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Die Erfindung betrifft die Flugtechnik,
und zwar die Hubschrauberkonstruktion.
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Der Zeit haben die Hubschrauber mit
mehr als einem Propeller auf einer geometrischen Achse die in Absolutwerten
gleichen Rotationsgeschwindigkeiten des unteren und des oberen Propellers.
Beim Betrieb solcher Propeller gelingt der durch oberen Propeller
hervorgerufene Luftstrom in den Arbeitsbereich des unteren Propellers
und wird zusätzlich
in geringer Maße
beschleunigt. Die Hubkraft des Hubschraubers wird geschwächt und
die Nettoleistung des Triebwerks wird nicht effizient genutzt. Die schwere
Konstruktion der Hubschrauber verringert ihre Fluggeschwindigkeit
und verschlechtert ihre Manövrierfähigkeit.
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Es ist ein Hubschrauber (
SU 1819809 A1 nach
IPK B 64 C 27/04) bekannt. Er besitzt zwei Propeller, die untereinander
auf einer geometrischen Achse platziert sind, eine Einrichtung zur
Sitz- bzw. Kabinenverstellung und eine Einrichtung zur Änderung
des Winkels des Kabinenchassis.
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Der durch den oberen Propeller hervorgerufene
Luftstrom gelingt ganz in den Arbeitsbereich des unteren Propellers,
der mit der selben Geschwindigkeit rotiert. Der untere Propeller,
der im vom oberen Propeller hervorgerufenen Luftstrom arbeitet,
ist aufgrund gleicher Absolutwerte der Drehgeschwindigkeiten der
beiden Propeller nicht imstande, den Luftstrom bedeutend zu beschleunigen
und damit eine effektive Hubkraft zu schaffen. Die Nettoleistung
des Triebwerks wird dabei nicht effizient genutzt.
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Das Ziel dieser Erfindung ist effektive
Nutzung von Hubschraubertriebwerken, Reduzierung des Konstruktionsgewichtes,
Gewährleistung
hoher Manövrierfähigkeit,
Erhöhung
der Fluggeschwindigkeit und -sicherheit.
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Das angegebene Ziel wird dadurch
erreicht, dass sich zwei Propeller in der vorzuschlagenden Hubschrauberkonstruktion
untereinander auf einer geometrischen Achse befinden. Die aktiven
(den Luftstrom bildenden) Teile der Propellerflügel sind in folgenden Richtungen
erweitert: bei dem oberen Propeller – von der Drehachse her, bei
dem unteren Propeller – zu
der Drehachse hin. Die Schwerpunkte geometrischer Figuren der aktiven
Flügelteile
sind dabei in den folgenden Richtungen versetzt: bei dem oberen
Propeller – von
der Drehachse her, bei dem unteren Propeller – zu den Drehachsen hin. Die
Flächen
der aktiven Flügelteile
des unteren und oberen Propellers sind gleich groß, und die
optimalen Verhältnisse
der Breite zur Länge
betragen 1 : 2 bis 1 : 7. Die Versetzung der Schwerpunkte geometrischer
Figuren der aktiven Flügelteile
des oberen Propellers gegenüber
den Schwerpunkten des unteren Propellers beträgt 5 – 25 Prozent von ihrer Länge. Die
Versetzung der Schwerpunkte geometrischer Figuren der aktiven Propellerflügelteile
ermöglicht
folgende Unterschiede im aerodynamischen Rotationswiderstand des
unteren und des oberen Propellers: der aerodynamische Rotationswiderstand
der Flügel
des oberen Propellers ist größer als
der des unteren. Bei der gleichen Leistungsentnahme von den Triebwerken,
die den oberen und den unteren Propeller drehen, rotiert deshalb
der untere Propeller schneller als der obere. Auf die Weise wird
durch den unteren Propeller eine effektive Beschleunigung des Luftstroms gewährleistet,
der von dem oberen Propeller in ihrem gemeinsamen Arbeitsbereich
erzeugt wird. Beim gleichen Leistungsverbrauch durch den oberen
und unteren Propeller rotiert der untere Propeller 1,2 – 2 mal
schneller als der obere. Infolgedessen werden sowohl durch den oberen
als auch durch den unteren Propeller effektive Luftströme erzeugt,
die höhere Fluggeschwindigkeit,
schnelleres Manövrieren
und größere Lasthebekraft
im Vergleich mit herkömmlichen
Hubschraubern gewährleisten.
