DE10300621B4 - Strahlantriebsverfahren z.B. für ein Segelflugzeug - Google Patents

Abstract

Anspruch Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeuges insbesondere eines Segelflugzeuges mittels Strahlen, die innerhalb des Fahrzeuges durch eine Turbomaschinen mit mehreren parallel fördernden Laufrädern auf einer Achse erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Ansaugströmung 4 und die Ausblasströmung 5 der Laufräder so geführt wird, dass
aa) die Zu- und Abströmöffnungen durch in die Oberflächenkontur einfahrbare Klappen 17, 19, 20, 9 verschlossen werden können,
ab) die Ausströmung direkt aus dem Spiralgehäuse bzw. Druckgehäuse 2 über den Ausströmkanal 8 nach außen erfolgt, und
ac) die Ausströmung über die Oberflächenkontur des Fahrzeuges erfolgt,
und dass
b) mittels der Strömung 4,5 durch mindestens eines der Laufräder der Antriebsturbomaschine 12 zusätzlich der Widerstand und Auftrieb des Fahrzeuges durch Ausblasen 40 bzw. Absaugen 39 beeinflußt werden kann.

Description

• Die Erfindung beschreibt ein Antriebsverfahren durch Fluidstrahlen.
• Reaktionsangetriebene Fahrzeuge werden durch Ausstoßen eines Fluidstrahles angetrieben. Dieser Strahl kann extern (= außerhalb eines Gehäuses) durch einen z. B. Propeller oder intern (innerhalb eines Gehäuses) durch z. B. eine Mantelschraube erzeugt werden. Diese Erfindung beschreibt eine verbesserte Schuberzeugung mittels eines 'intern' erzeugten Strahles.
• Bereits H. Coanda trieb ein Flugzug mit einem Radialverdichter, den ein Kolbenmotor antrieb, CH-58323 , 1911, oder Fr 762 688 , 1932. Caproni, ca. 1940, trieb ein Flugzeug (Typ CC1 oder CC2) mit Axialverdichtern und einem Kolbenmotor an.
• Einen solchen Antrieb, also Gebläse bzw. Turbomaschine und Kolbenmotor, bezeichnet R. Müller (1997) als 'Motor-Luft-Antrieb'.
• Rheinflugzeugbau stellte in den 70ger Jahren den Fantrainer her, der mit einem Impellerantrieb, Axialgebläse und (Dreh)Kolbenmotor ausgestattet war. Motorsegler mit Gebläse oder Turbinenantrieb (Hütter H 30 TS) werden auch in dem Artikel, Grundlagen des Motorseglers, von K. Löhner (1960) beschrieben.
• Einen Antrieb mit mehreren Laufrädern auf einer Achse beschreibt ( US 3 091 922 A ). Die axialen Laufräder saugen über eine gemeinsame Öffnung an und fördern in mehrere Auströmrohre, die von jedem Laufrad beliefert werden. Diese Ausströmrohre mit den Zuströmleitungen von den Laufrädern ragen starr aus der Rumpfkontur des Flugzeuges heraus.
• Der Antrieb ist eine Turbine, deren Strömung ein mit den axialen Laufrädern verbundenes Turbinenrad durchströmt und die axialen Laufräder über diese Koppelung antreibt.
• Wesentlich ist neben dem erzielbaren Schub 1. der Wirkungsgrad der Turbomaschine und 2. der Strahlwirkungsgrad. Antriebe mit schnellen Strahlen haben in langsamen Flugzeugen einen schlechten Strahlwirkungsgrad weswegen hier Propeller bislang dominieren.
• Ein kleines hochdrehendes Gebläse ist energetisch ungünstiger als ein größeres langsam drehendes Gebläse:
  Der Massenfluß und damit der erreichbare Schub lassen sich nur durch Drehzahlerhöhung und damit Geschwindigkeitserhöhung steigern. Sehr schnell gerät man in Bereiche ungünstigen Strahlwirkungsgrades und höherer Antriebsleistung, da der Schub nur quadratisch zur Drehzahl, aber die nötige Motorleistung kubisch, also mit der 3. Potenz, ansteigt.
