DE102008063484B4 - Fluggerät welches durch Luftdruckreduzierung in einer rotierenden Luftsäule vertikalen Flug ermöglicht - Google Patents

Abstract

Fluggerät, bestehend aus einem Rotor (1) mit 48 senkrecht angeordneten Luftschaufeln einer kreisförmigen Tragfläche (3) 220 mm unterhalb des Rotors (1) 48 Strömungsleitstegen (4) welche gleichmäßig um die Tragfläche (3) verteilt sind und einen alles umschließenden Windfang (5), wobei sich direkt unter der inneren Fläche des Rotors (1) eine kreisförmige Abdeckung (2) zur Verstärkung einer Luftdruckreduzierung zwischen Rotor und Tragfläche befindet und der Antrieb elektromotorisch erfolgt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fluggerät mit einem Rotor, einer Tragfläche, und einem Windfang.
• Die DE 299 14 928 U1 und die DE 31 24 525 C2 zeigen jeweils ein Fluggerät mit einem zentralen Rotor, der von einem Ringflügel umgeben wird.
• Die DE 27 33 137 A1 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung einer Antriebskraft zum Bewegen eines Körpers in einem ihn umgebenden flüssigen oder gasförmigen Mediums.
• Die DE 197 02 802 A1 zeigt eine Drehscheiben-Rotortragfläche mit radial und zentrifugaler Tragflächenprofilausführung und Luftleitblechkranz.
• Die DE 2 026 994 A zeigt einen auftriebserzeugenden Rotor für senkrechtstartende Luftfahrzeuge.
• In dem Buch Hubschrauber Aerodynamik von Michael Kalbow sind die Druck- und Strömungsverhältnisse an einem Hubschrauberrotor dargelegt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluggerät zu entwickeln, bei dem der Drehmomentausgleich immer analog der eingesetzten Antriebskraft erfolgt und bei dem die Belastung aller Bauteile sehr ausgewogen ist.
• Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
• Das Gerät besteht aus einem Rotor mit 48 senkrecht angeordneten Luftschaufeln, einer kreisförmigen Tragfläche 220 mm unterhalb des Rotors, 48 Strömungsleitstegen welche gleichmäßig um die Tragfläche verteilt sind und einen alles umschließenden Windfang. Direkt unter der inneren Fläche des Rotors befindet sich eine kreisförmige Abdeckung zur Luftdruckreduzierung. Der Antrieb erfolgt elektromotorisch.
• Die Luft wird durch den Rotor in eine Kreisbewegung gebracht und durch Fliehkraft und Schrägstellung der Schaufelflächen nach außen gedrückt. Die Luftsäule zwischen Rotor und Tragfläche rotiert ebenfalls und wird durch die Fliehkraft ausgedünnt. Dadurch entsteht eine Luftdruckreduzierung zwischen Rotor und Tragfläche, unter der Tragfläche gibt es keine Veränderung des allgemeinen Luftdruckes.
• Durch die kreisförmige Abdeckung des zentralen Rotorbereichs wird der Zustrom der Luft durch den inneren Teil des Rotors mit der geringeren Umfangsgeschwindigkeit in die rotierende Luftsäule verhindert und es kann sich eine starke Luftdruckreduzierung aufbauen. Die Luft strömt vom Rand der Tragfläche kreisend in den Ringschacht und wird von den dort angebrachten Strömungsleitstegen parallel zur Rotorachse abgelenkt und verlässt das Fluggerät. Beim Aufprall der Luft auf den Strömungsleitstegen wird ihre Drehbewegung gestoppt und dadurch die Reaktion des Antriebsmotors neutralisiert.

