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Die
Erfindung betrifft ein Universal-Flugobjekt (nachfolgend auch als „Uniflob" bezeichnet), das
unter anderem die Flugeigenschaften
eines Hubschraubers,
eines
Propeller-Flugzeuges
und eines Strahldüsen-Flugzeuges
in sich
vereinigt.
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Für das Starten
oder Landen des Universal-Flugobjektes sind keine besonderen Landebahnen
oder Straßen
erforderlich, da dieses Flugobjekt senkrecht „Starten" und „Landen" kann.
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Zur
Erfüllung
der variablen, primären
Flugfunktionen verfügt
das Universal-Flugobjekt über
vorzugsweise vier Antriebskörper
(7), die symmetrisch zum Flugobjekt-Schwerpunkt (USP) angeordnet
sind.
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Die
Antriebskörper
(7) sind am Ende der Schwenkarme (6) befestigt,
die im Rumpf (8) des Uniflob gelagert und um ihre horizontale
Achse (y-Achse) um mindestens 90° schwenkbar
sind. Beim Betrieb der Antriebskörper
in vertikaler Stellung sind diese in der Lage das gesamte Gewicht
des Universal-Flugobjektes, d. h. Eigengewicht, Treibstoff, Nutzlast
und eventuelle Montagelasten, bei Propeller- oder Schubstrahldüsen-Betrieb
zu heben.
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Zur
Erfüllung
dieser Primärfunktion
der Antriebskörper
wird außer
Brennstoff auch Druckluft benötigt, die
von ebenfalls vier Turbo-Luftverdichtern (5) erzeugt wird.
Diese Luftverdichter sind im Bereich zwischen dem Bodengehäuse (3)
und dem Rumpf (8) drehbar angeordnet und gelagert.
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Im
Bodengehäuse
(3) sind vorzugsweise die mechanischen Bauteile untergebracht
für den
Verstellmechanismus (VS) der Turbo-Luftverdichter (5),
dem Teleskop- oder Klappmechanismus für die Standfüße, die
Windenmechanik für
eventuelle Traglasten, sowie eine ausfahrbare oder klappbare kurze
Treppe (2 u, 16).
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Zwischen
dem Bodengehäuse
(3) und dem darüber
angeordneten Rumpf (8) befindet sich das Zwischengehäuse (4)
mit Zugangstür
(4.1) und dem inneren Treppenlauf (4.2) zur Uniflob-Kanzel
(9). Des weiteren ist im Zwischengehäuse (4) der Batterie-
und Schaltanlagenraum (4.5) untergebracht mit den erforderlichen
Montage- bzw. Wartungstüren
(4.4).
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Am
Rumpf (8) des Uniflob sind die beidseitigen Tragflügel (10)
angeordnet, die bei geschwenkten Antriebskörpern (7), d. h. in
horizontaler Stellung, und beim Betrieb der Propeller oder Schubstrahldüsen für den erforderlichen
Auftrieb sorgen.
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Am
Ende des Rumpfes sind, je nach Baureihe der Universal-Flugobjekte,
die Turbo-Generatoren
(14) aufgebaut, die für
die erforderliche Stromerzeugung betrieben werden. Des weiteren
befinden sich am Rumpf (8) diverse Leiteinrichtungen, wie
Seitenruder (12), Luftleitbleche für den Bremsvorgang, sogenannte
Bremsklappen (21), sowie eine nicht näher dargestellte Beleuchtungs-
und Scheinwerferanlage.
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Auf
dem Rumpf (8) ist die Kanzel (9) aufgebaut, die
an vorderster Position, für
den oder die Piloten, mit dem Steuer- und Überwachungspult (17),
sowie der Video-Überwachung
für die
von der Kanzel aus nicht einsehbare Uniflob-Umgebung ausgerüstet ist.
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Für das Flugpersonal
und die eventuellen Flugpassagiere sind in der Kanzel die Hochlehnsitze
(18), entlang einer beidseitigen Fensterfront, vorgesehen.
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Innerhalb
des Rumpfes (8) befinden sich die Behälter für den flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, die
Druckluft- und Wasserbehälter
mit allen sonst noch erforderlichen Steuer- und Hilfsaggregaten,
sowie das komplette Leit-, Funk-, Navigations- und Sicherheitssystem.
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Bei
der Rumpf-Konfiguration werden zwei Baureihen unterschieden, die
sich gravierend in dem äußeren Erscheinungsbild
und der Baugröße unterscheiden,
und zwar:
- a) bei der Uniflob-Bauart mit den
Turbo-Generatoren (14), in konventioneller Technik, für die Stromerzeugung
(1 bis 14) wird eine
möglichst
kleine Oberfläche
konzipiert und strömungstechnisch
optimiert, um den Luftwiderstand möglichst gering zu halten und
um damit den Verbrauch von herkömmlichem
Brennstoff (wie z. Bsp. Flugbenzin) zu minimieren.
- b) bei der Uniflob-Baureihe mit solartechnischen Systemen, als
Weiterentwicklung der Ausführung
gemäß Punkt
a), ergibt sich zwangsläufig
eine flächige
und größere Bauausführung der
Universal-Flugobjekte (15 bis 22).
Es wird eine relativ große
sonnenbestrahlte Oberfläche
realisiert zur Erzeugung des erforderlichen elektrischen Stromes,
mit dem auch der Wasserstoff als Energieträger erzeugt wird, für den Betrieb
der Torsionsdüsen
(7.3), den Schubstrahldüsen
(7.9), sowie einem eventuellen Turbo-Generator als zusätzliches Reserveaggregat (RA, 22). Die Universal-Flugobjekte dieser
Baureihe sind unabhängig von
der herkömmlichen
Brennstoffversorgung.
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Der
hierbei auftretende voraussichtlich etwas höhere Luftwiderstand und der
damit verbundene höhere
Brennstoffverbrauch ist nicht von Bedeutung, da die Wasserstoff-Erzeugung nahezu
kostenlos erfolgt.
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Nachfolgend
werden die erfindungsgemäßen Hauptbauteile,
sowie die Flugfunktionen des Universal-Flugobjektes beschrieben:
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1. Antriebskörper
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Die
vorzugsweise vier Antriebskörper
(7) sind paarweise koppelbar und mindestens um 90° in gleicher Richtung
schwenkbar, sie verfügen über jeweils
folgende Haupt-Funktionsgruppen:
- 1.1 vorzugsweise
zwei gegenläufige
Propeller (7.5 und 7.6), mit jeweils einem klappbarem
Flügelpaar.
Die
Propellerflügel
besitzen entgegen der Drehrichtung angeordnete Strahldüsen die
mit Druckluft beaufschlagt werden können. Die hierbei entstehende
Reaktionskraft (Rückstoßprinzip)
versetzt die Flügel
in eine Rotationsbewegung. In Folge dieser Drehbewegung und aufgrund
des Flügel-Querschnittprofils
erfolgt eine Kraftwirkung in Richtung der Flügel-Oberseite, wobei gleichzeitig
eine entgegengesetzte Luftströmung entsteht.
Je
nach Stellung der Antriebskörper
wird somit entweder der notwendige Auftrieb für das Uniflob (senkrechte Stellung)
oder die erforderliche Zugkraft für den schrägen bzw. waagerechten Flug
(horizontale Stellung) erzeugt.
Bei der horizontalen Stellung
der Antriebskörper
(7) und Betrieb der Propeller für den Vorschub wird, infolge der
hierbei erreichten Fluggeschwindigkeit, der erforderliche Auftrieb
für das
Universal-Flugobjekt durch die am Rumpf befindlichen Tragflügel bzw.
Tragflächen
(10 und 23) erzeugt.
- 1.2 vorzugsweise zwei Schubstrahldüsen (7.9), die aus
Brennkammern (7.8) mit heißen Verbrennungsgasen gespeist
werden. In den Brennkammern werden gasförmige oder flüssige Brennstoffe
mit Druckluft vermischt und zur Verbrennung gebracht. Die mit hoher
Geschwindigkeit aus den Strahl-Diffusoren (7.10) austretenden
heißen
Gase bewirken eine entsprechende Reaktionskraft. Je nach Stellung
der Antriebskörper kann
ein sogenannter Heißstart
(senkrechte Stellung) erfolgen, oder bei schräger bzw. waagerechter Stellung
eine entsprechend hohe Vorschubkraft erzielt werden, wodurch große Fluggeschwindigkeiten
(> 400 km/h) bis in
Höhen über 10 000
m erreichbar sind.
- 1.3 vorzugsweise zwei Torsionsdüsen (7.3) am Kopf
eines jeden Antriebskörpers
(7), die vorwiegend mit Druckluft und nach Bedarf mit zusätzlicher
Brennstoff-Zugabe, zwecks Schuberhöhung, betrieben werden können.
