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Die
Erfindung betrifft ein Klapptriebwerk für ein Segelflugzeug, insbesondere
ein Modellsegelflugzeug, gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Solche
Klapptriebwerke sind bereits bekannt und beispielsweise in der Zeitschrift „Aufwind", Ausgabe 5/2001,
auf den Seiten 26 und 27 beschrieben und auch bildlich dargestellt.
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Der
Gedanke, in ein Segelflugzeug oder Modellsegelflugzeug einen Motor
einzubauen, entstand schon vor langer Zeit. Nachdem sich die Segelfliegerei
vom Hangfliegen in Richtung des thermischen Streckenfluges weiterentwickelt
hatte, wollten die damaligen Piloten das Risiko von Außenlandungen
mit dem damit verbundenen Zerlegen der Flugzeuge und anschließendem risikoreichen
Straßentransport
weiter reduzieren. Konstrukteure in England und der deutsche Segelflugpionier
Wolf Hirth hatten schon damals genaue Vorstellung vom Wandersegelflug und
der Auslegung eines autorisierten Segelflugzeuges.
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Die
ersten Motoren für
Segelflugzeuge waren überwiegend
sogenannte Flautenschieber oder Heimkehrhilfen mit relativ geringen
Steigleistungen. Moderne Motoren ermöglichten es dann, dass nur noch
die Luftschraube ausgeklappt wurde und der Motor mit Auspuffanlage
im Rumpf fest verblieb. Die Luftschrauben wurden durch zuverlässige Zahnriemen
angetrieben und entsprechend untersetzt. Die bekannten Klapptriebwerke
zeichnen sich durch einen Gehäuserahmen
aus, aus dem der Antriebsarm, an dessen Ende der Propeller sitzt,
um eine Schwenkachse herausgeschwenkt wird.
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Da
der Einbau der Klapptriebwerkseinheit in einen in der Regel aus
Gewichtsgründen
eher schwachdimensionierten Bereich der hinteren Rumpfröhre des
Segelflugzeuges erfolgt, müssen
bei den bisherigen Segelflugzeugen bzw. Modellsegelflugzeugen entsprechende
Verstärkungen
in den Rumpfröhren
vorgesehen werden. Darüber
hinaus sind bei den bisher bekannten Klapptriebwerken verhältnismäßig lange
Klappen im oberen Rumpfrücken des
Segelflugzeuges notwendig. Die Länge
der Klappen ist durch den Verschwenkweg des Antriebsarms samt Propeller
beim Ausklappen des Klapptriebwerkes bedingt. Die verhältnismäßig langen
Klappen im oberen Rumpfrücken
führen
zudem zu einer enormen Schwächung
der gesamten Rumpfröhre
des Flugzeuges.
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Die
DE 635 885 A beschreibt
ein Klapptriebwerk für
Segelflugzeuge, bei dem das Ein- und Ausklappen des Antriebarms
um eine feststehende Achse erfolgt.
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Die
DE 89 00 130 U1 offenbart
ein Klapptriebwerk für
ein Segelflugzeug, bei dem eine gewisse Verkürzung der Klappen an der Rumpfoberfläche erreicht
wird, wobei ein Scherenhebelsystem zum Einsatz kommt. Ein Teil des
Klappmechanismus wird entlang einer Gewindespindel geführt.
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Die
DE 295 11 046 U1 zeigt
ebenfalls ein Klapptriebwerk, bei dem ebenso wie bei den vorgenannten
Schriften der Antriebsmotor mit ausgeklappt wird.
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Die
DE 195 04 361 beschreibt
ein Klapptriebwerk, bei dem der Motor fest im Rumpf angeordnet und
der Faltpropeller über
einen Antriebsstrang angetrieben wird. Der Klappvorgang erfolgt
um eine feste Drehachse.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Klapptriebwerk
für ein
Segelflugzeug oder Modellsegelflugzeug anzugeben, das die oben genannten
Nachteile vermeidet und insbesondere kleinere Klappen im oberen
Rumpfrücken
des Flugzeuges erlaubt, so dass die Stabilität des gesamten Flugzeuges insgesamt
erhöht
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Klapptriebwerk mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung beruht im wesentlichen darauf, anstelle des bisher üblichen
Verschwenkens des Antriebsarms um eine Schwenkachse herum zwei aufeinander
abgestimmte Kulissenführungen
vorzusehen, welche es zusammen mit geeignet angeordneten Kulissensteinen
erlaubt, den Antriebsarm aus dem Gehäuserahmen des Antriebswerks
einerseits herauszuschwenken und andererseits gleichzeitig bei der
Verschwenkbewegung eine axiale Verschiebung des Antriebsarmes in
Längsrichtung
der Rumpfachse des Flugzeuges zu ermöglichen. Damit wird beim Ein schwenken
des Antriebsarms in den Rumpf des Segelflugzeuges zugleich ein Nach-Hinten-Ziehen
des Antriebsarmes erreicht.
