Die Erfindung betrifft ein in Luft oder in oder auf Wasser oder auf dem Boden bewegungsfähiges oder tragfähiges Fahrzeug, mit einem Antriebssystem, das mindestens zwei von Hydromotoren getriebene Propeller aufweist und bezweckt vor allem eine hohe Sicherheit und stabile Lage, insbesondere Fluglage des Fahrzeuges bei wirksamem, insbesondere automatischem Vorschub desselben.
Im besonderen ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Doppelsicherheitssystem für Flugzeuge zu gewährleisten, das einen weiteren Flug oder eine Landung auch dann ermöglicht, wenn eines der Antriebssysteme oder ein Teil desselben ausfällt. Insbesondere sieht die Erfindung ein Fahrzeug vor, das sowohl als Landfahrzeug als auch als Luftfahrzeug benutzt werden, zum Beispiel senkrecht oder schräg starten und landen, in der Luft stehen oder fliegen oder auf der Strasse wie ein Auto fahren oder in der Luft bremsen und gegebenenfalls auch rückwärts fliegen und fahren kann.
Bekannte hydrostatisch angetriebene Luftfahrzeuge verwenden eine Verzweigung eines Druckfluidstromes in mehrere Druckfluidströme zum Antrieb mehrerer Propellermotoren, wodurch Kommunikation zwischen den einzelnen Motoren entsteht, so dass die die Propeller treibenden Hydromotoren mit verschiedenen Drehzahlen umlaufen können, was - insbesondere bei Böen oder Luftturbulenzen - zum Kippen und Abstürzen des Luftfahrzeuges führen kann. Andere Luftfahrzeuge verwenden eine hydrostatische Serienschaltung derartig, dass das Fahrzeug beim Start oder der Landung nicht geradeaus gehalten werden kann.
Andere betriebssichere Luftfahrzeuge verwenden entweder eine Serienschaltung hydrostatischer Motoren in Fahrtrichtung hintereinander oder einen Antrieb verschiedener propellertreibender Hydromotoren mit räumlich voneinander getrennten Druckfluidströmen gleicher Durchflussmenge, um eine sichere Synchronisierung der Propellerdrehzahl zu sichern (z. B. USA-Patente 3 211 399; 3 245 637; 3 353 806; 3 253 807; 3 260 489; 3 345 016; 3 614 029).
Die Erfindung befasst sich nur mit derjenigen Gruppe von durch Hydromotoren getriebenen propellergetriebenen Fahrzeugen, insbesondere Flugzeugen, die im Prinzip eine Betriebssicherheit gewährleisten und in denen entweder eine Serienschaltung mehrerer Hydromotoren in einen Druckstrom vorgesehen ist, so dass eine erzwungene Synchronisierung der Propellerdrehzahl mehrerer Propeller verwirklicht werden kann, oder in denen eine Parallelschaltung mehrerer propellertreibender Hydromotoren in räumlich voneinander getrennte Druckfluidströme gleicher oder verhältnisgleicher Fluidflussmenge eingeschaltet sind und dadurch die Drehzahl mehrerer Propeller synchronisiert ist.
Es arbeite beispielsweise der vordere Motor mit doppeltem Fluiddruck, so dass er gewissermassen einen Motor plus Pumpe zum Antrieb des in Serie nachgeschalteten Motors darstellt.
Der vordere Motor hätte dadurch mehr als doppelt so hohe Verluste durch Reibung und Leckage als der nachgeschaltete Motor. Der Wirkungsgrad und die Leistung wäre dadurch bei übermässiger Ölerhitzung und zu hohem Gewicht sehr gering.
Die Erfindung besteht demgegenüber im Sinne der vorerwähnten Aufgaben darin, dass mindestens zwei Propeller durch mittels separater Druckmittelleitungen gespiesene Hydromotoren antreibbar sind, wobei mindestens ein Propeller in Fahrtrichtung vorn und mindestens einer in Fahrtrichtung hinten angeordnet ist, und dass das Antriebssystem Mittel zur Erzeugung der Vorwärtsfahrt aufweist.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis des Schluckvolumens eines oder mehrerer, einen oder mehrere vorgeschaltete Propeller treibenden Hydromotors zu dem Fördervolumen der ihm zugeschalteten Förderkammern einer oder mehrerer Hydropumpen grösser bemessen als das Verhältnis des Schluckvolumens eines oder mehrerer, einen oder mehrere nachgeschaltete Propeller treibenden Hydromotors zu dem Fördervolumen der ihm zugeschalteten Förderkammern einer oder mehrerer Hydropumpen.
Die Ungleichheit der vorbeschriebenen Verhältnisse kann entweder dadurch erzielt werden, dass die Förderkammern der Hydropumpen gleich, aber das Schluckvolumen des oder der vorgeschalteten Hydromotoren grösser als das Schluckvolumen des oder der nachgeschalteten Hydromotoren ist, oder dadurch, dass die Schluckvolumen des oder der vorgeschalteten Hydromotoren grösser als dasjenige des oder der nachgeschalteteten Hydromotoren ist.
In beiden Fällen wird dadurch beim Fahrzeug mit im wesentlichen senkrechten Propellern ein etwas geringerer Auftrieb durch den vorderen Propeller oder die vorderen Propeller erzeugt als durch den hinteren oder die hinteren Propeller, so dass sich das Fahrzeug automatisch etwas nach vorne neigt und dadurch selbsttätig vorwärts fliegt.
Ähnliches lässt sich durch unterschiedliche Bemessung der Propeller erzielen.
Durch die unterschiedliche Bemessung der Schluckvolumen der vor- und nachgeschalteten Hydromotoren kann ferner erreicht werden, dass bei Einschaltung der Hydromotoren in parallele Druckfluidströme eine Beeinflussung oder Steuerung des Fahrzeuges in Fahrtrichtung erfolgen kann.
Zwecks besonderer Sicherheit von Rotorflügelfahrzeugen werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Propellerantrieb hydrostatische Doppelmotoren verwendet, bei denen zwischen den Rotoren derselben und einer ihnen gemeinsamen Welle ein Freilauf angeordnet ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass die die Propeller treibenden Hydromotoren auch dann weiterarbeiten, wenn entweder einer der Druckfluidströme ausfällt oder einer der Rotoren der Hydromotoren heissläuft oder festklemmt. Die Erfindung schafft daher ein besonders betriebssicheres Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder kombiniertes Luft-Wasser-Landfahrzeug, das gegebenfalls auch auf der Strasse fahren oder von der Strasse oder dem Wasser aus in die Luft aufsteigen und zurück landen kann.
Gegebenenfalls können manuell oder automatisch abschaltende Umschaltventile vorgesehen sein, die notfalls den Druckfluidstrom zum ausgefallenen Rotor dem weiter arbeitenden Rotor zusätzlich zuteilen. Dann kann die volle Leistung aller weiter arbeitenden Antriebsmaschinen zum grossen Teil weiter zum Propellerantrieb verwendet werden.
Durch die Erfindung wird insbesondere im Falle eines Flugzeuges bzw. eines als Flugzeug verwendbaren Fahrzeuges eine so hohe Betriebssicherheit erzielt, dass das Flugzeug auch von unerfahrenen Piloten geflogen werden kann, insbesondere dann, wenn sie mit Radarkontrolle des Anstellwinkels des Fahrzeuges versehen sind, und auch als Luft-Landfahrzeug aus dem Verkehr auf der Autobahn oder Schnellstrasse aufsteigen oder in den Verkehr der Kraftfahrzeuge auf Schnellstrassen betriebssicher einlanden kann.
Der vorbeschriebene Hub-Schluck-Volumenunterschied ist vorzugsweise nur so gross, dass ein angemessener Anstellwinkel des Fahrzeuges zur Horizontalen bei der Vorwärtsfahrt entsteht, der infolge Begrenzung des Hub-SchluckVolumenverhältnisses nicht überschritten werden kann. Dadurch bleibt eine stabile Fluglage in allen Flugzuständen gesichert.
Sinngemäss entsprechende Volumenverhältnisse können auch bei insbesondere flugfähigen Fahrzeugen mit in Fahrtrichtung zwei oder mehreren vorgeschalteten Propellern und zwei oder mehreren nachgeschalteten Propellern und vier (oder mehr) voneinander getrennten parallen Druckfluidströmen zum Antrieb der Hydromotoren vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann ein vorgeschalteter oder ein nachgeschalteter Hydromtor, z. B. durch Schluckvolumenverstellung, oder eine Förderkammerngruppe des Druckfluiderzeugers, z. B.
durch Hubvolumen-Verstellung, begrenzt regelbar sein.
Zweckmässig wird jeweils die Hälfte der Hydromotoren mit Schluckvolumenverstellung oder die Hälfte der Förderkammerngruppen des oder der Druckfluiderzeuger mit einer begrenzt regelbaren Hubvolumenverstellvorrichtung versehen.
Dadurch kann die Drehzahl der Hälfte der angeordneten Propeller um einen relativ kleinen, aber ausreichenden Betrag relativ zu den nicht drehzahländerbaren Motoren und Propellern verändert werden, wodurch der Anstellwinkel des Fahrzeugs zur Horizontalebene in ausreichendem Umfange geregelt werden kann, um die beabsichtigte Vorwärtsfahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu erhalten, während gleichzeitig durch die Begrenzung des Regelbereiches zwangsweise gesichert ist, dass der Anstellwinkel des Fahrzeuges nicht zu gross werden kann und das Fahrzeug deshalb nicht kentern oder abstürzen kann, auch wenn der Pilot Bedienungsfehler machen würde.
Der Antrieb der Pumpen oder Druckfluiderzeuger kann durch eine gemeinsame Antriebsmaschine, wie einen Verbrennungsmotor, eine Gasturbine oder dergleichen erfolgen. Es können hierbei mehrere Pumpenaggregate mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, wobei das oder die Pumpenaggregate zusammen mindestens vier räumlich voneinander getrennte Förderkammerngruppen enthalten, die vier voneinander getrennte Druckfluidströme zu der gleichen Anzahl von Schluckkammerngruppen in entsprechenden, propellertreibenden Hydromotoren durch ununterbrochene Fluidleitungen schicken, so dass alle Hydromotoren gezwungen sind, die gewollte Drehzahl zu laufen, weil aus keiner der Leitungen Fluid entweichen kann und die betreffenden ihr Volumen vergrössernden Kammern der Hydromotoren mit sich verkleinernden Kammern der Pumpe(n) direkt einen in sich geschlossenen Raum bilden.
Alle vier (oder auch mehr) Förderkammerngruppen können in einem einzigen, gemeinsamen Gehäuse zu einer Vierstrom- oder Mehrstrompumpe betriebssicher vereinigt sein, und in allen Fällen kann Verhältnisgleichheit oder Gleichheit des Umlaufes der vom Pumpenaggregat kommenden separierten Druckfluidleitungen und damit der die Propeller treibenden Hydromotoren erzwungen werden.
Damit das Fahrzeug sowohl die Voraussetzungen für die Zulassung als Auto auf der Strasse als auch die Bedingungen für die Zulassung als Luftfahrzeug erfüllt und somit sowohl als Auto als auch als Flugzeug eingesetzt werden kann, müssen Bedingungen erfüllt sein, die keines der bisher bekannten Fahrzeuge erfüllen konnte. Zum Beispiel darf ein Strassenfahrzeug nicht wesentlich breiter als etwa 2,50 Meter sein, um für den Strassenverkehr zugelassen zu werden. Ausserdem muss es in gleicher Weise wie die anderen Fahrzeuge im Strassenverkehr schnell und langsam fahren und bremsen können.
Auch darf es keine freien Propeller haben, die Passanten oder Fahrzeuge im Strassenverkehr verletzen könnten, und schliesslich muss es auch in der Luft in der Lage sein, mit gleicher Geschwindigkeit fliegen und bremsen zu können wie die Fahrzeuge auf der Strasse, um zwischen zwei Fahrzeugen, die auf der Strasse fahren, beschleunigen, oder bremsen, gefahrlos einlanden zu können. Durch die Erfindung lassen sich alle diese Bedingungen erfüllen, und zwar insbesondere dadurch, dass vor der Fahrzeugkabine mindestens ein in einem Mantel angeordneter Vertikal- oder Schrägpropeller angeordnet und mittels des Antriebssystems der Erfindung betrieben ist und ein entsprechender ummantelter Propeller hinter der Fahrzeugkabine.
Die Abmessungen des Mantels werden vorzugsweise so gewählt, dass dessen Aussendurchmesser kleiner als die zulässige Breite eines Strassenfahrzeugs ist. Bevorzugt ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Anordnung von zwei ummantelten Propellern vor der Fahrzeugkabine und zwei hinter der Fahrzeugkabine, wobei die Propeller durch drehzahlsynchronisierte Hydromotoren angetrieben werden. Da derart kleine Propeller eine sehr hohe Antriebsleistung benötigen würden, um das Gewicht des beladenen Fahrzeuges durch die Luft zu tragen, ist die erfindungsgemässe Ausführung mit zwei oder vier ummantelten Schrauben für die Fälle gedacht, in denen ein hoher Treibstoffverbrauch annehmbar ist.
Für den rationellen Einsatz mit geringer Antriebsleistung, etwa der heutiger schwerer Personenwagen, dient dagegen zweckmässig eine Ausführung mit vier ummantelten Propellern vor der Fahrzeugkabine und vier hinter derselben. Dadurch wird eine grössere Luftmasse durch die Propellermäntel beschleunigt und folglich die Tragkraft des Fahrzeugs pro gegebener PS-Leistung grösser.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Propeller in schräggestellte, besonders geformte Mäntel eingesetzt, so dass diese bei Schnellflug als Tragflächen wirken.
Die Mäntel und Propeller können zusammen mit den sie treibenden Hydromotoren schwenkbar angeordnet sein, um den Schubwinkel verändern und in der Luft auch wirksam bremsen zu können. Weitere Ausführungsbeispiele befassen sich mit Kontroll- und Steuermitteln.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fahrzeugs,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Doppelmotor mit Freilauf zum Antrieb des Fahrzeuges bzw.
dessen Propeller, z. B. nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-III von Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fahrzeuges mit Teilschnitten entlang der Linie IV-IV durch Fig. 5,
Fig. 5 eine Draufsicht von oben auf das Fahrzeug der Fig. 4,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fahrzeugs,
Fig. 7 eine Draufsicht von oben auf das Fahrzeug der Fig. 6,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes aus zwei Zweistrompumpen zusammengesetztes Vierstrom-Druckfluid-Erzeugungsaggregat zum Antrieb von Hydromotoren mittels getrennter paralleler Druckfluid-Kreisläufe,
Fig.
