Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to an aircraft according to the features of the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der US 8,888,035 B2 beschrieben, ein Luftfahrzeug bekannt, welches einen zylindrischen Rumpf und eine Mehrzahl mit dem Rumpf gekoppelter aufblasbarer Tragflächen aufweist. Die Tragflächen sind im nicht aufgeblasenen Zustand im Rumpf verstaut und derart aufblasbar, dass sie sich aus dem Rumpf herausbewegen und sich vom Rumpf weg erstrecken. Zum erneuten Verstauen der Tragflächen im Rumpf ist die Luft aus den Tragflächen abzulassen.From the prior art, as in the US 8,888,035 B2 describes an aircraft having a cylindrical hull and a plurality of inflatable wings coupled to the fuselage. The wings are stowed in the uninflated state in the fuselage and inflatable so that they move out of the fuselage and extend away from the fuselage. To re-stow the wings in the fuselage, the air must be released from the wings.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Luftfahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved aircraft compared to the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by an aircraft with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Luftfahrzeug umfasst eine Rumpfeinheit und zumindest eine aufblasbare Tragflächeneinheit, welche im nicht aufgeblasenen Zustand in der Rumpfeinheit angeordnet ist und durch Aufblasen aus der Rumpfeinheit heraus in eine Tragflächenstellung positionierbar ist.An aircraft comprises a fuselage unit and at least one inflatable wing unit, which in the uninflated state is arranged in the fuselage unit and can be positioned by inflation from the fuselage unit into a wing position.
Erfindungsgemäß ist die zumindest eine Tragflächeneinheit im nicht aufgeblasenen Zustand in die Rumpfeinheit eingerollt und durch Aufblasen aus der Rumpfeinheit ausrollbar.According to the invention, the at least one wing unit in the uninflated state is rolled into the fuselage unit and can be rolled out of the fuselage unit by inflation.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine bedarfsgerechte Unterstützung eines Auftriebs des Luftfahrzeugs. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einem als Drehflügler ausgebildeten Luftfahrzeug, insbesondere bei einem Drehflügler mit mehreren nicht auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordneten Rotoren, zum Beispiel bei einem so genannten Quadrokopter. Die zumindest eine Tragflächeneinheit ermöglicht bei derartigen Drehflüglern durch die Verbesserung des Auftriebs eine höhere Effizienz und somit eine längere Flugzeit, wobei die Nachteile herkömmlicher Flugzeuge mit starren Flügeln und einer damit verbundenen großen Spannweite vermieden werden, d. h. insbesondere der bei starren Flügeln erforderliche höhere Raumbedarf am Boden zum Abstellen des Luftfahrzeugs wird vermieden. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die bedarfsgerechte Adaption einer Tragflächenlänge und das Einziehen der zumindest einen Tragflächeneinheit zur Reduzierung des für das Luftfahrzeug erforderlichen Raumbedarfs, insbesondere am Boden.The solution according to the invention enables demand-driven support of buoyancy of the aircraft. This is particularly advantageous in the case of an aircraft designed as rotorcraft, in particular in a rotorcraft with a plurality of rotors not arranged on a common axis of rotation, for example in the case of a so-called quadrocopter. The at least one wing unit, in such rotary wing aircraft, provides greater efficiency and thus longer flight time by improving lift, avoiding the disadvantages of conventional rigid wing aircraft with a large span associated therewith; H. In particular, the required for rigid wings higher space requirements on the ground for parking the aircraft is avoided. The solution according to the invention enables the needs-based adaptation of a wing length and the retraction of the at least one wing unit to reduce the space required for the aircraft space, especially on the ground.
Die erfindungsgemäße aufblasbare Tragflächeneinheit ist eine besonders kostengünstige, einfach zu realisierende und Bauraum sparende Lösung, da sie beispielsweise aus einem Gewebeschlauch auszubilden ist, welcher im nicht aufgeblasenen Zustand nur einen geringen Bauraum in der Rumpfeinheit erfordert. Durch das Befüllen der Tragflächeneinheit mit einem vorgegebenen Druck weist die Tragflächeneinheit eine ausreichende Steifigkeit auf, um auftretenden Auftriebskräften standzuhalten. Vorteilhafterweise umfasst die Tragflächeneinheit zumindest ein Spiralfederelement, so dass das Ausrollen der Tragflächeneinheit durch Aufblasen entgegen der Federkraft des Spiralfederelementes erfolgt. Auf diese Weise ist durch Ablassen eines zum Aufblasen genutzten Gases, beispielsweise Luft, aus der Tragflächeneinheit ein automatisches Einrollen der Tragflächeneinheit in die Rumpfeinheit mittels des sich wieder zusammenrollenden Spiralfederelementes ermöglicht.The inflatable wing unit according to the invention is a particularly cost-effective, easy to implement and space-saving solution, since it is for example to form a fabric tube, which requires only a small space in the fuselage unit when not inflated. By filling the wing unit with a predetermined pressure, the wing unit has sufficient rigidity to withstand any buoyancy forces. Advantageously, the wing unit comprises at least one spiral spring element, so that the rolling out of the wing unit takes place by inflation against the spring force of the spiral spring element. In this way, by discharging a gas used for inflation, for example air, from the wing unit, an automatic curling of the wing unit in the fuselage unit by means of the coiled again spiral spring element allows.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
1 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Teilbereichs eines Luftfahrzeugs, 1 1 is a schematic cross-sectional view of a portion of an aircraft;
2 schematisch eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene II-II in 1, und 2 schematically a sectional view along the section plane II-II in 1 , and