Die
Torsionsdüsen
sind bei den 4 Antriebskörpern
paarweise entgegengesetzt angeordnet, so dass wechselweise ein links-
oder rechtsdrehendes Moment auf das Universal-Flugobjekt erzeugt
werden kann.
Im Schwebezustand des Universal-Flugobjektes,
d. h. bei senkrechter Stellung der Antriebskörper (7) und deren
Betrieb (Propeller oder Schubstrahldüsen), kann mittels den Torsionsdüsen das
Flugobjekt um seine vertikale Achse (z-Achse) links- oder rechtsherum
gedreht werden, was speziell für
Beobachtungsflüge
und insbesondere beim Landeanflug oder bei Transport- bzw. Hubarbeiten äußerst vorteilhaft
ist.
Beim Schräg-
oder Horizontalflug kann das Universal-Flugobjekt mittels den Torsionsdüsen um seine Längsachse
(x-Achse) links- oder rechtsherum gedreht werden, wodurch das Flugobjekt
eine hohe Flugwendigkeit bzw. Manövrierfähigkeit besitzt.
- und 1.4 Im Kopf der Antriebskörper (7) sind optische
Linsen (7.2) eingebaut, zwecks Überwachung der nicht direkt
einsehbaren Bereiche unterhalb der Tragflügel (10) oder Tragflächen (23),
sowie des Rumpfes (8) in jeder Betriebs- und Parkposition.
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Die
Anzahl der bei den Antriebskörpern
(7) realisierten Schubstrahldüsen (7.9) und der
Torsionsdüsen (7.3)
kann in Abhängigkeit
- – der
Größe eines
Universal-Flugobjektes,
- – der
planmäßigen Flugobjekt-Leistung,
- – dem
erforderlichen oder gewünschten
Regelbereich,
- – dem
vorgesehenen Verwendungszweck,
entsprechend variiert werden.
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2. Turbo-Luftverdichter
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Für die drei
genannten Funktionsgruppen 1.1 bis 1.3 der Antriebskörper (7)
wird für
deren Betrieb, neben einem Brennstoff, hauptsächlich Druckluft benötigt, die
von vier schwenkbaren Turbo-Luftverdichtern (5), herkömmlicher
Bauart, erzeugt wird. Außer
der Druckluft-Erzeugung kann mit den Turbo-Luftverdichtern, je nach
ihrer Stellung und Schaltung, auch eine in jeweils Wellenachse verlaufende
Flugbewegung erzeugt werden. Hierbei werden die beiden nachfolgenden
Stellungen unterschieden:
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2.1 Grundstellung
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Die
Turbo-Luftverdichter sind in ihrer Grundstellung – im Grundriss
gesehen – nahezu
quadratisch angeordnet und können
in ihrer drehbar gelagerten Befestigung (Gebläse-Schwenkarm – 5.1)
mittels einer Schwenkeinrichtung um die vertikale Achse verstellt
werden.
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Die
Drehrichtung der Turbo-Luftverdichter ist wechselweise links und
rechts, so dass bei einem paarweisen Betrieb benachbarter Luftverdichter
oder beim gleichzeitigen Betrieb aller vier Luftverdichter kein
Reaktionsmoment auf das Gesamtsystem des Universal-Flugobjektes
ausgeübt
wird.
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Jeder
Turbo-Luftverdichter (5) verfügt über einen eigenen Antriebsmotor
mit Drehzahlregelung. Je nach dem Gesamtkonzept eines Universal-Flugobjektes
kann es sich hierbei um einen Verbrennungsmotor oder um einen Elektromotor
handeln. Jeder Luftverdichter bewirkt durch die Luftansaugung eine
entgegengesetzte horizontale Reaktionskraft in Richtung seiner Ansaugseite.
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Beim
Betrieb aller 4 Luftverdichter, in ihrer nahezu quadratischen Grundstellung,
heben sich diese Reaktionskräfte
gegenseitig auf.
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Beim
Betrieb nur eines Luftverdichters bewirkt die vorgenannte, freie
Reaktionskraft – im
Schwebezustand des Uniflob – eine
horizontale Flugbewegung.
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Je
nach Wahl des betriebenen Luftverdichters kann somit die horizontale
Flugbewegung in vier Richtungen variiert werden.
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Beim
Betrieb von jeweils zwei benachbarten Luftverdichtern entsteht als
geometrische Summe der beiden Reaktionskräfte eine um 40% größere, resultierende
Kraft, gegenüber
der Betriebsweise mit nur einem Luftverdichter, die dann automatisch
auch zu einer größeren horizontalen
Fluggeschwindigkeit führt.
Bei dieser Betriebsweise lassen sich ebenfalls vier Flugrichtungen
realisieren, die jedoch im Grundriss gesehen um 45° gegenüber dem
Luftverdichter-Einzelbetrieb gedreht sind.
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Dies
bedeutet, dass mit dem Uniflob im Schwebeflug planmäßig 8 horizontale
Flugrichtungen, jeweils um 45° versetzt,
geflogen werden können
ohne Berücksichtigung
der Wirkungsweise von den Torsionsdüsen (7.3) gem. Punkt
1.3. Unter Einbeziehung der Torsionsdüsen an den Antriebskörpern (7)
kann das Uniflob im Schwebezustand beliebig um die vertikale Achse
(z-Achse) verdreht werden, so dass letztlich jede beliebige horizontale
Richtung geflogen werden kann.
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Beim
Betrieb von jeweils drei Luftverdichtern heben sich die Reaktionskräfte der
beiden äußeren Luftverdichter
gegenseitig auf, so dass die gleiche Wirkung entsteht wie beim Betrieb
von nur einem Luftverdichter. Diese Betriebsweise ist jedoch bei
einem größeren Luftbedarf
des Uniflob erforderlich, wenn beispielsweise außer dem Horizontalflug gleichzeitig
eine größere Flughöhe erreicht
werden soll. Beim Betrieb der Turbo-Luftverdichter (5)
in der Grundstellung, für
die Flugphasen „Starten", „Landen", sowie für „Beobachtungs-
oder Transportflüge", befinden sich die
Antriebskörper
(7) in der vertikalen Stellung.
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2.2 Parallel-Stellung
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Bei
einem planmäßigen, also
zielgerichteten und vorwiegendem Horizontalflug, mit den in die
waagerechte Richtung gedrehten Antriebskörpern (7), werden
die vier Turbo-Luftverdichter (5) so geschwenkt, dass ihre
Ansaugöffnungen
direkt gegen die Flugrichtung stehen, d. h. die Wellenachsen der
vier Turbo-Luftverdichter
verlaufen parallel.
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Dies
bewirkt bei einer geringen Fluggeschwindigkeit einen zusätzlichen
Schubeffekt, solange die Ansauggeschwindigkeit der Turbo-Luftverdichter
größer ist
als die Fluggeschwindigkeit.
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Mit
Zunahme der Fluggeschwindigkeiten reduziert sich dieser Schubeffekt,
dafür steigt
jedoch der Staudruck am Luftverdichter-Einlass, so dass der Verdichtungsgrad
der Turbo-Luftverdichter entsprechend vergrößert wird, was entweder zur
Leistungssteigerung genutzt werden kann oder zur Kraftstoffreduzierung.
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3. Flugphasen
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Bei
den möglichen
Flugphasen des Universal-Flugobjektes werden nachfolgende Komponenten
in ihren bestimmungsgemäßen Positionen
aktiviert:
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3.1 Propeller-Betrieb
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3.1.1 Steig- und Sinkflug
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Bedingung:
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- a) Antriebskörper (7) in senkrechter
Position
- b) Turbo-Luftverdichter (5) in Grundstellung
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Anwendung:
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- Normalbetrieb für
den Start und die Landung des Uniflob, da keine Brandgefahr für den Umgebungsbereich besteht
(so genannter „Kaltstart" bzw. „Kaltlandung")
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Für die vertikalen
Flugbewegungen im erdnahen Bereich kommen in der Regel die oberen,
druckluftbetriebenen Propeller (7.5), mit klappbarem Flügelpaar,
der in senkrechter Stellung befindlichen Antriebskörper (7)
zum Einsatz, da von dieser Antriebsart keinerlei Brandgefahr für den Start-
oder Landebereich besteht. Die unteren ebenfalls druckluftbetriebenen
Propeller (7.6), mit klappbarem Flügelpaar, können für einen schnelleren Start oder
beim Hubtransport von großen
Lasten zusätzlich
aktiviert werden, wobei die beiden Propellerpaare systemtechnisch
so verriegelt sind, dass keine Kollision bei den Propeller-Flügeln auftreten
kann.
