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Zugehörige Anmeldungen
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Diese
Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der am 3. August 2006 eingereichten
U.S. Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 11/462 ,
177, und der am 18. August 2006 eingereichten Gebrauchsmusteranmeldung
Nr.
11/465 , 781, beide
dieser beanspruchen Priorität
gegenüber
der am 19. Januar 2006 eingereichten
belgischen
Patentanmeldung Nr. 2006/0043 . Die Inhalte dieser Anmeldungen
sind durch Referenz darauf mit einbezogen.
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Hintergrund
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Die
vorliegende Offenlegung betrifft ein verbessertes Flugobjekt mit
Tandemrotoren, insbesondere einen Helikopter.
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Die
Offenlegung betrifft einen Helikopter im Allgemeinen. Insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
ist es auf einen Spielzeughelikopter bezogen und insbesondere auf
einen ferngesteuerten Modellhelikopter oder einen Spielzeughelikopter.
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Ein
Helikopter ist eine komplexe Maschine, die im Allgemeinen unstabil
ist und infolge dessen schwierig zu steuern ist. Maßgebliche
Erfahrung ist erforderlich, um Helikopter sicher ohne Missgeschicke
zu betreiben.
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Üblicherweise
enthält
ein Helikopter ein Gehäuse,
einen Hauptrotor und einen Heckrotor. In anderen Fällen enthält ein Helikopter
ein Gehäuse,
einen Hauptrotor und einen zweiten Tandemrotor. Die Offenlegung
befasst sich hauptsächlich
mit einem Helikopter, der einen Hauptrotor und einen Tandemrotor
hat.
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Tandemhelikopter
haben zwei Rotoren von mehr oder weniger ähnlichem Durchmesser. Die Rotoren
sind üblicherweise
entlang des Helikoptergehäuses
in Richtung jeden Endes angeordnet. Die Spitzen der Rotorwege können bis
zu einem gewissen Grad überlappen.
In diesem Fall wird ein Rotor höher
als der andere positioniert, um Kollision der Rotorblätter zu
verhindern.
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Es
wurde gezeigt, dass der Gegenlauf der Rotoren bei einer Tandemkonfiguration,
wo die Rotorachsen in einem gewissen Abstand voneinander sind, destabilisierende
und asymmetrische Effekte hat. Gierungsänderungen rufen einen Vorwärts-/Rückwärtsdrift
hervor, und die Rotoren treiben das Tandem an, sich nach vorne zu
neigen und abzugleiten. Z. B. sind unterschiedliche Aufwärtskräfte erforderlich,
um den Helikopter vorwärts
oder rückwärts zu bewegen,
und dadurch erzeugen unterschiedliche Drehmomente zwischen den beiden
Rotoren ungewünschte
Giereffekte. Die Kombination all dieser Effekte macht es schwierig,
eine natürliche
Gleichgewichtslage des Tandems zum stabilen Schweben ohne Pilotenkorrektur
auf die Vorwärts-/Rückwärts- und
Seitwärts-Richtung
zu finden.
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Der
Hauptrotor und der Tandemrotor stellen eine Auftriebskraft zur Verfügung, um
den Helikopter in der Luft zu halten, sowie eine Seitwärts- oder
Vorwärts-
oder Rückwärtskraft,
um den Helikopter in die gewünschten
Richtungen zu steuern. Dies kann erreicht werden, indem der Anstellwinkel
der Propellerblätter
des Rotors zyklisch mit Rotorumdrehungen variieren kann.
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Die
Rotoren haben eine natürliche
Tendenz, von ihrer Position abzukommen, welche zu unkontrollierten
Bewegungen und zu ei nem Absturz des Helikopters führen kann,
wenn der Pilot die Kontrolle über
die Steuerung des Helikopters verliert.
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Lösungen machen
vom bekannten Phänomen
der Kreiselbewegung Gebrauch, verursacht durch die Corioliskraft
und die Zentrifugalkräfte,
um den gewünschten
Effekt zu erreichen.
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Im
Allgemeinen enthält
die Stabilität
eines Helikopters das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen:
der
Rotation der Rotorblätter;
der Bewegungen jeder möglicher
Stabilisierungsstangen;
dem System, z. B. einem Kreisel oder
der Gleichen, um kleine unerwünschte
Variationen im Widerstandsdrehmoment auszugleichen; und
Steuerung
des Helikopters, welche die Rotoren steuert.
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Wenn
diese Elemente im Wesentlichen ausgeglichen sind, sollte der Pilot
fähig sein,
den Helikopter wie gewünscht
zu steuern.
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Das
bedeutet jedoch nicht, dass der Helikopter selbst oder auf Autopilot
fliegen kann und daher eine bestimmte Flugposition oder Manöver einhält, z. B.
Schweben oder das Durchführen
langsamer Bewegungen ohne den Eingriff eines Piloten.
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Des
Weiteren erfordert das Fliegen eines Helikopters für Gewöhnlich intensives
Training und viel Erfahrung des Piloten, sowohl für einen
originalgroßen
betriebsbereiten echten Helikopter als auch einen Spielzeughelikopter
oder einen ferngesteuerten Modellhelikopter.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Offenlegung beabsichtigt, einen oder mehrere der oben
erwähnten
und anderer Nachteile abzuschwächen,
indem eine einfache und kostengünstige
Lösung
zur Verfügung
gestellt wird, um ein Flugobjekt mit Tandemrotoren, insbesondere einen
Helikopter, automatisch zu stabilisieren. Das Betreiben des Helikopters
wird einfacher und reduziert möglicherweise
den Bedarf von langjähriger
Erfahrung des Piloten.
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Das
Flugobjekt mit Tandemrotoren, insbesondere ein Helikopter, sollte
die folgenden Anforderungen mehr oder weniger erfüllen:
- (a) Er kann im Fall einer ungewollten Störung der Flugbedingungen
in eine stabile Schwebeposition zurückkehren. Eine solche Störung kann
in der Form einer Windböe,
Turbulenzen, einem mechanischem Lastwechsel des Gehäuses oder
der Rotoren, einem Positionswechsel des Gehäuses infolge einer Anpassung
an die zyklische Veränderung
der Steigung oder des Anstellwinkels der Propellerblätter der
Rotoren auftreten; und
- (b) die erforderliche Zeit, um in die stabile Position zurückzukehren,
sollte relativ kurz sein, und die Bewegung des Helikopters sollte
relativ gering sein.
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Die
Offenlegung betrifft ein Flugobjekt mit Tandemrotoren, insbesondere
einen Helikopter, der ein Gehäuse
mit einem Hauptrotor mit Propellerblättern enthält, welche durch eine Rotorwelle
angetrieben werden und welche durch ein Anschlussstück an der
Rotorwelle angebracht sind. Der Winkel zwischen der Oberfläche der
Rotation des Hauptrotors und der Rotorwelle kann variieren. Es gibt
also einen Tandemrotor, der Propellerblätter hat, die durch eine Rotorwelle
angetrieben wer den und die durch ein Anschlussstück an der
Rotorwelle angebracht sind. Der Winkel zwischen der Oberfläche der
Rotation des Tandemrotors und der Rotorwelle kann variieren.
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Der
Helikopter enthält
die selbst stabilisierenden Rotoren, wie in der am 3. August 2006
eingereichten und als HELIKOPTER betitelten
U.S. Patentanmeldung Nr. 11/462 , 177
und in der am 18. August 2006 eingereichten, als HELIKOPTER betitelten
Patentanmeldung Nr.
11/465 ,
1781.
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In
einer Form der Offenlegung hat der Helikopter beide, den Hauptrotor
und den Tandemrotor, die sich in die gleiche Richtung drehen. In
einer anderen Form der Offenlegung hat der Helikopter den Hauptrotor
und den Tandemrotor, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen.
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Wenn
eine externe Gierstörung
das Gehäuse
dazu bringt, sich zu drehen, dann sehen beide Rotoren den gleichen
Betrag im Abfall oder Anstieg in Rotationsgeschwindigkeit für Rotoren,
die sich in die gleiche Richtung drehen. Wenn sich die Rotoren gegenläufig drehen,
ist der Betrag ähnlich,
aber die Änderungen
sind entgegengesetzt. Dieser ist ungefähr gleich der Rotationsgeschwindigkeit
des Gehäuses.
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Die
beiden Rotoren, nämlich
der Hauptrotor und der Tandemrotor, werden in einem bestimmten horizontalen
Abstand voneinander angebracht. Diese Rotoren werden sich im Fall
von gleicher Rotordrehrichtung neigen, so dass sie im Wesentlichen
die durch die sich drehenden Rotoren hervorgerufenen Drehmomenteffekte
ausgleichen.
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Die
Giereffekte, vom Piloten hervorgerufen oder nicht veranlassten/nicht
gewollten, überwinden im
Wesentlichen Drift in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
und ungewünschte
Neigung des Gehäuses.
Die spiralförmige
Schubkraft neigt sich nicht oder verursacht im Wesentlichen keine
Seitwärtsdrift
des Gehäuses,
wenn sich Rotoren in die gleiche Richtung drehen.
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In
einer Form der Offenlegung wird jeder Rotor, der Helikopterhauptrotor
und der Helikoptertandemrotor, mit einem Hilfsrotor versehen, der
durch die Welle des jeweiligen Haupt- oder Tandemrotors angetrieben wird.