9 einen Querschnitt durch Fig. 8 entlang der Schnittlinie IX-IX,
Fig. 10 einen Querschnitt durch Fig. 10a entlang der Schnittlinie X-X,
Fig. 10a eine Ansicht auf ein erfindungsgemässes, parallelgeschaltetes Doppelregelorgan zur Durchfluss- und Beipass Steuerung zweier paralleler Druckfluidströme mit teilweisen Schnitten durch die Anschlussleitungen,
Fig. 11 eine Seitenansicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 12 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fahrzeuges der Erfindung,
Fig. 13 eine Draufsicht auf das Fahrzeug der Fig. 12,
Fig. 14 einen Teil des Fahrzeuges der Fig. 12 im Vorwärts Aufstieg,
Fig. 15 einen Teil des Fahrzeuges der Fig. 12 beim Bremsen in der Luft zwecks Einlandens auf einer Strasse oder einem Boden oder zwecks Fahrtverminderung in der Luft,
Fig.
16 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Fahrzeuges, z. B. der Fig. 12, mit zusätzlichen Einrichtungen,
Fig. 17 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fahrzeuges gemäss der Erfindung,
Fig. 18 eine Draufsicht auf das Fahrzeug der Fig. 17,
Fig. 19 einen Längsschnitt senkrecht zur Verstellebene der Durchflussmengenrege!ung durch eine erfindungsgemässe Mehrstrompumpe zum Antrieb und zur Drehzahl-Synchronisierung der die Propeller treibenden Hydromotoren in Fahrzeugen gemäss der Erfindung,
Fig. 20 eine Draufsicht auf ein schematisch gezeichnetes einfachstes Fahrzeug mit automatischem Vorschub nach der Erfindung und
Fig. 21 eine ähnliche Draufsicht auf ein entsprechend vereinfacht schematisch dargestelltes Fahrzeug gemäss der Erfindung, jedoch in einer anderen Ausführungsart und mit vier Propellern.
In Fig. 1 sind die als Druckfluiderzeuger dienenden Hydropumpen 1 und 2 für die Erzeugung mehrerer räumlich voneinander getrennter Druckfluidströme verhältnisgleicher oder einander gleicher Durchflussmenge durch die Antriebsmaschinen, z. B. Verbrennungsmotoren, Gasturbinen od.dgl., 13 und 14 angetrieben. Das Fahrzeug ist mit Rädern 10 ausgerüstet, mittels derer es auf der Strasse oder auf dem Boden fahren oder rollen kann und die durch entsprechend gespiesene Hydromotoren (hydrostatische Motoren) angetrieben werden können. Eine Fahrzeugkabine 9 dient der Aufnahme von Personen oder Fracht. Tanks 26 und 27 sind z. B. Treibstofftanks, Tanks 24 und 25 z. B. Druckfluidtanks für Hydraulikkreisläufe.
Es sind mehrere derartige Tanks für das Druckfluid der Hydraulik kreisläufe angeordnet, am besten je ein Tank zu je einem oder zwei Hydraulikkreisläufen, damit bei Ausfall eines der Tanks oder eines der Kreisläufe oder bei Leitungsbruch nur das Druckfluid des betreffenden beschädigten Kreislaufes ausfällt, der übrige Kreislauf oder die weiteren Kreisläufe aber aus den ihnen speziell zugeordneten Hydraulikfluidtanks weiter gespeist werden können. Propeller 11 und 12 werden von Motorwellen 7 und 8 angetrieben, die in den als Hydrodoppelmotoren ausgebildeten Hydromotoren 3,4 bzw. 5, 6 mit zwischengeschalteten Freiläufen gelagert sind. Eine Art der Ausführung dieser Motoren ist in Fig. 2 und 3 dargestellt.
Von der Zweistrompumpe 1 aus fliesst der erste Druckstrom durch die durchgehende Druckfluidleitung 15 zum und durch den Rotor 3 des Hydromotors 3, 4 und durch die Rücklaufleitung 19 zurück zur Pumpe 1. Der zweite Druckfluidstrom der Hydropumpe 1 fliesst durch die durchgehende Druckfluidleitung 16 zum und durch den Rotor 6 des Hydromotors 5, 6 und durch die Rücklaufleitung 21 zur Pumpe 1 zurück. Von der Zweistrompumpe 2 aus fliesst der erste Druckfluidstrom durch die durchgehende Druckfluidleitung 17 zum und durch den Rotor 5 des Hydromotors 5, 6 und durch die Rücklaufleitung 22 zur Pumpe 2 zurück, während der zweite Druckfluidstrom der Hydropumpe 2 durch die durchgehende Druckfluidleitung 18 zum und durch den Rotor 4 des Hydromotors 3, 4 und durch die Rückfluidleitung 20 zurück zur Zweistrompumpe 2 fliesst.
Zwischen den Fluidleitungen können Stabilisierungsrippen 23 angeordnet sein.
Durch die Anordnung nach Fig. ist erreicht, dass dann, wenn eine der Antriebsmaschinen 13 oder 14 ausfällt, trotzdem die Hydromotoren 3, 4 und 5, 6 und damit die Propeller 11 und
12 angetrieben bleiben, und zwar durch die andere der Antriebsmaschinen, deren Mehrstrompumpe und deren in ihre Kreisläufe geschaltete Hydromotoren. Ebenfalls kann bei Ausfall eines der Rotoren der Hydromotoren der andere weiter laufen, da der stehenbleibende Rotor sich durch Freilauf von der Propellertreibwelle 7 oder 8 abschaltet. Die Betriebssicherheit, die durch die beschriebene Schaltung und die beschriebene Motoranordnung verwirklicht ist, ist auch in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung gegeben, wird jedoch bei der Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele der Erfindung nicht wiederholt, da deren Kreislaufschaltungen aus der Fig. 1 im Prinzip erklärt sind.
In den Mehrpropeller-Ausführungsbeispielen der Erfindung sind entsprechende vermehrfachte Kreislaufschaltungen angeordnet, meist entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip.
In Fig. 2 und 3, die ein Ausführungsbeispiel eines der erfindungsgemässen vom Fluid durchströmten Motoren zeigen, ist 30 das Gehäuse des Aggregates, in dem die vom Fluid durchströmten, die Arbeitskammern 32 und 33 enthaltenden und mittels Freiläufe mit der Welle 8 verbundenen Rotoren 38 und 39 umlauffähig in den Lagern 31 gelagert sind. Den Arbeitskammern 32 bzw. 33 sind die Verdrängerelemente, z. B. Kolben 34, zugeordnet, die mittels ihrer Abstützteile, z. B. Kolbenschuhe 35, an den Führungen 36, z.B. Umlaufringen, gleiten und sich auf ihnen abstützen, wobei infolge der Exzentrizität zwischen den Rotoren 38 bzw. 39 und der Führung 36 und des Umlaufs des Rotors 38 bzw. 39 der Hub der Verdrängerelemente erzwungen wird, wenn den Arbeitskammern 32 bzw. 33 Fluid unter Druck durch die Zuleitungen 46 oder 47 bzw. 44 oder 45 zugeführt wird.
Die Führungen 36 können als in den Lagern 37 in bekannter Weise umlaufende Ringe ausgebildet sein. Die Rotoren 38 bzw. 39 können seitlich, also an einem ihrer Enden, in Lagern 41 abgestützt oder gelagert sein.
Zwischen den Verdrängerteilen und ihren Abstützteilen können in ebenfalls bekannter Weise hydrostatische Lager 40 angeordnet sein.
Bis hierher ist der Motor ein an sich bekannter Motor, der jedoch als Doppelmotor ausgebildet ist und daher doppelte und räumlich voneinander getrennte Druckmittelzuführungen hat.
Diese sind jedoch in neuer Art angeordnet, wobei die beiden Rotoren am jeweils einander gegenüberliegenden Rotorende Lager 41 aufweisen, derart, dass den Fluidleitungen und Fluidleitungsmündungen 44,46 die Lager 41 am einen Ende des einen Rotors 38 und den Fluidleitungen und Fluidleitungsmündungen 45, 47 die Lager 41 am anderen Ende des anderen Rotors 39 zugeordnet sind.
Die Besonderheit der Ausführung dieses Motors besteht also einmal darin, dass beide Rotoren getrennt voneinander mit Fluid beaufschlagt werden und getrennt voneinander umlaufen können. Des weiteren darin, dass beide achsparallel zueinander angeordneten Rotoren hohl ausgebildet sind und ihnen eine gemeinsame Welle 8 zugeordnet ist. Zwischen der gemeinsamen Welle 8 und jedem Rotor 38 bzw. 39 ist jeweils ein in einer Umlaufrichtung wirksamer, an sich bekannter Freilauf mit den Freilaufrollen oder Kugeln 29 und den Freilauf- und Klemmflächen 42 angeordnet, die mit den Flächen 43 zusammenwirken. Die Flächen 42 sind in einer Umlaufrichtung auf die Fläche 43 zu geneigt. Wird beiden Rotoren 38 und 39 Druckfluid zugeführt, so laufen sie beide, z. B. im Uhrzeigersinn in Fig. 3, um, derart, dass sie die Welle 8 und die Rotoren 38 und 39 miteinander drehfest in einer Umlaufrichtung kuppeln.
Beide Rotoren 38 und 39 treiben dann die ihnen gemeinsame Welle 8 an, so dass diese einen mit ihr gekuppelten oder kuppelbaren Arbeitsteil antreiben kann.
Kommt einer der beiden Rotoren 38 oder 39 zum Stillstand, z. B. durch Bruch oder Verklemmen seiner Steuerteile oder seiner Verdränger- oder Abstützteile, dann läuft die vom anderen, nicht gestörten und weiter umlaufenden Rotor 38 oder 39 angetriebene Welle 8 weiter um, wobei die Freilaufmittel 29 an den weiterlaufenden schrägen Freilaufflächen 42 den dann stillstehenden Rotor von der Welle 8 entkuppeln. Ein ruck- artiges Bremsen von durch die Welle 8 angetriebenen Arbeitsteilen, Rädern, Propellern od.dgl. bei Festfressen eines Hydromotors wird dadurch verhindert. Insbesondere ist dadurch der Absturz von Flugzeugen infolge Heisslaufens oder Fressens eines propellertreibenden Hydromotors vermieden.
Die erfindungsgemässe Freilaufanordnung, die in jedem Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels automatisch wirkt, lässt aber noch eine andere Möglichkeit von Bedeutung zu. Diese besteht darin, dass man nur zwischen einem der Rotoren 38 oder 39 einen Freilauf 28,42,43 anordnet, den anderen Rotor aber fest mit der Welle 8 verbindet. Dadurch kann erreicht werden, dass zu gewollten Zeiten beide Rotoren 38 und
39 die Welle treiben, zu gewollten anderen Zeiten aber nur der fest mit der Welle 8 verbundene Rotor die Welle 8 antreibt, während der andere der Rotoren 38 oder 39 von der Welle 8 frei ist, so dass er keine Reibung auf die Welle 8 übertragen kann.
Dadurch kann einmal ein Antrieb hohen Drehmomentes verwirklicht werden, wenn beide Rotoren 38 und 39 auf die Welle 8 wirken, und zum anderen ein Schnellauf-Antrieb geringen Reibungswiderstandes, wenn einer der Motoren 38 bzw. 39 durch Freilaufwirkung von der Welle 8 abgeschaltet ist.
Der fest mit der Welle verbundene Rotor 38 bzw. 39 übernimmt hierbei den Antrieb der Welle 8 in beiden Richtungen.
In der Ausführung nach Fig. 1 kann das Fahrzeug auch auf dem Lande, z. B. auf der Autobahn oder im Gelände, fahren.
Dazu werden die Motoren 3 bis 6 den Rädern 10 zugeschaltet bzw. die Wellen 7 oder 8 mit den Rädern 10 verbunden.
Wenn man mit grossem Drehmoment, also z. B. mit grosser Zugkraft im Gelände, fahren will, leitet man Druckfluid aus einer gemeinsamen Leitung oder in Parallelschaltung zweier Druckfluidströme in die Rotoren 38 und 39, wodurch dann beide zusammen mit vereinigter Kraft ein höchstes Drehmoment erzeugen. Will man aber schnell auf der Autobahn oder Strasse fahren, wobei man weniger Drehmoment braucht, dann leitet man alles vorher beiden Rotoren 38 und 39 zugeleitete Druckfluid in nur einen der Rotoren 38 oder 39 oder in den fest mit der Welle 8 verbundenen Rotor 38 bzw. 39. Da dieser dann die doppelte Fluidmenge enthält, läuft er entsprechend schneller um.
Durch die Erfindung wird also ein Motor geschaffen, der bei Einrotorantrieb arbeiten kann, ohne den zweiten Rotor eines Doppelmotors mit Reibung mitschleppen zu müssen, wenn das Drehmoment des zweiten Rotors nicht benötigt oder nicht erwünscht ist.
In dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind am Fahrzeug Ringdüsen angeordnet, in die die Propeller und die die Propeller treibenden Hydromotoren eingebaut sind. Die Ummantelung der Propeller oder der Einbau der Propeller in Ringflügel oder Düsen ist an sich bekannt und vielfach verwendet. Die Besonderheit der Ausführung besteht demgegenüber darin, dass einmal die die Propeller umgebenden Düsen schräg angestellt sind und die Mäntel in Flugrichtung Tragflügelprofil in Ringform aufweisen und ausserdem die Mäntel und Propeller so angeordnet sind, dass sie innerhalb der für Strassenfahrzeuge erlaubten Breite untergebracht sind.
Zwecks Erzielung der notwendigen Betriebssicherheit sind die die Propeller treibenden Motoren nach dem Prinzip von Fig. 3 und 4 ausgebildet und durch parallelgeschaltete separierte Kreisläufe hydraulischen Druckmittels gleicher Durchflussmengen angetrieben, wie im Prinzip anhand der Fig.
1 beschrieben. Der Fahrzeugkörper 50 kann ein aus einem Teil gepresster oder gegossener Trägerkörper sein, an dem die Propellerdüsen 60 ausgebildet sind, die die Propeller 58 enthalten, welche durch die Doppelmotoren 61/71, 62/72, 63/73, 64/74, 65/75, 66/76, 67/77, 68/78 angetrieben werden.
Anstelle der Doppelmotoren können auch Einfachmotoren verwendet werden, wenn die Betriebssicherheit es zulässt. Falls Zweistrompumpen vorgesehen sind, werden jeweils diametral gegenüberliegende Motoren in die beiden Kreisläufe geschaltet, z. B. 61 und 68, 62 und 67, 63 und 66, 64 und 65 oder die entsprechenden Motoren mit der Erstziffer 7. Bei Antrieb durch Vierstrompumpen werden durch die eine Pumpe die Motoren 61, 62, 67, 68 und durch die andere die Motoren 63, 64, 65, 66 und entsprechend durch die dritte Pumpe die Motoren der ersten Pumpe, jedoch mit der Vorziffer 7, und durch die vierte Pumpe die Motoren der zweiten Pumpe, jedoch mit der Vorziffer 7 angetrieben. Mit 59 sind der Piloten- und Fahrgastraum, mit 51 und 52 die Antriebsmaschinen bezeichnet, die durch die Ventilatoren 53 dann gekühlt werden, wenn der Luftstrom, z.
