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Paragleiter-Fluggerät mit geregelt ausfahrbaren flexiblen Flügelflächen
Es sind Projekte bekannt, die bei der Bergung von Raumfahrzeugen, Raketen und dergleichen
Fluggeräten die Verwendung des Paragleiters vorsehen. Hierbei kann der Paragleiter
entweder vor oder auch erst nach dem Eintauchen des Fluggerätes in die Atmosphäre
zum Einsatz gelangen. Eines der bekanntesten dieser Projekte verwendet einen Paragleiter
mit Versteifungsgliedern, die aus aufblasbaren Schläuchen bestehen. Als Versteifungsglieder
sind der mittlere Längsträger und die zwei Seitenträger zu verstehen. Ein derartiger
Paragleiter kann gefaltet in das zu bergende Fluggerät eingelegt und für den Einsatz
vermittels einer entsprechenden Vorrichtung ausgeworfen und anschließend entfaltet
werden.
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Wird der Paragleiter oberhalb der Atmosphäre ausgeworfen, so blähen
sich seine flexiblen Flügelflächen mit zunehmendem Luftwiderstand langsam auf und
beginnen zu tragen, und das Fluggerät wird abgebremst. Beim Auswerfen innerhalb
der Atmosphäre erfolgt, durch den Luftwiderstand bedingt, ein sehr schnelles Entfalten
der flexiblen Flügelflächen. Durch die hierbei am Paragleiter auftretenden aerodynamischen
Kräfte entsteht ein sogenannter Entfaltungsstoß, der eine Zerstörung der flexiblen
Bespannungen bewirken kann. Auch können durch die plötzliche Abbremsung des Flugkörpers
die in ihm enthaltenen empfindlichen wissenschaftlichen Geräte beschädigt werden.
Um dennoch den Paragleiter auch innerhalb der Atmosphäre auswerfen zu können, wurde
vorgesehen, daß der in die Atmosphäre eintauchende Raumflugkörper vorerst durch
einen Stabilisierungsfallschirm verzögert und dann erst der Paraa eiter einaesetzt
0 C wird. Diese Methode ist jedoch aufwendig und kompliziert.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, die flexiblen Bespannungen zwischen
einer ortsfesten und einer in Ausfahrrichtung der Flügel beweglichen Klemmstelle
hindurchzufühien. Hierdurch können die Flügel aus einem den mittleren Längsträger
bildenden Flugkörperrumpf ausgefahren bzw. in denselben eingezogen werden. Ein geregeltes
Aus- und Einfahren der Flügel ist damit gegeben. Durch dieses geregelte Aus-und
Einfahren der Flügel ist auch ein Ausfahren derselben innerhalb der Atmosphäre möglich,
ohne daß der auftretende Entfaltungsstoß Beschädigungen irgendwelcher Art hervorruft.
Die flexiblen Flügelflächen können kontinuierlich vergrößert werden, so daß eine
lan-saine Abbremsung des Fluggerätes erzielt wird.
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Die nachstehend beschriebene Erfindung gibt eine weitere Ausbildung
eines Paragleiter-Fluggerätes mit Z, (Yeregelt ausfahrbaren Flügelflächen, bei dem
das Ausfahren der Flügelflächen in noch einfacherer und wirksamerer Weise durchgeführt
werden kann.
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Erfindungsgemäß weisen die flexiblen Bespannungen radial zur Vorderspitze
der Flügelflächen verlaufende Verdickungen auf und sind während des Ausfahrens der
flexiblen Flügelflächen zwischen am mittleren Längsträger angeordneten, das Ausfahren
regelnden, drehbaren Walzen hindurchgeführt. Hierbei Können die flexiblen Bespannungen
der Flügel-
flächen der linken und rechten Flügelfläche gemeinsam oder auch
getrennt zwischen jeweils einem Walzenpaar hindurchgeführt sein. Der Abstand der
Walzenoberflächen eines Walzenpaares ist so gewählt, daß ein ungehindertes Gleiten-
der flexiblen Bespanrun-, ohne Verdichungen zwischen den Walzen möglich ist. Jede
oder auch nur eine Walze eines Walzenpaares ist mit Aussparungen versehen, in die
währepd des Ausfahrens der flexiblen Bespannungen die VerdIck,ungen derselben aufgenommen
werden. Weiterhin sind die beiden Walzen eines Walzenpaares über ein Getriebe miteinander
verbunden, so daß die -egensinnigen Drehbewegungen der Walzen synchron sind.
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An Hand der fol-enden Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher
erläutert. Es zeigt F i g. 1 in der Draufsicht ein Paragleiter-Fluggerät,
dessen Flügelflächen aus de-in mittleren Längsträger ausfahrbar sind, F i
g. 2 in der Vorderansicht ein Walzenpaar zum -emeinsamen Ausfahren der linken
und rechten Flügelfläche, F i g. 3 in der Vorderansicht ein Walzenpaar zum
Ausfahren einer Flügelfläche, F i g. 4 eine weitere Ausbildung eines Walzenpaares
zum Ausfahren einer Flügelfläche, Z,
F i g. 5 die
Antriebsseite eines weiteren Walzenpaares zum gemeinsamen Ausfahren der Flügelflächen,
F i g. 6 eine Draufsicht der F i g. 5.