Der Hilfsrotor wird mit zwei Flügen versehen,
die sich im Wesentlichen in Linie oder in einem spitzen Winkel relativ
zu ihrer Längsachse
erstrecken. Dieser spitze Versatzwinkel wird ermittelt, wenn sich
die Propellerblätter
relativ zu den Flügeln in
einer Richtung senkrecht zu ihrer jeweiligen Rotationsebenen befinden.
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In
einigen anderen Formen der Offenlegung kann sich der Hilfsrotor
nur auf einem Rotor, nämlich dem
Hauptrotor oder dem Tandemrotor, befinden.
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Die "Längsachse" wird in der Rotationsebene des Hauptrotors
gesehen und ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse wenigstens eines der
Propellerblätter
des Hauptrotors oder ist in einem relativ kleinen spitzen Winkel
mit der letzteren Propellerblattachse angeordnet. Als solches ist
jeder Flügel
des Hilfsrotors relativ zum jeweiligen Propeller des Hauptrotors
versetzt, wenn er sich senkrecht zur Rotationsebene des Hauptrotors
und des Hilfsrotors befindet.
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Dieser
Hilfsrotor wird in einer schwingenden Art und Weise an einer Pendelachse
angebracht, welche im Wesentlichen quer zur jeweiligen Rotorwelle
des Hauptrotors und des Tandemrotors angebracht wird. Diese ist
im Wesentlichen quer zur Längsachse
der Flügel
angeordnet.
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Der
Hauptrotor und der Hilfsrotor sind miteinander durch eine mechanische
Verbindung verbunden, so dass die Schwenkbewegungen des Hilfsrotors
den Anstellwinkel von wenigstens einem der Propellerblätter des
Hauptrotors steuert. Der Tandemrotor und der Hilfsrotor sind miteinander
durch eine mechanische Verbindung verbunden, so dass die Schwenkbewegungen
des Hilfsrotors den Anstellwinkel von wenigstens einem der Propellerblätter des Hauptrotors
steuert.
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In
einigen Fällen
wird die Giersteuerung des Tandemhelikopters durch eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsverlängerung
des Gehäuses
durch Verwenden einer Flügelverlängerung
und/oder durch Verlängern
des Gehäuses
an sich in wenigstens eine dieser Richtungen verbessert. Das Verlängern von beiden,
der Front und des Hecks, ist eine effektive Giersteuerung.
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In
der Praxis kommt es vor, dass solch ein verbesserter Tandemhelikopter
stabiler ist und sich selbst relativ schnell mit oder ohne einen
begrenzten Eingriff des Nutzers stabilisiert.
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Der
Hauptrotor mit Propellerblättern
wird durch eine Rotorwelle angetrieben, an welcher die Blätter angebracht
sind. Der Hilfsrotor wird durch die Rotorwelle des Hauptrotors angetrieben
und ist mit Flügeln
aus der Rotorwelle im Rotationssinn des Hauptrotors versehen.
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Der
Hilfsrotor ist in schwenkbar an einer Pendelachse angebracht, und
die Schwenkbewegung ist relativ aufwärts und abwärts um die Hilfsachse. Die Hilfsachse
ist im Wesentlichen quer zur Rotorwelle des Hauptrotors angebracht.
Der Hauptrotor und der Hilfsrotor sind miteinander durch eine mechanische Verbindung
verbunden, so dass die Schwenkbewegung des Hilfsrotors den Anstellwinkel
von wenigstens einem der Propellerblätter des Hauptrotors steuert.
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Der
Anstellwinkel des Rotors in der Rotationsebene und der Rotorwelle
kann variieren; und ein mit der Rotorwelle rotier barer Hilfsrotor
ist für
relative Pendelbewegung gegenüber
der Rotorwelle. Unterschiedliche Relativpositionen sind so, dass
der Hilfsrotor den Anstellwinkel des Hauptrotors dazu bringt, unterschiedlich
zu sein. Eine Verbindung zwischen dem Haupt- und dem Hilfsrotor
erzeugt Änderungen in
der Position des Hilfsrotors, um in Änderungen im Anstellwinkel übersetzt
zu werden.
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Die
Propellerblätter
des Hauptrotors und die Flügel
des Hilfsrotors sind jeweils miteinander mit einer mechanischen
Verbindung verbunden, welche die Relativbewegung zwischen den Propellerblättern und
den Flügeln
des Hilfsrotors erlaubt.
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Zeichnungen
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Um
des Weitern die Charakteristiken der Offenlegung zu erklären, werden
die folgenden Ausführungsformen
eines verbesserten Helikopters gemäß der Offenlegung nur als ein
Beispiel gegeben, ohne in irgendeiner Weise einschränkend zu
sein, mit Bezug auf die angehängten
Zeichnungen, in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Helikopters
mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung drehen;
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2 eine
Draufsicht der Ausführungsform des
Helikopters mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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3 eine
Untenansicht der Ausführungsform
des Helikopters mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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4 eine
Vorderansicht der Ausführungsform
des Helikopters mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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5 eine
Rückansicht
der Ausführungsform
des Helikopters mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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6 eine
rechte Seitenansicht der Ausführungsform
des Helikopters mit den Rotoren ist, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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7 eine
linke Seitenansicht der Ausführungsform
des Helikopters mit den Rotoren ist, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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8 eine
seitliche Schnittansicht der Ausführungsform des Helikopters
mit den Rotoren ist, die sich in die gleiche Richtung drehen;
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9 eine
Vorderschnittansicht durch die Vorderrotorstruktur des Helikopters
mit den Rotoren ist, die sich in die gleiche Richtung drehen;
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10 eine
andere Konfiguration eines Tandemrotors, wie von der Seite gezeigt,
mit den Rotoren zeigt, die sich entgegen einander drehen;
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11 eine
andere Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie von der Oberseite
gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich gegeneinander drehen;
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12 eine
typische schematische Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie
von der Oberseite gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich gegeneinander
drehen;
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13 eine
typische schematische Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie
von der Seite gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich gegeneinander
drehen, mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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14 eine
typische schematische Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie
von der Draufsicht gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich gegeneinander
drehen, mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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15 eine
typische schematische Konfiguration eines Tandemrotors, wie von
der Draufsicht gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich gegeneinander drehen,
mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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16 eine
typische schematische Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie
von der Draufsicht gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche
Richtung drehen;
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17 eine
typische schematische Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie
von der Vorderseite gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich in
die gleiche Richtung drehen, mit dem der Klarheit halber weggelassenem
Stabilisator;
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18 eine
andere Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie von der Seite
gezeigt, zeigt;
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19 eine
andere Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie von der Vorderseite
gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung drehen,
mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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20 eine
Konfiguration eines Tandemhelikopters von 19, wie
von der Draufsicht gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich in die
gleiche Richtung drehen, mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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21 eine
Konfiguration eines Tandemhelikopters von 19, wie
von der Draufsicht gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich in die
gleiche Richtung drehen, mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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22 eine
andere Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie von der Seite
gezeigt, mit den Rotoren zeigt, die sich in die gleiche Richtung
drehen, mit dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator;
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23 eine
andere Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie von einer perspektivischen
Seitenposition gezeigt, mit den Rotoren und dem der Klarheit halber
weggelassenem Stabilisator zeigt, mit den Rotoren, die sich in die
gleiche Richtung drehen;
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24A die Konfiguration eines Tandemhelikopters
von 23, wie von der Vorderansicht gezeigt, mit den
Rotoren und dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator zeigt,
mit den Rotoren, die sich in die gleiche Richtung drehen;
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24B die Konfiguration eines Tandemhelikopters
von 23, wie von der Rückansicht gezeigt, mit den
Rotoren und dem der Klarheit halber weggelassenem Stabilisator zeigt,
mit den Rotoren, die sich in die gleiche Richtung drehen;
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25 bereits
eine andere Konfiguration eines Tandemhelikopters, wie in Perspektive
gezeigt, mit den Rotoren und dem der Klarheit halber weggelassenem
Stabilisator zeigt, mit den Rotoren, die sich in die gleiche Richtung
drehen;
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26 das
Giersteuerungssystem in einem Tandemhelikopter mit den Rotoren zeigt,
die sich in die gleiche Richtung drehen;
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27 ein
Detail des Hauptrotors und des Hilfsrotors zeigt;
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28 eine
weitere Darstellung des Hauptrotors und des Hilfsrotors ist;
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29 eine
weitere detaillierte Darstellung des Hauptrotors und des Hilfsrotors
und der Verbindungen zwischen diesen ist; und
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30 eine
weitere detaillierte Darstellung des Hauptrotors und des Hilfsrotors
ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Ein
Helikopter umfasst ein Gehäuse,
einen Hauptrotor mit Propellerblättern,
welcher durch eine Rotorwelle angetrieben wird, an welcher die Blätter angebracht
sind. Es gibt einen durch eine zweite Rotorwelle angetriebenen Tandemrotor.
In einigen Fällen
sind die Rotorwellen im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle des
Hauptrotors gerichtet. In anderen Fällen können die Rotorwellen zueinander
geneigt sein. Eine Welle kann sich nach links neigen, und die andere
Welle kann sich nach rechts neigen, wie aus der Vorder- oder Rückansicht
des Helikopters oder umgekehrt gezeigt.
