CZ32846U1

CZ32846U1 - Portable propulsion system for gliders

Info

Publication number: CZ32846U1
Application number: CZ2018-34867U
Authority: CZ
Inventors: Václav Vondrášek
Original assignee: Václav Vondrášek
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-05-14

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká oblasti letectví, konkrétně zlepšení systému pohonu dosavadních zařízení určených pro vzlet ze země a stoupání, zejména větroňů, případně jiných typů letadel, jejichž podvozek se skládá především ze dvou kol umístěných za sebou.The technical solution concerns the field of aviation, namely the improvement of the system of propulsion of existing devices intended for take-off and climb, especially gliders or other types of aircraft, whose chassis consists mainly of two wheels placed one behind the other.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Letadlo, kterým je například bezmotorové letadlo nebo-li větroň, je zařízení, které je používáno pro rekreační létání a sportovní soutěže. Od větroně se očekává co největší klouzavost a co nejmenší klesavost. Těchto vlastností se dosahuje co největší aerodynamickou čistotou, tedy tím, že větroň má zatahovací podvozek, nemá pevnou vrtuli a jiné aerodynamicky odporové prvky. Aerodynamický odpor je vhodné snižovat u všech typů letadel, jelikož se tím docílí větší efektivity přepravy. Tímto je dáno, že bez dalšího zařízení není možné, aby se větroň dostal do vzduchu a aby tak mohl využít svých vlastností. Dosud nebyl vynalezen systém, který by byl jednoduchý, levný a bez nároku na obsluhu více osob a zařízení a rovněž by splňoval požadavky na aerodynamickou čistotu.An aircraft, such as a non-powered aircraft or a glider, is a device that is used for recreational flying and sporting competitions. Glider is expected to have the greatest glide and the lowest descent. These properties are achieved by the greatest aerodynamic purity, that is, the glider has a retractable landing gear, no fixed propeller and other aerodynamic resistance elements. Aerodynamic drag should be reduced for all types of aircraft, as this will make transport more efficient. This means that without the additional equipment it is not possible for the glider to get into the air and to use its properties. To date, a system that is simple, inexpensive, and without the need to operate multiple people and equipment, and also meets the requirements for aerodynamic cleanliness, has not been invented.

První rozšířený systém byl start kluzáku pomocí gumolana. Tento systém se již nepoužívá. Dalším systémem je start kluzáku pomocí navijáku. Ten vyžaduje mnoho lidí a mnoho drahého technického zařízení.The first extended system was the start of the glider using rubber. This system is no longer used. Another system is to start the glider using a winch. It requires many people and a lot of expensive technical equipment.

Nejvíce rozšířeným systémem, jak dostat větroně do vzduchu, je v současné době za pomocí aero vleku. Pro snížení nákladů na provoz a zjednodušení obsluhy vznikl motorový větroň.The most widespread system to get gliders in the air is currently using the aero lift. A motor glider has been created to reduce operating costs and simplify operation.

Po zastavení motoru však již nemá takové výkony jako klasický větroň a nemůže se účastnit klasických závodů v bezmotorovém létání. Mezi současné typy používaných elektromotorových větroňů patří motor v přídi větroně; motor na pylonu za kabinou, který je sklopný; nebo motor na kýlové ploše či motor za kabinou pod nebo nad trupem.After stopping the engine, however, it no longer has the same performance as a classic glider and can not take part in classic gliding races. The current types of electric motor gliders used include the engine in the glider bow; a pylon engine behind the cab that is tiltable; or on the keel or behind the cab below or above the fuselage.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny předloženým technickým řešením, kterým je přenosný systém pohonu pro větroně.The above drawbacks are largely overcome by the present technical solution, which is a portable propulsion system for gliders.

Podstata předkládaného technického řešení spočívá v umístění vhodného typu tlačného nebo tažného pohonu na větroň, zejména na křídlo větroně, aby bylo zamezeno kontaktu vrtule se zemí.The essence of the present invention consists in placing a suitable type of thrust or traction drive on the glider, in particular on the glider wing, in order to prevent the propeller from contacting the ground.