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Bei
senkrechter Stellung der Antriebskörper und beim Betrieb der oberen
oder beider Propeller kann somit das Uniflob je nach Steuerung der
Luftzufuhr zu den Propeller-Strahldüsen entweder
Steigen, oder in beliebiger atmosphärischer Höhe in Schwebe gehalten, oder
zum Sinken bewegt werden.
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Bei
den vorgenannten Flugphasen sind, wegen des hohen Druckluftbedarfs,
mindestens zwei gegenüber
liegende, oder alle vier Turbo-Luftverdichter (5) in Betrieb.
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Die
klappbaren Propellerflügel
haben eine nicht veränderbare
Profilanstellung gegen den Vektor der Umfangsgeschwindigkeit. Der
starre Profil-Anstellwinkel ist im Nabenbereich relativ groß (α = ca. 15°) und kann
sich zum Ende des Flügels
stetig verringern.
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Die
Tragflächen
(10) des Universal-Flugobjektes haben bei dieser Flugphase
keine Funktion.
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3.1.2 Schräg- und Horizontalflug mit geringer
Fluggeschwindigkeit (bis ca. 100 km/h)
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Bedingung:
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- a) Antriebskörper (7) in senkrechter
Position und Betrieb der oberen Propeller (7.5)
- b) Turbo-Luftverdichter (5) in Grundstellung
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Anwendung:
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- Bei dieser Flugweise handelt es sich um einen nahezu richtungsunabhängigen Schwebeflug,
der vorwiegend für
Erkundungs- bzw.
Aufklärungs-
oder Beobachtungsflüge
betrieben wird.
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Den
vorgenannten vertikalen Flugbewegungen des Universal-Flugobjektes
kann eine horizontale, relativ geringe Fluggeschwindigkeit (z. Bsp.
0–ca.
70 km/h), durch entsprechende Zu- bzw. Abschaltung von mindestens
einem oder drei in der Grundstellung befindlichen Turbo-Luftverdichtern
(5), überlagert
werden. Beim Betrieb von jeweils zwei benachbarten Turbo-Luftverdichtern
kann die horizontale Fluggeschwindigkeit erhöht werden (z. Bsp. ca. 100
km/h), wobei sich gleichzeitig jedoch die horizontale Richtung gegenüber dem
Luftverdichter-Einzelbetrieb ändert.
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Eine
eventuell erforderliche Drehung des Universal-Flugobjektes um die
vertikale Achse (z-Achse) in beiden Richtungen (links- oder rechtsdrehend)
kann mittels den Torsionsdüsen
(7.3) am Verteilerkopf (7.1) der Antriebskörper (7)
erreicht werden. Somit kann mit dem Universal-Flugobjekt jeder Steigungs-,
Neigungs- und horizontale Richtungswinkel geflogen werden.
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3.1.3 Schräg- und Horizontalflug mit mittleren
Fluggeschwindigkeiten (100–400
km/h)
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Bedingung:
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- a) die Antriebskörper werden beim Schwebeflug,
d. h. Betrieb der oberen Propeller, aus der senkrechten in die waagerechte
Position gedreht,
- b) die in Betrieb befindlichen Turbo-Luftverdichter werden aus
der Grundstellung in die Parallelstellung geschwenkt
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Anwendung:
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- Bei dieser Flugweise handelt es sich in der Regel um einen
zielgerichteten Inlands- oder Kurzstreckenflug
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Zur
Ereichung mittlerer Fluggeschwindigkeiten (von ca. 100–400 km/h)
in vorwiegend horizontaler Richtung werden die Antriebskörper (7)
nach dem Start, oder beim Schwebeflug langsam und stetig, mittels den
Schwenkauslegern (6), aus der vertikalen Stellung in die
horizontale Richtung geschwenkt. In diesem Zustand wird das Universal-Flugobjekt
durch die Propeller nach vorn gezogen und durch den Auftrieb an
den Tragflügeln,
infolge der Luftströmung,
in der Schwebe gehalten, analog wie bei den sonst üblichen
Propeller-Flugzeugen.
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Durch
das Einschwenken der Turbo-Luftverdichter in den Gegenluftstrom
wird zunächst
der Vortrieb des Uniflob erhöht,
solange die Ansauggeschwindigkeit der Luftverdichter größer ist
als die Fluggeschwindigkeit. Übersteigt
die Fluggeschwindigkeit den Wert der Luftverdichter-Ansauggeschwindigkeit
so erhöht
sich der Staudruck vor der Luftverdichter-Ansaugöffnung. Dies bewirkt einen
zusätzlichen
Verdichtungseffekt, d. h. der Verdichtungsgrad der Turbo-Luftverdichter wird
dadurch vergrößert.
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Die
in Flugrichtung links und rechts angeordneten Antriebskörper sind
jeweils miteiner gekoppelt, so dass ihre Schwenkbewegung synchron
erfolgt. Beide Seiten können
jedoch – in
engen Grenzen – unterschiedlich
vom Steuerpult (17) aus gesteuert werden. Durch eine unterschiedliche
Stellung der Antriebskörper
(7) zwischen der linken und der rechten Seite tritt eine
Drehung des Uniflob um die Längsachse
(x-Achse) ein, in Folge
dieser Seitenneigung können
engere Kurven geflogen werden als es mit nur dem Seitenrufer möglich ist.
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Dieser
Effekt dient der Verbesserung der Manövrierfähigkeit des Uniflob und kann
zusätzlich
erhöht werden,
in dem die Propellerdrehzahlen zwischen linker und rechter Seite
unterschiedlich eingestellt werden, was sich durch eine entsprechende
Regelung der Druckluftzufuhr zu den Propeller-Strahldüsen (7.7)
realisieren lässt.
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Eine
weitere Möglichkeit
beim Fliegen eine Seitenneigung zu bewirken kann durch die Aktivierung
der betreffenden Torsionsdüsen
(7.3) erfolgen, da auch in diesem Falle das Uniflob um
die Längsachse
(x-Achse) gedreht wird.
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3.2 Schubstrahldüsen-Betrieb
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3.2.1 Steig- und Sinkflug
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Bedingung:
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- a) Antriebskörper in senkrechter Position
- b) Turbo-Luftverdichter in Grundstellung
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Anwendung:
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- Sonder- oder Notfallbetrieb für den Start und die Landung
des Uniflob, da eine hohe Brandgefahr für den Umgebungsbereich besteht
(so genannter „Heißstart" bzw. „Heißlandung")
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Für die vertikalen
Flugbewegungen im erdnahen Bereich ist der Schubstrahldüsen-Betrieb grundsätzlich möglich. Bei
dieser Betriebsweise sind die Propellerflügel der Antriebskörper (7)
eingeklappt.
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In
Folge der heißen
Abgase der Schubstrahldüsen
(7.9) im erdnahen Bereich muss jedoch die hohe Brandgefahr
für den
Umgebungsbereich berücksichtigt
werden. Hinzu kommt die Problematik, dass insbesondere bei einem
solchen schnelleren Start eine wesentlich höhere Brennstoffmenge verbraucht
wird gegenüber dem
Propeller-Betrieb gem. 3.1.1.
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Je
nach Regelung der Brennstoffzufuhr zu den Brennkammern (7.8)
der Antriebskörper
(7) kann der bewirkte Düsenschub
vergrößert oder
verringert werden, d. h. bei entsprechender Schubveränderung
kann das Uniflob entweder Steigen", oder in nahezu beliebiger Höhe in „Schwebe" gehalten, oder zum „Sinken" bewegt werden.
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Auf
Grund der einfachen Technik der Schubstrahldüsen, d. h. keine rotierenden
Teile, ist ein betriebstechnischer Ausfall dieses Systems nahezu
ausgeschlossen.
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Dies
bedeutet, dass in Notfallsituationen, z. Bsp. Ausfall von Propellern
(7.5 oder 7.6) bei den Antriebskörpern (7),
sofort auf die Funktion der Schubstrahldüsen (7.9) umgeschaltet
wird, so dass entweder der Flugbetrieb weiter erfolgen kann oder
aber eine sichere Landung ermöglicht
wird.
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In
dieser Flugphase sind, wegen des hohen Druckluftbedarfs, mindestens
zwei gegenüber
liegende oder alle vier Turbo-Luftverdichter in Betrieb.
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Die
Uniflob-Tragflügel
(10) haben bei dem Start- und Landevorgang keine Funktion.