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Ein
Hilfsrotor wird durch die Rotorwelle des Hauptrotors angetrieben
und ist mit Flügeln
von der Rotorwelle für
Rotation im Rotationssinn des Hauptrotors versehen. Der Hilfsrotor
ist schwenkbar an einer oszillierenden Achse angebracht und die Schwenkbewegung
ist relativ aufwärts
und abwärts um
die Hilfswelle.
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Der
Durchmesser des Hilfsrotors ist kleiner als der Durchmesser des
Hauptrotors. Der Hauptrotor und der Tandemrotor drehen sich in die
gleiche Richtung.
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Der
Hilfsrotor für
den Hauptrotor ist im Wesentlichen quer zur Rotorwelle des Hauptrotors
vorgesehen. Der Hauptrotor und der Hilfsrotor sind miteinander durch
eine mechanische Verbindung verbunden, so dass die Schwenkbewegung
des Hilfsrotors den Anstellwinkel von wenigstens einem der Propellerblätter des
Hauptrotors steuert.
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Es
gibt auch einen durch die Rotorwelle des Tandemrotors angetriebenen
Hilfsrotor. Es gibt Flügel
von der Tandemrotorwelle für
eine Rotation im Rotationssinn des Tandemrotors. Der Hilfsrotor
ist schwenkbar an einer Pendelachse angebracht und die Schwenkbewegung
ist relativ aufwärts
und abwärts
um die Hilfswelle. Es gibt Konfigurationen, wo nur einer der beiden
Rotoren mit einem Hilfsrotor ausgestattet ist.
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Der
Hilfsrotor für
den Tandemrotor ist im Wesentlichen quer zur Rotorwelle des Tandemrotors vorgesehen.
Der Tandemrotor und der Hilfsrotor sind miteinander durch eine mechanische
Verbindung verbunden, so dass die Schwenkbewegung des Hilfsrotors
den Anstellwinkel von wenigstens einem der Propellerblätter des
Tandemrotors steuert.
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Jeder,
der Hauptrotor und der Tandemrotor, enthält zwei Propellerblätter, die
in einigen Fällen
im Wesentlichen in Linie miteinander ausgerichtet sind. In anderen
Fällen
neigen sich die Rotorwellen relativ zueinander.
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Die
Propellerblätter
des Hauptrotors und die Flügel
des Hilfsrotors sind zum Hauptrotor mittels einer mechanischen Verbindung
verbunden, welche eine Relativbewegung zwischen den Blättern des Hauptpropellers
und den Flügeln
des Hilfsrotors erlaubt. Es gibt ein aus einer Stange gebildetes
Anschlussstück
des Hauptrotors zu den Propellerblättern, welches an der Rotorwelle
des Hauptrotors fixiert ist.
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Die
Propellerblätter
des Tandemrotors und die Flügel
des Hilfsrotors für
den Tandemrotor sind zum Tandemrotor mittels einer mechanischen
Verbindung verbunden, welche die Relativbewegung zwischen den Blättern des
Tandempropellers und den Flügeln
des Hilfsrotors erlaubt. Es gibt ein aus einer Stange gebildetes
Anschlussstück
des Tandemrotors zu den Propellerblättern, welches an der Rotorwelle
des Tandemrotors fixiert ist.
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Die
Stange des Hauptrotors und des Tandemrotors erstrecken sich im Wesentlichen
in der Längsrichtung
der jeweiligen Propellerblätter
des Hauptrotors und des Tandemrotors. Diese ist parallel zu einem
der Flügel
oder in einem spitzen Winkel relativ zur Längsrichtung gelegen.
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Die
mechanische Verbindung enthält
einen gelenkig an einem Flügel
des Hilfsrotors mit einem Befestigungspunkt angebrachten Stab und
ist gelenkig am Propellerblatt des Hauptrotors mittels eines anderen
Befestigungspunkts angebracht. Der Befestigungspunkt des Stabs auf
dem Hauptrotor ist in einem Abstand von der Stangenachse der Propellerblätter des
Hauptrotors gelegen, und der andere Befestigungspunkt des Stabs
ist auf dem Hilfsrotor in einem Abstand von der Achse der Pendelachse
des Hilfsrotors gelegen. Der Stab ist mit seinen Befestigungspunkten
an Hebelarmen befestigt, die jeweils Teil des Hauptrotors und des
Hilfsrotors sind. Eine ähnliche
Konstruk tion findet zwischen dem Propellerblatt des Tandemrotors
und den Flügeln
des Hilfsrotors des Tandemrotors Anwendung.
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Der
Abstand zwischen dem Befestigungspunkt des Stabs am Hauptrotor und
der Stangenachse der Propellerblätter
des Hauptrotors ist größer als der
Abstand zwischen dem Befestigungspunkt des Stabs am Hilfsrotor und
der Achse der Pendelachse des Hilfsrotors. Eine ähnliche Konstruktion und Konfiguration
gilt für
das Propellerblatt des Tandemrotors und die Flügel des Hilfsrotors des Tandemrotors.
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Die
Längsachse
der Flügel
des Hilfsrotors in der Rotationsebene ist in einem spitzen Winkel
relativ zueinander. Dieser Winkel kann ca. 10 Grad bis ca. 17 Grad
mit der Längsachse
von einem der Propellerblätter
des Hauptrotors betragen. In einer anderen Form ist die Längsachse
von einem der Propellerblätter
des Hauptrotors in der Rotationsebene in einem spitzen Winkel mit
der Stangenachse gelegen, die diese Propellerblätter an der Rotorwelle anbringt.
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Die "Längsachse" wird in der Rotationsebene des Hauptrotors
gesehen und ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse von wenigstens einem
der Propellerblätter
des Hauptrotors oder ist in einem relativ kleinen spitzen Winkel
mit der letzteren Propellerblattachse gelegen. Jeder Flügel des
Hilfsrotors hat einen relativen Versatz vom jeweiligen Propeller des
Hauptrotors, welcher der am nächsten
gelegene zu diesem ist.
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Bei
senkrechter Betrachtung zur Rotationsebene des Hauptrotors und des
Hilfsrotors ist dieser Versatz ein kleiner spitzer Winkel. In einigen
Fällen ist
jeder Flügel
und sein jeweils am nächsten
gelegener oder darauf bezogener Propeller in Linie und nicht versetzt.
Die Flügel
können
von jeder Größe und Form
sein. Die Flügel
können
als Form ein Blatt haben. In einigen Situationen kann es ein Stange
geben, welche in einem relativ kleinem Winkel, z. B. um die 17 Grad
relativ zum Propeller, ist. Die Blätter der Flügel können jedes geeignete Profil
aufweisen, gesehen von einem Ende, von einem seitlichen Querschnitt
durch den Flügel
oder längs
durch den Flügel oder
längs von
der Seite. In einigen Fällen
sind die Stangen zylindrische Elemente und sie können an verschiedenen Punkten
an den Stangen angeordnete Gewichte haben.
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In
einer unterschiedlichen Art und Weise wird ein Helikopter zur Verfügung gestellt,
der ein Gehäuse
und einen Hauptrotor mit Propellerblättern hat, der durch eine Rotorwelle
angetrieben wird und der an dieser Rotorwelle angebracht ist. Das
System erlaubt es, dass der Anstellwinkel des Hauptrotors in der
Rotationsebene des Rotors und der Rotorwelle variieren kann. Ein
Hilfsrotor ist drehbar mit der Rotorwelle und ist für relative
Pendelbewegung gegenüber
der Rotorwelle. Unterschiedliche Relativpositionen sind so eingerichtet,
dass der Hilfsrotor den Anstellwinkel des Hauptrotors dazu bringt,
unterschiedlich zu sein.
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In
noch einer unterschiedlichen Art und Weise hat ein Helikopter ein
Gehäuse;
und einen Hauptrotor mit Propellerblättern, der durch eine Rotorwelle angetrieben
wird und der an dieser Rotorwelle angebracht ist. Der Winkel zwischen
der Rotationsebene des Hauptrotors und der Rotorwelle kann variieren. Ein
Hilfsrotor wird durch die Rotorwelle des Hauptrotors angetrieben
und ist mit zwei Flügeln
versehen. Der Hauptrotor und der Hilfsrotor sind miteinander durch
eine mechanische Verbindung verbunden, so dass die Bewegung des
Hilfsrotors den Anstellwinkel von wenigstens einem der Propellerblätter des Hauptrotors
steuert. Es gibt einen Tandemrotor, der durch eine zweite Rotorwelle
angetrieben wird, die im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle des
Hauptrotors gerichtet ist.
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Der
Helikopter kann so sein, dass sich der Hauptrotor und der Tandemrotor
in die gleiche Richtung drehen. Alternativ drehen sich der Hauptrotor und
der Tandemrotor in die entgegengesetzte Richtung.
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Der
Helikopter 1, der in den Figuren im Allgemeinen als Beispiel
gezeigt wird, ist ein ferngesteuerter Helikopter, der im Wesentlichen
ein Gehäuse 2 enthält, das
eine Art eines Fahrgestells enthält.