3 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Luftfahrzeugs. 3 schematically a cross-sectional view of an aircraft.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die 1 und 3 zeigen jeweils ein Luftfahrzeug 1, wobei es sich jeweils um die gleiche Ausführungsform oder um verschiedene Ausführungsformen des Luftfahrzeugs 1 handeln kann, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. 2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene II-II in 1.The 1 and 3 each show an aircraft 1 These are each the same embodiment or different embodiments of the aircraft 1 can act, as will be explained in more detail below. 2 shows a sectional view along the section plane II-II in 1 ,
Das Luftfahrzeug 1 kann beispielsweise als ein Flugzeug ausgebildet sein, d. h. als ein Luftfahrzeug 1, das schwerer als Luft ist und den zum Fliegen nötigen dynamischen Auftrieb mit nicht-rotierenden Auftriebsflächen erzeugt. Besonders bevorzugt ist das Luftfahrzeug 1 jedoch als ein Drehflügler ausgebildet, d. h. als ein Luftfahrzeug 1, das seinen Auftrieb durch mindestens einen, um eine vertikale Achse drehenden, Rotor erhält. Hierbei ist das Luftfahrzeug 1 insbesondere als ein Hubschrauber ausgebildet, kann alternativ jedoch beispielsweise auch als ein Tragschrauber, Flugschrauber, Verbundhubschrauber, Kombinationsflugschrauber oder Wandelflugzeug ausgebildet sein.The aircraft 1 For example, it may be designed as an aircraft, ie as an aircraft 1 , which is heavier than air and generates the necessary dynamic buoyancy for flying with non-rotating buoyancy surfaces. Particularly preferred is the aircraft 1 but designed as a rotorcraft, ie as an aircraft 1 which is buoyed by at least one rotor rotating about a vertical axis. Here is the aircraft 1 especially designed as a helicopter, however, may alternatively be used, for example, as a gyroplane, Compound helicopter, combination helicopter or convertible be formed.
Besonders bevorzugt ist das Luftfahrzeug 1 als ein Hubschrauber ausgebildet, welcher sich durch die im Folgenden beschriebene Lösung in einen Verbundhubschrauber umwandeln lässt. Ein solcher Verbundhubschrauber ist eine Sonderform des Hubschraubers, die zusätzlich über Tragflächen verfügt, beispielsweise in Form von Stummelflügeln. Die Tragflächen übernehmen während des Reiseflugs einen Teil des Auftriebs. Bei einem herkömmlichen Verbundhubschrauber verringern diese Tragflächen jedoch während des Schwebeflugs die Leistungsfähigkeit eines Hauptrotors, da sie sich in seinem Abwind befinden. Auch dieser Nachteil kann mittels der im Folgenden beschriebenen Lösung beseitigt werden.Particularly preferred is the aircraft 1 is designed as a helicopter, which can be converted by the solution described below into a compound helicopter. Such a compound helicopter is a special form of the helicopter, which also has wings, for example in the form of stub wings. The wings take during the cruise part of the buoyancy. In a conventional compound helicopter, however, these airfoils reduce the performance of a main rotor during hover because they are in its downwash. This disadvantage can also be eliminated by means of the solution described below.
Das Luftfahrzeug 1 umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform mehrere nicht auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnete Rotoren. Es weist beispielsweise vier solcher Rotoren auf und ist somit als ein so genannter Quadrokopter ausgebildet.The aircraft 1 In an advantageous embodiment, a plurality of rotors, which are not arranged on a common axis of rotation, are included. It has, for example, four such rotors and is thus designed as a so-called quadrocopter.
Das Luftfahrzeug 1 ist vorteilhafterweise als ein unbemanntes Luftfahrzeug 1 ausgebildet, auch als Drohne bezeichnet.The aircraft 1 is advantageously as an unmanned aerial vehicle 1 trained, also called drone.
Beispielsweise ist das Luftfahrzeug 1 zur Durchführung von Transportaufgaben vorgesehen, d. h. als ein Transportluftfahrzeug zum Beispiel zum Ausliefern von Waren ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Luftfahrzeug 1 beispielsweise für eine Umfeldüberwachung vorgesehen sein.For example, the aircraft 1 intended for carrying out transport tasks, ie designed as a transport aircraft, for example for the delivery of goods. Alternatively or additionally, the aircraft 1 For example, be provided for an environment monitoring.
Ein Antrieb des Luftfahrzeugs 1 kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Rotoren erfolgen, welche durch zumindest eine Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden, zum Beispiel durch zumindest einen Verbrennungsmotor oder durch zumindest eine als Wellenturbine ausgebildete Gasturbine. Besonders bevorzugt erfolgt der Antrieb des Rotors oder der Rotoren mittels zumindest eines Elektromotors. Eine Energieversorgung des zumindest einen Elektromotors kann beispielsweise über eine Batterie (elektrochemischer Energiespeicher) erfolgen, welche vorzugsweise wiederaufladbar ist, d. h. als ein Akkumulator ausgebildet ist, und/oder beispielsweise über zumindest eine Brennstoffzelle und/oder über zumindest eine Solarzelle erfolgen. Bei einer Mehrzahl von Rotoren, deren Rotationsachsen voneinander beabstandet sind, beispielsweise bei einem Quadrokopter, ist zweckmäßigerweise für jeden Rotor oder jede Rotationsachse eine eigene Antriebseinheit vorgesehen, zweckmäßigerweise jeweils in Form eines Elektromotors. Der Antrieb des Luftfahrzeugs 1 kann des Weiteren auch direkt durch zumindest eine Gasturbine erfolgen, welche dann als Strahltriebwerk ausgebildet ist. Auch Kombinationen der vorgenannten Antriebsformen sind möglich.A drive of the aircraft 1 can be done for example by means of one or more rotors which are driven by at least one internal combustion engine, for example by at least one internal combustion engine or by at least one designed as a shaft turbine gas turbine. Particularly preferred is the drive of the rotor or the rotors by means of at least one electric motor. An energy supply of the at least one electric motor can be effected, for example, via a battery (electrochemical energy store), which is preferably rechargeable, ie designed as an accumulator, and / or via at least one fuel cell and / or via at least one solar cell. In a plurality of rotors whose axes of rotation are spaced from each other, for example in a quadrocopter, a separate drive unit is expediently provided for each rotor or each axis of rotation, expediently in the form of an electric motor. The drive of the aircraft 1 can furthermore also be done directly by at least one gas turbine, which is then designed as a jet engine. Combinations of the aforementioned drive forms are possible.