• Ein besserer Strahlwirkungsgrad läßt sich durch Verwendung eines Gebläses größeren Durchmessers erreichen. Dieses fördert einen größeren Volumenstrom bei derselben Druckerhöhung, also Ausblasgeschwindigkeit.
• Das Ansaugen des Fluid kann auch durch spezielle Ansaugöffnungen bzw. Absaugfelder erfolgen. Das Ausströmen des Fluides kann auch durch spezielle Düsen oder Ausströmanordnungen erfolgen. Diese Methoden werden z. B. von Coanda DE 959 347 , US 2 946 540 oder US 2 157 281 , aber auch von Lachmann (1953), beschrieben, um einige alte Quellen zu zitieren. Man will durch Absaugen und/oder Ausblasen (auch zur Schuberzeugen) den Auftrieb zumeist erhöhen und/oder den Widerstand zumeist vermindern. Diese Auftriebs- und Widerstandsbeeinflußung an Körpern gehört zum Stand und zum aktuellen Forschungsgebiet der Technik.
• Ausblasung wird auch zur verbesserten Erfassung und Umlenkung eines Ansaugstromes verwandt, z. B., Bruno Eck, S. 125, 1972, oder PCT/DE 04439 , Anmeldung des Erfinders.
• Motorsegler sind seit den 30ger Jahren bekannt. Wolf Hirth baute den ersten Motorsegler mit Klapptriebwerk. Erst in den Jahren 1970–1990 setzten sich Klapptriebwerks-Motorsegler durch. Eine fast vollständige Übersicht von Motorsegler-Konzepten findet sich bei W. Klotz, DE 27 20 957 , 1977. Das Konzept des Motor-Luft-Antriebes auf ein modernes (Modell)-Segelflugzeug angewandt findet sich in DE 101 15 766 , wobei diese Anmeldung meiner Meinung nach keine Neuerung darstellt, vergl. z. B., CH-58323 , 1911.
• Diese Erfindung ist eine Verbesserung des Motor-Luft-Antriebskonzeptes, soll auch eine Alternative zum Klapptriebwerks-Motorsegler bieten und generell ein Antriebsverfahren für strahlgetriebene Fahrzeuge, in Fluiden z. B. Wasser oder Luft, und auch für Modelle oder Spielzeuge bieten.
• Die Erfindung
• Der Laufradgröße bei Gebläsen, die dem Antrieb dienen sollen, sind stets Grenzen gesetzt, speziell bei Luftfahrzeugen.
• Diese Erfindung schlägt den Einsatz von mehreren 'parallel' fördernden Gebläsen vor. Diese können auf einer oder auf mehreren Achsen montiert sein.
• In dieser Erfindung geht es in einer beispielhaften Ausführungsform darum, diese Gebläse, die von einem Motor oder mehreren Motoren angetrieben werden, innerhalb des Rumpfes (ev. auch der Tragfläche) eines Segelflugzeuges unterzubringen, ohne dass die äußere Form und damit die aerodynamischen Eigenschaften verändernde größere Bauteile, z. B. Propeller oder Propellertürme, ausgefahren werden müssen. Zweck ist der Antrieb als Heimkehrhilfe oder für den Eigenstart.
• Eine oder mehrere Zuströmöffnungen führen zu den Gebläserädern, die parallel durchströmt werden und anschließend den Strahl an der Außenhülle ausstoßen. Diese spezielle Art der Schuberzeugung Gebläse und Motor, also Motor-Luft-Antrieb, zeichnet sich auch durch die Mehr-Flutigkeit und Strömigkeit innerhalb einer Gebläseeinheit aus, wobei die Laufräder bevorzugt hintereinander angeordnet sind. Die verwandten Laufräder sind dabei bevorzugt Radialräder oder Meridionalräder (also eine Mischform zwischen Radial und Axialrädern) die gegenüber Leitungswiderständen nicht so empfindlich wie Axialräder reagieren. Die Auswahl der Räder erfolgt nach den erforderlichen Austrittsgeschwindigkeiten, Volumensrömen und der Art der Anwendung.
