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Technischer Hintergrund
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Die
Erfindung betrifft ein Modellflugzeug, insbesondere ein Hochleistungs-Segelflugmodell,
das sowohl als Nur-Segler als auch in einer motorisierten Version
realisiert werden kann.
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Hochleistungs-Segelflugmodelle
erfordern insbesondere dann, wenn ihre Spannweite den Meterbereich überschreitet,
zunehmenden Aufwand für technische
Stabilität
und Formstabilität,
um zuverlässige
Flugeigenschaften zu gewährleisten.
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Stand der Technik
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Hochleistungs-Segelflugmodelle
bestehen in traditioneller Bauweise beispielsweise aus einem Gerippe
aus Balsaholz oder GFK, das mit geeigneten Folien oder Bahnen bespannt
ist. Diese Bauweise ist sehr aufwändig und erfordert bei der
Herstellung des Modells sehr genaues Arbeiten, da hier Fehler im
Extremfall das Modell letztlich fluguntauglich machen können.
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Aus
dem Spielzeugbereich sind Einfachst-Flugmodelle bekannt, die aus
mittels Kreuzschlitzen ineinander steckbaren Rumpf-, Flügel- und Leitwerkbauteilen
bestehen, die aus Schaumstoff-Material hergestellt sind. Modellflug
im hier gebrauchten Wortsinn ist mit derartigen Spielzeugmodellen
nicht möglich,
zumal die Stabilität
des Materials und die Genauigkeit der Geometrie mit zunehmenden
Abmessungen rapide abnimmt.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Hochleistungs-Segelflugmodell zu
konzipieren, das auch mit Spannweiten von über 2 m einfach herstellbar
ist, und dennoch die für
gute Flugeigenschaften erforderliche mechanische Stabilität, insbesondere
hinsichtlich Biegesteifigkeit und Torsionsfestigkeit, aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Der
Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Grundanforderungen
hinsichtlich mechanischer Stabilität und Biegesteifigkeit sowie hinsichtlich
der Steuerung des Flugmodells durch Trag- und Funktionsteile, die
Anforderungen hinsichtlich Formgebung und der Aerodynamik aber von
nur wenigen Schaumstoffelementen übernommen werden, die auf einfache
Weise mit den Trag- und Funktionsbauteilen kraft- oder formschlüssig verbindbar sind.
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Das
daraus entstehende Hochleistungs-Flugmodell verbindet somit die
Vorteile starrer Bauteile für
die "Flugmechanik", mit den Vorteilen sehr
leichter und auch leicht zu bearbeitender Bauteile für die Definition
der aerodynamischen Eigenschaften.
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Durch
einfache Formanpassungen zwischen den Schaumstoffelementen (z. B.
Rinnen, Vertiefungen, Kanäle)
einerseits und den Tragbauteilen (Halterungen, Rippen, Arretierungslaschen)
andererseits kann auch eine einfache Zuordnung und Fixierung von
Bauteilen dieser beiden Bauteilgruppen zueinander erreicht werden.
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Weitere
Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
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1:
Eine Explosionsdarstellung des Rumpf/Tragflächenbereichs des Modellflugzeugs,
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2:
eine perspektivische Unteransicht der Bauteile einer Tragfläche,
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3:
eine Detailansicht der in einer Tragfläche verwendeten Tragbauteile,
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4:
eine Detailansicht der zur Verbindung der Tragflächen verwendeten Holmbrücke in 1,
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5:
eine Explosionsdarstellung des Leitwerk/Rumpfbereichs,
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6:
eine Detaildarstellung der Funktionsbauteile im Leitwerksbereich,
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7:
eine perspektivische Darstellung des vorderen Rumpfbereichs, und
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8:
eine Explosionsdarstellung der Schaumstoffteile.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Das
dargestellte Segelflugmodell weist im wesentlichen zwei Baugruppen
auf, zum einen Schaumstoffelemente zur Erzeugung der äußeren aerodynamischen
Form des Modells, zum anderen Trag- und Funktionsbauteile, die zur
Verbindung der einzelnen Schaumstoffelemente und zur Aufnahme und
exakten Positionierung der Funktionsteile zur ordnungsgemäßen Fernsteuerung
des Segelflugmodells dienen.
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Im
folgenden werden die beiden wesentlichen Bereiche des Segelflugmodells
beschrieben, die in dieser Weise konzipiert sind:
Die 1 bis 4 zeigen
teilweise in Ausschnitten die aus Tragflächenoberteil 12A, 12B und
Tragflächenunterteil 13A, 13B bestehenden
Tragflächen 12, 13 aus
Schaumstoff des Segelflugmodells und deren Verbindung beidseits
des (in diesen Figuren nicht dargestellten) Rumpfes, der aus zwei
Rumpfhälften 11A, 11B aus
Schaumstoff gebildet ist (5,7 und 8).
