DE1275872B

DE1275872B - Flapping wing plane

Info

Publication number: DE1275872B
Application number: DEH57167A
Authority: DE
Original assignee: KARL HAENLE DIPL ING
Current assignee: KARL HAENLE DIPL ING
Priority date: 1965-09-14
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1968-08-22

Description

Schlagflügelflugzeug Die Erfindung betrifft ein Schlagflügelflugzeug, bei dem bei jeder Schlagbewegung der Flügel, und zwar in jeder Schlagrichtung eine Energiespeicherung oder eine Energieabgabe stattfindet, wobei parallelgeschaltete erste und zweite Energiespeicher Verwendung finden und die Schlagbewegung durch einen treibenden Mechanismus erfolgt.Flapping wing aircraft The invention relates to a flapping wing aircraft, with each flapping movement of the wing, one in each flapping direction Energy storage or energy delivery takes place, with parallel-connected first and second energy storage are used and the stroke movement through a driving mechanism takes place.

Es ist bekannt, daß Schlagflügelflugzeuge dann verhältnismäßig wenig Antriebsenergie erfordern, wenn es gelingt, elastische Arbeitsaufnahmen zur Wirkung kommen zu lassen, deren gespeicherte Energien wieder nutzbar gemacht werden. Bei den bekannten Ausführungen bediente man sich jedoch durchweg solcher Energiespeicher, die entweder nur zur Unterstützung der Schlagbewegung oder aber der Vortriebserzeugung mittels elastisch verformbarer Flügel dienten, oder es sollten dieselben Energiespeicher gleichzeitig sowohl die Arbeitsaufnahme und Arbeitsabgabe für die Schlagbewegung als auch die der elastisch verformbaren Flügel übernehmen. Hierbei konnte jedoch das angestrebte Ziel einer optimalen Energiespeicherung zum Zweck der Wiedernutzbarmachung nur ungenügend erreicht werden.It is known that flapping wing aircraft then comparatively little If it is successful, drive energy requires elastic work receptacles to take effect to let come, whose stored energies are made usable again. at the known designs, however, were consistently used such energy storage devices, either only to support the stroke movement or to generate propulsion by means of elastically deformable wings served, or it should be the same energy storage at the same time both the start of work and the delivery of work for the stroke movement as well as that of the elastically deformable wings. Here, however, could the desired goal of optimal energy storage for the purpose of making it usable again can only be insufficiently achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl erste Euergiespeicher für die Schlagbewegung als auch zweite Energiespeicher für die Drehung der Flügel oder Flügelteile um eine Flugzeugquerachse so zu kombinieren, daß sie solche Speicherkapazitäten und Arbeitswege aufweisen, daß die Energiespeicherdiagramme der zweiten Energiespeicher in entgegengesetzter Richtung, aber unter annähernd gleichem Winkel verlaufen wie die Energiespeicherdiagramme der ersten Energiespeicher.The object of the invention is to provide both first Euergiespeicher for the Flapping movement as well as second energy storage for the rotation of the wing or wing parts to combine an aircraft transverse axis in such a way that it has such storage capacities and work paths have that the energy storage diagrams of the second energy storage run in the opposite direction, but at approximately the same angle as the energy storage diagrams of the first energy storage.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ersten Energiespeicher für die Schlagbewegungen der Flügel mit den in bekannter Weise für drehbar um eine Flugzeugquerachse gelagerte Flügel oder Flügelteile vorgesehenen zweiten Energiespeichern derart zusammenwirken, daß die Speicherkräfte der ersten Energiespeicher ihr Maximum bei einem Minimum der Speicherkräfte der zweiten Energiespeicher erreichen.According to the invention, this object is achieved in that the first Energy storage for the flapping movements of the wing with the in a known manner for Wings or wing parts mounted rotatably about an aircraft transverse axis are provided second energy storage cooperate in such a way that the storage forces of the first Energy storage their maximum at a minimum of the storage forces of the second energy storage reach.

