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Die Erfindung betrifft ein neues Konstruktionsprinzip für Drachen bzw. Windspiele.
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Bei Drachen handelt es sich um Flugkörper, die aus einer oder mehreren Tragflächen bestehen, die zum Fliegen schräg gegen den Wind gestellt werden und die an einer oder an mehreren Drachenleinen (Halteleinen) in der Luft in Position gehalten werden. Drachen sind schon seit langer Zeit bekannt. Heutzutage werden Drachen als Spielzeug oder zu technischen Zwecken wie z. B. zur Luftbildphotographie verwendet.
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Die Drachenleine (Halteleine) des Drachens wird meist über ein am Drachen befestigtes Leinensystem, die sogenannte Drachenwaage oder Bucht (engl.: bridle), mit dem Drachen verbunden. Durch die Waage kann der Anstellwinkel des Drachens zum Wind auf einen definierten Betrag eingestellt werden. Durch einen geeigneten Anstellwinkel wird sichergestellt, dass der Drachen einen gleichmäßigen Auftrieb erfahrt und ruhig in der Luft steht.
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Drachen werden mit einer Drachenleine (Einleiner) oder mit zwei oder mehreren Drachenleinenen (z. B. Zweileiner oder Vierleiner) im Wind gehalten bzw. bewegt.
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Es gibt unterschiedliche Bauprinzipien für Drachen wie z. B. Flachdrachen, Zellendrachen, Drachen mit rotierenden Tragflächen oder stablose Drachen.
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Neben Drachen gibt es drachenähnliche Objekte, die meist stationär an Haltevorrichtungen wie z. B. Haltestäben befestigt werden.
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Neben Drachen, die ruhig in der Luft stehen, sind auch Drachen bekannt, deren Tragflächen leichte rhythmische Schwingungen im Wind ausführen. Drachen, deren Tragflächen Flügeln ähneln und die eine abrupte wechselnde Vor- und Zurückbewegung ausführen und damit z. B. einen flatternden Vogel imitieren, konnten bisher nicht realisiert werden. Bekannt sind lediglich vogelartige Flugkörper, bei denen ein Flügelschlag durch Motorantriebe (Gummimotor oder Elektromotor) erreicht wird. Diese Flugkörper gehören jedoch nicht zu den Drachen.
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Zur Verwendung als Spielzeugflugkörper oder als technische Geräte (z. B. zum Vertreiben von Vögeln aus landwirtschaftlichen Gebieten) sind aber Drachen oder Windspiele wünschenswert, die im Wind Bewegungen ausführen können, die z. B. dem Erscheinungsbild des Flügelschlags von Vögeln oder Insekten ähneln. Entsprechende Bewegungen sind mit herkömmlichen Drachen bisher nicht möglich.
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Dieser die bisher existierenden Drachen bzw. Windspiele betreffende Mangel wird durch die nachfolgend beschriebene Erfindung behoben.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt Drachen mit einem völlig neuen Flugverhalten. Durch die neue Konstruktion werden Drachen erhalten, die im Wind Bewegungen ausführen, die dem Flügelschlag von Vögeln oder bzw. dem Flattern von Insekten ähneln
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Um dieses Flugverhalten zu realisieren wurden bei der erfinderischen Tätigkeit die physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Strömungslehre berücksichtigt. Die Bewegung der Tragflächen wird erfindungsgemäß dadurch erzeugt, dass flügelartige Tragflächen wie bei normalen Drachen mit Hilfe einer geeigneten Drachenleine und Drachenwaage schräg gegen den Wind gestellt werden. Erfindungsgemäß werden für die Schnüre der Drachenwaage, die von der Drachenleine zur Oberkante des Drachenrahmens führen, feste, nicht dehnbare Schnüre verwendet. Für die Waageschnüre, die zur Unterkante des Drachenrahmens führen, werden elastische Materialien wie z. B. Gummischnüre