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Durch
dieses „Nach-Hinten-Ziehen" des Antriebsarmes
wird der gesamte zur Verfügung
zu stellende Stauraum für
das Klapptriebwerk innerhalb des Rumpfes des Segelflugzeuges im
Vergleich zu herkömmlichen
Klapptriebwerken deutlich minimiert. Die Folge ist, dass kürzere Klappen
ausreichend sind und demzufolge der für das Klapptriebwerk vorgesehene
Ausschnitt auf dem oberen Rumpfrücken
des Segelflugzeuges verhältnismäßig klein
gewählt
werden kann.
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Gemäß eine vorteilhaften
Ausführungsform der
Erfindung weist das Klapptriebwerk einen Gehäuserahmen mit zwei gegenüberliegenden
Seitenwandungen auf, in die jeweils eine bevorzugt nach unten gewölbte erste
Kulissenführung
eingearbeitet ist. In den Antriebsarm ist eine entlang seiner Längserstreckung
verlaufende zweite, vorzugsweise lineare, Kulissenführung eingearbeitet.
In der ersten Kulissenführung
sitzt ein am unteren Ende des Antriebsarms feststehender Kulissenstein
und in der zweiten Kulissenführung
ein am Gehäuserahmen
festgelegter zweiter Kulissenstein.
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Die
Kulissensteine sind vorzugsweise als Bolzen ausgeführt.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster
Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor, zum Verfahren des
Antriebsarms von der Einbaulage in eine Ausfahrlage und umgekehrt
vorgesehen ist. Dieser Antriebsmotor kann beispielsweise eine Spindel
antreiben, die mit einem Schneckenrad am Antriebsarm kämmend in
Eingriff steht.
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Die
Spindel ist hierbei vorzugsweise in ihrer Längsachse verkippbar angeordnet,
so dass die Schnecke am Antriebsarm in dauerhaften kämmendem
Eingriff mit der Spindel während
des Verschwenkvorganges steht.
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Es
kann erfindungsgemäß ein zweiter
Antriebsmotor vorgesehen sein zum Antreiben des Propellers. Dieser
zweite Antriebsmotor ist zweckmäßigerweise über eine
selbsttätige
Kupplung mit dem Propeller in Wirkverbindung. Die selbsttätige Kupplung
ist so gestaltet, dass im ausgefahrenen Zustand des Antriebsarmes
automatisch eine Kraftübertragung
vom zweiten Motor zum Propeller möglich ist. Als Kraftübertragungseinrichtung
kann beispielsweise ein Zahnriemen vorgesehen werden.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Propeller
als Faltpropeller ausgebildet, welcher mittels Fliehkraft selbsttätig ausklappt.
Ein solcher Faltpropeller hat den Vorteil, dass dieser, wenn er
nicht benötigt
wird, eingeklappte Propellerflügel
aufweist, die ebenfalls dazu beitragen, dass weniger Platz in der
Einfahrlage des Klapptriebwerkes innerhalb des Rumpfes des Flugzeugs
benötigt wird.
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Das
Klapptriebwerk nach der Erfindung wird anschließend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles
im Zusammenhang mit 4 Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des gesamten Klapptriebwerkes mit teilweiser Durchsicht
durch die einzelnen Komponenten,
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2 eine
Seitenansicht des Klapptriebwerkes ähnlich zu 1,
jedoch ohne Durchsichtsdarstellung,
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3 eine
Draufsicht von oben auf das Klapptriebwerk, und
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4 eine
Ansicht von hinten auf das Klapptriebwerk.