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Die in den einzelnen Figuren sich wiederholenden gleichen Teile sind
mit gleichen Ziffern bezeichnet.
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F i g. 1 zeigt in, der Draufsicht ein Paragleiter-Fluggerät,
dessen Flügelflächen aus dem mittleren Längsträger 1 ausfahrbar sind. Um
die Flügelflächen auszufahren, werden die an den mittleren Längsträger
1
anlegbaren Seitenträge#r 2 und 3 durch das Spreizglied
8 gespreizt und die flexiblen Bespannungen aus dem mittleren Längsträger,
in dem sie verstaut waren, gezogen. Die flexiblen Bespannungen 4 und 5 mit
den Verdickungen 6 werden durch Drehen der Walzen 7
freigegeben. Die
Drehbewegungen der Walzen 7 werden durch einen beliebigen Antrieb
9 gesteuert. Die Walzen 7 sind durch das Getriebe 12 miteinander so
verbunden, daß ihre Drehgeschwindigkeiten gleich sind.
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In der F i g. 2 ist das Zusammenwirken der Walzen
7 und der in diesem Beispiel auf der Unterseite der flexiblen Bespannungen
4 undS angebrachten Verdickungen 6 ersichtlich. Die die Verdickungen
6
bildenden Stäbe können aus Holz, Plastik oder Metall sein. Im Beispiel sind
die Stäbe, auf der flexiblen Bespannung aufgebracht. Sie können aber auch innerhalb
derselben sein. Es ist auch denkbar, daß die Verdickungen 6 aus in die flexiblen
Bespannungen eingewebten Schnüren od. dgl. bestehen. Durch die Verdickungen
6 ist ein Hindurchgleiten eines ganzen flexiblen Flügels zwischen den Walzen
7 auf einmal nicht möglich. Erst durch das Drehen der Walzen 7
werden
die in die Aussparungen 10 sich einfügenden Verdickungen frei. Der Ablauf
ist folgender: Die sich drehenden Walzen 7 ergreifen mit ihren Aussparungen
10 die Verdickungen 6 der flexiblen Bespannungen 4 und 5. Die
Verdickungen 6 mit den Bespannungen 4 und 5 werden bei weiterem Drehen
der Walzen 7 aus dem andeutungsweise gezeigten Aufnahmebehälter
11 nach außen gezogen. Nachdem so die Verdickungen 6 die Walzen
7 passiert haben, werden die flexiblen Bespannungen 4 und 5 durch
die auf sie wirkenden aerodynamischen Kräfte zwischen den Walzen hindurchgezogen,
bis die nächsten Verdickungen 6 die Walzen erreicht haben und erst bei weiterer
Drehung derselben sie passieren können. Hierbei wird durch die radiale Anordnung
der Verdickungen zur Spitze hin am hinteren Ende des Paragleiters mehr Bespannung
freigegeben als am vorderen. Die Abwicklung wird also durch das Erreichen der Walzen
durch die Verdickungen abgestoppt, und es entsteht eine diskontinuierliche Abwicklung.
Bei entsprechendem Verhältnis des Durchmessers einer Verdickung zum Durchmesser
der Walze kann der von der Verdickung ausgehende Kraftvektor durch die Mitte der
Walze gehen. Hierdurch wird das Drehmoment um die Walzen gleich Null, und es sind
keine Sperreinrichtungen, die ein Drehen der Walzen verhindern, notwendig.
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In der F i g. 3 ist ein Walzenpaar dargestellt, das dem Ausfahren
von einer einzigen Flügelfläche dient. Für die andere Flügelfläche ist nochmals
ein Walzenpaar vorhanden, das, mit dem ersten durch ein Getriebe 24 verbunden, mit
diesem synchron umläuft. Das Prinzip des Ausfahrens ist das gleiche wie beim gemeinsamen
Ausfahren der flexiblen Bespannungen durch ein Walzenpaar. Die Walze 13 kann
jedoch ohne Aussparungen und ohne Antrieb, wie gezeigt, ausgeführt werden.
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In der F i g. 4 ist eine weitere Ausbildung eines Walzenpaares
zum Ausfahren einer einzigen Flügelfläche gezeigt. Im Vergleich zu dem Walzenpaar
der F i g. 3 unterscheidet es sich dadurch, daß die Walze 7
mit einer
größeren Anzahl von Aussparungen versehen ist und daß die Drehbewegungen der Walzen
7
und 13, die über ein Getriebe gekoppelt sind, durch einen mit einem
Impulsgeber verbundenen Anker 14 gesteuert werden. Die Ankerklauen 15 greifen
in das entsprechend ausgebildete Steigrad 16 und bewirken dessen Hemmung.
Das Steigrad 16 ist mit der Walze 7
fest verbunden. Jede durch einen
Impuls vom Impulsgeber 25 ausgelöste Ankerschwenkung um die Ankerachse
17 gibt die Walze 7 für eine bestimmte Drehbewegung frei, und eine
Verdickung 6 kann die Walzen 7 und 13 passieren.