B. bei Start, Landung, Senkrechtflug oder Fahren auf der Strasse, nicht ausreicht. Um die Bedingungen der Strassenverkehrsordnung zu erfüllen, bemisst man zweckmässig die Fahrzeugbreite etwas unter 2,50 m und die Durchmesser der Propeller mit etwa einem Meter. Steuerräder 56 für Seitenbewegung und 57 für Horizontalanstellung und 55 für Drehbewegungssteuerungen sind angeordnet. Die hohe Anzahl von 8 Propellern und entsprechenden Düsen 60 und Hydromotoren und Kreisläufen ist vorgesehen, um genügend Luft für Senkrechtflüge zu erfassen, bei ausreichend geringer Antriebsleistung. Da Propeller für den Senkrechtstart und die Senkrechtlandung wenig wirksam sind und daher sehr hohe An triebsleistungen benötigen, benötigen die Fahrzeuge dieser Erfindung, soweit sie auf z.
B. 2,50 m Breite für Strassenverkehr eingeschränkt sind, entsprechend höhere Antriebsleistungen als Hubschrauber mit grossen Propellerdurchmessern.
Die mit nur vier Düsen und Propellersätzen ausgerüsteten Fahrzeuge nach Fig. 12 bis 16 der Erfindung benötigen z. B. für ein Vier-Personen-Fahrzeug für Land- und Luftverkehr etwa 600 bis 1200 PS Antriebsleistung je nach gewünschter Reisegeschwindigkeit.
Die Fahrzeuge nach Fig. 4, 5, 11, 17 und 18 der Erfindung weisen demgemäss je acht Düsensätze mit Propellern auf, wobei die grössere Anzahl von Propellern mit z. B. etwa einem
Meter Durchmesser bei entsprechend grosser Luftmenge und relativ geringer Antriebsleistung höheren Wirkungsgrad im Steig- und Sinkflug erzielbar macht. Zum Beispiel benötigen die achtstrahligen Fahrzeuge gemäss der Erfindung nur etwa 300 bis 500 PS Gesamtantriebsleistung für ein Vierpersonenfahrzeug; vorausgesetzt, dass die Hydro-Mehrstrompumpen und die die propellertreibenden Hydromotoren ausreichend hohe
Wirkungsgrade haben, was dadurch gesichert werden kann, dass man Pumpen und Motoren oder Hydrofluid fördernde Verbrennungsmotoren entsprechend leichter Bauart verwendet.
Die links der Fahrzeugsachse angeordneten Propeller werden gegenläufig zu den rechts der Fahrzeugachse angeordneten ausgeführt, was auch bei den anderen Fahrzeugen der anderen Figuren zweckmässigerweise in gleicher Weise geschieht.
In Fig. 6 und 7 ist ein besonders betriebssicheres, in allen Richtungen vertikal und horizontal flugfähiges und dabei einfach zu steuerndes und billiges erfindungsgemässes Fahrzeug dargestellt. Am Fahrzeugkörper 80 sind die Antriebsmaschinen
13 und 14 angeordnet, die Druckfluiderzeugungsaggregate 81, 82 zur Erzeugung von vier Druckmittelströmen verhältnisgleicher Fördermenge zueinander antreiben. Diese sind vorteilhafterweise entsprechend Fig. 8, 9 oder Fig. 19 der Anmeldung ausgeführt. Die Propeller 11, 12 und 111, 112 haben vorteilhaft einen Durchmesser von etwa 1,8 bis 3,6 m und können daher aus Propellern konstanten Anstellwinkels bestehen, also aus Holz, Leichtmetall oder Kunststoffen, einteilig ausgeführt sein. Dabei kann das Fahrzeug drei bis vier Personen tragen.
Das Fahrzeug verwendet eine Überkreuz Anordnung des Systems der Fig. 1, wobei statt Zweistrompumpen Vierstrompumpen vorgesehen sind. Die Antriebsmaschinen sollen dabei für ein Vierpersonenfahrzeug etwa 120 bis 240 PS pro Antriebsmaschine haben, und es müssten mindestens zwei Antriebsmaschinen, die je eine Vierstrompumpe treiben, vorgesehen sein. Je ein Förderstrom der Vierstrompumpe 81 treibt die Propeller 11 über Leitungen 15, 19 durch Hydromotor 3 an, ein anderer den Propeller 12 durch Leitungen 17, 22 über Hydromotor 5, ein anderer den Propeller 111 durch Leitungen 115, 119 über Hydromotor 103 und der letzte den Propeller 112 über Leitungen 117, 122 über Hydrorotor 105.
Vom zweiten Druckfluiderzeuger, Vierstrompumpe 82 aus wird durch deren ersten Förderstrom der Propeller 11 durch Leitungen 18, 20 über Hydromotor 4 getrieben, der Propeller 12 durch den zweiten Förderstrom durch Leitungen 16, 21 über Hydromotor 6 getrieben, der Propeller 111 mittels des dritten Förderstromes durch Leitungen 118, 120 über Hydromotor 104 getrieben und der Propeller 112 durch Leitungen 116, 121 über Hydromotor 106 getrieben. Fällt eines der Antriebsaggregate aus, dann treibt das andere alle vier Propeller weiter, wodurch das Fahrzeug zu einer sicheren Landung übergehen kann. Fällt ein Rotor der Hydromotoren aus, dann treibt der andere Rotor der Doppelmotoren den Propeller weiter an und der stehenbleibende Rotor schaltet sich durch den Freilauf zwischen ihm und der Propellertriebwelle 8 aus.
Um die Anstellung des Fahrzeuges zur Horizontalen und dadurch die Fluggeschwindikeit und die Flugrichtung zu bestimmen, können Anzapfanschlüsse
83, 84 und 85, 86 an den Fluidleitungen vorgesehen sein, die so kleine Durchflussquerschnitte haben müssen, dass aus ihnen nur ein kleiner Bruchteil der durch die Hauptleitungen strömenden Druckflüssigkeit entweichen kann, und an die die
Doppelregelung der Fig. 10 und 1 Oa angeschlossen werden kann.
Der kleine Querschnitt durch die Anzapfstellen 83 bis 86 und auch der durch die Doppelregeldrossel der Fig. 10 und
10a sowie deren Anschlussleitungen 215 bis 220 muss deshalb so klein sein, damit durch diese Querschnitte nur ein kleiner Prozentsatz der Motorantriebsfluidmengen fliessen kann, damit die Änderung der Motordrehzahl durch Beipass durch die
Regeldrosseln der Fig. 10, Oa und somit der Anstellwinkel des
Fahrzeugs zur Horizontalebene nicht zu gross werden kann, so dass das Rotorflügelfahrzeug nicht über eine zu starke Neigung abkippen oder abstürzen kann.
Verbindet man Leitung 215 mit Anschluss 83, Leitung 218 mit Anschluss 85, Leitung 219 mit einer Rückleitung und Leitung 220 mit einer Rückleitung, dann ist der Doppeldurchflussregler der Fig. 10, Oa mit dessen Gehäuse 97 und Regelkolben 96 in die Fahrzeuglenkung des Anstellwinkels zur Horizontalen eingeschaltet. Durch Drehung des Reglers 96 wird dann einer grösseren oder kleineren, im Vergleich zu den Hauptströmen aber kleinen Druckfluidmenge erlaubt, aus zwei Zuflussleitungen in zwei Rücklaufleitungen zu entweichen, wodurch dann der betreffende Propellermotor etwas langsamer umläuft, als die nicht so geregelten Motoren. Entsprechend neigt sich dann das Fahrzeug etwas in die betreffende Richtung des langsamer laufenden Propellers, wodurch es in der gewünschten Richtung Fahrt aufnimmt.
Statt eine Doppelregelung 96, 97 den Leitungen 116, 117 oder 16, 17 zuzuordnen, kann man sie auch anderen Leitungen zuordnen und dann den betreffenden anderen Motor und Propeller zu etwas langsamerem Umlaufen veranlassen. Verbindet man z. B. die Leitung 215 mit Anschluss 85 und Leitung 218 mit Anschluss 86 und Anschlussleitungen 219 und 220 mit Rückleitungen 21 und 22, dann ist der Motor 5, 6 mit dem Propeller 12 in die Anstellwinkelsteuerung des Fahrzeuges zur Horizontalebene eingeschaltet.
Die angegebenen Propellerdurchmesser stellen besonders rationelle, einfache und betriebssichere Lösungen dar, bei denen Windböen und Geschwindigkeitsunterschiede bei Vorwärtsschlag und Rückwärtsschlag des Propellers noch durch die Wellen 8 der Hydromotoren aufgenommen werden können und Flugzeugerschütterungen infolge von Geschwindigkeitsunterschieden der Luft am Propellerblatt das Fhrzeug noch nicht in zu grosse Vibrationen bringen.
In Fig. 8 und 9 ist ein Vierstrom-Pumpenaggregat dargestellt, das in den Fahrzeugen gemäss der Erfindung vorzüglich verwendet werden kann. Es besteht aus zwei axial hintereinander angeordneten Zweistrompumpen, von denen eine begrenzt fördermengenregelbar ist, wobei aber jeweils zwei der Förderströme zueinander verhältnisgleiche oder gleiche Durchflussmengen haben. Die Gehäuse 139 und 140 sind axial hintereinander geflanscht und von der durchgehenden Welle 141 durchsetzt, die in den Lagern 131 gelagert ist und in jedem der Gehäuse einen Rotor 133 mit zwei Arbeitskammerngruppen 134 und 135 trägt, in denen die Verdrängerteile (Kolben) 136 und 137 auswärts und einwärts durch den Kolbenhubantrieb 98 unter Zwischenschaltung der Verdrängergleitschuhe (Kolbenschuhe) 138 bewegt werden.
Der Verdrängerhubantrieb 99 istin den Führungen 79 im begrenzten Umfange exzentrisch verschiebbar, wodurch der Verdrängerhub regelbar ist. Die Förderkammerngruppen 134 und 135 sind räumlich voneinander getrennt, und jede einzelne Förderkammerngruppe hat ihren eigenen Fluidzufluss 87 und ihren eigenen Fluidabfluss, Druckflussleitung, 89 bzw. 90, die voneinander getrennt sind und nicht miteinander kommunizieren. In die Fluidzuleitungen können Durchflussmengenregler 88 eingeschaltet sein, wenn es der Pumpe an der Verdrängerhubverstellvorrichtung 79, 99 fehlen sollte.
Im Gehäuse 140 befinden sich gleiche Rotoranordnung, gleiche Förderkammerngruppen, gleiche Verdränger und gleiche Verdrängergleitschuhe, jedoch ist der Umlaufring 99 des Verdrängerhubantriebs unverstellbar im Gehäuse 140, deren Rotor 133 ebenso wie der Rotor 133 im Gehäuse 139 durch die Welle 141 angetrieben ist, hat ebenfalls eigene Zuflüsse 87, gegebenenfalls mit eingeschalteten Regeldrosseln 88 und zwei eigene, voneinander getrennte und nicht miteinander kommunizierende Druckfluidableitungen 91 und 92. Am Ende der Pumpe kann eine Vorpumpanordnung 95 mit den Zuflüssen 87 und den getrennten zwei Abflüssen 93 und 94 angeordnet sein.
Anschlüsse 93 und 94 führen dann praktischerweise zu Einlässen der Hauptpumpen und die Druckfluidleitungsanschlüsse 89, 90, 91, 92 werden je mit einer Druckfluidzuleitung zu je einem der Hydromotoren des Fahrzeugs verbunden. Durch diese Anordnung ist Fördergleichheit in jeweils zwei oder vier Förderströmen garantiert, von denen zwei regelbar sind.
In Fig. 11 ist eine Flugstabilisierungsanordnung des Luftund Landfahrzeuges nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. An dem mit dem Seitenleitwerk 55 versehenen Fahrzeugkörper, in dem die Propellerdüsen der Erfindung nicht sichtbar angeordnet sind, sind auch die Antriebsmaschinen 51 und die ihnen zugeschalteten Hydropumpen 1 und 2 angeordnet. Diese haben ein wesentliches Gewicht des Fahrzeugantriebes und können daher zur Stabilisierung der Lage des Auftriebsmittelpunktes und des Schwerpunktes des Fahrzeuges herangezogen werden. Das geschieht, indem sie an einem radial senkbaren und einfahrbaren Fahrwerk 145 mit den Rädern 54 daran aufgehängt werden, wozu die Druckmittelleitungen 147, 148 flexibel oder schwenkbar ausgebildet werden. Das Fahrwerk 145 ist mit den Hub-Senkvorrichtungen 146, 149 mit dem Fahrzeugkörper 50 verbunden.
Beim Fahren auf der Strasse legt sich der Körper 50 auf das Fahrwerk 145 durch Eigengewicht auf und beim Abheben in die Luft fällt das Fahrwerk mit den Antriebsteilen nach unten durch eigenes Gewicht. Sobald sich das Fahrzeug 50 in die Luft hebt und solange es in der Luft bleibt, ist daher das Gewicht der An triebsaggregate 1, 2, 512 entsprechend weit nach unten vom Körper 50 weg verlagert. Dadurch verlagert sich der Schwerpunkt des Fahrzeuges weit nach unten unter den Auftriebsmittelpunkt des Fahrzeuges und stabilisiert erheblich die Fluglage des Fahrzeuges 50 in der Luft.
In Fig. 16 ist gezeigt, dass die Propellerdüsen 260, 261, 262, 263, wie in anderen Figuren der Anmeldung auch die weiteren Düsen, nach vorne und hinten schwenkbar in den Gelenken 271,273,274 und 272,275, 276 aufgehängt sein können. In den Düsen befinden sich die Hydromotoren und die von diesen getriebenen Propeller, die in den Düsen umlaufen und in jeder Düse einen Luftstrahl erzeugen. Dieser wird durch die Düsen nach vorne oder hinten oder senkrecht nach unten gelenkt, so dass das Fahrzeug 259 entweder senkrecht aufsteigen, senkrecht landen, vorwärts fliegen, rückwärts fliegen oder in der Luft die Fahrt abbremsen kann. Die Bedienung der Schwenkvorrichtung erfolgt vom Pilotenstande 59 aus.
Zur Betätigung der Anstellung der Propellerdüsen 260 bis 263 ist eine Verbindung 293 angeordnet, die Gleichlauf der Schwenkung der verschiedenen Düsen über die Gelenke 298, die Anschlüsse 291, 252 und die gelenkigen Lagerungen 294, 295, 296, 297 am Flugkörper 259 sichert. Anstelle der dargestellten Schwenkvorrichtung kann auch jede geeignete, anders ausgebildete Schwenkvorrichtung, die Gleichlauf der Schwenkung garantiert, vorgesehen sein.
In Fig. 12 bis 16 ist ein besonders kurzes, aber voll einsatzfähiges und betriebssicheres kombiniertes Luft- und Strassenfahrzeug dargestellt. Auf dem abwärts ausfahrbaren Fahrwerksträger 145 mit den Rädern 54 liegt - ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 11 - bei der Fahrt auf der Strasse der Fahrzeugkörper 259 mit der Kabine 59 durch Eigengewicht auf.
