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Schwingenmechanismus zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Sehwingenflugzeugen.
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denen zwei kegelkrei'-end angetriebene, flossenartig ausschwingbare Flügel vorgesehen sind, bei dem die von den Gelenklagern einwärts verlängerten Flügel, ehäfte an zwei Treibkurbeln od. dgl. angeschlossen sind.
Derartige Konstruktionen besitzen den Nachteil, dass sich die, bei Bewegung der Flügel in den festen Gelenklagern auftretenden Reaktionskräfte auf den Rumpf des Fahrzeuges übertragen ; diese Reaktionskräfte ändern entsprechend der Flügelbewegung ständig ihre Richtung und bewirken dadurch rüttelnde Bewegungen des Fahrzeugrumpfes, was insbesondere bei Luftfahrzeugen unerwünscht ist, weil dadurch eine Nachahmung des Vogelfluges ausgeschlossen ist. Überdies beschreiben die Spitzen der Flügel bei diesem Antriebssystem eine kreisende Bewegung, was den Verhältnissen beim Vogelflug ebenfalls nicht entspricht.
Durch die Erfindung wird ein Antriebsmechanismus geschaffen, bei dem die rotierende Antriebsbewegung der Flügel selbsttätig derart umgewandelt wird, dass die Flügelspitzen wie dies beim Vogelflug der Fall ist, auf-und abschwingen ; überdies werden die auftretenden Reaktionskräfte zufolge einer besonderen Ausbildung des erfindungsgemässen Mechanismus zur Unterstützung dieser Umwandlung herangezogen und auf diese Weise weitgehend von dem Flugzeugrumpf ferngehalten.
Es wird dies durch die Erfindung dadurch erreicht, dass die Schwingenschäfte an den einander zugekehrten Enden in eine gegenläufige Drehbewegung um je einen beweglichen Gelenkpunkt versetzt werden, derart, dass die beim Drehen der Schwingenschäfte auftretenden Reaktionskräfte eine gegenläufige Verschiebung der Gelenkpunkte bewirken, zum Zwecke, die auftretenden Reaktionskräfte zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Schwingbewegung umzuwandeln.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an einem Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulich, u. zw. zeigt Fig. 1 den Antrieb in Vorderansicht, Fig. 2 eine Ansicht des Antriebs von oben und Fig. 3 von der Seite. Die Fig. 4und 5 stellen die Lage der Flügel in Verbindung mit dem Antrieb in Ansieht und Draufsicht dar und die Fig. 6 zeigt in drei Stellungen die Seitenansicht des Flügels.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Antriebsmotor M auf der Querbrücke L fix montiert ist und seine Kraft über die Antriebswelle A und das kleine Kegelrad Di auf die beiden grösseren Kegelräder D2 und D3 überträgt. Brücke und Motor sind gleichachsig angeordnet und können um diese Achse X-Y
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durch die Horizontalebene eine gegenseitige Versetzung von 180'auf (Fig. 2). Die Flügelschäfte F und F sind in den Kreuzgelenke K und Ki schwenkbar, jedoch um ihre Längsachse unverdrehbar ; sie sind so eingestellt, dass die Flügelflächen in der normal benötigten Stellung, nämlich im wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung verbleiben.
Die beiden Flügelschäfte werden nun längs eines, durch die Kurbeln und die Gelenkpunkte bestimmten Kegel aus der in Fig. 1 dargestellten Lage bei Inbetriebnahme des Schwingenmechanismus unter dem Einfluss des Antriebsmotors in entgegengesetzter Richtung gedreht. Hiebei bewegt sich die eine Kurbel bei Durchführung der ersten Vierteldrehung nach vorne, die andere nach hinten ; dies bewirkt natürlich das Auftreten entgegengesetzt gerichteter Reaktionskräfte in den Gelenken Kund Xi. Diese Reaktionskräfte können aber von den Gelenken nicht aufgenommen werden, denn die Brücke L ist ja um die Achse X-Y schwenkbar.
Da die Reaktionskräfte zufolge der Versetzung der Kurbeln
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um 1800 ein Drehmoment auf die Brücke ausüben, hat dieses eine Verschwenkung des Systems (bestehend aus Brücke samt Schwingensehäften und Motor) zur Folge. Diese Versehwenkung erfolgt in einer horizontalen Ebene, denn die Schwenkachse steht ja lotrecht oder annähernd lotrecht. Diese Verschwenkung dauert theoretisch so lange, als sieh das durch die Reaktionskräfte bestimmte Drehmoment im Sinne einer solchen Verschwenkung äussern kann, d. h. bis die beiden Kurbeln in der Horizontalebene (die durch das ganze System gelegt werden kann) angekommen sind, was nach einer Drehung um 90 , gerechnet von der dargestellten Lage aus, der Fall ist.
Beim Weiterdrehen der Kurbeln ändert sich der Reaktionsdruck für eine Periode von 180 (d. h. bis die Kurbeln wieder in der Horizontal-
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Fig. 3 gezeichneten Lage befinden.
Das kinematische System ist demnach so beschaffen, dass, obwohl die Schwingenschäfte F, FI um die Gelenkpunkte K, Kl eine kegelkreisende Bewegung vollführen, diese Kegelmantel, in der Flugrichtung gesehen, doch ständig eine von vorne nach rückwärts verlaufende hin-und hergehende Bewegung vollführen und dies lediglich unter dem Einfluss der Reaktionskräfte, die eben in den Gelenken K, Kl angreifen. Dies hat zur Folge, dass die ausserhalb der Gelenkpunkte liegenden Flügelschäfte bzw. deren Teile auch nicht Kegelmäntel beschreiben, sondern, je weiter man nach aussen kommt, um so flachere Kegel : die Spitze der Schwinge schliesslich bewegt sieh nur mehr von oben nach unten (Stellungen A.
