Triebwerke (NK-12) / Propeller der Tu-95 / Tu-142 /Tu-114NK-12

[Gilmore]

Die Triebwerke der Tu-95, Tu-142, Tu-114 sowie der An-22 (je 15000 WPS) treiben bekanntlich gegenläufige, 5,60m durchmessende Propeller an. Bisher dachte ich, daß ein Planetengetriebe o. ä. für den präzisen Gegenlauf der Propeller sorgt. Bei diesem Youtube-Video, wo während des Fluges ein Triebwerk abgestellt wird, habe ich aber den Eindruck, daß die zwei Props langsam im Fahrtwind quasi unabhängig voneinander drehen, einen Augenblick drehen sie sogar in dieselbe Richtung, wenn auch verschieden schnell. Da es sich um ein Einwellentriebwerk handelt, müssen die beiden Props doch zwangsläufig immer in entgegengesetzter Richtung drehen, auch wenn die TW abgestellt sind und nur im Fahrtwind rotieren?!
Hier kann man das schön sehen:
RARE | Tupolev Tu-95MS Inflight | HD - YouTube
Wäre schön, wenn jemand dazu Auskünfte erteilen könnte.
Grüße von Gilmore

 

[Junkers-Peter]

Ja, ist merkwürdig. Normalerweise sollte die Verbindung der beiden Propellerwellen mittels Planetengetriebe starr sein. Das NK-12 ist ja von Junkersleuten in Russland entwickelt worden. Konstruiert hat das Untersetzungsgetriebe Hermann Bockermann, der schon die Jumo VS-Schrauben entwickelte. Bockermann konstruierte auch das Untersetzungsgetriebe des Jumo 022 - bereits unter russischer Herrschaft.
Anbei eine schematische Darstellung und dann die konstruktive Ausführung beim Jumo 022. Es ist kaum vorstellbar, dass es da große Unterschiede zum späteren NK-12 gibt, lass mich aber gern vom Gegenteil überzeugen. Und vielleicht hat ja jemand eine Zeichnung des Getriebes des NK-12 parat.

Die Drehmomente waren auf die beiden Luftschrauben im Verhältnis 55 zu 45% aufgeteilt.

Viele Grüße
Peter

 

[Monitor]

Ich würde mal tippen, das Video zeigt nicht langsam drehende Luftschrauben, sondern einen Stroboskop-Effekt.

 

[JohnSilver]

Das dürfte der gleiche Effekt sein, wie wenn sich in Western-Filmen die Räder von Planwagen "rückwärts" drehen.

Ist eine Frage der Verschlusszeiten.

 

[svenvt]

Hallo,
zumindest im Bereich zwischen 2:00 und 2:50min (Alle Aufnahmen davor und danach sind für die visuelle Bewertung unbrauchbar, da die Auslesegeschwindigkeit vom Kamerasensor zu gering ist...unser Auge sowie zu langsam gucken kann.) stehen die Propellerblätter in Segelstellung beinhahe still. Man kann auf den Verkleidungsteilen der Propellerverstellung ebenfalls Schrauben und Farbschattierungen korrekt erkennen, die sich identisch zum jeweiligen Propellerkreis drehen. Ich stimme zu, dass die Propellerkreise nicht in einem festen Drehzahlverhältnis gekoppelt sind. Da ist bestimmt ein Verteilergetriebe verbaut...Am KFZ lassen sich die Räder einer Achse auch gegenläufig drehen...unter Umständen sogar dann, wenn die treibende Achse unter Last steht.

MfG

 

[cool]

ALso ich dachte beim Lesen des Beitrag auch: optische Täuschung. Nach dem Video denke ich aber, dass die Props in der Tat nicht mechanisch gekoppelt sind.
Ich kenne den internen Aufbau nicht, aber es kann gut sein, dass es sich um ein Zweiwellentriebwerk handelt, wobei die Props auf die beiden Wellen aufgeteilt werden.
Sprich jeder Prop hat seine eigene Turbine und kann daher auch "individuell" laufen. Wenn das TW im Betrieb ist, dann sind die natürlich über den Gasstrom "gekoppelt", wenn das TW windmilled, dann nicht mehr.

Soweit meine Theorie.

 

[SeaTiger]

Planetengetriebe

Ihr seht auf dem Video doch nur 2 Variablen (Drehrichtungen/-zahlen) vom insgesamt Dreien! Wie rotiert die Antriebswelle in den gezeigten Fällen !?