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Der obere und untere Propeller werden
zur gegengesetzten Rotation unabhängig voneinander durch entsprechende
Triebwerke gebracht. Jeder der Triebwerke, der mit entsprechendem
Propeller kinematisch verbunden ist, ist imstande, beim ausgeschalteten
zweiten Triebwerk den Hubschrauber in der Luft zu halten und seine
sichere Landung zu ermöglichen.
Die voneinander unabhängigen
Propellerantriebe und die damit verbundene Möglichkeit, den Hubschrauberrumpf
durch Änderung
von Absolutwerten der Drehmomente an den Hubschrauber-Achswellen
nach rechts und links zu drehen bzw. manövrieren, bedingt die Unnötigkeit
und das Fehlen eines Stabilisators.
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Die Hubschrauberkabine hat die Form
einer Kapsel und ist an einer Führungsschiene
aufgehängt,
die mit Scharnieren am oberen Hubschrauberteil befestigt ist; die
Konstruktion ermöglicht
während des
Flugs eine erhöhte
Neigung des Hubschraubers nach vorne und hinten sowie eine Neigung
nach links und rechts, d. h. sie bedingt seine Bewegung mit einer
hohen Geschwindigkeit, mit gleichzeitigem Seitenmanövrieren
und Manövrieren
in alle Richtungen. Die Hubschrauberkabine befindet sich nicht im
von Propellern erzeugten Luftstrombereich und leistet keinen Widerstand
den Luftströmen
während
des Flugs. Das macht die Hubschrauberkonstruktion leichter und ermöglicht den
Einsatz von leistungsstärkeren
Triebwerken.
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Das unter der Kabine durch Scharniere
befestigte Fahrwerk ist gleichzeitig eine Greifeinrichtung (z. B.
bei unbemannten Hubschraubern).
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Der Hubschrauber hat zwei Propeller 3 und 4,
die auf einer geometrischen Achse 11 untereinander liegen.
(1, 2, 3, 4). Die Propeller 3 und 4 werden
unabhängig
von einander durch die Triebwerke 1 und 2 in gegeneinander
gerichtete Rotationen 5 und 6 gebracht, die mit
den Wellen 3' und 4' (2, 3) kinematisch verbunden sind.
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Die aktiven (den Luftstrom bildenden)
Flügelteile
(schraffiert) der Propeller 3 und 4 sind in folgenden
Richtungen erweitert: bei dem oberen Propeller 3 – von der
Drehachse 11 her, und bei dem unteren Propeller 4 – zu der
Drehachse 11 hin (3). Die
Schwerpunkte 16 und 17 geometrischer Figuren der
aktiven Flügelteile
sind dabei in den folgenden Richtungen versetzt: bei dem oberen
Propeller 3 – von
der Drehachse 11 her, und bei dem unteren Propeller 4 – zu den
Drehachsen 11 hin, und haben entsprechend eine Entfernung
O bis a und O bis b von der Drehachse 11 (1, 2, 3, 4).
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Die Kabine 7 des Hubschraubers
(1, 2) ist mittels des Bauteils 12 an
der Führungsschiene 13 aufgehängt und
kann sich darauf (d. h. an der Leitkurve der Linie 13') vor- und rückwärts bewegen,
(1, 2, 3, 4), z. B. mittels Hydraulikantriebe,
aus der Stellung 7' in
die Stellung 7''. Die Führungsschiene 13 ist durch
Scharniere 9 an den Teilen 8 am oberen Hubschrauberteil
(1, 2) befestigt.
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In der Ausgangsstellung („vor dem
Aufflug" und „Hängen in
der Luft", 1) hat die Achsenlinie 10 der
Kabine 7 eine Entfernung e – d von der Achsenlinie 11 der
Propeller 3 und 4. Die Linie 14, die durch
den Schwerpunkt der Triebwerksektion läuft, hat eine Entfernung g – e von
der Linie 11. In der Stellung befindet sich der Hubschrauber
im Gleichgewicht zu der Achsenlinie 11; die Drehebenen
der Propeller sind waagerecht. Die Kabine 7 (2) kann sich an den Scharnieren 9 mit
dem Winkel von der Achsenlinie 11 der Propeller 3 und 4 neigen.
Die Bewegungen der Kabine 7 an der Führungsschiene 13 (4) und Neigungen der Kabine
7 um den Winkel (2) sorgen
für Kursflug
und Manövrieren
des Hubschraubers. Das unter der Kabine 7 durch Scharniere
befestigte Chassis 15 ist gleichzeitig eine Greifeinrichtung
(z. B. bei unbemannten Hubschraubern). Im Flug ist das Chassis in
Richtung H zur Kabine 7 hin (2, 4) ausgerichtet.
