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LUftschaufel - FahrzeUg. Für 'die'Portbewegujig von
Wasserfahrzeugen durch Windkraft werden von alters her bießeame Segel benützt,die
an hohen Masten drehbar aufgehängt eind.Beim Segeln vor dem Winde wirkt die Luftströmung
durch den Staudruck auf das Segel;beim Kreuzen gegen den Wind bildet sich duroh
die Blähung des Segels eine doppelt gekrümmte Fläche.an der die Luftströmung
umgelenkt wird.wodurch ebenfalls -eine Kraft auf das Segel"auBgeübt wird.
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Seit der Erfindung des Flugzeuges wurde schon wiederholt vorgeschlagen,zwecks
Erzielung einer aerodynamisch günstigeren und genau..definierten Form
a t a r r e Segel hlit dem Querschnitt eines Flugzeugtragflügels zu verwendengaodaß
eine dem Auftrieb entsprechende große Vortriebskraft zur Wirkung kommt.Beim Segeln,
insbesondere beim Kreuzen,muß jedoch die Krümmungsrichtung des Profils umkehrbar
sein.damit abwechselnd mit Steuerbordbug und mit Backbordbug gesegelt und das gewünschte
Fahrtziel angesteuert werden kann.Diese Eigenschaft des biegsamen Segels fehlt aber
beim starren Segel mit Tragflitgelprofil.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun die aerodynamisch günstigen
Verhältnisse eines starren Segels gleichzeitig mit der Möglichkeit des Wechselne
der KrUmmungsrichtung erreicht durch die Gestaltung der Windangriffsflächen,im Folgenden
Luftschaufeln genannt.mit einem symmetrischen Querschnitt wie er bei den Schaufeln
von Gleichdruckturbinen verwendet wird.Duroh die Umlenkung des Luftstromes an der
gekrUmmtengvorzugsweise zylindrischen Schaufel-fläche wird eine Kraftwirkung
in Richtung der Symmetrieebene der Schaufel auf diese ausgeübt,die zum Vortrieb
des Fahrzeuges benutzt wird.
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Erfindungegemäß werden senkrecht stehende Luftschaufeln auf dem Fahrzeug
um eine senkrechte Achse drehbar angeordnet.Infolge der Symmetrie des Profiles
bezüglich der mittleren Anotrömrichtungsnormalen können die Luftschaufeln num bei
entsprechender Stellung mit gleich großer Kraftwirkung von der einen oder der anderen
Kante hertalao von Steuerbord oder' von Baokbord her angeatrömt worden.
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Bei Anordnung von 2 oder mehr parallelen Schaufeln wird die Luft in
den so entstehenden Kanälen noch besser geführt und die Kraftwirkung erhöht.Auch
können diese Kanäle am oberen Ende abgedeckt eeJ.Upwoduroh außer der weiterhin
verbesserten LuftfUhrung eine
steife Rahmenbauweise ermöglicht wird.
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Zur Erzielung besserer Manövrierfähigkeit werden bei einer vorzugsweisen
Ausführungsform 2 Gruppen untereinander starr verbundener Luftschaufeln auf der
Längsachse des Fahrzeuges angeordnet, wobei jede Gruppe für sich als Ganzes um eine
senkrechte Achse drehbar ist.Der Angriffspunkt der Luftkraftresultierenden der zahlreichen
Schaufeln liegt hierbei wesentlich niedriger als bei» einem einzigen Großsegel gleicher
Wirkung.sodaß die Kentergefahr des Fahrzeuges bedeutend vermindert ist.Ein Mastbruch
scheidet aus, weil anstelle des Mastes oder der Masten die steifen Rahmenwerke,
der Schaufelgruppen vorhanden sind.
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Die Luftschaufeln mit ihren einfaeri grkrümmten Flächen lassen sich
leicht,stabil und dauerhaft beispielsweise aus dünnen Leichtmetallblechen auf Spanten
und holinen herstellen.
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Durch Verdrehen einer oder beider Schaufelgruppen aus der jeweiligen
Fahrtstellung um ea.18o 0 kann eine einfache bezw.doppelte Bremswirkung erzielt
werden.
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Da alle .:,lanöver bei Fahrzeugen gemäß vorliegenaer Erfindung durch
die Winkelstellung der Luftschaufelgruppen zur Fahrzeugachse und durch die Stellung
des Pudere beherrscht werden,eignen sich diese Fahrzeuge besonders für ferngesteuerte
Modellegwogegen konventionelle Segelmanöver durch Fernsteuerung nur schwierig bewerkstelligt
werden können.