Das Luftfahrzeug 1 umfasst eine Rumpfeinheit 2 und zumindest eine aufblasbare Tragflächeneinheit 3, welche im nicht aufgeblasenen Zustand in der Rumpfeinheit 2 angeordnet ist und durch Aufblasen aus der Rumpfeinheit 2 heraus in eine Tragflächenstellung positionierbar ist. Die zumindest eine Tragflächeneinheit 3 ist im nicht aufgeblasenen Zustand in die Rumpfeinheit 2 eingerollt und durch Aufblasen aus der Rumpfeinheit 2 ausrollbar. Eine Einroll- und Ausrollrichtung wird in den 1 und 3 jeweils mittels eines Richtungspfeils R verdeutlicht. Das Rollen der Tragflächeneinheit 3 wird in 1 mittels eines Rollpfeils P verdeutlicht. Zweckmäßigerweise umfasst das Luftfahrzeug 1 mindestens zwei derartige Tragflächeneinheiten 3, welche an gegenüberliegenden Seiten der Rumfeinheit 2 angeordnet sind, d. h. an zwei gegenüberliegenden Längsseiten, wie in 3 gezeigt. Diese Lösung ermöglicht eine bedarfsgerechte Unterstützung eines Auftriebs des Luftfahrzeugs 1 durch das Ausrollen der Tragflächeneinheit 3 oder zweckmäßigerweise der beiden Tragflächeneinheiten 3 aus der Rumpfeinheit 2 heraus durch deren Aufblasen, d. h. durch deren Befüllen mit einem Gas, zweckmäßigerweise mit Luft. Dieses Befüllen der Tragflächeneinheit 3 bzw. der beiden Tragflächeneinheiten 3 ist in den 1 und 3 durch Gasströmungspfeile G angedeutet.The aircraft 1 includes a trunk unit 2 and at least one inflatable wing unit 3 which in the uninflated state in the fuselage unit 2 is arranged and by inflation from the fuselage unit 2 can be positioned out in a wing position. The at least one wing unit 3 is in the inflated state in the fuselage unit 2 rolled up and by inflation from the fuselage unit 2 roll out. A curl and rolling direction is in the 1 and 3 each illustrated by means of a directional arrow R. The rolling of the wing unit 3 is in 1 illustrated by means of a scroll arrow P. Conveniently, the aircraft comprises 1 at least two such wing units 3 , which on opposite sides of Rumfeinheit 2 are arranged, ie at two opposite longitudinal sides, as in 3 shown. This solution enables on-demand support of buoyancy of the aircraft 1 by rolling out the wing unit 3 or expediently the two wing units 3 from the fuselage unit 2 out by the inflation, ie by filling with a gas, expediently with air. This filling of the wing unit 3 or the two wing units 3 is in the 1 and 3 indicated by gas flow arrows G.
Wird Luft zum Befüllen der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3 verwendet, handelt es sich somit um eine ausrollbare und einrollbare pneumatische Tragflächeneinheit 3 bzw. um zwei derartige ausrollbare und einrollbare pneumatische Tragflächeneinheiten 3, d. h. die Tragflächeneinheit 3 oder zweckmäßigerweise die beiden Tragflächeneinheiten 3 sind pneumatisch aus der Rumpfeinheit 2 ausrollbar und durch Ablassen der Luft wieder in die Rumpfeinheit 2 einrollbar. Alternativ zu Luft ist auch ein anderes Gas verwendbar, welches zum Ausrollen der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3, analog zur Luft bei der pneumatischen Betätigung, mit einem vorgegebenen Druck in die Tragflächeneinheit 3 bzw. in die beiden Tragflächeneinheiten 3 eingeleitet wird. Beispielsweise kann als Gas ein auftriebsförderndes Gas verwendet werden, d. h. ein Gas, welches leichter ist als Luft, so dass nicht nur durch die aerodynamische Wirkung der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3, sondern zusätzlich durch das eingeleitete Gas eine Auftriebswirkung erzielt wird.Is air for filling the hydrofoil unit 3 or the two wing units 3 used, it is thus a rollable and rollable pneumatic wing unit 3 or two such roll-out and roll-up pneumatic airfoil units 3 ie the wing unit 3 or expediently the two wing units 3 are pneumatic from the fuselage unit 2 rolled out and by releasing the air back into the fuselage unit 2 rollable. As an alternative to air, another gas can be used, which is used to roll out the wing unit 3 or the two wing units 3 , analogous to the air in the pneumatic actuation, with a predetermined pressure in the wing unit 3 or in the two wing units 3 is initiated. For example, as the gas, a lift-promoting gas may be used, that is, a gas which is lighter than air, so that not only by the aerodynamic effect of the wing unit 3 or the two wing units 3 , but additionally by the gas introduced a buoyancy effect is achieved.