Podstatou předloženého technického řešení je také to, aby se dal větroň nadále používat jako soutěžní nebo rekreační a dále aby se dostal do vzduchu bez pomoci vlečného letadla, navijáku nebo většího počtu lidí.The essence of the present technical solution is also that the glider can continue to be used as a competition or recreational and also to get into the air without the help of a tow plane, winch or a larger number of people.

Podstatou tohoto technického řešení je systém pohonu větroně, který spočívá v tom, že větroň je s výhodou opatřen nejméně jedním spalovacím motorem nebo nejméně jedním elektromotorem a dále sklopnou nebo pevnou vrtulí umístěnou tak, že vzdálenost mezi osou vrtule a osou trupu je přibližně jeden metr. Předložené technické řešení zhoršuje aerodynamickou čistotu pouze zanedbatelně a v praxi je řešitelné jedním z předloženého příkladu provedení, vždy v závislosti na konkrétní situaci.The essence of the present invention is a sailplane propulsion system, characterized in that the sailplane is preferably provided with at least one internal combustion engine or at least one electric motor and a tilting or fixed propeller positioned such that the distance between the propeller axis and the fuselage axis is approximately one meter. The present technical solution deteriorates the aerodynamic purity only negligibly and in practice is solved by one of the presented exemplary embodiments, always depending on the specific situation.

- 1 CZ 32846 U1- 1 GB 32846 U1

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje umístění elektromotoru na větroně, kdy elektromotor může být umístěn na větroně v několika různých provedeních.These disadvantages are largely eliminated by the placement of the electric motor on the glider, where the electric motor can be mounted on the glider in several different embodiments.

Jedním z těchto provedení je připevnění dvou elektromotorů s protiběžným chodem a sklopnou vrtulí do blízkosti hlavního nosníku, přičemž vzdálenost mezi osou vrtule a osou trupu je přibližně jeden metr ve výhodném provedení.One of these embodiments is the attachment of two counter-rotating electric motors and a tilting propeller near the main beam, the distance between the propeller axis and the fuselage axis being approximately one meter in a preferred embodiment.

V dalším výhodném provedení jsou dva elektromotory připevněny do pylonu v blízkosti odtokových hran.In another preferred embodiment, the two electric motors are mounted in a pylon near the trailing edges.

Ve výhodném provedení může být technické řešení také uskutečněno umístěním elektromotoru na příď letadla, které je osazeno vícelistou vrtulí se 4 až 6 listy o průměru asi 1000 mm tak, aby nedocházelo ke kontaktu se zemí, jak lze vidět na obr. 6 a 6a. Tato vícelistá vrtule rotuje při plném výkonu s frekvencí zhruba dvojnásobnou oproti běžným zvyklostem, což je kolem 3500 až 4000 min¹.In a preferred embodiment, the technical solution may also be realized by placing an electric motor on the bow of an aircraft which is fitted with a 4-6 blade multistage propeller having a diameter of about 1000 mm so as to avoid ground contact, as shown in Figures 6 and 6a. This multisheet propeller rotates at full power with a frequency of about twice as compared to the current practice, which is about 3500 rpm to 4000 rpm ^first

Vícelistá vrtule má rovněž zvýšený úhel náběhu. Oproti řešení s motory, umístěnými na křídlech, má toto řešení za následek zvýšení hluku v kabině.The multi-blade propeller also has an increased attack angle. Compared to the wing-mounted motors, this results in increased cab noise.

Tlačný pohon sestává z nejméně dvou elektromotorů osazených pevnými tlačnými vrtulemi, přičemž elektromotory jsou připevněny do blízkosti hlavního nosníku křídel z každé strany trupu nebo jsou připevněny do pylonu v blízkosti odtokových hran.The thrust actuator consists of at least two electric motors fitted with fixed thrust propellers, the electric motors being fixed to the proximity of the main wing carrier on either side of the fuselage or fixed to a pylon near the trailing edges.