• Man unterscheidet über das Druckverhältnis Π zwischen Ventilatoren, 1 < Π < 1.1, Gebläsen 1,1 < Π < 3, und Verdichtern Π > 3. Für die Anwendung als Antrieb eines Segelflugzeuges mit Fluggeschwindigkeiten z. B. zwischen 20 und 60 m/s ist z. B. das Gebläserad eines luftgekühlten Volkswagenmotors mit Austrittsgeschwindigkeiten zwischen 50 m/s bei 5000 Rot/min und 100 m/s bei 10 000 Rot/min geeignet. Für eine Heimkehrhilfe kann eine Gebläseeinheit mit 1 oder 2 Gebläserädern genügen, um z. B. 100 N Schub zu erzeugen. Für den Eigenstart benötigt man mehr Schub und entsprechend mehr Gebläseräder.
• Der Antrieb ist zwischen dem reinen Strahlantrieb mit Verdichtern und Turbinen und dem Impellerantrieb einzuordnen. Mithilfe der Mehrflutigkeit und Mehrströmigkeit sind die Volumenstrome so groß, dass zumeist Ventilatoren oder Radialgebläse ausreichen, etwa hochdrehende Radialgebläse wie oben beschrieben, um den Schub zu erzeugen.
• Die Erfindung schlägt auch einen 'Technologietransfer' von der Landmaschinentechnik zur Luftfahrttechnik hin vor. Radiallaufräder, die auf einer Achse angeordnet sind und parallel fördern finden sich z. B. bei den luftgekühlten Sicher-Traktoren. Diese können im Rumpf eines Flugzeuges angeordnet werden, bei einem Segelflugzeugrumpf z. B. im Bereich der Tragflächenwurzeln.
• Die Luft kann dabei je nach Konfiguration in Einzel- oder Mehrfachspiralen gefördert werden, oder lediglich in einen Druckraum bzw. ein Druckgehäuse. Von diesem Druckgehäuse, bzw dem Spiralgehäuse, das für jedes Laufrad separat sein kann, das aber auch für mehrere Laufräder gemeinsam sein kann, wird zur Schuberzeugung ausgeblasen. Dabei können die Ausblasöffnungen mit Vorrichtungen zur Ansaugung von Umgebungsfluid versehen sein, um den Strahlwirkungsgrad zu erhöhen. Ferner kann man einen Teil des Fluids aus den Tragflächen oder am Schwanz ausblasen; einerseits für die Schuberzeugung, andererseits für die Beeinflussung des Auftriebes und/oder Widerstandes. Die Ansaugung erfolgt am besten über aerodynamisch optimierte Einläufe, z. B. NACA-Einlauf. Die Ansaugung kann aber auch mit einer Grenzschichtabsaugung an dem Fahrzeug, z. B. Flugzeug, verbunden sein. Die Ansaugung kann für jedes Laufrad separat oder für mehrere Laufräder gemeinsam erfolgen.
• Ein Vorteil der Widerstandsbeeinflussung liegt auch darin, dass sich der Schlupf des Flugzeuges erhöht, wodurch die notwendige Antriebsleistung sinkt.
• Die Luft -Öffnungen können dabei offen oder verschließbar ausgebildet sein. Der Antrieb kann von der Art (Dreh)kolben Verbrennungsmotor, Turbine, Elektromotor, Druckluftmotor, Gummimotor, Uhrwerk, Schwungmassenspeicher etc. sein, wobei letztere zwei Antriebsformen eher für Spielzeuge oder Modelle geeignet sind. Insofern die hier beschriebene Gebläseanordnung noch nicht in Verbindung mit Turbinen realisiert wurde, stellt auch die Verwendung einer Turbine als Antrieb eine Neuerung dar.
• Ausführungsform
• Anhand eines 'Strahlseglers', also ein Motorsegler, der von einem intern erzeugten Strahl angetrieben wird, wird diese Erfindung als technische Ausführungsform behandelt.
• Die Gebläse sind relativ klein und können z. B. gut hintereinander angeordnet in einem Rumpf untergebracht werden. Als Gebläse kommen z. B. die VW-und Sicher Kühlluftgebläse in Frage. Eine Verbesserung ist die Verwendung von leichteren Gebläserädern aus Faserverbundwerkstoffen. Eine sehr preiswerte Variante ist die Verwendung von Kunststoff-Laufrädern, z. B. solche aus Laubsaugern.
