CN101374719A - 带有作用相反但推力恒定的翼面区域的锥形机翼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锥形机翼，该机翼可提供用于牵引或提升各种负载的恒定推进力。一个翼面(3)成扁平锥形，它的轴线向下偏斜，该翼面的底部连接于椭圆形的前缘(1)，该前缘具有一直线形的水平基部，被切割成水滴形状的侧限定出后缘(2)，该翼面提供气动合力相反的区域。两个上部控制线和两个下部控制线(5)环绕该前缘(1)分布，且在另一端连接于一个控制系统，该系统用于使两个左侧线与两个右侧线分开，且改变所述上部线相对于所述下部线的长度。该机翼持续在风向上或通过其侧部提供动力，当使用者静止时该翼保持不动。在运动中使用者无需为移动机翼来保持有效的牵引力而担忧。这一机翼显然可以应用于滑行和航行运动，该机翼代替帆或马达，或用该机翼作为备用动力。

Description

带有作用相反但推力恒定的翼面区域的锥形机翼

技术领域

本发明涉及一种用于牵引或提升负载的包括一个柔性翼面(airfoil)的推进机翼(wing)，该柔性翼面的前部与底部压扁的椭圆形前缘连接，其后部与椭圆形的后缘连接，该翼面为锥形，它的轴线向下偏，该翼面还有相对的推进面，此外，该机翼还包括分布在该前缘上的三或四个控制线。

背景技术

牵引或提升负载的推进翼目前用于某些运动，在这些运动中，当使用者的脚放置在滑水板，滑雪板或山地板上时，机翼牵引使用者。这些机翼有多种类型：

-带有成拱形的可充气的前缘以及一些端部控制线，

-带有扁平的翼面和多个高山跳伞类的吊伞绳。

它们的共同特点是以垂直于风向的高速度施加牵引力，以致在停止时会有瞬间推力，而运动时使用者经常要担心机翼的操纵，这就需要使用者控制平衡、支撑物、以及采用的角度，同时要不断改变机翼的方向。所以进行这项运动的只能是极少数人，需要长时间地学习。

发明内容

本发明的机翼产生一固定的牵引力，在使用者停止时以固定的方式飞行，可使使用者运动而不必移动机翼来始终保持牵引，使滑板或被牵引工具的操作简便。

另一方面，该种新机翼的优点为，对大推进区域的入射角有很强的控制，以造成大的动力损失，因而增强使用者的安全性，该机翼的起飞和降落容易实施，不需要第三者的协助，且飞行线路可以更短，因为该机翼无需进行从上到下的运动。

最后，这种机翼在游艇的帆-桅系统中还有另一优点：对于同样大小的船来说翼面更大，构造的结构减轻和具有向上的牵引力，这些都使船体的水面阻力大大减小，因而速度大大加快。同样对于电动商船来说，该机翼作为一种节能能源。

本发明的特征在于，该机翼包括一个形状为扁锥形且其轴线向下偏的翼面，因而该机翼包括多个翼面区，这些翼面区的总气动力是相反的。

该翼面的底部连接于前缘，该前缘优选但非强制性地由一个椭圆形的充气轮缘构成，该轮缘包括一个直线形的基部，基部水平地平行于长轴，长轴可以稳定地放置在地面或水面上。该翼面的另一侧构成后缘，该翼面在此处被剪切成水滴形，其尖端朝向该前缘侧。

因而该种形状限定出最大的上部翼面推进区域，两个尺寸中等的侧部翼面推进区域，和一个较小的下部推进区域。

四个控制线分成两个所谓的上部控制线和两个所谓的下部控制线。这些控制线中的一个端部环绕该前缘固定，另一端部连接于一控制系统，该控制系统用于使左侧两条线与右侧两条线分开，且改变所述上部线相对于所述下部线的长度。

从该机翼在地面或水面停止的平衡位置，使用者在缩短上部线相对于所述下部线的长度之前微微拉紧所述线，直至该机翼起飞且上升到稳定的飞行位置，如果使用者停止则该机翼不动。因而机翼沿风向施加恒久的牵引力。

