DE3408574A1 - Helicopter - Google Patents
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Abstract
Description
Beschreibung description
====================~== Die Erfindung betrifft einen Hubschrauber mit Tandem-Rotor. ===================== ~ == The invention relates to a helicopter with tandem rotor.
Hubschrauber mit Tandem-Rotoren, d.h. einem Paar von in Längsrichtung der Hubsohrauberzelle versetzten gegenläufig angetriebenen Rotoren, haben sich in der Praxis bisher nur für Schwerlasthubschrauber (z.B. Boeing Vertol 107 oder 234) eingeführt, während bei Hubschraubern der niedrigeren Gewichtsklassen das Einzelrotor-System mit seitlichem Heck-Rotor für den Drehmomentenausgleich ausschließlich eingesetzt wird. Der Heck-Rotor liefert bei diesem System keinen Beitrag zur Erzeugung von Auftrieb, d.h. die für seinen Antrieb erforderliche Leistung kann nicht in Tragkraft umgesetzt werden.Helicopters with tandem rotors, i.e. a pair of lengthways the Hubsohrauberzelle offset rotors driven in opposite directions, have in in practice so far only for heavy-duty helicopters (e.g. Boeing Vertol 107 or 234) introduced, while the single-rotor system was introduced for helicopters in the lower weight classes with a lateral tail rotor used exclusively for torque compensation will. In this system, the tail rotor does not contribute to the generation of Buoyancy, i.e. the power required for its propulsion cannot be converted into lifting capacity implemented.
Außerdem muß der Schwerpunkt bei nach dem Einzelrotor-System konzipierten Hubschraubern im wesentlichen in der Rotor-Drehachse liegen. Eine eventuelle Nutzlast muß in einem derartigen Hubschrauber so plaziert werden, daß ihr Schwerpunkt lagemäßig mit der durch den Schwerpunkt des Hubschraubers verlaufenden senkrechten Achse ausgerichtet ist, weil sonst die Flugeigenschaften erheblich beeinträchtigt werden. Es zeigt sich somit, daß das Einzelrotor-System für solche Hubschrauber weniger geeignet ist, die für den Transport von wechselnden Lasten unterschiedlicher Abmessungen bestimmt sind.In addition, the center of gravity must be designed according to the single rotor system Helicopters are essentially in the rotor's axis of rotation. A possible payload must be placed in such a helicopter so that its center of gravity positionally aligned with the vertical axis passing through the center of gravity of the helicopter because otherwise the flight characteristics will be significantly impaired. It shows thus that the single rotor system is less suitable for such helicopters is used for the transport of changing loads of different dimensions are determined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen speziell für die Beförderung von Fracht- oder Nutzlast geeigneten Hubschrauber unterhalb der Gewichtsklasse von Schwerlast-Hubschraubern zu schaffen, der sowohl hinsichtlich des Verhältnisses von Tragkraft zurinstallierten Motorleistung als auch bezüglich des für sperriges Transportgut zur Verfügung stehenden Laderaums optimiert ist. Dabei soll der Hubschrauber so ausebildet sein, daß er innerhalb des zugelassenen Tragkraftbereichs ohne Schwierigkeiten mit Nutzlasten unterschiedlicher Art und Form beladen werden kann.The invention is based on the object of a specially designed for transportation of cargo or payload suitable helicopters below the weight class of To create heavy-duty helicopters, both in terms of of Ratio of load capacity to installed engine power as well as with regard to the The loading space available for bulky goods is optimized. Included the helicopter should be trained in such a way that it is within the permitted lifting capacity can be loaded with payloads of various types and shapes without difficulty can.
