DE102010051685B4

DE102010051685B4 - Muskelkraftbetriebenes Schlagflügelflugzeug

Info

Publication number: DE102010051685B4
Application number: DE201010051685
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: DE102010051685A1

Abstract

Muskelkraftbetriebenes Schlagflügelflugzeug, bei dem die Flügelbewegung durch eine dem Rudern analoge Arm- und Beinarbeit erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer getriebeähnlichen Vorrichtung (4) bei gleich bleibendem Ruderweg (1) die Amplitude des Flügelschlages ausgehend von einer Untersetzung kontinuierlich in Richtung einer Übersetzung geändert wird.

Description

Alle bisher veröffentlichten Ideen für ein mit Muskelkraft betriebenes Schlagflügelflugzeug blieben bisher mehr oder weniger erfolglos. Die Kraft der Arme alleine bzw. der Beine alleine reicht nicht aus, um die in der Größe eines mit einem Menschen besetzten Fluggerätes entsprechenden Flügel zu bewegen. Auch werden die Extremitäten in ungeeigneter Weise eingesetzt. Dies macht es auch noch schwieriger z. B. einen Start aus eigener Kraft jederzeit und überall auf einem geeigneten Boden zu bewerkstelligen. Auch die Möglichkeit eines durch Propeller angetriebenen Gerätes mit starren Flügeln, dessen Propeller mittels eines dem Radfahren ähnlichen Bewegungsapparates angetrieben wird, konnte bisher nicht überzeugen. Ein Muskelkraftantrieb für ein Schlagflügelflugzeug ist mit einer dem Radfahren entsprechenden Krafteinwirkung schon gar nicht zweckmäßig zu betreiben. Zum einen ist der Pedalweg zu kurz, um die Flügel im Verhältnis eins zu eins auf die nötige Schwingungsweite der Flügel zu übertragen, weiterhin ist die aufgewendete Kraft zu gering für diese Flügelbewegung. Würde man über eine Untersetzung versuchen wollen, die aufzuwendende Kraft zu verringern, müsste die Umdrehungszahl so stark erhöht werden, dass ein längerer Betrieb von keinem normalen Sportler durchzuhalten wäre. Des weiteren ist für einen eventuell gedachten Startvorgang auf ebenem Gelände ein enorm langer Anlauf bis zum Abheben des Fluggerätes nötig.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, über eine dem Rudern analoge Arm- und Beinbewegung die Flügel zu betätigen. Sie soll zudem die Möglichkeit bieten, das Fluggerät auf jedem einigermaßen ebenen Gelände mit einem kurzen Startweg in die Höhe zu bringen. Um das Abheben zu erreichen wird die dazu notwendige Kraft nicht allein durch die Rudertätigkeit erbracht werden können. Deshalb ist es notwendig, die Übertragung des durch die Ruderbewegung erzeugten Weges der Flügel über ein Getriebe bzw. einer vergleichbaren Vorrichtung zu regulieren. Das Getriebe soll zu Beginn des Startvorgangs die Ruderbewegung so übertragen, dass der Ausschlag der Flügel nur minimal ist und mit einem moderaten Kraftaufwand zu schaffen ist. Bei in etwa gleich bleibendem Kraftaufwand und dem gleichen Ruderweg soll über das Getriebe kontinuierlich ein immer größer werdender Flügelausschlag erreicht werden. Hier ist daran gedacht, dass ähnlich wie beim Marsch einer Kompanie im Gleichschritt über eine Brücke diese in immer größere Schwingungen gebracht wird. Um das in diesem Fall zu erreichen, ist ein weiteres entscheidendes Element notwendig: Gleichzeitig mit den Flügeln wird im selben Maß und Rhythmus das Fahrgestell bewegt. Dieses besteht aus zwei hohen Beine mit einem in mittlerer Höhe befindlichen Gelenk. Synchron mit der Flügelbewegung strecken und beugen sich die Gelenke. Bei Flügelaufschlag knicken die Beine ein – bei Flügelabschlag strecken sie sich. Auch hier wird die Abknickung kontinuierlich gesteigert. Durch Schrägstellung des Fahrgestells von der Flugzeugzelle abwärts nach hinten entsteht bei Streckung eine Vorwärtsbewegung des Fluggerätes. Die Auftriebskraft der Flügelflächen sollte dem Gewicht der Zelle inklusive Pilot(en) angepasst sein und somit wird schon zu Beginn der Startphase eine Vorwärts- und Aufwärtsbewegung erzielt. Das Gewicht der Zelle sollte nach dem Flügelabschlag als Gegengewicht zum Flügelauftrieb die Aufwärtsbewegung der Flügel unterstützen, die von den Rudern aus betätigt wird. Somit entsteht eine konstante Bewegung der Flügel, deren Ausschlag durch die Änderung von einer Untersetzung zu einer Übersetzung stetig verstärkt wird bis die Kraft und die Amplitude der Flügelbewegung für ein Abheben des Fluggerätes ausreicht. Eine hydraulische bzw. pneumatische Verstärkung der Ruderkraft ist auch denkbar. Der Querschnitt der Zelle sollte in etwa dreieckig sein mit der Spitze nach oben damit die Flügel genug