  Dimensionen:
  Durchmesser über alles:	960 mm
  Durchmesser Rotor:	830 mm Material Sperrholz
  Luftschaufel:	34 × 160 mm Styropor
  Anzahl der Luftschaufeln:	48
  Durchmesser zentrale Abdeckplatte:	525 mm
  Abstand Rotor/Tragfläche:	220 mm
  Durchmesser Tragfläche:	800 mm Styropor
  Auftriebswirksamer Tragflächenanteil:	2861 cm
  Windfang:	425 × 3014 mm
  Antrieb
  Getriebeuntersetzter Elektromotor
  Leistungsaufnahme:	1050 Watt
  Leerlaufdrehzahl:	1200 U/min
  Maximale Rotordrehzahl:	ca. 500 U/min
  Erzielter Auftrieb bei maximaler Drehzahl:	ca. 5 kg
  Gesmtgewicht des Fluggeräts:	4.5 kg

• 1 zeigt einen Querschnitt des Fluggerätes
• 2 zeigt eine Draufsicht auf das Fluggerät
• 3 zeigt eine Luftschaufel in drei Ansichten
• 4 zeigt einen Strömungsleitsteg in zwei Ansichten
• 5 ist eine Darstellung von Luftströmungen und Luftdruck ohne Tragfläche und Abdeckung
• 6 ist eine Darstellung von Luftströmungen und Luftdruck mit Tragfläche und Abdeckung bei geringer Drehzahl
• 7 ist eine Darstellung von Luftströmungen und Luftdruck mit Tragfläche und Abdeckung bei steigender Drehzahl
• Die 1 und 2 zeigen ein Fluggerät mit einem Rotor (1) mit 48 Luftschaufeln, einer zentralen Abdeckplatte (2), einer Tragfläche (3), 48 Strömungsleitstege (4), einen Windfang (5), einer Rotorantriebswelle (6), einen Antriebsmotor (7), einer Spannschnur (8) und einen Ringschacht (9). In der 2 sind nicht alle Luftschaufeln und Strömungsleitstege (4) gezeichnet.
• Im Folgenden wird von einer in der horizontalen Ebene rotierenden Windturbine ausgegangen.
• Die Luft wird von den Luftschaufeln und der Fliehkraft nach außen gedrückt und die Umgebungsluft strömt zu gleichen Teilen in die Ober- und Unterseite der Turbine, der Luftdruck sinkt ober- und unterhalb des Rotors (1), (5).
• Bei einer unter der Turbine angebrachten Abdeckplatte (2) und Tragfläche (3) tritt bei der oberen Rotorzuströmung keine Veränderung ein. Die untere Zuströmung strömt bei geringer Drehzahl über den Tragflächenrand in die Rotorunterseite. Die Rotordruckströmung wird durch diese Gegenbewegung zum Tragflächenrand hin abgelenkt (6).
• Bei steigender Drehzahl umschließt die Rotordruckströmung in einer schraubenförmigen Bewegung vollständig die Tragfläche (3), der Zustrom in die Unterseite ist blockiert, zwischen Rotor (1) und Tragfläche (3) kommt es zur Bildung einer rotierenden Luftschicht/Säule. In ihr existiert durch die Fliehkraft ein verminderter Luftdruck, der ganze Vorgang wird durch den allgemeinen Luftdruck stabil gehalten (7).
• Die Vorteile gegenüber der Drehflügeltechnik sind, dass der Drehmomentausgleich immer analog der eingesetzten Antriebskraft erfolgt und die Belastung aller Bauteile sehr ausgewogen ist.
• Bezugszeichenliste

1

Rotor mit 48 Luftschaufeln

2

zentrale Abdeckplatte

3

Tragfläche

4

48 Strömungsleitstege

5

Windfang

6

Rotorantriebswelle

7

Antriebsmotor

8

Spannschnur

9

Ringschacht

• In den 5 bis 7 ist die Rotordruckströmung durch dünn gezeichnete Pfeile und die Rotorzuströmung durch dick gezeichnete Pfeile dargestellt, gepunktete Flächen zeigen die Luftdruckreduzierung.

Claims (1)

1. Fluggerät, bestehend aus einem Rotor (1) mit 48 senkrecht angeordneten Luftschaufeln einer kreisförmigen Tragfläche (3) 220 mm unterhalb des Rotors (1) 48 Strömungsleitstegen (4) welche gleichmäßig um die Tragfläche (3) verteilt sind und einen alles umschließenden Windfang (5), wobei sich direkt unter der inneren Fläche des Rotors (1) eine kreisförmige Abdeckung (2) zur Verstärkung einer Luftdruckreduzierung zwischen Rotor und Tragfläche befindet und der Antrieb elektromotorisch erfolgt.

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