Ausgehend von einem Hubschrauber der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Rotoren an den inden eines langgestreckten Zentralrohrs mit im wesentlichen rechtwinklig zur Rohrlängsachse verlaufenden Rotor-Drehachsen angeordnet und durch eine innerhalb des Zentralrohrs verlaufende Rotor-Verbindungswelle gekoppelt sind, die ihrerseits von einem am Zentralrohr gehalterten Triebwerk über ein zwischengeschaltetes Untersetzungsgetriebe antreibbar ist, und daß das Zentralrohr eine in senkrechtem Abstand untergehängte Nutzlast-Plattform mit am vorderen Ende vorgesehenem Cockpit für den Piloten trägt. Das als geschlossener Rohrträger ausgebildete und dadurch bei relativ geringem Gewicht hinreichend starre und belastbare Zentralrohr nimmt bei dieser Bauart also die im Flugbetrieb einwirkenden Rotor-Hubkräfte ebenso wie die Reaktionskräfte des Triebwerks unmittelbar auf. Im übrigen besteht die Zelle des Hubschraubers im wesentlichen lediglich noch aus der untergehängten Nutzlast-Plattform mit dem Cockpit sowie dem gegebenenfalls vorgesehenen Fahrwerk. Auf diese Weise wird das Eigengewicht des Hubschraubers gering gehalten, was seine relative Tragfäiiigkeit erhöht.Starting from a helicopter of the type mentioned above, this Object according to the invention achieved in that the two rotors on the inden one elongated central tube with essentially at right angles to the tube's longitudinal axis extending rotor axes of rotation and arranged by one within the central tube extending rotor connecting shaft are coupled, which in turn of one on the central tube The mounted engine can be driven via an interposed reduction gear is, and that the central tube is a vertical spaced suspended payload platform with a cockpit for the pilot provided at the front end. That as closed Tubular support formed and thus sufficiently rigid with a relatively low weight and resilient central tube with this type of construction takes away the effects in flight operations Rotor lifting forces as well as the reaction forces of the engine. in the the rest of the helicopter cell consists essentially only of the suspended payload platform with the cockpit and the possibly provided Landing gear. In this way the dead weight of the helicopter is kept low, which increases its relative dead weight.
Die die Steuerorgane im Cockpit mit den Rotor-Blattverstellmechanismen verbindenden tbertragungsorgane sind zweckmäßig ebenfalls durch das Zentralrohr geführt, um sie gegen äußere Einwirkungen, d.h.The controls in the cockpit with the rotor blade adjustment mechanisms connecting transmission organs are also expediently through the central tube led to protect them against external influences, i.e.
Beschädigungen, zu schützen.Damage, protect.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Nutzlast-Plattform von einem äußeren Rahmen aus Rohren relativ großen Durchmessers gebildet, die gleichzeitig als Behälter für Treibstoff, Schmiermittel oder andere flüssige Betriebsstoffe ausgebildet sind.In an advantageous development of the invention, the payload platform formed by an outer frame of tubes of relatively large diameter, which at the same time designed as a container for fuel, lubricants or other liquid operating materials are.
Die Ladefläche der Nutzlast-Plattform kann dann als vom Rohr-Rahmen getragenerGitterboden oder Netz ausgebildet sein. Hierdurch wird nicht nur gegenüber einer massiven durchgehenden Plattform Gewicht gespart, sondern die Ladefläche stellt auch dem von den Rotoren erzeugten Abwind nur geringen Widerstand entgegen, was - zumindest in unbeladenem Zustand - die Flugeigenschaften des Hubschraubers verbessert.The loading area of the payload platform can then be used as a tubular frame supported grid floor or net. This is not just opposite a massive continuous platform saves weight, but provides the loading area even the downdraft generated by the rotors only offers little resistance, which - at least when unloaded - the flight characteristics of the helicopter are improved.
Die Länge des Zentralrohrs ist vorzugsweise länger als die Summe der Radien der beiden Rotoren bemessen. Da die Drehachsen der Rotoren andererseits jeweils an den Enden des Zentralrohrs angeordnet sind, ist somit sichergestellt, daß sich die bei laufenden Rotoren von den Rotorblättern überstrichenen Kreise nicht überschneiden, so daß Unfälle durch kollidierende Rotorblätter des vorderen und des rückwärtigen Rotors ausgeschlossen sind.The length of the central tube is preferably longer than the sum of the Measure the radii of the two rotors. Since the axes of rotation of the rotors on the other hand, respectively are arranged at the ends of the central tube, it is thus ensured that do not overlap the circles swept by the rotor blades when the rotors are running, so that accidents caused by colliding rotor blades of the front and rear Rotors are excluded.
Die Nutzlast-Plattform ist in erfindungsgemäßer Weiterbildung durch ein von Rohrstreben gebildetes Tragwerk mit dem Zentralrohr verbunden, wobei das Zentralrohr die Nutzlast-Plattform am vorderen und rückwärtigen Ende überragt und das Tragwerk bildende Rohrstreben ausschließlich im vorderen und rückwärtigen Endbereich der Nutzlast-Plattform vorgesehen sind, so daß der Laderaum zwischen der Ladefläche der Nutzlast-Plattform und dem Zentralrohr für eine unbehinderte Beschickung von den Längsseiten her seitlich vollständig offen ist.The payload platform is in a further development according to the invention a structure formed by tubular struts connected to the central pipe, the central tube protruding beyond the payload platform at the front and rear ends and the tubular struts forming the structure exclusively in the front and rear End of the payload platform are provided so that the cargo space between the loading area of the payload platform and the central tube for an unobstructed Loading from the long sides is completely open at the sides.
