Verfahren zur Erzeugung des Quertriebes an Quertriebskörpern. und Quertriebskörper zu seiner Ausübung. Bei Quertriebskörpern, das heisst Kör pern, an denen quer oder senkrecht zur Be- -tvegungs- bezw. zur Strömungsrichtung ein Trieb, Auftrieb, Abtrieb, Seitentrieb erzeugt wird. wie beispielsweise bei Tragflügeln von Flugzeugen, Flügeln von Turbinen,
kurz bei Fl@i.elien, die in der Strömung bewegt wer- rlen, und die entweder Energie auf die Strö- inung übertragen, oder der Strömung Ener gie entnehmen oder in irgendeiner Form Energie mit ihr austauschen, tritt der Übel stand auf, dass die Strömung sieh -von den begrenzenden festen oder beweglichen Wän- tic-ii ablöst.
Hierd'ureh wird der gewüns:ehte Strömungsverlauf nicht erreicht; vor, allem sind .die auf die Wände ausgeübten Kräfte geringer, als wenn die .Strömung vollkom men an den Wänden anliegt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfah ren zur Erzeugung .des Quertriebes an Quer- triebskörpeim, das darin besteht, dass die an rler Oberfläche unmittelbar entlanggleitend.\e, ,liireli Reibung verzögerte Grenzs.chieht .
der Strttmung wenigstens zum Teil entfernt wird, Der Quertriebskörper zur Ausübung die ses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens an seiner Oberfläche Öffnun gen vorgesehen sind zum Zweck, .die an.die- ser Oberfläche unmittelbar entla-uggleitende, durch Reibung verzögerte Grenzschicht -der Strömung wenigstens zum Teil zu entfernen.
Die Erfindung beruht auf folgender Er kenntnis Die bei Flugzeugen, der Flügeloberfläche zunächst liegend Strömungsschicht, die so,- genannte Grenzschicht., bewegt sich infolge der Reibung, die sie an der Flügeloberfläche erfährt, nur langsam, .die Schicht. als solche wä.elist bei grossem Auftrieb bezw. Quertrieb übermässig stark an und: verändert schliesslich die ganze Strömung.
Dies ist im besonderen dann der Fall, wenn der tler Strömung zur Verfügung stehende Querschnitt sich stark erweitert, wenn also der in der Strömung arbeitende Quertriebskörper nach seinem hin- tern Ende hin stumpf ist oder sich :
schnell verjün fit, Wird nun die durch Reibung an der Oberfläche verzögerte Grenzschicht der Strö mung ganz oder zum Teil vorzugsweise durch Absaugen entfernt, so@ schliesst sich .die Strö mung der Körperbegrenzung ganz oder zu einem sehr erheblichen Teile an, und der Quertrieb, den der Körper in des Strömung erfährt, wird erheblich gesteigert.
Einige Ausführungsbeispiele von Quer- triebskörpen z gemäss vorliegender Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht ein Flug zeug mit als Tragflügel und . Propeller aiu- gebildeten Quertriebskörpern gemäss der Er findung; Fig. 2 ist eine teilweise Draufsicht davon;
Fig, 3 zeigt in grösserem Massstab den Schnitt durch eine Saugöffnung- bei einem Tragflügel, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist; Fig. .1 zeigt eine andere Ausführungs- form der Erfindung bei einem Tragflügel; Fig. 5 zeigte einen: als Tragflügel ausge- Uldeten Quertriebskörper mit verstellbarer Hinterkante;
Fig. 6 schliesslich zeigt einen als Flügel rad ausgebildeten Quertriebskörper, wie bei spielsweise ein9 schnellaufende Wasser turbine.
Die Figuren zeigen nur Ausführungsbei spiele der Erfindung, edier Bereich der Erfin dung ist nicht auf sie eingeschränkt. Gleiche Teile sind' mit den gleichen Buchstaben be zeichnet.
In den Figuren bedeutet 11 den Rumpf eines Flugzeuges, 12 die Tr@iflügel, g auf deren Oberfläche Öffnungen 13 angebracht sind, durch die mittelst der Rohrleitungen 14, 15 und der Pumpe 16 die Grenzschicht der Strömung ganz oder teilweise abgesaugt wird. Ab Pumpe dient in dem Ausführungs beispiel der Fig. 1 und 2 ein Flügelrad, wie es im einzelnen später anhand) der Fig. 6 beschrieben ist.