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In der F i g. 5 werden wiederum beide flexiblen Bespannungen
zwischen den Walzen 7 eines Walzenpaares hindurchgeführt. In diesem Beispiel
werden die Drehbewegunggen der Walzen 7 von der während des Ausfahrens der
flexiblen Flügelflächen wirksamen Zugkraft der flexiblen Bespannungen bestimmt.
Die Walzen 7 sind durch ein Getriebe 12 verbunden und werden von den gewundenen
Biegefedem 18, die ein konstantes Drehmoment an den Walzen 7 bewirken,
angetrieben. Um durch das dauernd auf die Walzen 7
wirkende konstante Drehmoment
der Biegefedern 18
ein Durchdrehen der Walzen 7 zu verhindern, sind
an einer oder auch an beiden Walzen die Stifte 19
angebracht, die mit der
oder den Sperrklinken 20 zusammenwirken. Nach einer halben Umdrehung der Walzen
7 werden sie durch den an der Sperrklinke 20 anschlagenden Stift
19 gestoppt. Die Sperrklinke 20 ist ein um die Achse 21 drehbarer zweiarmiger
Hebelarm, dessen, auf der Zeichnung gesehen, linke Stimfläche als Anschlag für den
Stift 19 ausgebildet ist. Wenn die nächstfolgende Verdickung 6 an
dem über den Walzenrand hinausstehenden rechten Hebelarm angreift, wird die Sperrklinke
20 um die Achse 21 geschwenkt und gibt den Stift 19 frei. Hierdurch sind
auch die Walzen 7 für die nächste halbe Umdrehung freigegeben. Es kann also
immer nur eine Verdickung die Walzen 7 passieren. Die nächste halbe Umdrehung
findet jedoch nur bei einer vorbestimmten Zugkraft der flexiblen Bespannung statt.
Ist die Zugkraft höher, so wird durch eine Bremseinrichtung ein Drehen der Walzen
7 und dadurch ein Ausfahren der flexiblen Bespannungen verhindert. Die Bremswirkung
an den Walzen 7 wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Walzen
7 in Aus- bzw. Einfahrrichtung der flexiblen Bespannungen verlagerbar sind
und an ihren Enden eine Lauffläche 28 besitzen, die nicht mit Aussparungen
versehen ist. Die Verlagerung der Walzen 7 wird durch eine Lagerung ihrer
Wellen erzielt, die in paralleler Richtung verschiebbar sind. Die Wellen sind fliegend
an einer Feder 22 gelagert. Wenn die Zugkraft der flexiblen Bespannungen größer
ist als die dieser entgegengesetzt wirkende Kraft der Feder 22, werden die Laufflächen
an die Bremsflächen 23 angedrückt und die Walzen 7 abgebremst. Ein
weiteres Abwickeln der flexiblen Bespannungen findet erst dann wieder statt, wenn
die Zugkraft der flexiblen Bespannungen nachläßt und die Reibung der Bremsflächen
von den Federn 18 überwunden wird. Die Bremseinrichtung verhindert also,
daß bei zu großen aerodynamischen
Kräften das Ausfahren der flexiblen
Bespannung zu schnell abläuft und vermeidet die Zerstörung derselben durch den Entfaltungsstoß.
Es wird durch das Zusammenwirken der einzelnen Teile, Verdickung, Walzen, Antrieb,
ein gesteuertes Ausfahren ermöglicht. Ist die Zugkraft der flexiblen Bespannungen
zu hoch, so wird keine Bespannung mehr freigegeben, bis die Fluggeschwindigkeit
des Fluggerätes so weit abgebremst ist, daß die Zugkraft kleiner als die Drehkraft
der Feder wird. Zur Dämpfung der Erschütterungen beim Auftreffen der Verdickungen
6 auf die Walzen 7 ist der gesamte Mechanismus über Stoßdämpfer
26 am Fluggerät 27 montiert.
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In der F i g. 6 ist die Antriebsseite der Walzen
7
nach der F i g. 5 zum besseren Verständnis in der Draufsicht
dargestellt. Die Zahnräder des Getriebes 12 bewirken, daß die Walzen 7 mit
der gleichen Geschwindigkeit umlaufen. Im einzelnen ist die Wirkungsweise dieses
Antriebs schon in der Darstellung der F i g. 5 beschrieben.
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Durch das gesteuerte Ausfahren der flexiblen Flügelflächen wird der
sogenannte Entfaltungsstoß vermieden. Die Steuerung kann durch ein vorbestimmtes
Programm, durch willkürlich gegebene Impulse oder durch die Zugkraft der flexiblen
Bespannungen gegeben sein. Diese Art des kontrollierten Ausfahrens von flexiblen
Paragleiter-Flügelflächen kann auch bei einer Reihe anderer Projekte von Bedeutung
sein, z. B. bei der Abbremsung von Hochgeschwindigkeitsflugzeugen während der Landung.
Die oben beschriebene Ausbildung des Paragleiters ist ohne weiteres hier anwendbar.