Das sollte sich doch wie beim Differenzial beim Auto verhalten:
Steht ein Propeller still und der andere "windmill"t langsam, dann dreht sich die Antriebswelle doppelt so schnell, aber trotzdem relativ langsam, entgegengesetzt (?). Drehen beide Propeller gleichsinnig, steht die Antriebswelle still. etc

 

[Gilmore]

@seatiger: Klingt irgendwie einleuchtend, aber wozu brauchen Flugzeugpropeller ein Differential?

Kann höchstens sein, die Props sind beide per Planetengetriebe o. ä. zwangsgekoppelt, aber die gesamte Antiebseinheit mitsamt Planetengetriebe (oder wie auch immer die Umkehrung der Prop-Drehrichtung erfolgt) ist drehbar gelagert. So wären die Props immer frei drehbar, aber sie laufen dank Planetengetriebe immer verschieden schnell bzw. in Gegenrichtung, aber nie gleich. Das wäre evtl. eine mir einleuchtende Erklärung.

 

[SenecaII]

Hallo,

ich möchte gerne lösen:

Es handelt sich dabei um ein doppeltes Planetengetriebe. Simpel ausgedrückt, geht jetzt die Kraft der Welle weg (Triebwerk liefert keine Leistung mehr), können beide Propeller unabhängig von einander drehen. Sobald die Kraft x (der Turbine) größer als die Kraft y (mechanische Krafteinwirkung auf den Prop) wird, sperrt das Getriebe und beide Props werden zwangs synchronisiert.

Gruß

 

[Junkers-Peter]

Verstehe ich nicht. Wie ist das denn konkret konstruktiv gelöst? Wie funktioniert die Sperrung/Entsperrung? Da muss ja die starre mechanische Verbindung des Planetenetriebes gelöst werden? Zeichnung? Skizze?

Viele Grüße
Peter

 

[cool]

also die Kraft der Turbine wird auf die beiden Props aufgeteilt? Also arbeitet das Getriebe wie eine Art Differential, wie Seatiger schon geschrieben hatte. Die Aufteilung des Drehmoments ist damit auch nicht fix sondern ergibt sich daraus, wie viel Last jeder der Props aufnimmt (und das wird durch dessen Größe wie Alpha-Winkel bestimmt).
Man könnte auch (sehr theoretisch) den einen Prop festhalten, dann würde der andere doppelt so schnell drehen?

So im Groben korrekt?

Aussehen tuts aber gut, weil man damit gar nicht rechnet

 

[Junkers-Peter]

Reinhard Müller schreibt in seinem Buch "Junkers-Flugtriebwerke": "Das Luftschrauben-Untersetzungsgetriebe wurde ausgeführt in Planeten-Differential-Bauart mit freiem (nicht in Lagern gehalteten) Sonnenrad." Schnittzeichnungen sind auch anbei, aber leider nur vom Triebwerk selber.

Schade, dass keiner einer Zeichnung der Konstruktion hat. Ich dachte, hier wären so viele Kenner der sowjetrussischen Luftfahrtgeschichte unterwegs.

Viele Grüße
Peter

 

[atlantic]

Ich dachte, hier wären so viele Kenner der sowjetrussischen Luftfahrtgeschichte unterwegs.

Viele Grüße
Peter

nur leider wird von denn kaum einer die Konstruktionsunterlagen eines nur in der SU verwendeten TW´s haben.
( mit Sicherheit war bei den TW auch noch die Geheimniskrämerei der Militärs zu beachten)

und soooo viel wurden davon ja doch nicht gebaut.

 

[Flugi]

....
Schade, dass keiner einer Zeichnung der Konstruktion hat. Ich dachte, hier wären so viele Kenner der sowjetrussischen Luftfahrtgeschichte unterwegs.
Viele Grüße
Peter

Ja, es gibt Kenner und solche die sich dafür halten.
Ich bin lediglich ein Interessierter, mit wenig Zeit.

Fakt ist, darüber sind wir uns einig, das das NK-12 ein Einwellen TW mit zwei Planetengetrieben ist. Rein, vom technischen Verständnis würde man auf Zwei-Wellen plädieren, ist aber nicht so.

Bei Holger Lorenz, Band III, der Trilogie zum Flugzeug 152, Seite 38 gibt es auch eine Zeichnung dazu. Ganz neben bei, unbedingt empfehlenswert, die Lektüre. Aber da muss es an Zeichnungen noch besseres geben, nur es ist mir im Moment nicht so wichtig.