verwendet. Die dem Flügelschlag von Vögeln entsprechende Bewegung wird erfindungsgemäß wie folgt erhalten: Durch den Winddruck werden die flügelartigen Tragflächen des Drachens nach hinten gewölbt. Der Wind umströmt die schräg gegen den Wind gerichteten Tragflächen auf der Vorder- und Rückseite. Der längere Weg, den der Wind auf der Rückseite zurücklegt, führt zu einem Unterdruck auf der Rückseite des Drachens. Dieser Unterdruck auf der Rückseite ist dafür verantwortlich, dass die flügelartigen Tragflächen sich durch das Nachgeben der elastischen Waageschnüre im unteren Bereich des Drachenrahmens für einen kurzen Augenblick weitgehend parallel zum Wind stellen. Der in Folge der Lageänderung nunmehr aufgrund der veränderten Strömung fehlende Unterdruck an der Rückseite der Tragfläche und die Federkraft der elastischen Drachenwaage führt zu einer Rückstellung der Tragflächen des Drachens in die ursprüngliche Lage schräg gegen den Wind, wodurch wieder Auftrieb und ein Unterdruck hinter der Tragfläche des Drachens erzeugt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich je nach Windbedingungen regelmäßig oder mit kurzen Unterbrechungen. Dadurch wird eine Hin- und Rückbewegung der horizontal angeordneten Tragflächen erhalten. Die Frequenz der Oszillationen ist abhängig von der Größe der Drachen. Kleine Drachen zeigen eine schnellere flügelschlagartige Bewegung als größere Drachen. So wird z. B. bei einem Drachen mit zwei Flügeln (Zeichnung 1) und einer Breite von 100 cm und einer Höhe von 25 cm je nach Windstärke eine Frequenz von etwa drei bis fünf Hin- und Rückbewegungen pro Sekunde erhalten. Diese schnelle Oszillation imitiert den Flügelschlag von Vögeln oder Insekten. Die Bewegung der Tragflächen kann aber auch für Drachen verwendet werden, die nicht als Vögel oder Insekten gestaltet werden, sondern lediglich als kinetische Objekte dienen.
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Erfindungsgemäße Drachen, die Bewegungen durchführen, die dem Flügelschlag von Vögeln oder Insekten ähneln, lassen sich mit unterschiedlichen Materialien und Abmessungen realisieren. Das wesentliche Prinzip ist dabei, dass der Drachen dem sich auf der Rückseite aufbauenden Druck nachgeben kann und seine Lage im Raum ändert. Die flügelartigen Tragflächen können aus Papier, flexiblen Folien oder textilem Gewebe bestehen. Ebenso können feste, geformte Flügel aus Kunststoff verwendet werden. Für den Drachenrahmen werden Stäbe z. B. aus Glasfaserverbundwerkstoffen, Holz oder Kohlefaserverbundwerkstoffen verwendet. Erfindungsgemäß wird die Veränderung der Lage des Segels durch Verwendung von Materialien für die Drachenwaage erhalten, die aus elastisch dehnbaren oder biegsamen Bauelementen besteht. Dieses Nachgeben des Segels kann durch die Verwendung von gummiartig dehnbaren Schnüren als Bestandteile der Drachenwaage erreicht werden. So können z. B. die zur oberen Kante des Drachens führenden Schnüre der Drachenwaage aus normalem kaum dehnbaren Schnüren bestehen, während die zur Unterkante führenden Schnüre aus elastischen dehnbaren Gummischnüren bestehen. Die Dicke und damit die Federkraft der Gummischnüre richten sich nach der Größe der flügelartigen Tragflächen. Bei kleinen Drachen mit einer Breite von 70 cm gemäß Zeichnung 1, 1 beträgt der Durchmesser der Gummischnüre z. B. etwa 1 mm. Nach dem gleichen erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip können Drachen aufgebaut werden, bei denen als Drachenwaagen andere Materialien wie flexible Stäbe, nicht flexible Stäbe oder Federelemente wie z. B. Zugfedern verwendet werden. Das Umklappen der Tragflächen kann auch durch Bauteile erreicht werden, bei denen scharnierartige Bauelemente oder elastische federdrahtartige Bauelemente an der Oberkante des Drachens oder am mittleren Verbindungsteil die Vor- und Rückbewegung des Drachens kontrollieren.
