DE202007018525U1 - Schlagflügelanordnung - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00Ornithopters
    • B64C33/02Wings; Actuating mechanisms therefor

Abstract

Schlagflügelanordnung, insbesondere zur Verwendung bei einem Fluggerät oder zum Bewegen eines Fluids, gebildet aus einer Anzahl von 2n (n ≥ 2) gleichartiger Schlagflügel, deren Bewegungsbereiche kleeblattartig aneinandergesetzt sind, wobei eine Antriebseinrichtung für die Schlagflügel konfiguriert ist, die jeden der Schlagflügel zu seinen beiden benachbarten Schlagflügeln gegensinnig schwingen lässt, und sich jeder Schlagflügel in beiden Umkehrregionen seinem jeweils entgegenkommenden Nachbarn beim Betrieb gleich weit annähert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schlagflügelanordnung zur Förderung von Fluiden, welche insbesondere als Antriebsaggregat für fliegende oder schwimmende Apparate einsetzbar ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Oszillierende Flügel (Schlagflügel) oder Paddel als Antriebsorgane in Fluiden sind seit langem bekannt. In der Praxis konnte sich dieses Antriebskonzept jedoch bisher nicht gegen den Propeller durchsetzen. Dabei sind die am häufigsten genannten Gründe gegen die Verwendung von Schlagflügeln oder Paddeln die diskontinuierliche Schuberzeugung, die mitunter aufwendige Mechanik und die oszillierenden Kräfte, welche auf die angetriebene Struktur einwirken und diese selbst zum Schwingen bringen.
  • Dennoch sind Schlagflügel und Paddel mit Erfolg zum Antrieb von Schiffen und Luftfahrzeugen eingesetzt worden. Ein Beispiel dafür, dass hohe Wirkungsgrade bei Schlagflügeln nicht nur in der Natur erreicht werden, bildet ein von Adalbert Schmidt im Jahr 1942 gebautes, etwa 70 kg schweres bemanntes Segelflugzeug, welches zusätzlich zu den Tragflächen mit einem Schlagflügelpaar ausgerüstet wurde, welches den Vortrieb erzeugte. Dieses Flugzeug konnte selbsttätig starten und landen und erreichte mit einer Antriebsleistung von 2.1 KW (!) eine Höchstgeschwindigkeit von 60 km/h. Hohe Wirkungsgrade sind auch für den um 1960 von Wilhelm Schmidt entwickelten Wellpropellerantrieb nachgewiesen worden, der ebenfalls auf Prinzipien des Schlagflügelantriebs beruht.
  • Die Strömungsverhältnisse um einen Propellerflügel herum sind bei gleich bleibender Drehzahl und konstanter Geschwindigkeit des angetriebenen Apparates durch das umgebende Fluid zu jedem Zeitpunkt gleich und können verhältnismäßig einfach berechnet werden. Man spricht beim Propeller von stationärer Fluidkrafterzeugung, da die Kräfte erzeugende Umströmung um den Propeller in Bezug auf das Propellerblatt ortsfest ist. Die Fluidkrafterzeugung bei der Umströmung eines oszillierenden Schlagflügels kann zu einem großen Teil nur durch instationäre Effekte erklärt werden, d. h. solchen, die sich aus der Änderung der Umströmung des Flügelprofils ergeben.
  • Wissenschaftliche Untersuchungen an Insekten und Vögeln legen nahe, dass bei geschickter technischer Auslegung eines Schlagflügelapparates dieser gegenüber einem Propeller unter Einbeziehung instationärer Fluidkraftkomponenten bei vergleichbaren Abmessungen und gleicher mittlerer Winkelgeschwindigkeit des Flügels einen deutlich höheren Schub bei vergleichbaren Wirkungsgraden entwickeln kann. Einen hervorragenden Überblick über den Erkenntnisstand zur instationären Fluidkrafterzeugung bei Insekten und Vögeln und deren technischer Anwendbarkeit gibt Werner Nachtigall in seinem Buch „Insektenflug – Konstruktionsmorphologie – Biomechanik – Flugverhalten", erschienen 2003 im Springer Verlag. Hier sei insbesondere verwiesen auf das Kapitel 5.3 „Instationäre Luftkräfte und ihre Effekte" (Seiten 171 ff.).
  • Für die hier dargestellte Erfindung ist vor allem der sogenannte Clap-and-Fling-Effekt von Bedeutung, der bei der Annäherung zweier gegenläufig schlagender Schlagflügel wirksam wird.
  • In der Technik sind Effekte der Fluidkrafterzeugung bekannt, die aus der Annäherung eines Schlagflügels an eine feste Wand oder einen gegenphasig schwingenden Schlagflügel entstehen (z. B. DD 47871 A ). Dabei drückt der Schlagflügel bei der Annäherung an die Wand oder den gegenphasig schwingenden Schlagflügel, unterstützt durch die Erhöhung des Anstellwinkels, ein Fluidvolumen unter sich weg (Clap) und zieht beim Umklappen des Flügels zu Beginn des Folgeschlages – wie beim Auseinanderziehen zweier Buchseiten – das Fluid von vorne nach (Fling). Aus dieser Annäherung kann bei zweckmäßiger Gestaltung der Flügel ein sehr starker momentaner Schub erzielt werden. Diesen von Biologen beobachteten Effekt machen sich beispielsweise Wellensittiche und Tauben beim Start und beim steilen Steigflug zu Nutze. Technisch wird „Clap and Fling" auch bereits bei einigen experimentellen Fluggeräte eingesetzt. (z. B. Vusuke Takahashis Flugmodell „Luna" veröffentlicht in der englischen http://www.ornithopter.org, oder das in den Niederlanden von der Technischen Universität Delft entwickelte Flugmodell „Delfly", siehe auch http://www.delfly.nl). Beide Fluggeräte verwenden zwei gegenphasig schwingende Schlagflügelpaare. Dies bietet den Vorteil, dass die Drehmomente der schlagenden Flügel sich gegenseitig aufheben, so dass das Antriebsaggregat nur geringe Schwingungen in die tragende Struktur einleitet.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine auf oszillierenden Verdrängerflächen (Flügel) basierende Strömungsarbeitsmaschine zur Förderung von Fluiden zu finden, welche als Antriebsaggregat für fliegende und schwimmende Apparate eingesetzt werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gelöst, bei der vier gleichartig geformte Schlagflügel konzentrisch um eine Achse herum angeordnet sind. Dabei sind die von den vier Schlagflügeln durchschwungenen, im Normalbetrieb gleichgroßen Bereiche kleeblattartig aneinandergesetzt. Jeder Schlagflügel schwingt zu jedem seiner beiden Nachbarn um jeweils 180° phasenversetzt und die Amplitude der Flügelschwingung ist so gewählt, dass ein Flügel sich in den Umkehrregionen abwechselnd seinem linken und seinem rechten Nachbar in gleicher Weise stark annähert oder diesen sogar berührt und die gegensinnig angestellten, aufeinander zufliegenden Flügelprofile vor dem Umschwingen ein Fluidvolumen unter sich wegdrücken und beim folgenden Öffnen das Fluid von oben nachziehen (Clap-and-Fling). Im Gegensatz zu bekannten Modellen kann der „Clap and Fling"-Effekt bei einem erfindungsgemäßen Aggregat mit vier kleeblattartig angeordneten Schlagbereichen in beiden Umkehrregionen genutzt werden, was bei gleichem durchschnittlichen Schub zu geringeren Spannweiten und einer gleichförmigeren Schuberzeugung führt. Außerdem profitiert ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat von den im Vergleich zu bekannten Modellen vergleichsweise großen Amplituden von bis zu 90°. Diese große Amplitude erlaubt es dem Schlagflügel während der Beschleunigungsphase eine hohe kinetische Energie zu akkumulieren, welche beim „Clap and Fling" dann in Schub umgesetzt werden kann.