B, C, Fig. 5 und Fig. 6) und es kann diese Bewegung in Anbetracht der Länge des Flügels und der Kleinheit seines Ausschiagens annähernd als Gerade angesehen werden, die von oben nach unten verläuft. Genau genommen besehreibt die Flügelspitze einen Kreisbogen, der den Abstand von der Flügelspitze zu ihrem Gelenkpunkt als Radius hat, dessen Ebene (bestimmt durch die Achsen a-b, e-1, Fig. 5) aber nunmehr senkrecht zur Flugrichtung steht.
Dies heisst mit andern Worten, dass die Reaktionskräfte, dank der nachgiebigen Lagerung der Flügelschäfte in den Gelenkpunkten K, Kl (bzw. der nachgiebigen Ausbildung dieser Punkte selbst) zur Umwandlung der Drehbewegung, die der Antriebsmotor liefert, in eine schwingende, von oben nach unten verlaufende Bewegung der freien Flügelenden, wie sie das Fahrzeug braucht, ausgenutzt werden.
Bei den bekannten Ausführungen wurden diese Gelenkpunkte mit Bezug auf den Fahrzeugrumpf fix ausgebildet und können daher den Reaktionskräften nicht ausweichen, sondern nehmen sie auf und übertragen sie über die Querbrücke auf das Gestell des Fahrzeuges, was die bekannten Rüttelbewegungen zur Folge hat, welche eine Nachahmung des Vogelfluges ausschliessen.
Es ist demnach ersichtlich, dass durch die Erfindung einerseits ein Ausgleich der Reaktionskräfte in sieh erzielt wird und dass anderseits auch diese Kräfte zur Umwandlung der kreisenden Antriebsbewegung in eine auf-und abgehende Bewegung der Flügelspitzen herangezogen werden, wobei der Rumpf des Fahrzeuges bei entsprechender Dimensionierung der beweglichen Teile frei von allen Reaktionskräften gehalten werden kann.
Betrachtet man die Bewegung der Schwingen relativ mit Bezug auf eine fixe Achse (X-Y als fixe Achse hinsichtlich des Fahlzeuges), so ergibt sich folgendes :
Die Kreuzgelenke K, Kl (Fig. 1, 2) schwingen um die Achse X-Y und bewegen sieh auf Kreisbögen mit dem Durchmesser des Abstandes dieser Gelenke und dem Mittelpunkt auf dieser Achse in der Ebene a-b, c-d in Fig. 4.
Die kegelkreisende Bewegung der Flügelschäfte mit Bezug auf die Kegelachse wird, zufolge der Kreisbewegung dieser Gelenke (Fig. 4) nicht mehr mit kreisförmiger Basis, sondern mit einer solchen vor sich gehen, die aus zwei Halbkreisen besteht, die durch Gerade verbunden sind, wobei die Längen dieser Geraden gleich und durch das Mass des Ausschwingens der Quer- brücke bestimmt sind. Hiebei wälzen sich die Kegelräder D2, Da auf D1 ab, was indessen bedeutungslos ist.
Je weiter nun der betrachtete Punkt des Flügelholmes von , A entfernt ist, um so mehr verliert
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und abgehende Bewegung ausführt, da sie ja keine Veranlassung mehr hat, einen in der Fahrtrichtungsebene liegenden Kreis zu beschreiben (dies würde sie nur tun müssen, wenn die Gelenkpunkte unverschiebbar wären). Die Flügel schwingen demnach um ein, durch den Kurbelradius und die Distanz von Kurbel zu Gelenkpunkt bestimmtes Mass auf und ab (Betrag Set, Fig. 5) ; die den Gelenkpunkten näher zu liegenden Teile des Flügels vollführen auch eine vor-und zurückgehende Bewegung (betrachtet in der Fahrtrichtung), wie dies die Fig. 4 in Draufsicht und die Seitenabbildungen zu Fig. 5 in Seitenansicht erkennen lassen.
Es verursacht keine Schwierigkeiten, die kinematischen Verhältnisse so aufeinander abzustimmen, dass jeder Flügelholm mit seinem Aussenende einen Kreisbogen beschreibt, der in einer Ebene senkrecht zur Flugrichtung liegt. Ist der Flügel kurz und leicht, so wird zu seiner Bewegung weniger Kraft verwendet, daher entsteht auch eine geringere Reaktionskraft und der Mechanismus wird weniger verschwenkt.
An Stelle des Motors Jl kann auch eine einfachere Antriebsvorrichtung treten, z. B. dann, wenn
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dann die Verwendung eines an sich bekannten Gummibandes, wie dies zum Betrieb von Spielzeugflugzeugen bereits der Fall ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schwingenmechanismus zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Schwingenflugzeugen, bei dem eine rotierende Antriebswegung in die Schwingenbewegung umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingenschäfte (F, Fl) an den einander zugekehrten Enden in eine gegenläufige Drehbewegung um je einen beweglichen Gelenkpunkt (K, K1) versetzt werden, derart, dass die bei Drehen der Schwingensehäfte (Fry,) auftretenden Reaktionskräfte eine gegenläufige Verschiebung der Gelenkpunkte bewirken, zum Zwecke, die auftretenden Reaktionskräfte zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Schwingenbewegung auszunutzen.