• Die Zuluft- und Abluftkanäle können den Platzverhältnissen des jeweiligen Flugzeuges angepaßt werden. Antrieb und Gebläseeinheiten werden so angeordnet, dass keine Probleme mit dem Schwerpunkt bestehen. Der Lufteintritt kann z. B. im Bereich der Flügelanschlüsse im Rumpf erfolgen, wie dies auch bei der H 30 TS der Fall war, oder auch im Bereich der Nase. Die Ausblasung kann direkt vom Spiral- oder Druckgehäuse nach außen erfolgen. Die Ansaugung kann mit der zusätzlichen Absaugung an turbulenzgefährdeten Stellen des Flugzeuges gekoppelt werden. So sind weitere Variante dieser Erfindung die zusätzliche Besaugung der Tragflächen oder des Rumpfes, z. B. im Bereich der Haube zum Tragflügel hin. Es kann auch eine zusätzlich Ausblasung aus den Tragflächen erfolgen.
• Die Kühlung des Antriebes erfolgt durch Kühlung mittels Luft oder auch durch Wasserkühlung, wobei die Wasserkühlelemente in die Luftführung eines oder aller Gebläse integriert sein können.
• Die Anordnung der Gebläseräder kann auf einer Achse hintereinander erfolgen. Bei kleineren Laufrädern können zwei solcher Achsen parallel betrieben werden. Die Ansaugöffnung der Gebläseräder wird bevorzugt in Strömungsrichtung ausgerichtet. Bei speziellen Einbausituationen kann das Gebläserad aber auch von hinten nach vorne oder von oben nach unten durchströmt werden. Ein Vorteil ist ferner, dass man die Gebläse auch den Platzverhältnissen entsprechend gekippt oder orientiert einbauen kann. Dies ist speziell dann sehr einfach, wenn jedes Gebläserad über einen eigenen Antrieb, z. B. Elektromotor, verfügt.
• Die Ansaug- und Ausblasöffnungen können im einfachsten Fall immer geöffnet sein. Man kann diese auch durch Klappen verschließen, was für den reinen Gleitflug vorteilhaft sein kann. Diese Klappen können durch Luftdruck des Gebläses gegen eine Rückstell-Kraft, z. B. durch eine Feder, geöffnet werden oder aber durch eine mechanische Vorrichtung, die z. B. mit Einschalten des Motors betätigt wird.
• Eine teilweise Verengung der Ausströmklappen beim Betrieb, bewirkt bei einer entsprechenden Gebläsekennlinie, eine Druckerhöhung, also höhere Ausströmgeschwindigkeit. Man kann derart die mögliche Fluggeschwindigkeit erhöhen, speziell bei Flugzeugen, die nur geringe Schwebeschübe benötigen! Diese Vorrichtung entspricht von der Wirkung einem Verstellpropeller. Ein wesentlicher Effekt der Erfindung ist auch die Beschleunigung der Strömung mit einer möglichen Komponente senkrecht zur Antriebs- oder Austrittsrichtung. Die Strömung muß dann vor dem Austritt umgelenkt werden. Vor oder während der Umlenkung, also der Impulsabgabe an das Fahrzeug, bietet sich die Einmischung von Umgebungsfluid an, um den Vortriebswirkungsgrad zu erhöhen.
• Die Ausströmöffnungen können als 'Propulsionelemente' ausgeführt sein, die durch Ansaugen von Umgebungsfluid den Massenstrom erhöhen und dadurch den Strahlwirkungsgrad verbessern. Dieses Ansaugen von Umgebungsfluid als Nebenstrom kann lediglich durch Luftzuführungen und/oder durch Ausblasen einer Induktionsströmung und/oder frontalen Strömung erfolgen, indem ein Teil der Antriebsströmung auch zur Erzeugung einer verstärkten Nebenströmung dient, was zur Erhöhung des Startschubes vorteilhaft ist. Dies kann z. B. durch zusätzliche Verwendung von 'Frontal-Wirbel-Generatoren' in wandintegrierter Bauausführungen, z. B. Anmeldung PCT/DE 04439 , z. B. 6, geschehen. Diese Propulsionselemente können den Anströmbedingungen entsprechend verstellbar ausgebildet sein. Zum Erreichen höherer Geschwindigkeiten kann der Nebenstrom reduziert oder völlig abgestellt werden.