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3.2.2 Schräg- und Horizontalflug mit geringer
Fluggeschwindigkeit (analog 3.1.2)
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Bedingung:
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- a) Antriebskörper in senkrechter Position
- b) Turbo-Luftverdichter in Grundstellung
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Anwendung:
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- Sonder- oder Notfallbetrieb für den Start und die Landung
des Uniflob, da eine hohe Brandgefahr für den Umgebungsbereich in Bodennähe besteht
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Bei
dieser Flugweise handelt es sich um einen richtungsunabhängigen Schwebeflug,
bei dem an Stelle der Propeller die Schubstrahldüsen für den Uniflob-Auftrieb sorgen.
Diese Betriebsweise kommt vorwiegend nur dann zur Anwendung, wenn
im Notfall, z. Bsp. beim Ausfall von Propellern, noch ein entsprechender
Landeplatz aufgesucht werden muss.
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Als
Sonderbetrieb können
in dieser Flugphase mittels den heißen Abgasen Landeplätze vorbereitet und
gekennzeichnet werden.
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Die
horizontale Flugbewegung erfolgt mittels des Ansaugeffekts der Turbo-Luftverdichter
(5) anlog der Beschreibung in Punkt 3.1.2. Das gleiche
gilt für
den Einsatz der Torsionsdüsen
(7.3).
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3.2.3 Schräg- und Horizontalflug mit hohen
Fluggeschwindigkeiten (> 400
km/h)
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Bedingung:
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- a) die Antriebskörper befinden sich waagerechter
Position
- b) die in Betrieb befindlichen Turbo-Luftverdichter befinden
sich in der Parallelstellung
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Anwendung:
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- Bei dieser Flugweise handelt es sich in der Regel um einen
zielgerichteten Langstreckenflug
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Im
Normalbetrieb erfolgt der Einsatz der Schubstrahldüsen (7.9)
zunächst
ergänzend
zu dem Propellerbetrieb (Punkt 3.1.3.), der in vorwiegend waagerechter
Position befindlichen Antriebskörper
(7). Mit zunehmendem Schub der Schubstrahldüsen kann
die Zugkraft der Propeller entsprechend reduziert werden, indem die
Druckluft-Zufuhr zu den Propeller-Düsen gedrosselt und schließlich abgestellt
wird. Parallel zu diesem Drosselvorgang werden mit geringer werdender
Propeller-Drehzahl die Propeller-Flügel durch
den Fahrtwind langsam eingeschwenkt bis sie letztlich ganz eingeklappt
sind.
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In
diesem Flugzustand sind bei den Antriebskörpern (7) nur noch
die Schubstrahldüsen
(7.9) in Betrieb, wobei der Auftrieb durch die Tragflügel (10)
bewirkt wird.
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Die
Turbo-Luftverdichter (5) sind in Betrieb und befinden sich
in der Parallelstellung. Diese liefern für die Schubstrahldüsen (7.9)
der Antriebskörper
(7) die erforderliche und maximale Druckluftmenge. In dieser Konstellation
können
dann die höchsten
Fluggeschwindigkeiten, je nach konstruktiver Auslegung, erreicht
werden.
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Die
in Flugrichtung links und rechts angeordneten Antriebskörper (7)
sind jeweils miteinander gekoppelt, so dass ihre Schwenkbewegung
synchron erfolgt. Beide Seiten können
jedoch – in
engen Grenzen – unterschiedlich
vom Steuerpult (17) aus verstellt werden. Durch eine unterschiedliche
Stellung der Antriebskörper
zwischen der linken und der rechten Seite tritt eine Drehung des
Uniflob um die Längsachse
(x-Achse) ein, in
Folge dieser Seitenneigung können
engere Kurven geflogen werden als es mit nur dem Seitenruder (12) möglich ist.
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Dieser
Effekt zur Verbesserung der Manövrierfähigkeit
kann zusätzlich
erhöht
werden, in dem die Druckluft- und Brennstoffzufuhr zu den Schubstrahldüsen (7.9)
zwischen linker und rechter Seite unterschiedlich eingestellt werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
beim Fliegen eine Seitenneigung zu bewirken kann durch die Aktivierung
der betreffenden Torsionsdüsen
(7.3) erfolgen, da auch in diesem Falle das Uniflob um
die Längsachse
(x-Achse) gedreht wird und dadurch engere und schnellere Kurven
fliegen kann.
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Im
Sonder- oder Notfallbetrieb wird das Uniflob mit den Schubstrahldüsen bereits
bei vertikaler Position der Antriebskörper gestartet- gem. 3.2.1..
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Bei
entsprechendem Bodenabstand werden die Antriebskörper langsam und stetig aus
der vertikalen in die horizontale Lage geschwenkt. Mit zunehmender,
vorwiegend schräger
oder horizontaler Fluggeschwindigkeit übernehmen die Uniflob-Tragflügel (10)
den erforderlichen Auftrieb. Nachfolgend werden die in Betrieb befindlichen
Turbo-Luftverdichter aus der Grundstellung in die Parallelstellung
geschwenkt, so dass die maximale Druckluftmenge für die Schubstrahldüsen (7.9)
zur Verfügung
steht. Für
das Manövrieren
des Uniflob gelten die gleichen Maßnahmen wie oben bereits beschrieben.
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Der
Landevorgang erfolgt bei jeder Betriebsart prinzipiell in der umgekehrten
Reihenfolge.
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4. Merkmale
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Die
vorgenannten Merkmale, sowie bevorzugte Weiterentwicklungen der
Erfindung gehen außer
aus den Ansprüchen
auch aus den Beschreibungen und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform
der Erfindung verwirklicht sein können und vorteilhafte sowie
für sich
allein schutzfähige
Ausführungen
ergeben, für
die hier Schutz beansprucht wird.
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5. Bekannte und bereits entwickelte
Flugzeuge und Flugobjekte
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Es
sind bereits eine Vielzahl von Flugobjekten in beispielsweise folgenden
Kategorien bekannt:
- – Hubschrauber,
- – Drachenflieger,
- – Segelflieger
- – Propellerflugzeuge
jeglicher Bauart,
- – Nurflügler,
- – Düsenflugzeuge,
- – Senkrechtstarter
mit schwenkbaren Propellern oder schwenkbaren Düsen,
- – raketengetriebene
Flugkörper,
- – Raketen,
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Darüber hinaus
gibt es eine ganze Reihe von Flugzeug-Entwicklungen und Prototypen,
die in allgemein zugänglicher
Literatur, in Patentschriften und in den verschiedensten Internet-Präsentationen
beschrieben sind.
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Die
Anzahl aller Typen der vorgenannten Fluggeräte, hat laut Internet-Statistik
folgenden Umfang:
Flugzeuge | ca.
3700 Stck. |
Hubschrauber | ca.
250 Stck. |
Ultraleichtflugzeuge | ca.
470 Stck. |
usw. | |
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Alle
diese Fluggeräte
verfügen
nicht über
die Flugeigenschaften und vor allen Dingen über die Flugsicherheit der
vorliegend beschriebenen, erfindungsgemäßen Universal-Flugobjekte.
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6. Beispiele von Uniflob-Ausführungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden unter
Punkt 7 näher
erläutert.
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In
der 0/Blatt 1 u. 2, sind die in den
Zeichnungen verwendeten Benennungen aufgelistet. Nachfolgend werden
zwei Baureihen unterschieden:
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6.1 Baureihe der konventionell betriebenen
Universal-Flugobjekte
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1:
Seitenansicht eines Universal-Flugobjektes mit klappbaren Standfüßen, in
Parkposition (Uniflob Typ „K-01")
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2:
Seitenansicht – analog 1 – jedoch
mit ein und ausfahrbaren Standfüßen (Uniflob
Typ „K-02")
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3a:
Querschnitt: A-A (gem. 2)
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3b:
Koordinatensystem
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4:
Längsschnitt
des Universal-Flugobjektes, gem. 1
-
5:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt, gem. 1,
in Parkposition
-
6:
Seitenansicht des Universal-Flugobjektes, gem. 1,
in der Startphase.
-
7:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt, gem. 1,
in der Startphase
-
8:
Seitenansicht des Universal-Flugobjektes, gem. 1,
im Horizontalflug bei Propellerbetrieb.