Es gibt ein erstes System 4, das ein Hauptrotor 4a;
ein synchron angetriebenen Hilfsrotor 5a ist, und auch ein
zweites System 5, das ein Tandemrotor 4b; ein synchron
angetriebener Hilfsrotor 5b ist. Die Hilfsrotoren 5a und 5b und
darauf bezogene Steuerungen, welche die Antriebs- und/oder Steuerstangen von jeweils
zwei Stabilisieren für
den Helikopter sind.
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Der
Hauptrotor 4a ist mit einem Rotorkopf 7a an einer
zunächst
aufwärts
gerichteten Rotorwelle 8a versehen, die gelagert am Gehäuse 2 des
Helikopters 1 in einer drehbaren Art und Weise angebracht ist.
Diese wird durch einen Motor 9a und eine Übersetzung 10a angetrieben,
die ein Getriebe enthält. Der
Motor 9a ist z. B. ein Elektromotor, der mit einem elektrischen
Mikroprozessor und einer Batterie 11 angetrieben wird.
Das Tandemrotorsystem ist ähnlich aufgebaut,
es gibt nämlich
einen Motor 9b und eine Übersetzung 10b, wobei
der Motor 9b z. B. ein Elektromotor ist, der durch eine
Batterie 11 angetrieben wird.
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In
diesem Fall hat der Hauptrotor 4a zwei Propellerblätter 12a,
die in Linie oder so gut wie in Linie sind, der aber genauso gut
aus einer größeren Anzahl
von Propellerblättern 12a zusammengesetzt sein
kann. In diesem Fall hat der Tandemrotor 4b zwei Propellerblätter 12b,
die in Linie oder so gut wie in Linie sind, der aber genauso gut
aus einer größeren Anzahl
von Propellerblättern 12b zusammengesetzt
sein kann.
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Wie
im Detail in 27 gezeigt, kann die Neigung
oder der Anstellwinkel A der Propellerblätter 12a, mit anderen
Worten der Winkel A, den, wie gezeigt, die Propellerblätter 12a mit
der Rotationsebene 14 des Hauptrotors 4a bilden,
eingestellt werden, der Hauptrotor 4a ist schwenkbar an
dieser Rotorwelle 8a mittels eines Anschlussstücks angebracht,
so dass der Winkel zwischen der Rotationsebene des Hauptrotors und
der Rotorwelle frei variieren kann. Eine ähnliche, aber nicht unbedingt
identische Konfiguration und ein ähnlicher, aber nicht unbedingt
identischer Betrieb, wird für
das Tandemrotorsystem zur Verfügung
gestellt. Z. B. kann der Tandemrotor mehr oder weniger Gewicht im
Hilfsrotor oder eine unterschiedliche Größe oder Form relativ zum Hauptrotorsystem
haben.
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In
dem Fall des Beispiels des Hauptrotors 4a mit zwei Propellerblättern 12a wird
das Anschlussstück
durch eine Stange 15a des Rotorkopfs 7a gebildet.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher Betrieb
wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich der
Rotoren 4b und 5a und der Blätter 12b zur Verfügung gestellt.
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Die
Achse 14a des Hilfsrotors 5a bildet vorzugsweise
einen spitzen Winkel B mit der Längsachse 13a des
Rotors 4a. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b und der Blätter 12b zur
Verfügung
gestellt. Es gibt eine ähnliche
Beziehung mit den Achsen 13b und 14b.
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Der
Helikopter 1 wird auch mit einem Hilfsrotor 5a zur
Verfügung
gestellt, der im Wesentlichen synchron mit dem Hauptrotor 4a durch
die gleiche Rotorwelle 8a und den Rotorkopf 7a angetrieben wird.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher Betrieb
wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich der
Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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In
diesem Fall hat der Hilfsrotor 5a zwei Flügel, die
im Wesentlichen in Linie mit ihrer Längsachse 14a sind.
Die Längsachse 14a,
gesehen im Rotationssinn R des Hauptrotors 4a, ist im Wesentlichen parallel
zur Längsachse 13a der
Propellerblätter 12 des
Hauptrotors 4a oder sie schließt einen relativ kleinen spitzen
Winkel B mit der Letzteren ein. Beide Rotoren 4a und 5a erstrecken
sich mehr oder weniger parallel aufeinander mit ihren Propellerblättern 12 und
Flügeln 5a.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt. In 2 ist
der Winkel zwischen der Achse 14a und der durch die Stange 15 verlaufenden
Schwenklinie des Rotors 13 gezeigt. Die nicht gezeigte Schwenklinie
verläuft
parallel zur Längsachse,
kann aber geändert
werden, um das Stabilitätssystem
abzuändern
oder abzugleichen. Im gezeigten Fall sind die Winkel B und F ungefähr gleich,
sodass der Winkel G um die null Grad ist.
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Der
Durchmesser des Hilfsrotors 5a ist vorzugsweise kleiner
als der Durchmesser des Hauptrotors 4a, da die Flügel 5a eine
geringer Spannweite als die Propellerblätter 12 haben, und
die Flügel 5a sind
im Wesentlichen starr miteinander verbunden. Dieses starre Gesamtgebilde,
das den Hilfsrotor bildet, ist in einer schwingenden Art und Weise
an der Pendelachse 30 vorgesehen, die am Rotorkopf 7a der
Rotorwelle 8a fixiert ist. Diese ist quer zur Längsachse
der Flügel 12 und
quer zur Rotorwelle 8a gerichtet. Eine ähnliche Konfiguration und ein ähnlicher Betrieb
wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich der
Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Der
Hauptrotor 4a und der Hilfsrotor 5a sind miteinander
durch eine mechanische Verbindung verbunden, so dass der Anstellwinkel
A von wenigstens einem der Propellerblätter 12 des Hauptrotors 4a eingestellt
wird. Im gegebenen Beispiel wird diese Verbindung durch einen Stab 31 gebildet.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für das
Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Dieser
Stab 31 ist schwenkbar am Propellerblatt 12 des
Hauptrotors 4a mit einem Befestigungspunkt 32 mittels
eines Anschlussstücks 33 und
eines Hebelarms 34 und mit einem zweiten Befestigungspunkt 35 angebracht,
der in einem Abstand vom Letzteren gelegen ist, er ist gelenkig
an einem Flügel
des Hilfsrotors 5a mittels eines zweiten Anschlussstücks 36 und
eines zweiten Hebelarms 37 angebracht. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Der
Befestigungspunkt 32 auf dem Hauptrotor 4a ist
in einem Abstand D von der Achse 16 der Stange 15 der
Propellerblätter 12a des
Hauptrotors 4a gelegen, wohingegen der andere Befestigungspunkt 35 am
Hilfsrotor 5a in einem Abstand E von der Achse 38 der
Pendelachse 30 des Hilfsrotors 5a gelegen ist.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Der
Abstand D ist vorzugsweise größer als der
Abstand E. Der Abstand E und der Abstand zwischen der Achse der
Pendelachse 30 und der Achse des Hebelarms 37 ist
in den 2, 29 und 30 gezeigt.
Abstand D beträgt
ca. das Doppelte des Abstands E. Beide Befestigungspunkte 32 und 35 des
Stabs 31 sind angeordnet. Dies ist im Rotationssinn R an
der gleichen Seite der Propellerblätter 12a des Hauptrotors 4a oder
der Flügel 28 des
Hilfsrotors 5a. Mit anderen Worten sind beide vor oder
am Ende der Propellerblätter 12a und
der Flügel 5a gelegen,
gesehen im Rotationssinn. Eine ähnliche
Konfigurati on und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Auch
schließt
die Längsachse 14a des
Hilfsrotors 5a, gesehen im Rotationssinn R, vorzugsweise einen
Winkel B mit der Längsachse 13a der
Propellerblätter 12a des
Hauptrotors 4a ein, der eingeschlossene Winkel B ist in
der Größenordnung
von ca. 10 bis ca. 17 Grad, wobei die Längsachse 14a der Flügel 5a der
Längsachse 13a der
Propellerblätter 12a voreilt,
gesehen im Rotationssinn R. Unterschiedliche Winkel im Bereich von
z. B. 5 bis 25 Grad können
auch in Ordnung sein. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
ein Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Der
Hilfsrotor 5a ist mit zwei Stabilisierungsgewichten 39 versehen,
die beide an einem Flügel 5a in
einem Abstand von der Rotorwelle 8 fixiert sind. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Ferner
wird der Helikopter 1 mit einem Empfänger versehen, so dass er aus
einer Entfernung mittels einer Fernsteuerung gesteuert werden kann, die
nicht gezeigt ist. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Als
eine Funktion des Typs des Helikopters ist es möglich, nach den am besten geeigneten
Werten und Beziehungen der Winkel B; der Beziehung zwischen den
Abständen
D und E und G und F, die unten beschrieben sind; der Größe der Gewichte 39 und
der Beziehung der Durchmesser zwischen dem Hauptrotor 4a und
dem Hilfsrotor 5a experimentell zu suchen, um so ein Maximum
an Autostabilität
zu garantieren. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Der
Betrieb des verbesserten Helikopters 1 gemäß der Offenlegung
ist wie folgt:
Im Flug werden die Rotoren 4a und 5a mit
einer bestimmten Geschwindigkeit angetrieben, wodurch eine relative
Luftströmung
bezüglich
der Rotoren erzeugt wird, wodurch die Hauptrotoren 4a und 5a eine Auftriebskraft
erzeugen, so dass der Helikopter 1 aufsteigt oder absteigt
oder eine gewisse Höhe
behält, und
die Rotoren entwickeln eine seitlich gerichtete Kraft, die dazu
verwendet wird, den Helikopter 1 zu steuern. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Es
ist für
den Hauptrotor 4a unmöglich,
sich selbst abzugleichen, und er wird sich in der Ebene 114a drehen,
in der er gestartet wurde, für
gewöhnlich
in der zur Rotorwelle 8a senkrechten Ebene. Unter dem Einfluss
von Kreiselbewegung, Turbulenzen und anderen Faktoren wird er eine
beliebige ungewünschte
Position einnehmen, wenn er nicht gesteuert wird. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Die
Rotationsfläche
des Hilfsrotors 5a kann eine andere Neigung bezüglich der
Rotationsfläche 114a des
Hauptrotors 4a einnehmen, wobei beide Rotoren 5a und 4a eine
andere Neigung bezüglich der
Rotorwelle 8a einnehmen können.