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#-.iegsame Segel herkönunlicher Art weisen den vorteil auf.daß sie
leicht und schnell gerefft werden können..bei den erfindungsgemäßen luftschaufelfahrzeugen
werden in einer vorzugsweisen Ausführungsform die Schaufeln je einer Gruppe
oei Bedarf.z.B.bei der Landung oder bei Sturmgefahrniedergelegt und verriegelt.Sie
sind hierzu mit Scharnieren oder Gelenken versehen und werden in aufgestelltem Zustand
durch diagonale aushängbare mit Spannschlössern versehene Spanndrähte festgehalten.wobei
die Schaufeln an der oberen Deckplatte und/oder an der Drehscheibe einen Anschlag
finden.Durch gestaffelte Vorversetzung der unteren Scharniere um je eine
Schaufelstärke und ebensolche Rückversetzung der oberen Scharniere läßt sich hierbei
erfindungsgemäb eine völlige Umlegung der Schaufeln um 90 0 erreichen.
In
der beschrieuenen AusfUhrungsforta als Boot mit 2 hintereinander liegenden L uftschaufelgruppen,welches
von einer einzigen i'erson gesteuert worden kann,wird der Platz des Steuernoen am
3ug angeordnet,sodaß die "-.iieht nacti vorn und nacb den ;leiten durch die Schaufeln
nicht ueliindei-t ist.
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Die- Drehung der .-#uiiegufelgruppeii in die gewünschte --,.,'inkelstellung
zur Fahrzeugachse erfolgt hier beispielsweise aurcii Drehen je
einer #,andkurL)el,voii
deren Achse jeweils ein I%etten-,#Keilriemen-oder #,ehnriementrieb zu einer Zwischenwelle
führtgt-Iuf der ein 7,itzel in einen Zahnkranz an der Grundfläche #Drehscheibe)
der Sch,-#iufelgri,tppe eiii,#5reift.Das Ruder wird mittels zV#eier Pedale durcb
'3e-":.lzug betätigt.
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Zur Erleienterung des '-")teuerns wird im Blickfeld des Steuernden
zweckmäßig eine lforrichtung,die die Stellung der Schaufelgruppen zur Fahrzeugachse
anzeigt,angebracht,sowie eine Windfahne.Auf der .Anzeigevorrielltuiig sind Pfeile
Parallel zur relativen Anströmrichtung der Schaufeln angeordnet.Je nach Anströmung
von Steuerbord oder von BacADord muß beim Steuern die betreffende Pfeilrichtung
mit der Richtung der Windfahne in möglichste libereinstimmung gebracht werden,sodaß
die relative Luftströmung genau in lUntrittsrichtung auf die Schaufel trifft.
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Damit die Schaufelgruppen auch bei starken Windkraftmomenten'nicht
klemmen unci leicht verstellbar bleiben,werden sie bei einer vorzugsweisen Ausführungsform
doppelt gelagert,wobei durch großen Lagerabstand die Lagerkräfte klein gehalten
werden.
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Infolge von ljuftwirbeln u.dergleichen geht die Luftkraftresultierende
nicht immer genau durch die Drehachse einer Schaufelgruppe, sodaß unbeabsichtigte
Verstellungen vorkommen würden.Bei ferngesteuerten Modellen wird dies durch die
hohe,selbsthemmende Übersetzung des Ste118etriebes verhindert.Bei handgesteuerten
Fahrzeugen wird erfiii(luiigsgeinä,.# an jeder Handkurbelwelle eine Reibungs-Kupplung
angeordnet,die erst durcii Druck auf einen z.B.am oberen Ende des Kurbelgriffes
sitzenden Knopf gelöst werden kann und soinit die, Verstellung der Schaufelgruppe
freigibt,solange der Knopf gedrückt wird.
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In einer v.eiteret, beispielsweiset, Auigfährungsform des erfindungs-"#'FihrZEIUL.;:e,#i,bei
der auf ganz besonders erhöhte Yentersicherheit "'(-,rt v,ii,ci"gind 2 Luftschaufelgruppen
nebeneinander auf
zwei Schwimmkörpetn angeordnet,die du:#ch einen
starren Rahmen mit-" einander verbunden eind.Der Platz des Steuermannes und die
Bedienungseinrichtungen befinden sich hierbei in der Mitte des Pahrzeu."' ges vorn
auf diesem als Deck ausgebildeten Rahmen. Die Wendemanöver können durch gegenseitiges
Vorstellen der beiden Schaufolgruppen analog wie bei der hintereinanderliegenden
Anordnung ausgeführt werden.Da bei dieser Ausführungsform keine Beschwerung des
Kiele. nötig ist,können Pahrzeuge dieser Anordnung besonders leicht und mit geringem
Wassörwiderstand ausgeführt werden.