-
9:
Vorderansicht des Universal-Flugobjektes, gem. 1,
im Horizontalflug bei Propellerbetrieb
-
10:
Seitenansicht des Universal-Flugobjektes, gem. 1,
im Horizontalflug bei Schubstrahldüsen-Betrieb
-
11:
Vorderansicht des Universal-Flugobjektes, gem. 1,
im Horizontalflug bei Schubstrahldüsen-Betrieb
-
12:
Hauptfunktionsteile eines Antriebskörpers (7)
-
13:
Längs-
und Querschnitt durch einen Antriebskörper
-
14a: vereinfachtes Regel und Instrumentenschema
-
14b: Legende zu den Bezeichnungen in 14a
-
6.2 Baureihe der vorwiegend solartechnisch
betriebenen Universal-Flugobjekte
-
15:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt in der Start- und Landephase
(Typ: SD-01)
-
16:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt in der Start- und Landephase
(Typ: SA-01)
-
17:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt in der Start- und Landephase
(Typ: SE-01)
-
18:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt in der Start- und Landephase
(Typ: SOM-01)
-
19:
Seitenansicht, gem. 18, im Horizontalflug bei Propeller-Betrieb
-
20:
Draufsicht auf ein Universal-Flugobjekt in der Start- und Landephase
(Typ: SK-01)
-
21:
Vorderansicht des Universal-Flugobjektes, gem. 20,
im Horizontalflug bei Propellerbetrieb
-
22a: vereinfachtes Regel und Instrumentenschema
-
22b: Legende zu den Bezeichnungen in 22a
-
7. Beschreibung der zeichnerischen
Darstellungen
-
Bei
den vorgenannten zeichnerischen Darstellungen der Universal-Flugobjekte
handelt es sich um zwei Hauptgruppen, gemäß 6.1 und 6.2, die sich wie
folgt unterscheiden:
- a) bei der Baureihe, gemäß den 1 bis 14, handelt es sich um beispielhafte, erfindungsgemäße Universal-Flugobjekte,
bei denen die Stromerzeugung mit Turbo-Generatoren erfolgt, deren
Gasturbine mit vorwiegend herkömmlichen,
meistens flüssigen
Kraft- bzw. Brennstoffen, wie beispielsweise Kerosin, betrieben
wird.
- b) bei der Baureihe, gemäß den 15 bis 22, handelt es sich um beispielhafte, erfindungsgemäße Universal-Flugobjekte,
bei denen die Erzeugung des erforderlichen elektrischen Stromes
vorwiegend solartechnisch erfolgt. Hierbei wird der erzeugte und
hochtransformierte Strom einerseits für den Betrieb diverser Elektromotoren
verwendet und des weiteren für
die Erzeugung von Wasserstoff vorzugsweise mittels Elektrolyse aus
entsprechend aufbereitetem Wasser.
Der Wasserstoff dient hierbei
als Brennstoff für
den Betrieb der Torsions- und
Schubstrahldüsen
bei den Antriebskörpern
(7).
-
1: Seitenansicht
eines erfindungsgemäßen, konventionell
betriebenen Universal-Flugobjektes, Typ „Uniflob-K-01", mit ein-/ausklappbaren
Standfüßen, in
Parkposition.
-
Die
Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführung zeigt die Standfüße (1),
sowie die Treppe (2), die am Bodengehäuse (3) gelagert sind,
in ausgeklappter Stellung. Die Fußpartie ist jeweils flächig und
gewölbt
ausgebildet, so dass ein Parken auch auf weichem oder sandigem Untergrund
möglich
ist. Nach erfolgtem Start des Uniflob können sowohl die Standfüße (1)
als auch die Treppe (2) in das Bodengehäuse eingeklappt werden, um
den Luftwiderstand beim vorwiegendem Horizontalflug zu minimieren.
-
Die
Treppe (2) dient sowohl dem Ein- und Ausstieg des Uniflob-Flugpersonals
als auch den Flugpassagieren, zwischen Bodenniveau und der Oberkante
des Bodengehäuses
(3).
-
Im
Bodengehäuse
(3) sind die technisch bekannten, mechanischen Verstelleinrichtungen
für die Standfüße (1),
die Treppe (2), die Schwenkeinrichtung für die Turbo-Luftverdichter
(5), sowie sonstige Hilfseinrichtungen wie z. Bsp. Seilwinde
für Hubtransporte
usw. untergebracht.
-
Das
Zwischengehäuse
(4) ist die tragende Verbindungskonstruktion zwischen dem
Bodengehäuse
(3) und dem Rumpf (8), in dem gleichzeitig diverse
Anlagenkomponenten, sowie der Treppenlauf zwischen Kanzel (9)
und dem Bodengehäuse
(3) angeordnet sind, siehe hierzu 3 und 4.
-
Außerhalb
des Zwischengehäuses
(4) sind die vier schwenkbaren Turbo-Luftverdichter (5) angeordnet,
die einerseits zur Drucklufterzeugung und andererseits die horizontale
Flugbewegung beim Schwebeflug bewirken (siehe hierzu die Beschreibung
bei 3).
-
Die
vier abgekröpften
Schwenkausleger (6), die unterschiedlich konfiguriert sein
können,
sind am Rumpf (8) gelagert und können entweder über einen
mechanischen Verstellmechanismus (z. Bsp. Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder)
oder mittels Elektrogetriebe einzeln oder paarweise, je nach den
Erfordernissen der Flugfunktionen, um mindestens 90° geschwenkt
werden. Die Schwenkausleger sind statisch so ausgelegt, dass bereits
3 Schwenkausleger unter Berücksichtigung
eines üblichen
Sicherheitsfaktors das Startgewicht des Uniflob tragen können.
-
Am äußeren Ende
der Schwenkausleger (6) sind die Antriebskörper (7)
befestigt, die mit Propellern, Torsionsdüsen und Schubstrahldüsen, gemäß 12,
ausgerüstet
sind. Die Versorgungs- und Steuerleitungen für die Antriebskörper (7)
werden vom Rumpf (8) aus durch den Holraum der Schwenkausleger
(6) geführt.
-
Oberhalb
des Rumpfes (8) befindet sich die Kanzel (9) in
der im Frontteil die Steuerungs- und Überwachungsgeräte in einem
Steuerpult (17), gem. 4, angeordnet
sind. Des weiteren befinden sich in der Kanzel (9) die
Hochlehnsitze (18) für
das Flugpersonal und die eventuellen Flugpassagiere.
-
Am
Rumpf (8) sind beidseitig die Tragflächen (10), sowie die
Leitflosse (11) mit integriertem Seitenruder (12)
befestigt. Weiterhin sind auf dem Rumpf (8) die Zuluftkanäle (13)
und die Turbo-Generatoren (14) montiert.
-
Als
Werkstoffe für
die Bauteile des gesamten Universal-Flugobjekt kommen alle herkömmlichen
und handelsübliche
Materialien, Halbzeuge und Verbundwerkstoffe, gemäß ihrer
Funktion zum Einsatz, wie sie auch bei sonstigen Flugobjekten verwendet
werden. Das gleiche gilt für
alle sonstigen elektrischen Ausrüstungen
und Hilfseinrichtungen.
-
2: Seitenansicht,
analog 1, jedoch mit ein- bzw. ausfahrbaren Standfüßen (Typ „Uniflob-K-02")
-
Bei
dieser Darstellung handelt es sich um eine beispielhafte, erfindungsgemäße Uniflob-Ausführung, analog
der 1, bei der jedoch die Standfüße (15) im Wesentlichen
senkrecht ein und ausgefahren werden können. Die Treppe (16)
zwischen Untergrund und Bodengehäuse
(3) ist ebenfalls ein- bzw. ausfahrbar oder schwenkbar
ausgeführt.
-
In
der dargestellten Seitenansicht ist der Schnittverlauf „A-A" gekennzeichnet,
der in 3 als Querschnitt für das Zwischengehäuse (4)
gezeigt wird.
-
3a: Querschnitt „A-A", gemäß Schnittverlauf
in 2
-
Im
Zentrum ist der Querschnitt durch das Zwischengehäuse (4)
dargestellt, in dem sich der Treppenlauf (4.2) befindet,
der über
die Zugangstür
(4.1) erreichbar ist. Der Treppenlauf führt zur Durchstiegöffnung (4.3),
durch die der Rumpf (8) und die Kanzel (9) erreicht
werden kann. Gleichzeitig befindet sich im Zwischengehäuse (4)
der Batterie- und Schaltanlagenraum (4.5), der für Installations-
und Wartungsarbeiten durch die beiden Wartungstüren (4.4) zugänglich ist.
Im mittleren Bereich des Zwischengehäuses (4) befindet
sich im Bodenbereich eine Montageluke (3.1), die den Zugang
zu den Einbauelementen im Bodengehäuse (3) ermöglicht.
-
Im äußeren Bereich
des Schnittverlaufes „A-A" sind die vier Turbo-Luftverdichter
(5a–5d)
in ihrer „Grundstellung" dargestellt. Die
gestrichelten Darstellungen (5a'–5d') zeigen die Turbo-Luftverdichter
in der „Parallelstellung", in die alle Turbo-Luftverdichter geschwenkt
werden können,
wenn ein zielgerichteter, vorwiegender Horizontalflug über größere Flug-Distanzen
beabsichtigt ist.
