DE2322864C2 - Flügelradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelradantrieb, insbesondere für Flugzeuge, mit beiderseits des Fahrieugrumpfes umlaufenden Flügelrädern mit in Fahrfceugquei richtung verlaufenden Drehachsen, derer. Flügel hinsichtlich ihres Einstellwinkels verstellbar Sind und Klappen aufweisen, die sich bei der Abwärtsbewegung des Flügels schließen, so daß sie eine Auftrieb und Vortrieb erzeugende Fläche bilden, und sich bei der Aufwiirtsbewegung des Flügels öffnen.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist nicht auf Flugzeuge beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf I.and- und Wasser-, insbesondere Unterwasser fahrzeuge.

Bei einem bekannten Flügelradantrieb dieser Art (deutsche Patentschrift 535 416) für ein Flugzeug rotieren die Flügelräder beiderseits des Rumpfes gleichsinnig. Da nur die sich abwärts bewegenden Flügel einen Auftrieb bewirken, liegt die Resultierende der beiderseitigen Auftriebskräfte vor den Drehachsen der Flügelräder. Dadurch entsteht ein Drehmoment des Rumpfes um eine Querachse. Dieses Drehmoment ist unerwünscht. Um es weitgehend zu vermeiden, können die Flügelräder so in bezug auf den Rumpf angeordnet sein, daß die Resultierende aller Auftriebskräfte etwa durch den Schwerpunkt des Flugzeugs verläuft. Bei einer Änderung des Einstellwinkels der Flügel oder der Drehzahl der Flügelräder ändern sich jedoch die Auftriebs-, Vortriebs- und Lui'twiderstandskräfte so, daß die resultierenden Kräfte ein Drehmoment um eine Qucr-■chsc des Rumpfes bewirken.

Sodann ist ein Flügelradantrieb tür Flugzeuge mit vier Flügelrädern bekannt, von denen je zwei auf jeder Seite des Flugzeugrumpfes um zur Rumpflängs-■chse parallele Achsen umlaufen und deren Flügel hinsichtlich ihres Einotellwinkels einstellbar sind. Der Umlaufsinn der Flügelräder ist beiderseits des Rumpfes entgegengesetzt. Um einen Vortrieh zu erliclen, wird die Auftriebsleistung der vorderen Flügelräder geringer als die der hinleren Flügelräder gewählt, so daß die Rumpflängsachse einen Winkel mit der Horizontalen bildet. Man ist daher auf mindestens vier Flügelräder angewiesen (deutsche Offßnlegungsschrift 1481 607).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Flügelradantrieb der eingangs erwähnten Art das bei einer Änderung der Lage und Stärke der Auftriebs- und Vortriebskräfte entstehende Drehmoment um die durch den Fahrzeugschwerpunkt gehende Querachse des Fahrzeugrumpfes zu verringern.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Umlaufsinn der Flügelräder beiderseits des Rumpfes entgegengesetzt ist.

Auf Grund des entgegengesetzten Drehsinns der Flügelräder ist dafür gesorgt, daß der Hubpunkt des Flügelrades auf der einen Seite des Rumpfes vor der Drehachse dieses Flügelrades und der Hubpunkt des Flügelrades auf der anderen Seite des Rumpfes hinter der Drehachse dieses Flügelrades liegt. Bei gleichem Abstand der beiderseitigen Hubpunkte von der oder den Drehachse(n) der Flügelräder, der auch bei gleichsinnig und in gleichem Maße erfolgender Verstellung d?r beiderseitigen Einstellwinkel beibehalten wird, und bei beiderseits gleichen resultierenden Hubkräften, die in diesen Hubpunkten angreifen, ist das Drehmoment der Hubkräfte um eine Querachse, die bei gemeinsamer Drehachse der Flügelräder mit dieser zusammenfällt, gleich Null. Mit anderen Worten, der gemeinsame Hubpunkt der beiderseitigen Hubpunkte fällt mit der Querachse zusammen, die ihrerseits bei in Längsrichtung des Rumpfes auseinanderliegenden Drehachsen der Flügelräder mit der zu diesen Drehachsen parallelen Mittellinie oder bei Flügelrädern mit gemeinsamer Drehachse mit dieser zusammenfällt. Der Hebelarm der resultierenden Auftriebskräfte um diese Querachse ist mithin Null, so daß auch das Drehmoment um diese Querachse Null ist.

Ein weiterer Vorteil der gegensinnigen Drehung der Flügelräder besteht darin, daß auch die bei einer Quersteuerung entstehenden, dem Betrage nach bei gleichen Drehzahlen der Flügelräder gleichen Kreiselmomente der Flügelräder um die Längsachse des Rumpfes gegensinnig sind und einander daher aufheben.

