DE102018007994A1 - TRACTION WINGS FOR A VEHICLE - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) mit einer Längsmittelachse (x), dessen stromlinienförmige Hülle (10) in einer von der Fahrtgeschwindigkeit (A) hervorgerufenen Strömung (S) einen Widerstand bewirkt und eine Frontpartie (100) mit einem Scheitel (V), eine Heckpartie (102) mit einem für den Abriss der Strömung (S) ausgebildeten Heck und einen Längsabschnitt mit einer maximalen, auf die Front- und Heckpartie (100,102) projizierbaren Profilkontur (101) besitzt. In Fahrtrichtung erweitert sich die Frontpartie (100) ausgehend von dem Scheitel (V) bis zu der maximalen Profilkontur (101) hin kontinuierlich, wobei sich die Strömung (S) an dem Scheitel (V) in Bezug zu der Längsmittelachse (x) mit einem divergenten Strömungswinkel (α) teilt. Die Frontpartie (100) des Fahrzeugs (1) weist mindestens einen innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur (101) spiegelsymmetrisch zu der Längsmittelachse (x) angeordneten und entweder starr mit der Hülle (10) verbundenen oder um eine Rotationsachse (y) rotierbaren Traktionsflügel (2) auf, der ein asymmetrisches Flügelprofil (22) mit einer der Hülle (10) zugewandten Druckseite, mit einer konvexen Saugseite, mit einer bevorzugt tangential zu der stromlinienförmigen Hülle (10) ausgerichteten Profilsehne (p) und mit einer parallel zu der jeweiligen Profilkontur der Frontpartie (100) verlaufenden Druckpunktlinie (q) hat. Die Druckpunktlinie (q) umfasst die Hülle (10) in einem gleichmäßigen Abstand so, dass der Traktionsflügel (2) zusammen mit der Hülle (10) stromab des Scheitels (V) eine durchströmte Spaltöffnung definiert, wobei der divergente Strömungswinkel (α) die resultierende Anströmung (C) des Traktionsflügels (2) derart bestimmt, dass aus dem Auftrieb (D) des asymmetrischen Flügelprofils (22) eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft (G) resultiert.The invention relates to a vehicle (1) with a longitudinal central axis (x), the streamlined casing (10) of which causes resistance in a flow (S) caused by the speed of travel (A) and a front section (100) with a vertex (V), has a rear section (102) with a rear designed to interrupt the flow (S) and a longitudinal section with a maximum profile contour (101) which can be projected onto the front and rear sections (100, 102). In the direction of travel, the front section (100) widens continuously from the apex (V) to the maximum profile contour (101), the flow (S) at the apex (V) with respect to the longitudinal central axis (x) divergent flow angle (α) divides. The front part (100) of the vehicle (1) has at least one traction wing (2) which is arranged mirror-symmetrically to the longitudinal central axis (x) within the projected maximum profile contour (101) and is either rigidly connected to the casing (10) or rotatable about an axis of rotation (y) ) which has an asymmetrical wing profile (22) with a pressure side facing the casing (10), with a convex suction side, with a profile chord (p) which is preferably oriented tangentially to the streamlined casing (10) and with a parallel to the respective profile contour of the Front part (100) running pressure line (q) has. The pressure point line (q) surrounds the envelope (10) at a uniform distance such that the traction wing (2) together with the envelope (10) defines a flow-through gap opening downstream of the apex (V), the divergent flow angle (α) resulting Flow (C) of the traction wing (2) is determined such that the lift (D) of the asymmetrical wing profile (22) results in a traction force (G) acting in the direction of travel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Längsmittelachse, dessen stromlinienförmige Hülle in einer überwiegend von der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs bewirkten Strömung einen Widerstand hervorruft. Die Hülle umfasst eine Frontpartie mit einem Scheitel, eine Heckpartie mit einem für den Abriss der Strömung ausgebildeten Heck und einen Längsabschnitt mit einer maximalen, auf die Front- und Heckpartie projizierbaren Profilkontur. Die spiegelsymmetrisch zu der Längsmittelachse ausgebildete Frontpartie erweitert sich in Fahrtrichtung, ausgehend von dem Scheitel, kontinuierlich bis zu einem Längsabschnitt der Hülle mit der auf die Front- und Heckpartie projizierbaren maximalen Profilkontur. An dem Scheitel teilt sich die Strömung und wird stromab des vorderen Scheitels mit einem divergenten Strömungswinkel von der Längsmittelachse weggelenkt. Mindestens die Frontpartie des Fahrzeugs weist mindestens einen entweder starr mit der Hülle verbundenen oder einen um eine Rotationsachse rotierbaren Traktionsflügel auf, der innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur mit einem gleichbleibenden Abstand zu der Hülle angeordnet ist und ein asymmetrisches Flügelprofil mit einer konvexen Saugseite und an der Frontpartie einer der Hülle zugewandten Druckseite sowie eine bevorzugt tangential zu der Hülle ausgerichtete Profilsehne und eine in einem gleichmäßigen Abstand parallel zu der jeweiligen Profilkontur der stromlinienförmigen Hülle verlaufende Druckpunktlinie hat. Stromab des vorderen Scheitels definiert der Trakionsflügel zusammen mit der Hülle eine durchströmte Spaltöffnung. An der Frontpartie bestimmt der divergente Strömungswinkel die resultierende Anströmung des Traktionsflügels derart, dass aus dem Auftrieb des asymmetrischen Flügelprofils eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft resultiert, die dem Fahrtwiderstand des Fahrzeugs entgegenwirkt. An der Heckpartie bestimmt ein konvergenter Strömungswinkel die resultierende Anströmung eines mit der Heckpartie des Fahrzeugs verbundenen Traktionsflügels, sodass aus der konvergenten Anströmung des Traktionsflügels ebenfalls eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft resultiert, wobei die Saugseite des Traktionsflügels an der Heckpartie der Hülle zugewandt ist. Der Traktionsflügel ist entweder als ein gerader Flügel oder als ein einseitig offener Bogenflügel oder als ein in sich geschlossener Ringflügel ausgebildet. Der Oberbegriff „Fahrzeug“ steht im Rahmen der Erfindung allgemein für angetriebene Fahrzeuge und betrifft Schienen- und Straßenfahrzeuge ebenso wie Wasser- und Luftfahrzeuge.The invention relates to a vehicle with a longitudinal central axis, the streamlined envelope of which causes resistance in a flow mainly caused by the speed of the vehicle. The shell comprises a front part with a vertex, a rear part with a rear designed to interrupt the flow and a longitudinal section with a maximum profile contour that can be projected onto the front and rear parts. The mirror-symmetrical front section is extended continuously in the direction of travel, starting from the apex, up to a longitudinal section of the shell with the maximum profile contour that can be projected onto the front and rear sections. The flow divides at the apex and is deflected away from the longitudinal central axis with a divergent flow angle downstream of the front apex. At least the front part of the vehicle has at least one traction wing that is either rigidly connected to the cover or rotatable about an axis of rotation, which is arranged within the projected maximum profile contour at a constant distance from the cover and an asymmetrical wing profile with a convex suction side and on the front part has a pressure side facing the shell and a profile chord which is preferably oriented tangentially to the shell and a pressure point line running at a uniform distance parallel to the respective profile contour of the streamlined shell. Downstream of the front apex, the traction wing together with the sheath defines a stomata through which the air flows. At the front, the divergent flow angle determines the resulting flow against the traction wing in such a way that the lift of the asymmetrical wing profile results in a traction force acting in the direction of travel, which counteracts the driving resistance of the vehicle. At the rear section, a convergent flow angle determines the resulting inflow of a traction wing connected to the rear section of the vehicle, so that the convergent inflow of the traction wing also results in a traction force acting in the direction of travel, the suction side of the traction wing facing the envelope at the rear section. The traction wing is designed either as a straight wing or as an arch wing that is open on one side or as a self-contained ring wing. In the context of the invention, the generic term “vehicle” generally stands for driven vehicles and relates to rail and road vehicles as well as water and aircraft.

Stand der TechnikState of the art

Ein Flügel, der in einem Abstand zu einer nach strömungsdynamischen Gesichtspunkten gestalteten Hülle eines Fahrzeugs angeordnet ist, ist bei einem Straßenfahrzeug als sog. Front- oder Heckflügel bekannt. Die Aufgabe derartiger Flügel, deren Saugseite zur Fahrbahn gerichtet ist, besteht darin, an der Front- oder Heckpartie einen an den Reifen wirksamen Anpressdruck zu erzeugen, der die Bodenhaftung des Fahrzeugs verbessert. Die Profilsehne eines bekannten Front- oder Heckflügels ist entweder parallel zu der Fahrbahn ausgerichtet, um möglichst wenig Widerstand zu bewirken, oder die Profilsehne ist mit einem Anstellwinkel zur Fahrbahn geneigt, um möglichst viel Anpressdruck zu erzeugen. Verstellbare Heckflügel, an denen, abhängig von der jeweiligen Fahrsituation, der Anpressdruck und damit auch der Widerstand des Flügels einstellbar ist, sind ebenfalls bekannt. Von der Hülle eines Fahrzeugs sind die Flügel weitgehend freigestellt, um im Sinne ihrer Aufgabe eine optimale Wirksamkeit entfalten zu können. Ein Haubenspoiler verbessert als Windabweisfläche die Aerodynamik an den stufenförmigen Übergängen der Frontpartie eines Straßenfahrzeugs zwischen Kühler und Haube oder zwischen Haube und Windschutzscheibe. Luftleitvorrichtungen sind dazu ausgebildet, Luft in Öffnungen der Fahrzeughülle, wie z.B. an den Radhäusern oder an der Motorhaube, gezielt einzuleiten und sind als Spoiler ausgebildet. Flügel, die mit einem Wasser- oder Luftfahrzeug verbunden sind, wirken als Tragflächen oder als Stabilisierungsflossen. Wasservögel, die dicht über der Wasseroberflache fliegen, nutzen den Bodeneffekt, um Energie zu sparen. Zwischen der Wasseroberfläche und der Flügelunterseite staut sich die Luftströmung und wird dadurch langsamer, sodass an der Flügeloberseite im Vergleich zu einem frei umströmten Flügel mehr Auftrieb erzeugt wird. Zuerst von Otto Lilienthal an einem Albatros beobachtet, wird der Bodeneffekt heute für schnell über der Wasseroberfläche fliegende Wasserfahrzeuge genutzt. Im Bereich der Straßenfahrzeuge ist ein umgekehrter Bodeneffekt bekannt, um die Bodenhaftung eines Fahrzeugs zu verbessern und um in der Formel 1 höhere Kurvengeschwindigkeiten zu ermöglichen. Aus der DE 10 2016 007 273 A1 geht eine Verkleidungseinrichtung für ein Frontende eines Personenkraftwagens hervor, das einen Frontspoiler in Flügelform mit einer zur Fahrbahn gerichteten Saugseite aufweist.A wing, which is arranged at a distance from a casing of a vehicle designed according to fluid dynamics, is known in a road vehicle as a so-called front or rear wing. The task of such wings, the suction side of which is directed towards the roadway, is to generate an effective contact pressure on the tires on the front or rear section, which improves the grip of the vehicle on the ground. The chord of a known front or rear wing is either aligned parallel to the carriageway to provide as little resistance as possible, or the chord is inclined at an angle of attack to the carriageway in order to generate as much contact pressure as possible. Adjustable rear wings, on which, depending on the respective driving situation, the contact pressure and thus also the resistance of the wing can be adjusted, are also known. The wings are largely free of the shell of a vehicle in order to be able to develop an optimal effectiveness in terms of their task. A hood spoiler, as a wind deflector surface, improves the aerodynamics at the stepped transitions of the front section of a road vehicle between the radiator and hood or between the hood and windshield. Air guiding devices are designed to specifically introduce air into openings in the vehicle shell, such as on the wheel arches or on the bonnet, and are designed as spoilers. Wings connected to a water or aircraft act as wings or as stabilizing fins. Water birds that fly close to the surface of the water use the soil effect to save energy. The air flow builds up between the surface of the water and the underside of the wing, causing it to slow down, so that more lift is generated on the top of the wing compared to a freely flowing wing. First observed by Otto Lilienthal on an albatross, the bottom effect is now used for watercraft flying quickly above the water surface. In the field of road vehicles, a reverse ground effect is known in order to improve the grip of a vehicle and to enable higher cornering speeds in Formula 1. From the DE 10 2016 007 273 A1 is a cladding device for a front end of a passenger car, which has a front spoiler in wing shape with a suction side facing the road.

Aus der DE 10 2016 102 678 A1 geht ein Strömungsleitelement für ein Fahrzeug hervor, das ein Hohlprofil mit einem druckstabilen Schaumkern aufweist und von mindestens einer Laminatschicht umschlossen wird.From the DE 10 2016 102 678 A1 shows a flow guiding element for a vehicle, which has a hollow profile with a pressure-stable foam core and is enclosed by at least one laminate layer.

Aus der DE 10 2016 115 514 A1 geht ein Aerodynamikbauteil für die Montage an einem Frontabschnitt eines Fahrzeugs hervor, das eine Einlass- und eine Auslassöffnung am vorderen Radhaus eines Fahrzeugs aufweist. From the DE 10 2016 115 514 A1 shows an aerodynamic component for mounting on a front portion of a vehicle, which has an inlet and an outlet opening on the front wheel house of a vehicle.

Aus der DE 10 2004 049 042 A1 geht ein fahrdynamischer Front- und Heckflügel mit einer Neigungsverstellung hervor, um den aerodynamischen Abtrieb abhängig von der jeweiligen Fahrtgeschwindigkeit für die Fahrstabilität eines Fahrzeugs zu nutzen.From the DE 10 2004 049 042 A1 results in a dynamic front and rear wing with an inclination adjustment in order to use the aerodynamic downforce depending on the respective driving speed for the driving stability of a vehicle.

Aus der EP 0 882 642 A1 geht ein Kraftfahrzeug mit einer heckseitigen Luftleitvorrichtung hervor, die einen Heckspoiler mit einer Strömungsabrisskante und einen ausfahrbaren Heckflügel aufweist.From the EP 0 882 642 A1 shows a motor vehicle with a rear-side air guiding device which has a rear spoiler with a flow separation edge and an extendable rear wing.

