriebsaggregats können die Rotoren auf einfache Weise in gegenläufige Drehung versetzt werden. Dabei ist das Getriebe von einem Gehäuse umgeben, an dem zum einen das Antriebsaggregat befestigt wie zum Beispiel angeflanscht ist und das zum anderen mit einem von der Zelle ausgehenden Rohr drehsteif verbunden ist. Mit anderen Worten bilden die Rotoren zusammen mit dem Antrieb eine Einheit, die über das Chassisrohr mit der Zelle drehsteif verbunden ist. Dabei ist diese Einheit kardanisch verschwenkbar. Daraus resultiert eine einfache Manövrierfähigkeit. Die kardanische Verschwenkbarkeit des Rohres, das im oberen und unteren Kegeiradhals durch je ein Nadel lager gestützt ist und -wie erwähnt- mit dem Getriebegehäuse starr verbunden ist, ergibt sich dadurch, daß es von einer in der Zelle horizontal oder nahezu horizontal verlaufenden tragenden Verstrebung ausgeht, die ihrerseits um ihre Längsachse drehbar und um eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Achse verschwenkbar ist.
• Dabei kann diese Achse auf der Längsachse des Rohres liegen.
• Alternativ dazu kann die Schwenkachse auch außermittig angeordnet sein, wobei dann der Drehpunkt in Richtung des Antriebsaggregats versetzt sein sollte.
• Um eine problemlose Versorgung des Antriebsaggregats und eine Verstellung von zumindest der Rotorblätter des oberen Rotors zu ermöglichen, verlaufen Steuervorrichtungen sowie Versorgungsleitungen innerhalb des Rohres.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstrebung drehfest mit einem einen Steuerknüppel aufweisenden weiteren Rohr verbunden, entlang dem zwei Steuerstangen zum gleichzeitigen oder entkoppel ten Verstellen der Rotorblätter geführt sind. Durch Verschwenken des Steuerknüppels ist dann die Rotoren-Antriebs-Einheit verschwenkbar.
• Der Steuerknüppel selbst befindet sich am unteren Ende des weiteren Rohres und umfaßt insgesamt drei Griffe. Davon sind zwei (äußere) Griffe vorzugsweise diametral zueinander angeordnet und gehen von einer drehbar angeordneten mit der Steuerstange für die Rotorblätter des unteren Rotors bestimmten Steuerstange in Verbindung stehende Manschette aus, wohingegen der dritte Griff, mittig unterhalb des Rohres angeordnet ist und in die mit einem Abschnitt innerhalb des Rohres verlaufende Steuerstange für die Blätter des oberen Rotors in Verbindung steht. Dabei ist eine Verbindung zwischen dem inneren und den äußeren Griffen über Stellmechanismen derart gegeben, daß bei Verdrehen des inneren Griffs eine sychrone axiale Verschiebung beider Steuerstangen erfolgt, wohingegen bei Drehen der äußeren Griffe, also bei Verdrehen der Manschette um das Rohr nur eine axiale Verschiebung der die Blätter des unteren Rotors verstellbaren Steuerstange gegeben ist.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
• Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebs für einen Hubschrauber einschließlich Steuerung und Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Steuerungsmechanismus.
• In Fig. 1 sind oberhalb einer Hubschrauberzel ie 10, die unter anderem einen Sitz 12 und einen Tragrahmen 14 umfaßt, Rotoren 20 und 22 angeordnet, die koaxial zueinander angeordnet und in gegenläufige Drehbewegungen versetzbar sind. Zwischen den Rotoren 20 und 22 befindet sich erfindungsgemäß deren Antrieb, der im Ausführungsbeispiel aus einem Untersetzungsgetriebe in Form eines Kegelradgetriebes 24 besteht, das seinerseits von einer Turbine 26 angetrieben ist, die gleichfal Is zwischen den Rotoren 20 und 22 angeordnet ist.