• Zeichnungen
• In Verbindung mit Zeichnungen wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
• 1 ein Gebläse mit Doppelspirale
• 2 ein Gebläse mit Einfachspirale
• 3 ein Gebläse mit den Luftströmen
• 4 ein Gebläse mit den Luftkanälen
• 5a–c Schemata von verschiedenen Gebläsekonfigurationen
• 6 eine mehrströmige Antriebseinheit mit Motor modular aufgebaut und schematisch
• 7a–d die Ansichten eines Strahlseglers
• 8a–c Gebläsekonfigurationen
• 9a, b Luftauslässe auf dem Rumpf angeordnet
• 10a–d Lufteinlässe
• 11a–f Luftauslässe teilweise mit Propulsionsflächen
• 12a–d einen Luftaustritt mit Nebenstrom
• 13a–d eine kombinierte Ausström-Nebenstromklappe
• 14a, b ein Schema für die Ausblasung/Absaugung
• 2 zeigt das Gebläse mit Einfachspirale.
• 3 zeigt ein Gebläse wie in 1. Die Ansaugströmung 4 wird von dem Gebläserad beschleunigt und strömt in Form von zwei Strahlen 5 aus.
• 4 zeigt zusätzlich den Ansaugkanal 7 und die Ausströmkanäle 8a und 8b. An den Ausströmkanal 8a schließt die offene Ausströmklappe 9a an. Der Kanal 8b ist durch die geschlossene Ausströmklappe 9b blockiert. Im normalen Betrieb werden beide Klappen 9a, 9b gleichzeitig geöffnet zum Ausströmen oder geschlossen, wenn nicht ausgeströmt wird. Die Gebläseachse ist mit 44 gekennzeichnet. Die in 4 gezeichnete Einheit kann man als eine Art Gebläsemodul auffassen, das sich auch schematisch darstellen läßt.
• 5a zeigt 4 schematisiert. Eine Ansaugströmung 4 wird von der Gebläseeinheit 10a, Gebläseachse parallel zur Zeichenebene, in zwei Strahlen 5 beschleunigt. 5b zeigt den Fall, dass 2 Ansaugströme 4 von der Gebläseeinheit 10b in einem einzigen Strahl 5 ausgeströmt werden, wie dies z. B. bei einer Einfachspirale wie in 2 der Fall ist. 5c zeigt das Schema von 5b als Aufsicht, Gebläseachse dabei senkrecht zur Zeichenebene, wobei eine einzige Ansaugströmung 4 von der Gebläseeinheit 10c als Strahl 5 ausgeströmt wird.
• 6 zeigt links eine Gebläseeinheit 10 wie in 4. Derartige Gebläseeinheiten oder -module können zu einer größeren Gesamtgebläseeinheit bestehend aus den Einheiten 10a–d verbunden werden. Dabei können diese Gebläse durch die Kraftübertragung 41, z. B. eine gemeinsame Achse durch die Antriebseinheit 14 durch einen Motor direkt oder über eine Kraftübertragung mit Unter bzw. Übersetzung angetrieben werden. Die Gebläseeinheit in 6 ist vierflutig, d. h. es wird von 4 Kanälen angesaugt, und 8 strömig, d. h. es wird aus 8 Öffnungen ausgeströmt. Nimmt man die Gebläseeinheit 10 links vom Antrieb 14 hinzu so hat man eine 5 flutige und 10 strömige Gesamtgebläseeinheit. In der Zeichnung 6 unten wird die Gebläsekonfiguration der Einheiten 10a–d als Gebläseeinheit 12 schematisch dargestellt, die die Ströme 4a–d ansaugt und die Doppelstrahlen 5a–d ausströmt.
• 7a zeigt die Vorderansicht, 7b die Aufsicht und 7c, d die Seitenansicht eines Segelflugzeuges mit Strahlantrieb, eines Strahlseglers.
• Dabei sind in 7a die ausgefahrenen Luftaustritte 17 und der geöffnete Lufteintritt 16 des Flugzeuges 13d zu erkennen.
• In 7b sieht man eine Aufsicht auf das Flugzeug 13b, bei dem die Ansaugströmung 4 im vorderen Bereich der Tragflächen durch den Lufteintritt 16 erfaßt wird und im hinteren Bereich der Tragflächen durch die Luftaustritte 17 als Antriebsströmung 5 austritt.