Aus der EP 1 659 050 A2 geht eine Luftleitvorrichtung für ein Heck eines Personenkraftwagens hervor, die einen Heckflügel und einen Diffusor aufweist.From the EP 1 659 050 A2 shows an air guiding device for the rear of a passenger car, which has a rear wing and a diffuser.

Aus der DE 10 2017 207 742 A1 geht ein Fahrzeugflügel mit positionswahrenden Endplatten hervor, an denen der Flügel schwenkbar gelagert ist.From the DE 10 2017 207 742 A1 is a vehicle wing with position-maintaining end plates on which the wing is pivotally mounted.

Aus der DE 10 2015 013 046 A1 geht ein heckseitig angeordnetes Luftleitelement mit einer integrierten Bilderfassungseinheit für ein Fahrzeug hervor.From the DE 10 2015 013 046 A1 shows a rear-side air guide with an integrated image acquisition unit for a vehicle.

AufgabenstellungTask

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein wechselwirkendes System zwischen der stromlinienförmig ausgebildeten Hülle eines Fahrzeugs und mindestens einem mit der Frontpartie der Hülle verbundenen Traktionsflügel anzugeben, das dazu ausgebildet ist, einen Anteil aus der in die Fahrtgeschwindigkeit und der damit verbundenen Verdrängung des das Fahrzeug umgebenden Fluids investierten Antriebsenergie zurückzugewinnen. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, den aus der jeweiligen Profilkontur der stromlinienförmigen Hülle abgeleiteten Strömungswinkel für die Anströmung des mindestens mit der Frontpartie der Hülle verbundenen Traktionsflügels zu nutzen, um aus dem resultierenden Auftrieb des Traktionsflügels eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft abzuleiten, die wesentlich größer ist als der Formwiderstand des Flügels selbst.Based on the prior art shown, the object of the invention is to provide an interactive system between the streamlined casing of a vehicle and at least one traction wing connected to the front part of the casing, which is designed to provide a portion of the speed and the speed associated displacement of the fluid surrounding the vehicle to recover the drive energy invested. In particular, the object of the invention is to use the flow angle derived from the respective profile contour of the streamlined casing for the flow against the traction wing connected at least to the front part of the casing, in order to derive a traction force acting in the direction of travel from the resulting buoyancy of the traction wing, which is considerably greater is the shape resistance of the wing itself.

Diese Aufgaben werden mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen der Erfindung erfüllt. Weitere Aufgaben und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Im Einzelnen löst die Erfindung die folgenden Aufgaben:

  • - Angabe eines starr mit der Frontpartie eines Fahrzeugs verbundenen Traktionsflügels, der eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft bewirkt.
  • - Angabe eines starr mit der Heckpartie eines Fahrzeugs verbundenen Traktionsflügels, der eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft bewirkt.
  • - Angabe eines rotierbar mit der Frontpartie eines Fahrzeugs verbundenen, kreisringförmigen Traktionsflügels, der eine in Drehrichtung des Ringflügels wirkende tangentiale Antriebskraft und eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft bewirkt.
  • - Angabe eines rotierbar mit der Heckpartie eines Fahrzeugs verbundenen, kreisringförmigen Traktionsflügels, der gegensinnig rotiert und eine in Drehrichtung des Ringflügels wirkende tangentiale Antriebskraft und eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft bewirkt.
  • - Angabe eines als Hohlkammerprofil ausgebildeten, asymmetrischen Flügelprofils für einen Traktionsflügel, das Leuchten und Sensoren für den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs aufnimmt.
  • - Angabe eines in sich verwundenen Traktionsflügels, der in einem gleichbleibenden Abstand an die jeweilige Profilkontur der Front- und/oder der Heckpartie eines Fahrzeugs angepasst ist.
  • - Angabe einer stromlinienförmig gestalteten Fahrzeughülle, die einen Anströmwinkel gegenüber der Längsmittelachse von mindestens 7 Grad und maximal 45 Grad bewirkt.
  • - Angabe einer von einem bug- und einem heckseitigen Traktionsflügel gebildeten Ruderanlage für ein Wasser- und für ein Luftfahrzeug
  • - Angabe einer Schar von Traktionsflügeln am Bug und Heck eines Schiffs, die der Ausbildung von Querwellen entgegenwirken und den Abstrom im Totwasserbereich des Schiffs verbessern.
  • - Vermeidung der Wirbelbildung und Wirbelablösung an den Enden der Traktionsflügel
  • - Angabe einer Generator-Motoreinheit für die Energierückgewinnung und für den Antrieb eines Fahrzeugs
  • - Rekuperation von bis zu 50% der in die Verdrängung eines Fluids investierten Energie
  • - Reduktion des Fahrwiderstands eines Fahrzeugs
  • - Beibehaltung einer vorgegebenen Fahrleistung mit einer reduzierten Antriebsleistung
  • - Verbesserung der Fahrleistung unter Beibehaltung einer vorgegebenen Antriebsleistung
  • - Reduktion des Wellenwiderstands durch den gezielten Abbau von Druck- und Sogzonen an dem Rumpf eines Schiffs
These objects are achieved with the features of the invention mentioned in claim 1. Further objects and advantageous properties of the invention emerge from the subclaims. In detail, the invention achieves the following objects:
  • - Specification of a traction wing rigidly connected to the front of a vehicle, which causes a traction force acting in the direction of travel.
  • - Specification of a traction wing rigidly connected to the rear of a vehicle, which causes a traction force acting in the direction of travel.
  • - Specification of a circularly connected traction wing connected to the front part of a vehicle, which causes a tangential driving force acting in the direction of rotation of the ring wing and a traction force acting in the direction of travel.
  • - Specification of a circularly connected traction wing connected to the rear of a vehicle, which rotates in opposite directions and causes a tangential driving force acting in the direction of rotation of the ring wing and a traction force acting in the direction of travel.
  • - Specification of an asymmetrical wing profile designed as a hollow chamber profile for a traction wing, which receives lights and sensors for driving a vehicle.
  • - Specification of a twisted traction wing that is adapted at a constant distance to the respective profile contour of the front and / or rear of a vehicle.
  • - Specification of a streamlined vehicle shell, which causes a flow angle to the longitudinal center axis of at least 7 degrees and a maximum of 45 degrees.
  • - Specification of a rudder system formed by a bow and a rear traction wing for a water and for an aircraft
  • - Specification of a family of traction wings at the bow and stern of a ship, which counteract the formation of transverse waves and improve the outflow in the dead water area of the ship.
  • - Avoidance of vortex formation and vortex detachment at the ends of the traction wing
  • - Specification of a generator-motor unit for energy recovery and for driving a vehicle
  • - Recuperation of up to 50% of the energy invested in displacing a fluid
  • - Reduction of the driving resistance of a vehicle
  • - Maintaining a predetermined driving performance with a reduced drive power
  • - Improve driving performance while maintaining a predetermined drive power
  • - Reduction of wave resistance through the targeted reduction of pressure and suction zones on the hull of a ship

Die stromlinienförmige Gestaltung der Hülle eines FahrzeugsThe streamlined design of the shell of a vehicle

Die strömungsdynamische Wirkung eines erfindungsgemäßen Traktionsflügels ist an unterschiedlichen Fahrzeugen nutzbar, wie z.B. an einem Schienenfahrzeug, das als Lokomotive oder als Hochgeschwindigkeitszug ausgebildet ist, oder an einem Straßenfahrzeug, das als Pkw oder als Lkw oder als einspuriges Zweirad ausgebildet ist, oder an einem Wasserfahrzeug, das als Schiff oder als U-Boot ausgebildet ist, oder an einem Luftfahrzeug, das als Flugzeug oder als Luftschiff ausgebildet ist. Der Begriff „Frontpartie“ bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf den vorderen, nach strömungsdynamischen Gesichtspunkten gestalteten Längsabschnitt des Fahrzeugs. Bei einem Schienenfahrzeug bildet die Frontpartie den zugespitzten Übergang von der Nase bis zu der maximalen Profilkontur des Schienenfahrzeugs. Bei einem Straßenfahrzeug bezeichnet die Frontpartie denjenigen Längsabschnitt des Fahrzeugs, der von der Vorderkante der Stoßstange bis zu dem oberen Ende der Windschutzscheibe reicht, sich aber auch auf einen Teil der Frontpartie, wie z. B. der unteren Hälfte beziehen kann und in diesem Fall von der Vorderkante eines Pkw bis zu dem oberen Ende der Kotflügel reicht. Bei einem Schiff betrifft die Frontpartie den stromlinienförmig gestalteten Bug, der als Löffelbug oder als Klipperbug oder als Wulstbug oder als sogenannter umgekehrter Bug (x-bow) ausgebildet sein kann und sich mit einer wechselnden Profilkontur bis zu der maximalen Profikontur - dem Hauptspant - des Schiffs erweitert. Bei einem Luftfahrzeug betrifft die Frontpartie die Nase eines Flugzeugs oder eines Luftschiffs. Als gemeinsames Merkmal besitzt die Frontpartie bei den genannten Fahrzeugen einen mittigen, punktförmig oder linienförmig ausgebildeten Scheitel, an dem sich die Strömung teilt und an der Frontpartie verdrängt wird. Wird die Frontpartie von einem konzentrisch und koaxial zu der Längsmittelachse des Fahrzeugs angeordneten Abschnitt eines Rotationskörpers gebildet, ist der Scheitel punktförmig ausgebildet und lenkt die divergierenden Stromlinien der Strömung gleichmäßig in alle Richtungen ab. Weist die Frontpartie in Fahrtrichtung eine Neigung auf, ist der Scheitel mittig angeordnet und linienförmig ausgebildet und lenkt die Stromlinien der Strömung mindestens in zwei divergierende Richtungen ab. Die dabei geleistete Verdrängungsarbeit bewirkt einen Strömungswinkel, der im Rahmen der Erfindung als Anströmwinkel für einen Traktionsflügel genutzt wird. Ein als Bogenflügel ausgebildeter Traktionsflügel umfasst die Frontpartie an mindestens zwei aneinander grenzenden Seiten, während ein als Ringflügel ausgebildeter Traktionsflügel die Frontpartie allseitig einfasst. Um den Formwiderstand der Stirnfläche nicht zusätzlich zu erhöhen, ist der Traktionsflügel innerhalb der auf die Frontpartie projizierten, maximalen Profilkontur der Hülle des Fahrzeugs angeordnet. Der Begriff „Heckpartie“ bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf den hinteren, sich von der maximalen Profilkontur bis zu dem Heck erstreckenden, nach strömungsdynamischen Gesichtspunkten gestalteten Längsabschnitt eines Fahrzeugs. Zum Heck hin verjüngt sich die Heckpartie kontinuierlich, wobei die Strömung mit einem konvergenten Strömungswinkel zur Längsmittelachse hingelenkt wird, um sich im Totwasserbereich wieder zu vereinigen. An einem Schiff bezieht sich die maximale Profilkontur auf den Hauptspant, der sich im Bereich der Heckpartie, wie z.B. in 25 gezeigt, bis zu einem Heckspiegel kontinuierlich verjüngt. Alternative Heckformen betreffen ein Yachtheck, ein Rundgatt, ein Spitzgatt und auch moderne Formen wie einen sog. „Ducktail“.The flow dynamic effect of a traction wing according to the invention can be used on different vehicles, such as on a rail vehicle that is designed as a locomotive or as a high-speed train, or on a road vehicle that is designed as a car or as a truck or as a single-track two-wheeler, or on a watercraft, which is designed as a ship or as a submarine, or on an aircraft which is designed as an airplane or an airship. In the context of the invention, the term “front end” refers to the front longitudinal section of the vehicle, which is designed in terms of fluid dynamics. In the case of a rail vehicle, the front section forms the tapered transition from the nose to the maximum profile contour of the rail vehicle. In the case of a road vehicle, the front section denotes that longitudinal section of the vehicle which extends from the front edge of the bumper to the upper end of the windshield, but also extends to part of the front section, such as, for example, B. can refer to the lower half and in this case extends from the front edge of a car to the upper end of the fenders. In the case of a ship, the front section concerns the streamlined bow, which can be designed as a spoon or clipper bow or as a bulge bow or as a so-called inverted bow (x-bow) and with a changing profile contour up to the maximum professional contour - the main bulkhead - of the ship expanded. The front part of an aircraft concerns the nose of an aircraft or an airship. As a common feature, the front section of the vehicles mentioned has a central, point-shaped or linear apex, at which the flow divides and is displaced at the front section. If the front part is formed by a section of a rotating body arranged concentrically and coaxially to the longitudinal center axis of the vehicle, the apex is point-shaped and deflects the divergent flow lines of the flow uniformly in all directions. If the front section has an inclination in the direction of travel, the apex is arranged in the center and is linear and deflects the streamlines of the flow at least in two divergent directions. The displacement work carried out causes a flow angle, which is used in the context of the invention as a flow angle for a traction wing. A traction wing designed as an arch wing encompasses the front section on at least two adjacent sides, while a traction wing designed as a ring wing encloses the front section on all sides. In order not to additionally increase the dimensional resistance of the end face, the traction wing is arranged within the maximum profile contour of the envelope of the vehicle projected onto the front part. In the context of the invention, the term “rear end” refers to the rear longitudinal section of a vehicle, which extends from the maximum profile contour to the rear and is designed according to fluid dynamics. Towards the rear, the rear section tapers continuously, the flow being directed towards the longitudinal center axis at a convergent flow angle in order to reunite in the dead water area. On a ship, the maximum profile contour refers to the main bulkhead, which is in the area of the stern, such as in 25th shown tapered continuously to a transom. Alternative stern shapes relate to a yacht stern, a round gate, a pointed gate and also modern shapes such as a so-called "duck tail".