• Das Kegelradgetriebe 24 umfaßt insgesamt drei Kegelräder 28, 30 und 32, von denen die beiden letzteren koaxial zueinander angeordnet sind und von denen Hälse 34 und 36 ausgehen, die jeweiis mit einem Rotorkopf 38 bzw. 40 zum Antrieb der Rotoren verbunden sind. Bei Verwendung von zwei oder mehr Antriebsaggregaten sind entsprechend vier oder mehr Kegelräder vorgesehen. Das Getriebe 24 ist mit einem Gehäuse 42 verbunden, an das das Antriebsaggregat 26 befestigt wie zum Beispiel angeflanscht ist. Es sei auch erwähnt, daß zwischen dem oder den Antriebsaggregaten und dem Getriebe eine Schaltkupplung oder ein Freilauf vorgesehen ist.
• Ferner ist das Gehäuse 42 fest mit einer Chassisstange 16 verbunden, die ihrerseits drehbar mit der Zelle 10 über eine Verstrebung 18 verbunden ist. Das Chassisrohr 16 verläuft innerhalb der hohl ausgebildeten Hälse 34 und 36 und ist gegenüber diesen über je ein Nadel lager 44 bzw. 46 abgestützt. Zwischen dem Gehäuse 42 und der Außenfläche der Hälse 34 und 36 befinden sich außerdem Kegelrollenlager 48, 50, 52, 54. Innerhalb des Chassisrohres 16 verlaufen sodann die Versorgungsleitungen für das Antriebsaggregat 26 sowie eine Steuerstange 56 zum Verstellen der Rotorblätter 58 des Rotors 22.
• Diese Steuerstange 56 münclet sodann in ein im Bereich des Rotorkopfes 38 vorhandenes Steuergestänge 6G, um den Stellwinkel der Rotorblätter 58 variieren zu können.
• Die Chassisstange 16 ist -wie erwähnt- drehsteif mit der Zelle 10 über die Verstrebung 18 verbunden. Diese ist ihrerseits um ihre Längsachse 62 verdrehbar sowie um eine senkrecht zu der Längsachse verlaufende Achse 64 schwenkbar. Das Verschwenken wird im Ausführungsbeispiel durch den Winkel angedeutet, wohingegen das Verdrehen durch einen um die Achse 62 gezogenen offenen Kreis angedeutet wird. Liegt im Ausführungsbeispiel die Drehachse 64 außerhalb der Achse des Chassisrohres 16 in Richtung des Antriebsaggregats 26 versetzt, so kann selbstverständlich auch eine mittige Achsenanordnung erfolgen.
• Durch das Verschwenken um die Achsen 62 und 64 ergibt sich eine kardanische Verschwenkbarkei t der Rotoren-Antriebs-Einheit, wodurch mit konstruktiv einfachen Mitteln eine hohe Manövrierbarkeit gegeben ist.
• Die kardanische Verschwenkbarkeit als auch die Verstel Ibarkeit der Rotorblätter wird mittels eines Steuerknüppels 66 durchgeführt, der am Ende eines mit der Verstrebung 18 drehsteif verbundenen Rohres 68 angeordnet ist. Innerhalb des Rohres 68 wird ein in die Steuerstange 56 übergehende Steuerstange 70 geführt. Außerhalb des Rohrs 68 verläuft eine Steuerstange 72 zum Verstellen der Rotorblätter 76 des Rotors 20, geht also oberhalb der Verstrebung 18, das Chassisrohr 16 axial verschiebbar umgebend in ein Gestänge 74 über, durch die die Verstellung der Blätter 76 erfolgt. Wird nun der Steuerknüppel 66 in Achsrichtung des Hubschraubers bewegt, also zum Piloten hingezogen oder von diesem weggedrückt, so erfolgt ein Verschwenken der Rotoren-Antriebs-Einheit um die Achse 64, so daß dadurch ein Vorwärts- bzw. Rückwärtsflug eingeleitet wird. Dagegen wird der Seitwärtsflug dann ermöglicht, wenn der Steuerknüppel 66 nach der Seite parallel zur Querachse des Hubschraubers verschwenkt wird.