Eine Sonderbefestigung für Strassenfahrt kann vorgesehen sein.
Im Fluge fällt das Fahrwerk 145 nach unten aus dem Körper 259 heraus und bleibt dort durch Eigengewicht, oder es kann in der ausgefahrenen Stellung arretiert werden. Die Anordnung und Lagerung der die Propeller enthaltenden Düsen 260 bis 263 ist bereits oben erläutert. Am Körper 259 sind dafür Halteringe oder -gabeln 277, 278 ausgebildet, die die Gelenke 271, 273, 274 und 272, 275, 276 tragen, was besonders aus Fig. 12 und 13 ersichtlich ist. In diesen Figuren sieht man auch die angeordneten Hydromotoren 61, 62, 65,66 und 67,71, 72, 75 sowie die Propeller 258 und deren Umlaufrichtungen, die auch umgekehrt sein können.
Fig. 12 zeigt die Düsen 260 bis 263 für Senkrechtflug, Fig.
14 für Vorwärtsflug und Fig. 15 für Bremsflug oder für Rück wärtsflug.
Die Länge des Fahrzeuges entspricht vorteilhaft zwischen 3 und 5 m und entspricht damit derjenigen herkömmlicher Strassenfahrzeuge (Personenwagen), während die Fahrzeug breite vorteilhaft unter oder ca. 2,50 m ist, damit das Fahrzeug für den Strassenverkehr zugelassen werden kann. Wegen der Breitenbeschränkung für Fahrzeuge im Strassenverkehr durch die Zulassungsbestimmungen können die Propeller keinen grösseren Durchmesser haben als etwa 1 m Durchmesser.
Dabei haben sie relativ geringen Wirkungsgrad und geringe Hubkraft bei kleinen Antriebsleistungen. Das Fahrzeug benötigt daher für vier Personen z. B. etwa 600 bis 1200 PS Antriebsleistung je nach gewünschter Fluggeschwindigkeit.
Diese wird beispielsweise durch zwei Antriebsmaschinen über eine Vierstrompumpe pro Antriebsmaschine aufgebracht. Jeder Druckstrom einer solchen Vierstrompumpe treibt einen der Rotoren der Hydromotoren der Propeller und gegebenenfalls Rotoren von die Propeller treibenden Doppelmotoren mit Freilauf. Für nur eine oder zwei Personen kann infolge des dann geringeren Gewichtes eine entsprechend geringere Antriebsleistung vorgesehen werden. Anstatt zwei Antriebsmaschinen und zwei Vierstrompumpen kann auch eine andere Anzahl vorgesehen werden, wenn zweckdienliche Druckfluidverbindungen im Sinne dieser Erfindung angeordnet werden.
Die in das Fahrzeug nach Fig. 12 bis 16 zu installierende Antriebsleistung ist relativ hoch und deshalb auch der Treibstoffverbrauch entsprechend hoch, weil ein für den Strassenverkehr benötigtes Fahrzeug nicht breiter als etwa 2,50 m sein darf und daher kein Raum vorhanden ist, um die Propellerdurchmesser des Fahrzeugs so zu vergrössern, dass die Propeller höheren Wirkungsgrad erzielen, hubschrauberähnlich werden und dann weniger Antriebsleistung benötigen.
Durch eine Ausführung nach Fig. 17 und 18 wird jedoch auch dieses Problem gelöst. Statt je zwei Propellerdüsen vor und hinter der Kabine anzuordnen, sind in diesem Falle je vier Propellerdüsen vor und hinter der Kabine 359 angeordnet. Sie sind - wie auch im vorbeschriebenen Fall - einander gleich gross, ohne dass das Fahrzeug breiter zu sein braucht. Das Fahrzeug kann daher für den Strassenverkehr zugelassen werden, zumal die Propeller in Düsen untergebracht sind und deshalb niemanden verletzen können. Durch die Verdoppelung der Propellerdüsenzahl verdoppelt sich auch die durch die Propeller ergreifbare Luftmenge, so dass die einzelnen Propel ler mit geringerer Belastung und mit höherem Wirkungsgrad arbeiten können. Die Antriebsleistung des Fahrzeuges kann daher für gleiche Tragkraft mit wesentlich weniger Antriebsleistung auskommen.
Zum Beispiel genügen zwei 6-Zylinder210 PS-Motoren (Porsche) zum Antrieb von zwei Vierstrompumpen nach Fig. 19, um das Fahrzeug für vier Personen auf der Strasse und in der Luft einsatzfähig zu machen. Je nach gewünschter Antriebsleistung installiert man zweckdienlicherweise 300 bis 600 PS in dieses Fahrzeug. An dem die Kabine enthaltenden Fahrzeugkörper 359 sind das Fahrwerk 145 mit den Rädern 54 und die Antriebsmaschinen 351 zum Antrieb der Vierstrompumpen 302 und 303 angebracht. Vom Fahrzeugmittelkörper aus erstrecken sich die Träger 377 und 378 nach vorne und nach hinten, an denen die Lagerungen für die schwenkbaren Propellerdüsen angebracht sind, z. B. die Lager 271 bis 276 und 371 bis 376 und die Düsen 260 bis 263 und 360 bis 363.
Die Schwenkvorrichtungen für das gleichmässige Schwenken aller Düsen sind bei 293, 393, 391, 298 angedeutet.
Die vier Förderströme der einen Vierstrompumpe treiben über entsprechende Druckfluidleitungen die Motoren der inneren Propellerdüsen 260 bis 263, die vier Förderströme der anderen Vierstrompumpe die Motoren der äusseren Propellerdüsen 360 bis 363. Bei Ausfall des inneren Antriebssystems läuft das äussere und bei Ausfall des äusseren Antriebssystems das innere weiter, so dass bei Ausfall der Hälfte der Antriebe der Rest ausreicht, um das Fahrzeug sicher zu landen. Alle inneren Propeller der Düsen 260 bis 263 sind durch die Vierstrompumpe mit getrennten Förderströmen gleicher Durchflussmenge drehzahlsynchronisiert. Die weiteren Propeller der äusseren Propellerdüsen 360 bis 363 sind durch die gesonderten Förderströme der anderen Vierstrompumpe drehzahlmässig synchronisiert.
Die links und rechts der Achse angeordneten Propeller werden entgegengesetzt gedreht, was mittels Umkehrung der Anschlüsse der Hydromotoren leicht möglich ist. Vier Vierstrompumpen ermöglichen den Antrieb der die Propeller treibenden Hydromotoren als Doppelmotoren, wie vorab beschrieben. Merkmale und Vorteile anderer Figuren können mit denen nach Fig. 17 und 18 kombiniert werden, wenn das zweckdienlich ist.
Durch die Parallelschaltung der Hydromotoren in Zweistrom- und Vierstrom-Hydrofluidkreise voneinander separierter Druckfluidströme lassen sich ausserdem die Verluste einsparen, die bei den Serienschaltungen bisheriger Hydromotoren, etwa nach US-PS 3 211 399 des Erfinders, auftraten.
In Fig. 19 ist eine Vierstrompumpe für hohe Drücke und mit axialer Beströmung gezeigt, die für den Antrieb der Hydromotoren der Fahrzeuge nach der Erfindung infolge ihrer Dichtheit und Betriebssicherheit besonders gut geeignet ist.
In besonderen Ausführungsarten können statt vier auch sechs, acht oder eine andere Anzahl von Fluidströmen, z. B.
auch drei, fünf oder sieben vorgesehen sein.
Bei einer bekannten Ausführung einer Vierstrompumpe, z. B. nach dem USA-Patent 3 270 685, wird das Arbeitsfluidum dem Rotor in radialer Richtung von einer in der Rotorzentralbohrung angeordneten Steuerwelle aus zugeführt, und ebenfalls in radialer Richtung durch die Steuerwelle abgeführt. Diese Vierstrompumpen haben sich an sich sehr gut bewährt, auch als hydrostatische Grossdrehmomentmotoren.
Der Nachteil dieser radialbeströmten Vierstrompumpen ist jedoch, dass die Steuerwelle, um die vier Fluidzuleitungen und die vier Fluidableitungen aufnehmen zu können, relativ grossen Durchmesser erhalten muss, oder aber die Fluidleitungen relativ kleine Durchflussquerschnitte erhalten. Im ersten Falle ergeben sich grössereReibungs- und Leckageverluste, da die Leckageverluste mit der dritten Potenz der Passungsspaltweite zwischen Steuerwelle und Rotor wachsen. Im zweiten Falle kleinen Steuerwellendurchmessers entsteht der Nachteil, dass nur so kleine Fluidmengen durch die Leitungen strömen können, dass die Maschine nur für geringe Leistung geeignet ist oder aber ihr Wirkungsgrad infolge zu hoher Strömungsverluste aufs Untragbare absinkt.
Um einen für die erfindungsgemässen Zwecke ausreichenden und geeigneten Antrieb zu erhalten, ist deshalb bei einer weiteren Ausführung der Erfindung eine axialbeströmte Mehrstrompumpe, insbesondere Vierstrompumpe, mit vier Arbeitskammerngruppen vorgesehen, die gegebenenfalls auch für andere Zwecke verwendbar sind und wobei zweien der Arbeitskammerngruppen Fluidzuleitungen in der einen Axialrichtung und den anderen zweien in der anderen Axialrichtung zugeordnet sind. Mittels einer Andrückvorrichtung können die Statorsteuerflächen an den rotierenden Steuerflächen besonders gut gleitend dichten.
Im Gehäuse 311 ist der die Arbeitskammem enthaltende, vom Arbeitsfluid durchströmte Rotor 301 in den Lagern 334 umlauffähig gelagert. Ferner befinden sich im Gehäuse die Führungssegmente 310 zur Lagerung der Hubvolumenverstellvorrichtung 309, in der das Radiallager 312 zur Lagerung des den Kolbenhubantrieb bildenden Umlaufringes 306 angeordnet ist. Doch kann der Umlaufring 306 gegebenenfalls auch als stationäres Führungsteil ausgebildet sein, und bei nicht regelbarer Ausführung der Pumpe wird die Hubvolumenverstellvorrichtung 306, 310 fortgelassen.
Im Rotor befinden sich die mindestens vier Arbeitskam merngruppen302, 303,304 und 305, denen dieVerdrängerelemente 307 zum Zwecke derVergrösserung derArbeitskammern beim Ansaughub und zurVerkleinerung derArbeitskammern beim Lieferhub zugeordnet sind. Zwischen den Verdrängerelementen (Kolben) 307 und der Kolbenhubführung, die durch die Innenfläche des Umlaufringes 306 gebildet ist, können Verdrängerelemente-Gleitteile (Kolbenschuhe) 308 angeordnet sein, denen innere Führungsringe 315 zugeordnet sein können, die in entsprechende Ausnehmungen in der Rotoraussenwand eintreten können. Der Rotor 301 kann mit der Welle 335 aus einem Stück bestehen oder mit ihr durch Keilmittel 345 verbunden werden. Die Welle 335 oder der Rotor 301 können zusätzlich in den Lagern 336 gelagert sein.
Die Arbeitskammerngruppen 302, 303, 304 und 306 sind voneinander getrennt, so dass sie nicht miteinander kommunizieren können. An jedem Rotorende ist eine rotierende Steuerfläche, z. B. radial plan, konisch oder sphärisch, ausgebildet, wobei in die rotierende Steuerfläche(n) des einen Rotorendes die Rotorkanäle 324 und 325 der Arbeitskammerngruppen 302 und 303 und in die rotierende Steuerfläche(n) am anderen Rotorende die anderen Rotorkanäle 322 und 323 der Arbeitskammerngruppen 304 und 305 münden. Die Kanalmündungen 322 und 323 am einen Rotorende und die Kanalmündungen 324 und 325 am anderen Rotorende sind je radial zueinander versetzt.
Insgesamt sind somit in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Einlass-Steuermündungen und vier Auslass-Steuermündungen angeordnet, entsprechend den vier durch die Pumpe strömenden Fluidströmen. An jedem Rotorende kann entweder eine einzige Rotorendfläche (rotierende Steuerfläche) mit je zwei zueinander radial versetzten Steuermündungssätzen angeordnet sein oder es können auch an den Rotorenden, so wie in der Figur gezeichnet, jeweils zwei voneinander getrennte Rotorendflächen axial zueinander versetzt und jede mit je einer Kanalmündungsgruppe versehen sein.
Im letzteren Falle hat dann jede einzelne Förderkammerngruppe 302, 303, 304, 305 eine eigene Rotorendfläche mit den Kanalmündungen 325, 324, 323, 322 und der entsprechenden, an der Rotorendfläche anliegenden stationären Steuerfläche mit der betreffenden Einlassmündung und Auslassmündung darin. Von der betreffenden Einlass- oder Auslass-Steuermündung aus erstreckt sich jeweils eine Fluidleitung 326, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333 zu dem Pumpenanschluss 337, 338, 339, 340, 341, 342, 343, 344.
Keiner dieser Kanäle oder Anschlüsse steht mit einem anderen in Verbindung, so dass die durch die Maschine strömenden Fluidströme räumlich und wirkungsmässig voneinander getrennt bleiben und bei Verdrängerelementen gleichen Querschnitts und gleichen Verdrängerhubes gleiche Durchflussmengen haben, gleichgültig, wie gross der Druck in ihnen ist.
Bei zueinander unterschiedlichen Verdrängerabmessungen sind die Durchflussmengen durch die Fluidströme dann zueinander nicht mehr gleich, sondern verhältnisgleich.
In besonderen Fällen können gegebenenfalls die Fluidströme miteinander verbunden werden, was jedoch in Hinsicht auf die Erfindung in der Regel nicht erwünscht ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 19 haben die Verdrängerelemente (Kolben) 307 einen einzigen, ihnen allen gemeinsamen Verdrängerhubantrieb 306. Dadurch wird die Gleichheit oder Verhältnisgleichheit der einzelnen Durchflussmengen der einzelnen Durchflussströme zueinander erzwungen. Es ist jedoch auch möglich, jeder einzelnen Arbeitskammerngruppe einen individuellen Verdrängerhubantrieb zuzuordnen. Der kann dann entweder mit konstantem Hub oder mit veränderbarem Hub ausgebildet werden. Ein solcher Antrieb ist z. B.
auch besonders praktisch für die Verwendung in Baumaschinen oder Baggern oder Kränen oder bei solchen Maschinen, bei denen mehrere, z. B. vier, Arbeitsstellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben oder regelbar betrieben werden.
Durch die Steuerung des Kolbenhubantriebes der betreffenden Arbeitskammerngruppen 302, 303, 304, 305 kann man dann die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des anzutreibenden Arbeitsteiles einwandfrei steuern. Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der gemeinsamen Kolbenhubantriebsanordnung 306 ist besonders zweckdienlich geeignet, Fahrzeuge mit Vierradantrieb auszurüsten oder die Propeller, z. B. vier oder acht Propeller, von Flugzeugen geschwindigkeitsmässig zu synchronisieren.