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Die Drachen finden Anwendung als Spielzeug. Sie fliegen eigenständig oder sie werden auch als Leinenschmuck bei anderen Drachen eingesetzt. Eine weitere Anwendung der Drachen ist der Bereich der Vertreibung von Vögeln aus Gärten und landwirtschaftlichen Bereichen.
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Die erfindungsgemäßen Drachen können mit weiteren Bauteilen zu Flugkörpern verarbeitet werden, die Vögeln oder Insekten ähneln.
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Mehrere der erfindungsgemäßen Drachen können zu größeren Drachen, bzw. kinetischen Objekten zusammengebaut bzw. kombiniert werden.
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In 1 der Zeichnung ist ein nichtbeschränkendes Beispiel des erfindungsgemäßen Drachens wiedergegeben.
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Ausführungsbeispiel 1
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Wie in 1 der Zeichnung 1 dargestellt ist, besteht ein erfindungsgemäßer Drachen aus zwei Tragflächen (A und B) aus Nylongewebe, die unter einer leichten Spannung an jeweils zwei Glasfaserstäben befestigt sind. Die Glasfaserstäbe und damit die Tragflächen A und B sind über ein zentrales Verbindungsteil (C) miteinander verbunden. Die Tragflächen sind leicht nach hinten abgewinkelt. Die Drachenwaage besteht aus vier Schnüren, die am Befestigungspunkt (H) für die Drachenleine zusammengeführt werden. Die oberen zwei Schnüre der Drachenwaage (D und E) sind praktisch nicht dehnbar. Die unteren Schnüre (F und G) bestehen aus elastischen Gummischnüren, die sich dehnen können und die damit die durch den Unterdruck hinter dem Drachen bedingte Bewegung von der schräg gegen den Wind gerichteten Stellung in die parallel zum Wind gerichtete Stellung ermöglichen. 2 der Zeichnung 1 zeigt die Frontansicht eines Drachens, der nach dem Umklappen der Vorderseite nach hinten sich in der flachen Lage befindet. 1 der Zeichnung 1 zeigt die Frontansicht des Drachens, wenn die Tragfläche schräge zum Wind ausgerichtet ist. Beide Stellungen werden im schnellen Wechsel erhalten. Die Waage kann jeweils auch durch unterschiedlich dehnbare Schnüre an der Ober- und Unterseite aufgebaut werden, wobei die Schnüre an der Unterseite stärker nachgeben. Ebenso kann durch eine zweite parallel zu den dehnbaren Schnüren angebrachte nicht dehnbare Schnur eine Begrenzung der Hin- und Rückbewegung eingestellt werden. Der Winkel der Hin- und Rückbewegung kann auch durch Stäbe, die am mittleren Verbindungsteil befestigt sind, begrenzt werden. Der Winkel der Hin- und Rückbewegung beträgt bei dem in Zeichnung 1 wiedergegebenen Drachen bis maximal etwa 95 Winkelgrade. Bei der Verwendung der Drachen als Lenkdrachen, können die Waageschnüre in sinnvoller Weise mit zwei Drachenleinen (D und E zusammen sowie F und G zusammen), drei Drachenleinen (D, E sowie F und G zusammen) oder vier Drachenleinen (D, E, F, G) verbunden werden. Der in Zeichnung 1 dargestellte Drachen kann auch ohne Verwendung einer Drachenleine an einem Haltestab befestigt werden und die Flügelschlag-Bewegungen ausführen.
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Ausführungsbeispiel 2
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Wie in Zeichnung 2 dargestellt, besteht ein erfindungsgemäßer Drachen aus einer einzigen Tragfläche (A) aus Nylongewebe, die im Drachenrahmen (B) befestigt ist. Der rechteckige Drachen wird wie in 1 der Zeichnung 2 dargestellt, horizontal in den Wind gestellt. Die Drachenwaage besteht aus nicht dehnbaren Bauelementen wie Schnüren, Drähten oder Stäben, die zur oberen Kante des Drachenrahmens führen, und aus dehnbaren Bauelementen wie Gummischnüre oder Zugfedern, die zur unteren Kante des Drachenrahmens führen. Auch bei diesem Drachen wird eine Hin- und Rückbewegung erhalten.
