DE202014001643U1

DE202014001643U1 - Ground effect vehicle with improved buoyancy and lift

Info

Publication number: DE202014001643U1
Application number: DE201420001643
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2024-02-22

Abstract

Bodeneffektfahrzeug zum Transport von Passagieren sowie kommerzieller und militärischer Tonnagen, das mindestens einen Rumpf beliebiger Form, mindestens zwei sich beidseitig des Rumpfes gegenüberliegende Tragflächen beziehungsweise eine Verschmelzung von Rumpf und Tragflächen und mindestens ein Querruder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Tragflächenpaar einen oder mehrere Radialrotoren mit parallel zum Flügel liegenden Rotationsachsen trägt, wobei der tangentiale Vektor im höchsten Punkt des Rotors in Richtung der Flügelhinterkante deutet.Ground-effect vehicle for transporting passengers as well as commercial and military tonnages, which has at least one fuselage of any shape, at least two wings opposite one another on both sides of the fuselage or a fusion of fuselage and wings and at least one aileron, characterized in that at least one wing pair has one or more radial rotors with axes of rotation lying parallel to the wing, the tangential vector at the highest point of the rotor pointing towards the trailing edge of the wing.

Description

Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bodeneffektfahrzeuge und insbesondere auf solche, bei denen der Antrieb mittels Radialrotoren erfolgt und bei denen ein Luftschleier zwischen Flügelhinterkante und der überflogenen Oberfläche gebildet wird, um den Bodeneffekt zu verstärken. Dabei sind sowohl ein- als auch mehrflügelige Fahrzeuge denkbar.The present invention relates generally to ground effect vehicles, and more particularly to those in which the drive is by means of radial rotors and in which an air curtain is formed between the blade trailing edge and the overflown surface to enhance the ground effect. Both single and multi-wing vehicles are conceivable.

Beschreibungdescription

Wenn konventionelle Flugzeuge nahe des Bodens fliegen, erhöht sich bei gleichem Schub aufgrund der aerodynamischen Interaktion zwischen Tragfläche und der überflogenen Oberfläche der Druck unterhalb der Tragflächen und damit der Auftrieb. Dieses Phänomen wird als Bodeneffekt bezeichnet.When conventional aircraft fly close to the ground, with the same thrust due to the aerodynamic interaction between the wing and the overflown surface, the pressure increases below the wing and thus the lift. This phenomenon is called the bottom effect.

Bodeneffektfahrzeuge weisen Merkmale von Schiffen und Flugzeugen auf und werden danach klassifiziert, ob und für wie lange sie den Bodeneffekt verlassen können. Nach Regelungen der IMO (International Maritime Organization) werden Bodeneffektfahrzeuge in Klasse A, B und C unterteilt, wobei der Bodeneffekt von Klasse A nicht, von Klasse B kurzzeitig und von Klasse C unbeschränkt verlassen werden kann. Vorliegende Erfindung bezieht sich dabei ausschließlich auf Fahrzeuge der Klassen A und B, die in allen Belangen als Wasserfahrzeuge gelten.Ground effect vehicles have features of ships and aircraft and are classified according to whether and for how long they can leave the ground effect. According to regulations of the IMO (International Maritime Organization), ground effect vehicles are subdivided into Classes A, B and C, whereby the ground effects of Class A can not be left unrestricted, Class B short-term and Class C unrestricted. The present invention relates exclusively to vehicles of the classes A and B, which are considered in all respects as watercraft.

Ein Beispiel für ein Bodeneffektfahrzeug ist WO 1998010968 auf Fischer und Matjasic, bei dem Klappen an der Flügelhinterkante verwendet werden, um den Druck auf der Unterseite der Tragflügel zu erhöhen. Problematisch bei Vorrichtung dieser Art sind die hohen Belastungen, denen die Klappen und deren Steuerungsmechanismen ausgesetzt sind. Zu dem latenten Druck der Stauluft kommt vor allem die Gefahr des Eintauchens in Wellenkämme während des Flugs, das durch den plötzlich erhöhten Widerstand zu strukturellen Schäden führen kann.An example of a ground effect vehicle is WO 1998010968 on Fischer and Matjasic, where flaps are used on the wing trailing edge to increase the pressure on the underside of the wings. A problem with this type of device are the high loads to which the flaps and their control mechanisms are exposed. The latent pressure of the ram air in particular involves the danger of immersion in wave crests during the flight, which can lead to structural damage as a result of the suddenly increased resistance.

Dieses Problem wird durch die in Schutzanspruch 1 und 2 ausgeführten Merkmale gelöst. Hierbei ersetzt ein Luftschleier zwischen der Flügelhinterkante und der überflogenen Oberfläche Klappen. Im Vergleich zu mechanischen Klappen kann der Druck unterhalb der Tragflächen durch diesen Schleier in einem größeren Spektrum von Flugzuständen erhöht werden, so ist etwa die Flughöhe weniger stark eingegrenzt.This problem is solved by the features set out in protection claim 1 and 2 features. Here, an air curtain between the wing trailing edge and the overflown surface replaced flaps. Compared to mechanical flaps, the pressure below the wings can be increased by this veil in a wider range of flight conditions, such as the flight altitude is less limited.