Oba elektromotory jsou spojené převodovými koly ozubeného soukolí do dvojic.Both electric motors are connected by gear wheels of the gearing into pairs.

Větroň může být osazen rovněž pevnou tlačnou vrtulí a tato vrtule je schovaná pod krytem v křídle větroně. Kryt vrtule je možné také využít jako brzdicí klapku, když tuto lze ovládat mechanicky nebo elektronicky.The glider can also be equipped with a fixed propeller and this propeller is hidden under a cover in the glider wing. The propeller housing can also be used as a brake damper when it can be operated mechanically or electronically.

Elektromotor může být rovněž uložen v křídle větroně v blízkosti hlavního nosníku a hnací hřídel je vyvedena za odtokovou hranu, kde je připevněna sklopná vrtule, jak lze vidět na obr. 3.The electric motor may also be mounted in the glider wing near the main beam and the drive shaft extends beyond the trailing edge where a folding propeller is mounted as shown in Figure 3.

Elektromotory je možné uložit do křídel na každou stranu letadla, když jsou dva páry elektromotorů spojeny pomocí převodovky, jak lze vidět na obr. 4, a jsou uložené v převodové skříni pohonu s hřídelí vrtule, vyvedenou za odtokovou hranu křídla.The electric motors can be mounted in the wings on either side of the aircraft when two pairs of electric motors are coupled by means of a gearbox as shown in Fig. 4 and are housed in a propeller shaft gearbox extending beyond the trailing edge of the wing.

Další způsob uložení elektromotoru do větroně lze zajistit přes přenosný systém pohonu větroně, když tento způsob je vhodný pro větroně, které nemají montážní jednotky. Tento způsob spočívá vtom, že každá montážní jednotka sestává z elektromotoru, vrtule, upínacího ústrojí, aerodynamického krytu, akumulátoru, přijímače a vysílače, jak je znázorněno na obr. 5.Another method of placing the electric motor in a glider can be provided via a portable glider propulsion system, when this method is suitable for gliders that do not have mounting units. This method consists in that each mounting unit consists of an electric motor, a propeller, a clamping device, an aerodynamic cover, an accumulator, a receiver and a transmitter, as shown in Fig. 5.

Pevný a přenosný systém pohonu větroně podle tohoto technického řešení má několik výhod, které spočívají v obsluze, dobré dostupnosti, univerzálnosti, životnosti, bezpečnosti a finanční úspoře.The fixed and portable glider propulsion system according to this technical solution has several advantages, which consist in operation, good availability, versatility, durability, safety and cost savings.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Konkrétní příklady provedení tohoto technického řešení jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje půdorys větroně a obr. la znázorňuje řez křídlem, když akumulátor a elektromotor je uchycen na křídla větroně nebo do aerodynamického krytu a když akumulátor je s výhodou možné instalovat do trupu větroně.Specific embodiments of the present invention are schematically illustrated in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 shows a plan view of a glider and Fig. 1a shows a sectional view of a wing when the accumulator and electric motor are mounted on the glider wing or aerodynamic cover; hull glider.

Obr. 2 znázorňuje řez křídlem větroně s elektromotorem ve vypnutém stavu a s pevnou tlačnou vrtulí, když je vrtule schovaná pod krytem vrtule v křídle větroně.Giant. 2 shows a sectional view of the glider wing with the electric motor in the OFF state and a fixed propeller when the propeller is hidden under the propeller cover in the glider wing.

-2CZ 32846 U1-2GB 32846 U1

Obr. 2a znázorňuje řez křídlem větroně s elektromotorem v zapnutém stavu a s pevnou tlačnou vrtulí, když je kryt vrtule zcela otevřen.Giant. 2a shows a sectional view of a glider wing with the electric motor in the on state and a fixed propeller when the propeller cover is fully opened.

Obr. 3 znázorňuje řez křídlem větroně, když elektromotor je uložen v křídle v blízkosti hlavního nosníku a hnací hřídel je vyvedena za odtokovou hranu, kde je připevněna sklopná vrtule.Giant. 3 shows a sectional view of the glider wing when the electric motor is mounted in the wing near the main beam and the drive shaft extends beyond the trailing edge where the tilting propeller is mounted.