An Stelle dieser Pumpe kön nen auch zur Erzeugung dies für die Absau- aung erforderlichen Unterdruckes beliebige andere Einrichtungen dienen. Unter Umstäii- rfPn ist es auch zweckmässig, den Untprd\ruelz von der. Strömung oder dem Fahrtwinde selbst, mittelbar oder unmittelbar, zu er ,zeugen.
Die Üffnungen 13 werden mittelst der Pumpeneinrichtung unter Untemdruck ge setzt; die durch die Schlitze abgesaugte Grenzschicht gelangt dann durch die Rohre 14, 15 zum Gebläse 16, da- bei Flugzeugen beispielsweise von den Flugzeugmotoren werden kann, oder aber durch be sondere Gebläsemotaren. Das Gebläse kann unter Umständen abgestellt -erden.
wenn das Flugzeug -ich horizontal bewegt.; es wird beispieIsweisc- dann angestellt. Wenn das Flugzeug steigt-.
Falls das Gebläse zum Absaugen niclü gebraucht wird, so kann es bei Flugzeugen beispielsweise dazu benutzt werden, um den Flugzeugmotoren. in grossen Höhen Luft zu zuführen.
Die Öffnungen können in Farin von eiiicm oder mehreren Schlitzen oder sonsti gen Öffnungen in Richtung der Spannweite des Flügels vo@rliaii,den ,ein. Die Saugstellen oder -öffnungen können einzeln oder gemein sam geregelt werden. So können die ein zelnen Saugstellen in einzelne Kammern führen, deren Eintrittsöffnungen zu einem gemeinsamen Saugeraum getrennt, je für sieh, geregelt werden.
Zur R,egelun.g de- Druckes können belie bige Einrichtungen dienen. So können Dros- selvorrichtungcii, Klappen, Ventile oder der gleichen mehr verwendet werden. Auch kann die Regelung dadurch erfolgen, rlass die ein zelnen Schlitze je mit einer besondern Druck stufe der Pumpe in Verbindung stehen, o dass an jeder Absaugstelie, der jeweils er wünschte Saugdruck herrscht.
Dieser Druck kann von Offnung zu Offnung je nach den erwünschten Verhältnissen eingestellt wer den.
Zur Einstellung des Druckes sind in denn Ausführungsb-ispiel der Fig. 1 Klappen 20 verwendet, die der grösseren Deutlichk4,it hal ber zugleich finit den Saugöffnungen der Fig. 3 in grösserem Masstabe gezeichnet cind- Durch diese Klappen 20 werden die Öff nungen 13 verschlossen, falls bei bestimmten Betriebszuständen ein vermehrter Quertrieb nicht erwünscht ist.
Diese Klappen können na-ah Belieben, beispielsweise vom Flugzeug- führer, durch Hebel, Gestänge, oder ähnliche Einrichtungen geöffnet und geschlossen wer den. In dem Ausführungsbeispiele der Fig. 1 werl.en dir Klappen durch Seilzüge 17, 18, 19 bedient.
Da die durch den Absaugschlitz strö mende Grenzschicht unter Umständen mit grosser Geschwindigkeit einströmt, kann rnan ilie Schlitzränder 21, 22 (Fig. 3) nach dem Flügelinnern zu divergent ausbilden, so dass -- wie dies Fig. 3 zeigt - .die Wirkung eines Diffusors eintritt, dia@ss3 nämlich die h olle Geschwindigkeit der eintretenden Strömung in Druck umgewandelt wird.
Die Anwendung der Erfindung beim Flugzeug ist nicht auf die Tragflächen be schränkt. So sind in dem Ausführungsbei- --piele der Fig. 1 auch die Steuerflächen als Quertriebskörper gemäss der Erfindung aus gebildet.
In diesem Beispiel ist sowohl das Seitensteuer 25, als auch das; Höhensteuer 26 hohl ausgeführt und mit Schlitzen 27 bezw. 28 und 29 versehen, durch die mindestens die durch Reibung verzögerte Grenzschicht der an den Steuerflächen entlang gleitenden Strömung abgesaugt wird. Da, es sich hier um symmetrische Flächen handelt, die nach beiden.