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In
den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben,
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
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Das
in den 1 bis 4 dargestellte Klapptriebwerk
verfügt über einen
Gehäuserahmen 10,
der zwei gegenüberliegende
Seitenwandungen 12, 13 aufweist, welche über Distanzbolzen 19 miteinander
verbunden sind. Wie insbesondere aus 3 erkennbar,
ist der Gehäuserahmen 10 nach unten
und oben offen. In die beiden gegenüberliegenden Seitenwandungen 12 und 13 des
Gehäuserahmens 10 ist
ein nach unten gewölbter
Schlitz, der annähernd
wannenförmig
gebildet ist, als Kulissenführung 16 eingearbeitet.
In dieser Kulissenführung 16 sitzt
ein als Kulissenstein 33 wirkender Bolzen, der am unteren
Ende eines Antriebsarmes 30 befestigt ist. Dieser Antriebsarm 30 besteht
aus zwei gegenüberliegenden
Seitenwandungen 30a und 30b, welche ebenfalls
wieder über
Bolzen 31 miteinander verbunden sind. Entlang der Längserstreckung
des Antriebsarmes 30 sind in die beiden gegenüberliegenden
Seitenwandungen 30a und 30b geradeverlaufende
Schlitze als zweite Kulissenführung 32 eingearbeitet.
In dieser Kulissenführung 32 sitzt
ein am Gehäuserahmen 10 feststehend
angeordneter Bolzen 17 als Kulissenstein.
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Innerhalb
des Antriebsarms 30 und damit zwischen den Seitenwandungen 30a und 30b ist
eine Kraftübertragungseinrichtung
angeordnet, durch welche der am oberen Ende des Antriebsarms 30 sitzende
Propeller 50 über
einen Elektromotor 70 angetrieben werden kann. Diese Kraftübertragungseinrichtung
ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Zahnriemen 72. Dieser Zahnriemen 72 steht über eine
selbsttätige
Kupplungseinrichtung 80 mit dem am Gehäuserahmen 10 befestigten
Elektromotor 70 in Verbindung, sobald sich der Antriebsarm
in seiner voll ausgefahrenen Lage befindet. Am oberen Ende des Antriebsarm 30 ist
der Zahnriemen 72 direkt oder über eine Getriebeanordnung
mit einer Drehwelle des Propellers 50 in Wirkverbindung.
Das Übersetzungsverhältnis der
gesamten Kraftübertragungseinrichtung
von Elektromotor 70 auf Propeller 50 beträgt vorzugsweise
1:1, kann jedoch auch anders gewählt werden,
soweit erforderlich.
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Der
Propeller 50 ist, wie in den 1 bis 4 dargestellt,
als Faltpropeller ausgebildet. Ein solcher Faltpropeller ist an
sich bekannt. Über
eine geeignete Federeinrichtung werden die einzelnen Blätter des
Propellers, im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Faltpropeller
vier Propellerblätter auf,
drücken
Blattfedern im nicht angetriebenen Zustand die einzelnen Propellerblätter parallel
aneinander. Dabei ist Federkraft der Federn so dimensioniert, dass
bei einem Antrieb der Drehwelle des Propellers 50 mit einer
vorgegebenen Drehzahl aufgrund der Fliehkraft die Propellerblätter entgegen
der Federkraft wirken und auseinander klappen.
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Für das Ein-
und Ausfahren des Antriebsarmes 30 aus dem Gehäuserahmen 10 verfügt die Anordnung über einen
weiteren Motor 60, der am Gehäuserahmen 10 befestigt
ist. Dieser Motor 60 treibt über ein Getriebe 61 eine
Spindel 62 an. Die Längsachse
X dieser Spindel 62 erstreckt sich in etwa parallel zur
Rumpfachse des Flugzeuges im eingebauten Zustand des Klapptriebwerkes.
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Die
Spindel 62 ist vorzugsweise zusammen mit dem Getriebe 61 und
dem Motor 60 verschwenkbar um einen Drehpunkt 65 gelagert.
Eine Federeinrichtung 66 sorgt dafür, dass die Spindel 62 stets
an die Schnecke 64 gedrückt
wird, damit ein kämmender
Eingriff zwischen Schnecke 62 und 64 gewährleistet
ist.