Die Tragflächeneinheit 3 oder zweckmäßigerweise die beiden Tragflächeneinheiten 3 ist/sind insbesondere vorteilhaft bei dem als Drehflügler, insbesondere als Hubschrauber, ausgebildeten Luftfahrzeug 1. Durch das Ausrollen der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3 wird der Hubschrauber in den oben bereits beschriebenen Verbundhubschrauber umgewandelt. Die Tragflächeneinheit 3 oder zweckmäßigerweise die beiden Tragflächeneinheiten 3 ermöglicht/ermöglichen bei derartigen Drehflüglern durch die Verbesserung des Auftriebs eine höhere Effizienz und somit eine längere Flugzeit, wobei die Nachteile herkömmlicher Flugzeuge mit starren Flügeln und einer damit verbundenen großen Spannweite vermieden werden, d. h. insbesondere der bei starren Flügeln erforderliche höhere Raumbedarf am Boden zum Abstellen des Luftfahrzeugs 1 wird vermieden.The wing unit 3 or expediently the two wing units 3 is / are particularly advantageous in the trained as a rotorcraft, in particular as a helicopter aircraft 1 , By rolling out the wing unit 3 or the two wing units 3 the helicopter is converted into the compound helicopter already described above. The wing unit 3 or expediently the two wing units 3 allows / allow for such rotorcraft by improving the buoyancy higher efficiency and thus a longer flight time, the disadvantages of conventional aircraft with rigid wings and an associated large span are avoided, ie in particular required for rigid wings higher space requirements on the ground for parking of the aircraft 1 is avoided.
Die Lösung ermöglicht die bedarfsgerechte Adaption einer Tragflächenlänge und das Einziehen der zumindest einen Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3 zur Reduzierung des für das Luftfahrzeug 1 erforderlichen Raumbedarfs, insbesondere am Boden. Des Weiteren wird durch diese Lösung auch der oben geschilderte Nachteil herkömmlicher Verbundhubschrauber, bei welchen die Tragflächen während des Schwebeflugs die Leistungsfähigkeit eines Hauptrotors oder von Rotoren verringern, da sie sich im Abwind befinden, vermieden, denn für den Schwebeflug kann/können die zumindest eine Tragfläche 3 oder zweckmäßigerweise die beiden Tragflächen 3 eingerollt werden.The solution enables the needs-based adaptation of a wing length and the retraction of at least one wing unit 3 or the two wing units 3 to reduce the for the aircraft 1 required space, especially on the ground. Furthermore, this solution also avoids the above-described disadvantage of conventional composite helicopters, in which the wings reduce the performance of a main rotor or rotors during hovering because they are in the downwash, because for the hover the at least one wing can / can 3 or expediently the two wings 3 be rolled up.
Die Tragflächenfunktionsweise wird im Folgenden insbesondere anhand 1 und der daraus resultierenden Schnittdarstellung gemäß 2 erläutert. Wie in 3 gezeigt, weisen die hier dargestellten zwei Tragflächeneinheiten 3, die an den gegenüberliegenden Seiten der Rumpfeinheit 2 angeordnet sind, die gleiche Funktionsweise auf, so dass die folgenden Erläuterungen für beide Tragflächeneinheiten 3 gelten.The wing function will be described in particular below 1 and the resulting sectional view according to 2 explained. As in 3 shown, have the two wing units shown here 3 on the opposite sides of the fuselage unit 2 are arranged, the same operation, so that the following explanations for both wing units 3 be valid.
1 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Teilbereichs des Luftfahrzeugs 1. In diesem Teilbereich ist eine Tragflächeneinheit 3 des Luftfahrzeugs 1 angeordnet. Dabei verläuft die Schnittebene vor einer Vorderkante der Tragflächeneinheit 3. Die Tragflächeneinheit 3, weist, wie in 2 ersichtlich, einen gewölbten Querschnitt auf. Daher ist in 1 eine durch die Wölbung gebildete Oberfläche der Tragflächeneinheit 3 erkennbar. 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Tragflächeneinheit 3 entsprechend der Schnittebene II-II in 1. 1 shows a cross-sectional view of a portion of the aircraft 1 , In this subarea is a wing unit 3 of the aircraft 1 arranged. The cutting plane extends in front of a front edge of the wing unit 3 , The wing unit 3 , points, as in 2 can be seen, a curved cross-section. Therefore, in 1 a surface of the wing unit formed by the camber 3 recognizable. 2 shows a sectional view of the wing unit 3 according to the section plane II-II in 1 ,
Die Tragflächeneinheit 3 ist, wie bereits beschrieben, durch Aufblasen aus der Rumpfeinheit 2 ausrollbar und in eine Tragflächenposition positionierbar, welche in 3 bei der vollständig ausgerollten Tragflächeneinheit 3 dargestellt ist, und durch Ablassen des Gases, zweckmäßigerweise der Luft, aus der Tragflächeneinheit 3 wieder in die Rumpfeinheit 2 einrollbar. Um das selbstständige Ausrollen durch Aufblasen und insbesondere das selbstständige Einrollen zurück in die Rumpfeinheit 2 durch Ablassen des Gases, bevorzugt der Luft, zu ermöglichen, ist die Tragflächeneinheit 3 selbst zumindest bereichsweise spiralfederförmig ausgebildet, d. h. entsprechend elastisch ausgebildet und spiralfederförmig vorgespannt, oder sie weist, wie im dargestellten Beispiel, zumindest ein Spiralfederelement 4 auf.The wing unit 3 is, as already described, by inflation from the fuselage unit 2 Rollable and positionable in a wing position, which in 3 in the fully unrolled wing unit 3 is shown, and by discharging the gas, suitably the air, from the wing unit 3 back into the hull unit 2 rollable. To the independent rolling out by inflation and in particular the independent rolling back into the fuselage unit 2 by venting the gas, preferably the air, is the wing unit 3 itself at least partially helical spring-shaped, ie correspondingly elastic and biased helical spring-shaped, or it has, as in the example shown, at least one spiral spring element 4 on.