Bewegungsfreiheit haben. An einem V-förmigen Flügelansatz sind die Flügel drehbar befestigt und zwar derart, dass ein Teil der Tragflächen sich vom Flügelansatz aus in Richtung Zellenmitte befindet als Hebelarm für die Aufwärtsbewegung der Flügel. Außerdem sind die Flügel so zu befestigen, dass bei jedem Auf- und Abschlag zuerst die Vorderkante in Bewegungsrichtung geneigt wird. Durch diese Flügelneigung wird Vortrieb bei jedem Flügelschlag erzeugt. Im breiten Boden befindet sich das Getriebe, von dem aus über Seilzüge die Flügel betätigt werden. Zum einen wird das Seil über die Aussenkante des dreieckigen Bodens zu dem vom Flügelansatz aus gesehen auswärtigen Tragflächenteil geführt und dort zwecks Flügelabschlag befestigt. Zum Anderen wird in der Zellenmitte vom Getriebe aus ein Seil zum vom Flügelansatz aus mittig gelegenen Tragflächenteil an dessen Ende geführt für die Aufwärtsbewegung der Flügel. Wenn das Fluggerät eine geeignete Flughöhe erreicht hat, kann die Segelflugphase beginnen. Dazu muss das Getriebe arretiert werden, um unerwünschte, von außen wirkende Kräfte auf die Flügel auszuschließen. Der Prototyp sollte für 2 Piloten gebaut sein. Beide Piloten bedienen während des Starts die Ruder. Während des Fluges könnte eine Person als Ruderer ausreichen während der andere die Flugmanöver steuert und überwacht.
Im folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Frontansicht und
2 eine Seitenansicht
3 eine Perspektivische Ansicht
Mit Hilfe von Hebeln (1) werden durch eine dem Ruder analoge Arm- und Beinarbeit die Bewegung der Flügel (10) über ein Umsetzungsgetriebe (4) erzeugt. Die Hebel sind über eine Achse (2) mit dem Getriebe verbunden. Der Sitzplatz (3) für die Piloten soll wie in einem Sportruderboot nach vorne und hinten gleiten, um die Hebel optimal benützen zu können. Das Getriebe soll zu Beginn des Startvorgangs die Hebelwege der Ruder so übertragen, dass der Ausschlag der Flügel nur minimal ist und mit einem moderaten Kraftaufwand zu schaffen ist. Bei in etwa gleich bleibendem Kraftaufwand und dem gleichen Ruderweg kann nun über das Getriebe kontinuierlich ein immer größer werdender Flügelausschlag erreicht werden. Der Querschnitt der Zelle ist etwa dreieckig mit der Spitze nach oben damit die Flügel genug Bewegungsfreiheit haben. Am V-förmigen Flügelansatz (7) sind die Flügel (10) drehbar (8) unterhalb der Tragflächen befestigt und zwar derart, dass ein Teil der Tragflächen sich vom Flügelansatz aus in Richtung Zellenmitte befindet als Hebelarm für die Aufwärtsbewegung der Flügel. Außerdem sind die Flügel so zu befestigen, dass bei jedem Auf- und Abschlag zuerst die Vorderkante in Bewegungsrichtung geneigt wird. Durch diese Flügelneigung wird Vortrieb bei jedem Flügelschlag erzeugt. Im breiten Boden befindet sich das Getriebe (4) von dem aus über Seilzüge die Flügel betätigt werden. Zum einen sind zwei Seile (5) pro Flügel über die Aussenkante des dreieckigen Bodens zu dem vom Flügelansatz aus gesehen auswärtigen Tragflächenteil geführt und dort zwecks Flügelabschlag befestigt. Zum Anderen sind in der Zellenmitte vom Getriebe aus zwei Seile (6) pro Flügel zum vom Flügelansatz aus mittig gelegenen Tragflächenteil an dessen Ende geführt für die Aufwärtsbewegung der Flügel. Die Fahrgestelle (11) bestehen aus hohen Beinen mit einem in mittlerer Höhe befindlichen Gelenk. Synchron mit der Flügelbewegung strecken und beugen sich die Fahrgestelle im Gelenk. Durch Schrägstellung des Fahrgestells von der Flugzeugzelle abwärts nach hinten entsteht bei Streckung eine Vorwärtsbewegung des Fluggerätes.
Bezugszeichenliste