  • Bei bekannten Modellen mit zwei gegenphasig schwingenden Schlagflügelpaaren sitzen die Schlagflügel auf einer gemeinsamen Schwingachse. Dabei sind die zwei jeweils diagonal gegenüberliegenden Schlagflügel durch ein zentrales Knotenstück miteinander verbunden, welches auf der Schwingachse drehbar gelagert ist. Die für vier Schlagflügel erforderlichen zwei Knotenstücke sitzen dabei hintereinander angeordnet auf einer gemeinsamen Schwingachse. Als Antrieb dient ein Kurbelantrieb der auf die Knotenstücke wirkt und diese in eine Drehschwingung mit einer Amplitude von etwa ±22,5° versetzt. Die Synchronisation der Flügelbewegung wird durch die gemeinsame Kurbelwelle erreicht. Ein Nachteil dieser Anordnung ist es, dass die Flügelflächen eines Schlagflügelpaares niemals parallel zueinander stehen können, da sie sich in diesem Fall gegenseitig durchdringen würden. Durch die Anordnung des Kurbelantriebs ist es bei dieser Anordnung darüber hinaus unmöglich, die Schlagflügel auch mit dem jeweils anderen Schlagflügelnachbarn in eine hohe Annäherung zu bringen, da die antreibende Kurbel dann annähernd parallel zum angetriebenen Hebel stehen würde und somit kein ausreichendes Drehmoment einleiten könnte.
  • Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem, indem sie jedem Schlagflügel eine eigene Schwingachse bzw. eine eigene Flügelaufhängung zuordnet, welche konzentrisch und in gleichmäßiger Verteilung um eine gemeinsame Raumachse angeordnet sind. Dadurch kann ein Schlagflügel sowohl mit seinem linken als auch mit seinem rechten Nachbarn in eine parallele Stellung gebracht werden. Der Antrieb kann dabei wiederum durch einen Kurbelantrieb mit einer zentral durchgeführten Kurbelwelle erfolgen. Ein alternativer Antrieb für eine erfindungsgemäße Anordnung auf der Basis oszillierender Elektromotoren wird weiter unten dargestellt.
  • Entscheidend für die Schuberzeugung bei einem Schlagflügelapparat ist die dynamische Änderung der Flügelrotation, bzw. des wirksamen Flügelprofils. Viele der bekannten Lösungen setzen dabei auf eine zwangsgesteuerte Mechanik, bei der jeder Schlagphase des Schlagflügels eine bestimmte Flügelrotation bzw. Flügelprofilierung fest zugeordnet ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung bildet den Schlagflügel demgegenüber so aus, dass dieser federelastisch aufgehangen ist und der Flügelanstellwinkel bzw. dessen Profilierung sich im Wechselfeld zwischen den auftretenden Fluidkräften und Massenträgheiten einerseits und den wirksamen Rückstellkräften der federelastisch wirksamen Bauelemente andererseits in vorgegebenen Grenzen selbsttätig einstellt. Somit reagiert ein erfindungsgemäßer Antriebsaggregat flexibel auf sich verändernde Umgebungsbedingunen z. B. aufgrund von Geschwindigkeitsänderungen des einströmenden Fluides.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wirksamen Rückstellkräfte der auf die Flügelrotation bzw. -profilierung federelastisch einwirkenden Bauelemente mindestens teilweise veränderlich ausgebildet sind, so dass hierdurch bei unveränderlicher Amplitude und Schlagfrequenz die Schubkraft verändert werden kann.
  • Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, dass die wirksamen Rückstellkräfte der federelastisch wirksamen Bauelemente für jeden Flügel unabhängig voneinander verstellt werden können, wodurch eine Änderung der Richtung des resultierenden Schubvektors erreicht wird. Hierdurch wird beispielsweise ein hubschrauberähnliches Fluggerät, welches anstelle des Rotors ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat verwendet, in die Lage versetzt, seitlich in eine beliebige Richtung zu steuern. In Bezug auf eine solche Anwendung bietet ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat überdies den Vorteil, dass kein Heckrotor zum Drehmomentausgleich erforderlich ist.
  • Als Antrieb für einen erfindungsgemäßes Antriebsaggregat kommen hydraulische, pneumatische und elektromagnetische Quellen sowie Explosionskolben in Betracht.
  • Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht für jeden Flügel einen eigenen Elektromotor als Antriebsquelle vor. Dieser sitzt direkt auf der Schwingachse des Flügels auf oder ist mit dieser über ein zwischengeschaltetes Getriebe verkoppelt. Dies führt dazu, dass die Motoren keine kontinuierlich umlaufende Drehung ausführen, sondern die Drehrichtung in dem Moment ändern, indem auch der Flügel seine Schlagrichtung ändert. Dabei leitet der Motor in Abhängigkeit von der jeweiligen Schlagphase bzw. Winkelposition eine Kraft in den Flügel ein. Diese wirkt im Normalfall beschleunigend auf den Flügel ein, sie kann aber auch abbremsend wirken. Die in diesem Fall erforderlichen 4 Motoren eines so gebildeten Antriebsaggregates sind entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung elektronisch synchronisiert. Dies böte den Vorteil, dass bei gleich bleibender Schlagfrequenz die Amplitude einzelner Schlagflügel mit einer entsprechend erweiterten Elektronik gezielt verändert werden könnte um somit in Bezug auf den Gesamtapparat eine Richtungsänderung des resultierenden Schubvektors zu bewirken.
  • Demgegenüber ist eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einer mechanischen Synchronisierung über Zahnräder ausgestattet. Dies bietet den Vorteil, dass nur ein Motor zum Antrieb erforderlich ist, was erwartungsgemäß ein besseres Leistungsgewicht zur Folge hat. Durch die Verwendung nur eines Motors welcher ständig seine Drehrichtung ändert, ergibt sich jedoch das Problem, dass der Apparat aufgrund der unausgeglichenen Drehmomente um seine Hochachse zu schwingen beginnt. Aus diesem Grund weist eine andere vorteilhafte Ausbildung zwei kleinere, gegensinnig drehende Antriebsmotoren auf, welche gemeinsam die erforderliche Antriebskraft erzeugen.
  • Wird die in den Flügel eingeleitete kinetische Energie nicht vollständig während eines halben Schlages in Strömungsenergie umgewandelt, würde der Flügel mit seinem Nachbarn in der Umkehrregion zusammenstoßen. Daher sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung federelastische Energiespeicher vor, welche so angeordnet sind, dass sie die überschüssige kinetische Energie eines Schlages aufnehmen und diese zur Beschleunigung des Flügels in die entgegengesetzte Richtung verwenden. Eine solche Anordnung ermöglicht sehr hohe Schlagfrequenzen und damit eine hohe Leistungsdichte.
  • Ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat eignet sich aufgrund seiner drehmomentfreien Schuberzeugung in besonderer Weise als Hauptantrieb für senkrechtstartende hubschrauberähnliche Fluggeräte. Dabei kann der Gesamtschub des Antriebsaggregats über eine Veränderung der Amplitude, der Schlagfrequenz, des Schlagflügelprofils oder des Schlagflügelanstellwinkels den augenblicklichen Erfordernissen angepasst werden. Mit Hilfe der oben beschriebenen Mechanismen wird eine Richtungsänderung des resultierenden Schubvektors ermöglicht, wodurch eine reaktionsschnelle seitliche Manövrierfähigkeit erreichbar ist. Durch mindestens eine zusätzliche Steuerklappe, welche im Schubstrahl unterhalb des Antriebsaggregates angeordnet ist kann darüber hinaus eine Drehung um die Hochachse des Fluggerätes eingeleitet werden.
  • Bei einem anderen Fluggerät, bei dem die Nutzlast hängend unterhalb des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates angeordnet ist, kann alternativ zu den bereits beschriebenen Mechanismen zur seitlichen Manövrierbarkeit am Übergang zwischen Antriebsaggregat und Nutzlast ein Gelenk angeordnet sein, um welches das Antriebsaggregat in die gewünschte Flugrichtung relativ zur Nutzlast angekippt werden kann.
  • Eine Umsteuerung der Förderrichtung kann bei einem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat durch eine Ausführung mit einer starren Schlagflügelfläche erreicht werden, bei der z. B. durch Verschwenkung des Flügels der Schwerpunkt des auf die Flügelfläche einwirkenden Winddrucks in Bezug auf die Flügelachse verstellt werden kann, über welchen sich der Anstellwinkel federelastisch einstellt. Wechselt der Winddruckschwerpunkt von der einen auf die andere Seite dieser Rotationsachse wird die Förderrichtung umgesteuert.
  • Einfache Schlagflügelapparate weisen eine starre Flügelfläche auf, welche ihren Anstellwinkel in Abhängigkeit zur Schlagphase mehr oder weniger flexibel einstellt. Eine starre Flügelfläche wäre aber in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat bei größeren Reynoldszahlen ein strömungstechnischer Kompromiss, ideal wäre ein Flügelprofil, welche die Profilierung und Profilrotation (kleiner Anstellwinkel in Gelenknähe, großer Anstellwinkel an der Flügelspitze) in Abhängigkeit von der Schlagphase und den aktuellen Strömungsverhältnissen selbsttätig einstellt. Dieser Forderung wird in einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung entsprochen, in der die Schlagflügelfläche flexibel ausgeführt ist, und in einem Dreieck aufgespannt wird, welches sich zwischen Flügelachse und Schwingachse aufspannt. Der Schnitt der flexiblen Schlagflügelfläche kann in der Art eines Schiffssegels so ausgeführt werden, das sich die gewünschte Profilierung unter Last selbsttätig einstellt. Bei der Umkehr der Schlagrichtung wechselt auch die Seite der Flügelflächenausbauchung. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung ist die flexible Flügelfläche durch Federkraft vorgespannt, so dass sie ihre Ausbauchung erst durch den Druck des einwirkenden Fluides entwickelt. Diese Federkraft kann dabei sowohl an dem der Schwingachse oder dem der Flügelachse zugewandten Teil der Flügelfläche angreifen. Eine federgespannte Flügelfläche bietet zusätzlich zu der lastabhängigen Flügelprofilierung den besonderen Vorteil einer Nivellierung des Schubprofils, d. h. dass ein Teil der Energie der Schubspitzen, welche durch den Clap-and-Fling-Effekt in den Umkehrregionen entsteht in den Federn, welche die Flügelfläche aufspannen zwischengespeichert wird. Diese Energie wird dann im weiteren Schlagverlauf wieder abgegeben und führt so zu einer gleichmäßigeren Schubentwicklung und einem geringeren Betriebsgeräusch.
  • Eine detaillierte Darstellung einiger zweckmäßiger Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den folgenden Figurenbeschreibungen.
  • Figuren:
  • 1 Antriebsaggregat mit vier separaten Antriebsmotoren, Torsionsfedern für Flügelrotation und Energiespeicherung
  • 2 Bewegungsstudie
  • 3 Alternatives Antriebsaggregat mit Zahnradsynchronisation und zentralem Motor.