Durch das Vorsehen eines separaten Spiralfederelementes 4 ist die Herstellung der Tragflächeneinheit 3 wesentlich vereinfacht, denn es ist somit nicht erforderlich, dass alle Komponenten der Tragflächeneinheit 3 die Spiralfederwirkung aufweisen. Im dargestellten Beispiel ist eine Außenhülle 5 der Tragflächeneinheit 3 aus einem im Wesentlichen gasdichten, insbesondere im Wesentlichen luftdichten, schlauchförmigen Material ausgebildet, beispielsweise aus einem entsprechenden Gewebeschlauch. An dieser Außenhülle 5 ist das zumindest eine Spiralfederelement 4, d. h. ein spiralfederförmig vorgeformtes Federelement, angeordnet und zweckmäßigerweise an der Außenhülle 5 befestigt. Um eine Aerodynamik des Tragflächenelementes 3 nicht zu stören, ist das Spiralfederelement 4 im Inneren der Tragflächeneinheit 3 angeordnet, d. h. von der Außenhülle 5 umhüllt. Zweckmäßigerweise ist es an der Innenseite der Außenhülle 5 befestigt. Im dargestellten Beispiel erfolgt diese Befestigung durch eine Klebstoffschicht 6, welche das Spiralfederelement 4 mit der Innenseite der Außenhülle 5 verbindet. Eine Anordnung des Spiralfederelementes 4 an der Außenseite der Außenhülle 5 oder durch das Material der Außenhülle 5 ummantelt wäre jedoch beispielsweise auch möglich.By providing a separate spiral spring element 4 is the production of the wing unit 3 considerably simplified, because it is therefore not necessary that all components of the wing unit 3 have the spiral spring action. In the example shown is an outer shell 5 the wing unit 3 formed from a substantially gas-tight, in particular substantially airtight, tubular material, for example from a corresponding fabric tube. On this outer shell 5 this is at least one spiral spring element 4 , ie, a helical spring preformed spring element, arranged and expediently on the outer shell 5 attached. To aerodynamics of the wing element 3 not to disturb, is the spiral spring element 4 inside the wing unit 3 arranged, ie from the outer shell 5 envelops. Appropriately, it is on the inside of the outer shell 5 attached. In the example shown, this attachment is made by an adhesive layer 6 that the spiral spring element 4 with the inside of the outer shell 5 combines. An arrangement of the spiral spring element 4 on the outside of the outer shell 5 or through the material of the outer shell 5 However, for example, it would also be possible to encase it.
Das Spiralfederelement 4 ist in Längsrichtung der Tragflächeneinheit 3 in der Tragflächeneinheit 3 angeordnet, d. h. eine Längserstreckung des ausgerollten Spiralfederelementes 4 entspricht im Wesentlichen einer Längserstreckung des ausgerollten Tragflächenelementes 3. Ein Tragflächenprofil der Tragflächeneinheit 3 wird durch das Verhältnis einer Breite des Spiralfederelementes 4 zu einer Breite der Außenhülle 5 der nicht aufgeblasenen Tragflächeneinheit 3 bestimmt. Die Breitenrichtung entspricht dabei der Reiseflugrichtung des Luftfahrzeugs 1, d. h. mit Breite ist die Länge des in 2 dargestellten Querschnitts gemeint. Wie in 2 ersichtlich, in welcher ein Querschnitt der bereits aufgeblasenen Tragflächeneinheit 3 dargestellt ist, ist die Breite des Spiralfederelementes 4 geringer als die Breite der nicht aufgeblasenen Außenhülle 5. Das Spiralfederelement 4 ist derart ausgebildet, dass es in Breitenrichtung, d. h. in Reiseflugrichtung des Luftfahrzeugs 1, im Wesentlichen flach und stabil ist. Durch die größere Breite der Außenhülle 5 und durch das Spiralfederelement 4, welches an einem unteren Bereich der Außenhülle 5 befestigt ist, wölbt sich die Außenhülle 5 durch das Aufblasen, d. h. durch das Füllen mit Gas, bevorzugt mit Luft, nach oben und bildet dadurch das aerodynamisch günstige Tragflächenprofil aus. Je größer der Abstand zwischen der Breite des Spiralfederelementes 4 und der Breite der nicht aufgeblasenen Außenhülle 5 ist, desto größer ist die Wölbung bei der aufgeblasenen Tragflächeneinheit 3.The spiral spring element 4 is in the longitudinal direction of the wing unit 3 in the wing unit 3 arranged, ie a longitudinal extension of the rolled-coil spring element 4 corresponds essentially to a longitudinal extent of the rolled-off wing element 3 , A wing profile of the wing unit 3 is determined by the ratio of a width of the spiral spring element 4 to a width of the outer shell 5 the non-inflated wing unit 3 certainly. The width direction corresponds to the direction of travel of the aircraft 1 ie with latitude is the length of in 2 meant cross section meant. As in 2 can be seen, in which a cross section of the already inflated wing unit 3 is shown, is the width of the spiral spring element 4 less than the width of the uninflated outer shell 5 , The spiral spring element 4 is formed such that it is in the width direction, ie in the direction of travel of the aircraft 1 , is essentially flat and stable. Due to the larger width of the outer shell 5 and by the spiral spring element 4 , which at a lower portion of the outer shell 5 is fastened, the outer shell bulges 5 by the inflation, ie by filling with gas, preferably with air, upwards and thereby forms the aerodynamically favorable airfoil profile. The bigger the Distance between the width of the spiral spring element 4 and the width of the uninflated outer shell 5 is, the greater the curvature in the inflated wing unit 3 ,