Feststehende Traktionsflügel für FahrzeugeFixed traction wing for vehicles

Die Frontpartie weist mindestens einen mit seiner Druckseite der Hülle zugewandten Traktionsflügel auf, der stromab des vorderen Scheitels in einem gleichmäßigen Abstand zu der Hülle angeordnet ist und dabei entweder eine einseitig offene U- bzw. V-Form aufweist oder als ein in sich geschlossener Ringflügel ausgebildet ist. Die Profilsehne des asymmetrischen Flügelprofils eines Traktionsflügels ist tangential zu der Hülle ausgerichtet, während die Druckpunktlinie mit einem gleichbleibenden Abstand parallel zu der jeweiligen Profilkontur der Hülle angeordnet ist, sodass zwischen dem Traktionsflügel und der Hülle eine durchströmte Spaltöffnung gebildet wird. Ein starr mit der Front- oder Heckpartie verbundener Traktionsflügel ist mittels einer Mehrzahl von Abstandhaltern mit der Hülle des Fahrzeugs verbunden. Die Frontpartie des Fahrzeugs hat entweder einen punktförmigen Scheitel und ist als Längsabschnitt eines Rotationskörpers ausgebildet oder die Frontpartie hat einen kurvenförmigen Scheitel und weist eine in Fahrtrichtung geneigte konvexe Wölbung auf. Die stromlinienförmige Ausbildung der Frontpartie führt zu einer Verdrängung des umgebenden Fluids mit einem formspezifischen Strömungswinkel, der zusammen mit der Fahrtgeschwindigkeit die resultierende Anströmung des Traktionsflügels bestimmt. Aus dem dynamischen Auftrieb des Traktionsflügels resultiert eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft, die umso größer ist, je größer der Betrag des Strömungswinkels in Bezug zu der Längsmittelachse des Fahrzeugs ist. An einem Pkw kann der Traktionsflügel als Bogenflügel ausgebildet werden, sodass er die Frontpartie des Fahrzeugs an mindestens zwei aneinander grenzenden Seiten mit einem Abstand zu der Hülle umfasst, wobei die Saugseite des Bogenflügels im Bereich der Frontpartie den Außenumriss des Fahrzeugs bestimmt und die Flügelspitzen des Bogenflügels mit der Hülle verbunden sei können. In diesem Fall weist der Scheitel der Frontpartie eine vertikal oder horizontal ausgerichtete Kurve auf, die im Falle eines Wasserfahrzeugs den Bug eines Schiffs bildet. Ist der Ringflügel als ein Polygonring ausgebildet, umfasst er im Falle eines Dreiecks eine dreieckige Frontpartie und im Falle eines Vierecks eine viereckige Frontpartie. An einem Pkw z.B., der, wie in 10-13 gezeigt, als Van gestaltet ist, hat ein feststehender, viereckiger Ringflügel bei einer angenommenen Flügeltiefe von 30 cm eine Oberfläche von mehr als 2 m2 und liefert abhängig von der jeweiligen Fahrtgeschwindigkeit eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft von 500 N bis 1500 N. Um die Sicht des Fahrers nicht zu beeinträchtigen, ist der Ringflügel im Bereich der Windschutzscheibe transparent. Das asymmetrische Flügelprofil ist als Hohlprofil ausgebildet und nimmt Installationen, wie Scheinwerfer, Blink- und Bremslichter sowie Sensoren als Abstandswarner oder als Entfernungsmesser auf.
Da der Ringflügel der Profilkontur der jeweiligen Frontpartie folgt, weist seine Druckpunktlinie eine Ringform auf, die kreisringförmig, polygonförmig, oval oder frei geformt ausgebildet sein kann. Die Druckpunktlinie eines Bogenflügels, der einen Schiffsbug umfasst, ist V-förmig, U-förmig oder polygonzugförmig ausgebildet und folgt der Profilkontur des Schiffsbugs. Weist der Bug einen regelmäßigen Rotationskörper auf, wie dies bei einem U-Boot oder bei einem Luftschiff der Fall ist, ist der Traktionsflügel als ein Ringflügel mit einer kreisförmigen Druckpunktlinie ausgebildet. An einem mit der Heckpartie des Fahrzeugs verbundenen Traktionsflügel ist die Saugseite der Hülle zugewandt, wobei sich die Heckpartie in Fahrtrichtung kontinuierlich zu dem Heck hin verjüngt. Während an der Frontpartie ein divergenter Strömungswinkel die Anströmung des Traktionsflügels bestimmt, wird die Anströmung des der Heckpartie zugeordneten Traktionsflügels von einem konvergenten Strömungswinkel bestimmt. Unter Vernachlässigung äußerer Strömungen bewirkt deshalb der Auftrieb des vorderen und des hinteren Traktionsflügels jeweils eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft, die dem Fahrzeugwiderstand entgegenwirkt. Da sich ein laminar umströmtes asymmetrisches Flügelprofil durch einen sehr kleinen Widerstandsbeiwert (Cw = 0,02) auszeichnet, ist die von dem Flügelprofil bewirkte Traktionskraft größer als der Formwiderstand.The front section has at least one traction wing with its pressure side facing the casing, which is arranged downstream of the front apex at a uniform distance from the casing and in this case either has a U-shape or V-shape which is open on one side or is designed as a self-contained ring wing is. The chord of the asymmetrical wing profile of a traction wing is oriented tangentially to the casing, while the pressure point line is arranged at a constant distance parallel to the respective profile contour of the casing, so that a flow-through gap opening is formed between the traction wing and the casing. A traction wing rigidly connected to the front or rear section is connected to the casing of the vehicle by means of a plurality of spacers. The front part of the vehicle either has a point-shaped apex and is designed as a longitudinal section of a rotating body or the front section has a curved apex and has a convex curvature inclined in the direction of travel. The streamlined design of the front section leads to a displacement of the surrounding fluid with a shape-specific flow angle, which, together with the speed of travel, determines the resulting flow against the traction wing. The dynamic lift of the traction wing results in a traction force acting in the direction of travel, which is greater the greater the amount of the flow angle in relation to the longitudinal center axis of the vehicle. On a car, the traction wing can be designed as an arch wing so that it encompasses the front part of the vehicle on at least two adjacent sides at a distance from the casing, the suction side of the arch wing determining the outer contour of the vehicle in the region of the front part and the wing tips of the arch wing can be connected to the shell. In this case, the apex of the front section has a vertically or horizontally oriented curve which, in the case of a watercraft, forms the bow of a ship. If the ring wing is designed as a polygon ring, it comprises a triangular front section in the case of a triangle and a quadrangular front section in the case of a square. On a car, for example, which, as in 10-13 shown as a van, a fixed, square ring wing with an assumed wing depth of 30 cm has a surface area of more than 2 m 2 and, depending on the respective driving speed, delivers a traction force of 500 N to 1500 N in the direction of travel The ring wing in the area of the windshield is transparent to the driver. The asymmetrical wing profile is designed as a hollow profile and accommodates installations such as headlights, turn signals and brake lights as well as sensors as a distance warning device or as a rangefinder.
Since the ring wing follows the profile contour of the respective front section, its pressure point line has a ring shape, which can be circular, polygonal, oval or freely shaped. The line of pressure of an arch wing, which includes a bow, is V-shaped, U-shaped or polygonal and follows the profile contour of the bow. If the bow has a regular rotating body, as is the case with a submarine or an airship, the traction wing is designed as a ring wing with a circular pressure point line. The suction side of the casing faces a traction wing connected to the rear of the vehicle, the rear end tapering continuously towards the rear in the direction of travel. While a divergent flow angle on the front section determines the flow of the traction wing, the flow on the traction wing assigned to the rear section is determined by a convergent flow angle. Neglecting external currents, the buoyancy of the front and rear traction wing therefore causes a traction force acting in the direction of travel, which counteracts the vehicle resistance. Since a laminar flow around an asymmetrical wing profile is characterized by a very small drag coefficient (Cw = 0.02), the traction force caused by the wing profile is greater than the form resistance.

Rotierende kreisringförmige Ringflügel für FahrzeugeRotating annular ring wings for vehicles

An einem rotierenden Traktionsflügel, der sowohl an der Frontals auch an der Heckpartie eines Fahrzeugs vorgesehen sein kann, wird die Strömungsgeschwindigkeit der resultierenden Anströmung durch die Umlaufgeschwindigkeit des Ringflügels potenziert, sodass der Ringflügel in einer gegenüber der Rotationsachse geneigten Neigungsebene angeströmt wird und deshalb aus dem Auftrieb zusätzlich zu der Traktionskraft eine in Drehrichtung des Ringflügels wirkende tangentiale Antriebskraft resultiert. On a rotating traction wing, which can be provided both at the front and at the rear of a vehicle, the flow velocity of the resulting inflow is potentiated by the circumferential speed of the ring wing, so that the ring wing is flown against in an inclined plane inclined with respect to the axis of rotation and therefore from the buoyancy in addition to the traction force, a tangential driving force acting in the direction of rotation of the ring wing results.

Die resultierende Anströmung eines rotierenden Ringflügels erfolgt in einer gegenüber der Rotationsebene mit einem Neigungswinkel geneigten Neigungsebene als Vektorsumme aus der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, aus der Umlaufgeschwindigkeit des Ringflügels sowie aus dem Strömungswinkel der Strömung. Aus dem Auftrieb des Ringflügels leitet sich eine in Drehrichtung des Ringflügels wirkende, tangentiale Antriebskraft und eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs wirkende Traktionskraft ab. Dabei ist das asymmetrische Flügelprofil in der Neigungsebene für eine bestimmte Schnelllaufzahl Lambda (A) ausgelegt, die, abhängig von der Fahrtgeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs, dem Zwei- bis Fünffachen der Fahrtgeschwindigkeit entspricht. Der aerodynamische Antrieb des Ringflügels erfolgt mittels von radialen Rotorblättern, die mit dem Läuferring einer Generator-Motoreinheit verbunden sind, sodass das von dem Ringflügel bewirkte Drehmoment unmittelbar in elektrischen Strom gewandelt wird. Zudem ist die Generator-Motoreinheit dazu ausgebildet, den Ringflügel auf die vorbestimmte Auslegungsschnelllaufzahl A zu beschleunigen, sodass der Ringflügel ab einer bestimmten Fahrtgeschwindigkeit über seinen gesamten Umfang hinweg einen maximalen Drehimpuls erzeugt, der als Drehmoment an der Rotationsachse des Generators wirksam ist. Bevorzugt ist die Generator-Motoreinheit als ein in die Frontpartie des Fahrzeugs eingelassener Ringgenerator ausgebildet, wobei der Statorring mit der Frontpartie starr und mit dem Läuferring über ein Drehlager verbunden ist. Ein Elektrofahrzeug erzeugt deshalb während der Fahrt permanent Strom, der in die Traktionsbatterie zurückgespeichert wird. Der von dem Ringflügel erzeugte Auftrieb wirkt in der Neigungsebene und ist in Drehrichtung des Ringflügels und in Fahrtrichtung geneigt, sodass aus dem Auftrieb eine tangentiale Antriebskraft und eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft resultieren. Die diagonale Überströmung des Ringflügels in der Neigungsebene führt zu einer beträchtlichen Erhöhung der wirksamen Flügeloberfläche, die einem Mehrfachen der tatsächlichen Flügeloberfläche entspricht. Der Betrag der resultierenden Anströmung ist im Falle eines rotierenden Ringflügels deutlich größer als der Betrag der Fahrtgeschwindigkeit, sodass die von dem Ringflügel bewirkten Kräfte mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit exponentiell zunehmen. An einem rotierenden Ringflügel wird der Strömungswinkel durch das Verhältnis der Fahrtgeschwindigkeit zu der Umlaufgeschwindigkeit bestimmt. Beträgt z.B. die Umlaufgeschwindigkeit ein Mehrfaches der Fahrtgeschwindigkeit, verschiebt sich durch den daraus folgenden flachen Strömungswinkel das Kräfteverhältnis zwischen der tangentialen Antriebskraft und der Traktionskraft zugunsten der tangentialen Antriebskraft. Da die Anströmung des Ringflügels an der Frontpartie innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur eines Fahrzeugs erfolgt und der Ringflügel selbst einen optimalen Luftwiderstandsbeiwert hat, wenn seine Profilsehne parallel zu den Stromlinien der Strömung ausgerichtet ist, überwiegt die Vortriebskraft bei weitem den Widerstand des Ringflügels.The resulting flow against a rotating ring wing takes place in an inclination plane inclined with respect to the rotation plane with an angle of inclination as a vector sum from the speed of travel of the vehicle, from the rotational speed of the ring wing and from the flow angle of the flow. From the buoyancy of the ring wing, a tangential driving force acting in the direction of rotation of the ring wing and a traction force acting in the direction of travel of the vehicle are derived. The asymmetrical wing profile in the plane of inclination for a certain high-speed Lambda ( A ) designed, which, depending on the speed of the respective vehicle, corresponds to two to five times the speed. The aerodynamic drive of the ring wing takes place by means of radial rotor blades which are connected to the rotor ring of a generator motor unit, so that the torque caused by the ring wing is converted directly into electrical current. In addition, the generator motor unit is designed to set the ring vane to the predetermined design speed A to accelerate, so that the ring wing generates a maximum angular momentum across its entire circumference from a certain speed, which acts as a torque on the axis of rotation of the generator. The generator-motor unit is preferably designed as a ring generator embedded in the front part of the vehicle, the stator ring being rigid with the front part and connected to the rotor ring via a rotary bearing. An electric vehicle therefore permanently generates electricity while driving, which is then stored back in the traction battery. The lift generated by the ring wing acts in the plane of inclination and is inclined in the direction of rotation of the ring wing and in the direction of travel, so that a tangential driving force and a result in traction force acting in the direction of travel. The diagonal overflow of the ring wing in the plane of inclination leads to a considerable increase in the effective wing surface, which corresponds to a multiple of the actual wing surface. In the case of a rotating ring wing, the amount of the resulting inflow is significantly greater than the amount of travel speed, so that the forces caused by the ring wing increase exponentially with increasing travel speed. On a rotating ring wing, the flow angle is determined by the ratio of the speed of travel to the speed of circulation. For example, if the rotational speed is a multiple of the speed of travel, the resulting flat flow angle shifts the force ratio between the tangential driving force and the traction force in favor of the tangential driving force. Since the inflow to the ring wing at the front end takes place within the projected maximum profile contour of a vehicle and the ring wing itself has an optimal air resistance coefficient if its chord is aligned parallel to the streamlines of the flow, the propulsive force far outweighs the resistance of the ring wing.