上部控制线的再次缩短使保持高度的机翼损失动力，如果继续进行这种操作，则该机翼平稳下降，以便着落。

下部控制线长度的缩短使保持高度的机翼增加动力，如果继续进行这种操作，则该机翼快速下降。

左侧线的张紧使该机翼相对于风向向左直至稳定位置。因此机翼一直施加相对于风向朝左的牵引力。右侧线的张紧导致同样的效应使该机翼向右。

根据特定的实施方式，该机翼包括以下特征中的一个或多个：

-每个控制线的端部通过多个吊索连接于该前缘，

-多个可充气的横向板条可使该机翼的前缘在静止时总是相对于地面或水面倾斜，以便于该机翼起飞，

-一个半圆形的可充气拱沿该前缘的短轴或长轴连接于该前缘的前表面，该可充气拱可使机翼不会以其前缘撞在地面或水面，在任何情况下都可在其翼面的边上对机翼定位，以便该机翼容易起飞，

-连接于该前缘的相对侧的多个张紧器限制该前缘的变形，

-沿该前缘的水平基部分布且通过一个硬质杆与侧部隔开的另一些张紧器可绷紧该前缘，且使前缘保持直线形，

-该控制杆包括两个可旋转的自由导向件，左侧和右侧控制线穿过所述导向件，

-所述控制线穿过所述导引件的通道由足够柔性的材料制成，以便当该杆转动时能让所述线移动，该材料要足够坚硬，以便在其他时候卡住这些线。

附图说明

下面结合附图对作为例子给出的推进机翼进行详细描述，图中示出处于飞行状态下，从相同的高度看到的该推进机翼，且附图如下：

-图1表示该机翼的透视图；

-图2表示该机翼的正视图；

-图3表示该机翼的顶视图；

-图4表示该机翼的左侧视图，上部线被缩短(而下部线被加长)，且该翼面的上部区域减小可以减轻该机翼的压力；

-图5表示该机翼位于较强牵引位置时的左侧视图；

-图6表示该机翼的正视图，既没有吊索也没有主控制线，显示的是可充气的横向板条、成半圆形的可充气拱和保持该前缘形状的张紧器；

-图7表示该机翼的左侧视图，示出可充气拱；

-图8为该机翼控制杆的透视图。

具体实施方式

该机翼一直被表示为被风鼓起的状态。机翼的尺寸可根据使用有很大变化，从几米到几十平方米。

图1给出了该机翼的整体图。该机翼成一可被压扁的锥形，它可具有向下部倾斜的一根轴线，且包括多个翼面3的区域，这些区域的各个气动合力方向相反。从而上部翼面推进区域，即最大推进区，具有向上的气动力合力，其效果与两个侧部的翼面推进区域产生的效果相反，侧部推进区域的气动合力向后；而下部推进区域，即最小推进区域，产生的气动合力向下。

为了确保机翼在飞行状态下的稳定性，翼面3的最大长度位于最高部分，且基本上达到该前缘1的短轴的数值。

该轻且柔性的翼面3由一种合成织物制成，该织物基本上不变形，基本上不透水、且适于抗破裂抗磨损。该翼面的底部连接于恒定圆截面的前缘1，例如，前缘由带气腔的充气罩构成。这种材料必须是柔性的，轻的，而且应当是结实的，以便在内部气压作用下不变形，且能重复折迭。该前缘可成椭圆形状，带有一个水平平行于长轴的直线形基部，该基部可以稳定地放置在地面或水面。

翼面3的另一端构成后缘2，该后缘成一镂空的水滴形状，尖端朝向该前缘1。

为制出翼面，翼面可按一个半盘形状被放样和切割成平的，该半盘的半径相应于该翼面的最大长度，也就是接近于该前缘1的垂直短轴的尺寸。

根据这种概念，飞行状态的翼面一直被风张紧。但是可以沿翼面3设置如图2所示的若干可充气的横向板条6，以防止该前缘1平置于地面或水面。当该机翼停止时这些板条6的底部全部与地面接触，且该翼面的上部区域的一部分受风，因而便于起飞。