  • 4 Elastomerpolster für Energiespeicherung, Servos mit Zugfedern für Flügelrotation, mehrteilige Schlagflügelfläche
  • 5 Hebelsystem für Steuerung des Anstellwinkels
  • 6 Verdrehtes Hebelsystem zur Steuerung um die Hochachse
  • 7 Federnde Flügelaufhängung
  • 8 Schubkraftdiagramm
  • 9 vollflexible Schlagflügelfläche mit federnder Flügelvorderkante
  • 10 Fluggerät mit ankippbarem Antriebsaggregat und Steuerflächen im Schubstrahl
  • 11 Umsteuerung der Förderrichtung
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit vier Schlagflügeln 2, welche an vier gleichmäßig um eine zentrale Raumachse 1 verteilten Schwingachsen 4 aufgehangen sind. Dabei setzen sich die Schlagbereiche der Schlagflügel kleeblattartig aneinander. Die Schlagflügel 2 sind auf der Flügelaufhängung 36 entlang der Flügelachse 3 drehbeweglich aufgehangen, wodurch der Anstellwinkel veränderlich ist. Eine im Inneren des Schlagflügels befindliche Drehfeder 12 (nicht dargestellt) gibt dem Anstellwinkel des Schlagflügels 2 eine Mittelstellung (Nullstellung) vor. In dieser Mittelstellung hat der unbewegte Schlagflügel 2 den geringsten Widerstand gegen das in Förderrichtung strömende Fluid. Beginnt der Schlagflügel 2 sich um seine Schwingachse 4 zu drehen, wirken auf den Schlagflügel 2 seitliche Fluidkräfte ein, welche eine Änderung des Anstellwinkels des Schlagflügels 2 bewirken. Abhängig von der Geschwindigkeit der Drehbewegung um die Schwingachse 4 und der Federkraft der Drehfeder 12 entsteht eine der Förderrichtung entgegengesetzte Schubkraft. 1 zeigt eine Momentaufnahme des Antriebsaggregates indem sich die Schlagflügel A und B sowie die Schlagflügel C und D aufeinanderzubewegen. Dabei schließen die beiden Schlagflügelpaare ein Fluidvolumen zwischen sich ein, welches sie bei zunehmender Annäherung unter sich wegdrücken. Die erzeugte Schubkraft ist dabei kurz vor Ende eines Schlages am größten, wenn die Flügel die größte Annäherung erfahren und gleichzeitig aufgrund der negativen Beschleunigung am Ende des Schlages der Schlagflügel um die Flügelachse herum in die Mittelstellung zurückschwingt. Zwischen den komplementären Schlagflügelpaaren A und D sowie B und C entsteht ein Sog zwischen den sich voneinander weg bewegenden Schlagflügelflächen. Dieser ist am Beginn eines Schlages am größten, wenn die aneinander anliegenden Schlagflügelflächen beginnen sich zu öffnen und dabei das Fluid wie beim Auseinanderziehen zweier Buchseiten zwischen sich einziehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird jeder der vier Schlagflügel 2T von einem eigenen Elektromotor 5 angetrieben, welcher direkt mit der Flügelaufhängung 36 verkoppelt ist. Ein auf dem Elektromotor aufsitzender Drehgeber 6 ermittelt die aktuelle Winkelstellung des Flügels um die Schwingachse 4 und leitet diese an eine Steuerelektronik (nicht dargestellt) weiter. Abhängig von den momentan wirksamen Sollparametern (Amplitude, Frequenz, ggf. Winkelbeschleunigung) für diesen Schlagflügel 2 regelt die Steuerelektronik den Leistungsfluss zum Elektromotor 5. Am Ende eines Flügelschlages kehrt der Elektromotor 5 seine Drehrichtung um und beschleunigt den Schlagflügel 2 in die entgegengesetzte Richtung. Mit Hilfe der Drehgeber 6 und der Steuerelektronik werden außerdem die Schwingungen der einzelnen Schlagflügel 2 so zueinander synchronisiert, dass jeder Schlagflügel 2 zu seinen beiden Nachbarn um 180° phasenversetzt schwingt.
  • Um die während eines Flügelschlages akkumulierte kinetische Energie nutzen zu können ist die Flügelaufhängung 36 jedes Schlagflügels 2 entlang der Schwingachse 4 mit einer Drehfeder 7 verkoppelt, welche in der Mittelstellung des Schlagbereiches entspannt ist und bei einer Auslenkung des Schlagflügels in Richtung einer der Umkehrregionen eine zunehmende Rückstellkraft entwickelt. Diese Rückstellkraft bremst die Bewegung des schlagenden Flügels bei Annäherung an die Umkehrregion ab und verhindert, dass der Elektromotor 5 ein Bremsmoment aufbringen muss. Gleichzeitig steht die in der Drehfeder 7 akkumulierte Energie wieder zur Beschleunigung des Schlagflügels 2 in die Gegenrichtung zur Verfügung.
  • Zur Anpassung der Federrate an die jeweiligen Leistungserfordernisse des dargestellten Antriebsaggregats ist das feste Gegenlager 8 der Drehfedern in Richtung der Raumachse verschiebbar ausgeführt. Mit Hilfe der Stellspindel 9 kann so die gewünschte Federrate vorgegeben werden.
  • 2 stellt in einer Kreisfolge zehn Stellungen eines Schlagzyklus eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregates dar.
  • Stellung 1: In dem hier gezeigten Zustand befinden sich jeweils zwei Flügel in den Umkehrregionen in der Stellung ihrer größten Annäherung. Die Schlagflügelflächen sind annähernd parallel, der Anstellwinkel ist Null.
  • Stellung 2: Die eben noch aneinanderliegenden Schlagflügel bewegen sich voneinander weg. Der Anstellwinkel vergrößert sich dabei entgegen der Bewegungsrichtung der Schlagflügel. Das umgebende Fluid wird zwischen die sich auseinanderbewegenden Flügelflächen gesaugt.
  • Stellung 3: Die Winkelgeschwindigkeit der Schlagflügel erhöht sich nun beständig und aufgrund der Massenträgheit des Schlagflügels und des wachsenden Fluiddruckes vergrößert sich auch der Anstellwinkel weiter. In dieser Schlagphase wirken vor allem stationäre Fluidkrafteffekte, die auch von der Umströmung von Tragflächen bekannt sind.
