Die Erfindung betrifft einen Rotor, insbesondere für Fluggeräte und Windkraftanlagen, mit einem angetriebenen, drehbar gelagerten Rotorkopf und davon abstehenden, im Querschnitt profilierten Rotorblättern. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fluggerät oder eine Windkraftanlage, welche mit einem solchen Rotor ausgestattet ist.

Insbesondere bei Fluggeräten und Windkraftanlagen kann sich bei entsprechenden Umweltbedingungen Eis am Rotor ablagern. Meist setzt sich das Eis an der Seite des Rotors an, die dem Luftstrom zugewandt ist. Das ist die sogenannte Eintrittskante oder Vorderkante, die üblicherweise abgerundet ist.

Unter besonderen klimatischen Umständen baut sich das Eis immer weiter auf, bis schließlich die Masse der Eisschicht so groß wird, dass das Eis nicht mehr am Rotor hält und, vom Rotor aus gesehen, radial nach außen mit hoher Geschwindigkeit abfliegt. Die abfliegenden Eisstücke können Schäden verursachen, insbesondere am Fluggerät oder der Windkraftanlage selbst, aber auch an Personen oder Gegenständen im benachbarten Gebiet, die von den Eisstücken getroffen werden können.

Auch bei Rotoren mit aktiven Enteisungssystem, beispielsweise einem elektrothermischen Enteisungssystem, lässt man vorzugsweise aus technischen Gründen etwas Eis heranwachsen, welches sich nach Aktivierung des Heizsystems vom Rotor löst und - wie oben beschrieben - abfliegt. Diese aktiven Heizsysteme werden derzeit vor allem in der Luftfahrt verwendet, aber auch bei Windkraftanlagen und grundsätzlich auch bei anderen rotierenden Teilen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Ausgestaltung für einen Rotor anzugeben, bei der die Gefahr von Schäden durch abfliegende Eisstücke minimiert wird.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Grundidee der Erfindung besteht darin, dass am Rotor anwachsende, relativ harte und damit zerbrechliche Eis durch mechanisches Zerkleinern, insbesondere durch Prallflächen, in seiner Größe bzw. Masse so zu zerkleinern und zu zerteilen, dass die entstehenden, kleineren Eisstücke keine nennenswerten Schäden mehr anrichten können. Vor allem bei schneller rotierenden Rotoren, wie beispielsweise Propellern von Flugzeugen, sind die Geschwindigkeiten des abfliegenden Eises sehr hoch, sodass durch das Auftreffen auf die erfindungsgemäße Einrichtung zum mechanischen Zerteilen bzw. deren Prallflächen hohe Kräfte auftreten, die das Eis verlässlich mechanisch zerkleinern.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Einrichtung zum mechanischen Zerteilen zumindest eine Prallfläche zum Zerkleinern von vom Rotorblatt radial weiter innen abgelösten und entlang dem Rotorblatt nach außen bewegten Eisstücken aufweist, die an wenigstens einem vom Rotorblatt abstehenden Vorsprung ausgebildet ist. Dieser Vorsprung kann entweder einstückig am Rotorblatt ausgebildet sein. Er kann aber auch nachträglich am Rotorblatt befestigt werden, womit eine Nachrüstung an bestehenden Rotoren bzw. Propellern möglich ist.

Über einen solchen Vorsprung, der auch mehrfach angeordnet werden kann, wird das vom Rotor aus gesehen, radial abfliegende, größere Eisstück mit beträchtlicher Masse, hoher Geschwindigkeit und daraus resultierender hoher kinetischer Energie in eine Mehrzahl kleinerer, harmloserer Eisstücke zerteilt, welche für Mensch, Umwelt und Struktur eine wesentlich geringere Gefahr darstellen.