-
Die
von den Turbo-Luftverdichtern (
5) erzeugte Druckluft wird
durch die Schwenkarme (
5.1) in die Gelenkrohre (
3.2)
geleitet und von diesen in die Druckluft-Behälter „DLB-1
und 2" (siehe
14a/b), die im Rumpf (
8) angeordnet sind.
Des werteren sind in der Querschnitts-Darstellung die horizontalen
8 Hauptflugrichtungen „V,
VR, VL, R, L, H, HR und HL" angegeben,
die im Schwebeflug (d. h. senkrechte Stellung der Antriebskörper (
7)
im Propeller- oder Schubstrahldüsen-Betrieb) mittels
den Turbo-Luftverdichtern (
5), in deren Grundstellung, gem.
nachfolgender Tabelle, möglich
sind.
-
Im
Einzelbetrieb der Turbo-Luftverdichter (5a bis 5d)
erfolgt die horizontale Fluggeschwindigkeits-Änderungen durch eine entsprechende
stufenlose Drehzahlregelung.
-
Im
Mehrfachbetrieb bei zwei betriebenen Turbo-Luftverdichtern können diese
in ihren Drehzahlen variiert werden (d. h. beide haben immer die
gleiche aber variable Drehzahl), um eine horizontale Fluggeschwindigkeits-Änderungen
zu bewirken.
-
Beim
Betrieb von drei Turbo-Luftverdichtern wird der mittlere durch entsprechende
Drehzahlregelung für
die Fluggeschwindigkeits-Änderungen
verwendet. Die beiden anderen können
mit beliebiger müssen
aber mit gleicher Drehzahl betrieben werden.
-
3b: Koordinatensystem
-
Das
Koordinatensystem zeigt die Achsbezeichnungen bezogen auf den Querschnitt „A-A" in 3a, d.
h. die Achsbezeichnungen definieren sich wie folgt:
x-Achse
= Flugobjekt-Längsachse
y-Achse
= Flugobjekt-Querachse
z-Achse = Flugobjekt-Höhenachse
-
Des
weiteren sind im Koordinatensystem die auf das Universal-Flugobjekt
erzeugbaren Momente (Mx, My, Mz) dargestellt.
-
4: Längsschnitt
durch ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", mit schwenkbaren
Standfüßen, in
Parkposition (gemäß Ausführung von 1)
-
Die
Schnittführung
bezieht sich insbesondere durch das Zwischengehäuse (4), mit der Zugangstür (4.1),
dem Treppenlauf (4.2), der Durchstiegsöffnung (4.3), eine
der Wartungstüren
(4.4), dem Batterie- und Schaltanlagenraum (4.5),
sowie dem Rumpf (8), und der Kanzel (9), mit dem
Steuerpult (17) und den Hochlehnsitzen (18) für den oder
die Piloten und die Flugpassagiere.
-
Die
weiter benannten Positionen (1 bis 3, sowie 7 und 11 bis 14)
sind bereits bei der 1 benannt und beschrieben.
-
5: Draufsicht
auf ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", Ausführung gemäß 1,
in
-
- a) Parkposition
- und b) Startposition bei Schubdüsen-Betrieb.
-
Das
Bodengehäuse
(3) wird nahezu vollständig
durch den Rumpf (8) und die Tragflügel (10a und 10b) verdeckt.
Am äußeren Ende
der Schwenkausleger (6a bis 6d) befinden sich
die Antriebskörper
(7a bis 7d). Des weiteren sind die Rumpf-Aufbauten,
wie die Kanzel (9), das Seitenruder (12), die
Zuluftkanäle
(13a und 13b), sowie die Turbo-Generatoren (14a und 14b)
dargestellt.
-
Der
Mittelpunkt „USP" des Bodengehäuses (3)
kann nahezu als Schwerpunktlage innerhalb der z-Achse angenommen
werden.
-
6: Seitenansicht
eines konventionell betriebenen Universal-Flugobjektes, Typ „Uniflob-K-01", Ausführung gemäß 1,
in der Startphase.
-
Die
in Betrieb befindlichen Turbo-Luftverdichter (5) befinden
sich in der Grundstellung. Die Antriebskörper (7) befinden
sich in vertikaler Stellung, wobei die oberen Propeller (7.5)
in Betrieb sind. Die Schwenkausleger (6) befinden sich
in horizontaler Lage.
-
Durch
die Drehzahländerung
bei den oberen Propellern (7.5) kann das „Steigen", das „Schweben" oder das „Sinken" planmäßig bewerkstelligt
werden.
-
7: Draufsicht
auf ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", Ausführung gemäß 1,
in der Startphase.
-
Diese
Darstellung ist quasi die Ergänzung
zur 6 und zeigt die Betriebsweise der oberen Propeller (7.5a bis 7.5d)
von den Antriebskörpern
(7a bis 7d), mit der jeweiligen Drehrichtung.
-
Die
Drehrichtung der Propeller von den benachbarten Antriebskörpern ist
immer entgegengesetzt.
-
Die
Drehrichtung der nicht dargestellten unteren Propeller ist entgegengesetzt
zur Drehrichtung des jeweiligen oberen Propellers.
-
Die
Abstände
der Antriebkörper
sind jeweils mittig zu den Koordinatenachsen „x" und „y", d. h.
der Abstand von „y bis 7a oder 7b" = dem Abstand von „y bis 7c oder 7d"
und der Abstand
von „x
bis 7a oder 7c" =
dem Abstand von „x
bis 7b oder 7d".
-
Die
Abstände
der Antriebskörper
zu der x-Achse können,
müssen
aber nicht, gleich den Abständen
zu der y-Achse sein.
-
8: Seitenansicht
auf ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", im Horizontalflug
mit Propellerbetrieb.
-
Die
Schwenkausleger (6) sind aus der horizontalen in die vertikale
Stellung geschwenkt, so dass sich die Antriebskörper (7) mit den in
Betrieb befindlichen oberen Propellern (7.5) in der horizontalen
Lage befinden, was die Voraussetzung ist für das Erreichen von mittleren
Fluggeschwindigkeiten bis zu 400 km/h.
-
9: Vorderansicht
auf ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", im Horizontalflug
mit Propellerbetrieb.
-
Diese
Darstellung ist die Ergänzung
zu 8 und zeigt die Turbo-Luftverdichter (5)
in ausgeschwenkter „Parallelstellung". Des weiteren ist
die gewählte,
jeweilige Drehrichtung der oberen Propeller von den Antriebskörpern (7a bis 7d)
angegeben.
-
10: Seitenansicht
auf ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", im Horizontalflug
beim Betrieb der Schubstrahldüsen.
-
Die
Darstellung entspricht der 8 jedoch
sind hierbei die oberen Propeller (7.5 u. 7.6)
der Antriebskörper
(7) eingeklappt und die Turbo-Luftverdichter (5)
befinden sich in der ausgeschwenkten „Parallelstellung".
-
11: Vorderansicht
auf ein konventionell betriebenes Universal-Flugobjekt, Typ „Uniflob-K-01", im Horizontalflug
beim Betrieb der Schubstrahldüsen.
-
Diese
Darstellung ist die Ergänzung
zu 10 und zeigt die Turbo-Luftverdichter (5)
in ausgeschwenkter „Parallelstellung".
-
12: Antriebskörper mit
schematischer Darstellung der Funktionsteile
-
Ein
Antriebskörper
(7) besteht aus dem Verteilerkopf (7.1), einer
oder mehreren optischen Linsen (7.2) für die Video-Überwachung
in den, von der Kanzel (9) aus nicht einsehbaren Bereich,
unterhalb des Rumpfes (8) und der Tragflügel (10).
Des weiteren aus den am Verteilerkopf direkt angeschlossenen Torsionsdüsen (7.3),
dem Propeller-Tragrohr (7.4), den oberen klappbaren Propellern
(7.5), den klappbaren unteren Propellern (7.6),
den an allen Propellerflügeln
befindlichen Propeller-Strahldüsen (7.7),
der Einzel- oder Doppel-Brennkammer (7.8), den Schubstrahldüsen (7.9)
und den Strahl-Diffusoren (7.10).
-
Die
Größe der Antriebskörper bestimmt
sich für
jede Ausführung
eines Universal-Flugobjektes
separat, d. h. je nach Verwendungszweck und geforderter Leistung
werden die einzelnen Funktionsteile entsprechend dimensioniert.
-
Für den Start-
und Landevorgang kann die Funktion insbesondere der oberen Propeller
(7,5) mit der Funktion der Schubstrahldüsen kombiniert werden.
-
Im
sogenannten „Normal-Betrieb" (alle für diesen
Betrieb erforderlichen Bauteile sind funktionsfähig) erfolgt der Start- und
Landevorgang mittels den vier oberen Propellern (7.5).