• Der Steuerknüppel 66 umfaßt -wie Fig. 1 verdeutlicht- drei Griffe, die sich in einen mittleren Griff 78 sowie in zwei vorzugsweise diametral oder nahezu diametral zueinander angeordneten äußeren Griffen 80 und 82 aufteilen. Die Griffe 80 und 82 münclen in einer drehbar um das Rohr 68 angeordneten Manschette 84. Die innerhalb des Rohres 68 verlaufende Steuerstange 70, die das Verstellen der Rotorblätter 58 bewirkt, geht in den Griff 78 über. Wird nun der Griff 78 gedreht, so erfolgt unter anderem eine Axialbewegung der Stange 70. Damit die Radial bewegung in eine Axialbewegung umgesetzt wird, ist die Stange 70 von einer Hülse 86 umgeben, die über einen Stift 88 mit der Stange 70 verbunden ist. Die Hülse 86 ist nun vorzugsweise mit einem Trapezgewinde versehen, welches mit einem Gegengewinde 110 in Wechselwirkung tritt. Dabei ist das Gegengewinde 110 ein Abschnitt eines hohlzylinderförmigen Rohres 92, das mit dem Rohr 68 über zum Beispiel Nieten oder ähnliches starr verbunden ist.
• Von der Hülse 86 und einer weiteren Hülse 120, welche von einem Stift 90 befestigt wird, ist ein hohlzylinderförmiges Element 100 aufgenommen, das einen in ein Lang loch 102 hineinragenden Stift 104 aufweist. Dabei ist das Lang loch 102 in dem in das Rohr 68 übergehenden Abschnitt 92 eingelassen und verläuft in dessen Längsrichtung. Dadurch bedingt führt der hohlzylinderförmige Körper 100 eine in Längsrichtung des Rohrs 68 verlaufende Bewegung aus, wenn die Hülse 86 entlang des Trapezgewindes 110 verdreht wird. Der Körper 100 weist ein Außengewinde auf, das wiederum mit einem von der Manschette 84 angeordneten Innengewinde 98 in Wechselwirkung tritt. Ferner ist die Manschette 84 über ein Verbindungselement 106 mit der Steuerstange 72 verbunden.
• Die Funktionsweise des zuvor beschriebenen Steuermechanismus ist nun wie folgt. Werden die diametral oder nahezu diametral zueinander angeordneten Griffe 80 und 82 um die Längsachse des Rohrs 68 gedreht, so wird die Manschette 84 durch das Zusammenwirken mit dem Außengewinde des hohlzylinderförmigen Körpers 100 axial verschonen. Das bedeutet, daß die Steuerstange 72 gleichfalls axial verschoben wird, um somit eine Blattverstel lung am Rotor 20 zu ermöglichen. Da gleichzeitig die Blattstellung des Rotors 22 unverändert bleibt, erfolgt ein Drehen um die Hochachse des Hubschraubers.
• Wird dagegen der mittlere Griff 78 und damit die Steuerstange 70 gedreht, so wird deren axiale Bewegung über den hohlzylinderförmigen Körper 100 auf die Manschette 84 übertragen, so daß eine sychrone Blattverstellung der Rotoren 20 und 22 gegeben ist, also ein Steigen bzw. Sinken ermöglicht wird.
• Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag werden demzufolge aufgrund des vereinfachten Steuermechanismus alle Steuerfunktionen über einen einzigen Steuerknüppel ausgeführt, also auf diesen zentralisiert.
• Erkennbar wird durch den erfindungsgemäßen Antrieb und der zugehörigen Steuerung für einen Hubschrauber mit gegenläufigen Rotoren eine leichtere Bauweise im Vergleich zu den bekannten Koaxialrotorsystemen ermöglicht, wodurch ein günstiges Nutzlastverhältnis erzielt wird. Auch ist der Hubschrauber konstruktionsbedingt kostengünstig in Herstellung und Betrieb. Durch die leichte Manövrierbarkeit kann eine Führung sogar zum Beispiel von einem Ouerschn ittgel ähmten erfolgen.