Das erfindungsgemäße System eignet sich für Rotoren mit und ohne Enteisungssystem.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Vorderansicht ein Ausführungsbeispiel

eines erfindungsgemäßen Rotors,

Fig. 2 zeigt schematisch das Anwachsen des Eisstücks im Bereich der

abgerundeten Vorderkante eines Rotorblattes, Fig. 3 zeigt das radiale Abfliegen eines größeren Eisstückes bei einem

Rotorblatt nach dem Stand der Technik,

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Rotorblattes, bei dem das abfliegende Eisstück mechanisch zerteilt wird, Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors mit einer am freien Ende des Rotorblattes integrierten Einrichtung zum mechanischen Zerteilen von Eisstücken, und

Fig. 6 bis 11 zeigen weitere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Rotorblattes, wobei jeweils der äußere Endbereich des Rotorblattes dargestellt ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Rotor handelt es sich um einen schematisch dargestellten Propeller eines Flugzeuges. In der Mitte befindet sich ein drehbar gelagerter Rotorkopf 1 , an dem die Rotorblätter 2 fest oder verstellbar gelagert sein können. Bei einem Propeller am Flugzeug kann es sich beim Rotorkopf um eine normale Nabe handeln, bei einem Hubschrauber handelt es sich um einen Rotorkopf mit entsprechenden Verstellmechanismen. Der Rotorkopf selbst und die Ausbildung der Rotorblätter ist Standard und für sich genommen nicht Gegenstand der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist nunmehr auf jedem Rotorblatt 2 eine Einrichtung 3 zum mechanischen Zerteilen von auf dem Rotorblatt gebildeten Eisstücken angebracht oder ausgebildet. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dieser Einrichtung zum mechanischen Zerteilen um einen vom Rotorblatt abstehenden Vorsprung 3, der eine Prallfläche 3a zum Zerkleinern vom vom Rotorblatt radial weiter innen abgelösten und entlang dem Rotorblatt nach außen bewegten Einsstücken aufweist (vergl. auch Fig. 4 mit einem etwas anders ausgestaltetem Vorsprung). Die Prallfläche 3a steht bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen senkrecht von der Oberfläche des Rotorblattes ab, um eine gute Prallwirkung zu erzielen. Der Winkel der Prallfläche muss aber nicht unbedingt 90° betragen. Andere steilere Winkel sind auch denkbar und möglich, vorzugsweise liegen die Winkel zwischen 90° und 60°. Bei flacheren Winkeln ist dann die Prall- und damit Zerkleinerungswirkung geringer. Es ist günstig, die erfindungsgemäße Einrichtung zum mechanischen Zerteilen im „äußeren Bereich" des Rotors anzubringen, vorzugsweise im Bereich des freien Endes 2a, vorzugsweise jedoch mit Abstand x vom freien Ende 2a.

Bezogen auf die Länge L des Rotorblattes besteht eine günstige Lage zwischen einem Viertel und einem Achtel gemessen vom äußeren freien Ende 2a.

Das Anbringen im äußeren Endbereich oder ganz am Ende (wie dies später die Fig. 6 zeigt), bewirkt, dass auf dieser Prallfläche weiter innen abgelöste Eisstücke mit hoher Geschwindigkeit dort auftreffen und sicher zerkleinert werden.

Lagemäßig wird man den erfindungsgemäßen Vorsprung im Bereich der - in Bewegungsrichtung gesehen - vorderen Vorderkante 2b anbringen, weil dort die Eisbildung am häufigsten auftritt. Es sind aber auch Ausbildungen denkbar und möglich, die sich über die meist tragflügelartige Profilfläche 2c des Rotorblattes erstrecken (siehe beispielsweise die Ausführungen gemäß den Figuren 8 und 10).

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die sich von der Vorderkante in den Bereich der Profilflächen hinein erstreckt, wie dies bei den meisten dargestellten Ausführungsbeispielen der Fall ist.