Obr. 4 znázorňuje nahrazení elektromotorů párem elektromotorů spojených pomocí převodovky a uložených ve skříni převodovky.Giant. 4 shows the replacement of electric motors by a pair of electric motors connected by means of a gearbox and housed in a gearbox housing.

Obr. 5 znázorňuje zcela přenosný systém pohonu větroně, když každá montážní jednotka sestává z elektromotoru, vrtule, upínacího ústrojí, aerodynamického krytu, akumulátoru, přijímače a vysílače.Giant. 5 illustrates a fully portable glider propulsion system when each mounting unit consists of an electric motor, a propeller, a clamp, an aerodynamic cover, a battery, a receiver and a transmitter.

Obr. 6 a obr. 6a znázorňují pohon větroně se sklopnou vícelistou vrtulí umístěnou na přídi letadla.Giant. 6 and 6a show the glider propulsion with a folding multi-propeller propeller located at the bow of the aircraft.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Použití systému podle tohoto technického řešení je možné uskutečnit za pomoci vhodného umístění tlačného pohonu, kterým může být nejméně jeden elektromotor 5 nebo spalovací motor, kdy tyto jsou umístěny na větroň, s výhodou na křídlo 3 větroně.The use of the system according to the invention can be realized by means of a suitable location of the thrust drive, which may be at least one electric motor 5 or an internal combustion engine, these being located on a glider, preferably on the glider wing 3.

Jako příklad lze uvést přenosný systém pohonu větroně do nově vyrobených větroňů, kdy se na křídla 3 nově vyráběných větroňů připraví systém uchycení elektromotorů 5 a uložení akumulátorů 6 do křídla 3 nebo do aerodynamického krytu 9, jak lze vidět na obr. 1. Akumulátor 6 je možné s výhodou instalovat do trupu 1 větroně, kdy elektromotor 5 i akumulátor 6 v rámci předkládaného technického řešení lze namontovat a rovněž demontovat.As an example, a portable sailplane propulsion system for newly manufactured gliders is prepared, whereby the wings 3 of the newly manufactured gliders are prepared to hold the electric motors 5 and store the accumulators 6 in the wing 3 or in the aerodynamic cover 9 as shown in Fig. advantageously, it is possible to install in the glider body 1, the electric motor 5 and the accumulator 6 within the scope of the present invention can be mounted and dismantled.

Dalším výhodným provedením podle tohoto technického řešení je varianta, kdy je elektromotor 5 uložen v křídle 3 v blízkosti hlavního nosníku 21 a hnací hřídel 27 končí za odtokovou hranou 18, kde je připevněna sklopná vrtule 22, jak je vidět na obr. 3. Po odmontování sklopné vrtule 22 se zařízení uvede do stavu, který je téměř shodný s bezmotorovým větroněm.Another preferred embodiment of the present invention is the variant where the electric motor 5 is mounted in the wing 3 near the main beam 21 and the drive shaft 27 terminates beyond the trailing edge 18 where the tilt prop 22 is mounted as shown in Fig. 3. of the tilting propeller 22, the device is brought into a state that is almost identical to the glider.

Příkladem může být také umístění tažného pohonu, kterým je v tomto případě elektromotor 5 na špičce trupu 1 větroně, kdy tento je osazen vícelistou vrtulí 7, jak je znázorněno na obr. 6 a obr. 6a. Na obr. 6 a obr. 6a je znázorněn větroň sestávající z křídla 3 letadla, kola - podvozku 4, kabiny 2 letadla, elektromotoru 5, akumulátoru 6, aerodynamického kuželu 8, sklopné vícelisté vrtule 16 a stabilizátoru 17.An example may be the location of the traction drive, which in this case is an electric motor 5 on the tip of the glider body 1, which is fitted with a multi-blade propeller 7, as shown in Figures 6 and 6a. Figures 6 and 6a show a glider consisting of an aircraft wing 3, a wheel-chassis 4, an aircraft cabin 2, an electric motor 5, an accumulator 6, an aerodynamic cone 8, a tilting multi-propeller 16 and a stabilizer 17.