Traktionsflügel als Ruderanlage für ein FahrzeugTraction wing as a rudder system for a vehicle

Die Profilsehne des Traktionsflügels ist bevorzugt tangential zum Verlauf der gekrümmten Hülle ausgerichtet, sodass an der Frontpartie sowohl die Saugseite als auch die der Hülle zugewandte Druckseite des asymmetrischen Flügelprofils innerhalb des Bereichs der laminaren Umströmung der Hülle liegen. Um den Strömungswiderstand gering zu halten, ist die Druckseite des Traktionsflügels möglichst parallel zu der jeweiligen Profilkontur der Hülle ausgerichtet, sodass die Spaltöffnung zwischen dem Traktionsflügel und der Hülle keinen zusätzlichen Widerstand verursacht. Mehr Widerstand innerhalb der Spaltöffnung bedeutet mehr Auftrieb. An einem verstellbaren Traktionsflügel, der temporär als Stauflügel wirkt, kann der durchströmte, freie Querschnitt der Spaltöffnung in Fahrtrichtung so verengt werden, dass die Strömung unter dem gesamten Flügel abgebremst wird. Der damit verbundene Druckanstieg führt zu einem größeren dynamischen Auftrieb, weil sich der Auftriebsschwerpunkt des Traktionsflügels nach hinten verlagert. Der sich dabei unter dem Traktionsflügel bildende Stau wird mit dem Fahrzeug vorwärtsbewegt, wobei sich das Auftriebs-Widerstandsverhältnis auf das 2,5- bis 3-fache erhöht und der Traktionsflügel deshalb mehr Auftrieb liefert, weil die Strömung unter den Traktionsflügel gelenkt wird und an der Oberfläche der Hülle strömt, sodass sich der induzierte Widerstand an einem als Stauflügel wirkenden Traktionsflügel verringert. Verstellbare Flügelklappen oder das Verschwenken eines Flügelsegments zwischen zwei starr mit der Hülle verbundenen Abstandhaltern sind dafür geeignet, die Spaltöffnung zwischen der Hülle und dem Traktionsflügel in Fahrtrichtung gezielt zu verengen, wobei Teile des Traktionsflügels als Ruderanlage für das Fahrzeug ausgebildet werden können. Besonders wirksam ist dabei das Zusammenwirken. von einem vorderen und einem hinteren Traktionsflügel, wobei z.B.an einem Schiff ein Kurswechsel nach Steuerbord dadurch eingeleitet wird, dass die Spaltöffnung in der vorderen rechten Hälfte und die Spaltöffnung in der linken hinteren Hälfte des Traktionsflügels gleichzeitig jeweils in Fahrtrichtung verjüngt werden, sodass der erhöhte Auftrieb an den einander gegenüberliegenden Abschnitten des vorderen und des hinteren Traktionsflügels eine Drehung des Schiffs nach Steuerbord bewirkt. Entsprechend kann ein Luftschiff gesteuert werden, bei dem die Ruderanlage aus verstellbaren einander gegenüberliegenden Abschnitten eines vorderen und eines hinteren Ringflügels besteht, um ein herkömmliches Leitwerk durch die als Ringflügel ausgebildeten Traktionsflügel zu ersetzen. An einem Hochgeschwindigkeitszug kann das abschnittsweise Verengen der Spaltöffnung an einer Hälfte des Traktionsflügels an der Frontpartie eine durch Seitenwind hervorgerufene und unerwünschte Asymmetrie der Luftkräfte ausgleichen. Ein rotierender Ringflügel wird dadurch zu einem Stauflügel, dass die Spaltöffnung von der Hülle aus in einem linken und einem rechten, jeweils dem Ringflügel zugewandten Bereich der Hülle durch geeignete Maßnahmen, wie verstellbare Klappen oder durch aufblasbare Schläuche, in Fahrtrichtung verengt werden kann. Trotz Vergrößerung der benetzten Oberfläche und eines erhöhten Reibungswiderstands kann durch die Traktionsflügel der Gesamtwiderstand z.B. eines Containerschiffs um mehrere Hundert kN reduziert werden.The chord of the traction wing is preferably oriented tangentially to the course of the curved envelope, so that on the front part both the suction side and the pressure side of the asymmetrical wing profile facing the envelope lie within the area of the laminar flow around the envelope. In order to keep the flow resistance low, the pressure side of the traction wing is aligned as parallel as possible to the respective profile contour of the casing, so that the gap opening between the traction wing and the casing does not cause any additional resistance. More resistance within the gap opening means more buoyancy. On an adjustable traction wing, which temporarily acts as a baffle, the free cross-section of the stomata can be narrowed in the direction of travel so that the flow is slowed down under the entire wing. The associated pressure increase leads to greater dynamic lift, because the center of lift of the traction wing is shifted to the rear. The congestion that forms under the traction wing is moved forward by the vehicle, whereby the lift-resistance ratio increases 2.5 to 3 times and the traction wing provides more lift because the flow is directed under the traction wing and at the The surface of the casing flows so that the induced resistance on a traction wing acting as a baffle is reduced. Adjustable wing flaps or the pivoting of a wing segment between two spacers rigidly connected to the cover are suitable for specifically narrowing the gap opening between the cover and the traction wing in the direction of travel, whereby parts of the traction wing can be designed as a rudder system for the vehicle. The interaction is particularly effective. of a front and a rear traction wing, whereby for example on a ship a course change to starboard is initiated by the gap opening in the front right half and the gap opening in the left rear half of the traction wing being tapered in the direction of travel at the same time, so that the increased buoyancy causes the ship to starboard at the opposite portions of the front and rear traction wings. Accordingly, an airship can be controlled in which the rudder system consists of adjustable opposite sections of a front and a rear ring wing in order to replace a conventional empennage by the traction wing designed as a ring wing. On a high-speed train, narrowing the gap opening in sections on one half of the traction wing on the front section can compensate for an undesirable asymmetry in the air forces caused by cross winds. A rotating ring wing becomes a damming wing in that the gap opening can be narrowed in the direction of travel from the shell in a left and a right area of the shell facing the ring wing by suitable measures, such as adjustable flaps or inflatable tubes. Despite an increase in the wetted surface and an increased frictional resistance, the total resistance e.g. of a container ship can be reduced by several hundred kN.

Die Figuren zeigen eine Auswahl der zahlreichen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung an unterschiedlichen Fahrzeugen.
Es zeigen:

  • 1 die Frontpartie eines Hochgeschwindigkeitszugs mit einem Traktionsflügel als feststehender Ringflügel in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung und in einem Detailschnitt
  • 2 den Hochgeschwindigkeitszug nach 1 in der Vorderansicht
  • 3 die Frontpartie des Hochgeschwindigkeitszugs nach 1-2 in der Seitenansicht
  • 4 die Frontpartie einer Lokomotive mit einem Traktionsflügel als rotierender Ringflügel in der Vorderansicht
  • 5 die Frontpartie der Lokomotive nach 4 in der Seitenansicht
  • 6 die Lokomotive nach 4-5 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Ringflügels
  • 7 die Frontpartie eines Hochgeschwindigkeitszugs mit einem Traktionsflügel als rotierender Ringflügel in der Vorderansicht
  • 8 die Frontpartie des Hochgeschwindigkeitszugs nach 7 in der Seitenansicht
  • 9 die Frontpartie des Hochgeschwindigkeitszugs nach 7-8 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Ringflügels
  • 10 die Frontpartie eines PKWs mit einem Traktionsflügel als feststehender Ringflügel in der Vorderansicht
  • 11 die Frontpartie des PKWs nach 10 in der Seitenansicht
  • 12 die Frontpartie des PKWs nach 10-11 in der Aufsicht
  • 13 die Frontpartie des PKWs nach 10-12 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Ringflügels
  • 14 die Frontpartie eines PKWs mit einem Traktionsflügel als Bogenflügel in der Vorderansicht
  • 15 die Frontpartie des PKWs nach 14 in der Seitenansicht
  • 16 die Frontpartie des PKWs nach 14-15 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Bogenflügels
  • 17 die Frontpartie eines dreirädrigen PKWs mit einem Traktionsflügel als rotierender Ringflügel in der Vorderansicht
  • 18 die Frontpartie des PKWs nach 17 in der Seitenansicht
  • 19 die Frontpartie des PKWs nach 17-18 in der Aufsicht
  • 20 die Frontpartie des PKWs nach 17-19 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Ringflügels
  • 21 die Frontpartie eines einspurigen Zweirads mit einem Traktionsflügel als Bogenflügel in einer Perspektive und in einem horizontalen Detailschnitt
  • 22 die Frontpartie eines LKWs mit einem Traktionsflügel als rotierender Ringflügel in der Vorderansicht
  • 23 die Frontpartie des LKWs nach 22 in der Seitenansicht
  • 24 die Frontpartie des LKWs nach 22-23 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Ringflügels
  • 25 ein Schiff mit jeweils einem Traktionsflügel an der Front- und der Heckpartie in der übersichtlichen Seitenansicht und in Detailausschnitten
  • 26 die Frontpartie eines Schiffs, dessen Bug drei als Bogenflügel ausgebildete Traktionsflügel aufweist, in einem Horizontalschnitt unter der Wasserlinie
  • 27 die Frontpartie des Schiffs nach 25 in der Vorderansicht
  • 28 die Frontpartie des Schiffs nach 25-26 in der Seitenansicht
  • 29 die Frontpartie des Schiffs nach 25-27 in einer perspektivischen Darstellung
  • 30 die Frontpartie eines Schiffs mit einem Traktionsflügel als feststehender Ringflügel in der Vorderansicht
  • 31 die Frontpartie des Schiffs nach 29 in der Seitenansicht
  • 32 das Schiff nach 29-30 in einer perspektivischen Darstellung mit einem Detailschnitt der Frontpartie durch den feststehenden Ringflügel
  • 33 ein U-Boot, dessen Frontpartie einen Traktionsflügel als rotierender Ringflügel aufweist, in der perspektivischen Darstellung mit einer Ausschnittsdarstellung des Ringflügels
  • 34 ein Luftschiff, dessen Frontpartie einen Traktionsflügel als feststehender Ringflügel aufweist, in der perspektivischen Darstellung mit einem Detailschnitt durch den Ringflügel
The figures show a selection of the numerous possible embodiments of the invention on different vehicles.
Show it:
  • 1 the front part of a high-speed train with a traction wing as a fixed ring wing in a perspective detail and in a detail section
  • 2nd the high-speed train 1 in the front view
  • 3rd the front section of the high-speed train 1-2 in the side view
  • 4th the front part of a locomotive with a traction wing as a rotating ring wing in the front view
  • 5 the front of the locomotive 4th in the side view
  • 6 the locomotive after 4-5 in a perspective view with a detail of the ring wing
  • 7 the front part of a high-speed train with a traction wing as a rotating ring wing in the front view
  • 8th the front section of the high-speed train 7 in the side view
  • 9 the front section of the high-speed train 7-8 in a perspective view with a detail of the ring wing
  • 10th the front part of a car with a traction wing as a fixed ring wing in the front view
  • 11 the front of the car 10th in the side view
  • 12th the front of the car 10-11 in supervision
  • 13 the front of the car 10-12 in a perspective view with a detail of the ring wing
  • 14 the front part of a car with a traction wing as an arch wing in the front view
  • 15 the front of the car 14 in the side view
  • 16 the front of the car 14-15 in a perspective view with a detail of the bow wing
  • 17th the front view of a three-wheel car with a traction wing as a rotating ring wing in the front view
  • 18th the front of the car 17th in the side view
  • 19th the front of the car 17-18 in supervision
  • 20th the front of the car 17-19 in a perspective view with a detail of the ring wing
  • 21 the front section of a single-track two-wheeler with a traction wing as an arch wing in one perspective and in a horizontal detail section
  • 22 the front part of a truck with a traction wing as a rotating ring wing in the front view
  • 23 the front of the truck 22 in the side view
  • 24th the front of the truck 22-23 in a perspective view with a detail of the ring wing
  • 25th a ship with a traction wing on the front and the rear section in the clear side view and in detail
  • 26 the front part of a ship, the bow of which has three traction wings designed as bow wings, in a horizontal section below the water line
  • 27 the front of the ship 25th in the front view
  • 28 the front of the ship 25-26 in the side view
  • 29 the front of the ship 25-27 in a perspective view
  • 30th the front part of a ship with a traction wing as a fixed ring wing in the front view
  • 31 the front of the ship 29 in the side view
  • 32 the ship after 29-30 in a perspective view with a detail section of the front section through the fixed ring wing
  • 33 a submarine, the front part of which has a traction wing as a rotating ring wing, in a perspective view with a detail of the ring wing
  • 34 an airship, the front part of which has a traction wing as a fixed ring wing, in the perspective view with a detail section through the ring wing

1 zeigt einen Hochgeschwindigkeitszug 131 als Magnetschwebebahn mit einer nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestalteten Hülle 10, deren Frontpartie 100 einen mittigen Scheitel V aufweist, an dem sich die Strömung S teilt. Die Fahrtgeschwindigkeit A des Fahrzeugs 1 und der Formwiderstand der Frontpartie 100 bilden ausgehend von dem Scheitel V die resultierende Anströmung C des Ringflügels 21, wobei die Strömung S gegenüber der Längsmittelachse x mit dem Strömungswinkel α abgelenkt wird. Der Ringflügel 21 ist innerhalb der auf die Frontpartie 100 und auf die Heckpartie 102 projizierbaren maximalen Profilkontur 101 starr mit der Hülle 10 verbunden, wobei eine durchströmte Spaltöffnung zwischen der Hülle 10 und dem Ringflügel 21 gebildet wird. Der vektorielle Betrag der resultierenden Anströmung C hängt von der Fahrtgeschwindigkeit A des Hochgeschwindigkeitszugs 131 ab und trifft auf die Flügelnase n des mit seiner Profilsehne p parallel zu dem Strömungswinkel α ausgerichteten, asymmetrischen Flügelprofils 22. An jedem Punkt der ringförmigen Druckpunktlinie q des Ringflügels 21 bewirkt die resultierende Anströmung C einen Auftrieb D mit einer in Fahrtrichtung des Hochgeschwindigkeitszugs 131 wirksamen Traktionskraft G. 1 shows a high speed train 131 as a magnetic levitation train with an envelope designed according to aerodynamic aspects 10th whose front end 100 a central parting V has the flow S Splits. The speed of travel A of the vehicle 1 and the shape resistance of the front section 100 form starting from the vertex V the resulting inflow C. of the ring wing 21 , the flow S with respect to the longitudinal central axis x with the flow angle α is distracted. The ring wing 21 is within the on the front section 100 and on the rear end 102 projectable maximum profile contour 101 rigid with the envelope 10th connected, a flow-through gap opening between the shell 10th and the ring wing 21 is formed. The vectorial amount of the resulting inflow C. depends on the speed of travel A of the high-speed train 131 and hits the wing nose n the one with its chord p parallel to the flow angle α aligned, asymmetrical wing profile 22 . At every point of the ring-shaped pressure line q of the ring wing 21 causes the resulting inflow C. a boost D with one in the direction of travel of the high-speed train 131 effective traction G .