Die Steuerung gemäss Fig. 19 ermöglicht zugleich eine besondere betriebssichere Art der Steuerung der Fluidströme, die sich durch eine auch bei hohen Drücken relativ grosse Dichtheit und Reibungsarmut und daher hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Ausserdem ist sie von einfacher Bauart und ermöglicht eine durch die ganze Pumpe sich erstreckende Antriebswelle 335, über die am Pumpenende weitere Leistung mechanisch abgenommen werden kann oder weitere Pumpen angeordnet werden können. Hierzu ist an jedem Rotorende in dem betreffenden Gehäuseteil oder Deckelteil des Gehäuses 311 mindestens ein in axialer Richtung an die Rotorendfläche andrückbarer Steuerkörper angeordnet.
In Fig. 19 ist eine Ausführung der letztgenannten Art gezeigt, bei der an jedem Rotorende in den betreffenden Deckel des Gehäuses 311 je ein innerer Steuerkörper 319 bzw. 320 und ein dazu radial versetzter, äusserer Steuerkörper 318 bzw. 321 eingesetzt ist. Im Beispiel der Figur ist der innere im äusseren jeweils gegen Drehung gehalten, aber der innere relativ zum äusseren axial beweglich gelagert. Durch die Bohrungen in den inneren Steuerkörpern 319, 320 erstreckt sich die Welle 335. Die genannten Steuerkörper 319, 320, 318, 321 haben jeweils eine exzentrische Schulter, mit der sie in eine exzentrische Ausnehmung im betreffenden Deckel des Gehäuses 311 eingreifen.
Dadurch entstehen pro Steuerkörper drei verschiedene Aussenflächen, die dicht in den Deckel eingepasst sind, wodurch sich axial an rückwärtigen Teilen des Steuerkörpers je zwei Druckfluidkammern bilden, durch deren Fluiddruck die Steuerkörper an die betreffenden Rotorendflächen angedrückt werden.
Die Exzentrizitätsebene der exzentrischen Teile der Steuerkörper 319, 320, 321, 322 ist etwa senkrecht zu der Exzentrizitätsebene des Verdrängerhubantriebs angeordnet.
Die sich an den betreffenden Steuerkörperteilen ausbildenden vom Druckfluid beaufschlagten Andrückkammern werden pro zugeordnetem Steuerkörper dann, wenn das Aggregat in beiden Richtungen fördern soll, zueinander gleich gross bemessen.
Der Querschnitt der Andrückkammer wird etwas, z. B. 3 bis 9 Prozent, grösser ausgebildet als der Querschnitt des Steuerspiegels zwischen den Steuerflächen, wenn man diesen auf gleichen Druck ausgelegt betrachtet. Für eine genaue Berechnung der Abmessungen und Exzentrizitäten der Steuerkörperteile gelten folgende erprobten Regeln:
1. Querschnitt einer Andrückkammer: = 1,06 mal Querschnitt des hochdruck äquivalenten Gebietes des betreffenden Steuerspiegels.
2. Druckfluidzentrum der Steuerflächenhälfte soll den gleichen Abstand von der Mittellinie haben wie der Druckfluidschwerpunkt der Andrückkammer, also mit Gc = Druckfluidmittelpunkt der betreffenden Steuerspiegelhälfte und gc = Druckmittelpunkt der betreffenden Andrückkammer:
EMI8.1
<tb> MT & 1 <SEP>
<tb>
3. Gleichheit der Querschnitte der Andrückkammern nach der Gleichung
EMI8.2
mit der Berechnung des Gc-Wertes nach
EMI8.3
und
EMI8.4
erfolgen kann. Die Entwicklung dieser wichtigen Berechnungsgleichungen, die für die Betriebssicherheit und den Wirkungsgrad des Steuerkörpers, insbesondere bei hohen Drücken, garantieren, können in der österreichischen Patentanmeldung A 4236/72 nachgelesen werden.
In der schematischen Darstellung von Fig. 20 eines Fahrzeuges nach der Erfindung treibt - entsprechend Fig. 1 - die Antriebsmaschine 13 zwei Pumpen - oder auch nur eine Pumpe - mit den Arbeitsfluid-Förderkammern 1 und 2. Im Beispiel haben beide Pumpen gleich grosse Fördervolumen. Von der Kammer 1 geht die Druckfluidleitung 15 zu den Schluckkammern 3 des den Propeller 11 treibenden Motors. Von der Pumpkammer 2 geht die Druckleitung 16 zu den Schluckkammern 5 des den Propeller 12 treibenden Motors. Wären die Förder- und Schluckvolumen der Pumpkammern und Motorkammern gleich gross, dann würden beide Propeller 11 und 12 mit gleicher Drehzahl umlaufen. Erfindungsgemäss ist aber das Schluckvolumen der Kammern 3 des den Propeller 11 treibenden Motors etwas grösser ausgeführt als das des den Propeller 12 treibenden Motors.
Dadurch wird das Verhältnis des Schluckvolumens des vorgeschalteten Motors des Propellers 11 zum Fördervolumen der zugeschalteten Pumpkammer 1 etwas grösser als das Verhältnis des Schluckvolumens des nachgeschalteten, den Propeller 12 treibenden Motors zur zugeschalteten Pumpkammer 2. Folglich läuft der vordere Motor 3 und Propeller 11 etwas langsamer um alls der nachgeschaltete Motor 5 und Propeller 12, da die Fördervolumen der Pumpkammern 1 und 2 einander gleich gross sind, wie oben beschrieben. Beide Pumpkammern 1 und 2 werden ferner mit gleicher Drehzahl durch die Antriebsmaschine 13 angetrieben. Infolge des etwas langsameren Umlaufes des vorderen Propellers 11 neigt sich das Fahrzeug nach vorne, so dass es einen selbsttätigen Vorwärtsflug aufnimmt und diesen einhält.
Die gleiche Wirkungsweise ergibt sich bei der Ausführung nach Fig. 21 für vier Propeller. Eventuell können auch mehr als vier Propeller vorgesehen sein. Die Antriebsmaschine 13 treibt die zugeordneten vier Pumpen mit den Pumpkammern 1, 2, 101 und 102 mit gleicher Drehzahl an. Die beiden Propeller 11 und 111 sind hierbei z. B. die in Fahrtrichtung vorgeschalteten und die Propeller 12 und 112 die in Fahrtrichtung nachgeschalteten Propeller. Die Druckleitungen 15, 16, 115, 116 verbinden je entsprechend die Pumpenförderkammern 1, 2, 101, 102 mit den Motorschluckkammern 3, 5, 103, 105 des den betreffenden Propeller 11, 12, 111, 112 treibenden Motors.
Jede einzelne Druckleitung verbindet also ein in sich geschlossenes und nicht mit anderen Kammern verbundenes Pumpenkammernsystem mit einem Schluckkammernsystem eines Motors. Verbindungen zwischen den Leitungen und Systemen sind entsprechend der Erfindung vermieden, um Kommunikationen zu vermeiden, die zu Drehzahlabfall oder -anstieg einzelner Propeller und dadurch zu Unfällen oder Abstürzen führen könnten. Im Aus führungsbeispiel von Fig. 21 sind alle Motorkammern gleich grosse ausgeführt. Die Pumpenkammern 2 und 102 sind aber erwas grösser ausgeführt als die Pumpenförderkammern 1 und 101.
Dadurch wird erreicht, dass das Verhältnis des Schluckvolumens der die vorderen Propeller treibenden Motoren zu dem Fördervolumen der ihnen zugeschalteten Pumpenkammern etwas grösser ist als das Verhältnis der Schluckvolumen der die nachgeschalteten Propeller treibenden Motoren zu den ihnen zugeschalteten Pumpenförderkammern ist. Infolge dieses Verhältnisunterschiedes der Erfindung laufen die vorderen Propeller 11 und 111 etwas langsamer um als die nachgeschalteten Propeller 12 und 112, und infolgedessen neigt sich das Fahrzeug etwas nach vorne und nimmt die Vorwärtsfahrt auf und hält sie automatisch bei.
Man kann diesen Effekt des automatischen Vorwärtsschu bes oder Fluges des Fahrzeuges auch dadurch erreichen, dass man die beschriebenen Verhältnisse der Schluckvolumen der Motoren zu den Fördervolumen der Pumpen gleichmacht, wodurch alle Propeller gleich schnell umlaufen, während die vorderen Propeller 11 und 111, wie strichliert gezeichnet, etwas kleiner ausgeführt werden. Dann haben die vorderen Propeller 11 und 111 einen etwas geringeren Hub als die nachgeschalteten Propeller 12 und 112. Auch dann neigt sich das Fahrzeug nach vorne und fliegt automatisch vorwärts, obwohl mehrere voneinander getrennte Druckfluidströme gleicher Durchflussmenge und mit gleicher Drehzahl umlaufende Motoren und Propeller verwendet werden.
Der Erfindungseffekt des automatischen Vorwärtsschubes kann auch dadurch erreicht werden, dass gleich grosse Schluckvolumen der Motoren, gleich grosse Propeller und gleich grosse Pumpenkammern für die verschiedenen Förderströme vorgesehen werden. Im Beispiel von Fig. 20 oder 21 werden dann die Pumpe oder Pumpen für den oder die Hydromotoren, welche den oder die hinteren Propeller treiben, durch die Antriebsmaschine 13 etwas schneller als die dem oder den vorderen Propellermotoren zugeordnete Pumpe oder zugeordneten Pumpen angetrieben. Die unterschiedliche Drehzahl der zugeordneten Pumpenrotoren und Kammern erreicht man beispielsweise durch verschiedene Getriebeübersetzungen zwischen Antriebsmaschine und Pumpenrotoren.
Zur Steuerung des Fahrzeugs, insbesondere Flugzeugs, können Ruder oder Steuerflügel vorgesehen sein. Eine andere Möglichkeit besteht in der Steuerung durch einen Bypass, etwa nach Fig. 10 oder 10a. Um Gefahren durch Übersteuern zu verhindern, sollen die Bypass-Querschnitte sehr klein gehalten sein. Eine weitere Möglichkeit besteht in einem solchen unterschiedlichen Antrieb der Propeller, dass eine Schubkraft auf das Fahrzeug in anderer als Vorwärtsrichtung ausgeübt wird. Auch kann auf ähnliche Weise das Fahrzeug gebremst werden.
In Fig. 20 ist eine Steuerung mittels Ruder beispielsweise angedeutet. Ein solches Ruder, mit 933 bezeichnet, kann z. B.
um die Achse 931 oder um die Achse 932 schwenkbar sein. Ein Schwenken des Ruders um die vertikale Achse 932 resultiert in einer Rechts- oder Linksschwenkung des Fahrzeugs, ein Schwenken des Ruders um die horizontale Achse 931 beispielsweise in einer Bremswirkung. Besonders wirksam ist es hierbei, wenn es in einem Propellerstrom angeordnet ist.
Man kann auch bei Gleichheit aller Fluidliefereinrichtungen und Fluidverbraucher eine besondere Antriebsvorrichtung 942 vorsehen, z. B. in Gestalt eines Propellers, der am Bug oder Heck des Fahrzeugs angeordnet ist. Diese mit Zug oder Druck arbeitende Vorrichtung kann durch einen Fluidmotor 941 angetrieben werden, der in eine Fluidleitung eingeschaltet sein kann. Der Fluidstrom für den Fluidmotor 941 ist zweckmässig regelbar, um die Fahr- oder Fluggeschwindigkeit zu ändern bzw. abzubremsen oder auch um die Fahrtrichtung umzukehren.
Die Merkmale der Fig. 20 kann man auch in Fig. 21 anwenden und umgekehrt. Ebenso kann man im Sinne der Erfindung Merkmale einer Ausführungsform gegebenenfalls bei anderen Ausführungsformen verwenden.
Der Umlauf der Pumpen und Motoren kann in Pfeilrichtung oder auch umgekehrt oder in einer anderen Kombination erfolgen. Die Träger 23 können die Motoren und/oder die Propeller mit dem Antriebssatz des Fahrzeuges oder mit seinem Passagierraum verbinden. Doch kann diese Verbindungsfunktion auch ganz oder teilweise durch die Druckmittelleitungen 15, 16, 115, 116 übernommen werden. Im letzteren Falle wird das Fahrzeug besonders leicht und leistungsfähig, da dann Gewichte der Verbindungsträger 23 eingespart werden.
The invention relates to a vehicle capable of movement or load-bearing capacity in the air or in or on water or on the ground, with a drive system which has at least two propellers driven by hydraulic motors and primarily aims at a high level of safety and a stable position, in particular the flight position of the vehicle when it is effective, in particular automatic feed of the same.
In particular, it is an object of the invention to ensure a double safety system for aircraft that enables a further flight or landing even if one of the drive systems or a part thereof fails. In particular, the invention provides a vehicle that can be used both as a land vehicle and as an aircraft, for example take off and land vertically or at an angle, stand in the air or fly or drive on the road like a car or brake in the air and possibly also can fly and drive backwards.
Known hydrostatically driven aircraft use a branching of a pressurized fluid flow into several pressurized fluid flows to drive several propeller motors, which creates communication between the individual motors, so that the hydraulic motors driving the propellers can rotate at different speeds, which - especially in the case of gusts or air turbulence - leads to tilting and crashing of the aircraft. Other aircraft use a hydrostatic series connection in such a way that the vehicle cannot be held in a straight line during takeoff or landing.
Other reliable aircraft use either a series connection of hydrostatic motors one behind the other in the direction of travel or a drive of various propeller-driving hydraulic motors with spatially separated pressurized fluid flows of the same flow rate to ensure reliable synchronization of the propeller speed (e.g. USA patents 3 211 399; 3 245 637; 3 353 806; 3 253 807; 3 260 489; 3 345 016; 3 614 029).
The invention is concerned only with that group of propeller-driven vehicles driven by hydraulic motors, in particular aircraft, which in principle ensure operational reliability and in which either a series connection of several hydraulic motors in a pressure flow is provided so that a forced synchronization of the propeller speed of several propellers can be achieved , or in which a parallel connection of several propeller-driving hydraulic motors are switched on in spatially separate pressurized fluid flows of the same or proportionate amount of fluid flow, thereby synchronizing the speed of several propellers.
For example, the front motor works with double the fluid pressure, so that it represents, so to speak, a motor plus a pump to drive the motor connected in series.
As a result, the front engine would have more than twice as high losses due to friction and leakage than the downstream engine. The efficiency and performance would be very low with excessive oil heating and excessive weight.
In contrast, the invention consists in the sense of the aforementioned tasks in that at least two propellers can be driven by hydraulic motors fed by means of separate pressure medium lines, with at least one propeller being arranged in the front in the direction of travel and at least one in the rear in the direction of travel, and in that the drive system has means for generating forward travel .
In a particular embodiment of the invention, the ratio of the displacement of one or more hydraulic motors driving one or more upstream propellers to the delivery volume of the pumping chambers of one or more hydraulic pumps connected to it is larger than the ratio of the displacement of one or more propellers driving one or more downstream propellers Hydraulic motor to the delivery volume of the delivery chambers connected to it of one or more hydraulic pumps.