• Leerseite

Claims (13)

1. Patentansprüche: 1. Antrieb für einen Hubschrauber mit zwei oberhalb der Zelle angeordneten gegen I äuf i gen Rotoren, d a d u r c h 9 e k e n n z e 1 c h n e t, daß der Antrieb l24, 26) zwischen den Rotoren (20, 22) angeordnet und gemeinsam mit diesen als Einheit verschwenkbar ist.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb ein von einem Antriebsaggregat (26) wie zum Beispiel einer Turbine betätigtes Untersetzungsgetriebe in Form eines Kegel radgetriebes mit zwei koaxial zueinander angeordneten gleich großen (ersten und zweiten) Kegelrädern (30, 32), zwischen denen ein mit dem Antriebsaggregat verbundenes Zwischenrad (28) angeordnet ist, umfaßt, wobei von dem ersten und dem zweiten Kegel rad jeweils ein Hals (34, 36) ausgeht, der mit einem der Rotorköpfe (38, 40) verbunden ist.
3. 3. Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Getriebe (24) von einem Gehäuse (42) umgeben ist, an das zum einen das Antriebsaggregat (26) befestigt wie zum Beispiel angeflanscht ist und das zum anderen mit einem von der Zelle (10) ausgehenden Rohr (16) fest verbunden ist.
4. 4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekenn zei ch net, daß das Rohr (16) drehsteif mit der Zelle (10) verbunden ist.
5. 5. Antrieb nach Anspruch 3 und/oder Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Rohr (16) Versorgungsleitungen für das Antriebsaggregat (26) sowie Stel Ivorrichtungen für die Rotorblätter (58) von zumindest einem Rotor (22) verlaufen.
6. 6. Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i h. n e t, daß der Antrieb (24, 26) mit den Rotoren (20, 22) als Einheit kardanisch schwenkbar ist.
7. 7. Antrieb nach zumindest Anspruch 6, d a d u r c h g e k c n n z e i c h n e t, daß zur kardanischen Verschwenkbarkeit das Rohr (16) von einer in der Zelle (10) horizontal oder nahezu horizontal verlaufende tragenden Verstrebung (18) ausgeht, die um ihre Längsachse (62) drehbar und um eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Achse (64) verschwenkbar ist.
8. 8. Antrieb nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der verschwenkbare Teil der Verstrebung (18) drehfest mit einem einen Steuerknüppel (66) aufweisenden weiteren Rohr (68) verbunden ist, entlang dem zwei Steuerstangen (70, 72) zum gleichzeitigen oder entkoppelten Verstellen der Rotorblätter (58, 76) geführt sind, und daß durch Verschwenken des Steuerknüppels (66) die Rotoren-Antriebs-Einheit (20, 22, 24, 26) verschwenkbar ist.
9. 9. Antrieb nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß das weitere Rohr (68) an seinem freien unteren Encle von einer drehbar angeordneten mit zwei vorzugsweise diametral zueinander angeordneten (äußeren) Griffen (80, 82) versehenen mit der die Rotorblätter des unteren Rotors (76) verstellbaren Steuerstange (72) verbundenen Manschette (84) umgeben ist, und daß die andere (zweite) die Rotorblätter ( 58) des oberen Rotors (22) verstellbare Steuerstange (70) mit einem Abschnitt innerhalb des weiteren Rohres verläuft, die in einem (mittleren) Drehgriff (78) unterhalb des weiteren Rohres endet.
10. 10. Antrieb nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Verdrehen des mittleren Drehgriffs (78) eine synchrone axiale Verschiebung beider Steuerstangen (70, 72) erfolgt.
11. 11. Antrieb nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Verdrehen der äußeren Griffe (80, 82) um die Rohrachse die Bewegung der Steuerstangen (70, 72) entkoppelt und nur die äußere Steuerstange (72) axial verschiebbar ist.
12. 12. Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb zwei oder mehr Antriebsaggregate und das Getriebe dementsprechend vier oder mehr Kegelräder umfaßt.
13. 13. Antrieb nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Getriebe und dem bzw. den Antriebsaggregaten eine Schaltkupplung oder ein Freilauf vorgesehen ist.