Die Beladung der Plattform mit beliebiger Fracht ist also ohne Schwierigkeiten möglich. Auch der Transport von sperrigen, die Plattform jeweils seitlich überragenden Gütern, z.B. beim Materialtransport von Rohren, ist möglich, sofern die zulässige Tragkraft des Hubschraubers beachtet wird. Darüber hinaus ist die in der geschilderten Weise frei zugängliche Lade-Plattform auch ohne weiteres mit Containern unterschiedlicher Innenausstattung besetzbar. Neben reinen Frachtcontainern können also auch für den Personentransport mit einer Bestuhlung versehene Container oder auch solcne - für Eatastrophenfälle 4mit einer Ausrüstung als Notfall-Operationsraum aufgeladen werden.Loading the platform with any cargo is therefore without any difficulties possible. Even the transport of bulky items that protrude laterally over the platform Goods, e.g. in the case of material transport of pipes, is possible, provided that the permissible Load capacity of the helicopter is observed. In addition, the one described in the Way freely accessible loading platform also easily with different containers Interior can be occupied. In addition to pure freight containers, you can also use the Passenger transport with a seated container or solcne - for Eatastrophenfalls 4 be charged with equipment as an emergency operating room.
Das Triebwerk des Hubschraubers ist vorzugsweise in dem die Nutzlast-Plattform am rückwärtigen Ende überragenden Abschnitt des Zentralrohrs, und zwar an dessen Unterseite angeordnet, wobei seine Abtriebswelle in das in das Zentralrohr integrierte Gehäuse des Untersetzungsgetriebes geführt ist. Das Triebwerk stellt also einen Gewichtsausgleich zu dem am vorderen Ende der Nutzlast-Plattform angeordneten Cockpit dar, so daß der Schwerpunkt des unbeladenen Hubschraubers etwa mittig über der Nutzlast-Plattform liegt. Obwohl als Triebwerk grundsätzlich jede Art von Brennkraftmaschinen hinreichender Leistung, d.h. auch Hochleistungs-Hubkolbenmotoren, Verwendung finden können, wird der Antrieb durch Gasturbinen bevorzugt, welche schwingungsärmer laufen und im Verhältnis zu den äußeren Abmessungen und dem Gewicht höhere Leistungsausbeuten erbringen. Die Untersetzung der relativ hohen Drehzahlen solcher Gasturbinen erfolgt dabei zweckmäßig mehrstufig, und zwar nicht nur in dem dem Triebwerk unmittelbar nachgeschalteten und es mit der Rotor-Verbindungswelle koppelnden Untersetzungsgetriebe, sondern zusätzlich auch noch durch je ein an den Enden der Verbindungswelle im Bereich der Zentralrohrenden vorges.ehenes und zur rechtwinkligen Umlenkung des Leistungsflusses von der Rotor-Verbindungswelle auf die Rotor-auptwellen ohnehin erforderlicnen Umlenkgetriebe. Der Durchmesser der Verbindungswelle kann dann entsprechend ihrer erhöhten Drehzahl geringer gehalten und somit Gewicht gespart werden.The engine of the helicopter is preferably in the payload platform at the rear end protruding section of the central tube, namely at its Arranged on the underside, with its output shaft integrated into the central tube Housing of the reduction gear is performed. So the engine provides one Counterbalance to the cockpit located at the front end of the payload platform so that the center of gravity of the unloaded helicopter is roughly centered over the payload platform lies. Although in principle any type of internal combustion engine is more sufficient as a power unit Performance, i.e. also high-performance reciprocating engines, Find use drive by gas turbines, which run with lower vibrations, is preferred and higher power yields in relation to the external dimensions and weight provide. The relatively high speeds of such gas turbines are reduced in this case, it is expedient to have multiple stages, and not just in the one directly connected to the engine downstream reduction gears coupling it to the rotor connecting shaft, but also through one at each end of the connecting shaft in the area of the central pipe ends and for the right-angled deflection of the power flow Deflection gear, which is required anyway, from the rotor connecting shaft to the main rotor shafts. The diameter of the connecting shaft can then be adjusted according to its increased speed kept lower and thus weight saved.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines in der erfindungsgemäßen Weise autebauten Hubschraubers; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Hubschrauber, gesehen in Richtung des Pfeils 2 in Fig. 1; und Fig. 3 eine Seitenansicht des Hubschraubers, gesehen in Richtung des Pfeils 3 in Fig. 2.The invention is in the following description of an exemplary embodiment explained in more detail in connection with the drawing, namely shows: FIG. 1 a perspective View of a helicopter built in the manner according to the invention; Fig. 2 a Top view of the helicopter, seen in the direction of arrow 2 in Fig. 1; and FIG. 3 is a side view of the helicopter, viewed in the direction of arrow 3 in FIG Fig. 2.