2 zeigt die Magnetschwebebahn nach 1 in einer Vorderansicht. Die Frontpartie 100 weist einen mittigen Scheitel V auf, sodass die resultierende Anströmung C des Ringflügels 21, wie in 1 gezeigt, den Ringflügel 21 mit dem Strömungswinkel α anströmt. 2nd shows the maglev train 1 in a front view. The front section 100 has a central apex V so that the resulting inflow C. of the ring wing 21 , as in 1 shown the ring wing 21 with the flow angle α inflows.

3 zeigt die Magnetschwebebahn nach 1 und 2 in einer Seitenansicht. Die resultierende Anströmung C hängt von der Fahrtgeschwindigkeit A des Zuges ab und bewirkt an dem Ringflügel 21 einen Auftrieb D mit einer in Fahrtrichtung wirksamen Traktionskraft G. 3rd shows the maglev train 1 and 2nd in a side view. The resulting inflow C. depends on the speed of travel A of the train and causes on the ring wing 21 a boost D with effective traction in the direction of travel G .

4 zeigt die Vorderansicht einer elektrischen Lokomotive 130 mit einer stromlinienförmigen Hülle 10, deren auf die Frontpartie 100 projizierte maximale Profilkontur 101, wie in 5 gezeigt, eine konvexe Wölbung 103 mit einem mittigen Scheitel V aufweist. 4th shows the front view of an electric locomotive 130 with a streamlined shell 10th whose on the front section 100 projected maximum profile contour 101 , as in 5 shown a convex curvature 103 with a central parting V having.

5 zeigt die Frontpartie 100 der elektrischen Lokomotive 130 nach 4 in einer Seitenansicht mit Darstellung der konvexen Wölbung 103 und des mittigen Scheitels V, an dem die Strömung S mit einem Strömungswinkel α abgelenkt wird. Der Ringflügel 21 ist mittels von radialen Rotorblättern 12 mit einem in die Hülle 10 eingelassenen Ringgenerator 11 verbunden und rotiert um eine Rotationsachse y, die einen Anstellwinrel δ gegenüber der Längsmittelachse x der Lokomotive 130 aufweist. 5 shows the front section 100 of the electric locomotive 130 after 4th in a side view showing the convex curvature 103 and the central parting V on which the flow S with a flow angle α is distracted. The ring wing 21 is by means of radial rotor blades 12th with one in the case 10th embedded ring generator 11 connected and rotates about an axis of rotation y, which is a setting angle δ with respect to the longitudinal central axis x the locomotive 130 having.

6 zeigt die elektrische Lokomotive 130 nach 4 und 5 in einer perspektivischen Übersicht und einem perspektivischen Detailausschnitt mit Darstellung der von der resultierenden Anströmung C bewirkten Kräfte an dem Ringflügel 21. An dem mittleren Scheitel V der Frontpartie 100 teilt sich die Strömung S, sodass der Ringflügel 21 an jedem Punkt seiner kreisförmigen Druckpunktlinie q mit einem Strömungswinkel α angeströmt wird. Die resultierende Anströmung C des Ringflügels 21 ist als vektorielle Addition der Fahrtgeschwindigkeit A , der Umlaufgeschwindigkeit B und des Strömungswinkels α dargestellt. Die resultierende Anströmung C des Ringflügels 21 erfolgt in der Neigungsebene N, die mit einem Neigungswinkel β gegenüber der Rotationsebene R geneigt ist, sodass der Ringflügel 21 diagonal umströmt wird und einen in Drehrichtung T und in Fahrtrichtung der Lokomotive 130 orientierten Auftrieb D bewirkt. In der Neigungsebene N leitet sich aus dem Auftrieb D eine Vortriebskraft E und ein Widerstand J ab. Die Vortriebskraft E teilt sich in eine tangentiale Antriebskraft F und eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G, während der Widerstand J sich in einen Rotationswiderstand K und einen Fahrtwiderstand L aufteilt. In der Neigungsebene N besitzt der Ringflügel 21 ein asymmetrisches Flügelprofil 22, dessen Profilsehne p parallel zu der Hülle 10 des Schienenfahrzeugs 13 ausgerichtet ist. Der regelmäßige Abstand des Ringflügels 21 zu der Hülle 10 wird durch radiale Rotorblätter 12 gewährleistet, die mit dem Läuferring 111 einer in die Hülle 10 eingelassenen Generator-Motoreinheit 11 verbunden sind. Aus dem Auftrieb D des Ringflügels 21 resultiert ein Drehmoment, sodass die von der Frontpartie 100 geleistete Verdrängungsarbeit in ein Drehmoment und mittels der Generator-Motoreinheit 11 in elektrischen Strom gewandelt wird. 6 shows the electric locomotive 130 after 4th and 5 in a perspective overview and a perspective detail section showing the resulting inflow C. caused forces on the ring wing 21 . At the middle parting V the front section 100 the flow divides S so that the ring wing 21 at any point on its circular pressure line q with a flow angle α is flowed to. The resulting inflow C. of the ring wing 21 is a vectorial addition of the speed of travel A , the rotational speed B and the flow angle α shown. The resulting inflow C. of the ring wing 21 takes place in the incline plane N with an angle of inclination β with respect to the plane of rotation R is inclined so that the ring wing 21 flows diagonally and one in the direction of rotation T and in the direction of travel of the locomotive 130 oriented buoyancy D causes. In the incline plane N derives from the buoyancy D a driving force E and a resistance J from. The driving force E divides into a tangential driving force F and a traction force acting in the direction of travel G while the resistance J itself into a rotational resistance K and a drag L divides. In the incline plane N has the ring wing 21 an asymmetrical wing profile 22 whose chord p parallel to the shell 10th of the rail vehicle 13 is aligned. The regular spacing of the ring wing 21 to the shell 10th is by radial rotor blades 12th ensures that with the rotor ring 111 one in the shell 10th embedded generator motor unit 11 are connected. From the buoyancy D of the ring wing 21 there is a torque, so that of the front end 100 displacement work done in a torque and by means of the generator motor unit 11 is converted into electrical current.

7 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Hülle 10, dessen Frontpartie 100 eine konvexe Wölbung 103 mit einem mittigen Scheitel V aufweist, als ein Schienenfahrzeug 13, das als Hochgeschwindigkeitszug 131 ausgebildet ist. Im unteren Bereich der Frontpartie 100 ist ein Traktionsflügel 2 als Ringflügel 21 dargestellt, der über sechs radiale Rotorblätter 12 mit dem Läuferring 111 einer Generator-Motoreinheit 11 verbunden ist. Der Ringflügel 21 liegt innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur 101 der Hülle 10. 7 shows a vehicle 1 with an envelope 10th whose front end 100 a convex curvature 103 with a central parting V has as a rail vehicle 13 that as a high-speed train 131 is trained. In the lower area of the front section 100 is a traction wing 2nd as a ring wing 21 shown the over six radial rotor blades 12th with the runner ring 111 a generator motor unit 11 connected is. The ring wing 21 lies within the projected maximum profile contour 101 the shell 10th .

8 zeigt den Hochgeschwindigkeitszug 131 nach 7 in einer Seitenansicht der Frontpartie 100. An dem Scheitel V der aerodynamisch gestalteten Frontpartie 100 wird die Strömung S allseitig verdrängt, sodass aus der Fahrtgeschwindigkeit A und, wie in 9 gezeigt, aus der Umlaufgeschwindigkeit B und dem Strömungswinkel α die resultierende Anströmung C des Ringflügels 21 gebildet wird. Gegenüber der Längsmittelachse x ist die Rotationsachse y des Ringflügels 21 mit einem Anstellwinkel δ geneigt. Aus der geneigten Rotationsebene R und der Frontpartie 100 mit einer konvexen Wölbung 103 resultiert aus der Anströmung C des Ringflügels 21 jeweils ein Auftrieb D mit einer in Fahrtrichtung wirkenden Traktionskraft G und einer, wie in 9 gezeigt, in Drehrichtung T wirkenden tangentialen Antriebskraft F. 8th shows the high speed train 131 after 7 in a side view of the front section 100 . At the crown V the aerodynamically designed front section 100 becomes the flow S displaced on all sides, so that from the speed of travel A and, as in 9 shown from the rotational speed B and the flow angle α the resulting inflow C. of the ring wing 21 is formed. Opposite the Longitudinal central axis x is the axis of rotation y of the ring wing 21 with an angle of attack δ inclined. From the inclined plane of rotation R and the front section 100 with a convex curvature 103 results from the inflow C. of the ring wing 21 one buoyancy each D with a traction force acting in the direction of travel G and one like in 9 shown in the direction of rotation T acting tangential driving force F.

9 zeigt den Hochgeschwindigkeitszug 131 nach 7 und 8 in einer perspektivischen Übersicht der Frontpartie 100 mit Darstellung des Ringflügels 21 und der sechs radialen Rotorblätter 12, die den Ringflügel 21 mit dem Läuferring 111 einer in die Hülle 10 eingelassenen Generator-Motoreinheit 11 verbinden. Die Darstellung der von der resultierenden Anströmung C an dem Ringflügel 21 bewirkten Kräfte entspricht dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel. Sowohl die von dem Ringflügel 21 bewirkte tangentiale Antriebskraft F als auch die in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G sind jeweils wesentlich größer als der zugehörende Rotationswiderstand K und der Fahrtwiderstand L des Ringflügels 21. 9 shows the high speed train 131 after 7 and 8th in a perspective overview of the front section 100 with representation of the ring wing 21 and the six radial rotor blades 12th that the ring wing 21 with the runner ring 111 one in the shell 10th embedded generator motor unit 11 connect. The representation of the resulting inflow C. on the ring wing 21 forces caused correspond to those in 6 shown embodiment. Both those of the ring wing 21 caused tangential driving force F as well as the traction force acting in the direction of travel G are each much larger than the associated rotational resistance K and the driving resistance L of the ring wing 21 .

10 zeigt ein Fahrzeug 1 als Straßenfahrzeug 14, das als PKW 140 in Form eines Vans ausgebildet ist, in der Ansicht von vorne. Die Frontpartie 100 weist einen Traktionsflügel 2 auf, der als polygonaler Ringflügel 21 ausgebildet ist und die Frontpartie 100 innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur 101 der Hülle 10 umrahmt. 10th shows a vehicle 1 as a road vehicle 14 that as a car 140 is designed in the form of a van, in the view from the front. The front section 100 has a traction wing 2nd on that as a polygonal ring wing 21 is trained and the front section 100 within the projected maximum profile contour 101 the shell 10th framed.

11 zeigt die Frontpartie 100 des PKW 140 nach 10 in der Seitenansicht. Die aus der Fahrtgeschwindigkeit A resultierende Strömung S wird an der Frontpartie 100 mit einem Strömungswinkel α gegenüber der Längsmittelachse x des Fahrzeugs 1 abgelenkt und trifft als resultierende Anströmung C auf den in einem regelmäßigen Abstand und starr mit der Frontpartie 100 verbundenen Ringflügel 21. Über den gesamten Umfang des Ringflügels 21 resultiert aus dem Auftrieb D eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G. Abhängig von der jeweiligen Fahrtgeschwindigkeit A entspricht bei einer Flügeloberfläche von 2,1 m2 die resultierende Traktionskraft G bis zur Hälfte des Fahrtwiderstands des PKW 140. 11 shows the front section 100 of the car 140 after 10th in the side view. That from the speed of travel A resulting flow S is at the front 100 with a flow angle α with respect to the longitudinal central axis x of the vehicle 1 deflected and hits as the resulting flow C. on the at a regular distance and rigid with the front section 100 connected ring wing 21 . Over the entire circumference of the ring wing 21 results from the buoyancy D a traction force acting in the direction of travel G . Depending on the respective travel speed A corresponds to the resulting traction force with a wing surface of 2.1 m 2 G up to half the driving resistance of the car 140 .

12 zeigt die Frontpartie 100 des in 10 und 11 dargestellten PKW 140 in der Aufsicht. An dem mittigen Scheitel V der Frontpartie 100 teilt sich die Strömung S und umströmt das Fahrzeug 1 jeweils links und rechts mit einem Strömungswinkel α. Abhängig von der Fahrtgeschwindigkeit A trifft die resultierende Anströmung C auf den parallel zu dem Strömungswinkel α ausgerichteten Ringflügel 21, wobei aus dem Auftrieb D eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G resultiert. 12th shows the front section 100 of in 10th and 11 shown cars 140 in supervision. At the middle parting V the front section 100 the flow divides S and flows around the vehicle 1 left and right with a flow angle α . Depending on the speed of travel A hits the resulting inflow C. on the parallel to the flow angle α aligned ring wing 21 , taking from the buoyancy D a traction force acting in the direction of travel G results.

13 zeigt den in 10-12 dargestellten Van in einer perspektivischen Übersicht mit nochmaliger Darstellung der aerodynamischen Wirkung des Ringflügels 21 und des asymmetrischen Flügelprofils 22. Die Profilsehne p ist jeweils parallel zu der aerodynamisch gestalteten Hülle 10 der Frontpartie 100 ausgerichtet, sodass die Traktionskraft G an jedem Punkt der polygonförmigen Druckpunktlinie q des Ringflügels 21 einen unterschiedlichen Wert annimmt. Der Ringflügel 21 ist als ein Polygonring ausgebildet und umrahmt die viereckige Frontpartie 100 innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur 101, wobei die Profilsehne p des asymmetrischen Flügelprofils 22 an diesem PKW 140 30cm lang ist und der Ringflügel 21 mit einer Oberfläche von 2,1 m2 eine von der Fahrtgeschwindigkeit A abhängige Traktionskraft G zwischen 500 N und 1500 N entwickelt. Installationen, wie Scheinwerfer und Blinklichter und Sensoren als Abstandswarner oder als Entfernungsmesser, können in das asymmetrische Flügelprofil 22 des Ringflügels 21 integriert werden. 13 shows the in 10-12 Van shown in a perspective overview with a further representation of the aerodynamic effect of the ring wing 21 and the asymmetrical wing profile 22 . The chord p is parallel to the aerodynamically designed envelope 10th the front section 100 aligned so that the traction force G at every point of the polygonal pressure point line q of the ring wing 21 takes a different value. The ring wing 21 is designed as a polygon ring and frames the square front section 100 within the projected maximum profile contour 101 , wherein the chord p of the asymmetrical wing profile 22 on this car 140 Is 30cm long and the ring wing 21 with a surface of 2.1 m 2 one of the driving speed A dependent traction G developed between 500 N and 1500 N. Installations such as headlights and flashing lights and sensors as distance warning or as a rangefinder can fit into the asymmetrical wing profile 22 of the ring wing 21 to get integrated.