  • Stellung 4: Die Schlagflügel werden bei der Annäherung an die anderen Umkehrregionen wieder abgebremst. Winkelgeschwindigkeit und Anstellwinkel verringern sich.
  • Stellung 5: Bei wachsender Annäherung schließen die Schlagflügel ein Fluidvolumen unter sich ein welches nach unten hin weggedrückt wird. Für zusätzliche Schubkrafterzeugung sorgt dabei der sich durch Federkraft und Massenträgheit stetig verringernde Anstellwinkel. In dieser Schlagphase entwickelt ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat die größten Schubkräfte. Es setzt dabei einen großen Teil der die in der Beschleunigungsphase akkumulierten Energie in Schub um.
  • Stellung 6: Das Ende des Hinschlags ist erreicht, die Bewegungsrichtung des Schlagflügels kehrt sich um.
  • Stellungen 7 bis 10: Die in den Stellungsbeschreibungen 2 bis 5 beschriebenen Abläufe wiederholen sich.
  • 3 stellt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregates mit nur einem Elektromotor 5 als Antrieb dar. Über ein Ritzel an dessen Abtriebswelle (durch den Motorkörper verdeckt) treibt er zwei Antriebsräder 10 an welche mit den Flügelaufhängungen 36 zweier diagonal gegenüberliegender Schlagflügel verkoppelt sind.
  • Die Synchronisation der verbleibenden 2 Schlagflügel 2 mit den beiden direkt angetriebenen Schlagflügeln 2 erfolgt über eine weitere Zahnradanordnung bei der auf jeder Schwingachse ein Synchronzahnrad 11 sitzt, welches mit dem Synchronzahnrad 11 seines rechten und linken Nachbars kämmt (Ringverkopplung aller vier Flügelaufhängungen 36). Wie in 1 sind auch in diesem Ausführungsbeispiel vier mit den Flügelaufhängungen 36 verkoppelte Drehfedern verbaut, welche die Bremsenergie bei der Annäherung der Schlagflügel 2 an die Umkehrregion aufnehmen und diese bei der Beschleunigung in die Gegenrichtung wieder freisetzen. Alternativ kann bei einer solchen Anordnung auch eine einzelne Feder zur Energiespeicherung verwendet werden, die z. B. direkt mit der Motorwelle des Elektromotors 5 verkoppelt sein kann. In dieser Darstellung ist in dem aufgeschnittenen vorderen Schlagflügel 2 die Drehfeder 12 sichtbar, welche die Rückstellkraft für den Anstellwinkel des Schlagflügels 2 generiert.
  • Die 4a bis 4c zeigen 3 Ansichten einer Schlagflügelkonfiguration für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat. Die Flügelfläche ist in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren Flächensegmenten 13 bis 17 zusammengesetzt, welche mit Hilfe von frei beweglichen Gelenkverbindungen 18 aneinandergesetzt sind. Das oberste Flächensegment 13 ist dabei entlang der Flügelachse 3 frei drehbar in einem Drehlager 19 befestigt, dessen Drehachse sich im rechten Winkel zur Schwingachse 4 befindet. Das Drehlager 19 selbst ist Bestandteil der Flügelaufhängung 36. Die Achsen der Gelenkverbindungen 18 kreuzen die Flügelachse 3 in einer Region in der Nähe des gedachten Kreuzungspunktes von Flügelachse 3 und Schwingachse 4. Am unteren Flächensegment 17 greift eine Zugfeder 20 an, durch welche die Flügelfläche im unbewegten Zustand flach gezogen wird, so dass sie sich in einer Ebene mit der Schwingachse 4 und der Flügelachse 3 befindet. Beginnt der Schlagflügel 2 sich um die Schwingachse 4 zu drehen, baucht sich die Flügelfläche aufgrund der Massenträgheit der Flächensegmente 13 bis 17 und der Wirkungen des verdrängten Fluides aus und erzeugt durch die entstehende Flügelprofilierung eine Kraftkomponente in Richtung der Schwingachse 4. Würde man Profilschnitte des ausgebauchten Schlagflügels 2 in unterschiedlichen Abständen von der Schwingachse 4 erstellen, würde man eine Zunahme des gemittelten Anstellwinkels des Flügelprofils von der Flügelwurzel zur Flügelspitze hin feststellen, was aufgrund der nach außen hin höheren Anströmgeschwindigkeiten einen höheren aerodynamischen Wirkungsgrad gegenüber einem starren Flügelprofil erwarten lässt. Die Federspannung der Zugfeder 20 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines Servostellelements 21 beeinflussbar, wodurch sich die Ausbauchung des Flügelprofils beeinflussen lässt. Diese Ausführungsform eines Schlagflügels 2 folgt dabei den Prinzipien zur Konstruktion des Großsegels eines Sportsegelbootes, bei dem das Anströmverhalten in ähnlicher Weise durch die Großschot steuerbar ist. Wenn bei einem erfindungsgemäßer Antriebsaggregat jeder Schlagflügel 2 ein unabhängig steuerbares Servostellelement 21 zur Beeinflussung des Flügelprofils erhält, lässt sich bei einer solchen Anordnung der resultierende Gesamtschubvektor in seiner Richtung verändern. Somit ist eine in eine beliebige Richtung weisende seitliche Schubkraftkomponente lotrecht auf der Raumachse 1 erzeugbar, wodurch sich ein solches Antriebsaggregat in besonderer Weise für den Hauptantrieb eines senkrechtsartenden Fluggerätes eignet, das auf eine gute seitliche Manövrierbarkeit angewiesen ist.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Schlagflügels besitzt einen Elektromotor 5 als Antrieb, welcher direkt mit der Flügelaufhängung 36 verkoppelt ist. Am Drehlager 19 ist ein Hammerkopf 37 als Bestandteil der Flügelaufhängung 36 erkennbar, welcher in der linken und rechten Umkehrregion in ein Elastomerpolster 22 schlägt. Dabei nimmt das Elastomerpolster 22 die überschüssige kinetische Energie am Ende eines Flügelschlages auf und beschleunigt den Schlagflügel 2 anschließend in die Gegenrichtung. Der Vorteil einer solchen Anordnung gegenüber einem auf einer Drehfeder 7 basierenden Energiespeicher (wie in den 1 und 3 dargestellt) ist es, dass eine Drehfeder 7 den Schlagflügel 2 bereits lange vor Erreichen der Umkehrregion abbremst, während die in dieser Figur dargestellte Anordnung eine Beschleunigung des Schlagflügels bis nahe an den Umkehrpunkt zulässt, was bei gleicher Antriebskraft und Baugröße höhere Schlagfrequenzen und dadurch eine höhere Schubkraft ermöglicht. Um diesen Effekt zu erzielen kann alternativ zu der dargestellten Anordnung für die Energiespeicherung auch ein auf die Flügelaufhängung 36 direkt wirkender Federmechanismus gewählt werden, welcher eine stark progressive Federkennlinie besitzt.