另一方面，该前缘的另一侧，即迎风面，装有一个可充气的拱7，该拱沿前缘1的短轴设置(如图6和7所示)或沿长轴设置，以避免该侧被压扁且迫使其在翼面3的侧部定位。

这些横向板条6和该拱7可连接于该前缘1，以便只需要一个充气孔。

另一方面，如图6所示的张紧器8确保该前缘1保持形状，这些张紧器连接各相对端点，同时将它们的中心固定。张紧器的数量最少为两个。

如图2所示的另一些张紧器15将前缘1的直线形基部与位于该前缘的短轴上的同一点连接，且通过一个硬质杆14保持隔开。该绷紧装置将该前缘1的基部保持为直线形。

该机翼的操纵可由下述构件保证：

-一根上部的单一控制线，该控制线与该前缘1的垂直短轴上的最高点连接，以及两根下部控制线，这两根控制线在相对于该短轴对称且位于该长轴之下的该前缘1的各点处连接，

-一根下部的单一控制线，该控制线与该前缘1的垂直短轴上的基部的中间连接，以及两根上部控制线，这两根控制线在相对于该短轴对称且位于该长轴之上的该前缘1的各点处连接，

-两根上部控制线，这两根控制线在相对于该短轴对称且位于该长轴之上的该前缘1的各点处连接，以及两根下部控制线，这两根控制线在相对于该短轴对称且位于该长轴之下的该前缘1的各点处连接(图1至5的情况)。

这些线5的固定点必须离这些轴足够远，以确保飞行状态时该机翼的稳定性，同时可以根据精度和幅度使该机翼完好无损地围绕其轴的枢转。

另一方面，在前缘由一可充气轮缘构成或者由一种半硬质结构构成的情况下，每条线通过多个以滑动安装的吊索4保持，以限定该前缘1外形的变形，且在该机翼意外变化时候确保吊索4张紧。

所述线的另一端连接于一个控制系统，该控制系统用于使左侧的两条线和右侧的两条线分开，且改变上部线相对于下部线的长度。

对于较小型机翼的情况下，可以用两个接纳把手，将两条左侧线中的一个和两条右侧线中的一个抓在每只手中。

对于较大型的机翼的情况下，优选采用如图8所示的杆9，其中两条左侧线被逆向多圈地缠绕在直径比该杆9大得多的滚筒10上，该滚筒10固连于该杆9且与该杆同轴，且设置在左端部，右侧两条线以同样方式被设置在该杆9的右端部。两个导引件11围绕该杆9自由旋转且被左右控制线穿过。在该杆被定向时这些引导件可确保所述线5准确缠绕在所述滚筒10上。

该杆9沿一个方向的转动加长了该上部线且缩短了所述下部线。

被控制线5穿过的导引件11的通道由足够柔性的材料制成，以便当该杆转动时能让所述线移动，该材料要足够坚硬，以便在其他时候使这些线动弹不得。在所述线不张紧时该装置保持所述线5良好地缠绕在所述滚筒10上。

最后，两个紧固件12围绕该杆9自由旋转且保持平移，以使该组件通过一吊索13连接于使用者的背带。因而，张紧该杆9的左侧可使使用者的左侧控制线靠近，因而将机翼向左调。右侧的张紧会造成相反的效果。

控制线5的长度可从便于操作和使用的几米长骤变到几十米长，几十米长度时是为了利用比地面或者水面更强更规则的风。

在起飞前，该机翼迎风搁在该前缘1的水平基部和机翼的横向板条6上。因而该前缘倾斜且该翼面3的上部区域的一部分迎风。使用者在转动该杆9时移动直至上部和下部控制线5基本上张紧。因此，该杆旋转使上部线缩短(且加长下部的线，图8上部的箭头方向)直至该机翼垂直升起，到达与图4所示的位置差不多的飞行位置。

上部线的放松增大了该翼面3的上部区域的入射角。因而该机翼降低了一些高度且处于与如图5所示的位置差不多的飞行位置。如果使用者不动则该机翼也不动，且该机翼沿风向的动力最大。

从该强牵引位置开始，上部线的缩短减小了该翼面上部区域的入射角，且降低了机翼恢复部分高度的动力。而额外的缩短致使该机翼缓慢下降，这使该机翼丧失了全部动力。该步骤能保证使用者在遇到阵风情况下的安全性，还能使该机翼在充分放松所述上部线以在该机翼环绕前缘1的长轴摇摆前接触地面或水面，使其处在被横向板条6支撑的翼面3的旁边。