1: Hebel
2: Achse
3: Sitzplatz
4: Umsetzungsgetriebe
5: Seile für Flügelabschlag
6: Seile für Flügelaufschlag
7: Flügelansatz
8: Drehpunkt für Flügel
9: Flugzeugzelle
10: Flügel
11: Fahrgesteil

Claims

Muskelkraftbetriebenes Schlagflügelflugzeug, bei dem die Flügelbewegung durch eine dem Rudern analoge Arm- und Beinarbeit erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer getriebeähnlichen Vorrichtung (4) bei gleich bleibendem Ruderweg (1) die Amplitude des Flügelschlages ausgehend von einer Untersetzung kontinuierlich in Richtung einer Übersetzung geändert wird.
Schlagflügelflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine getriebeähnliche Vorrichtung (4) bei gleich bleibendem Ruderweg (1) die Streckung und Verkürzung des Fahrgestells (11) kontinuierlich vergrößert wird.
Schlagflügelflugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgestell (11) derart bewegt wird, dass synchron zum Flügelabschlag eine Streckung und synchron zum Flügelaufschlag eine Verkürzung des Fahrgestells erfolgt, sodass sich das Fluggerät auf- und ab bewegt.
Schlagflügelflugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel an einem V-förmigen Flügelansatz (7) oberhalb der Flugzeugzelle (9) in der Weise beweglich angebracht sind, dass die Befestigung und der Drehpunkt (8) sich soweit auf der Tragfläche (10) nach außen hin befinden, dass der innen liegende Tragflächenteil für die Hebelwirkung zum Flügelaufschlag nutzbar ist, wobei in geeigneter Entfernung außerhalb vom Drehpunkt (8) des Flügels die Befestigung für den Flügelabschlag angebracht ist.
Schlagflügelflugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel am Flügelansatz so befestigt sind, dass bei jeder Aufwärts- und jeder Abwärtsbewegung der Flügel zuerst die Vorderkante gegenüber der Hinterkante in Bewegungsrichtung gekippt wird (Pronation), wodurch immer ein Vortrieb erzeugt wird.
Schlagflügelflugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Flugzeugzelle in etwa dreieckig geformt ist mit der Spitze nach oben, damit die Bewegungsfreiheit der Flügel nicht beeinträchtigt wird.
Schlagflügelflugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Flügel über Seile (5, 6) erzielt wird, die für die Abwärtsbewegung derselben über die Aussenkante (5) des dreieckigen Zellenbodens zum Getriebe und für die Aufwärtsbewegung über die Spitze des Zellendreiecks (6) durch die Mitte desselben zum Getriebe geleitet werden.