  • Die 5a und b sowie 6a und 6 zeigen eine Schlagflügelkonfiguration für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit einer starren Flügelfläche. Antrieb und Energiespeicherung entsprechen dabei in ihrer Ausführung der Beschreibung für die 4a bis 4c. Der starre Schlagflügel 2 ist dabei entlang der Flügelachse 3 frei drehbar in einem Drehlager 19 befestigt, dessen Drehachse sich im rechten Winkel zur Schwingachse 4 befindet. Das Drehlager 19 selbst ist Bestandteil der Flügelaufhängung 36. An den drehbaren Teil des Schlagflügels 2 ist mit einem Kardangelenk 24 ein Hebel 23 angesetzt über welchen der Anstellwinkel des Schlagflügels 2 beeinflussbar ist. Dieser ist auf seiner anderen Seite wiederum mithilfe eines Kardangelenks 24 mit einem verschiebebeweglich in Richtung der Schwingachse 4 gelagerten Stützblock 25 verbunden. Wird der Stützblock 25 entlang der Schwingachse 4 verschoben und vergrößert sich das Maß A, verringert sich der Anstellwinkel am Schlagflügel 2 (6a und 6b). Der Hebel 23 weist in seinem Inneren einen Federmechanismus auf. Wirkt eine Kraft in Richtung der Hebelachse verkürzt oder verlängert sich die wirksame Hebellänge, je nach Kraftrichtung. Dabei ermöglicht die obere Feder 26 eine dynamische Anpassung des Anstellwinkels an den auf die bewegte Schlagflügelfläche einwirkenden Fluiddruck. Die untere Feder 27 ermöglicht das Umschlagen des Schlagflügels 2 in der Umkehrregion ohne dass hierfür der Stützblock 25 auf der Schwingachse 4 verschoben werden müsste. Dabei wird ein Teil der während der Beschleunigungsphase akkumulierten kinetischen Energie beim Aufschlag auf das Elastomerpolster 22 für den Flügelumschlag verwendet. Damit dieser Mechanismus funktioniert muss sich der Massenschwerpunkt des Schlagflügels 2 unterhalb der Flügelachse 3 befinden. Hierdurch entsteht am Ende eines Schlages eine sehr schnelle Rotation des Schlagflügelprofils um die Flügelachse. Aus der Insektenforschung ist bekannt, dass die im Rahmen einer solchen forcierten Profilrotation wirksamen instationären Luftkraftkomponenten eine zusätzliche Schubkraftspitze erzeugen.
  • In 7 ist eine Schlagflügelkonfiguration für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat gezeigt, welche mit der in den 5a bis 6b gezeigten Konfiguration im wesentlichen identisch ist. Jedoch ist der Stützblock 25 für den Hebel 23 zusätzlich um die Schwingachse verdrehbar, so dass der untere Lagerpunkt des Hebels 23 nicht mehr direkt unter dem Drehlager 19 des Schlagflügels angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass der Schlagflügel beim Hinschlag einen anderen Anstellwinkel a besitzt als beim Rückschlag (Anstellwinkel b, gestrichelte Darstellung). Dies führt im Resultat zu einem auf die Raumachse einwirkenden Drehmoment, so dass beispielsweise ein hubschrauberähnliches Fluggerät mit einem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat als Hauptantrieb eine Rotation um seine Hochachse ausführen könnte. Ist der Stützblock 23 also in seiner Drehstellung frei einstellbar, könnte auf diese Weise eine Steuerbarkeit eines solchen hubschrauberähnlichen Fluggerätes um die Hochachse erreicht werden. Dies gilt in ähnlicher Weise auch für die in 4 beschriebene Schlagflügelkonfiguration. Wenn bei dieser der Einhängepunkt der Zugfeder 20 seitlich in Richtung einer der Umkehrregionen verschoben wird, wirkt beim Hinschlag eine andere Spannung auf den Schlagflügel ein als beim Rückschlag, wodurch der selbe Effekt erzielt wird.
  • 8 zeigt die Schubkraftentwicklung eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregat über eine volle Schwingperiode (Hin- und Rückschlag). Der strichpunktierte Graph im Diagramm zeigt den typischen Verlauf der Schubkraftentwicklung wie er wahrscheinlich bei einem Antriebsaggregat entstünde, welches dem Aufbau des in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels folgt. Hierbei sind die Auswirkungen des Clap-and-Fling-Effektes deutlich erkennbar. Beim Auseinanderziehen zweier benachbarter Schlagflügel zu Beginn des Hin- und Rückschlages (Fling) entsteht die erste Schubspitze. Entfernen sich nun die Flügel weiter voneinander treten die Wirkungen des Clap-and-Fling in den Hintergrund und werden überlagert von den bei steigender Winkelgeschwindigkeit zunehmenden Schubkräften stationärer Luftkraftkomponenten. Bei zunehmender Annäherung an den entgegenkommenden Flügel (Clap) werden Fluidmassen unter den inzwischen hoch beschleunigten Flügelflächen zusammengedrückt und noch zusätzlich durch den aufgrund der Bremswirkung der Drehfeder 7 und der Massenträgheit des Schlagflügels schnell abnehmenden Anstellwinkel beschleunigt. Dies führt zu der Schubkraftspitze zum Ende des Hin- bzw. Rückschlages. Dieser Verlauf der Schubkraftentwicklung resultiert aus der in 1 beschriebenen relativ starren Konstruktion. Er ist nicht wünschenswert, da er Vibrationen in die das Antriebsaggregat haltende Struktur einleitet. Eine flexiblere Konstruktion könnte den lokalen Schubkraftspitzen „ausweichen" und die überschüssige Energie zeitversetzt in die tragende Struktur zurückleiten. Einen wünschenswerten Kraftverlauf einer solchen alternativen Konstruktion zeigt der durchgezogene zweite Graph.