Interessant ist ja, das was Lorenz dazu schreibt. Das „Bockermann- Getriebe“ ist zum Standard in den Lehrplänen sowjetischer Luftfahrt-Akademien avanciert.
Als Getriebespezialist machte er sich einen Namen, indem er für diese Propellerturbine NK-12, das Untersetzungsgetriebe als Planetengetriebe ausführte. Die Russen waren begeistert.
Das Getriebe trug fortan seinen Namen.

Also, der Schlüssel zu der obigen Fragestellung liegt genau hier bei diesem Getriebe.
Nun habe ich leider kein Maschinenbau studiert, aber vielleicht ist ja jemand aus der Branche, der Name Bockermann- Getriebe schon einmal unter gekommen.
Am Rande ist ja auch noch folgendes interessant, das Airbus gerade auch mit so einem neuentwickelten Getriebe beim A-400M größte Probleme hatte.

 

[EDCG]

Fakt ist, darüber sind wir uns einig, das das NK-12 ein Einwellen TW mit zwei Planetengetrieben ist.

Wieso zwei Planetengetriebe?
Ist das NK-12 also nicht analog zum Jumo 022 aufgebaut?

 

[Junkers-Peter]

@Flugi
Lorenz ist ein erstklassiger Autor. Keine Frage. Er hat oft eine sehr eigenwillige Sicht auf die Dinge, aber genau das regt einem zum Nachdenken an. Ich habe seine Bücher natürlich im Regal, und im Band "Kennzeichen Junkers" ist auf S. 228 die Zeichnung der Kinematik des 022 drin wie im Post #2 rechts. Und Lorenz schreibt, dass dies eben das Bockermann-Turbo-Planetengetriebe sei. Lorenz ist aber nun auch mehr der Journalist und nicht der Maschinenbauer. Es bleibt schwierig.

Das NK-12 ist übrigens ein Einwellentriebwerk mit 14-stufigem Verdichter und 5-stufiger Turbine. Ich meine, dass ich irgendwo schon mal was über ein Buch über das NK-12 in Russisch gelesen habe. Vielleicht ist hier was brauchbares drin?

Viele Grüße
Peter

 

[Flugi]

Ja doch, zur Schreib- und Sichtweise von Lorenz bin ich völlig konform. Ich hänge nicht an den Worten, nur bringt er auch Fakten und zu Bockermann muss man da nichts umschreiben. Seine, zum Teil überhöhte Darstellung zu den Junkers-Leuten soll aber nicht das Thema hier sein.

 

[Schorsch]

Wahrscheinlich ist da auch noch irgendwo ein Freilauf zwischen drin.
Ergo, bei null Antriebsleistung können die Propeller drehen wohin sie wollen.

 

[bjs]

Die Zeichnung in Beitrag #2 zeigt es ja schon - das ganze Planetengetriebe hat keinerlei Momentenabstützung sondern nur die Eingangswelle und die beiden Propeller.

Durch die passende Übersetzung wird die Leistung genau wie bei einem Differenzial auf beide Abtriebe (Propeller) verteilt. Es ist ja nicht anzunehmen, dass es bei ähnlicher Steigungseinstellung grossartig unterschiedliche Lasten gibt. Also werden die sich auch im Betrieb mit ähnlichen bzw. gleichen Drehzahlen drehen.

Im Gegensatz zu Kolbenmotoren gibt es bei der Turbine ja viel weniger Reibung und Widerstand gegen das Durchdrehen, also fällt die ausgeschaltete Turbine als Drehmomentstütze auch flach. Das bedeutet, die Antriebswelle kann sich drehen wohin sie will - > deren Drehsinn und -geschwindigkeit gibt die Differenz der Drehungen der beiden Propeller vor. Und deren Richtung. Stichwort: Dreiwellenetrieb / Verteilgetriebe.

 

[EDCG]

Wahrscheinlich ist da auch noch irgendwo ein Freilauf zwischen drin.

Welchen Sinn hätte ein Freilauf?

Ergo, bei null Antriebsleistung können die Propeller drehen wohin sie wollen.

Bei null Antriebsleistung können die Propeller sowieso drehen wohin sie wollen.
Denn das Sonnenrad des Getriebes ist dann frei drehbar und die Propeller
dadurch völlig frei beweglich.