The inequality of the above-described ratios can be achieved either by the fact that the delivery chambers of the hydraulic pumps are the same, but the displacement of the upstream hydraulic motor (s) is greater than the displacement of the downstream hydraulic motor or motors, or by the fact that the displacement of the upstream hydraulic motor (s) is greater than is that of the downstream hydraulic motor or motors.
In both cases, a slightly lower lift is generated by the front propeller or the front propellers in the vehicle with essentially vertical propellers than by the rear or the rear propellers, so that the vehicle automatically tilts a little forward and thereby flies forward automatically.
Something similar can be achieved by differently dimensioning the propellers.
Due to the different dimensioning of the absorption volume of the upstream and downstream hydraulic motors, it can also be achieved that when the hydraulic motors are switched on in parallel pressure fluid flows, the vehicle can be influenced or controlled in the direction of travel.
For the purpose of particular safety of rotorcraft, hydrostatic double motors are used in a preferred embodiment of the invention for propeller drive, in which a freewheel is arranged between the rotors of the same and a shaft common to them.
This ensures that the hydraulic motors driving the propellers continue to work even if either one of the pressurized fluid flows fails or one of the rotors of the hydraulic motors overheats or jams. The invention therefore creates a particularly reliable aircraft, watercraft or combined air-water-land vehicle which, if necessary, can also travel on the road or rise into the air from the road or the water and land back.
If necessary, switchover valves that switch off manually or automatically can be provided which, if necessary, additionally distribute the pressure fluid flow to the rotor that has failed to continue working. Then the full power of all driving machines that continue to work can largely be used for propeller drive.
The invention achieves such a high level of operational reliability, especially in the case of an aircraft or a vehicle that can be used as an aircraft, that the aircraft can also be flown by inexperienced pilots, especially when they are provided with radar control of the vehicle's angle of attack, and also as Air-land vehicle can get out of traffic on the autobahn or expressway or land safely in the traffic of motor vehicles on expressways.
The above-described stroke-displacement volume difference is preferably only so large that an appropriate angle of incidence of the vehicle to the horizontal arises when driving forward, which angle cannot be exceeded due to the limitation of the displacement-displacement volume ratio. This ensures a stable flight position in all flight conditions.
Corresponding volume ratios can also be provided for particularly airworthy vehicles with two or more upstream propellers in the direction of travel and two or more downstream propellers and four (or more) separate parallel pressurized fluid flows for driving the hydraulic motors.
An upstream or a downstream hydromotor, e.g. B. by displacement adjustment, or a pumping chamber group of the pressure fluid generator, z. B.
through stroke volume adjustment, can be regulated to a limited extent.
It is practical if half of the hydraulic motors are provided with displacement adjustment or half of the delivery chamber groups of the pressure fluid generator (s) are provided with a stroke volume adjustment device which can be regulated to a limited extent.
As a result, the speed of half of the arranged propellers can be changed by a relatively small but sufficient amount relative to the non-variable speed motors and propellers, whereby the angle of attack of the vehicle to the horizontal plane can be regulated to a sufficient extent in order to maintain the intended forward speed of the vehicle , while at the same time it is forcibly ensured by the limitation of the control range that the angle of attack of the vehicle cannot become too large and the vehicle cannot therefore overturn or crash, even if the pilot would make operating errors.
The pumps or pressure fluid generators can be driven by a common drive machine, such as an internal combustion engine, a gas turbine or the like. Several pump units can be driven at the same speed, the pump unit (s) together containing at least four spatially separated pumping chamber groups, which send four separate pressure fluid flows to the same number of swallowing chamber groups in corresponding propeller-driving hydraulic motors through uninterrupted fluid lines, so that all hydraulic motors are forced to run at the desired speed because no fluid can escape from any of the lines and the volume-increasing chambers of the hydraulic motors with decreasing chambers of the pump (s) directly form a self-contained space.
All four (or even more) groups of pumping chambers can be safely combined in a single, common housing to form a four-flow or multiple-flow pump, and in all cases the same ratio or equality of the circulation of the separate pressure fluid lines coming from the pump unit and thus of the hydraulic motors driving the propellers can be enforced .
In order for the vehicle to meet the requirements for approval as a car on the road as well as the conditions for approval as an aircraft and thus to be used both as a car and as an airplane, conditions must be met that none of the previously known vehicles could meet . For example, a road vehicle must not be significantly wider than about 2.50 meters in order to be approved for road traffic. In addition, it must be able to drive and brake quickly and slowly in road traffic in the same way as other vehicles.
It must also not have any free propellers that could injure passers-by or vehicles in traffic, and finally it must also be able to fly and brake at the same speed in the air as the vehicles on the road in order to be able to move between two vehicles, who drive, accelerate or brake on the road, land safely. The invention allows all of these conditions to be met, in particular in that at least one vertical or inclined propeller arranged in a jacket is arranged in front of the vehicle cabin and operated by means of the drive system of the invention and a corresponding jacketed propeller behind the vehicle cabin.
The dimensions of the jacket are preferably chosen so that its outside diameter is smaller than the permissible width of a road vehicle. According to one embodiment of the invention, the arrangement of two jacketed propellers in front of the vehicle cabin and two behind the vehicle cabin is preferred, the propellers being driven by hydraulic motors that are synchronized with the rotational speed. Since such small propellers would require a very high drive power to carry the weight of the loaded vehicle through the air, the inventive design with two or four jacketed screws is intended for cases in which high fuel consumption is acceptable.
For efficient use with low drive power, such as today's heavy passenger cars, a design with four jacketed propellers in front of the vehicle cabin and four behind it is useful. As a result, a larger air mass is accelerated through the propeller shells and consequently the load capacity of the vehicle per given horsepower is greater.
According to a further exemplary embodiment of the invention, the propellers are inserted into inclined, specially shaped jackets so that they act as wings during high-speed flight.
The jackets and propellers can be arranged pivotably together with the hydraulic motors driving them in order to change the thrust angle and also to be able to brake effectively in the air. Further exemplary embodiments deal with control and control means.
Show in the drawing
1 shows a side view of a first exemplary embodiment of a vehicle according to the invention,
2 shows a longitudinal section through a double motor according to the invention with a freewheel for driving the vehicle or
its propeller, e.g. B. according to Fig. 1,
3 shows a cross section through FIG. 2 along the section line III-III from FIG. 2,
4 shows a side view of another embodiment of a vehicle according to the invention with partial sections along the line IV-IV through FIG. 5,
FIG. 5 is a plan view from above of the vehicle of FIG. 4,
6 shows a perspective view of another exemplary embodiment of a vehicle according to the invention,
FIG. 7 is a plan view from above of the vehicle of FIG. 6,
8 shows a longitudinal section through a four-flow pressure fluid generating unit according to the invention, composed of two two-flow pumps, for driving hydraulic motors by means of separate parallel pressure fluid circuits,
Fig.
9 shows a cross section through FIG. 8 along the section line IX-IX,
Fig. 10 shows a cross section through Fig. 10a along the section line X-X,
10a is a view of a parallel-connected double regulating element according to the invention for flow and bypass control of two parallel pressurized fluid flows with partial sections through the connecting lines,
11 is a side view of another embodiment of the invention,
12 is a side view of a further embodiment of a vehicle of the invention,
FIG. 13 is a plan view of the vehicle of FIG. 12,
14 shows a part of the vehicle of FIG. 12 in a forward ascent,
15 shows a part of the vehicle of FIG. 12 during braking in the air for the purpose of landing on a road or a ground or for the purpose of reducing speed in the air,
Fig.
16 is a side view of a vehicle according to the invention, e.g. B. Fig. 12, with additional facilities,
17 shows a side view of a further exemplary embodiment of a vehicle according to the invention,
18 shows a plan view of the vehicle of FIG. 17,
19 shows a longitudinal section perpendicular to the plane of adjustment of the flow rate regulation through a multi-flow pump according to the invention for driving and for speed synchronization of the hydraulic motors driving the propellers in vehicles according to the invention,
20 shows a plan view of a schematically drawn simplest vehicle with automatic feed according to the invention and
21 shows a similar plan view of a vehicle according to the invention, shown schematically in a correspondingly simplified manner, but in a different embodiment and with four propellers.
In Fig. 1, the hydraulic pumps 1 and 2 serving as pressure fluid generators for the generation of a plurality of spatially separated pressurized fluid flows with a relative or equal flow rate through the drive machines, eg. B. internal combustion engines, gas turbines or the like., 13 and 14 driven. The vehicle is equipped with wheels 10, by means of which it can drive or roll on the road or on the ground and which can be driven by appropriately powered hydraulic motors (hydrostatic motors). A vehicle cabin 9 is used to accommodate people or cargo. Tanks 26 and 27 are e.g. B. fuel tanks, tanks 24 and 25 e.g. B. Pressure fluid tanks for hydraulic circuits.
There are several such tanks for the pressure fluid of the hydraulic circuits, preferably one tank for one or two hydraulic circuits each, so that if one of the tanks or one of the circuits fails or a line breaks, only the pressure fluid of the damaged circuit in question fails, the rest of the circuit or the other circuits can be fed from the hydraulic fluid tanks specially assigned to them. Propellers 11 and 12 are driven by motor shafts 7 and 8, which are mounted in the hydraulic motors 3, 4 and 5, 6, which are designed as double hydraulic motors, with interposed freewheels. One type of implementation of these motors is shown in FIGS.
From the two-flow pump 1, the first pressure flow flows through the continuous pressure fluid line 15 to and through the rotor 3 of the hydraulic motor 3, 4 and through the return line 19 back to the pump 1. The second pressure fluid flow from the hydraulic pump 1 flows through the continuous pressure fluid line 16 to and through the rotor 6 of the hydraulic motor 5, 6 and back to the pump 1 through the return line 21. From the two-flow pump 2, the first pressure fluid flow flows through the continuous pressure fluid line 17 to and through the rotor 5 of the hydraulic motor 5, 6 and through the return line 22 to the pump 2, while the second pressure fluid flow of the hydraulic pump 2 flows through the continuous pressure fluid line 18 to and through flows through the rotor 4 of the hydraulic motor 3, 4 and through the return fluid line 20 back to the two-flow pump 2.
Stabilizing ribs 23 can be arranged between the fluid lines.
What is achieved by the arrangement according to FIG. 1 is that if one of the drive machines 13 or 14 fails, the hydraulic motors 3, 4 and 5, 6 and thus the propellers 11 and 14 still do so
12 remain driven, namely by the other of the drive machines, their multi-flow pump and their hydraulic motors connected to their circuits. Likewise, if one of the rotors of the hydraulic motors fails, the other can continue to run, since the stationary rotor is switched off by freewheeling from the propeller drive shaft 7 or 8. The operational reliability achieved by the described circuit and the described motor arrangement is also given in other exemplary embodiments of the invention, but is not repeated in the description of the other exemplary embodiments of the invention, since their circuit circuits are explained in principle from FIG.
In the multi-propeller exemplary embodiments of the invention, corresponding multiplied circuit circuits are arranged, mostly in accordance with the principle shown in FIG. 1.
In FIGS. 2 and 3, which show an exemplary embodiment of one of the motors according to the invention through which the fluid flows, 30 is the housing of the unit in which the rotors 38 and 33 through which the fluid flows, contain the working chambers 32 and 33 and are connected to the shaft 8 by means of freewheels 39 are rotatably stored in the bearings 31. The working chambers 32 and 33 are the displacement elements, for. B. piston 34 assigned, which by means of their support parts, for. B. piston shoes 35, on the guides 36, e.g. Circumferential rings, slide and are supported on them, the stroke of the displacement elements being forced due to the eccentricity between the rotors 38 and 39 and the guide 36 and the rotation of the rotor 38 and 39 when the working chambers 32 and 33 fluid is under pressure is fed through the supply lines 46 or 47 or 44 or 45.
The guides 36 can be designed as rings encircling the bearings 37 in a known manner. The rotors 38 and 39 can be supported or supported in bearings 41 laterally, that is to say at one of their ends.
Hydrostatic bearings 40 can also be arranged between the displacement parts and their support parts in a known manner.
Up to this point, the motor has been known per se, but it is designed as a double motor and therefore has double and spatially separate pressure medium feeds.
However, these are arranged in a new way, with the two rotors having bearings 41 at the respective opposite rotor end, such that the fluid lines and fluid line mouths 44, 46, the bearings 41 at one end of the one rotor 38 and the fluid lines and fluid line mouths 45, 47 die Bearings 41 at the other end of the other rotor 39 are assigned.
The special feature of the design of this motor is that both rotors are exposed to fluid separately from one another and can rotate separately from one another. Furthermore, the fact that both rotors arranged axially parallel to one another are hollow and a common shaft 8 is assigned to them. Between the common shaft 8 and each rotor 38 or 39, a known free-wheel with the free-wheeling rollers or balls 29 and the free-wheeling and clamping surfaces 42, which act in one direction of rotation and interact with the surfaces 43, is arranged. The surfaces 42 are inclined towards the surface 43 in a circumferential direction. If both rotors 38 and 39 are supplied with pressure fluid, they both run, e.g. B. clockwise in Fig. 3, so that they couple the shaft 8 and the rotors 38 and 39 to one another in a rotationally fixed manner.
Both rotors 38 and 39 then drive the shaft 8 common to them, so that this can drive a working part which is or can be coupled to it.
If one of the two rotors 38 or 39 comes to a standstill, e.g. B. by breaking or jamming of its control parts or its displacement or support parts, then the shaft 8 driven by the other, undisturbed and further rotating rotor 38 or 39 continues to rotate, with the freewheeling means 29 on the inclined freewheeling surfaces 42 which then stop the rotor uncouple from shaft 8. Jerky braking of working parts, wheels, propellers or the like driven by the shaft 8. This prevents a hydraulic motor from seizing up. In particular, this prevents aircraft from falling as a result of overheating or seizure of a propeller-driving hydraulic motor.
The freewheel arrangement according to the invention, which acts automatically in each case of the exemplary embodiment described, however, allows another important possibility. This consists in that a freewheel 28, 42, 43 is arranged between only one of the rotors 38 or 39, but the other rotor is firmly connected to the shaft 8. It can thereby be achieved that at desired times both rotors 38 and
39 drive the shaft, but at other times, only the rotor firmly connected to the shaft 8 drives the shaft 8, while the other of the rotors 38 or 39 is free from the shaft 8 so that it cannot transfer any friction to the shaft 8 .
As a result, a drive with high torque can be realized on the one hand when both rotors 38 and 39 act on the shaft 8, and on the other hand a high-speed drive with low frictional resistance when one of the motors 38 or 39 is disconnected from the shaft 8 by the freewheeling effect.
The rotor 38 or 39, which is fixedly connected to the shaft, drives the shaft 8 in both directions.
In the embodiment according to FIG. 1, the vehicle can also be used in the countryside, e.g. B. on the highway or off-road.
For this purpose, the motors 3 to 6 are switched on to the wheels 10 or the shafts 7 or 8 are connected to the wheels 10.