Das Funktionsprinzip der auf diese Weise ausgebildeten Tragflächeneinheit 3 beruht auf dem Ausrollen der in die Rumpfeinheit 2 eingerollten Tragflächeneinheit 3 mit Hilfe eines in die Tragflächeneinheit 3 eingeleiteten Gasdrucks, insbesondere Luftdrucks, welcher gegen die Federkraft des Spiralfederelementes 4 wirkt und somit die Tragflächeneinheit 3 aus der Rumpfeinheit 2 ausrollt. Ein im Wesentlichen konstanter Gasdruck, insbesondere Luftdruck, in der Tragflächeneinheit 3 wirkt nach dem Ausrollen der Tragflächeneinheit 3 versteifend auf die Tragflächeneinheit 3, so dass sie in der Lage ist, auftretenden Auftriebskräften standzuhalten. Das Einrollen der Tragflächeneinheit 3 in die Rumpfeinheit 2 erfolgt mittels der Federkraft des Spiralfederelementes 4, die bei einem zunehmenden Verringern des Gasdrucks, insbesondere Luftdrucks, in der Tragflächeneinheit 3 zunehmend wirksam wird, wodurch sich das Spiralfederelement 4 und die daran befestigte Außenhülle 5 selbstständig wieder zunehmend einrollt, d. h. mittels des Spiralfederelementes 4 wird die Tragflächeneinheit 3 bei nachlassendem Gasdruck, insbesondere Luftdruck, aufgrund des Ablassens des Gases, insbesondere der Luft, automatisch wieder in die Rumpfeinheit 2 eingerollt.The principle of operation of the wing unit formed in this way 3 is based on the rolling in the hull unit 2 rolled wing unit 3 with the help of one in the wing unit 3 introduced gas pressure, in particular air pressure, which against the spring force of the spiral spring element 4 acts and thus the wing unit 3 from the fuselage unit 2 rolls out. A substantially constant gas pressure, in particular air pressure, in the wing unit 3 works after rolling out the wing unit 3 stiffening on the wing unit 3 so that it is able to withstand occurring buoyancy forces. Rolling up the wing unit 3 in the hull unit 2 takes place by means of the spring force of the spiral spring element 4 that in an increasing decrease of the gas pressure, in particular air pressure, in the wing unit 3 becomes increasingly effective, causing the spiral spring element 4 and the attached outer shell 5 automatically rewinds increasingly, ie by means of the spiral spring element 4 becomes the wing unit 3 with decreasing gas pressure, in particular air pressure, due to the discharge of the gas, in particular the air, automatically back into the fuselage unit 2 rolled.
Die Einleitung des Gases, insbesondere Luft, in die Tragflächeneinheit 3 und das Ablassen aus der Tragflächeneinheit 3 erfolgt über zumindest eine entsprechende Tragflächenöffnung 7, beispielsweise über ein Ventil. Die Tragflächenöffnung 7 ist dabei zweckmäßigerweise in einem in der Rumpfeinheit 2 angeordneten stirnseitigen Endbereich der Tragflächeneinheit 3 angeordnet, beispielsweise direkt an diesem stirnseitigen Ende, wie in 1 gezeigt, oder in einem an das stirnseitige Ende angrenzenden Bereich der Außenhülle 5, wie in 3 gezeigt. Die Befüllung der Tragflächeneinheit 3 mit Gas, insbesondere wenn als Gas Luft verwendet wird, kann beispielsweise mit einer nicht dargestellten Kompressoreinheit erfolgen. Wird ein anderes Gas verwendet, so erfolgt die Befüllung der Tragflächeneinheit 3 zweckmäßigerweise aus einem Druckgasbehälter. Ein solcher Druckgasbehälter wäre bei Verwendung von Luft zum Befüllen der Tragflächeneinheit 3 auch eine Alternative zur Kompressoreinheit.The introduction of the gas, in particular air, in the wing unit 3 and draining the wing unit 3 via at least one corresponding wing opening 7 , for example via a valve. The wing opening 7 is expediently in a in the fuselage unit 2 arranged frontal end portion of the wing unit 3 arranged, for example, directly at this front end, as in 1 shown, or in an adjacent to the front end portion of the outer shell 5 , as in 3 shown. The filling of the wing unit 3 with gas, in particular when air is used as the gas, can be done for example with a compressor unit, not shown. If another gas is used, the filling unit is filled 3 suitably from a pressurized gas container. Such a pressurized gas container would be when using air to fill the wing unit 3 also an alternative to the compressor unit.