• 7c zeigt eine Seitenansicht des Flugzeuges 13c. Die Antriebseinheit 14 treibt die Gesamtgebläseeinheit 12b, die den Strom 4 ansaugt und den Strahl 5 ausstößt. Die Betätigung des Antriebssystemes erfolgt über die Steuereinheit 15, die über Möglichkeiten a) 30a, b) 30b, c) 30c zur Betätigung und/oder Regelung des a) Lufteintrittes 16, des b) Antriebes 14 und des c) Luftaustrittes 17 verfügen kann.
• 8a–c zeigt verschiedene Konfigurationen die Gebläse anzuordnen. 8 zeigt eine Gesamtgebläseeinheit 32 mit 4 Laufrädern, die jeweils über Doppelspiralen verfügen, wie z. B. in 6 dargestellt. Die Ansaugströme 4a–d werden beschleunigt und als Doppelstrahlen 5a–d ausgeströmt.
• 8b zeigt eine Gesamtgebläseeinheit 33 mit 2·4 Gebläsen mit Einfachspiralen. Die Gebläse 10a–d und 10e–h saugen die Ströme 4a–h von vorne an und stoßen die Antriebsstrahlen 5a–h seitlich aus. Die Gebläseachsen sind in etwa parallel zur Rumpflängsachse ausgerichtet. 8c zeigt eine Gesamtgebläseeinheit 34 bei der 2·4 Gebläse mit Einfachspiralen mit den Achsen parallel zur Flugzeughochachse, also senkrecht zur Zeichenebene, angeordnet sind. Die Gebläse 10a–d und 10e–h saugen die Ströme 4a–h von oben an und stoßen die Antriebsstrahlen 5a–h seitlich aus.
• 9a zeigt einen Rumpf 31b, bei dem die Luftaustrittsklappten 17a–d seitlich im Rumpf hintereinander angeordnet sind. Der Lufteintritt 18 ist im Bereich der Flügel 35 auf der Rumpfoberseite angeordnet.
• 9b zeigt Möglichkeiten die Luftaustrittsklappe 17a z. B. in den Bereich der Flügelnase zu legen, während die Luftaustritte 17b–d diagonal über dem Rumpf 31b hinter den Tragflächen verteilt sind.
• Der Lufteintritt 18 wird in 10a–d genauer dargestellt. Die Ansaugströme 4a–d werden über die Ansaugkanäle 7a–7d erfaßt. Dabei zeigt 10a, c die Möglichkeit alle Kanäle auf einmal mit einer Gesamteinströmklappe 19 zu öffnen, 10a, oder zu schließen, 10c. In 10b, d wird die Möglichkeit dargestellt die einzelnen Kanäle 7a–d durch die Klappen 20a–d zu öffnen, 10c, oder zu schließen 10d.
• Der Austritt der Strömung erfolgt über Austrittsöffnungen 11a–f. Dabei stellt 9b in 11a eine geschlossene und 9a in 11b eine geöffnete Austrittsklappe dar, die z. B. über Drehelemente 23, z. B. Klavierband, verformbar ist. Innerhalb der Klappe kann sich ein weiteres elastisches Luftführungelement 24 befinden, das bei geöffneter Klappe 9a eine bessere Umlenkung des Ausblasstromes 5 bewirkt. Der Strom 5 wird durch Beschleunigung des Ansaugstromes 4 durch das Gebläselaufrad 21b erzeugt.
• Man kann über Ansaugung von Umgebungsfluid als Nebenstrom 25 den Vortrieb erhöhen. Die Austrittsströmung 5n saugt dabei den Nebenstrom 25 mit an. Der Mischstrahl 5n wird von der Klappe 22 umgelenkt, wobei Vortrieb erzeugt wird, weswegen diese Klappe auch als Propulsionsfläche 22 bezeichnet werden kann.
• Die Propulsionsfläche 22 kann man z. B. für den Schnellflug durch eine geeignete Mechanik, z. B. eine Führung, direkt an den Rumpf verschieben. 11d zeigt die verschobene Propulsionsfläche dort als 22a. Das Prinzip der Umlenkung des aus dem Kanal 8 kommenden Strahles 5 entspricht dem von 11b.
• 11e zeigt eine Kombination von zwei Propulsionsflächen 22a und 22b, die ebenfalls das Ansaugen des Nebenstromes 25 in den Strahl 5n ermöglichen. In der 11f findet sich findet sich eine dritte Propulsionsfläche 22c. Mit dieser Anordnung läßt sich ein noch größerer Nebenstrom 25 durch den Strahl 5n erfassen.