Die unteren Propeller (7.6) können erst betrieben werden,
wenn sich die oberen Propeller bereits im Betrieb befinden oder
aber wenn – aus welchen
Gründen
auch immer – die
oberen Propeller demontiert wurden. In diesem Falle übernehmen
die unteren Propeller die primären
Flugfunktionen der oberen Propeller. Im sogenannten „Störfall-Betrieb", d. h. bei dem einen
oder anderen Antriebskörper
sind Propellerflügel
beschädigt
bzw. nicht mehr funktionsfähig.
In einem solchen Falle wird bzw. werden bei den betreffenden Antriebskörpern (7)
die Schubstrahldüsen
(7.9) aktiviert.
-
Im
sogenannten „Notfall-
oder Sonderbetrieb" erfolgt
der Start- und Landevorgang ausschließlich mit den Schubstrahldüsen (7.9).
-
In
der nachfolgenden Tabelle sind die vorgenannten Betriebsarten dargestellt.
Betriebsart | Start- und
Landevorgang |
Anzahl der
Antriebskörper
mit: |
Propeller-Betrieb | Schubstrahldüsen-Betrieb |
Normal-Betrieb | 4 | - |
Störfall-Betrieb | 3 | 1 |
2 | 2 |
1 | 3 |
Notfall-/Sonder-Betrieb | - | 4 |
-
Aus
der vorstehenden Tabelle ist erkennbar, dass speziell für den Start-
und Landevorgang fünf
verschiedene Auswahlkombinationen mit dem Betrieb der oberen Propeller
(7.5) und den Schubstrahldüsen (7.9) möglich sind,
so dass ein Höchstmaß an Flugsicherheit
in jeweils kritischen Flugphasen gegeben ist.
-
13: Längs- und
Querschnitt eines beispielhaften, erfindungsgemäßen Antriebskörpers der
Positionen 7a bis 7d.
-
Im
Längsschnitt
sind die Rohrleitungen innerhalb des Schwenkauslegers (6)
für die
Druckluft- und Brennstoffversorgung der Antriebskörper (7)
dargestellt.
-
Im
Verteilerkopf (7.1) erfolgt die Verteilung der Druckluft
in separate Rohrleitungen mit entsprechenden, hilfsgesteuerten und
fernbedienbaren Absperrarmaturen für die Torsionsdüsen (7.3),
die Propeller-Strahldüsen
(7.7) der oberen Propeller (7.5) und der unteren
Propeller (7.6), sowie für eine oder zwei Brennkammern (7.8).
Die wesentlich kleineren Brennstoffleitungen sind gestrichelt dargestellt,
und zwar für
die Torsionsdüsen (7.3),
sowie für
die Brennkammern (7.8).
-
Die
Propeller sind mit ihren Gelenkmechanismen in ihren beiden Grenzstellungen,
d. h. in Betriebsstellung und in eingeklappter Stellung (gestrichelt
gezeichnet) dargestellt. Die jeweilige Propeller-Endlage wird durch
Anschlagnocken fixiert.
-
Im
Querschnitt „B-B" ist die Druckluftführung aus
dem Propeller-Tragrohr (7.4) in die Propeller-Nabe mit
den Propeller-Gelenken bis zu den Propeller-Strahldüsen (7.7)
dargestellt. Bei allen Lagerstellen handelt es sich um druckluftbeaufschlagte,
nahezu berührungsfreie,
trockene Gleitlager, die auf Grund ihrer Werkstoffkombinationen über entsprechende
Notlaufeigenschaften verfügen.
-
Die
Propeller-Flügel
sind mit stoßgedämpften Koppelstangen
verbunden, die bei eingeklappten Flügeln ein Flattern oder unbeabsichtigtes
Rotieren der Flügel
bei hohen horizontalen Fluggeschwindigkeiten verhindern.
-
14a:
Regel- und Instrumentenschema in vereinfachter Darstellung für ein konventionell
betriebenes Universal-Flugobjekt; Typ „Uniflob-K-01"
-
Im
Schema sind die vier Antriebskörper
(7a bis 7d) mit ihren Versorgungsleitungen, d.
h. Druckluft- und Brennstoffleitungen dargestellt. Ebenso die Turbo-Luftverdichter
(5a bis 5d) mit den Druckluftbehältern (DLB-1 u.
-2) und dem Druckluftverteiler (DLV). Des weiteren sind die beiden
Turbo-Generatoren (14a und 14b) mit den zugehörigen Zuluftkanälen (13a und 13b),
sowie die Brennstofftanks (BT-1 u. -2) schematisch dargestellt.
-
Die
videotechnische Überwachung
mittels den „Optischen
Linsen" (7.2)
bei den Antriebskörpern
(7) wird auf den Bildschirmen im Bereich des Steuerpultes
(17) angezeigt. Des weiteren können alle für den Flugbetrieb erforderlichen
Schalt-, Steuer- oder Regelvorgänge,
sowie Sicherheitseinrichtungen vom Steuerpult aus vorgenommen und
durch die entsprechenden Anzeigegeräte überwacht werden. Dies gilt
auch für
sämtliche
internen und externen Beleuchtungseinrichtungen (BL), einschließlich der
Scheinwerferanlage (SW).
-
14b: Legende
zur 14a
-
In
dieser Tabelle sind die im Schema 14a verwendeten
Abkürzungen
bzw. Bezeichnungen namentlich benannt.
-
15: Draufsicht
auf ein beispielhaftes, erfindungsgemäßes Universal-Flugobjekt, das
vorwiegend solartechnisch betrieben wird, Typ „Uniflob-SD-01", in der Start- bzw.
Landephase bei Propeller-Betrieb.
-
Für die Anordnung
der Solarzellen (20) auf der Oberseite des Rumpfes (8)
in Kombination mit den Tragflügeln
(10) muss eine entsprechend große Projektionsfläche vorhanden
sein. Die Größe dieser
Fläche bestimmt
sich in Abhängigkeit
der an das jeweilige Universal-Flugobjekt gestellten Anforderungen
und nach der Leistungsfähigkeit
der verwendeten Solarzellen.
-
Oberhalb
der vorderen Antriebskörper
(7a und 7b), die nach unten geschwenkt werden
können,
kann die Rumpffläche
aus gestaltungstechnischen oder auch statischen Gründen mittels
einer Konstruktion aus Stabgitter (19) teilweise geschlossen
werden, es muss jedoch in diesem Bereich ein ausreichend freier
Querschnitt für
den Luftdurchtritt zu den Propellern der Antriebskörper (7)
vorhanden sein.
-
Die
hinteren Antriebskörper
(7c und 7d) schwenken nach oben, was bedeutet,
dass in der Rumpffläche
entsprechend große
Flächen
für den
Propeller-Durchtritt frei bleiben müssen. Aus statischen und antriebstechnischen
Gründen
ist die Rumpffläche
hinter diesen Antriebskörpern
als unten offene Rumpfdüse
(22) ausgebildet.
-
16 bis 21:
-
In
diesen Darstellungen werden alternative Lösungen der Konfiguration zu 15 aufgezeigt,
bei sonst gleichem Antriebsprinzip.
-
22a:
Regel- und Instrumentenschema in vereinfachter Darstellung für Universal-Flugobjekte,
die vorwiegend solartechnisch betrieben werden, gemäß den Beispielen
in:
-
- 15: „Uniflob-SD-01"
- 16: „Uniflob-SA-01"
- 17: „Uniflob-SE-01"
- 18: „Uniflob-SOM-01"
- 20: „Uniflob-SK-01"
-
Im
Schema sind die vier Antriebskörper
(7a bis 7d) mit ihren Versorgungsleitungen, d.
h. Druckluft- und Wasserstoffleitungen dargestellt. Ebenso die Turbo-Luftverdichter
(5a bis 5d) mit den Druckluftbehältern (DLB-1
u. -2) und dem Druckluftverteiler (DLV). Mit den Solarzellen (SZ)
wird elektrischer Strom erzeugt. Durch einen Transformator (TH)
wird der erzeugte Schachstrom in einen Strom mit weitaus höherer Spannung
umgewandelt und in den Batterien (B-1/-2) gespeichert. Als Brennstoff
wird Wasserstoff (H) verwendet, der mittels Elektrolyse oder vergleichbarem
System aus Wasser gewonnen wird. Hierfür ist an Bord ein Wassertank
(WT) vorhanden, der über
ein Ansaug- und Befüllungs-System
(WFA u. WFB) verfügt.
Die Wasserstofferzeugung ist somit sowohl während des Fluges als auch in
der Parkphase möglich.