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Wird
die Spindel 62 vom Elektromotor 60 in die für die Verschwenkung
des Antriebsarms 30 von der Ausfahrlage in die Einfahrlage
notwendige Richtung angetrieben, wandert die Schnecke 64 allmählich in
Richtung Elektromotor 60, wodurch der Verschwenkvorgang
einsetzt. Dank der beiden Kulissenführungen 16 und 32 verschwenkt
der Schwenkarm 30 in der in 1 dargestellten
Lage nach links unter gleichzeitigem Zurückziehen des Antriebsarmes 30 in
Richtung Elektromotor 60. Bei dieser Verschwenkbewegung
des Antriebsarmes 30 mit gleichzeitiger lateraler Bewegung
verschwenkt die Achse X der Spindel 62 dank der Federkraft
der Federeinrichtung 66 etwas nach unten, wobei jedoch
die Spindel 62 mit der Schnecke 64 in Angriff
bleibt. In 1 sind die Lagen des Antriebsarms 30,
des Kulissensteins 33, der Schnecke 64 und der
Spindelachse X im eingefahrenen Zustand durch die Bezugszeichen 30', 33', 64' und X' strichliert angedeutet.
Es ist hierbei deutlich zu erkennen, dass der Kulissenstein 33 vom
linken Ende der Kulissenführung 60 zum
rechtsseitigen Ende wandert und auch die Schnecke 64' sich einerseits
in Richtung Elektromotor 60 und andererseits zum unteren
Ende des Gehäuserahmens 10 bewegt. Darüber hinaus,
ist erkennbar, dass die Achse X der Spindel 62 eine Verschwenkbewegung
nach unten durchführt.
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Soll
aus dieser letztgenannten, eingefahrenen Lage des Antriebsarms 30 diese
wieder in die Ausfahrlage gebracht werden, wird die Spindel 62 in entgegengesetzte
Richtung angetrieben, wodurch die Schnecke 64 wieder in
Richtung distales Ende der Spindel 62 läuft. Der Antriebsarm 30 verfährt dann
in Längsrichtung
des Gehäuserahmens 10 einerseits
und verschwenkt gleichzeitig in seine Ausfahrlage.
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Der
oben beschriebene Spindelantrieb weist vorzugsweise eine Endlagenerkennung
auf. Anstelle eines vierblättrigen
Propel lers können
auch Zwei-, Drei- oder Mehrblattfaltpropeller eingesetzt werden.
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Alle
für die
Antriebseinheit und Steuerung benötigten Komponenten und Anschlüsse befinden sich
innerhalb des Gehäuserahmens
und sind dort vorzugsweise fest eingebaut. Der Gehäuserahmen 10 ist
beispielsweise über
eine Vier-.-Aufhängung über eine
Steck-Klemmverbindung in den Flugzeugrumpf eingebaut.
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Die
Vorteile eines solchen Klapptriebwerkes bestehen in einem kleinen
Platzbedarf sowie darin, dass ein kleinerer Rumpfausschnitt in Segelflugzeug notwendig
ist. Darüber
hinaus erfolgt durch eine solche Anordnung nahezu keine Lastigkeitsveränderung
im Flugverhalten. Eine Schwächung
des Flugzeugrumpfes im Einbaubereich ist durch eine solche Anordnung
weitgehend ausgeschlossen. Durch die spezielle Aus- bzw. Einfahrmechanik,
wie sie oben beschrieben ist, kann der Platzbedarf im Flugzeugrumpf
auf ein Minimum beschränkt
werden.
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- 10
- Gehäuserahmen
- 12,
13
- Seitenwände
- 16
- Kulissenführung
- 17
- zweiter
Kulissenstein
- 19
- Bolzen
- 30,
30'
- Antriebsarm
- 30a,
30b
- Seitenwände des
Antriebsarms
- 31
- Bolzen
- 32
- Kulissenführung
- 33,
33'
- erster
Kulissenstein
- 50
- Propeller
- 60
- Antriebsmotor
- 61
- Getriebe
- 62
- Spindel
- 64
- Schneckenrad
- 64'
- Schneckenrad
- 65
- Drehpunkt
- 66
- Federeinrichtung
- 70
- Antriebsmotor
- 72
- Zahnriemen
- 80
- Kupplung