• Die Klappen 22, 22a, 22b, 22c können entweder als unbewegliche oder als verstellbare und optional einfahrbare Vortriebselemente ausgeführt sein. Der Luft kann ferner durch eine ebenfalls feste oder verstellbare und optional einfahrbare Steuerklappe 22d, stromabwärts angebracht, auf die Propulsionsflächen hingelenkt werden, wie dies in den 11c, f dargestellt ist.
• 12a–d zeigt eine mögliche Bauausführung für eine Nebenstromklappe 26 vor der Austrittsklappe 9a. 12a zeigt wie der Nebenstrom 25 bei geöffneter Nebenstromklappe 26 durch den Kanal 42 zu der aus dem Kanal 8 kommenden Austrittsströmung 5 hingelenkt wird, sich vermischt und als Strom mit Nebenströmung 5n austritt. Der Nebenstrom 25 kann durch eine teilweise geöffnete Klappe 26a reguliert werden, 12b, oder durch die geschlossene Klappe 26b völlig unterbrochen werden. Für die reine Segelstellung kann die Anordnung, 12d, durch die geschlossenen Klappen 26b und 9b an die Oberflächenkontur angepaßt werden.
• Man kann die in 11 und 12 vorgestellten Funktionen, der Regulierung des Nebenstromes 25 und der Auströmung 5 bzw. 5n, auch in einer Klappe zusammenfassen, 13a–d.
• Die kombinierte Ausström-Nebenstromklappe 27 ist in 13a in geöffneten, Zustand dargestellt. Der durch den Kanal 43 eintretende Nebenstrom 25 wird von der Strömung 5 angesaugt und tritt als Strahl mit Nebenströmung 5n aus. Die Nebenströmung 25 kann durch eine Zusatzströmung 6 verstärkt werden, 13d. Diese Strömung kann durch ein Ausblaselement, 28, z. B. einen Frontalwirbelgenerator in ebener Bauausführung, erzeugt werden, wobei die Zuströmung 29 als Teilstrom der Strömung 5 erfolgen kann.
• 13b zeigt die Klappe 27 als reine Austrittsklappe ohne Nebenstrom. 13c zeigt die Klappe 27 in eingefahrenem Zustand. Auch diese Klappe 27 kann als feste oder bewegliche und optional einfahrbare Vortriebseinheit ausgeführt sein.
• 14a, b zeigt prinzipielle Möglichkeiten der Auftriebs- und/oder Widerstandsbeeinflussung mittels einer Blas- und/oder Saugströmung an einem Bauteil eines Fahrzeuges, z. B. hier eine Tragfläche 35 eines Flugzeuges. Man kann aber 14 auch als ein Schema verstehen, wie eine Antriebsströmung auf ein Bauteil eines Fahrzeuges, hier z. B. eine Tragfläche 35 eines Flugzeuges, geführt wird. Die Tragfläche 35, untergliedert sich in einen Raum 37 vor dem Holm 36 und einem Raum 38 hinter dem Holm. Die Ansaugströmung 39a/39b aus dem Raum 37/38 vor/hinter dem Holm 36 kann entweder von der gesamten Ansaugströmung 4 her erfolgen, d. h. alle Laufräder der Gebläseeinheit 12 saugen ab. Dies ist in 14a der Fall. Das Analoge kann für die Ausblasströmung gelten. Diese wird von der gesamten Ausblasströmung 5 abgezapft, um eine Ausblasströmung 40a/40b im Raum 37/38 vor/hinter dem Holm 36 zu erzeugen.
• 14b zeigt, wie beispielhaft wie einzelne Gebläse der Gebläseeinheit 12 entweder absaugen, 10a, oder ausblasen 10b. Die Ansaugströmung 39a und/oder 39b ist ein Teilströmung der Ansaugströmung 40. Die Ausblasströmung 40a und/oder 40b ist eine Teilströmung der Ausblasströmung 5b.
• Literatur
• Eck, Bruno, 1972, Ventilatoren, Springer Verlag, 5. Auflage, ISBN-3-540-05600-9
• Lachmann, Gustav Victor, 1953, Allgemeine Probleme der Grenzschichtsteuerung, Jahrbuch 1953 der WGL
• Löhner, Kurt., 1960, Grundlagen des Motorseglers, Jahrbuch 1960 der WGL, DK 629.135.15
• Müller, Reinhard, 1997, Luftstrahltriebwerke, Vieweg, Braunschweig, ISBN 3-528-06648-2