Seiten hin wirken sollen, sind beide Seiten mit Saugöffnungen versehen, wie dies das Höhensteuer 26 mit den Öffnungen 28 und 29 zeigt. Dementsprechen3 ist der In nenraum durch eine Mittelwandung 34 un terteilt; die beiden entstehenden Räumewer- den durch getrennte Saugleitungen 30, 31 bezw. 32, 33 unter Saugdruck gesetzt, der von dem Gebläse 16 oder mittelst anderer geeigneter Saugeinrichtungen. erzeugt wer den! kann.
Bei den Steuerflächen werden Saugöffnungen auf beiden Seiten der Fläche angeordnet, ebenso bei andern Flächen, die symmetrisch ausgeführt in der Strömung arbeiten sollen, wie beisP;elsw@cisc Segel- fläc.ben zum Antrieb von Schiffen, Bei Tragflügeln:
kann man, wie dies die Fig. 1 und 2 zeigen, die Saugöffnungen nur auf der Oberseite des Flügels anordnen. 1VIan kann. aber auch, wie dies Fig. 4 zeigt, Saugöffnungen 35 auf dier Unterseite des Tragflügels oder eines sonstigen Quertriebs- flügels anbringen.
Diese Anordnung ist im besondern deshalb wertvoll, weil bei einem stark gekrümmten Flügel, wie er in Tig. -1 dargestellt ist, die Strömung sich auch bei kleinen Aasstellwinkeln des! Flügels auch an der Unterseite ablöst.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der das hintere Ende 40 eines Flügels: 11 verstellbar ist, wie beispielsweise die Verbindungsklappe von Flugzeugen. Bei dieser Anordnung kann durch einen in der Nähe J .er Gelenk stelle liegenden Absaugspalt 41 das Abreeissen der Strömung, das an,dieser Stelle leicht ein treten k.a.ün, vermieden. werden.
Die Absaugöffnungen gemäss der Erfin dung werden an den Stellen des Quertriebs körpers angeordnet, an denen die durch Rei bung an der Oberfläche verzögerte Grenz schicht ihre Dicke wesentlich zu vergrössern strebt, also an .den Stellen, an denen die Strömung durch Erweiterung des ihr zur Verfügung stehenden Querschnittes oder ähn liche Umstände gezwungen wird, ihre Ge schwindigkeit zu verkleinern und in Druck umzusetzen.
Fig. 6 schliesslich zeigt als Ausführungs- beiApiel die Ausbildung von Quertriebskör- pern. als, Flügel 50 eines Flügelrades. Die Flügel, die ein Querprofil aufweisen, das mit 51 bezeichnet ist, werden., wie bei den oben bezeichneten Beispielen, die Tra,a¯Flü- gel, hohl ausgeführt und' auf der einen: Seite der Oberfläche mit Schlitzen 52 versehen.
Diese Schlitze können beispielsweise von der hehlen Welle 53 dm Flügelrades saus, wie oben im einzelnen beschmieben, unter Unter druck gesetzt werden.
Das Flügelra, & kann in dem Beispiel -der Fig. 6 eine schnellau fende Wasserturbine da.ratelleri; es kann aber auch als Propeller Verwven:düng finden, beispielsweise .als Propeller 53 zum Antrieb des Flugzeuges in dein Ausführungsbeispiele
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der <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> und <SEP> ?. <SEP> oder <SEP> als <SEP> Pumpe <SEP> oder <SEP> Ge bläse <SEP> X <SEP> (Fig.
<SEP> 1) <SEP> zur <SEP> Entlüftung <SEP> der <SEP> Q.uc#r triehskürper,
<tb> Eist <SEP> nicht <SEP> unbedingt <SEP> erforderlich, <SEP> dii Flügel <SEP> nur <SEP> auf <SEP> der <SEP> einen <SEP> Seite <SEP> mit <SEP> Schlitzen
<tb> zii <SEP> versehen, <SEP> sie <SEP> können <SEP> auf <SEP> der <SEP> Vorderseite
<tb> oder <SEP> auf <SEP> der <SEP> Rückseite, <SEP> oder <SEP> auch <SEP> auf <SEP> bei di@n <SEP> Seiten <SEP> mit <SEP> Schlitzen <SEP> versehen <SEP> werden,
<tb> cluicli <SEP> die <SEP> die <SEP> an <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> durch <SEP> Rei bung <SEP> verzöoerte <SEP> Grenzschicht <SEP> nach <SEP> dem
<tb> Flügelinnern <SEP> hin <SEP> und, <SEP> gegebenenfalls <SEP> auch
<tb> durch <SEP> die <SEP> Welle <SEP> (Rohrleitung <SEP> 54, <SEP> Fig. <SEP> 1)
<tb> ahg.esaugt <SEP> werden <SEP> kann.