Průměr vrtule 7, 16, 19, 22, 28, 34 je takový, aby nedocházelo ke kontaktu se zemí, tedy cca 1000 mm. Vrtule 7, 16, 19, 22, 28, 34 má otáčky oproti běžným zvyklostem, to znamená 2500 min ^_1, přibližně dvojnásobné a rovněž má zvýšený úhel náběhu o přibližně 100 %. U této varianty je rovněž výhodné použití vícelisté vrtule 7, přičemž tato varianta umožňuje montáž do již vyrobených větroňů bez výrazné změny trupu 1. Další výhodou systému podle předloženého technického řešení je to, že umožňuje jednoduchou demontáž celého zařízení, kde se dosáhne téměř původního stavu větroně a jeho použitelnost při soutěžích.Propeller diameter 7, 16, 19, 22, 28, 34 is such that there is no contact with the ground, ie about 1000 mm. The propeller 7, 16, 19, 22, 28, 34 has a turn over conventional practice, i.e. ^_1 2,500 rpm, about two-fold, and also has an increased angle of attack of approximately 100%. In this variant it is also advantageous to use a multi-blade propeller 7, which variant allows assembly into already manufactured gliders without significant change of the fuselage 1. Another advantage of the system according to the present technical solution is that it allows easy dismantling of the whole equipment. and its applicability in competitions.

Vrtule 7, 16, 19, 22, 28, 34 jsou připojené na skříň převodovky 40 prostřednictvím hřídele 27 a jsou umístěny do otvoru 31 před odtokovými hranami 18 křídel 3.The propellers 7, 16, 19, 22, 28, 34 are connected to the gearbox housing 40 via a shaft 27 and are located in the opening 31 in front of the trailing edges 18 of the wings 3.

V případě potřeby je možné využít dva spalovací motory, namísto elektromotorů 5. Použití spalovacích motorů není tak výhodné jako použití elektromotorů 5, neboť se může vyskytnou problém s vyšší hlučností, problém s ovládáním a opakovaným startem motorů.If necessary, two internal combustion engines can be used instead of electric motors 5. The use of internal combustion engines is not as advantageous as the use of electric motors 5, since there may be a problem of higher noise, control problems and engine restart.

-3 CZ 32846 U1-3 GB 32846 U1

Umístění elektromotoru 5 je rovněž patrné z obr. 2, na kterém je znázorněn větroň sestávající z elektromotoru 5, hlavního nosníku 21, náběžné hrany 26, hřídele 21, pevné tlačné vrtule 28, zavřeného krytu 29 či otevřeného krytu 30 vrtule, otvoru 31. a odtokové hrany 18, přičemž provedení obr. 2a je doplněno o kryt 32.The location of the electric motor 5 is also evident from Figure 2, which shows a glider consisting of an electric motor 5, a main beam 21, a leading edge 26, a shaft 21, a fixed thrust propeller 28, a closed cover 29 or an open propeller cover 30, aperture 31. a trailing edge 18, wherein the embodiment of FIG. 2a is completed with a cover 32.

Z obr. 4 je patrné detailní znázornění ozubeného soukolí 39 a skříně převodovky 40.FIG. 4 shows a detailed illustration of the gear assembly 39 and the transmission housing 40.

Ve výhodném provedení je letadlo opatřeno aerodynamickým krytem 9, řídící elektronikou 38 a upínacím ustrojím 37, jak je vidět z obr. 5.In a preferred embodiment, the aircraft is provided with an aerodynamic cover 9, a control electronics 38, and a clamping device 37 as shown in Figure 5.