Um eine gute Zerkleinerungswirkung zu erzielen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Vorsprung in einer Höhe h von einem Zwanzigstel B/20 bis einem Fünftel B/5 der Breite B des Rotorblattes im Bereich des Vorsprunges von der angrenzenden, im Wesentlichen glatten, Oberfläche des Rotorblattes absteht. In absoluten Zahlen ausgedrückt ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Vorsprung in einer Höhe h von 0,5 cm bis 5 cm, vorzugsweise von 1 cm bis 3 cm, von der angrenzenden, im Wesentlichen glatten Oberfläche des Rotorblattes absteht.

Was die radiale Dimensionierung betrifft, so ist für eine gute Stabilität einerseits und eine geringe aerodynamische Störung andererseits vorteilhaft vorgesehen, dass der Vorsprung eine radiale Breite b aufweist, die zwischen einem Hundertstel L/100 und einem Zehntel L/10 der Länge L des Rotorblattes liegt. In absoluten Zahlen ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Vorsprung eine radiale Breite b von 0,5 cm bis 5 cm, vorzugsweise von 1 cm bis 3 cm aufweist.

Die Fig. 2 zeigt in einem schematischen Querschnitt die Bildung eines großen Eisstückes 4 an einem schematischen Querschnitt dargestellten Rotorblatt.

In Fig. 3 ist nunmehr gezeigt, wie sich das Rotorblatt 2 in Richtung des Teiles 5 dreht und sich das Eisstück 4 ablöst und dabei vom Rotorblatt 2 aus gesehen, radial nach außen bewegt (Pfeile 6). Ohne weitere Maßnahmen fliegt das gesamte große Eisstück 4 vom Rotor ab und stellt aufgrund der großen Masse und Geschwindigkeit eine Gefahr für Personen, die Umwelt oder die Geräte dar, an denen der Rotor befestigt ist.

Um dem entgegenzutreten, zeigt nun Fig. 4 die Grundidee der Erfindung: es wird - vorzugsweise im äußeren Bereich des Rotors 2 (also nahe dem freien Ende 2a) - eine Einrichtung 3 zum mechanischen Zerteilen von auf dem Rotorblatt 2 gebildeten Eisstücken 4 angebracht oder einstückig mit dem Rotorblatt 2 ausgebildet. Diese Einrichtung 3 in Form eines Vorsprungs mit einer Prallfläche 3a sorgt dafür, dass das mit hoher Geschwindigkeit auftreffende große Eisstück 4 in zahlreiche kleinere Eisstücke 4' zerteilt wird, die wesentlich weniger Schäden anrichten können.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung am freien Ende 2a des Rotorblattes 2 integriert ausgebildet. Der Winkel α der Prallfläche 3a beträgt ca. 60°. Bei flacheren Winkeln hat man etwas weniger Prallwirkung, dafür sind die aerodynamischen Einbußen im Allgemeinen geringer.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung ganz am freien Ende 2a des Rotorblattes 2, wobei diese über die Vorderkante des Rotorblattes 2 vorsteht.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sieht man eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung in Form eines sehr schmalen Vorsprunges 3 mit einer Prallfläche 3a, der sich um die Vorderkante 2a des Rotors herum durchgehend bis zur Profilfläche 2c erstreckt. Figuren 8 und 9 zeigen weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung 3, wobei die Fig. 9 zeigt, dass auch mehrfach hintereinander angeordnete Einrichtungen vorgesehen sein können.

Diese Einrichtungen können nicht nur in radialer Richtung hintereinanderliegen, sondern, wie die Fig. 10 zeigt, auch seitlich nebeneinander liegen.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei sowohl seitlich wie auch in radialer Richtung versetzten Vorsprüngen mit Prallflächen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Einsatz auf Rotoren von Flugzeugen, also insbesondere bei Propellern eines Fluggerätes oder bei einem Hubschrauber am Tragrotor und/oder Heckrotor.

Die Erfindung kann aber auch bei Windkraftanlagen und anderen Anlagen eingesetzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Zerteilung der abfliegenden Eisstücke auch durch einen Knick nach vorne in der Vorderkante des Rotorblattes oder eine andere Störung der Flugbahn des Eises bewirkt werden.