Soll eine Befüllung der Tragflächeneinheit 3 während des Fluges erfolgen, so ist die Kompressoreinheit oder der Druckgasbehälter zweckmäßigerweise in der Rumpfeinheit 2 angeordnet. Ist vorgesehen, die Tragflächeneinheit 3 vor einem jeweiligen Start auszublasen und aus der Rumpfeinheit 2 auszurollen, so kann hierfür auch eine externe Kompressoreinheit oder ein externer Druckgasbehälter verwendet werden. Der Vorteil dieser Lösung ist ein verringertes Gewicht des Luftfahrzeugs 1, da keine Kompressoreinheit und kein Druckgasbehälter mitgeführt werden muss. Das Ablassen des Gases, insbesondere der Luft, kann am Boden, d. h. nach der Landung, oder bei einem entsprechend steuerbaren Ventil in der Tragflächenöffnung 7 auch während des Fluges erfolgen, um beispielsweise einen erforderlichen Flächenbedarf für die Landung des Luftfahrzeugs 1 durch das Einrollen der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3 vor dem Landen zu reduzieren.Should a filling of the wing unit 3 take place during the flight, the compressor unit or the compressed gas container is expediently in the fuselage unit 2 arranged. Is provided, the wing unit 3 to blow out before each start and out of the fuselage unit 2 To roll out, this can also be an external compressor unit or an external gas cylinder can be used. The advantage of this solution is a reduced weight of the aircraft 1 , as no compressor unit and no compressed gas tank must be carried. The discharge of the gas, in particular the air, can on the ground, ie after landing, or in a correspondingly controllable valve in the wing opening 7 also be done during the flight, for example, a required space required for the landing of the aircraft 1 by rolling up the wing unit 3 or the two wing units 3 to reduce before landing.
Wird eine Kompressoreinheit oder ein Druckgasbehälter in der Rumpfeinheit 2 mitgeführt, so ist während des Fluges beispielsweise ein mehrfaches Ausrollen und Einrollen der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3 möglich, beispielsweise entsprechend den Erfordernissen einer jeweiligen Flugsituation. Bei der Verwendung eines Druckgasbehälters ist dazu ein entsprechendes Volumen des Druckgasbehälters erforderlich, um eine ausreichende Gasmenge für ein mehrfaches Befüllen mitzuführen. Ein Antrieb der in der Rumpfeinheit 2 mitgeführten Kompressoreinheit kann beispielsweise elektromotorisch erfolgen, wobei die elektrische Energieversorgung zweckmäßigerweise batteriebetrieben und/oder mittels zumindest einer Brennstoffzelle und/oder Solarzelle erfolgt, wie oben bereist zum Antrieb des Luftfahrzeugs 1 geschildert. Es wären jedoch, insbesondere in Abhängigkeit vom jeweiligen Antrieb des Luftfahrzeugs 1, auch entsprechende andere Antriebsarten der Kompressoreinheit möglich.Is a compressor unit or a compressed gas tank in the fuselage unit 2 entrained, as is during the flight, for example, a multiple unrolling and curling of the wing unit 3 or the two wing units 3 possible, for example, according to the requirements of a particular flight situation. When using a compressed gas container to a corresponding volume of the gas cylinder is required to carry a sufficient amount of gas for a multiple filling. A drive in the hull unit 2 entrained compressor unit can for example be carried out by an electric motor, wherein the electrical power supply is conveniently battery powered and / or by means of at least one fuel cell and / or solar cell, as traveled above to drive the aircraft 1 portrayed. It would, however, especially depending on the particular propulsion of the aircraft 1 , Also corresponding other types of drive the compressor unit possible.
Das Aufrechterhalten des konstanten Drucks nach dem Aufblasen der Tragflächeneinheit 3 erfolgt zweckmäßigerweise durch Schließen der Tragflächenöffnung 7, beispielsweise durch Schließen eines in der Tragflächenöffnung 7 angeordneten Ventils.Maintaining the constant pressure after inflation of the wing unit 3 Appropriately, by closing the wing opening 7 For example, by closing one in the wing opening 7 arranged valve.
Wie in den 1 und 3 dargestellt, ist der in der Rumpfeinheit 2 angeordnete stirnseitige Bereich der Tragflächeneinheit 3 mittels zumindest einer Halterung 8 in der Rumpfeinheit 2 befestigt. Eine jeweilige Öffnung in der Rumpfeinheit 2, durch welche hindurch die jeweilige Tragflächeneinheit 3 ausrollbar und einrollbar ist, ist zweckmäßigerweise mittels zumindest eines Verschlusselementes 9 verschließbar und zum Ausrollen und Einrollen der Tragflächeneinheit 3 zu öffnen.As in the 1 and 3 is shown in the fuselage unit 2 arranged frontal region of the wing unit 3 by means of at least one holder 8th in the fuselage unit 2 attached. A respective opening in the fuselage unit 2 through which the respective wing unit 3 can be rolled out and rolled in, is expediently by means of at least one closure element 9 lockable and for unrolling and rolling the wing unit 3 to open.
Im dargestellten Beispiel sind für die jeweilige Öffnung zwei Verschlusselemente 9 vorgesehen, welche als Verschlussklappen ausgebildet sind. Diese Aufteilung auf zwei Verschlusselemente 9 pro Öffnung ermöglicht es, die Öffnung, welche aufgrund der sich spiralförmig ausrollenden und einrollenden Tragflächeneinheit 3 relativ groß sein muss, auch bei ausgerollter Tragflächeneinheit 3 mittels zumindest eines der Verschlusselemente 9 wieder zu schließen, wie in 3 dargestellt, in welcher die nach dem Ausrollen verbleibende Öffnung des ausgerollten Tragflächenelementes 3 mittels des oberen Verschlusselementes 9 verschlossen ist. Dadurch wird die aerodynamisch günstige Rumpfform der Rumpfeinheit 2 beibehalten. Insbesondere werden das Eindringen von Luft über die Öffnungen in die Rumpfeinheit 2 und daraus resultierende Verwirbelungen vermieden.In the example shown, two closure elements are for the respective opening 9 provided, which are designed as shutters. This division into two closure elements 9 per opening makes it possible to open the opening, which due to the spiraling and rolling wing unit 3 must be relatively large, even with unrolled wing unit 3 by means of at least one the closure elements 9 close again, as in 3 shown in which the remaining after rolling opening of the rolled-off wing element 3 by means of the upper closure element 9 is closed. This is the aerodynamically favorable hull shape of the fuselage unit 2 maintained. In particular, the ingress of air through the openings in the fuselage unit 2 and resulting turbulence avoided.
