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Aerodynamisches Spielzeug
Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches Spielzeug in Art einer"fliegenden Untertasse"für die Verwendung in Wurfspielen.
In den vergangenen Jahren wurde ein untertassenähnliches Spielzeug in den Handel gebracht, das als Wurfgerät sehr bekannt wurde. In der üblichen Ausführung ist das Gerät aus Plastikmaterial gemacht, u. zw. in Form einer Untertasse mit einem Bordrand, der die Untertasse umgibt, wobei der Bordrand eine etwas grössere Dicke hat als der Mittelteil des Gerätes. Der Bordrand wölbt sich von dem Mittelteil nach unten und ist so geformt, dass das Gerät im Aufriss gesehen, etwa die Form eines Tragflügelprofils hat.
Das Spielzeug wird in Wurfspielen verwendet und wird für gewöhnlich so gehalten, dass der Daumen an der konvexen Seite der Untertasse und ein oder mehrere Finger an der konkaven Seite anfassen. Der Wurf erfolgt üblicherweise durch eine Schwungbewegung aus dem Handgelenk, wobei der Werfer eine Stellung etwa im rechten Winkel zum gewünschten Ziel einnimmt und seinen Arm über seinen Körper zurückzieht. Durch Abrollen seines Armes und Schwingen seines Handgelenkes gibt der Werfer der Untertasse den Antrieb und eine Drehbewegung um diese zum Ziel hin in Flug zu versetzen.
Die vom Werfer aus eingeschlagene Flugrichtung hängt von der Gewandtheit des Werfers ab, und die Art der Flugbahn (z. B. gekurvt oder gerade) hängt davon ab, in welchem Winkel zum Boden der Werfer die Untertasse wirft.
Die Anziehungskraft dieser Geräte als Spielzeug scheint darin zu liegen, dass es definierte aerodynamische Merkmale aufweist, Manöver verschiedener Art je nach Geschicklichkeit des Benutzers auszuführen gestattet und relativ einfach zu beherrschen ist.
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Ausführung dieser bekannten fliegenden Untertasse. Die Erfindung geht dabei von einem Spielzeug der eingangs beschriebenen Art aus, das ein flaches Mittelstück aufweist, welches an der Ober-und Unterseite von im wesentlichen ebenen, kreisförmigen Flächen begrenzt ist, einen daran anschliessenden Bereich besitzt, der mit einer konvexen Deckfläche und einer konkaven, nach unten weisenden Fläche ausgestattet ist, und von einem nach unten weisenden kreisförmig verlaufenden Bordrand begrenzt ist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei darin, dass bei einem solchen Gegenstand an der konvexen Deckfläche mindestens sieben zum Bordrand konzentrisch verlaufende Rippen bzw. Rillen vorgesehen sind, deren Mindesthöhe bzw. -tiefe 0, 4 mm beträgt.
Durch die Rippen oder Rillen wird die Luftströmung um den Gegenstand in der Weise unterbrochen, dass eine turbulente ungeteilte Grenzschicht über der konvexen Unterseite der Untertasse entsteht und insbesondere beim Flug mit hoher Geschwindigkeit eine Verminderung des Luftwiderstandes und eine Zunahme der Stabilität während des Fluges erreicht wird. Dies bedeutet, dass ein ungeübter Werfer schneller erlernen kann, die fliegende Untertasse zu werfen, dass ein sachkundiger Wurf mit weniger Erfahrung ausgeführt werden kann, dass eine grössere Genauigkeit erzielt wird und dass hinsichtlich der für den Gebrauch der Untertasse erforderlichen Geschicklichkeit geringere Anforderungen gestellt werden können.
Die Wirkung des Erfindungsgegenstandes kann noch gesteigert werden, wenn der Bordrand eine grössere Dicke als der übrige Teil des Spielzeuges aufweist. Die Rippen bzw. Rillen können gleiche Abstände voneinander haben.
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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausbildung der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Spielzeuges, Fig. 2 eine Ansicht von oben, Fig. 3 eine Ansicht von unten und Fig. 4 einen axialen Mittelschnitt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gleicht das Spielzeug einer umgekehrten Untertasse, die ein flaches Mittelstück --12-- aufweist, das in den Bordrand-14-ausläuft.
Die konvexe Deckfläche --16-- bildet den Übergang vom Mittelstück zum Bordrand.
Wie ebenfalls aus Fig. 1 entnommen werden kann, gleicht die Unterseite--18--der Untertasse --10-- zusammen mit der konvexen Seite des Spielzeuges einem Stromlinienkörper. Im Mittelstück --12-- an der konvexen Seite des Spielzeuges ist eine Erhebung --20-- ausgebildet. Es ist erwiesen, dass die Erhebung --20-- zum stabilen Flug der Untertasse durch die Luft beiträgt.