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Der Hubschrauber hebt auf folgende
Weise ab. Es werden gestartet: das Triebwerk 2, das den Propeller 4 in
Richtung 6 dreht, und das Triebwerk 1, das den
Propeller 3 in Richtung 5 (3) dreht. Die weitere Erhöhung der
Motorumdrehungen erfolgt bei in Absolutwerten gleichen Drehmomenten
an den Achswellen 3' und 4' (um das Drehen
der Kabine zu vermeiden), (1).
Beim Abheben des Hubschraubers von dem Landeplatz ändern sich
die Absolutwerte der Drehmomente an den Achswellen 3'und 4'. Es ermöglicht ein
Wendemanöver
der Hubschrauberkabine um die Achse 11 herum in der ausgewählten Flugrichtung.
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Das Fliegen in der ausgewählten Flugrichtung
und Manövrieren
des Hubschraubers in der Luft werden auf folgende Weise bewerkstelligt.
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Die Hubschrauberkabine 7 bewegt
sich aus der Gleichgewichtsstellung 7' (1, 3) in Richtung hin zur Linie 14 des
Schwerpunkts der Triebwerksektion (1, 4), d. h. aus der Stellung 7' in die Stellung 7'' (3).
Der Hubschrauber neigt sich dabei mit dem Winkel in Flugrichtung
(4). Gleichzeitig mit der
Bewegung der Kabine und bei der Behaltung der Gleichheit von Absolutwerten
der Drehmomente an den Achsen 3' und 4' erhöhen sich die Rotationsgeschwindigkeiten
der Propeller 3 und 4. Der Hubschrauber bewegt
sich mit Beschleunigung fort. Die Hubschrauberkabine 7 (2) neigt sich mit dem Winkel
rechts oder links; es wird ein Manöver nach rechts oder links
durchgeführt.
Durch Änderung
der Angriffswinkel der Propellerflügel von + bis - (3, 1-1) (auch bei
konstanten Triebwerkumdrehungen) wird senkrechtes Manövrieren
durchgefuhrt.
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Die Leistungen der Triebwerke 1 und 2 sind gleich.
Bei den gleichen Umdrehungen der Triebwerke 1 und 2 und
gleichen Leistungsentnahmen von den Triebwerken 1 und 2 gleicht
der Absolutwert des Drehmoments an der Achswelle 3' des Propellers
3 dem Absolutwert des Drehmoments an der Achswelle 4' des Propellers 4.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Propellers 4 in Richtung 6 ist
dabei größer als
die Rotationsgeschwindigkeit des Propellers 3 in Richtung 5 (3). Der Hubschrauberrumpf
dreht sich dabei nicht um die Achse 11 herum. Das geschieht im Flug
ohne Wenden nach rechts oder links. Um den Hubschrauber z. B. nach
rechts zu lenken, muß man das
Verhältnis
der Drehmomente an den Achswellen 3'und 4' ändern (die Momente gleichen
in den Absolutwerten nicht). Dabei wird z. B. das Drehen des Propellers 4 in
Richtung 6 beschleunigt und das Drehen des Propellers 3 in
Richtung 5 verlangsamt (3). Auf
die Weise erfolgt das Wenden des Hubschraubers durch die Steuerung
der Drehmomente an den Achswellen 3' und 4' der Propeller 3 und 4 und
die Drehmomente an den Achswellen 3'und 4' der Propeller 3 und 4 werden
durch das Ändern
der Umdrehungen der Triebwerke 1 und 2 gesteuert.
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Der Auf- und Abstieg wird durch das Ändern der
Umdrehungen der Triebwerke (Propeller) sowie das Ändern der
Angriffswinkel der Propellerflügel
von + bis – (3, 1-1) erreicht.
Die vorgeschlagene Konstruktion reduziert den Treibstoffverbrauch,
gewährleistet
die volle Manövrierfähigkeit
des Hubschraubers in jede Richtung aus der Anfangsposition heraus.
Seine Herstellungskosten werden reduziert. Die Flugsicherheit ist
gesichert, weil der Hubschrauber in einer Notsituation mit einem
funktionierenden Triebwerk notlanden kann.
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Grafische
Darstellung
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1 Hubschrauber
in der Gleichgewichtsstellung („vor dem Aufflug" und „Hängen"), Seitenansicht.
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2 Hubschrauber,
Ansicht von hinten.
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3 Hubschrauber,
Ansicht von oben.
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4 Hubschrauber
beim Fliegen vorwärts, Seitenansicht.
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Die vorstehende Übersetzung der mir im Original
vorgelegten, in russischer Sprache abgefassten Urkunde ist richtig
und vollständig.