<tb>
Bei <SEP> einem <SEP> so <SEP> ausgebildeten <SEP> Qu.ertrieb körper <SEP> wird <SEP> erreicht, <SEP> dass <SEP> sich <SEP> - <SEP> selbst <SEP> bei
<tb> ungünstiger <SEP> Beaufschlagling <SEP> der <SEP> Flügel
<tb> durch <SEP> die <SEP> Strömung <SEP> - <SEP> volle <SEP> Wirksamkeit
<tb> <I>flcr</I> <SEP> Flügel <SEP> ergibt. <SEP> Bei <SEP> einem <SEP> Stillstand <SEP> di,s
<tb> Flügelrades, <SEP> beispielsweise <SEP> einer <SEP> Turbine,
<tb> nehmen <SEP> nämlich <SEP> die <SEP> Flügel <SEP> oder <SEP> Schaufeln
<tb> nur <SEP> gerin@#e <SEP> Kräfte <SEP> auf, <SEP> weil <SEP> die <SEP> Strömung
<tb> :
ich <SEP> ablöst. <SEP> Diese <SEP> Kräfte <SEP> reichen <SEP> unter <SEP> Um ständen <SEP> nicht <SEP> aus, <SEP> um <SEP> die <SEP> Lagerreibung <SEP> zu
<tb> überwinden. <SEP> Werden <SEP> nun <SEP> die <SEP> Fliigel <SEP> als
<tb> Quertriebskörper <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> aus gebildet. <SEP> so <SEP> kann <SEP> auch <SEP> bei <SEP> Stillstand <SEP> das
<tb> volle <SEP> Drehmoment <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> entwickelt
<tb> werden. <SEP> Man <SEP> kann <SEP> den <SEP> zur <SEP> Absaugung <SEP> er forderlichen <SEP> Unterdruck <SEP> durch <SEP> 3a.3 <SEP> Wasser,
<tb> das <SEP> die <SEP> Turbine <SEP> be.aufschlagt. <SEP> selbst <SEP> erzeu gen, <SEP> indem <SEP> man <SEP> einen <SEP> Teil <SEP> des <SEP> Wassers
<tb> durch <SEP> ein <SEP> besonderes., <SEP> innerhalb <SEP> ofl:
#r <SEP> ausser halb <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> liegendesi <SEP> Saugrohr <SEP> leitet.
<tb> mit <SEP> dessen <SEP> engster <SEP> Stelle <SEP> die <SEP> Kanäle <SEP> in <SEP> Ver bindung, <SEP> stehen, <SEP> die <SEP> zur <SEP> Absaugling <SEP> der
<tb> Grenzschieln <SEP> dienen.
<tb>
Durch <SEP> flie <SEP> Quertriebsköiper <SEP> '!'er <SEP> Erfin-.
<tb> dein-, <SEP> bei <SEP> denen <SEP> dio <SEP> an <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> un mittelbar <SEP> entlanggleitende, <SEP> durch <SEP> Reibuno#
<tb> veizöoerte <SEP> Grenzschicht <SEP> der <SEP> Strömung <SEP> abgc, saugt <SEP> wird, <SEP> gelingt <SEP> es, <SEP> die <SEP> Strömung <SEP> an <SEP> der
<tb> Körperbegrenzung <SEP> zu <SEP> halten <SEP> und <SEP> damit <SEP> aber
<tb> auch, <SEP> wie <SEP> die <SEP> Untersuchungen <SEP> gezeigt- <SEP> haben,
<tb> f'eii <SEP> Auftrieb <SEP> des <SEP> Q.uertriebskörpers <SEP> eilieb lich <SEP> zu <SEP> steigern <SEP> und <SEP> zugleich <SEP> den <SEP> Form widerstand <SEP> des <SEP> liörpers <SEP> wesentlich <SEP> zu <SEP> ver 3lingern,