Der in den Zeichnungsfiguren gezeigte, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Hubschrauber weist - sozusagen als tragendes =Rückgrat -ein langgestrecktes, horizontales Zentralrohr 12 aut, an dessen Enden jeweils ein Rotor 14, 16 mit rechtwinklig zur Rohrlängsachse verlaufenden senkrechten Rotorwellen angeordnet ist. Die Rotren 14, lb mögen im gezeigten Fall als übliche dreiblättrige Rotoren mit gelenkig angekoppelten und jeweils durch eine verstellbare Taumel scheibe 18 für die kollektiven und zyklischen Blattverstellwinkel steuerbaren Rotorblättern 20 ausgebildet sein. Die Rotoren 14, 16 sind durch eine innerhalb des Zentralrohrs 12 geführte und daher in der Zeichnung nicht sichtbare Rotor-Verbindungswelle zwangsläufig gekoppelt, wobei die Verbindungswelle jeweils an ihren Enden über ein die Drehzahl untersetzendes (nicht gezeigtes) Winkelgetriebe mit den senkrechten Rotorwellen gekoppelt ist.That shown in the drawing figures, in its entirety with 10 designated helicopter according to the invention has - so to speak as a supporting = backbone -an elongated, horizontal central tube 12 aut, at the ends of each one Rotor 14, 16 with perpendicular rotor shafts running at right angles to the longitudinal axis of the pipe is arranged. The Rotren 14, lb like the usual three-leaved ones in the case shown Rotors with articulated coupled and each adjustable swashplate 18 for the collective and cyclic pitch controllable rotor blades 20 be formed. The rotors 14, 16 are through one inside the central tube 12 guided and therefore not visible in the drawing rotor connecting shaft inevitably coupled, the connecting shaft each at its ends via a speed reduction gear (not shown) with the vertical rotor shafts is coupled.
Das Zentralrohr 12 trägt eine in parallelem Abstand unterhalb angeordnete, in der Draufsicht etwa rechteckige Nutzlast-Plattform 22, welche einen aus Rohren relativ großen Durchmessers gebildeten Rahmen 24 aufweist, während die eigentliche Ladefläche von einem vom Rahmen 24 gehaltenen Gitterboden 26 gebildet wird.The central tube 12 carries a parallel spaced below, in the plan view approximately rectangular payload platform 22, which one made of tubes Has a relatively large diameter formed frame 24, while the actual Loading area is formed by a grid floor 26 held by the frame 24.
Die den Rahmen 24 bildenden Rohre werden zweckmäßig gleichzeitig als Behälter für Treibstoff, Schmiermittel oder andere flüssige Betriebsstoffe ausgebildet.The frame 24 forming tubes are expediently at the same time as Containers designed for fuel, lubricants or other liquid operating materials.
Die Nutzlast-Plattform 22 trägt an ihrem, in Flugrichtung vorderen Ende das Cockpit 28 für den Piloten, ist aber im übrigen völlig für die Beladung mit Nutzlast frei. Die Aufhängung der Nutzlast-Plattform 22 am Zentralrohr 12 erfolgt dabei durch ein im rückwärtigen und vorderen Bereicn an der Nutzlast-Plattform 22 einerseits und dem Zentralrohr 12 andererseits befestigtes Tragwerk aus Rohrstreben. Dieses Tragwerk besteht im rüicwärtigen endbereich des Hubschraubers 10 aus zwei, sich von den zecken des Rahmens 24 der Nutzlast-Plattform 22 zu einem in das Zentralrohr 12 integrierten Gehäuse 30 eines Untersetzungsgetriebes verlaufenden Rohrstreben 32 sowie zwei weiteren, von den Rahmen-cken ausgehenden, zum freien Ende des die Nutzlast-Plattform überragenden Endabschnitts des Zentralrohrs 12 führenden Rohrstreben 34, die gleichzeitig als Halterung für Stabilisierungsleitflächen 36 dienen. Am vorderen Ende sind die Rohrstreben des Tragwerks teilweise in die Verkleidung des Cockpits 28 integriert, wobei jedoch die den die Nutzlast-Plattform 22 nach vorn überragenden Abschnitt des Zentralrohrs 12 abstützenden Rohrstreben 38 erkennbar sind.The payload platform 22 carries on its front in the direction of flight The cockpit 28 ends for the pilot, but is otherwise entirely for loading with payload free. The suspension of the payload platform 22 on Central tube 12 takes place through a rear and front area on the Payload platform 22 on the one hand and the central tube 12 on the other hand attached Structure made of tubular struts. This structure consists in the rear end of the Helicopter 10 from two, stand out from the ticks of the frame 24 of the payload platform 22 to a housing 30 of a reduction gear integrated into the central tube 12 extending tubular struts 32 as well as two further, starting from the frame corners, to the free end of the end section of the central tube protruding beyond the payload platform 12 leading tubular struts 34, which also act as a holder for stabilization guide surfaces 36 serve. At the front end, the tubular struts of the structure are partially in the The cladding of the cockpit 28 is integrated, but with the payload platform 22 forward protruding portion of the central tube 12 supporting tubular struts 38 are recognizable.