1

Gebläserad

2

Spiralgehäuse, Druckgehäuse

2a

Spiralgehäuse-Doppelspirale

2b

Spiralgehäuse-Einfachspirale

3

Luftaustritte aus der Spirale

4

Ansaugströmung-generell

4a–d

Ansaugströmung für die Gebläseeinheiten 10a–d

5

Ausblasströmung generell

5n

Ausblasströmung mit Nebenstrom

5a–d, e–h

Ausblasströmung der Gebläseeinheiten 10a–d.e–h

6

Induktionsströmung und/oder frontale Strömung

7

Zuströmkanal

7a–d

Zuströmkanal für die Gebläseeinheit 10a–d

8

Ausströmkanal

8a–d

Ausströmkanal der Gebläseeinheiten 10a–d

9a

Ausströmklappe (offen)

9b

Ausströmklappe (geschlossen)

10

Gebläseeinheit = Laufrad, Gehäuse, Zuström, Ausströmkanäle

10a–d, e–h

Gebläseeinheit a–d, e–h

11

Gesamtgebläseeinheit

12

Gesamtgebläseeinheit aus Gebläseeinheiten schematisiert

12b

Gesamtgebläseeinheit schematisiert

13a

Flugzeug Seitenansicht

13b

Flugzeug Aufsicht

13c

Flugzeug Frontalansicht

14

Antriebseinheit

15

Betätigungs oder Regelungsheinheit

16

Lufteintritt

17

Luftaustritt

17a–d

Luftaustrittsklappen z. B. der Gebläseeinheiten 10a–d

18

Lufteintrittselement

19

Gesamteinströmklappe

20a–d

Einströmklappen der Zuströmkanäle 7a–d

21

Laufrad

22

Propulsionsfläche

22a

Propulsionsfläche klappbar

22b

zweite Propulsionsfläche, verstellbar/einfahrbar

22c

dritte Propulsionsfläche, verstellbar/einfahrbar

22d

Steuerklappe, verstellbar/einfahrbar

23

Drehelement z. B. Scharnier

24

elastische Abdichtung

25

Nebenstrom

26

Nebenstromklappe

26a

Nebenstomklappe halb offen

26b

Nebenstromklappe geschlossen

27

kombinierte Ausström-Nebenstromklappe

28

Ausblaselement für Induktionsströmung z. B. Frontalwirbelgenerator

29

Zuluft für verstellbar/einfahrbar Frontalwirbelgenerator

30a

Betätigung bzw. Regelung Einströmöffnung

30b

Betätigung bzw. Regelung Motor

30c

Betätigung bzw. Regelung Ausströmöffnung

31a

Flugzeugrumpf Aufsicht

31b

Flugzeugrumpf Seitenansicht

32

Gesamtgebläseeinheit mit 4 Laufrädern mit Doppelspiralen hintereinander – Eintrittsöffnung nach vorne

33

Gesamtgebläseeinheit mit 2·4 Laufrädern mit Einfachspiralen hintereinander – Eintrittsöffnung nach vorne

34

Gesamtgebläseeinheit mit 2·4 Laufrädern mit Einzelspiralen hintereinander, – Eintrittsöffnungen nach oben

35

Flügel, Tragfläche

36

Holm

37

Raum vor dem Holm

38

Raum hinter dem Holm

39

Absaugströmung

39a/b

Absaugströmung vor/nach dem Holm

40

Ausblasströmung

40a/b

Ausblasströmung vor/nach dem Holm

41

Kraftübertragung

42

Nebenstromkanal in 12

43

Nebenstromkanal 13

44

Gebläseachse

Claims (8)

1. Anspruch Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeuges insbesondere eines Segelflugzeuges mittels Strahlen, die innerhalb des Fahrzeuges durch eine Turbomaschinen mit mehreren parallel fördernden Laufrädern auf einer Achse erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Ansaugströmung 4 und die Ausblasströmung 5 der Laufräder so geführt wird, dass aa) die Zu- und Abströmöffnungen durch in die Oberflächenkontur einfahrbare Klappen 17, 19, 20, 9 verschlossen werden können, ab) die Ausströmung direkt aus dem Spiralgehäuse bzw. Druckgehäuse 2 über den Ausströmkanal 8 nach außen erfolgt, und ac) die Ausströmung über die Oberflächenkontur des Fahrzeuges erfolgt, und dass b) mittels der Strömung 4,5 durch mindestens eines der Laufräder der Antriebsturbomaschine 12 zusätzlich der Widerstand und Auftrieb des Fahrzeuges durch Ausblasen 40 bzw. Absaugen 39 beeinflußt werden kann.
2. Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtgebläseeinheit 12 sich aus mindestens zwei Gebläsemodulen 10a, b zusammensetzt.
3. Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gesamtgebläseeinheiten 12 nebeneinander angeordnet werden.
4. Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Nebenstrom 25 durch Propulsionsflächen 22a–d, Nebenstromklappen 26, 27 oder durch Nebenstromklappen 27 kombiniert mit frontaler oder induzierender Strömung 6 erzeugt wird.
5. Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen 17 hintereinander angeordnet sind.
6. Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsart ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor, eine Turbine, ein Schwung massenspeicher, ein Druckspeichermotor, ein Gummimotor oder ein Uhrwerk ist.
7. Antriebsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1–6 vorgesehen als Heimkehrhilfe oder für den Eigenstart eines Segelflugzeuges oder Modellflugzeuges.
8. Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1–7 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Flugzeug, Wasserfahrzeug, z. B. ein Boot oder Schiff, ein Bodeneffekt-Fahrzeug, Luftkissenfahrzeug oder ein Fahrzeug mit Rädern, Kufen oder Skiern ist.