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Diese
Neigungsdifferenz kann durch jede interne oder externe Kraft oder
Störung
oder was auch immer entstehen.
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In
einer Situation, wobei der Helikopter 1 stabil auf einem
Punkt in der Luft ohne irgendwelche störenden inneren oder äußeren Kräfte schwebt,
fährt der
Hilfsrotor 5a fort, sich in einer Ebene zu drehen, die
im Wesentlichen senkrecht zur Rotorwelle 8a ist.
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Wenn
allerdings das Gehäuse 2 aufgrund
irgendeiner Störung
oder was auch immer aus dem Gleichgewicht gedrückt wird und sich die Rotorwelle 8 aus
ihrer Gleichgewichtsposition dreht, folgt der Hilfsrotor 5a nicht
unmittelbar dieser Bewegung, da sich der Hilfsrotor 5a frei
um die Pendelachse 30 bewegen kann.
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Der
Hauptrotor 4a und der Hilfsrotor 5a sind bezüglich zueinander
so angeordnet, dass die Schwenkbewegung des Hilfsrotors 5a beinahe
unmittelbar in die Steigung oder den Anstellwinkel A der Propellerblätter 12 übersetzt
wird, der angepasst wird. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher Betrieb
wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich der
Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Für einen
zweiblättrigen
Hauptrotor 4a bedeutet das, dass die Propellerblätter 12 und
die Flügel 28 beider
Rotoren 4a und 5a im Wesentlichen parallel sein
müssen
oder, gesehen im Rotationssinn R, einen spitzen Winkel von z. B.
10 bis 17 Grad miteinander einschließen müssen, im Fall eines großen Hauptrotors 4a und
eines kleineren Hilfsrotors 5a. Eine ähnliche Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Dieser
Winkel kann für
jeden Helikopter 1 oder Helikoptertyp berechnet oder experimentell
ermittelt werden, und dieser Winkel kann für den Rotor und den Tandemrotor
unterschiedlich sein.
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Wenn
die Rotationsachse 8a eine andere Neigung einnimmt als
diejenige, die zur oben erwähnten
Gleichgewichtsposition in einer Situation korrespondiert, wobei
der Helikopter schwebt, passiert folgendes: Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Ein
erster Effekt ist, dass der Hilfsrotor 5a zuerst versuchen
wird, seine absolute Neigung beizubehalten, wodurch sich die relative
Neigung der Rotationsfläche
des Hilfsrotors 5a bezüglich
der Rotorwelle 8a ändert.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Demzufolge
wird der Stab 31 den Anstellwinkel A der Propellerblätter 12 anpassen,
so dass die Auftriebskraft der Propellerblätter 12 an einer Seite des
Hauptrotors 4a ansteigen wird und an der diametral entgegengesetzten
Seite dieses Hauptrotors abfällt.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher Betrieb
wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich der
Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Da
die Relativposition des Hauptrotors 4a und des Hilfsrotors 5a so
ausgewählt
ist, dass ein relativ unmittelbarer Effekt erreicht wird. Diese Änderung
in der Auftriebskraft stellt sicher, dass die Rotorwelle 8a und
das Gehäuse 2 in
ihre ursprüngliche Gleichgewichtsposition
zurückgedrückt werden.
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Ein
zweiter Effekt ist, dass, da der Abstand zwischen dem äußerem Ende
der Flügel
und der Rotationsebene 14 des Hauptrotors 4a nicht
länger gleich
ist, und da auch die Flügel 28 eine
Auftriebskraft erzeugen, ein größerer Druck
zwischen dem Hauptrotor 4a und dem Hilfsrotor 5a auf
einer Seite des Hauptrotors als auf der diametral entgegen gesetzten
Seite erzeugt wird. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Ein
dritter Effekt spielt eine Rolle, wenn der Helikopter beginnt, nach
vorne, nach hinten oder zur Seite aufgrund einer Störung zu
kippen. Genau wie im Fall eines Pendels wird der Helikopter geneigt werden,
um in seine ursprüngliche
Position zurückzugehen.
Dieser Pendeleffekt erzeugt keine destabilisierenden Kreiselkräfte wie
bei den bekannten Helikoptern, die mit einer Stabilisatorstange
ausgestattet sind, die quer zu den Propellerblättern des Hauptrotors gerichtet
ist. Er arbeitet, um den ersten und zweiten Effekt zu verstärken.
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Die
Effekte haben unterschiedliche Ursprünge, aber analoge Eigenschaften.
Sie verstärken
sich gegenseitig so, um automatisch die Gleichgewichtsposition des
Helikopters 1 ohne jeden Eingriff eines Piloten zu korrigieren.
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Wenn
notwendig, kann dieser Aspekt der Offenlegung separat angewendet
werden, ebenso wie der Aspekt des Hilfsrotors 5a separat
an einem Helikopter angewendet werden kann, der einen Hauptrotor 4a kombiniert
mit einem Hilfsrotor 5a hat. Eine ähnliche Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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In
der Praxis macht es die Kombination beider Aspekte möglich, einen
Helikopter herzustellen, der in jeder Richtung und in jeder Flugsituation
sehr stabil ist, und der einfach auch durch Personen zu steuern
ist, die wenig oder keine Erfahrung haben.
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Es
ist klar, dass der Hauptrotor 4a und der Hilfsrotor 5a nicht
unbedingt als ein starres Gesamtgebilde gemacht sein müssen. Die
Propellerblätter 12a und
die Flügel 5a können auch
so am Rotorkopf 7a vorgesehen sein, dass sie angebracht
sind und relativ separat rotieren können. In diesem Fall zum Beispiel
können
zwei Stäbe
angewendet werden, um jederzeit ein Propellerblatt 12a mit
einem Flügel 5a zu verbinden.
Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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Es
ist auch klar, dass, wenn notwendig, die Anschlussstücke und
Gelenke auch auf anderen Wegen als den einen gezeigten realisiert
werden können,
z. B. mittels flexibler Torsionselemente.
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Im
Fall eines Hauptrotors 4a, der mehr als zwei Propellerblätter 12 hat,
sollte man vorzugsweise sicher sein, dass wenigstens ein Propellerblatt 12a im
Wesentlichen parallel zu einem der Flügel 5a des Hilfsrotors
ist. Der exakte Winkel wird durch Testen ermittelt und kann von
null verschieden sein. Das Anschlussstück des Hauptrotors 4a wird
vorzugsweise als ein Kugelgelenk oder als eine Stange 15 gemacht,
die im Wesentlichen quer zur Achse der Pendelachse 30 des
Hilfsrotors 5a gerichtet ist, und die sich im Wesentlichen
in der Längsachse
von dem einem betroffenen Propellerblatt 12a erstreckt,
das im Wesentlichen parallel zu den Flügeln 5a ist. Eine ähnliche
Konfiguration und ein ähnlicher
Betrieb wird für
das Tandemrotorsystem bezüglich
der Rotoren 4b und 5b zur Verfügung gestellt.
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In
einer anderen Ausführung
umfasst der Helikopter ein Gehäuse
und einen Hauptrotor mit Propellerblättern, der durch eine Rotorwelle
angetrieben wird, an der die Blätter
angebracht sind. Ein Hilfsrotor wird durch die Rotorwelle des Hauptrotors
angetrieben, und ist mit Flügeln
von der Rotorwelle im Rotationssinn des Hauptrotors versehen.
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Der
Hilfsrotor ist schwenkbar an einer Pendelachse angebracht und die
Schwenkbewegung ist relativ aufwärts
und abwärts
um die Hilfswelle gerichtet. Die Hilfswelle ist im Wesentlichen
quer zur Rotorwelle des Hauptrotors angebracht. Der Hauptrotor und
der Hilfsrotor sind miteinander durch eine mechanische Verbindung
verbunden, so dass die Schwenkbewegung des Hilfsrotors den Anstellwinkel von
wenigstens einem der Propellerblätter
des Hauptrotors steuert.
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Der
Anstellwinkel des Rotors in der Rotationsebene und der Rotorwelle
kann variieren. Ein mit der Rotorwelle rotierbarer Hilfsrotor ist
für relative Schwenkbewegung
um die Rotorwelle. Unterschiedliche Relativpositionen sind so, dass
der Hilfsrotor bewirkt, dass der Anstellwinkel des Hauptrotors unterschiedlich
ist. Eine Verbindung zwischen dem Haupt- und dem Hilfsrotor bewirkt
eine Positionsänderung
des Hilfsrotors, um Änderungen
im Anstellwinkel zu übersetzen.