  • 9 zeigt eine Schlagflügelkonfiguration für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit einer starren Flügelfläche und einer pendelnd in der Flügelaufhängung 36 aufgehangenen Flügelachse 3. Der Pendelweg wird durch zwei elastische Endanschläge 28 und 29 begrenzt. Eine fest mit der das Antriebsaggregat tragenden Struktur verbundene Zugfeder 30 zieht die Flügelachse 3 in Richtung des unteren Endanschlages 28. Wird der Schlagflügel um die Schwingachse 4 herum bewegt bewirken die Fluidkraftkomponenten eine gegen die Federwirkung der Zugfeder 30 gerichtete Kraft, die Flügelachse 3 bewegt sich vom unteren Endanschlag 28 weg nach oben. Um so stärker die nach oben gerichtete Fluidkraftkomponente ist, umso weiter nähert sich die Flügelachse 3 dem oberen Endanschlag 29. Bei temporär auftretenden Schubkraftspitzen weicht der Schlagflügel 2 also nach oben aus und durch die energiespeichernde Wirkung der Feder sowie der Massenträgheit des Schlagflügels werden so Schubkraftspitzen und -täler „eingeebnet". Bei optimaler Auslegung ergibt sich der in 8 durch den durchgezogenen Graphen dargestellte Schubkraftverlauf.
  • Die 10a und 10b zeigen zwei Ansichten einer Schlagflügelkonfiguration für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat mit einer flexiblen, folienartigen Flügelfläche 31 und einer pendelnd aufgehängten Flügelvorderkante 33. Im unbewegten Zustand zieht die Zugfeder 30 über die pendelnde Auslegerwippe 32 die flexible Flügelfläche 31 glatt (gestrichelte Darstellung in 10a). Wirkt bei Bewegung des Schlagflügels 2 um die Schwingachse 4 der Fluiddruck auf die flexible Flügelfläche 31 ein, beginnt diese sich auszubauchen und der aufgespannte Winkel zwischen Schwingachse 4 und Flügelvorderkante 33 verringert sich (Vollliniendarstellung in 10a und 10b). Diese Konstruktion wirkt ebenfalls „einebnend" auf den Schubkraftverlauf und bietet überdies wie das in 4 beschriebene Ausführungsbeispiel den Vorteil eines zur Flügelspitze hin wachsenden Anstellwinkels des Flügelprofils. Darüber hinaus kann sich eine flexible Schlagflügelfläche 31 optimal an die momentanen Strömungsverhältnisse anpassen. Durch die leichte Konstruktionsweise verringert sich darüber hinaus das Leistungsgewicht.
  • 11 zeigt ein hubschrauberähnliches Fluggerät mit einem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat als Hauptantrieb. Das dargestellte Ausführungsbeispiel verwendet die in 10 beschriebene Schlagflügelkonfiguration. Der hervorragende Wirkungsgrad des um 1960 publizierten Wellpropellerantriebes von Wilhelm Schmidt basierte auf dem Zusammenwirken eines „Wellers", welcher den angetriebenen Schlagflügel bildete, und eines hinter dem Schlagflügel angeordneten „Entwellers", einer festen Fläche, welche die Aufgabe hatte die Wirbelbildung hinter dem Schlagflügel zu reduzieren und den entstehenden Schubstrahl zu richten. Die unterhalb des Antriebsaggregates am Behälter 37 befestigten Steuerflächen 34 übernehmen die selbe Aufgabe. Werden diese mit Hilfe aktiver Stellelemente als Ruderklappen verwendet, können sie die seitliche Manövrierfähigkeit und auch die Steuerbarkeit um die zur Raumachse 1 des Antriebsaggregates parallelen Hochachse des Fluggerätes ermöglichen.
  • 12 zeigt eine Schlagflügelkonfiguration für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat welche eine Umsteuerung der Förderrichtung ermöglicht.
  • Der Schlagflügel 2 ist um die Flügelachse 3 frei drehbar in einem Drehlager 19 befestigt, dessen Drehachse sich im rechten Winkel zur Schwingachse 4 befindet. Das Drehlager 19 selbst ist Bestandteil der Flügelaufhängung 36. Mittels der an der Schlagflügelwurzel angreifenden Zugfeder 20 wird der Anstellwinkel des unbewegten Schlagflügels 2 in die Nullstellung gezogen. Die Schlagflügelfläche ist dabei an einem Gelenk 38 aufgehangen, welches es ermöglicht mittels eines Aktuators 35 den Abstand A zwischen dem Angriffsschwerpunkt 39 des Fluides auf die Schlagflügelfläche und der Mittellinie der Flügelachse 3 zu verändern. Die Veränderung dieses Abstands kann auch dazu dienen die Fördermenge zu beeinflussen. Wird der Abstand durch Überschreiten der Flügelachse 3 negativ kommt es zu einer Umsteuerung der Förderrichtung (gestrichelte Darstellung).
  • 13 zeigt ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat in einer Konfiguration, welche sich besonders für stark miniaturisierte Ausführungsformen eignet. Dabei sind die Funktionen der Flügelaufhängung, der schwingfähigen Lagerung und der Energiespeicherung in einem biegeelastischen Bauelement 40, welches Vorzugsweise aus Federstahlblech besteht zusammengefasst. Diese ist zur Mitte hin fest eingefasst. Am schwingfähigen Ende des biegeelastischen Bauelements befindet sich die Verdrängerfläche, welche in dem gezeigten Beispiel aus einer flexiblen Flügelfläche besteht, welche an einem biegesteifen Vorderspriet 43 befestigt ist. Als Antrieb für eine solche Konfiguration werden im gezeigten Beispiel fest mit dem Schlagflügel verbundene Elektromagnete 42 verwendet, welche auf zwischen den Schlagbereichen angeordnete, festinstallierte Permanentmagnete 41 abwechselnd anziehend und abstoßend wirken und so den Schlagflügel zum Schwingen anregen, wobei die Ansteuerung der Magnete von einer elektronischen Steuerung übernommen wird. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung wirken dabei die Elektromagneten 42 selbst als induktive Sensoren, das heißt sie erkennen die Annäherung des Schlagflügels an den festinstallierten Permanentmagneten und die Steuerung bestimmt aufgrund dieser Information Zeitpunkt, Richtung und Stärke des zu erzeugenden Magnetfeldes. Sind die Elektromagneten durch die Steuerung unabhängig ansteuerbar eignet sich ein solches Antriebsaggregat als Hauptantrieb für ein miniaturisiertes Fluggerät, da somit eine Manövrierfähigkeit in alle Richtungen ermöglicht wird.