In Fig. 1 ist weiters eine Anzahl Rillen --22-- gezeigt, die an der Deckfläche--16-- aufgesetzt oder erhaben angebracht sind. Wie später im Detail ausgeführt wird, wurde erkannt, dass die Anbringung von Rillen auf der konvexen Seite der Untertasse einen günstigen Einfluss auf die Stabilität des Gerätes während des Wurfes hervorruft. Diese Stabilität scheint auf den Rillen zu beruhen, die eine Störung der Strömung hervorrufen, wie sie in der Aerodynamik verwendet wird.
Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist das Gerät kreisförmig gebaut. Der Bordrand --14-- ist so angebracht, dass er das kreisförmige Mittelstück-12-umgibt. Weitere Einzelheiten des Verhältnisses der Rillen-22-zum Sachen Mittelstück-12-und dem Bordrand --14-- können aus Fig. 2 entnommen werden. Die äusserste Rille ist an der Deckfläche --16-- an jener Stelle angebracht, an der der Bordrand --14-- und das Mittelstück-12-ineinander übergehen. Die andern Rillen - -22--, welche vorgesehen sind, sind in konzentrischer Anordnung innerhalb dieses äussersten Ringes und je in sich geschlossen. Die Rillen weisen, vertikal von der Grundfläche jeder Rille gemessen, ein Mindesthöhenmass von 0, 4 mm auf.
Eine andere Unterbrechung --26-- an der konvexen Fläche des Spielzeuges, ebenso in Form einer Rille, ist innerhalb der Rillen --22-- angeordnet, und bildet auf dem Mittelstück-12- einen mit dem Mittelpunkt --28-- der Untertasse konzentrischen geschlossenen Kreis. Innerhalb der Unterbrechung --26-- markiert eine Rille --30-- den Beginn der Erhebung-20-. Die Erhebung --20-- gleicht einer kreisförmigen Platte und ist auf dem Mittelstück --12-- der Untertasse konzentrisch zu dem Mittelpunkt --28-- des Gerätes angeordnet.
Fig. 3 zeigt eine relativ glatte Fläche --32--, die sich vom Bordrand --14-- nach innen zur Erhebung --20-- erstreckt. Der Kreis --34-- stimmt mit der Rille-30-an der konvexen Seite der Untertasse überein. Aus dieser Sicht erscheint die Erhebung als Einkerbung in der konkaven Seite der Untertasse.
In Fig. 4 sind weitere Einzelheiten der Beziehung des Bordrandes-14-zum Mittelstück --12-- dargestellt. Wie gezeigt, ist die Unterseite des Spielzeuges konkav und geht in den Bordrand über. An der Oberseite ist das Mittelstück --12-- mit dem Bordrand --14-- über die Deckfläche - verbunden, an der eine Vielzahl von Rillen --22-- angebracht wurde. Weiters ist zu ersehen, dass die Dicke des Bordrandes-14-wesentlich grösser als die Dicke des Mittelstückes ist.
In einer bevorzugten Ausführung sind der Bordrand-14--, die Rillen --22-- und das Mittelstück --12-- vollständig aus Plastik oder einem andern leichtgewichtigen Material durch ein Giessverfahren hergestellt.
Die Erfindung ist auf fliegende Untertassen verschiedener Grössen anwendbar. In der Ausführung nach den Fig. 1 bis 4 beträgt der Durchmesser der Untertasse etwa 22, 8 cm. In dieser Ausführung sind 32 Rillen an der konvexen Seite der Untertasse angebracht, um den Luftstrom-Wirbeleffekt hervorzubringen und das Ausmass der ungeteilten Grenzschicht der die Untertasse im Flug umgebenden Luft zu erhöhen.
Andere Grössen von Untertassen, einschliesslich Miniaturausführungen des in den Zeichnungen dargestellten Modells sind ebenfalls möglich. In einer Ausführung ist der Durchmesser der Untertasse auf etwa 10, 16 cm reduziert. Mit zunehmender Grösse der Untertasse steigt auch die Anzahl der Rillen an der konvexen Seite der Untertasse und die Mindesthöhenabmessung. In der vorliegenden, bevorzugten Ausführung der Miniatur-Untertasse mit 10, 16 cm Durchmesser sind 17 Rillen, von denen jede eine Höhenabmessung von etwa 0, 8 mm hat, vorgesehen. Es wurde festgestellt, dass der Störeffekt für die Strömung bei den verschiedensten Ausführungen der Untertasse auftritt, wenn zumindest 7 Rillen mit einer Tiefe von mindestens 0, 4 mm vorgesehen sind.