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Die
Propellerblätter
des Hauptrotors bzw. die Flügel
des Hilfsrotors sind jeweils miteinander mit einer mechanischen
Verbindung verbunden, welche die Relativbewegung zwischen den Propellerblättern und
den Flügeln
des Hilfsrotors erlaubt. Ein Anschlussstück des Hauptrotors zu den Propellerblättern wird
durch eine Stange gebildet, die an der Rotorwelle des Hauptrotors
fixiert ist.
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Die
mechanische Verbindung enthält
einen schwenkbar mit einem Flügel
des Hilfsrotors an einem Befestigungspunkt angebrachten Stab und
ist schwenkbar an einem anderen Befestigungspunkt am Propellerblatt
des Hauptrotors angebracht.
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Tandemhelikopter
haben zwei Rotoren von mehr oder weniger gleichem Durchmesser, die
Rotoren sind üblicherweise
entlang des Helikoptergehäuses
angeordnet, einer an jedem Ende. Die Rotorspitzenwege können bis
zu einem gewissen Grad überlappen.
In diesem Fall ist ein Rotor höher
als der andere positioniert, um zu vermeiden, dass die Rotorblätter kollidieren.
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7 zeigt
eine typische Konfiguration. Beide Rotoren rufen eine Auftriebskraft
hervor, um das Gewicht des Gehäuses
auszugleichen. Wenn die kombinierte Auftriebskraft das Gewicht des
Tandemhelikopters überschreitet,
hebt der Helikopter ab.
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Stabilität und Gleichgewicht
des Tandemhelikopters können
in 4 Richtungen analysiert werden, welche Steuerung brauchen, um
den Tandemhelikopter an einer Stelle in der Luft zu halten, oder
entlang einer gewünschten
Flugbahn. Diese Steuerung kann aktiv durch den Piloten oder unterstützt durch
Elektronik sein, oder passiv durch aerodynamische und mechanische
Anordnung sein.
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Diese
Richtungen werden in 10 und 11 gezeigt.
- – vorwärts/rückwärts (100)
- – seitlich
links/rechts (200)
- – vertikal
hoch/runter (300)
- – Gieren
(400)
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Diese
4 Richtungen haben in der Luft keine absolute Referenz. Daher müssen im
Flug konstant Korrekturen ausgeführt
werden, um den Tandemhelikopter wie gewünscht im Flug zu halten. Bei
beiden, dem originalgroßen
und Hobby-/Spielzeugtandemhelikopter, ist es im Allgemeinen bekannt,
dass dies sehr spezifische und komplizierte Stabilisierungsvorrichtungen
wie Kreisel- und Rückkopplungssysteme mit
einbezieht, zusätzlich
zu permanenten Pilotensteuerungen.
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Um
Stabilität
in Richtung 100 und 200 zu erreichen, und zu einem
gewissen Grad in Richtung 400, wird der Tandemhelikopter
mit selbststabilisierenden Rotoren ausgestattet, wie in 10 und 17 beschrieben.
Dieses Rotorsystem will, dass sich der Helikopter durch Rotoranordnung
jeder Ablenkung in die Richtungen 100 und 200 und
zu einem gewissen Grad in Richtung 400 widersetzt.
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Für gewöhnlich erfordert
Richtung 300 nichts außer
der Eingabe des Piloten, um die gewünschte Höhe zu wählen und zu halten, oder die
Geschwindigkeit zu erhöhen
oder zu verringern.
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Dimension 400,
das Gieren um die Vertikalachse, muss mit den Drehmomenteffekten
des Hauptrotors und allen externen Störungen umgehen, die Gierungsänderungen
erzeugen.
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Ein
Rotor erzeugt Drehmoment als ein Nebeneffekt des erzeugten Schubs.
Dieses Drehmoment wird gegen die Rotationsrichtung des Rotors gehen.
In einem klassischem Helikopter mit Haupt- und Heckrotor wird dieses
Drehmoment durch den Heckrotor ausgeglichen. Wenn kein solcher Ausgleich
existiert, würde
sich das Gehäuse
um die vertikale Achse in einer Richtung gegen die Rotation des Rotors
drehen. Der sich im Uhrzeigersinn drehende Hauptrotor erzeugt ein
Drehmoment auf das Gehäuse
entgegen dem Uhrzeigersinn. Um das Gehäuse davon abzuhalten, sich
permanent um seine vertikale Achse zu drehen, wird der Heckrotor
hinzugefügt,
um Drehmoment mit einer Seitwärtskraft
auszugleichen.
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In
wie in 12 und 13 gezeigten
Tandemhelikoptern drehen sich die beiden Rotoren so, dass die Rotation
von einem Rotor 1000 in Richtung 1100 (im Uhrzeigersinn)
ein Drehmoment auf das Gehäuse 2 in
Richtung 113 (entgegen dem Uhrzeigersinn) um die Hauptachse 500 erzeugt.
Die Rotation des anderen Rotors 2000 in Richtung 1200 (entgegen
dem Uhrzeigersinn) er zeugt ein Drehmoment auf das Gehäuse in Richtung 114 (im
Uhrzeigersinn) um die Hauptachse diese Rotors. Dies ist in 13 gezeigt.
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Drehmoment 113 und
Drehmoment 114 sind idealerweise von gleicher Größer, allerdings
von entgegen gesetzter Richtung. Daher heben sie sich auf, und das
Gehäuse
des Tandemrotors dreht sich nicht selbstständig.
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Gierverhalten
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Dieser
perfekte Fall setzt voraus, dass sich beide Rotoren mit identischer
Geschwindigkeit drehen, identischen Luftwiderstand, identischen
Auftrieb haben, und dass keine externen Störungen wie Windböen und Turbulenzen
Einfluss haben.
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In
der Realität
ist keine dieser Annahmen absolut richtig. Obwohl das Gehäuse mehr
oder weniger seine Gierposition einhält, wird es auf Grund all der
oben erwähnten
Faktoren andauernd und zufällig die
Richtung ändern.
Es liegt letztendlich am Piloten, dies zu korrigieren, unterstützt durch
Kreiselstabilisator oder andere Vorrichtung.
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Je
kleiner das Modell ist, desto mehr Einfluss haben diese Faktoren
aufgrund der geringeren Trägheit
des Tandems, das schnellere Korrektureingaben des Piloten erfordert.
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Gierinstabilität
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Die
Gegenlaufkonfiguration hebt Drehmoment auf das Gehäuse auf.
Allerdings verursacht diese ein auf die Gierstabilität bezogenes
Problem.
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Betrachtet
wird der Tandemhelikopter in einer schwebenden Position unter der
Annahme, dass er in perfekter Ruheposition im Schwebeflug ist. Dies ist
in 13 gezeigt. Der Rotor 1000 und der Rotor 200 drehen
sich in entgegengesetzte Richtung. Der Rotor 1000 und der
Rotor 2000 erzeugen identische Auftriebskräfte 300 und 400.
Das Gehäuse
ist horizontal.
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Betrachtet
wird derselbe Tandemhelikopter in schwebender Position unter der
Annahme, dass aufgrund jedes der beschriebenen Effekte (Luftböen, Turbulenz,
geringer Änderung
in relativer Rotordrehzahl, etc.) das Gehäuse anfängt, sich in eine Richtung
(in diesem Beispiel im Uhrzeigersinn) um die vertikale Hauptachse 500 des
Tandemhelikopters von 13 zu drehen. Der Rotor 1000 und
der Rotor 2000 drehen sich in entgegengesetzte Richtungen. Auf
Grund der Gehäuserotation
und der Rotationsrichtung erzeugt Rotor 1000 seine Rotationsgeschwindigkeit,
während
Rotor 2000 die Rotationsgeschwindigkeit relativ zur Luft
verringert. Da sich Auftriebskraft bei konstanter Neigung mit der
Rotationsgeschwindigkeit verändert,
erzeugen der Rotor 1000 und der Rotor 2000 nun
unterschiedliche Auftriebskräfte, 3000 ist
höher und 4000 ist
niedriger. Aufgrund des Unterschieds in den Auftriebskräften ist das
Gehäuse
nicht länger
im Gleichgewicht und neigt dazu, das vordere Ende anzuheben, wo
der Rotor 1000 ist, und das zum Rotor 2000 benachbarte
hintere Ende abzusenken. Aufgrund des Unterschieds in Auftriebskräften steigt
das Drehmoment am Rotor 1000 an, und das Drehmoment am
Rotor 2000 fällt ab.
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Die Änderungen
im Drehmoment sind vom gleichen Betrag, aber in unterschiedliche
Richtung, so dass sie sich gegenseitig ausbalancieren und nicht
die Gierstörung
beeinflussen.
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Wenn
das Gehäuse
anfängt,
sich in eine Richtung (in diesem Beispiel im Uhrzeigersinn) um die
vertikale Hauptachse 500 des Tandemhelikopters (13)
zu drehen, dann variiert die Auftriebskraft entlang der Spannweite
von einem Rotor entlang der Relativposition zum Gehäuse und
der Gehäuserotationsach se.