  • 1
    Raumachse
    2
    Schlagflügel
    3
    Flügelachse
    4
    Schwingachse
    5
    Elektromotor
    6
    Drehgeber
    7
    Drehfeder
    8
    Drehfedergegenlager
    9
    Stellspindel
    10
    Antriebsräder
    11
    Synchronzahnräder
    12
    Drehfeder (für Anstellwinkelrückstellung)
    13
    Flächensegment 1
    14
    Flächensegment 2
    15
    Flächensegment 3
    16
    Flächensegment 4
    17
    Flächensegment 5
    18
    Gelenkverbindung
    19
    Drehlager
    20
    Zugfeder
    21
    Servostellelement
    22
    Elastomerpolster
    23
    Hebel
    24
    Kardangelenk
    25
    Stützblock
    26
    Obere Feder
    27
    Untere Feder
    28
    Endanschlag unten
    29
    Endanschlag oben
    30
    Zugfeder (für pendelnde Flügelachse)
    31
    Flexible Flügelfläche
    32
    Auslegerwippe
    33
    Flügelvorderkante
    34
    Steuerflächen
    35
    Aktuator
    36
    Flügelaufhängung
    37
    Behälter
    38
    Gelenk
    39
    Angriffsschwerpunkt
    40
    Biegeelastisches Bauelement
    41
    Permanentmagnet
    42
    Elektromagnet
    43
    Vorderspriet
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DD 47871 A [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „Insektenflug – Konstruktionsmorphologie – Biomechanik – Flugverhalten", erschienen 2003 im Springer Verlag [0005]
    • - http://www.ornithopter.org [0007]
    • - http://www.delfly.nl [0007]

Claims (14)

  1. Schlagflügelanordnung, insbesondere zur Verwendung bei einem Fluggerät oder zum Bewegen eines Fluids, gebildet aus einer Anzahl von 2n (n ≥ 2) gleichartiger Schlagflügel, deren Bewegungsbereiche kleeblattartig aneinandergesetzt sind, wobei eine Antriebseinrichtung für die Schlagflügel konfiguriert ist, die jeden der Schlagflügel zu seinen beiden benachbarten Schlagflügeln gegensinnig schwingen lässt, und sich jeder Schlagflügel in beiden Umkehrregionen seinem jeweils entgegenkommenden Nachbarn beim Betrieb gleich weit annähert.
  2. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingachsen der Schlagflügel gleichmäßig um eine Raumachse herum angeordnet sind, welche durch den Zentrumspunkt der kleeblattartig verteilten Bewegungsbereiche verläuft.
  3. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagflügel eine starre Verdrängerfläche besitzen, welche beweglich mit der angetriebenen Flügelaufhängung verbunden sind und mindestens eine Rückstellkrafteinrichtung konfiguriert ist, welche den Schlagflügeln mindestens eine Ausgangsstellung vorgeben, aus welcher sie durch die im Betrieb entstehenden Fluidkräfte herausbewegt werden können.
  4. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkräfte mindestens einer Rückstellkrafteinrichtung während des Betriebs mittels einer Stelleinrichtung veränderbar sind.
  5. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagflügel eine flexible, segelähnliche Verdrängerfläche besitzen, welche sich durch die im Betrieb entstehenden Fluidkräfte ähnlich dem Segel eines Segelbootes so verformt, dass eine für den Auftrieb nutzbare Kraftkomponente generiert wird.
  6. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Befestigungspunkte zwischen denen die flexible, segelähnliche Verdrängerfläche aufgespannt ist, in Bezug auf die angetriebene Flügelaufhängung beweglich ausgeführt ist, so dass sich durch die Bewegung das wirksame Verdrängerflächenprofil verändert.
  7. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem beweglichen Befestigungspunkt ein Stellelement zugeordnet ist, welches eine Bewegung des Befestigungspunktes während des Betriebes der Schlagflügelanordnung ermöglicht.
  8. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem beweglichen Befestigungspunkt eine Rückstellkrafteinrichtung zugeordnet ist, welche diesem Befestigungspunkt mindestens eine definierbare Ausgangsstellung vorgibt.
  9. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkräfte dieser Rückstellkrafteinrichtung während des Betriebs mittels einer Stelleinrichtung veränderbar sind.
  10. Schlagflügelanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass hinter den Schlagflügeln in Strömungsrichtung mindestens eine Fläche angeordnet ist, welche eine Richtwirkung auf den abgehenden Schubstrahl besitzt.
  11. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage dieser Fläche und damit die Richtwirkung durch ein Stellelement verändert werden kann.
  12. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 4, 7, 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtungen elektrische Aktuatoren sind, welche von einer elektronischen Steuerung angesteuert werden können.
  13. Schlagflügelanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung in Länge und Richtung mindestens eines Schubkraftvektors der Schlagflügelanordnung, welche aus der Verstellung der Stelleinrichtung(en) resultiert mittels mindestens einer sensorischen Einrichtung erfasst wird, und der von dieser sensorischen Einrichtung gelieferte Istwert innerhalb der Steuerung mit einem Sollwert verglichen wird, und die Steuerung bei Abweichung des Istwertes von dem Sollwert die Stelleinrichtungen so ansteuert, dass Länge und Richtung des erfassten Schubkraftvektors sich dem Sollwert annähert.
  14. Schlagflügelanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Schlagflügel oder Schlagflügelgruppen unabhängig regelbare Antriebe besitzen und diese durch eine elektronische Steuerung so koordiniert werden können, dass sich aus der unterschiedlichen Ansteuerung einzelner Antriebe eine Richtungsänderung des Gesamtschubvektors oder ein auf die Schlagflügelanordnung wirkendes Drehmoment ergibt.
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