14 zeigt einen PKW 140, bei dem der Traktionsflügel 2 als Bogenflügel 20 in der unteren Hälfte der Frontpartie 100 des Straßenfahrzeugs 14 angeordnet ist. 14 shows a car 140 where the traction wing 2nd as bow wing 20th in the lower half of the front section 100 of the road vehicle 14 is arranged.

15 zeigt die Frontpartie 100 des PKW 140 nach 14 in der Seitenansicht mit Darstellung des Strömungswinkels α an einem unteren und oberen Segment des Bogenflügels 20. Der Bogenflügel 20 folgt einer Kurve, die die Nase und die Kotflügel des PKW 140 in einer C-Form zusammenfasst. An dem Scheitel V wird die von der Fahrtgeschwindigkeit A verursachte Strömung S mit dem Strömungswinkel α abgelenkt, sodass sie als resultierende Anströmung C auf den Bogenflügel 20 trifft. Das asymmetrische Flügelprofil 22 des Bogenflügels 20 bewirkt einen Auftrieb D jeweils mit einer in Fahrtrichtung gerichteten Traktionskraft G an allen Segmenten des C-förmigen Bogenflügels 20. 15 shows the front section 100 of the car 140 after 14 in the side view showing the flow angle α on a lower and upper segment of the arch wing 20th . The bow wing 20th follows a curve that the nose and fenders of the car 140 summarized in a C-shape. At the crown V is the speed of travel A caused flow S with the flow angle α distracted so that it is the resulting flow C. on the bow wing 20th meets. The asymmetrical wing profile 22 of the bow wing 20th causes a lift D each with a traction force in the direction of travel G on all segments of the C-shaped wing 20th .

16 zeigt den PKW nach 14 und 15 in einer perspektivischen Darstellung des Bogenflügels 20 mit Darstellung der von dem asymmetrischen Flügelprofil 22 aerodynamisch bewirkten Kräfte an drei exemplarischen Querschnitten des mit der Hülle aerodynamisch wechselwirkenden Bogenflügels 20. Je größer der Betrag des Strömungswinkels α ist, umso größer ist die Traktionskraft G als vektorieller Anteil des von dem Traktionsflügel 2 aus der resultierenden Anströmung C bewirkten Auftriebs D. 16 shows the car 14 and 15 in a perspective view of the bow wing 20th depicting the asymmetrical wing profile 22 aerodynamically induced forces on three exemplary cross sections of the arch wing interacting aerodynamically with the envelope 20th . The greater the amount of the flow angle α is, the greater the traction force G as a vector portion of that of the traction wing 2nd from the resulting inflow C. caused buoyancy D .

17 zeigt ein dreirädriges Fahrzeug 1, das als PKW 140 ausgebildet ist, in der Ansicht von vorne. Ein als Ringflügel 21 ausgebildeter Traktionsflügel 2 ist mittels von sechs radialen Rotorblättern 12 mit einer in die Frontpartie 100 eingelassenen Generator-Motoreinheit 11 verbunden, die dazu ausgebildet ist, den Ringflügel 21 unabhängig von den radialen Rotorblättern 12 auf die Auslegungsschnelllaufzahl Lambda zu beschleunigen, wobei der Ringflügel 21 bei Erreichen der Auslegungsschnelllaufzahl ein aerodynamisch bewirktes Drehmoment an der Rotationsachse y erzeugt und die Generator-Motoreinheit 11 Strom für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 produziert. 17th shows a three-wheeled vehicle 1 that as a car 140 is formed in the view from the front. One as a ring wing 21 trained traction wing 2nd is by means of six radial rotor blades 12th with one in the front 100 embedded generator motor unit 11 connected, which is designed to the ring wing 21 regardless of the radial rotor blades 12th to accelerate to the design speed Lambda, the ring wing 21 when the design speed number is reached, an aerodynamically induced torque is generated on the axis of rotation y and the generator-motor unit 11 Electricity for driving the vehicle 1 produced.

18 zeigt die Seitenansicht des in 17 dargestellten PKW 140 mit Darstellung des Ringflügels 21, dessen Rotationsachse y gegenüber der Längsmittelachse x des Fahrzeugs 1 mit einem Anstellwinkel δ geneigt ist. In der Rotationsebene R wirkt über den gesamten Umfang des Ringflügels 21 eine Auftriebskraft D, die aus der resultierenden Anströmung C resultiert. Wie in 17 gezeigt, weist die Frontpartie 100 eine konvexe Wölbung 103 mit einem mittigen Scheitel V auf, die einen Widerstand in der Strömung S verursacht, sodass die Strömung S mit einem Strömungswinkel α radial verdrängt wird. 18th shows the side view of the in 17th shown cars 140 with representation of the ring wing 21 whose axis of rotation y is relative to the longitudinal central axis x of the vehicle 1 with an angle of attack δ is inclined. In the plane of rotation R acts over the entire circumference of the ring wing 21 an uplift D resulting from the resulting inflow C. results. As in 17th shown, shows the front section 100 a convex curvature 103 with a central parting V on having a resistance in the flow S caused so the flow S with a flow angle α is displaced radially.

19 zeigt den in 17 und 18 dargestellten PKW 140 in einer Aufsicht mit Darstellung der von dem Ringflügel 21 bewirkten Traktionskraft G. 19th shows the in 17th and 18th shown cars 140 in a top view showing the of the ring wing 21 caused traction G .

20 zeigt das in 17-19 dargestellte Fahrzeug 1 in einer perspektivischen Übersicht und einer detaillierten Darstellung der von dem asymmetrischen Flügelprofil 22 in der Neigungsebene N bewirkten Kräfte, die im Wesentlichen dem in 6 ausführlich erläuterten Ausführungsbeispiel entspricht. 20th shows that in 17-19 shown vehicle 1 in a perspective overview and a detailed representation of the of the asymmetrical wing profile 22 in the incline plane N caused forces that are essentially in 6 corresponds to the detailed embodiment.

21 zeigt einen Motorroller als Beispiel für ein Straßenfahrzeug 14, das als ein einspuriges Zweirad 142 ausgebildet ist. Die Frontpartie 100 des Fahrzeugs 1 weist eine nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestaltete Frontschürze mit einem mittigen Scheitel V auf, die mit einem Bogenflügel 20 verbunden ist. Der Detailschnitt zeigt die Verdrängung der durch die Fahrtgeschwindigkeit A hervorgerufenen Strömung S, die als resultierende Anströmung C auf den Traktionsflügel 2 trifft. Aus dem Auftrieb D des Bogenflügels 20 resultiert eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G, die dem Fahrtwiderstand des Zweirads 142 entgegenwirkt. 21 shows a scooter as an example of a road vehicle 14 that as a single-track two-wheeler 142 is trained. The front section 100 of the vehicle 1 features an aerodynamic front apron with a central parting V on that with a bow wing 20th connected is. The detail section shows the displacement of the by the driving speed A caused flow S that as the resulting flow C. on the traction wing 2nd meets. From the buoyancy D of the bow wing 20th results in a traction force acting in the direction of travel G that the driving resistance of the two-wheeler 142 counteracts.

22 zeigt einen LKW 141 als Straßenfahrzeug 14 in der Vorderansicht mit Darstellung der Frontpartie 100 und der maximalen Profilkontur 101 der Hülle 10, die einen vertikal ausgerichteten und mittig angeordneten Scheitel V aufweist und einen rotierenden Ringflügel 21 mit Drehrichtung T trägt. Radiale Rotorblätter 12 verbinden den Ringflügel 21 mit einer Generator-Motoreinheit 11. 22 shows a truck 141 as a road vehicle 14 in the front view showing the front section 100 and the maximum profile contour 101 the shell 10th , which has a vertically aligned and centrally located apex V has and a rotating ring wing 21 with direction of rotation T wearing. Radial rotor blades 12th connect the ring wing 21 with a generator motor unit 11 .

23 zeigt die Frontpartie 100 des LKW 141 nach 22 in einer Seitenansicht mit einer konvexen Wölbung 103 als Scheitel V. An dem Scheitel V teilt sich die Strömung S Aus der Fahrtgeschwindigkeit A und der in 24 dargestellten Umlaufgeschwindigkeit B resultiert die Anströmung C, die auf den rotierenden Ringflügel 21 trifft. Wie in 24 dargestellt, resultiert aus dem in Dreh- und Fahrtrichtung geneigten Auftrieb D eine in Fahrtrichtung gerichtete Traktionskraft G. Die Rotationsachse y des in der Rotationsebene R rotierenden Ringflügels 21 ist mit einem Anstellwinkel δ gegenüber der Längsmittelachse x des Fahrzeugs 1 geneigt. 23 shows the front section 100 of the truck 141 after 22 in a side view with a convex curvature 103 as a vertex V . At the crown V the flow divides S From the speed of travel A and the in 24th the circulating speed B results in the inflow C. that on the rotating ring wing 21 meets. As in 24th shown, results from the inclined lift in the direction of rotation and travel D a traction force directed in the direction of travel G . The axis of rotation y in the plane of rotation R rotating ring wing 21 is with an angle of attack δ with respect to the longitudinal central axis x of the vehicle 1 inclined.

24 zeigt die Frontpartie des LKW 141 nach 22-23 in einer frontalen Perspektive und eine perspektivische Ausschnittsdarstellung des Ringflügels 21. Sechs radiale Rotorblätter 12 verbinden den in Drehrichtung T rotierenden Ringflügel 21 mit der in die Frontpartie 100 eingelassenen Generator-Motoreinheit 11. Aus der Vektorsumme der Fahrtgeschwindigkeit A und der Umlaufgeschwindigkeit B des Ringflügels 21 sowie aus dem Strömungswinkel α setzt sich die in der Neigungsebene N wirksame resultierende Anströmung C zusammen. Das Verhältnis der Fahrtgeschwindigkeit A zur Umlaufgeschwindigkeit B bestimmt den Neigungswinkel β der Neigungsebene N gegenüber der Rotationsebene R. Der aus der Anströmung C resultierende Auftrieb D ist in Fahrtrichtung und in Drehrichtung T des Ringflügels 21 geneigt und teilt sich in eine Vortriebskraft E und eine Sogkraft H. Da die Vortriebskraft E größer ist als der Widerstand J, resultieren aus der Vortriebskraft E eine tangentiale Antriebskraft F mit dem entsprechenden Rotationswiderstand K und eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G mit dem entsprechenden Fahrtwiderstand L. 24th shows the front of the truck 141 after 22-23 in a frontal perspective and a perspective detail of the ring wing 21 . Six radial rotor blades 12th connect the in the direction of rotation T rotating ring wing 21 with the one in the front 100 embedded generator motor unit 11 . From the vector sum of the speed of travel A and the rotational speed B of the ring wing 21 as well as from the flow angle α that settles in the incline plane N effective resulting inflow C. together. The ratio of the speed of travel A to the rotational speed B determines the angle of inclination β of the plane of inclination N opposite the plane of rotation R . The one from the inflow C. resulting buoyancy D is in the direction of travel and in the direction of rotation T of the ring wing 21 inclined and divides into a propulsive force E and a suction force H . Because the driving force E is greater than the resistance J , result from the propulsive force E a tangential driving force F with the corresponding rotational resistance K and a traction force acting in the direction of travel G with the appropriate driving resistance L .

25 zeigt ein Schiff 150, dessen Frontpartie 100 und dessen Heckpartie 102 einen mittels von Abstandhaltern 23 starr mit der Hülle 10 verbundenen und jeweils als Bogenflügel 20 ausgebildeten Traktionsflügel 2 aufweist. Während die Saugseite des Traktionsflügels 2 an der Frontpartie 100 auf der der Hülle 10 abgewandten Seite liegt ist, die Saugseite an der Heckpartie 102 der Hülle 10 zugewandt, wobei der Traktionsflügel 2 jeweils innerhalb der auf die Front- und Heckpartie 100,102 projizierten, maximalen Profilkontur 101 des Hauptspants angeordnet ist. Die Strömung S teilt sich an dem vorderen Scheitel V und umströmt den Rumpf des Schiffs 150 laminar. Die Strömung S wird an der Frontpartie 100 von der Längsmittelachse x weg- und an der Heckpartie 102 zu der Längsmittelachse x hingelenkt, sodass aus dem von der resultierenden Anströmung C bewirkten Auftrieb D an beiden Traktionsflügeln 2 eine in Fahrtrichtung des Schiffs 150 gerichtete Traktionskraft G resultiert, die größer ist als der Widerstand der Traktionsflügel 2 selbst. Der Traktionsflügel 2 ist in sich verwunden und folgt an der Front- und der Heckpartie 100,102 in einem gleichbleibenden Abstand der jeweiligen Krümmung der Hülle 10, wobei die von der Flügelnase n bis zu der Flügelhinterkante e sich erstreckende Profilsehne p des asymmetrischen Flügelprofils 22 tangential zu der Hülle 10 ausgerichtet ist, sodass zwischen der Hülle 10 und dem Traktionsflügel 2 eine durchströmte Spaltöffnung gebildet wird. 25th shows a ship 150 whose front end 100 and its rear end 102 one by means of spacers 23 rigid with the envelope 10th connected and each as an arch wing 20th trained traction wing 2nd having. While the suction side of the traction wing 2nd at the front 100 on the of the shell 10th is the opposite side, the suction side at the rear 102 the shell 10th facing, the traction wing 2nd each within the maximum profile contour projected onto the front and rear sections 100, 102 101 the main bulkhead is arranged. The current S divides at the front parting V and flows around the hull of the ship 150 laminar. The current S is at the front 100 from the longitudinal central axis x path- and at the rear 102 to the longitudinal central axis x directed so that from the resulting inflow C. caused buoyancy D on both traction wings 2nd one in the direction of travel of the ship 150 directional traction G results that is greater than the resistance of the traction wing 2nd itself. The traction wing 2nd is twisted in itself and follows on the front and rear 100 , 102 at a constant distance from the curvature of the shell 10th , with that from the wing nose n Profile chord extending up to the trailing edge of the wing p of the asymmetrical wing profile 22 tangent to the shell 10th is aligned so that between the shell 10th and the traction wing 2nd a flow opening is formed.