Další výhodné provedení je znázorněno na obr. 3, který je doplněn o unašeč 23 vrtule, list 24 vrtule a hřídel 25 elektromotoru.Another preferred embodiment is shown in Fig. 3, which is supplemented by a propeller carrier 23, a propeller blade 24 and an electric motor shaft 25.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Průmyslová využitelnost přenosného systému pohonu pro větroně podle předkládaného technického řešení spočívá v jejich snadné obsluze, dostupnosti, univerzálnosti, životnosti, bezpečnosti a finanční úspoře. Je zcela pravděpodobné, že dosud známé systémy jako aerovlek, motorové větroně, navijáky apod. postupem času zaniknou.The industrial applicability of the portable sailplane propulsion system according to the present invention lies in its ease of operation, availability, versatility, durability, safety and cost savings. It is quite likely that the previously known systems such as aerotows, motor gliders, winches, etc. will disappear over time.

Průmyslovou využitelnost pevného a přenosného systému pohonu větroně lze také uplatnit pro letouny kategorie UAV, tedy Unmaneed Aerial Vehicle, používané armádou, jelikož z hlediska aerodynamiky je výhodnější start letounu ze země, kdy jsou zajištěny lepší výkonové paramenty při stejné spotřebě energie. Rovněž je tento letoun obtížněji zjistitelný radarem.The industrial usability of the fixed and portable glider propulsion system can also be applied to UAV aircraft, the Unmaneed Aerial Vehicle used by the military, since aerodynamics is better off the ground, providing better performance with the same power consumption. Also, this aircraft is more difficult to detect by radar.

Výhodná provedení tohoto technického řešení, uvedená v kapitole příklady uskutečnění technického řešení, jsou také výhodná pro dálkově ovládané modely větroňů.Advantageous embodiments of this invention, given in the Examples section of the invention, are also preferred for remote glider models.

Průmyslová využitelnost pevného a přenosného systému pohonu větroně může být také uplatněna při použití elektromotoru jako záchranného pohonu pro soutěžní nebo rekreační účely. V tomto případě jeden nebo dva elektromotory s dobou chodu cca 20 minut, umožňující stoupavost přibližně 0,5 m/s, dovolí větroni doletět na nejbližší letiště nebo poskytnou pilotovi přinejmenším dostatek času na přistání do vhodného terénu a tím zabrání způsobení větších škod a případných poranění.The industrial applicability of a fixed and portable glider propulsion system can also be applied when using an electric motor as a rescue propulsion for competitive or recreational purposes. In this case, one or two electric motors with a run time of approximately 20 minutes, allowing a climb rate of approximately 0.5 m / s, will allow the glider to fly to the nearest airport or give the pilot at least enough time to land on appropriate terrain to avoid causing more damage and possible injuries .

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

Portable propulsion system for sailplanes, characterized in that it comprises at least one thrust or traction drive and a propeller (7, 16, 19, 22, 28, 34) and is arranged for removable attachment.

Portable propulsion system for gliders according to claim 1, characterized in that the thrust drive is an electric motor (5) or an internal combustion engine.

Portable propulsion system for sailplanes according to any one of the preceding claims, characterized in that the thrust actuator consists of at least two electric motors (5) fitted with fixed thrust propellers (19), and the electric motors (5) being fixed near the main beam (21). ) wings (3) from each side of the fuselage (1).

-4GB 32846 U1

Portable propulsion system for sailplanes according to any one of the preceding claims, characterized in that the thrust actuator consists of at least two electric motors (5) fitted with fixed thrust propellers (19), and the electric motors (5) being mounted in a pylon near the trailing edges. (18).

Portable propulsion system for sailplanes according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises propellers (7, 16, 19, 22, 28, 34) connected to the gearbox housing (40) via a shaft (27) and positioned in the bores. (31) in front of the trailing edges (18) of the wings (3).

Portable glider propulsion system according to claim 3, characterized in that at least two electric motors (5) are coupled in pairs by the gear wheels of the gear (39).

Portable propulsion system for sailplanes according to one of the preceding claims, characterized in that the propellers (34) are hidden in the openings (31) beneath the cover (32) which can be operated from the cockpit.

Portable propulsion system for gliders according to claim 1, characterized in that the traction drive consists of an electric motor (5), which is mounted on the bow of the glider and is fitted with a hinged propeller multi-blade propeller (16) with increased angle of attack and rotation speed.