Dabei ist es ohne Belang, wie groß die Kapazitäten der einzelnen Energiespeicher sind. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Kapizitäten der ersten und zweiten Energiespeicher verschieden sein. Wichtig ist, daß erfindungsgemäß die Arbeitsaufnahme der einen Energiespeicher gleich der dabei stattfindenden Arbeitsabgabe der anderen Energiespeicher ist.It is irrelevant how large the capacities of the individual energy storage devices are are. According to a further feature of the invention, the capacities of the first and the second energy store may be different. It is important that according to the invention Work start of an energy store is equal to the work output taking place in the process the other is energy storage.

Umgekehrt soll die Arbeitsaufnahme der ersten Energiespeicher beim Aufwärtsschlagen der Flügel gleich sein der dabei stattfindenden Arbeitsabgabe aus dem zweiten Energiespeicher. Als Energiespeicher können an sich bekannte Gasbehälter dienen. Diese Gasbehälter bestehen dabei zweckmäßig aus einem volumenkonstanten Behälter und einem volumenveränderlichen Behälter. Vorzugsweise sind die beiden Behälter durch eine absperrbare Leitung verbunden.Conversely, the first energy storage device should start working If the wings flap upwards, this will be the same as the work done the second energy store. Gas containers known per se can be used as energy stores to serve. These gas containers expediently consist of a constant volume Container and a variable volume container. Preferably the two are Container connected by a lockable line.

Der volumenkonstante Behälter kann in verschiedene, beliebig zu- und abschaltbare Einzelbehälter unterteilt sein.The volume-constant container can be opened and closed in different ways disengageable individual containers be subdivided.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht dabei darin, daß der volumenkonstante Behälter als Flügelholm ausgebildet ist. Der Flügelholm kann dann als form- und kraftschlüssiges Verbindungsglied der Energiespeicher ausgebildet sein.A preferred embodiment consists in that the volume constant Container is designed as a wing spar. The wing spar can then as a shape and be designed non-positive connecting member of the energy storage.

Der volumenveränderliche Behälter besteht hierbei vorzugsweise aus einem Zylinder mit Kolben, wobei der Kolben oder Zylinder unmittelbar mit dem Antrieb gekoppelt ist.The volume-variable container here preferably consists of a cylinder with piston, the piston or cylinder directly with the drive is coupled.

Auf diese Weise ist es möglich, mit einem Minimum an Energieaufwand Auf- und Vortriebskräfte zu erzeugen. Durch Heranziehung des Flügelholmes, der oft als geschlossener Hohlträger ausgebildet ist, als Druckbehälter wird gleichzeitig die Anordnung eines besonderen Behälters erübrigt. Außerdem kann ein solcher Flügelholm, wenn er noch dazu in einzelne Behälter unterteilt wird, die beliebig zu- und abschaltbar sind, gerade durch diese Trennwände günstig in bezug auf Knicklängen ausgebildet werden, wodurch leichteste Bauweise bei größter Festigkeit erreicht werden.In this way it is possible with a minimum of expenditure of energy Generate lifting and propulsive forces. By using the wing spar, which is often is designed as a closed hollow beam, as a pressure vessel is at the same time the arrangement of a special container is unnecessary. In addition, such a wing spar, if it is also divided into individual containers that can be switched on and off as required are, precisely because of these partitions, are formed favorably in terms of buckling lengths , whereby the lightest construction with the greatest strength can be achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnungen erläutert.An embodiment of the invention is based on the drawings explained.