Obwohl vorliegende Erfindung ähnlich WO 2007113525 auf Peebles eine Tragfläche mit Radialrotoren nutzt, ist der Zweck des Rotors in vorliegender Erfindung die Erzeugung eines Luftschleiers und nicht das Erreichen von VTOL-Eigenschaften (vertical take off and landing).Although this invention is similar WO 2007113525 On Peebles uses a wing with radial rotors, the purpose of the rotor in the present invention is the creation of an air curtain and not the achievement of VTOL properties (vertical take off and landing).

Nach Schutzanspruch 5 und 6 sind an den Enden der Tragflächen Endplatten angebracht, um ein Entweichen der Stauluft zu erschweren.After protection claim 5 and 6 end plates are attached to the ends of the wings to make it difficult to escape the ram air.

Grenzschichtzäune gemäß Schutzanspruch 4 schränken Druckfluktuationen unterhalb der und parallel zur Tragfläche ein und verringern so deren Beanspruchung.Boundary layer fences according to protection claim 4 restrict pressure fluctuations below and parallel to the support surface and thus reduce their stress.

Konventionelle Bodeneffektfahrzeuge weisen meist flugzeugartige Leitwerke auf, bei denen die Gefahr des Aufeinandertreffens der Wirbelschleppen vor dem Rumpfende besteht. Tritt dies ein, sinkt das Heck schlagartig ab, was zu einem steilen Aufsteigen des Fahrzeuges fühlt. Wird dadurch der Bodeneffekt verlassen, erfolgt eine Druckpunktwanderung, die zu einem Absturz des Bodeneffektfahrzeuges führen kann. Ein Lösungsansatz ist EP 0023340 auf Schellhaas, bei dem zwei hintereinanderliegende Tragflächen verwendet werden. Dieses Konzept gewährleistet zwar einen sicheren Flug im Bodeneffekt, verringert aber gleichzeitig die erreichbare Flughöhe, da auf das Anblasen der hintereinanderliegenden Tragflächen verzichtet wird. Grund sind unter anderem die strukturellen Schwierigkeiten, die bei der Integration von Axialrotoren oder -turbinen in mehrflügelige Bodeneffektfahrzeuge auftreten. Die in Schutzanspruch 1 beschriebene An- und Auftriebsvorrichtung kann dagegen mit geringeren strukturellen Schwierigkeiten in mehrflügeligen Bodeneffektfahrzeugen angewandt werden.Conventional ground effect vehicles usually have aircraft-like tail units, in which there is a risk of the wake vortices hitting the tail end. If this occurs, the tail sinks abruptly, which leads to a steep ascent of the vehicle. If this leaves the ground effect, there is a pressure point migration, which can lead to a crash of the ground effect vehicle. An approach is EP 0023340 on Schellhaas, where two consecutive wings are used. Although this concept ensures a safe flight in the ground effect, but at the same time reduces the achievable altitude, since it dispenses with the blowing of the successive wings. One of the reasons is the structural difficulties involved in integrating axial rotors or turbines into multi-wing ground effect vehicles. The approach and buoyancy device described in protection claim 1, however, can be applied with less structural difficulties in multi-wing ground effect vehicles.

Während eine große Spannweite die Effektivität eines Bodeneffektfahrzeuges vor allem in der Startphase erhöht, vergrößert sich gleichzeitig der mögliche Wendekreis, da die Gefahr des Eintauchens der Flügelspitzen mit der Spannweite zunimmt. Dieser Sachverhalt führte zu Bodeneffektfahrzeugen mit äußerst geringem Streckungsverhältnis, die zum Start energieaufwendige Luftkissen benötigen, so etwa US 5105898 auf Bixel. Durch die getrennt ansteuerbaren Radialrotoren nach Schutzanspruch 3 ist ein erheblich engerer Wendekreis möglich, indem die Schubdifferenz zwischen den beiden Rotoren die Steuerwirkung der Querruder erhöht.While a large span increases the effectiveness of a ground effect vehicle, especially in the takeoff phase, the potential turning radius increases at the same time, since the risk of immersion of the wing tips increases with the span. This situation led to ground effect vehicles with extremely low aspect ratio, which need to start energy-consuming air cushion, such as US 5105898 on Bixel. Due to the separately controllable radial rotors according to protection claim 3, a significantly tighter turning circle is possible by the thrust difference between the two rotors increases the control effect of the ailerons.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 1998010968 [0004]
WO 2007113525 [0006]
EP 0023340 [0009]
US 5105898 [0010]

Claims

Ground effect vehicle for the transport of passengers and commercial and military tonnages, the at least one fuselage of any shape, at least two opposite sides of the fuselage opposite wings or a merger of fuselage and wings and at least one ailerons, characterized in that at least one pair of wings one or more radial rotors carries with axes of rotation parallel to the wing, wherein the tangential vector at the highest point of the rotor points in the direction of the trailing edge of the wing.

Ground effect vehicle according to claim 1, characterized in that the wing geometry of the rotor-carrying wing is optimized for the generation of an air curtain between the wing trailing edge and the surface.

Ground effect vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the opposing radial rotors can each assume different speeds, in particular by separate gear or electric motors.

Ground effect vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of boundary layer fences is mounted on the underside of at least one pair of wings.

Ground effect vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that end plates are attached to the wing tips of at least one pair of wings.

Ground effect vehicle according to claim 5, characterized in that a plurality of pairs of wings has common, continuous end plates.