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Die
Tragbauteile jeder Tragfläche 12, 13 bestehen
aus jeweils zwei Holmen 21A, 21B bzw. 22A, 22B,
die beim dargestellten Ausführungsbeispiel
als stangenförmige
Kunststoffteile ausgeführt
sind, die sich im wesentlichen über
die gesamte Länge
der Tragfläche
erstrecken und formschlüssig
verklebt sind.
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Zur
Aufnahme dieser Holme im Bereich der Tragflächenwurzel dient ein als Wurzelrippe 23A, 23B bezeichnetes
Tragbauteil, in das die Holme 21A... einsteckbar und fixierbar
sind. Die Wurzelrippe besteht ebenfalls aus einem Kunststoffteil,
beispielsweise einem Kunststoffspritzteil, das einerseits den Abstand
der beiden Holme zueinander definiert, andererseits eine Formgebung
aufweist, die in korrespondierendem Formschluss von den beiden Tragflächenhälften 12A, 12B; 13A, 13B aufgenommen
wird, um diese sicher an der Wurzelrippe und untereinander zu fixieren.
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Zusätzlich sind
an der zum Rumpf zeigenden Vorderkante der Wurzelrippe 23A, 23B erste
Kabelführungen
K1 ausgeformt, durch die vom Rumpf ausgehende Kabel 26 mit
Kabeln 23 in der Tragfläche verbunden
werden können.
Die Kabelführungen
sind so ausgelegt, dass handelsübliche
Kontaktelemente eingesetzt werden können.
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Die
Anordnung aus zwei Holmen 21A, 22A mit zugehöriger Wurzelrippe 23A wird
in ihr zugehöriges
Tragflächenunterteil 13A eingelegt
und dort beispielsweise durch Verleimen fixiert, entsprechend wird
mit dem Tragflächenunterteil 13B mit
den Holmen 21B, 22B und der Wurzelrippe 23B verfahren.
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Wie
aus dem Wurzelbereich beispielsweise der in 1 dargestellten
Tragflächenteile 12B und 13B ersichtlich
ist, wird dabei ein weitgehender Formschluss zwischen Tragflächenoberteil
und -unterteil mit eingelegter Wurzelrippe/Holmen erreicht, der
auch durch einschnappbare Rastelemente gesichert werden kann. Winglets 17A, 17B dienen
zur Verbindung der beiden Tragflächenteile
an ihren äusseren
Enden.
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Eine
derart gebildete Tragflächeneinheit weist
außer
Profilierungen im Tragflächenwurzelbereich,
die in entsprechende Ausnehmungen der Rumpfhälften 11A, 11B eingreifen,
die zapfenförmigen
Endabschnitte der die Wurzelrippen 23A, 23B durchgreifenden
Holme 21A...22B auf.
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Zur
Verankerung der beiden Tragflächeneinheiten
ist eine Holmbrücke 24 mittels
Rippen 25 zwischen den beiden Rumpfhälften 11A, 11B eingelegt, die
Holmaufnahmen 24A und 24B aufweist, deren Abstand
und Innendurchmesser so ausgelegt sind, dass die beiden Endabschnitte
der Holme 21A...22B bis zu dem von der Wurzelrippe
gebildeten Anschlag in sie einsteckbar sind.
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In
der Rippe 25 der Holmbrücke 24 sind zweite
Kabelführungen
K2 eingeformt, die mit den ersten Kabelführungen K1 in den Wurzelrippen 23A, 23B korrespondieren,
so dass bei entsprechender Steckerbeschaltung der Kabelführungen
K1, K2 beim Einstecken der Tragflächen in die Holmbrücke 24 auch
die automatische Kontaktierung entsprechender Leitungsverbinder
gewährleistet
ist.
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Verriegelungslaschen 25A, 25B an
der Holmbrücke 24 erstrecken
sich in die beiden Tragflächen
und sorgen für
eine Schnapp-Verriegelung, die gewährleistet, dass die beiden
Tragflächen
und die Kabelführungen
K1, K2 der Wurzelrippen sicher in ihren Funktionspositionen gehalten
werden.
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Die 5 bis 7 zeigen
den Aufbau des Leitwerkbereichs des Segelflugmodells:
Das Leitwerk
ist als Pendelleitwerk ausgeführt.
Die Funktionsbauteile werden von den beiden Rumpfhälften 11A, 11B symmetrisch
umschlossen, an den Rumpfhälften
sind die beiden Höhenruder 15A, 15B angelenkt,
ein entsprechend geformtes Kunststoffformteil als Seitenruder 14 ist
zwischen die beiden Rumpfhälften 11A, 11B steckbar.