Die Höhe des Bordrandes-14--ist so gewählt, dass das Gerät bequem ergriffen werden kann, indem der Daumen an der konvexen Seite der Untertasse und ein Finger oder die Finger der Hand um den Bordrand an der konkaven Seite der Untertasse angreifen. Es wurde gefunden, dass, wenn das Gerät
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in der Art geworfen wird, dass die Untertasse beim Abwurf etwa horizontal zum Boden ist, das Gerät bestimmte aerodynamische Besonderheiten zeigt und dazu neigt, in die Richtung, in die es geworfen
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der Geschicklichkeit des Werfers kann der Winkel der Untertasse zum Boden variiert werden, um grössere Abweichungen beim Flug zu erzielen, wie etwa solche, die die Untertasse zum Kurvenflug in die eine oder andere Richtung veranlassen.
In ähnlicher Weise kann der Angriffswinkel gegenüber der Luft verändert werden, so dass, wenn die Untertasse in einem hohen Angriffswinkel relativ zum Wind oder der Luftströmung geworfen wird, die Untertasse einen Vorgang ähnlich wie ein Bumerang ausführt.
Wie vorher beschrieben, ergeben die Rillen-22--, die an der konvexen Seite der Untertasse angebracht sind, einen verbesserten Flug, ungeachtet der Geschicklichkeit des Werfers. Es ist nicht völlig geklärt, worin die Verbesserung des Fluges liegt, aber sie dürfte von einem ähnlichen Effekt wie bei einer Störeinrichtung für die Strömung an einem Stromlinienkörper herrühren, der die gleichmässige aerodynamische Strömung über die Oberseite der Untertasse unterbricht. Nach anderer Auffassung bewirken die Rillen ein Abreissen der normalen Luftströmung über die Oberseite der Untertasse.
Dieser Einfluss auf die gleichmässige Luftströmung resultiert in der Erzeugung einer turbulenten, ungeteilten Grenzschicht von vergrössertem Ausmass im Vergleich zu einer Untertasse ohne Störeinrichtung und in einer Verringerung des Strömungswiderstandes und in einer Zunahme der Stabilität, besonders beim Hochgeschwindigkeitsflug. Die Zunahme der Stabilität im Hochgeschwindigkeitsflug ist sehr wünschenswert, da sich schon geringe Fehler in der Ausführung eines starken Wurfes unter diesen Bedingungen übertrieben auswirken. Abgesehen von der Tatsache, dass die Rillen vorgesehen sind und dadurch die Stabilität erhöht wird, wird die Wahrscheinlichkeit eines schlechten Fluges auf Grund eines starken oder mit hoher Geschwindigkeit ausgeführten Wurfes verringert.
Zusätzlich zu den verschiedenen zuvor beschriebenen Wurfarten kann die Untertasse ebenso zur Ausführung anderer Manöver verwendet werden. Zum Beispiel verursacht ein hoher, leichter Wurf der Untertasse ein Hochziehen und sanftes Abwärtsgleiten in dem Ausmass, als der Auftrieb der Schwerkraft entgegenwirkt. Dieser Gleitvorgang befähigt jemanden, der mit dem Werfer zusammenarbeitet, das Spielzeug mühelos aufzufangen, wenn es vertikal absinkt. In ähnlicher Weise kann ein Wurf ausgeführt werden, bei dem der Werfer mit dem Spielzeug hinter seinem Rücken beginnt, es dann am Schenkel vorbei in eine vertikale Ebene bringt, und dann das Handgelenk kreisen lässt, so dass die Untertasse in eine nahezu horizontale Ebene gebracht wird und mit einem Ruck des Handgelenkes in etwa horizontaler Richtung freigelassen wird, um sie in Flug zu versetzen.
Obwohl die Störeinrichtungen, die die Grundlage der Verbesserung der Untertasse nach der Erfindung bilden, als den Umfang der Untertasse umfassende kreisförmige Rillen gezeigt worden sind, sind verschiedene Abänderungen und Ausführungen solcher Einrichtungen möglich. Andere Vorkehrungen zur Unterbrechung der gleichmässigen Luftströmung über die konvexe Seite der Untertasse sind ebenfalls möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aerodynamisches Spielzeug in Art einer "fliegenden Untertasse", das ein flaches Mittelstück aufweist, welches an Ober-und Unterseite von im wesentlichen ebenen, kreisförmigen Flächen begrenzt ist, einen daran anschliessenden Bereich besitzt, der mit einer konvexen Deckfläche und einer konkaven, nach unten weisenden Fläche ausgestattet ist, und von einem nach unten weisenden,
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