Der Anstieg/Abfall in Auftriebskraft von der Gehäuserotationsachse wird weit
höher sein. Des
Weiteren vergrößert dies
die Destabilisierung des Helikopters und hebt das vordere Ende an,
wo der Rotor 1000 ist, und senkt das zum Rotor 2000 benachbarte
hintere Ende noch mehr ab.
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Das
Gehäuse 2 steht
nicht länger
horizontal und hebt den hohen Auftriebsrotor an und senkt den niedrigen
Auftriebsrotor ab. Der Anstieg in Auftriebskraft des Rotors 1000 wird
durch eine Bewegung der Auftriebsmitte weg von der Hauptachse des
Helikopters (längerer
Hebelarm) begleitet. Der damit verbundene Abfall im Auftrieb von
Rotor 2000 wird durch eine Bewegung der Auftriebsmitte
hin zur Hauptachse des Helikopters (kürzerer Hebelarm) begleitet. Beide
Effekte kombiniert verstärken
die Tendenz, sich nach hinten zu neigen, verursacht durch Unterscheide
in Schubkraft als solches. Diese Neigung hat ungewünschte und
parasitäre
rückwärts gerichtete Geschwindigkeit
zur Folge. Dies ferner destabilisiert das Tandem zusätzlich zur
anfänglichen
Gierstörung.
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Links-Rechts Asymmetrie in
gegenläufiger
Konfiguration
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Die
gegenläufig
rotierenden Rotoren erzeugen ein Tandem, das bezüglich aerodynamischer Kreiseleffekte
symmetrisch ist. Dies wird angenommen, um das Entwickeln der Komponenten,
des Gehäuses
und des gesamten Entwurfs des Gehäuses zu vereinfachen.
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Allerdings
haben gegenläufig
rotierende Rotoren einen asymmetrischen Effekt auf die seitliche Schubkraft
auf das Tandemgehäuse.
Rotor 1000 und Rotor 2000 rotieren gegenläufig. Die
Rotoren erzeugen einen Luftabwärtsfluss,
um Auftrieb zu erzeugen, aber dieser Abwärtsfluss hat eine spiralförmige Komponente
in der Rotationsrichtung des Rotors. Wenn die Spitzen beider Rotoren
die Mitte des Gehäuses 2 erreichen,
trifft diese spiralförmige
Luft die Seite des Gehäuses 2 mit
einer Luftflusskomponente.
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Ein
dritter Haupteffekt wird auf dem Tandem erzeugt:
- a.
Das Gehäuse 2 sieht
eine einseitige Schubkraft, diese seitlich Kraft neigt dazu, den
Helikopter in die Richtung der Kraft 4000 zu drücken.
- b. Diese Kraft 4000 bringt das Tandem dazu, sich auf
eine Seite zu neigen, und dass sich beide Rotoren um den gleichen
Betrag neigen.
- c. Die Auftriebskraft ist nicht länger vertikal, hat aber eine
horizontale Vektorkomponente. Dieser Vektor drückt das Tandem in die entgegengesetzte
Richtung. Dies erhöht
die seitlich gerichtete Kraft, die das Gehäuse 2 trifft.
-
Trotz
der scheinbaren Symmetrie der gegenläufigen Konfiguration, wird
so das Tandem eine starke Neigung haben, sich nach vorne zu neigen
und auf eine Seite abzugleiten. Diese Neigung variiert mit der Fläche des
Gehäuses,
dem Gewicht des Tandems, der Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren, des
relativen Abstands vom Rotor/von den Rotoren zum Gehäuse, der
Schwerpunktsposition. Überdies steigt
diese Neigung mit einem Abfall des Tandemgewichts an. Eine mögliche Lösung ist,
den Schwerpunkt seitlich zu bewegen, um das Gehäuse zurück in die Vertikale zu bringen.
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Die
gleichgerichteten Tandemrotoren sind mit Bezug auf die Figuren gezeigt.
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Die
gegenläufig
rotierenden Rotoren an einer Tandemkonfiguration, wo die Rotorachsen
in einem gewissen Abstand zueinander sind, haben destabilisierende
und asymmetrische Effekte. Gieränderungen
rufen Vorwärts-/Rückwärtsdrift
hervor, und die Rotoren drücken
das Tandem, um sich nach vorne zu neigen und abzugleiten. Die Kombination
dieser Effekte macht es sehr schwierig, eine natürliche Gleichgewichtslage des
Tandems zum stabilen Schweben ohne Piloten- oder Kreiselkorrektur,
etc., auf den Vorwärts-/Rückwärtsdrift
und die seitliche Richtung zu finden.
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Die
Lösung
ist, dass sich die Rotoren in die gleiche Richtung drehen. Wenn
eine externe Gierstörung
das Gehäuse
dazu bringt, sich zu drehen, dann werden beide Rotoren den gleichen
Betrag von Abfall oder Anstieg in Rotationsgeschwindigkeit
gleich zur Rotationsgeschwindigkeit des Gehäuses sehen.
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Auftriebskräfte auf
beiden Rotoren ändern sich
gleich, so dass das Gehäuse
horizontal bleibt. Diese Änderung
in Auftriebskraft macht den Tandemanstieg oder -abfall aus. Allerdings
gibt es keinen destabilisierenden Effekt, da es keine Gehäuseneigung
gibt.
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Die
seitlichen spiralförmigen
Kräfte
des Rotorschubs treffen noch das Gehäuse 2, aber nun in entgegengesetzter
Richtung, so dass sie sich aufheben. Das Gehäuse neigt sich nicht, noch
gleitet es seitwärts
ab.
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Das
Drehmoment von Rotor 1000 und von Rotor 2000,
in diesem Fall in Rotation im Uhrzeigersinn beider Rotoren, addiert
sich nun zu einem neuen Drehmoment. Die Rotoren sind auf solch eine
Art und Weise geneigt, nämlich
in Betrag und Richtung, dass eine horizontale Schubkraft auf beide
Rotorachsen ein entgegengesetztes Drehmoment erzeugt, welches die
Summe der Rotordrehmomente aufhebt.
-
Der
Schub am Rotor 1000 hat eine horizontale Komponente, die
auf der Rotorachse 1000 zentriert ist. Der Schub am Rotor 2000 hat
eine horizontale Komponente, die auf die Rotorachse 1000 zentriert
ist. Diese beiden Kräfte üben auf
das Gehäuse 2 ein
Drehmoment aus, das entgegengesetzt zur Richtung des ersten Drehmoment
ist. Die Größe der Schübe hängt von
der Neigung der Rotoren 1000 und 2000 ab, und
so auch das resultierende Drehmoment. Wenn Drehmomente größenmäßig identisch sind,
heben sie sich auf und bewahren das Gehäuse davor, sich um seine vertikale
Achse zu drehen.
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Der
erforderliche Neigungsgrad der Rotoren hängt hauptsächlich ab vom:
- – Typ
der Rotorform und Tragfläche;
- – horizontalem
Abstand zwischen beiden Rotoren; und
- – der
Form des Gehäuses 2,
die auch einen Einfluss auf den Winkel hat.
-
Diese
Neigung ist relativ gering und ist unabhängig von der Drehzahl. Wenn
sich z. B. die Drehzahl erhöht,
so erhöht
sich das durch den Rotor hervorgerufene Drehmoment. Die höhere Drehzahl
bedeutet einen stärkeren
Auftrieb und eine stärkere
horizontale Schubkomponente und daher einen größeren korrigierenden Schub.
Es ist möglich,
die Drehzahl an einem Rotor zu erhöhen, z. B. dem Heckrotor, und
die Drehzahl am anderen Rotor, dem Frontrotor, ohne irgendwelche
asymmetrischen Drehmomenteffekte zu verringern, die das Gehäuse dazu
bringen, sich umher zu drehen oder zu gieren. Dies macht es möglich, den
Helikopter vorwärts
oder rückwärts zu bewegen,
benutzend diese Methode ohne den Gebrauch der Gierkorrektur.
-
Gegenläufig rotierende
Rotoren an Tandemhelikoptern erzeugen die Neigung, nach vorne/hinten und
seitwärts
zu driften, und verursachen eine Neigung des Gehäuses. Dies führt zu Instabilität im Flug, außer ein
Pilot, mechanisches oder elektronisches System erzeugt die notwendige
Korrektureingabe.
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Die
vorliegende Offenlegung verwendet zwei Rotoren in einem gewissen
horizontalen Abstand zueinander, die sich in die gleiche Richtung
drehen. Diese Rotoren sind so geneigt, dass sie die durch die sich
drehenden Rotoren hervorgerufenen Drehmomenteffekte ausgleichen.
Die Giereffekte (vom Piloten hervorgerufene oder nicht verursachte/ungewollte)
erzeugen nicht länger
Drift in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung,
noch erzeugen sie eine ungewollte Neigung des Gehäuses. Der
Spiralschub neigt und driftet das Gehäuse nicht länger seitwärts.
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Die
Gehäuseform
ist ein anderes Element, das die Stabilität gegen ungewünschte Giereffekte verbessert.