Der erzeugte Wasserstoff (H) wird in Niederdrucktanks (HNT-1 u.
-2) geleitet und von dort über
Komprimierungsaggregate (HK-1/-2) in Hochdrucktanks (HHT-1/-2) gefördert und
gespeichert, von denen aus die Verteilung zu den einzelnen Verbrauchern
erfolgt.
-
Als
Reserveaggregat (RA) für
Notfälle
ist ein Turbogenerator (TBK/GT/G analog 14) mit Zuluftkanal (ZLK
analog 13) vorgesehen, für
den Fall, dass entweder das Solarsystem gestört, oder die Ladeleistung der Batterien
schneller erhöht
werden muss.
-
Die
videotechnische Überwachung
mittels den „Optischen
Linsen" (7.2)
bei den Antriebskörpern
(7) wird auf den Bildschirmen im Bereich des Steuerpultes
(17) angezeigt. Des weiteren können alle für den Flugbetrieb erforderlichen
Schalt-, Steuer- oder Regelvorgänge
vom Steuerpult aus vorgenommen und durch die entsprechenden Anzeigegeräte überwacht
werden. Dies gilt auch für
sämtliche
internen und externen Beleuchtungseinrichtungen (BL), einschließlich der
Scheinwerferanlage (SW).
-
22b: Legende
zur 22a
-
In
dieser Tabelle sind die im Schema
22a verwendeten
Abkürzungen
bzw. Bezeichnungen namentlich benannt. Fig. 0/Blatt 1 Verzeichnis der Kennzeichnungen in Fig.
1–13 und
Fig. 15–21
Pos.-Nr. | Benennung |
1 | Standfüße (ein-/ausklappbar) |
2 | Treppe
(ein-/ausklappbar) |
3 | Bodengehäuse |
3.1 | Montageluke
(für Bodengehäuse) |
3.2 | Gelenkrohr
(mit Druckluft-Ableitung) |
4 | Zwischengehäuse |
4.1 | Zugangstür |
4.2 | Treppenlauf |
4.3 | Durchstiegöffnung (zum
Rumpf und Kanzel) |
4.4 | Wartungstüren (links/rechts) |
4.5 | Batterie-
u. Schaltanlagenraum |
5 | Turbo-Luftverdichter
(schwenkbar) |
5a–5d | Turbo-Verdichter
in Grundstellung (VL, VR, HL, HR) |
5a'–5d' | Turbo-Verdichter
in ausgeschwenkter Parallelstellung |
5.1 | Gebläse-Schwenkarm
(mit Druckluftkanal) |
6 | Schwenkausleger
(allgemein) |
6a–6d | Schwenkausleger
(VL, VR, HL, HR) |
7 | Antriebskörper (allgemein) |
7a–7d | Antriebskörper (VL,
VR, HL, HR) |
7.1 | Verteilerkopf |
7.2 | Optische
Linse (zur Video-Beobachtung) |
7.3 | Torsionsdüsen |
7.4 | Propeller-Tragrohr |
7.5 | obere
Propeller (mit 2 Klappflügeln) |
7.6 | unterer
Propeller (mit 2 Klappflügeln) |
7.7 | Propeller-Strahldüsen |
7.8 | Brennkammer |
7.9 | Schubstrahldüsen |
7.10 | Strahl-Diffusor |
8 | Rumpf |
9 | Kanzel |
10 | Tragflügel |
10a + 10b | Tragflügel (rechts
und links) |
11 | Leitflosse |
12 | Seitenruder |
13 | Zuluftkanal
(für Turbogenerator) |
13a + 13b | Zuluftkanal
(rechts und links) |
14 | Turbo-Generator |
14a + 14b | Turbo-Generator
(rechts und links) |
15 | Standfüße (ein-/ausfahrbar) |
Fig. 0/Blatt 2
16 | Treppe
(ein- und ausfahrbar) |
17 | Steuerpult
(mit allen Überwachungsfunktionen) |
18 | Hochlehnsitze |
19 | Stabgitter
(für Luftdurchlass) |
20 | Solarzellen |
21 | Bremsklappe |
22 | Rumpfdüse |
23 | Tragfläche (integrierte
Ausführung) |
| |
Kennzeichen | Bedeutung |
V | vorn |
L | links |
R | rechts |
H | hinten |
VL | vorn-links |
VR | vorn-rechts |
HL | hinten-links |
HR | hinten-rechts |
X | x-Achse
(Koordinatensystem) |
Y | y-Achse
(Koordinatensystem) |
Z | z-Achse
(Koordinatensystem) |
Mx | Drehmoment
um die x-Achse |
My | Drehmoment
um die y-Achse |
Mz | Drehmoment
um die z-Achse |
Fig. 14b Legende zur Fig. 14a
Abkürzung/Pos.-Nr. | Benennung |
ADL | Anfahr-Druckluft |
AK | Antriebskörper |
AZÜ | Anzeige-
und Überwachungsarmaturen |
B-1/-2 | Batterie |
BB | Brennstoff-Befüllung |
BL | Beleuchtung
(innen/außen) |
BS | Bildschirme |
BT-1/-2 | Brennstofftank |
DL | Druckluft |
DLB-1/-2 | Druckluft-Behälter |
DLV | Druckluft-Verteiler |
FA | Fremdaufladung
(elektrisch) |
G-1/-2 | Generator |
GT-1/-2 | Gasturbine |
LE | Lufteintritt |
M | Motor |
RK | Rückschlagklappe |
RV | Rückschlagventil |
SAK | Schaltanlage
für Kraftstrom |
SAL | Schaltanlage
für Leittechnik
(einschl. NV-Batterie) |
SFP | Standfuß-Pneumatik |
STÜ | Steuer-
und Überwachungspult |
SW | Scheinwerfer |
T | Transformator
für Niederspannung |
TBK-1/-2 | Turbogenerator-Brennkammer |
TLV | Turbo-Luftverdichter |
VG | Verstellgetriebe
für TLV |
VS | Verstellmechanik
für die
AK |
ZF | Zündfeuer |
| |
5a bis 5d | identisch
mit den TLV |
6a bis 6d | Schwenkausleger
gem. Fig. 5 |
7a bis 7d | identisch
mit den AK (s. Fig. 5) |
13a/b | Zuluftkanal |
Fig. 22b/Blatt 1 Legende zur Fig. 22a
Abkürzung/Pos.-
Nr. | Benennung |
AK | Antriebskörper |
AZÜ | Anzeigeinstrumente
und Steuerungsarmaturen |
B-1/-2 | Batterie
(Hochleistungsbatterie) |
BL | Beleuchtung
(innen/außen) |
BS | Bildschirme |
DL | Druckluft |
DLB-1/-2 | Druckluft-Behälter |
DLV | Druckluft-Verteiler |
EFA | Elektrische-Fremdaufladung |
EL | Elektrolyse-Aggregat
(einschließlich
Wasseraufbereitung) |
G | Generator |
GT | Gasturbine |
H | Wasserstoff |
HFB | Wasserstoff-Fremdbefüllung |
HHT-1/-2 | Wasserstoff-Hochdrucktank |
HK | Wasserstoff-Komprimierung |
HNT-1/-2 | Wasserstoff-Niederdrucktank |
IN | Injektor
zur Wasseransaugung aus Gewässern |
KM | Kompressor-Motor |
LE | Lufteintritt |
M | Motor |
PL | Polsterluft
für Wassertank |
RA | Reserve-Aggregat |
RK | Rückschlagklappe |
RV | Rückschlagventil |
SA | Sauerstoff-Ableitung |
SAK | Schaltanlage
für Kraftstrom |
SAL | Schaltanlage
für Leittechnik
(einschl. NV-Batterie) |
SFP | Standfuß-Pneumatik |
STÜ | Steuer-
und Überwachungspult |
SW | Scheinwerfer |
SZ | Solarzellen |
TBK | Turbogenerator-Brennkammer |
Fig. 22b/Blatt 2
Abkürzung/Pos.-Nr. | Benennung |
TH | Trafo
für Leistungsantriebe
und Hochspannung |
TLV | Turbo-Luftverdichter |
TN | Trafo
für Niederspannung |
VG | Verstellgetriebe
für TLV |
VS | Verstellmechanik
für die
AK |
WFA | Wasser-Fremdansaugung
(mit Filer) |
WFB | Wasser-Fremdbefüllung |
WT | Wassertank
(mit Schlingerkammern) |
ZF | Zündfeuer |
ZLK | Zuluftkanal |
| |
5a bis 5d | Turbo-Luftverdichter
in der Position „a" bis „d" |
6a bis 6d | Schwenkausleger
in der Position „a" bis „d" |
7a bis 7d | Antriebskörper in
der Position „a" bis „d" |