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Bei einer anderen Ausführungeform werden Sohaufolgruppen sowohl hintereinander
als auch nebeneinander angeordnet,aodaß mindestens 4 Schaufel8ruppen vorhanden sind.
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Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläuterts,
In Fig.1 a und b Wind die Strömun89verhältnisse an einer Luftsohaufel bei
rauxem Wind vektoriell dargestellt.Es bedeuten nach Größe und Richtung W die Windströmung;
P.F' die Fahrt den Fahrzeugen;, AgA' die absolute , Abströmung; %gR,' und
B A 9R A ' die relative Ein- bezw.Abströ KpK' Ist die Richtung der
Windkraft auf die Schaufel; 1 ein Bolotakörper, 2 die Taftsohaufel. Zu beachten
Istv, daß nach dem Halsen (Figolb) die Strömungerichtung relativ zur Schaufel umgekehrt
ist wie vorher in Fiß.la.
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In dem in IPLS.2* b" o schematisch dargeatellten Beispiel sind
je 3 I&tft»6haufeln in 2 Gruppen angeordnet.Hier sind die ßtrömungsverhäLltnisee>im
Kreuzen und Über-Stag-Gehen gezeigt, Hierbei wird mitt44 des Rudern ihlden
Wind gedreht und zeitig worden die,; ohaufel&ruppon in die Stellung n»b Ito'2b
gebrachtiaodaß die'auf nie wirkenden Luftkräfte die weitore Drehung
den Pahrteugoe stark unterstützen. In hältnises nach beaadetem Manöver dargeotelltwobei'di.0
Z«tschau-' folgruppen aunmehr'in die Stellung£ür das Ereugon utt ß#tmerbordbug gebracht
wurden. Beim Halsen wird einngiiU.eetelpi#eohencl verfahren* Pig.3 *tollt einen..'horizontalen
Querschnitt durch *in* TMftschaufel dart 3 waagoraöhter außenliegender ßpantg
4,Auoon-##uia Innen-#lech, 5 senkrechter Holmg 6 Schweißnaht.
In
Fig,* 4a und b ist eine Luftschaufelgruppe in Fahrt- bezw.in Reffstellung
gezeigtgwobei weiterhin 7 die Grundplatte (Drehbeheibe),8 Scharniere oder
Gelenkeg 9 Deckplattep lo Spanndraht mit Spannschloß.und 11 Verriegelung
bedeuten.Der Deutlichkeit halber sind die Scharniere verhältnismäßig groß gezeichnet.
Sie sind um je eine Schaufelstärke versetzt angeordnet.Die mitt-Jere Schaufel weist
zwecks Durchleitung des aushängbaren Spanndrahtes eine entsprechende Öffnung auf.
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ln Fig.5a und b sind die Steuerorgane in Auf- und Grundriß
skizziert.Hier bedeuten weiterhin 12 Handkurbeln, 13 Ketten-oder Riementrieb,
14 Ritzel, 15 Pedale, 16 Seile zur Ruderpinne.Die Grundplatte
7 weist einen Zahnkranz auf. Die Scharniere 8 sind hier ohne Versetzung
gezeichnet.
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Fig.6 zeigt eine Ausführungsform der Lagerung einer Luftschaufelgruppe.Zur
Aufnahme des Eigengewichtes ist eine Spitzenlagerung vorgesehen.während 2 Radialkugellager
die Windkräfte und -momente mit kleiner Reibung aufnehmen.Bei schwereren Ausführungen
wird das Spitzenlager zweckmäßig durch ein Achsialkugellager ersetzt. Pig.7 zeigt
mit den Bezeichnungen wie zuvor ein Fahrzeug mit 2 Schwimmern.die durch das
Deck 2o starr verbunden sind.sowie mit 2 nebeneinanderliegenden Luftschaufelgruppen.
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In Fig.8 sind Luftschaufolgruppen sowohl hintereinander als auch nebeneinander
angeordnet.Ferner sind hier die Anzeigevorrichtungen 17 für die Schaufelstellungg
Windfahne 18 und die Seile 19
für die Parallelbewegung der achteren
Gruppen gezeigt.
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In Fig.9 ist die Draufsicht auf eine Drehscheibe mit 3 Schaufeln
gezeigt.bei welcher die mittlere Schaufel um die geraden Ansatzstücke 21 verlängert
ist.