F i g. 1 zeigt schematisch im Querschnitt das Schlagflügelflugzeug; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Flügel; F i g. 3 läßt an einem Schaubild die Wirkungsweise der in entgegengesetzter Richtung wirksamen Euergiespeicher erkennen, F i g. 4 zeigt schematisch die Aufteilung des Gasbehälters mit konstantem Volumen in einzelne Behälter; F i g. 5, 6 und 7 zeigen schematisch ähnlich der F i g. 3 an einem Schaubild einen etwas anderen Verlauf der Arbeitsdiagramme.F i g. 1 shows schematically in cross section the flapping wing aircraft; F i g. Figure 2 shows a cross section through a wing; F i g. 3 shows the mode of operation of the euergy storage devices that act in the opposite direction, FIG . 4 shows schematically the division of the gas container with constant volume into individual containers; F i g. 5, 6 and 7 show schematically similar to FIG. 3 shows a slightly different course of the work diagrams in a diagram.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sind Flügel 2 und 3 um Lagerstellen 20 so gelagert, daß die Flügel um etwa in Flugrichtung liegende Achsen im Bereich des Winkels Schlagbewegungen ausführen können, und zwar mit Hilfe eines geeigneten, z. B. pneumatischen oder hydraulischen Antriebes 4, der innerhalb des Rumpfes 1 angeordnet ist.As shown in FIG. 1 can be seen, wings 2 and 3 are mounted around bearings 20 so that the wings can perform flapping movements about axes lying approximately in the direction of flight in the range of the angle, with the help of a suitable, z. B. pneumatic or hydraulic drive 4, which is arranged within the fuselage 1 .

I Die Kolbenstange 41 des Antriebs 4 ist gleichzeitig mit einem Kolben 321 eines pneumatischen Kraftspeichers E2 verbunden und greift mittels einer Querstange 42 in eine gabelartige Holmverlängerung 21 des Flügels 2 ein, um die Schlagbewegungen des Flügels 2 hervorzurufen.The piston rod 41 of the drive 4 is simultaneously connected to a piston 321 of a pneumatic energy accumulator E2 and, by means of a cross rod 42, engages in a fork-like spar extension 21 of the wing 2 in order to induce the flapping movements of the wing 2.

Jeder Flügel ist außerdem noch um den Holm 38 oder eine dazu parallele Achse derart drehbar gelagert, daß die Drehbarkeit kraftschlüssig gesteuert ist, einerseits in Abhängigkeit der auf den Flügel wirkenden Luftkräfte und andererseits von Kräften eines Energiespeichers E 1. Der Drehbereich dieser Flügel ist durch Anschläge beschränkt.Each wing is also rotatably mounted around the spar 38 or an axis parallel to it in such a way that the rotatability is positively controlled, on the one hand depending on the air forces acting on the wing and on the other hand on the forces of an energy store E 1. The range of rotation of these wings is through stops limited.

Die Kapazitäten der Energiespeicher können zu Beginn der Schlagbewegungen, wie aus den F i g. 3, 5, 6 und 7 ersichtlich ist, verschieden sein. Gemäß dem Schaubild nach F i g. 3 ergibt sich, daß trotz verschiedener Anfangskapazitäten der Energiespeicher E 1 und E 2 bei der Abwärtsbewegung 40 des Flügels 2 im Energiespeicher E2 eine Energieabgabe in dem Maß erfolgt, wie bei der Drehbewegung 60 des Flügels um den Holm 38 eine Energiespeicherung auftritt. Umgekehrt erfolgt beider Aufwärtsbewegung 50 im EnergiespeicherE2 eine Energiespeicherung in gleichem Ausmaß, wie aus dem Energiespeicher El Energie bei der Abwärtsbewegung70 frei wird.The capacities of the energy storage can be at the beginning of the flapping movements, as shown in FIGS. 3, 5, 6 and 7 can be seen to be different. According to the diagram of FIG . 3 shows that, despite different initial capacities of the energy stores E 1 and E 2, during the downward movement 40 of the wing 2 in the energy store E2, energy is released to the same extent as energy storage occurs during the rotary movement 60 of the wing around the spar 38. Conversely, during the upward movement 50 , energy is stored in the energy store E2 to the same extent as energy is released from the energy store El during the downward movement 70.