26 zeigt den Bug eines Schiffs 150 mit drei in einer Formation angeordneten Traktionsflügeln 2, die als Bogenflügel 20 ausgebildet sind und stromab des Scheitels V der Frontpartie 100 den Bug steuer- und backbordseitig umfassen. An dem Scheitel V teilt sich die Strömung S und strömt die in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Schar von Bogenflügeln 20 jeweils mit einem Strömungswinkel α als resultierende Anströmung C an. Aus dem von dem Bogenflügel 20 bewirkten Antrieb D resultiert eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft G, die dem Fahrtwiderstand des Schiffs 150 entgegenwirkt. Die Schar von Traktionsflügeln 2 kann entsprechend auch mit der Heckpartie 102 eines Schiffs 150 verbunden werden, wie in 25 für einen exemplarischen, der Heckpartie 102 zugeordneten Traktionsflügel 2 gezeigt. 26 shows the bow of a ship 150 with three traction wings arranged in a formation 2nd acting as an arch wing 20th are formed and downstream of the apex V the front section 100 include the bow on the starboard and port sides. At the crown V the flow divides S and flows the group of bow wings arranged one behind the other in the direction of travel 20th each with a flow angle α as the resulting inflow C. on. From that of the bow wing 20th effected drive D results in a traction force acting in the direction of travel G representing the ship's drag 150 counteracts. The flock of traction wings 2nd can also be used with the rear section 102 of a ship 150 be connected as in 25th for an exemplary, the rear section 102 assigned traction wing 2nd shown.

27 zeigt den Bug des Schiffs nach 26 in einer Vorderansicht. Der Vorsteven des Bugs bildet den Scheitel V der Frontpartie 100. Die drei hintereinander angeordneten Traktionsflügel 2 sind als Bogenflügel 20 ausgebildet und weisen, wie in 26 dargestellt, ein asymmetrisches Flügelprofil 22 auf. 27 shows the bow of the ship 26 in a front view. The bow of the bow forms the apex V the front section 100 . The three traction wings arranged one behind the other 2nd are as bow wings 20th trained and have, as in 26 shown, an asymmetrical wing profile 22 on.

28 zeigt die Frontpartie 100 des Schiffs 150 nach 26 und 27 in einer Seitenansicht mit Darstellung der Strömung S. An der Frontpartie 100 kann eine Schar von mehreren Traktionsflügeln 2 so angeordnet werden, dass die Ausbildung von Druck- und Sogzonen an der Profilkontur der Frontpartie 100 weigehend unterbunden und damit der Wellenwiderstand drastisch reduziert wird. Entsprechend kann auch, wie in 25 gezeigt, die Abströmung an der Heckpartie 102 verbessert werden. 28 shows the front section 100 of the ship 150 after 26 and 27 in a side view showing the flow S . At the front 100 can be a family of several traction wings 2nd be arranged so that the formation of pressure and suction zones on the profile contour of the front section 100 largely prevented and thus the wave resistance is drastically reduced. Accordingly, as in 25th shown the outflow at the rear end 102 be improved.

29 zeigt die Frontpartie 100 des Schiffs 150 nach 26-28 in einer perspektivischen Darstellung. Die drei jeweils tangential zu der Krümmung der Hülle 10 angeordneten Traktionsflügel 2 sind als in sich verwundene Bogenflügel 20 ausgebildet und sind mit ihrer Druckseite über eine durchströmte Spaltöffnung der Hülle 10 zugewandt. 29 shows the front section 100 of the ship 150 after 26-28 in a perspective view. The three each tangent to the curvature of the shell 10th arranged traction wing 2nd are as twisted arches 20th trained and are with their pressure side through a flow-through gap opening of the shell 10th facing.

30 zeigt ein Schiff 150 mit einem hybriden Rumpf, der die jeweiligen vorteilhaften Eigenschaften eines Verdrängers und eines Gleiters miteinander verbindet. 30th shows a ship 150 with a hybrid hull that combines the respective advantageous properties of a displacer and a glider.

31 zeigt die Frontpartie des Schiffs nach 30 in einer Seitenansicht. Der obere Teil des Rumpfs ist als Gleiter breit und flach ausgebildet, um Container aufzunehmen, während das Unterwasserschiff als ein strömungsdynamisch optimierter Auftriebskörper, dessen Frontpartie 100 einen Rotationskörper 104 aufweist, ausgebildet ist. Ein feststehender Ringflügel 21 umfasst den Rotationskörper 104 stromab des punktförmigen Scheitels V. Die Kombination eines Gleiters mit geringem Tiefgang mit einem strömungsdynamisch optimierten Rotationskörper 104 ermöglicht dem Containerschiff eine vergleichsweise hohe Fahrgeschwindigkeit von bis zu 40 Knoten. 31 shows the front of the ship 30th in a side view. The upper part of the fuselage is wide and flat as a glider to hold containers, while the underwater hull is designed as a buoyancy body with optimized flow dynamics, the front part of which 100 a rotating body 104 has, is formed. A fixed ring wing 21 includes the rotating body 104 downstream of the point-like vertex V . The combination of a low draft glider with a rotationally optimized rotating body 104 enables the container ship to travel at a comparatively high speed of up to 40 knots.

32 zeigt das Schiff 150 nach 30 und 31 in einer perspektivischen Übersicht mit einem Detailschnitt durch den bugseitigen Ringflügel 21. Die Strömung S trifft an der Flügelnase n als resultierende Anströmung C auf den Ringflügel 21 und bewirkt einen Auftrieb D mit einer in Fahrtrichtung wirkenden Traktionskraft G. Der Ringflügel 21 hat ein asymmetrisches Flügelprofil 22 und ist mittels von Abstandhaltern 23 in einem regelmäßigen Abstand zu dem Rumpf des Schiffs 150 angeordnet. 32 shows the ship 150 after 30th and 31 in a perspective overview with a detail section through the bow-side ring wing 21 . The current S hits the wing nose n as the resulting inflow C. on the ring wing 21 and creates a buoyancy D with a traction force acting in the direction of travel G . The ring wing 21 has an asymmetrical wing profile 22 and is by means of spacers 23 at a regular distance from the hull of the ship 150 arranged.

33 zeigt ein U-Boot 151, dessen Frontpartie 100 einen rotierenden Ringflügel 21 aufweist. Sechs radiale Rotorblätter 12 verbinden den Ringflügel mit dem Läuferring 111 einer Generator-Motoreinheit 11, die in die Hülle 10 des U-Boots 151 integriert ist, wobei die Generator-Motoreinheit 11 auch dem Antrieb des U-Boots 151 dienen kann. Die an dem perspektivischen Ausschnitt des Ringflügels 21 dargestellten strömungsdynamischen Kräfte entsprechen weitgehend dem in den 20 und 24 erläuterten Ausführungsbeispiel. Ein zweiter, hier nicht dargestellter Ringflügel kann an der Heckpartie 102 des U-Boots 151 vorgesehen werden, wobei die Generator-Motoreinheit 11 den Antrieb des U-Boots bildet und die heckseitige Schraube ersetzt. 33 shows a submarine 151 whose front end 100 a rotating ring wing 21 having. Six radial rotor blades 12th connect the ring wing to the rotor ring 111 a generator motor unit 11 that in the shell 10th of the submarine 151 is integrated, the generator-motor unit 11 also the drive of the submarine 151 can serve. The on the perspective section of the ring wing 21 The fluid dynamic forces shown largely correspond to those in the 20th and 24th explained embodiment. A second ring wing, not shown here, can be found on the rear section 102 of the submarine 151 be provided, the generator motor unit 11 drives the submarine and replaces the stern screw.

34 zeigt ein Luftschiff 160 als Blimp mit einer durch radiale Rippen verstärkten Frontpartie 100 und einem Detailschnitt durch den mittels von radialen Abstandshaltern 23 mit den Rippen der Frontpartie 100 verbundenen Ringflügel 21. Der feststehende Ringflügel 21 kann in Leichtbauweise als Hohlkammerprofil aus Kohlefaserelementen aufgebaut werden und weist im Querschnitt ein asymmetrisches Flügelprofil 22 auf. Der Ringflügel 21 hat einen Durchmesser von 12 m und trägt im Zusammenwirken mit den radialen Rippen zur Versteifung der Frontpartie 100 des Luftschiffes 160 bei. Die aus der Verdrängung der Strömuung resultierende Anströmung C bewirkt über den gesamten Umfang des Ringflügels 21 einen Auftrieb D mit einer in Fahrtrichtung wirksamen Traktionskraft G. Bei gleicher Antriebsleistung wie ein herkömmliches Luftschiff ermöglicht der Ringflügel 21 eine erhebliche Steigerung der Fahrtgeschwindigkeit. 34 shows an airship 160 as a blimp with a front section reinforced by radial ribs 100 and a detail section through by means of radial spacers 23 with the ribs on the front 100 connected ring wing 21 . The fixed ring wing 21 can be made in a lightweight construction as a hollow chamber profile Carbon fiber elements are built and has an asymmetrical wing profile in cross section 22 on. The ring wing 21 has a diameter of 12 m and, together with the radial ribs, helps to stiffen the front section 100 of the airship 160 at. The inflow resulting from the displacement of the flow C. causes over the entire circumference of the ring wing 21 a boost D with effective traction in the direction of travel G . The ring wing enables the same drive power as a conventional airship 21 a significant increase in travel speed.

BezugszeichenlisteReference list

Fahrzeugvehicle 11 TraktionsflügelTraction wing 22nd LängsmittelachseLongitudinal central axis xx BogenflügelBow wing 2020th Strömungflow SS RingflügelRing wing 2121 StrömungswinkelFlow angle αα Schnell lauf zahlFast run number AA HülleCover 1010th Asymmetrisches FlügelprofilAsymmetrical wing profile 2222 ScheitelParting VV AbstandhalterSpacers 2323 FrontpartieFront section 100100 FlügelnaseWing nose nn Maximale ProfilkonturMaximum profile contour 101101 FlügelhinterkanteTrailing edge ee HeckpartieRear section 102102 ProfilsehneChord pp Konvexe WölbungConvex curvature 103103 DruckpunktliniePressure line qq RotationskörperRotational body 104104 RotationsachseAxis of rotation yy Generator-MotoreinheitGenerator motor unit 1111 RotationsebenePlane of rotation RR StatorringStator ring 110110 DrehrichtungDirection of rotation TT LäuferringRunner ring 111111 NeigungswinkelAngle of inclination ββ RotorblattRotor blade 1212th AnstellwinkelAngle of attack δδ SchienenfahrzeugRail vehicle 1313 NeigungsebeneIncline plane NN Lokomotivelocomotive 130130 FahrtgeschwindigkeitTravel speed AA Hochgeschwindigkeitszughigh speed train 131131 UmlaufgeschwindigkeitOrbital velocity BB StraßenfahrzeugRoad vehicle 1414 Resultierende AnströmungResulting inflow CC. PKWCar 140140 Auftriebboost DD LKWtruck 141141 Vortriebs kraftPropulsive force EE Einspuriges ZweiradSingle-track two-wheeler 142142 Tangentiale AntriebskraftTangential driving force FF WasserfahrzeugWatercraft 1515 TraktionskraftTraction force GG Schiffship 150150 SogkraftSuction HH U-BootSubmarine 151151 Widerstandresistance JJ LuftfahrzeugAircraft 1616 RotationswiderstandRotational resistance KK LuftschiffAirship 160160 FahrtwiderstandDriving resistance LL

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016007273 A1 [0002]DE 102016007273 A1 [0002]
  • DE 102016102678 A1 [0003]DE 102016102678 A1 [0003]
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  • EP 0882642 A1 [0006]EP 0882642 A1 [0006]
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  • DE 102015013046 A1 [0009]DE 102015013046 A1 [0009]

Claims (12)