Bei der in 1 und 3 dargestellten Ausbildung der Verschlusselemente 9 als Klappen können die Verschlusselemente 9 durch eine Druckeinwirkung der sich ausrollenden Tragflächeneinheit 3 geöffnet werden. Nachdem die Tragflächeneinheit 3 ausgerollt ist, fällt das obere Verschlusselement 9 beispielsweise selbstständig in seine geschlossene Position zurück. Zumindest zum Einrollen der Tragflächeneinheit 3 ist jedoch eine aktive Öffnungsbetätigung des oberen Verschlusselementes 9 erforderlich, um es nach außen aufzuschwenken, so dass es das Einrollen der Tragflächeneinheit 3 nicht blockiert. Zum Schließen des unteren Verschlusselementes 9 bei eingerolltem Tragflächenelement 3 ist ebenfalls eine solche aktive Betätigung erforderlich. Alternativ wäre sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen ein Antrieb der Verschlusselemente 9 möglich. Dies kann beispielsweise ein elektromotorischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein. Ein pneumatischer bzw. gasbetriebener Antrieb könnte beispielsweise mit der Luft- bzw. Gasversorgung zum Aufblasen der Tragflächeneinheit 3 oder der beiden Tragflächeneinheiten 3 gekoppelt sein. Ein elektromotorischer Antrieb ist zweckmäßigerweise mit der elektrischen Energieversorgung gekoppelt, welche bereits oben zum Antrieb des Luftfahrzeugs 1 bzw. zum Antrieb der Kompressoreinheit beschrieben wurde, d. h. beispielsweise mit einer Batterie des Luftfahrzeugs 1.At the in 1 and 3 illustrated embodiment of the closure elements 9 as flaps, the closure elements 9 by a pressure effect of the rolling wing unit 3 be opened. After the wing unit 3 is rolled out, the upper closure element falls 9 for example, automatically back to its closed position. At least for rolling up the wing unit 3 However, is an active opening operation of the upper closure element 9 required to swing it outwards, causing it to curl up the wing unit 3 not blocked. For closing the lower closure element 9 with rolled wing element 3 Such active actuation is also required. Alternatively, both the opening and closing would be a drive of the closure elements 9 possible. This can be, for example, an electromotive, hydraulic or pneumatic drive. For example, a pneumatic or gas powered drive could be used with the air or gas supply to inflate the wing unit 3 or the two wing units 3 be coupled. An electric motor drive is expediently coupled to the electrical power supply, which already above for driving the aircraft 1 or for driving the compressor unit has been described, ie, for example, with a battery of the aircraft 1 ,
Die Tragflächeneinheit 3 weist zweckmäßigerweise eine Länge auf, welche dem Zweifachen bis Zehnfachen einer Breite der Rumpfeinheit 2 oder einer Breite des Luftfahrzeugs 1 mit eingerollter Tragflächeneinheit 3 oder eingerollten Tragflächeneinheiten 3 entspricht.The wing unit 3 conveniently has a length which is twice to ten times a width of the fuselage unit 2 or a width of the aircraft 1 with rolled-up wing unit 3 or rolled wing units 3 equivalent.
3, auf die bereits oben eingegangen wurde, zeigt eine Querschnittdarstellung des Luftfahrzeugs 1, in welcher das Luftfahrzeug 1 über seine gesamte Breite dargestellt ist. Wie hieraus erkennbar und oben bereits erläutert, weist das Luftfahrzeug 1 zwei der beschriebenen Tragflächeneinheiten 3 auf, welche an gegenüberliegenden Seiten der Rumpfeinheit 2 angeordnet sind und jeweils wie oben beschrieben ausgebildet sind. Die beiden Tragflächeneinheiten 3 können mit einer gemeinsamen Kompressoreinheit oder mit einem gemeinsamen Druckgasbehälter verbunden sein oder verbunden werden, oder es ist jeweils eine eigene Kompressoreinheit oder ein eigener Druckgasbehälter für jede Tragflächeneinheit 3 vorgesehen. 3 , which has already been discussed above, shows a cross-sectional view of the aircraft 1 in which the aircraft 1 is shown over its entire width. As can be seen from this and already explained above, the aircraft 1 two of the wing units described 3 on which on opposite sides of the fuselage unit 2 are arranged and each formed as described above. The two wing units 3 can be connected or connected to a common compressor unit or to a common compressed gas tank, or it is in each case a separate compressor unit or a separate compressed gas tank for each wing unit 3 intended.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
Luftfahrzeugaircraft
-
22
-
Rumpfeinheithull unit
-
33
-
Tragflächeneinheithydrofoil unit
-
44
-
SpiralfederelementSpiral spring element
-
55
-
Außenhülleouter shell
-
66
-
Klebstoffschichtadhesive layer
-
77
-
Tragflächenöffnungwing opening
-
88th
-
Halterungbracket
-
99
-
Verschlusselementclosure element
-
GG
-
GasströmungspfeilGas flow arrow
-
PP
-
Rollpfeilscroll arrow
-
RR
-
Richtungspfeilarrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
US 8888035 B2 [0002] US 8888035 B2 [0002]