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Die
Gehäuseform
eines typischen Tandemhelikopters wird in gewissem Umfang durch
funktionelle Bewandtnisse ermittelt. Wie in 18 gezeigt, gibt
es ein Erfordernis, beide Rotoren und ihre Antriebssysteme zu verbinden,
und das führt
zu einem langen und hauptsächlich
rechteckförmiges
Mittelstück
A. Dann gibt es ein angefügtes
typisches Nasenende B, um den Piloten/die Piloten aufzunehmen, und
ein Heckende mit erhöhter
Fläche
C, um als ein Richtungsstabilisator für Vorwärtsflug zu wirken. Dies ist ähnlich der
Finnen an einem Pfeil.
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Die
Größe von B
und C, hauptsächlich
der Teil, der unter den Rotorenden E und D hervorsteht, hat eine
Auswirkung auf Gierstabilität.
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Eine
in 19 gezeigte Form mit Verlängerungsflügeln F und G hat eine relativ
größere Gierstabilität und widersteht
und stoppt sogar jede ungewünschten
Giereffekte aufgrund der Asymmetrie im Drehmoment zwischen den Rotoren
und externen Störungen.
Des Weiteren, wenn der Pilot eine gewollte Giereingabe gibt, dämpft diese
Form den Effekt ab, verhindert das Überschwingen des Effekts gegen den
gewünschten
Effekt, und wirkt wie ein "Dämpfer". Das Ergebnis ist
mehr Komfort für
den Piloten, und ein viel stabilerer Tandemhelikopter.
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Die
Gründe,
warum dies funktioniert, sind wenigstens dreifach. Erstens sind
die Flächen
F und G, verglichen mit dem Rest des Gehäuses, im äußersten Abstand von der Hauptachse
H. Dies ist weiter in 20 gezeigt. Im Fall von Gieren
um die Hauptachse H, z. B. im Uhrzeigersinn, arbeiten die letzteren
Flächen
F und G wie aerodynamische Bremsen, da sie den Druck der Luft 101 und 102 überwinden
müssen,
der die Flächen
aufgrund der Gierrotation trifft.
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Dieser
Bremseffekt verringert die Gierrotation, und eventuell stoppt er
sie. Die Form von F und G kann jedes gewünschte Profil sein.
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Zweitens
sind die Flächen
F und G im abwärts
gerichteten Luftstrom, der durch die beiden Rotoren erzeugt wird,
und neigen dazu, sich an diese abwärts gerichtete Kraft anzupassen.
Dies ist eine Funktion ähnlich
zu einem Flügeleffekt.
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Drittens,
wenn sich das Gehäuse
dreht, dann werden die Flächen
der Flügel
F und G den abwärts gerichteten
Strom aus dem Rotorschub kombiniert mit der Bewegung infolge des
Gierens sehen, wie einen kombinierten Strom, der nicht länger in
Linie mit der Fläche
der Flügel
F oder G ist, aber mit einem gewissen Angriffswinkel. Dieser Angriffswinkel
erzeugt eine Auftriebskraft senkrecht zu den Flächen der Flügel F und G, entgegengesetzt
zur Bewegungsrichtung. Diese Auftriebskräfte 500 und 600 wirken
der Gierbewegung entgegen und des Weiteren schwächen sie diese ab. Siehe 21.
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Die
Form der Flügelteile
F und G kann jedes gewünschte
Profil sein. Wie in 22 gezeigt, ist die Frontverlängerung
in die Gehäuseform
integriert. Das hintere Flügelende
G kann eine transparente Kunststofffolie sein.
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Alternativ
werden beide Verlängerungsflügel F und
G so aus transparentem Kunststoff gemacht, um eine gewünschte Gehäuseform
zu berücksichtigen,
und die dennoch den Effekt der Gierstabilisierung haben. Dies ist
in 23 gezeigt.
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Die
Flächen
der Flügel
F und G können
geneigt werden, um mehr oder weniger in Linie mit dem Luftstrom
der geneigten Rotorwellen der Ausführungsform der Rotoren zu sein,
die sich in die gleiche Richtung drehen. Dies verstärkt den
Effekt und verringert Luftstromwiderstand über diese Flächen, wie in 24A und 24B gezeigt.
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Der
Effekt der ansteigenden Gierstabilität wird auch in dem Fall erreicht,
der eine der Flächen der
Flügel
F oder G hat. Alternativ kann sich das Verhältnis zwischen der Fläche der
Flügel
F und G signifikant von 1 zu 1 unterscheiden. In diesem Fall gibt
es den Effekt noch. Er kann einigermaßen reduziert werden, da die
Effekte beider Rotoren nicht voll verwendet werden.
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In
einigen Fällen,
wo sich das Verhältnis
zwischen F und G stark von 1 zu 1 unterscheidet, und aufgrund des
kürzlich
oben beschriebenen Pfeileffekts, spürt der Helikopter nur komfortables
Bewegen (aufgrund eines durch den Piloten gegebenen eventuellen
Vorwärtsbefehls)
in der Richtung 80 entge gen der Hauptseitenfläche des
Gehäuses.
Dies ist in 25 gezeigt.
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Eine
der Flächen
der Flügel
F und G kann, abhängig
von der Hauptrichtung der Bewegung, hinzugefügt oder abgezogen werden. Im
normalen Flug werden Helikopter schweben oder vorwärts fliegen, so
dass nur Fläche
G verwendet werden kann. Dies ist in 25 gezeigt.
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Die
Flügelverlängerungen
F und/oder G können
im Wesentlichen den durch den rotierenden Rotor erreichten äußeren Umfangspunkt
erreichen. Auch wenn sie nicht den anderen äußeren Umfangspunkt erreichen,
wird es einen stabilisierenden Effekt geben.
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26 zeigt
ein System zum Giersteuern. Das Gieren eines wie in 26 gezeigten
Tandemhelikopters mit sich in die gleiche Richtung drehenden Rotoren
kann durch Ändern
des Anstellwinkels einer Rotorwelle des Rotors 1000 gegen
die anderen Rotorwelle des Tandemrotors 2000 gesteuert
werden. Diese Neigungsänderung ändert die
Größe der horizontalen
Komponenten der Auftriebskräfte.
Dies ändert
die Größe des Drehmoments,
das im Drehen die Drehrichtung des Gehäuses ändert. Eine Methode, diesen
Anstellwinkels zu ändern,
ist in 26 gezeigt. Die beiden Rotorwellen
der beiden Rotoren 1000 und 2000 sind an einem
Hauptausleger 12000 angebracht. Dieser Hauptausleger 12000 ist
in zwei Teile 12000A und 12000B geteilt. 12000A und 12000B können sich,
angetrieben durch einen Servomechanismus, gegeneinander drehen.
Dieser Mechanismus kann ein motorbasierendes System 3000 sein,
oder andere Stellantriebe wie Piezostellantriebe, Polymerstellantriebe,
Magnet-/Spulenkomponenten und vergleichbare Technologien verwenden.
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Die
vorliegende Offenlegung ist nicht auf die als Beispiel beschriebenen
und in den beiliegenden Figuren gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Viele
unterschiedliche Variationen in Größe und Umfang und Eigenschaften
sind möglich.
Z. B. sind anstatt eines zur Verfügung gestellten Elektromotors andere
Formen von motorisiertem Antrieb möglich. Eine unterschiedliche
Blätteranzahl
kann an den Rotoren angebracht werden.
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Ein
Helikopter gemäß der Offenlegung
kann in allen Form- und Dimensionsarten hergestellt werden, solange
er noch innerhalb des Umfangs der Offenlegung bleibt. In diesem
Sinn, obwohl der Helikopter einigermaßen als Spielzeug- oder Modellhelikopter
beschrieben wurde, können
die beschriebenen und gezeigten Eigenschaften teilweise oder ganz
in einem originalgroßem
Helikopter verwendet werden.
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Während der
Apparat und die Methode in Sätzen
beschrieben wurde, die zur Zeit als die am praktischsten und bevorzugsten
Ausführungsformen angesehen
werden, ist es verständlich,
dass die Offenlegung nicht auf die vorliegenden Ausführungsformen
beschränkt
sein muss. In einigen Fallen kann es mehr als zwei Propeller und/oder
Flügel
an einem oder mehreren der jeweiligen Hauptrotoren oder Tandemrotoren
und ihren jeweiligen Hilfsrotoren geben. Auch kann sich der spitze
Winkel zwischen dem Propeller und dem Flügel in der Größe ändern, und
kann weniger als 10 Grad und mehr als 17 Grad sein.
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Obwohl
die Erfindung bezüglich
eines Tandemhelikopters im Detail beschrieben wurde, ist es klar,
dass die Rotoren andere Flugobjekte dazu bringen können, in
einer ähnlich
stabilisierten Art und Weise zu fliegen. Das Gehäuse dieser Objekte kann unterschiedliche
Formen einnehmen, z. B. unterschiedliche Spielzeugvehikel oder Spielzeugfiguren. Diese
können
Roboter, Insekten, Motorautos, fliegende Untertassen, Flugzeu ge,
oder jeder andere Gehäusetyp
sein, dass einen über
dem Boden, der Erde oder dem Bezugspunkt fliegen lassen kann.
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Es
ist beabsichtigt, innerhalb des Sinns und des Anwendungsbereichs
der Ansprüche
mit einbezogene verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abzudecken,
der Anwendungsbereich, von dem die breiteste Interpretation so übereinstimmen
sollte, um alle solche Modifikationen und ähnliche Strukturen zu umfassen.
Die vorliegende Offenlegung enthält
jede und alle Ausführungsformen
der folgenden Ansprüche.