Als Energiespeicher ist ein an sich bekannter Gasbehälter verwendet, wobei ein volumenkonstanter und ein volumenveränderlicher Gasbehälter angeordnet sind. Dabei ist, wie aus F i g. 1 und 4 zu ersehen ist, der volumenveränderliche Behälter 320 mit dem volumenkonstanten Behälter 32 durch eine, gegebenenfalls absperrbare Leitung 31 verbunden. In F i g. 4 ist veranschaulicht, wie der volumenkonstante Behälter 32 in verschiedene Einzelbehälter 33 bis 37, die beliebig zu- und abschaltbar sind, zur Erzielung beliebiger Diagrammkurven aufgeteilt sein kann. Der volumenkonstante Behälter 32 kann als schlagender Flügelhohn 38 ausgebildet sein, an dem wiederum, wie aus F i g. 2 ersichtlich, der EnergiespeicherEl angeordnet ist, so daß der Flügelholm 38 als kraft- bzw. formschlüssiges Verbindungsglied des Energiespeichers E2 für die Schlagbewegungen-40, 50 mit dem Energiespeicher EI ausgebildet ist.A gas container known per se is used as the energy store, with a constant-volume and a variable-volume gas container being arranged. As shown in FIG. 1 and 4, the variable-volume container 320 is connected to the constant-volume container 32 by a line 31 that can optionally be shut off. In Fig. 4 illustrates how the volume-constant container 32 can be divided into various individual containers 33 to 37, which can be switched on and off as required , in order to achieve any desired diagram curves. The volume-constant container 32 can be designed as a flapping wing horn 38 , on which in turn, as shown in FIG. 2, the energy store El is arranged so that the wing spar 38 is designed as a non-positive or form-fitting connecting member of the energy store E2 for the flapping movements 40, 50 with the energy store EI .

Claims

Claims: 1. Flapping wing aircraft, in which with each flapping movement of the wing, in each flapping direction, energy storage or energy release takes place, first and second energy storage devices connected in parallel being used and the flapping movement being carried out by a driving mechanism, d a - characterized in that the first energy stores (E2) for the flapping movement of the wings interact with the second energy stores (E1) provided in a known manner for wings or wing parts rotatably mounted around an aircraft transverse axis in such a way that the storage forces of the first energy stores (E2) reach their maximum at a minimum of the storage forces the second energy store (E1) reach 2. Aircraft according to claim 1, characterized in that the capacities of the first and second energy stores (E1, E2) are different. 3. Aircraft according to claims 1 and 2, characterized in that the work absorption of one energy store is equal to the work output of the other energy store taking place. 4. Aircraft according to claims 1 to 3, characterized in that the work absorption of the first energy store (E2) when the wing flaps upwards is equal to the work output from the second energy store (E 1) taking place in the process. 5. Aircraft according to claims 1 to 4, characterized in that gas containers known per se serve as energy stores. 6. Aircraft according to claim 5, characterized in that the gas container serving as an energy store consists of at least one constant-volume container (32) and a variable-volume container (320) . 7. Aircraft according to claim 6, characterized in that the two containers (32, 320) are connected by a lockable line (31) . 8. Aircraft according to claims 6 and 7, characterized in that the volume-constant container (32) is subdivided into various individual containers (33 to 37) which can be switched on and off as required (FIG. 4). 9. Aircraft according to claims 6 to 8, characterized in that the volume-constant container (32) is designed as a wing horn (38) . 10. Aircraft according to spoke 9, characterized in that the wing horn (38) as a force or. forinschlüssiges connecting member of the energy store (E 2, E 1) is formed. 11. Aircraft according to claims 6 to 10, characterized in that the volume-variable container (320) consists of a cylinder with a piston (321) , the piston or cylinder being coupled directly to the drive (4). Documents considered: German Patent Specifications No. 610 0232 649 150; U.S. Patent No. 1030,968.