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Diese
Zuordnung ist im Einzelnen wie folgt aufgebaut:
Die Leitwerksteuerung
beinhaltet in bekannter Weise einen Leitwerkverbinder 31,
der durch die beiden Rumpfhälften 11A, 11B geführt ist,
und einen an diesem angelenkten Umlenkhebel 32, dessen
unteres Ende mit einem Zugseil oder einer Zugstange in Verbindung
steht, und dessen oberes Ende die Ausleger von Hö henrudersteckungen 34A, 34B aufnimmt,
die am Leitwerkverbinder 31 gehalten sind.
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Zur
Lagerung des Leitwerkverbinders 31 in Vertiefungen auf
der Außenseite
der beiden Rumpfhälften 11A, 11B dienen
Lagerlaschen 33A, 33B, die formschlüssig und
damit verdrehungssicher in die entsprechenden Vertiefungen der Rumpfhälften 11A, 11B eingreifen,
und deren Abstand zueinander in gewissem Umfang je nach den Toleranzmaßen der Schaumstoffteile
variabel ist.
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Die
Lagerlaschen 33A, 33B weisen an ihrer Oberseite
zylindrische Lager zum Durchstecken des Leitwerkverbinders 31 und
Aufstecken der Höhenruderstekkungen 34A, 34B auf.
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Verriegelungselemente 35A, 35B,
die hier in Form eines Rasthakens an der Höhenrudersteckung 34A und
eines Hintergriffelementes in der Höhenrudersteckung 34B ausgeführt sind,
sichern die axiale Positionierung der beiden Höhenruder 15A, 15B,
die als einstückige
Schaumstoffelemente ausgeführt sind.
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7 zeigt
den Frontbereich des Segelflugzeuges mit den beiden Rumpfhälften 11A, 11B,
einer gemeinsamen Kanzel 11C und einer Rumpfnase 16, die
ebenfalls als Schaumstoffelement ausgebildet ist. Im Falle der Auslegung
des Segelflugmodelles als reines Seglermodell kann das Nasenschaumteil
bereits für
den Einbau einer Schleppkupplung vorbereitet sein, beim Einsatz
eines Elektromotors ersetzt dieser das Nasenteil. Durch seine einstückige Ausführung garantiert
das Nasenteil insbesondere auch die passgenaue Zusammenfügung der
beiden Rumpfhälften 11A, 11B im
Frontbereich, gegebenenfalls durch entsprechende Längsprofilierungen
und Nuten, wie dies in 7 angedeutet ist.
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8 zeigt
eine Übersicht über die
verwendeten und beschriebenen Schaumstoff-Formteile.
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Bei
dem verwendeten Schaumstoff handelt es sich um Partikelschaum, der
in bekannter Weise herstellbar ist, z. B. wie folgt:
Kleine,
feste Kunststoffpartikel, welche Treibgas enthalten, werden in eine
Aluminiumform gefüllt.
Diese Aluminiumform besitzt an den Oberflächen der abzuformenden Teile
viele kleine Öffnungen
(Düsen). Durch
diese kann beim Einfüllen
der Partikel in die Form die Luft aus der Form entweichen. Wenn
die Form komplett gefüllt
ist, wird durch die erwähnten Öffnungen
Wasserdampf mit einer Temperatur von 130°C eingeblasen. Dadurch werden
die Kunststoffpartikel weich und expandieren durch den Druck des in
ihnen enthaltenen Treibgases, bis sie sich gegenseitig schlüssig berühren und
oberflächlich
verschmelzen. Danach erfolgt der Abkühlprozess, an dessen Ende die
Aluform auseinander fährt
und die fertigen Schaumteile entnommen werden können.
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Durch
Wahl eines geeigneten handelsüblichen
Partikelschaums als Ausgangsmaterial können die mechanischen Eigenschaften
der Schaumstoffelemente des Flugmodells wie Formstabilität und Elastizität in gewissem
Umfang auf die Eigenschaften des Modellflugzeugs (z. B. dessen Größe) ausgerichtet
werden.
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- 11A,
11B
- Rumpfhälften
- 11C
- Kanzel
- 12A,
12B
- Tragflächenoberseite
- 13A,
13B
- Tragflächenunterseite
- 14
- Seitenruder
- 15A,
15B
- Höhenruder
- 16
- Rumpfnase
- 17A,
17B
- Winglets
- 21A,
21B
- Holme
- 21A,
22B
- Holme
- 23
- Kabel
- 23A,
23B
- Wurzelrippe
- 24
- Holmbrücke
- 24A,
24B
- Holmaufnahmen
- K1
- Kabelführungen
- 25
- Rippen
- 25A,
25B
- Verriegelungslaschen
- K2
- Kabelführungen
- 26
- Kabel
- 31
- Leitwerkverbinder
- 32
- Umlenkhebel
- 33A,
33B
- Lagerlaschen
- 34A,
34B
- Höhenrudersteckungen
- 35A,
35B
- Verriegelungselemente