Fahrzeug (1) mit einer Längsmittelachse (x), dessen stromlinienförmige Hülle (10) in einer überwiegend von der Fahrtgeschwindigkeit (A) des Fahrzeugs (1) bewirkten Strömung (S) einen Widerstand hervorruft und eine Frontpartie (100) mit einem Scheitel (V), eine Heckpartie (102) mit einem für den Abriss der Strömung (S) ausgebildeten Heck und einen Längsabschnitt mit einer maximalen, auf die Front- und Heckpartie (100,102) projizierbaren Profilkontur (101) besitzt, welche Frontpartie (100) sich in Fahrtrichtung, ausgehend von dem Scheitel (V) bis zu der maximalen Profilkontur (101) hin kontinuierlich erweitert, sodass die Strömung (S) stromab des Scheitels (V) mit einem divergenten Strömungswinkel (α) von der Längsmittelachse (x) weggelenkt wird, bei welchem Fahrzeug (1) mindestens die Frontpartie (100) mindestens einen innerhalb der projizierten maximalen Profilkontur (101) spiegelsymmetrisch zu der Längsmittelachse (x) angeordneten und entweder starr mit der Hülle (10) verbundenen oder um eine Rotationsachse (y) rotierbaren Traktionsflügel (2) aufweist, der ein asymmetrisches Flügelprofil (22) mit einer der Hülle (10) zugewandten Druckseite, mit einer konvexen Saugseite, mit einer bevorzugt tangential zu der stromlinienförmigen Hülle (10) ausgerichteten Profilsehne (p) und mit einer parallel zu der jeweiligen Profilkontur der Frontpartie (100) verlaufenden Druckpunktlinie (q) hat, welche Druckpunktlinie (q) die Hülle (10) in einem gleichmäßigen Abstand so umfasst, dass der Traktionsflügel (2) zusammen mit der Hülle (10) stromab des Scheitels (V) eine durchströmte Spaltöffnung definiert, wobei der divergente Strömungswinkel (α) die resultierende Anströmung (C) des Traktionsflügels (2) derart bestimmt, dass aus dem Auftrieb (D) des asymmetrischen Flügelprofils (22) eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft (G) resultiert. Vehicle (1) with a longitudinal central axis (x), the streamlined envelope (10) of which causes resistance in a flow (S) mainly caused by the driving speed (A) of the vehicle (1) and a front section (100) with a vertex (V ), a rear section (102) with a rear section designed for breaking off the flow (S) and a longitudinal section with a maximum profile contour (101) which can be projected onto the front and rear section (100, 102), which front section (100) faces in the direction of travel , starting from the apex (V) up to the maximum profile contour (101), so that the flow (S) downstream of the apex (V) is diverted away from the longitudinal center axis (x) at a divergent flow angle (α), at which Vehicle (1) at least the front section (100) at least one mirror symmetrical to the longitudinal center axis (x) within the projected maximum profile contour (101) and either rigid with the cover (10) rbunden traction wing (2) or rotatable about an axis of rotation (y), which has an asymmetrical wing profile (22) with a pressure side facing the shell (10), with a convex suction side, with a profile chord which is preferably oriented tangentially to the streamlined shell (10) (p) and with a pressure point line (q) running parallel to the respective profile contour of the front part (100), which pressure point line (q) encloses the casing (10) at a uniform distance such that the traction wing (2) together with the casing (10) downstream of the apex (V) defines a flow opening, the divergent flow angle (α) determining the resulting inflow (C) of the traction wing (2) in such a way that from the lift (D) of the asymmetrical wing profile (22) an in Traction force (G) acting in the direction of travel results. Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem sich die Heckpartie (102) zu dem Heck hin kontinuierlich verjüngt, wobei die Strömung (S) mit einem konvergenten Strömungswinkel (α) zu der Längsmittelachse (x) hingelenkt wird und der konvergente Strömungswinkel (α) an der Heckpartie (102) die resultierende Anströmung (C) von mindestens einem mit der Saugseite des asymmetrischen Flügelprofils (22) der Hülle (10) zugewandten und entweder starr oder um eine Rotationsachse (y) rotierbar mit der Hülle (10) verbundenen Traktionsflügels (2) stromab der maximalen Profilkontur (101) derart bestimmt, dass aus dem Auftrieb (D) des Traktionsflügels (2) eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft (G) resultiert.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the rear section (102) tapers continuously towards the rear, the flow (S) being directed towards the longitudinal central axis (x) with a convergent flow angle (α) and the convergent flow angle (α) at the rear section (102) the resulting flow (C) from at least one traction wing (2) facing the suction side of the asymmetrical wing profile (22) of the casing (10) and either rigidly or rotatably connected to the casing (10) about an axis of rotation (y) downstream of the maximum profile contour (101) is determined in such a way that the lift (D) of the traction wing (2) results in a traction force (G) acting in the direction of travel. Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Traktionsflügel (2) mittels einer Mehrzahl von Abstandhaltern (23) starr mit der Hülle (10) verbunden ist und entweder als ein gerader Flügel oder als ein Bogenflügel (20) oder als ein Ringflügel (21) ausgebildet ist und der Bogenflügel (20) eine einseitig offene Bogenform mit einer U-förmigen oder einer V-förmigen Druckpunktlinie (q) und der Ringflügel (21) eine frei geformte oder eine kreisförmige Druckpunktlinie (q) aufweist, wobei die Fahrtgeschwindigkeit (A) und der Strömungswinkel (α) die resultierende Anströmung (C) des Traktionsflügels (2) bilden.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the traction wing (2) is rigidly connected to the casing (10) by means of a plurality of spacers (23) and is designed either as a straight wing or as an arch wing (20) or as an annular wing (21) and the arch wing (20) an arc shape open on one side with a U-shaped or a V-shaped pressure point line (q) and the ring wing (21) has a freely shaped or a circular pressure point line (q), the travel speed (A) and the flow angle (α ) form the resulting flow (C) of the traction wing (2). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Traktionsflügel (2) als ein kreisringförmiger Ringflügel (21) ausgebildet ist, der in einer Rotationsebene (R) um die Rotationsachse (y) rotiert, wobei die resultierende Anströmung (C) des Traktionsflügels (2) aus der Fahrtgeschwindigkeit (A) des Fahrzeugs (1), der Umlaufgeschwindigkeit (B) des Ringflügels (21) und aus dem Strömungswinkel (α) gebildet wird und das asymmetrische Flügelprofil (22) in einer mit einem Neigungswinkel (β) gegenüber der Rotationsebene (R) geneigten Neigungsebene (N) so angeströmt wird, dass die resultierende Anströmung (C) an jedem Punkt der kreisförmigen Druckpunktlinie (q) des Ringflügels (21) einen Strömungswinkel (α) gegenüber der Längsmittelachse (x) und einen Neigungswinkel (β) gegenüber der Rotationsebene (R) aufweist und aus dem Auftrieb (D) des Ringflügels (21) eine in Drehrichtung (T) wirkende tangentiale Antriebskraft (F) und die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) wirkende Traktionskraft (G) resultieren.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the traction wing (2) is designed as an annular ring wing (21) which rotates about the axis of rotation (y) in a plane of rotation (R), the resulting inflow (C) of the traction wing (2) from the driving speed (A ) of the vehicle (1), the rotational speed (B) of the annular wing (21) and the flow angle (α) and the asymmetrical wing profile (22) in an inclined plane with an angle of inclination (β) with respect to the plane of rotation (R) ( N) the flow is such that the resulting flow (C) at each point of the circular pressure line (q) of the ring wing (21) has a flow angle (α) with respect to the longitudinal center axis (x) and an angle of inclination (β) with respect to the plane of rotation (R) and the buoyancy (D) of the ring wing (21) results in a tangential driving force (F) acting in the direction of rotation (T) and the traction force (G) acting in the direction of travel of the vehicle (1). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Traktionsflügel (2) als ein kreisringförmiger Ringflügel (21) ausgebildet ist, der mittels einer Mehrzahl von radialen Rotorblättern (12) mit dem Läuferring (111) einer in die Frontpartie (100) des Fahrzeugs (1) integrierten Generator-Motoreinheit (11) verbunden ist, welche Generator-Motoreinheit (11) dazu ausgebildet ist, entweder passiv Energie aus dem von dem Fahrzeug (1) verdrängten Fluid zurückzugewinnen oder aktiv das Fahrzeug (1) selbst anzutreiben, wobei der Ringflügel (21), die radialen Rotorblätter (12) und der Läuferring (111) eine in sich starre Einheit bilden, die über ein Drehlager mit dem Statorring (110) der in die Hülle (10) eingelassenen Generator-Motoreinheit (11) verbunden ist.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the traction wing (2) is designed as an annular ring wing (21) which by means of a plurality of radial rotor blades (12) with the rotor ring (111) of a generator-motor unit integrated in the front part (100) of the vehicle (1) (11), which generator-motor unit (11) is designed to either passively recover energy from the fluid displaced by the vehicle (1) or to actively drive the vehicle (1) itself, the annular wing (21) being the radial one The rotor blades (12) and the rotor ring (111) form a rigid unit which is connected via a rotary bearing to the stator ring (110) of the generator-motor unit (11) embedded in the casing (10). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem das asymmetrische Flügelprofil (22) eines um die Rotationsachse (y) rotierenden Ringflügels (21) für eine bestimmte Schnelllaufzahl (A) ausgelegt ist, welche mittels der Generator- Motoreinheit (11) erreicht wird, indem der Ringflügel (21) bis zum Erreichen der Auslegungsschnelllaufzahl (A) beschleunigt wird. Vehicle (1) after Claim 1 , in which the asymmetrical wing profile (22) of a ring wing (21) rotating about the axis of rotation (y) is designed for a specific high-speed number (A) which is achieved by means of the generator-motor unit (11) by the ring wing (21) to is accelerated to reach the design speed index (A). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem die Frontpartie (100) eine konvexe Wölbung (103) mit einem linienförmigen und senkrecht oder waagrecht ausgerichteten Scheitel (V) aufweist, wobei die Frontpartie (100) in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) geneigt ist und der Traktionsflügel (2) als ein Bogenflügel (20) oder als ein Ringflügel (21) mittels von Abstandhaltern (23) starr und in einem gleichmäßigen Abstand zu der Hülle (10) angeordnet ist, oder dass der kreisringförmige Ringflügel (21) um eine gegenüber der Längsmittelachse (x) mit einem Neigungswinkel (δ) geneigte Rotationsachse (y) rotiert.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the front section (100) has a convex curvature (103) with a linear and vertically or horizontally oriented apex (V), the front section (100) being inclined in the direction of travel of the vehicle (1) and the traction wing (2) as an arc wing (20) or as an annular wing (21) by means of spacers (23) is arranged rigidly and at a uniform distance from the sheath (10), or that the annular ring wing (21) with a relative to the longitudinal central axis (x) rotated at an inclination angle (δ) rotated axis of rotation (y). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem die Frontpartie (100) einen punktförmigen Scheitel (V) aufweist und die Front- und Heckpartie (100,102) jeweils als Längsabschnitt eines Rotationskörpers (104) ausgebildet sind, wobei der Traktionsflügel (2) als ein kreisringförmiger Ringflügel (21) ausgebildet ist, der entweder starr oder um eine koaxial und konzentrisch zu der Längsmittelachse (x) des Fahrzeugs (1) angeordnete Rotationsachse (y) rotierbar mit der Front- und mit der Heckpartie (100,102) des Fahrzeugs (1) verbunden ist.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the front section (100) has a point-shaped apex (V) and the front and rear sections (100, 102) are each designed as a longitudinal section of a rotating body (104), the traction wing (2) being designed as an annular ring wing (21) , which is either rigidly or rotatably connected to the front and to the rear (100, 102) of the vehicle (1) about an axis of rotation (y) arranged coaxially and concentrically to the longitudinal center axis (x) of the vehicle (1). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Traktionsflügel (2) als ein polygonringförmiger Ringflügel (21) ausgebildet ist, der die Frontpartie (100) eines Fahrzeugs (1) umrahmt, wobei die Profilsehne (p) des asymmetrischen Flügelprofils (22) an einem Pkw (140) z.B. 30 cm lang ist und der Ringflügel (21) mit einer Oberfläche von 2,1 qm eine von der Fahrtgeschwindigkeit (A) abhängige Zugkraft zwischen 500 N und 1500 N entwickelt.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the traction wing (2) is designed as a polygonal ring-shaped wing (21) which frames the front part (100) of a vehicle (1), the chord (p) of the asymmetrical wing profile (22) on a car (140), for example Is 30 cm long and the ring wing (21) with a surface area of 2.1 square meters develops a tensile force between 500 N and 1500 N depending on the travel speed (A). Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Fahrzeug (1) ein Schienenfahrzeug (13) aufweist und als Lokomotive (130) oder als Hochgeschwindigkeitszug (131) ausgebildet ist, oder dass das Fahrzeug (1) ein Straßenfahrzeug (14) aufweist und als Pkw (140) oder als Lkw (141) oder als einspuriges Zweirad (142) ausgebildet ist, oder dass das Fahrzeug (1) ein Wasserfahrzeug (15) aufweist und als Schiff (150) oder als U-Boot (151) ausgebildet ist, oder dass das Fahrzeug (1) ein Luftfahrzeug (16) aufweist und als Flugzeug oder als Luftschiff (160) ausgebildet ist, wobei das asymmetrische Flügelprofil (22) des Traktionsflügels (2) ein Hohlprofil aufweist und Installationen wie Scheinwerfer, Blink- und Bremslichter und Sensoren als Abstandswarner oder als Entfernungsmesser aufnimmt.Vehicle (1) after Claim 1 , in which the vehicle (1) has a rail vehicle (13) and is designed as a locomotive (130) or as a high-speed train (131), or that the vehicle (1) has a road vehicle (14) and as a passenger car (140) or as Truck (141) or as a single-track two-wheeler (142), or that the vehicle (1) has a watercraft (15) and is designed as a ship (150) or as a submarine (151), or that the vehicle (1 ) has an aircraft (16) and is designed as an aircraft or as an airship (160), the asymmetrical wing profile (22) of the traction wing (2) having a hollow profile and installations such as headlights, flashing and brake lights and sensors as a distance warning device or as a range finder records. Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, welches als Schiff (150), als U-Boot (151) oder als Luftschiff (160) ausgebildet ist und jeweils mindestens einen bugseitigen und mindestens einen heckseitigen Traktionsflügel (2) aufweist, der als Bogenflügel (20) oder als Ringflügel (21) ausgebildet ist und die Druckpunktlinie (q) des bug- und des heckseitigen Traktionsflügels (20) die jeweilige Profilkontur der Front- und der Heckpartie (100,102) steuer- und backbordseitig jeweils in einem gleichbleibenden Abstand zu der Hülle (10) umfasst, sodass zwischen der Hülle (10) und dem Traktionsflügel (20) eine durchströmte Spaltöffnung gebildet wird.Vehicle (1) after Claim 1 , which is designed as a ship (150), as a submarine (151) or as an airship (160) and each has at least one bow-side and at least one stern-side traction wing (2), which is designed as an arch wing (20) or as a ring wing (21) is formed and the pressure point line (q) of the bow and stern traction wing (20) comprises the respective profile contour of the front and rear sections (100, 102) on the starboard and port sides, each at a constant distance from the casing (10), so that between the Envelope (10) and the traction wing (20) is formed a flow opening. Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, welches mindestens einen bugseitigen und mindestens einen heckseitigen Traktionsflügel (2) aufweist und die Spaltöffnungen zwischen der Hülle (10) und einander jeweils diametral gegenüberliegenden Abschnitten der Traktionsflügel (2) in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) temporär verengt werden können, sodass die Traktionsflügel (2) abschnittsweise als Stauflügel wirken und eine Ruderanlage mit Seitenrudern für ein Schiff (150) und mit Seiten-, Höhen- und Querrudern für ein U-Boot (151) oder ein Luftschiff (160) bilden, wobei der erhöhte Auftrieb (D) an den einander gegenüberliegenden Abschnitten der Traktionsflügel (2) derart genutzt wird, dass der erhöhte Auftrieb (D) des bugseitigen und des heckseitigen Traktionsflügels (2) jeweils quer zu der Längsmittelachse (x) in einander entgegengesetzte Richtungen wirkt.Vehicle (1) after Claim 1 , which has at least one traction wing (2) on the bow side and at least one on the stern, and the gap openings between the casing (10) and diametrically opposite sections of the traction wing (2) can be temporarily narrowed in the direction of travel of the vehicle (1), so that the traction wing ( 2) act in sections as a damming wing and form a rudder system with rudders for a ship (150) and with rudder, elevator and ailerons for a submarine (151) or an airship (160), the increased lift (D) the mutually opposite sections of the traction wing (2) is used in such a way that the increased lift (D) of the bow-side and the rear-side traction wing (2) acts in opposite directions transversely to the longitudinal central axis (x).
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