If you have a large torque, so z. B. wants to drive with a large tractive force in the field, pressurized fluid is passed from a common line or in parallel connection of two pressurized fluid flows into the rotors 38 and 39, which then both generate a maximum torque together with combined force. But if you want to drive fast on the highway or street, where you need less torque, then all of the pressure fluid previously fed to both rotors 38 and 39 is directed into only one of the rotors 38 or 39 or into the rotor 38 or fixedly connected to the shaft 8. 39. Since this then contains twice the amount of fluid, it circulates correspondingly faster.
The invention thus creates a motor that can work with single rotor drive without having to drag the second rotor of a double motor with friction when the torque of the second rotor is not required or not desired.
In the exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 4 and 5, ring nozzles are arranged on the vehicle, into which the propellers and the hydraulic motors driving the propellers are installed. The sheathing of the propeller or the installation of the propeller in ring blades or nozzles is known per se and is widely used. The special feature of the design, on the other hand, is that the nozzles surrounding the propellers are inclined and the jackets have a ring-shaped airfoil in the direction of flight and the jackets and propellers are arranged so that they are accommodated within the width permitted for road vehicles.
In order to achieve the necessary operational safety, the motors driving the propellers are designed according to the principle of FIGS. 3 and 4 and are driven by separate circuits connected in parallel with hydraulic pressure medium of the same flow rates, as in principle based on FIG.
1 described. The vehicle body 50 can be a one-part pressed or cast carrier body on which the propeller nozzles 60 are formed, which contain the propellers 58, which are driven by the double motors 61/71, 62/72, 63/73, 64/74, 65 / 75, 66/76, 67/77, 68/78 are driven.
Instead of the double motors, single motors can also be used if the operational safety permits. If dual-flow pumps are provided, diametrically opposed motors are switched into the two circuits, e.g. B. 61 and 68, 62 and 67, 63 and 66, 64 and 65 or the corresponding motors with the first digit 7. When driven by four-flow pumps, the motors 61, 62, 67, 68 are driven by one pump and the motors by the other 63, 64, 65, 66 and, accordingly, the motors of the first pump, but with the prefix 7, and the motors of the second pump, but with the prefix 7, are driven by the third pump. With 59 the pilot and passenger compartment, with 51 and 52, the prime movers are designated, which are then cooled by the fans 53 when the air flow, e.g.
B. for takeoff, landing, vertical flight or driving on the road, is not sufficient. In order to meet the requirements of the road traffic regulations, it is expedient to measure the vehicle width a little less than 2.50 m and the diameter of the propellers at around one meter. Control wheels 56 for lateral movement and 57 for horizontal adjustment and 55 for rotary movement controls are arranged. The high number of 8 propellers and corresponding nozzles 60 and hydraulic motors and circuits are provided in order to capture enough air for vertical flights with a sufficiently low propulsion power. Since propellers for the vertical take-off and the vertical landing are not very effective and therefore require very high drive performance, the vehicles of this invention require, as far as they are based on z.
B. 2.50 m width for road traffic are restricted, correspondingly higher propulsion power than helicopters with large propeller diameters.
The vehicles equipped with only four nozzles and propeller sets according to FIGS. 12 to 16 of the invention require z. B. for a four-person vehicle for land and air traffic about 600 to 1200 HP drive power depending on the desired travel speed.
The vehicles according to FIGS. 4, 5, 11, 17 and 18 of the invention accordingly each have eight nozzle sets with propellers, the larger number of propellers with z. B. about one
Meter diameter with a correspondingly large amount of air and relatively low propulsion power makes it possible to achieve higher efficiency in ascent and descent. For example, the eight-engine vehicles according to the invention only require about 300 to 500 HP total drive power for a four-person vehicle; provided that the hydraulic multi-flow pumps and the propeller-driving hydraulic motors are sufficiently high
Have efficiencies, which can be ensured by using pumps and motors or internal combustion engines that deliver hydrofluid in a correspondingly lighter design.
The propellers arranged to the left of the vehicle axis are designed to run in the opposite direction to those arranged to the right of the vehicle axis, which is expediently done in the same way in the other vehicles in the other figures.
In Fig. 6 and 7 a particularly reliable, vertically and horizontally airworthy in all directions and easy to control and inexpensive vehicle according to the invention is shown. The prime movers are on the vehicle body 80
13 and 14 arranged, which drive pressure fluid generating units 81, 82 to generate four pressure medium flows of the same delivery rate to one another. These are advantageously designed in accordance with FIGS. 8, 9 or 19 of the application. The propellers 11, 12 and 111, 112 advantageously have a diameter of about 1.8 to 3.6 m and can therefore consist of propellers with a constant angle of attack, that is to say made of wood, light metal or plastics, made in one piece. The vehicle can carry three to four people.
The vehicle uses a crossover arrangement of the system of FIG. 1, with four-flow pumps being provided instead of two-flow pumps. The prime movers should have about 120 to 240 HP per prime movers for a four-person vehicle, and at least two prime movers, each driving a four-stream pump, would have to be provided. One flow rate of the four-flow pump 81 drives the propeller 11 via lines 15, 19 through hydraulic motor 3, another the propeller 12 through lines 17, 22 via hydraulic motor 5, another the propeller 111 through lines 115, 119 via hydraulic motor 103 and the last one the propeller 112 via lines 117, 122 via hydraulic rotor 105.
From the second pressure fluid generator, four-stream pump 82, the propeller 11 is driven through lines 18, 20 via hydraulic motor 4 by its first delivery stream, propeller 12 is driven by the second delivery stream through lines 16, 21 via hydraulic motor 6, propeller 111 through the third delivery stream Lines 118, 120 driven by hydraulic motor 104 and the propeller 112 driven by lines 116, 121 via hydraulic motor 106. If one of the drive units fails, the other will continue to drive all four propellers, allowing the vehicle to proceed to a safe landing. If one rotor of the hydraulic motors fails, then the other rotor of the twin motors continues to drive the propeller and the rotor that stops moving is switched off by the freewheel between it and the propeller drive shaft 8.
In order to determine the position of the vehicle to the horizontal and thereby the flight speed and the flight direction, tap connections can be used
83, 84 and 85, 86 can be provided on the fluid lines, which must have such small flow cross-sections that only a small fraction of the pressure fluid flowing through the main lines can escape from them, and to which the
Double control of FIGS. 10 and 10a can be connected.
The small cross section through the taps 83 to 86 and also that through the double regulating throttle of FIGS
10a and their connecting lines 215 to 220 must therefore be so small that only a small percentage of the motor drive fluid quantities can flow through these cross sections, so that the change in the motor speed by bypassing the
Control throttles of Fig. 10, Oa and thus the angle of attack of the
Vehicle cannot become too large in relation to the horizontal plane, so that the rotor vane vehicle cannot tip over or crash over an excessive incline.
If line 215 is connected with connection 83, line 218 with connection 85, line 219 with a return line and line 220 with a return line, then the double flow regulator of FIGS. 10, Oa with its housing 97 and control piston 96 is in the vehicle steering of the angle of attack to the horizontal switched on. By turning the regulator 96, a larger or smaller amount of pressurized fluid, but small compared to the main flows, is allowed to escape from two inflow lines in two return lines, whereby the propeller motor concerned then rotates somewhat more slowly than the motors that are not regulated in this way. Correspondingly, the vehicle then leans slightly in the relevant direction of the slower-running propeller, as a result of which it starts moving in the desired direction.
Instead of assigning a double control 96, 97 to lines 116, 117 or 16, 17, they can also be assigned to other lines and then cause the other motor and propeller concerned to rotate a little more slowly. If you connect z. B. the line 215 with connection 85 and line 218 with connection 86 and connection lines 219 and 220 with return lines 21 and 22, then the motor 5, 6 with the propeller 12 is switched on in the angle of attack control of the vehicle to the horizontal plane.
The specified propeller diameters represent particularly efficient, simple and operationally reliable solutions in which gusts of wind and differences in speed when the propeller hits forward and backward can still be absorbed by the shafts 8 of the hydraulic motors and aircraft vibrations due to differences in speed of the air on the propeller blade do not make the vehicle too great Bring vibrations.
In Fig. 8 and 9, a four-flow pump unit is shown, which can be used excellently in the vehicles according to the invention. It consists of two two-stream pumps arranged axially one behind the other, one of which can be regulated to a limited extent, but two of the delivery streams each have flow rates that are the same or the same as one another. The housings 139 and 140 are flanged axially one behind the other and penetrated by the through shaft 141, which is mounted in the bearings 131 and in each of the housings carries a rotor 133 with two working chamber groups 134 and 135, in which the displacement parts (pistons) 136 and 137 outward and inward by the piston stroke drive 98 with the interposition of the displacement sliding shoes (piston shoes) 138.
The displacement stroke drive 99 can be displaced eccentrically to a limited extent in the guides 79, whereby the displacement stroke can be regulated. The conveying chamber groups 134 and 135 are spatially separated from one another, and each individual conveying chamber group has its own fluid inlet 87 and its own fluid outflow, pressure flow line, 89 and 90, respectively, which are separated from one another and do not communicate with one another. Flow rate regulators 88 can be switched into the fluid supply lines if the pump on the displacement stroke adjustment device 79, 99 should be absent.
The housing 140 contains the same rotor arrangement, the same conveying chamber groups, the same displacer and the same displacement sliding shoes, but the circumferential ring 99 of the displacement stroke drive cannot be adjusted in the housing 140, the rotor 133 of which, like the rotor 133 in the housing 139, is driven by the shaft 141, also has its own Inflows 87, possibly with switched on regulating throttles 88 and two separate, separate and non-communicating pressure fluid discharge lines 91 and 92. At the end of the pump, a forepump arrangement 95 with the inflows 87 and the two separate outlets 93 and 94 can be arranged.
Connections 93 and 94 then practically lead to inlets of the main pumps and the pressure fluid line connections 89, 90, 91, 92 are each connected to a pressure fluid supply line to one of the hydraulic motors of the vehicle. This arrangement guarantees equal delivery in two or four delivery flows, two of which can be regulated.
11 shows a flight stabilization arrangement of the aircraft and land vehicle according to an embodiment of the invention. On the vehicle body provided with the vertical tail unit 55, in which the propeller nozzles of the invention are not visibly arranged, the drive machines 51 and the hydraulic pumps 1 and 2 connected to them are also arranged. These have a significant weight of the vehicle drive and can therefore be used to stabilize the position of the center of lift and the center of gravity of the vehicle. This is done by suspending them to a radially lowerable and retractable chassis 145 with the wheels 54, for which purpose the pressure medium lines 147, 148 are designed to be flexible or pivotable. The chassis 145 is connected to the vehicle body 50 by the lifting and lowering devices 146, 149.
When driving on the road, the body 50 rests on the chassis 145 by its own weight and when it lifts into the air, the chassis with the drive parts falls down by its own weight. As soon as the vehicle 50 rises into the air and as long as it remains in the air, the weight of the drive units 1, 2, 512 is accordingly shifted far down from the body 50. As a result, the center of gravity of the vehicle is shifted far down below the center of lift of the vehicle and considerably stabilizes the attitude of the vehicle 50 in the air.
In FIG. 16 it is shown that the propeller nozzles 260, 261, 262, 263, like the further nozzles in other figures of the application, can be suspended in the joints 271, 273, 274 and 272, 275, 276 so as to be pivotable forwards and backwards. In the nozzles are the hydraulic motors and the propellers driven by them, which rotate in the nozzles and generate an air jet in each nozzle. This is directed forwards or backwards or vertically downwards by the nozzles, so that the vehicle 259 can either climb vertically, land vertically, fly forward, fly backwards or slow down in the air. The pivoting device is operated from the pilot's position 59.
To actuate the adjustment of the propeller nozzles 260 to 263, a connection 293 is arranged which ensures the synchronization of the pivoting of the various nozzles via the joints 298, the connections 291, 252 and the articulated bearings 294, 295, 296, 297 on the missile 259. Instead of the swiveling device shown, any suitable, differently designed swiveling device that guarantees synchronous swiveling can also be provided.
In Fig. 12 to 16 a particularly short, but fully operational and operationally safe combined aircraft and road vehicle is shown. The vehicle body 259 with the cabin 59 rests on the downwardly extendable chassis beam 145 with the wheels 54 - similar to the embodiment according to FIG. 11 - by its own weight when driving on the road.
A special fastening for road travel can be provided.
In flight, the landing gear 145 falls down out of the body 259 and remains there by its own weight, or it can be locked in the extended position. The arrangement and mounting of the nozzles 260 to 263 containing the propellers has already been explained above. For this purpose, retaining rings or forks 277, 278 are formed on the body 259, which carry the joints 271, 273, 274 and 272, 275, 276, which can be seen particularly in FIGS. 12 and 13. In these figures one can also see the arranged hydraulic motors 61, 62, 65, 66 and 67, 71, 72, 75 as well as the propellers 258 and their directions of rotation, which can also be reversed.
Fig. 12 shows the nozzles 260 to 263 for vertical flight, Fig.
14 for forward flight and FIG. 15 for braking flight or for reverse flight.
The length of the vehicle is advantageously between 3 and 5 m and thus corresponds to that of conventional road vehicles (passenger cars), while the vehicle width is advantageously less than or about 2.50 m so that the vehicle can be approved for road traffic. Because of the width restriction for vehicles in road traffic due to the approval regulations, the propellers cannot have a diameter larger than about 1 m.
They have a relatively low level of efficiency and low lifting power with low drive powers. The vehicle therefore needs for four people z. B. about 600 to 1200 HP drive power depending on the desired flight speed.
This is applied, for example, by two drive machines via a four-flow pump per drive machine. Each pressure flow of such a four-flow pump drives one of the rotors of the hydraulic motors of the propellers and possibly rotors of the double motors driving the propellers with free-wheeling. For only one or two people, a correspondingly lower drive power can be provided due to the lower weight. Instead of two prime movers and two four-flow pumps, a different number can also be provided if appropriate pressure fluid connections are arranged in the sense of this invention.
The drive power to be installed in the vehicle according to FIGS. 12 to 16 is relatively high and therefore the fuel consumption is correspondingly high, because a vehicle required for road traffic must not be wider than about 2.50 m and therefore there is no space around the To enlarge the propeller diameter of the vehicle so that the propellers achieve higher efficiency, become helicopter-like and then require less propulsion power.
However, this problem is also solved by an embodiment according to FIGS. 17 and 18. Instead of arranging two propeller nozzles in front of and behind the cabin, in this case four propeller nozzles are arranged in front of and behind the cabin 359. As in the case described above, they are equal in size to each other without the vehicle needing to be wider. The vehicle can therefore be approved for road traffic, especially since the propellers are housed in nozzles and therefore cannot injure anyone. By doubling the number of propeller nozzles, the amount of air that can be grasped by the propeller also doubles, so that the individual propellers can work with less load and with higher efficiency. The drive power of the vehicle can therefore manage with significantly less drive power for the same load capacity.