在紧急情况下，如果需要，可将所述上部线从飞行位置开始充分放松以使该机翼下落，该机翼快速下落回到其在地面或水面的稳定位置，使该机翼稳定在该前缘1的水平的基部和它的横向板条6上。

在飞行位置，当该机翼处于风轴(l’axe du vent)中时(如图2所示)，该前缘1的长轴是水平的。该控制杆(图8)是水平的。该杆左侧的拉力引导该机翼，使得该机翼向左偏离风轴。该机翼降低一些高度，机翼的左侧稍微下降。如果使用者不动，那么该机翼也不动，就风向而言，机翼在左侧施加其动力。右侧的拉力导致相反的后果。

纯为说明给出了几个角度的例子，用于给出该机翼在飞行状态下的大概位置特征；事实上，这些角度取决于每个机翼的特定的制造条件和飞行状况：

-飞行时的控制线相对于地面的平均角度为：30至50度，

-该机翼相对于该风轴移动的平均角度范围：40至60度，

-飞行时该机翼的前缘1相对于垂线，即该前缘的高点向前可能倾斜(图4或5的位置)：直至30至40度左右。

这种恒定推力机翼具有多种可能的应用。最明显的是涉及这样的运动，一使用者站在一块板(滑水板，滑雪板或山地板)上并由该机翼牵引，以及航行用该机翼取代帆或马达，或用该翼作为备用动力。

Claims (14)

1.一种推进机翼，其特征在于：翼面(3)的形状为锥形，其底部构成前缘(1)，被切割的另一侧限定出后缘(2)，所述翼面(3)具有相对的推进区域，且该前缘(1)装有与需牵引或需拉升的负载相连的控制线(5)。

2.如权利要求1所述的推进机翼，其特征在于：所述柔性翼面(3)为扁平锥形，而所述前缘(1)成椭圆形。

3.如权利要求1或2所述的推进机翼，其特征在于：所述后缘(2)为椭圆水滴形，其尖端朝向该前缘(1)。

4.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：所述翼面(3)的轴线向下偏斜。

5.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：所述前缘(1)包括一直线形的基部。

6.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：在所述翼面(3)的上部的一部分上设置多个可充气的横向板条(6)，以便当该机翼在地面时这些横向板条的底部支撑在同一平面上。

7.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：有多个张紧器(8)连接该前缘(1)的各相对点，且这些张紧器在它们的中心固定。

8.如权利要求5所述的推进机翼，其特征在于：有多个张紧器(15)将该前缘(1)的直线形的基部连接于位于该前缘(1)的短轴上的同一点，且通过一硬质杆(14)将其保持隔开。

9.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：将一个拱(7)沿该前缘(1)的两个轴之一的方向被固定在与所述翼面(3)相对的前缘(1)的侧面。

10.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：其包括单一的上部控制线，该线与该前缘(1)的垂直短轴上的最高点连接，该机翼还包括两个下部控制线，这两根线连接到相对于其垂直短轴对称且位于该水平长轴之下的该前缘(1)的点上。

11.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：其包括单一的下部控制线，该线连接到在该前缘(1)的基部的中间，该机翼还包括两个上部控制线，这两根线连接到相对于垂直短轴对称且位于该水平长轴之上的该前缘(1)的点上。

12.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：其包括两个上部控制线，所述线连接到相对于其垂直短轴对称且位于该水平长轴之上的该前缘(1)的点上，该机翼还包括两个下部控制线，这两根线连接到相对于该垂直短轴对称且位于该水平长轴之下的该前缘(1)的点上。

13.如上述权利要求之一所述的推进机翼，其特征在于：该控制杆包括围绕该杆(9)自由转动的两个导引件(11)，且所述导引件被所述左右控制线穿过。

14.如权利要求13所述的推进机翼，其特征在于：被所述控制线(5)穿过的导引件(11)的通道由足够柔性的材料制成，以便当该杆(9)转动时能让所述线移动，该材料要足够坚硬，以便在其他时候卡住这些线。

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