Das lriebverk des Hubschraubers ist in Form einer Gasturbine 14 direkt unterhalb des die Nutzlast-Plattform 22 am rückwärtigen Ende überragenden Abschnitts des Zentralrohrs 12 angeordnet, wobei seine Abtriebswelle in das innerhalb des Gehäuses 30 vorgesehene Untersetzungsgetriebe geführt ist, welches die relativ hohe Abtriebs-Drehzahl der Gasturbine 40 untersetzt auf die Rotor-Verbindungswelle überträgt. Festzuhalten ist jedenfalls, daß das triebwerk außerhalb des über der Nutzlast-Plattform 22 gebildeten lichten Laderaums angeordnet ist.The helicopter's lriebverk is in the form of a gas turbine 14 directly below the section protruding from the payload platform 22 at the rear end of the central tube 12, with its output shaft in the inside of the housing 30 provided reduction gear is performed, which the relatively high output speed the gas turbine 40 transmits geared down on the rotor connecting shaft. Hold on is in any case that the engine is outside of that formed above the payload platform 22 clear cargo space is arranged.
Die Nutzlast-Plattform 22 trägt beim gezeigten Ausführungsbeispiel auch das Fahrwerlc in Form eines am vorderen Ende angeordneten, zweckmäßig lenkbar ausgebildeten Einzel-Rades 42 und zweier im rückwärtigen Bereich an einer querverlaufenden Achse angeordneten rückwärtigen Rädern 44. Alternative Fahrwerke in Form von Kufen oder dergleichen können anstelle der Räder 42, 44 natürlich ebenfalls vorgesehen werden.The payload platform 22 carries in the embodiment shown also the Fahrwerlc in the form of one arranged at the front end, suitably steerable trained single wheel 42 and two in the rear area on a transverse Rear wheels 44 arranged on the axis. Alternative running gear in the form of runners or the like can of course also be provided instead of the wheels 42, 44 will.
Aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Hubschraubers 10 geht hervor, daß dieser aufgrund seines speziellen Aufbaus ein optimales Verhältnis von Eigengewicht zur Tragkraft aufweist, wobei infolge der Verwendung einer offenen Nutzlast-Plattform als Ladefläche ein ungewöhnlich großer Transportraum zur Verfügung gestellt wird, der in vielfältigster Weise nutzbar ist.From the above description of the helicopter according to the invention 10 shows that this is an optimal ratio due to its special structure of its own weight to the load-bearing capacity, whereby as a result of the use of an open Payload platform provides an unusually large transport space as a loading area is provided, which can be used in a wide variety of ways.
Es ist klar, daß im Rahmen der Erfindung Abwandlungen und Veiterbildungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels verrJirklichbar sind, die sich auf die spezielle Ausbildung der Rotoren, deren Blattzahl und Blattsteuerungsmechanismus, das verwendete Triebwerk und Fahnferk u.dgl. beziehen. Wesentlich ist in jedem Fall, daß der Hubschrauber mit Tandem-Rotoren ausgerüstet ist, die an den Enden des Zentralrohrs 12 angeordnet sind, welches seinerseits zur Halterung der übrigen Bauteile und unktionsteile des Hubschraubers dient.It is clear that modifications and extensions within the scope of the invention of the exemplary embodiment described are realizable, which relate to the special Design of the rotors, their number of blades and blade control mechanism that was used Engine and Fahnferk and the like. In any case, it is essential that the helicopter is equipped with tandem rotors, which are arranged at the ends of the central tube 12 are, which in turn is used to hold the other components and unction parts of the Helicopter is used.
Claims (9)
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8136 | Disposal/non-payment of the fee for publication/grant |