For example, two 6-cylinder 210 HP motors (Porsche) are sufficient to drive two four-flow pumps according to FIG. 19 to make the vehicle operational for four people on the road and in the air. Depending on the desired drive power, it is advisable to install 300 to 600 HP in this vehicle. The chassis 145 with the wheels 54 and the drive machines 351 for driving the four-flow pumps 302 and 303 are attached to the vehicle body 359 containing the cabin. From the vehicle center body, the supports 377 and 378 extend forwards and backwards, to which the mountings for the pivoting propeller nozzles are attached, e.g. B. bearings 271-276 and 371-376 and nozzles 260-263 and 360-363.
The pivoting devices for the uniform pivoting of all nozzles are indicated at 293, 393, 391, 298.
The four delivery streams of one four-stream pump drive the motors of the inner propeller nozzles 260 to 263 via corresponding pressure fluid lines, the four delivery streams of the other four-stream pump drive the motors of the outer propeller nozzles 360 to 363. If the inner drive system fails, the outer drive system runs and if the outer drive system fails, the inner one so that if half of the drives fail, the rest is enough to land the vehicle safely. All inner propellers of nozzles 260 to 263 are speed-synchronized by the four-flow pump with separate flow rates of the same flow rate. The other propellers of the outer propeller nozzles 360 to 363 are speed-synchronized by the separate delivery flows of the other four-flow pump.
The propellers on the left and right of the axis are rotated in opposite directions, which is easily possible by reversing the connections of the hydraulic motors. Four four-flow pumps enable the hydraulic motors driving the propellers to be driven as double motors, as described above. Features and advantages of other figures can be combined with those of FIGS. 17 and 18 if that is appropriate.
By connecting the hydraulic motors in parallel in two-flow and four-flow hydraulic fluid circuits separated from one another, the losses that occurred in the series connections of previous hydraulic motors, for example according to US Pat. No. 3,211,399 of the inventor, can be saved.
19 shows a four-flow pump for high pressures and with axial flow, which is particularly well suited for driving the hydraulic motors of the vehicles according to the invention due to its tightness and operational reliability.
In special embodiments, instead of four, six, eight or some other number of fluid flows, e.g. B.
also three, five or seven can be provided.
In a known embodiment of a four-flow pump, e.g. B. according to the USA patent 3 270 685, the working fluid is supplied to the rotor in the radial direction from a control shaft arranged in the rotor central bore, and is also discharged in the radial direction through the control shaft. These four-flow pumps have proven themselves very well, also as hydrostatic high-torque motors.
The disadvantage of these four-flow pumps with radial flow, however, is that the control shaft must have a relatively large diameter in order to be able to accommodate the four fluid supply lines and the four fluid discharge lines, or the fluid lines have to have relatively small flow cross-sections. In the first case, there are greater friction and leakage losses, since the leakage losses increase with the cube of the fit gap between the control shaft and the rotor. In the second case with a small control shaft diameter, the disadvantage arises that only such small quantities of fluid can flow through the lines that the machine is only suitable for low power or its efficiency drops to the unacceptable due to excessive flow losses.
In order to obtain a drive that is sufficient and suitable for the purposes according to the invention, in a further embodiment of the invention an axially flowed multi-flow pump, in particular a four-flow pump, with four working chamber groups, which can also be used for other purposes if necessary, and two of the working chamber groups having fluid feed lines in one Axial direction and the other two are assigned in the other axial direction. By means of a pressing device, the stator control surfaces can slide particularly well against the rotating control surfaces.
In the housing 311, the rotor 301 containing the working chambers and through which the working fluid flows is rotatably mounted in the bearings 334. The housing also contains the guide segments 310 for mounting the stroke volume adjustment device 309, in which the radial bearing 312 for mounting the rotary ring 306 forming the piston stroke drive is arranged. However, the circumferential ring 306 can optionally also be designed as a stationary guide part, and if the pump is not designed to be adjustable, the stroke volume adjustment device 306, 310 is omitted.
In the rotor there are at least four working chamber groups 302, 303, 304 and 305, to which the displacement elements 307 are assigned for the purpose of enlarging the working chambers during the intake stroke and for reducing the working chambers during the delivery stroke. Between the displacement elements (piston) 307 and the piston stroke guide, which is formed by the inner surface of the circumferential ring 306, displacement element sliding parts (piston shoes) 308 can be arranged, to which inner guide rings 315 can be assigned, which can enter corresponding recesses in the rotor outer wall. The rotor 301 can be made in one piece with the shaft 335 or be connected to it by spline means 345. The shaft 335 or the rotor 301 can additionally be supported in the bearings 336.
The working chamber groups 302, 303, 304 and 306 are separated from one another so that they cannot communicate with one another. At each end of the rotor there is a rotating control surface, e.g. B. radially planar, conical or spherical, with the rotor channels 324 and 325 of the working chamber groups 302 and 303 in the rotating control surface (s) of one rotor end and the other rotor channels 322 and 323 of the rotating control surface (s) at the other rotor end Working chamber groups 304 and 305 open. The channel openings 322 and 323 at one end of the rotor and the channel openings 324 and 325 at the other end of the rotor are each offset radially from one another.
In total, four inlet control outlets and four outlet control outlets are thus arranged in the illustrated embodiment, corresponding to the four fluid streams flowing through the pump. At each end of the rotor, either a single rotor end face (rotating control face) with two sets of control orifices that are radially offset from one another can be arranged or, as shown in the figure, two separate rotor end faces can be arranged axially offset from one another and each with one channel orifice group be provided.
In the latter case, each individual conveyor chamber group 302, 303, 304, 305 then has its own rotor end surface with the channel openings 325, 324, 323, 322 and the corresponding stationary control surface resting on the rotor end surface with the relevant inlet opening and outlet opening therein. A fluid line 326, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333 extends from the respective inlet or outlet control port to the pump connection 337, 338, 339, 340, 341, 342, 343, 344.
None of these channels or connections is connected to another, so that the fluid flows flowing through the machine remain spatially and effectively separated from one another and, with displacement elements of the same cross-section and the same displacement stroke, have the same flow rates, regardless of the pressure in them.
If the displacer dimensions differ from one another, the flow rates through the fluid streams are then no longer equal to one another, but rather are proportional.
In special cases, the fluid flows can optionally be connected to one another, but this is generally not desirable with regard to the invention. In the exemplary embodiment according to FIG. 19, the displacement elements (pistons) 307 have a single displacement stroke drive 306 common to all of them. This enforces the equality or equality of the individual flow rates of the individual flow flows to one another. However, it is also possible to assign an individual displacement lift drive to each individual working chamber group. This can then be designed either with a constant stroke or with a variable stroke. Such a drive is z. B.
also particularly practical for use in construction machinery or excavators or cranes or in those machines where several, e.g. B. four, jobs operated at different speeds or operated controllably.
By controlling the piston stroke drive of the respective working chamber groups 302, 303, 304, 305, one can then properly control the speed and direction of movement of the working part to be driven. The embodiment shown in the figure of the common piston stroke drive assembly 306 is particularly useful for equipping vehicles with four-wheel drive or the propellers, e.g. B. four or eight propellers to synchronize the speed of aircraft.
The control according to FIG. 19 at the same time enables a particularly reliable type of control of the fluid flows, which is characterized by a relatively high degree of tightness and low friction and therefore high efficiency even at high pressures. In addition, it is of simple construction and enables a drive shaft 335 extending through the entire pump, via which further power can be mechanically taken off at the pump end or further pumps can be arranged. For this purpose, at least one control body which can be pressed in the axial direction onto the rotor end face is arranged at each rotor end in the relevant housing part or cover part of the housing 311.
19 shows an embodiment of the last-mentioned type, in which an inner control element 319 or 320 and an outer control element 318 or 321, which are radially offset thereto, are inserted into the relevant cover of the housing 311 at each end of the rotor. In the example of the figure, the inner one is held against rotation in the outer, but the inner one is axially movable relative to the outer one. The shaft 335 extends through the bores in the inner control bodies 319, 320. The aforementioned control bodies 319, 320, 318, 321 each have an eccentric shoulder with which they engage in an eccentric recess in the relevant cover of the housing 311.
This creates three different outer surfaces per control body, which are tightly fitted into the cover, whereby two pressure fluid chambers are formed axially on the rear parts of the control body, the fluid pressure of which presses the control bodies against the relevant rotor end surfaces.
The plane of eccentricity of the eccentric parts of the control bodies 319, 320, 321, 322 is arranged approximately perpendicular to the plane of eccentricity of the displacement stroke drive.
The pressure chambers acted upon by the pressure fluid on the relevant control body parts are dimensioned to be the same size for each associated control body when the unit is to convey in both directions.
The cross section of the pressure chamber is something, for. B. 3 to 9 percent, made larger than the cross section of the control plate between the control surfaces, if one considers this designed for the same pressure. The following tried and tested rules apply to an exact calculation of the dimensions and eccentricities of the control body parts:
1. Cross section of a pressure chamber: = 1.06 times the cross section of the high pressure equivalent area of the relevant control plate.
2. Pressure fluid center of the control surface half should have the same distance from the center line as the pressure fluid center of gravity of the pressure chamber, i.e. with Gc = pressure fluid center of the relevant control plate half and gc = pressure center of the relevant pressure chamber:
EMI8.1
<tb> MT & 1 <SEP>
<tb>
3. Equality of the cross sections of the pressure chambers according to the equation
EMI8.2
with the calculation of the Gc value according to
EMI8.3
and
EMI8.4
can be done. The development of these important calculation equations, which guarantee the operational safety and the efficiency of the control body, especially at high pressures, can be read in the Austrian patent application A 4236/72.
In the schematic representation of FIG. 20 of a vehicle according to the invention - corresponding to FIG. 1 - the drive machine 13 drives two pumps - or only one pump - with the working fluid delivery chambers 1 and 2. In the example, both pumps have the same delivery volume. The pressure fluid line 15 goes from the chamber 1 to the swallowing chambers 3 of the motor driving the propeller 11. The pressure line 16 goes from the pump chamber 2 to the absorption chambers 5 of the motor driving the propeller 12. If the delivery and absorption volumes of the pump chambers and motor chambers were the same, then both propellers 11 and 12 would rotate at the same speed. According to the invention, however, the absorption volume of the chambers 3 of the motor driving the propeller 11 is made somewhat larger than that of the motor driving the propeller 12.
As a result, the ratio of the displacement of the upstream motor of the propeller 11 to the delivery volume of the connected pump chamber 1 is somewhat greater than the ratio of the displacement of the downstream motor driving the propeller 12 to the connected pump chamber 2. As a result, the front motor 3 and propeller 11 rotate somewhat more slowly all the downstream motor 5 and propeller 12, since the delivery volumes of the pump chambers 1 and 2 are equal to each other, as described above. Both pump chambers 1 and 2 are also driven by the drive machine 13 at the same speed. As a result of the somewhat slower rotation of the front propeller 11, the vehicle tilts forward so that it takes up an automatic forward flight and maintains it.
The same mode of operation results in the embodiment according to FIG. 21 for four propellers. More than four propellers can possibly also be provided. The drive machine 13 drives the associated four pumps with the pump chambers 1, 2, 101 and 102 at the same speed. The two propellers 11 and 111 are here, for. B. the upstream in the direction of travel and the propellers 12 and 112, the downstream propellers in the direction of travel. The pressure lines 15, 16, 115, 116 respectively connect the pump delivery chambers 1, 2, 101, 102 with the motor absorption chambers 3, 5, 103, 105 of the motor driving the respective propeller 11, 12, 111, 112.
Each individual pressure line thus connects a self-contained pump chamber system that is not connected to other chambers with a suction chamber system of an engine. Connections between the lines and systems are avoided according to the invention in order to avoid communications which could lead to an increase or decrease in the speed of individual propellers and thereby to accidents or crashes. In the exemplary embodiment from FIG. 21, all of the motor chambers are made of the same size. The pump chambers 2 and 102, however, are designed to be somewhat larger than the pump delivery chambers 1 and 101.
This ensures that the ratio of the displacement of the motors driving the front propellers to the displacement of the pump chambers connected to them is somewhat greater than the ratio of the displacement of the motors driving the propellers downstream to the pump conveying chambers connected to them. As a result of this ratio difference of the invention, the front propellers 11 and 111 rotate somewhat more slowly than the downstream propellers 12 and 112, and as a result the vehicle leans somewhat forward and takes up the forward drive and stops it automatically.
This effect of the automatic forward thrust or flight of the vehicle can also be achieved by equalizing the described ratios of the absorption volume of the motors to the delivery volume of the pumps, whereby all propellers rotate at the same speed, while the front propellers 11 and 111, as shown in dashed lines , run a little smaller. Then the front propellers 11 and 111 have a slightly smaller stroke than the downstream propellers 12 and 112. The vehicle then tilts forwards and automatically flies forwards, although several separate pressurized fluid flows with the same flow rate and rotating motors and propellers are used at the same speed .
The inventive effect of the automatic forward thrust can also be achieved by providing the same large displacement of the motors, the same size propellers and the same size pump chambers for the different flow rates. In the example of FIG. 20 or 21, the pump or pumps for the hydraulic motor or motors driving the rear propeller or propellers are then driven somewhat faster by the drive engine 13 than the pump or pumps assigned to the front propeller motor or motors. The different speed of the assigned pump rotors and chambers can be achieved, for example, by different gear ratios between the drive machine and the pump rotors.
To control the vehicle, in particular the aircraft, rudders or control vanes can be provided. Another possibility is the control by a bypass, for example according to FIG. 10 or 10a. The bypass cross-sections should be kept very small in order to prevent the risk of oversteering. Another possibility consists in such a different drive of the propellers that a thrust force is exerted on the vehicle in a direction other than the forward direction. The vehicle can also be braked in a similar manner.
In FIG. 20, control by means of a rudder is indicated, for example. Such a rudder, designated 933, can e.g. B.
be pivotable about the axis 931 or the axis 932. Pivoting the rudder about the vertical axis 932 results in a right or left pivoting of the vehicle, and pivoting the rudder about the horizontal axis 931 results in a braking effect, for example. It is particularly effective here when it is arranged in a propeller flow.
A special drive device 942 can also be provided if all fluid supply devices and fluid consumers are the same, e.g. B. in the form of a propeller which is arranged at the bow or stern of the vehicle. This pulling or pushing device can be driven by a fluid motor 941 which can be connected to a fluid line. The fluid flow for the fluid motor 941 can expediently be regulated in order to change or brake the travel or flight speed or to reverse the direction of travel.
The features of FIG. 20 can also be used in FIG. 21 and vice versa. Likewise, within the meaning of the invention, features of one embodiment can optionally be used in other embodiments.
The pumps and motors can circulate in the direction of the arrow or vice versa or in another combination. The carriers 23 can connect the engines and / or the propellers to the drive set of the vehicle or to its passenger compartment. However, this connection function can also be completely or partially taken over by the pressure medium lines 15, 16, 115, 116. In the latter case, the vehicle is particularly light and powerful, since the weight of the connecting beams 23 can then be saved.