Gegenüber einem Flügelradantrieb nut vier Hügelrädern, kommt man auf jeder Seite des Fahrzeugiumplcs mit nur einem Flügelrad aus, obwohl es auch möglich ist, mehrere zu verwenden.

Selbst bei der vorzugsweise vorgesehenen dem Betrage nach unterschiedlichen Einslellbarkeit der Einstellwinkel der Flügel beiderseits des Rumples /ur Quersteuerung ändert sich der Abstand der beiderseitigen Hubpunkte von der Mittellinie oder der gemeinsamen Drehachse der Flügelräder nicht. Infolgedessen verschiebt sich auch nicht der Gcsamthubpunkt. Die unterschiedliche Einstellbarkeit der Hin-Stellwinkel ermöglicht dennoch die Einstellung unterschiedlicher Auftriebs- und Vortriebskräfte entsprechend der gewünschten Abweichung in Querrichtung.

Vorzugsweise sind die Drehachsen beider Flügelräder längs des Rumpfes verschiebbar. Aul diese Weise ist es möglich, eventuell doch auftretende Hubpunktverschiebungen gegenüber dem Schwerpunkt, sei es auf Cirund einer Gewichtsverlagerung im Flugzeug oder bei einer Seiten- oder Höheiisieue-

rung, zu kompensieren und die Lage des gemeinsamen Hubpunkts aller Auftriebskräfte durch Verschiebung der Drehachsen der Flügelräder, insbesondere in Abhängigkeit vom Anstellwinkel der Flügel, so zu steuern, daß kein Drehmoment um eine Querachse des Rumpfes ausgeübt wird.

Die Zeichnung stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

F i g. 1 stellt eine Seitenansicht und

F i g. 2 die Draufsicht auf ein Automobil mit Flügelradantrieb dar, wobei in F i g. 1 nur ein Flügelrad und in F i g. 2 jeweils zwei Flügel der insgesamt 4 Flügel eines Flügelrads dargestellt sind.

Auf dem Dach des Automobils 1 sind zwei Wellen 2,3 in einem Gestell 19 so gelagert, daß ihre Diehachsen zusammenfallen. Auf den äußeren Enden der Wellen 2,3 sind Flügelräder 4, i> drehfest gelagert. Von einer Antriebswelle6, die zu einem Antriebsmotor im Heck des Automobils führt, werden die Wellen 2,3 und damit auch die Flügelräder 4, 5 über ein Umlenkgetriebe 7 gegensinnig angetrieben.

Die Flügelräder haben Speichen 8, an deren Enden die Flügel 9 auf Wellen 10 sitzen. Die Flügel 9 weisen Klappen 11 auf, die um horizontal in Rahmen 12 gespannte Drähte 13 schwenkbar sind. Durch Verdrehen der Wellen 10 und mithin der Rahmen 12 sind die Einstellwinkel der Flügel 9 einstellbar. Die Verstellung aller Flügel 9 eines Flügelrades odci beider Flügelräder 4,5 erfolgt gleichzeitig und um gleiche Beträge. Zu diesem Zweck ist auf jeder Welle 10 ein Kettenrad 14 befestigt. Jedes Kettenrad 14 steht über eine Kette 15, von denen in F i g. 1 nur eine dargestellt ist, mit je einem Keltenrad 16 in Antriebsverbindung. Die Kettenräder 16 haben den gleichen Durchmesser wie die Kettenräder 14 und sitzen drehfesi auf Buchsen 17, die auf seitlichen Zapfen 18 des Gestells 19 drehbar gelagert sind. Ferner ist aut jeder Buchse 17 ein Zahnrad 20 drehfest gelagert. Die Zahnrader 20 stehen mit Ritzeln 21 in Eingriff, die lest auf Wellen 22 im Gestell 19 drehbar gelagert sind.

Mit Hilfe eines Steuerhebels 23 für Vorwärtsflug I', SenkrechtilugS, RückwärtsllugW und zur Ausübung eines GegenmomentsG' lassen sich über ein Umlcnkgetnebe 24, eine Zwischenwelle 26 und ein Differential 25 die Wellen 22 und damit die Flügel 9 gleichsinnig verstellen, während sich mit Hilfe eines weiteren Steuerhebels 27 für RechtsflugR und l.inksllug/. nur die Flügel 9 des rechten Flügelrades 4 verstellen lassen, unter der Voraussetzung, daß beim Drehen des Steuerhebels 27 der Steuerhebel 23 feststeht, und umgekehrt.

Das Gestell 19 ist als Schlitten ausgebildet und auf dem Dach in Längsrichtung des Rumpfes 1 ver schiebbar. Der Antrieb des Gestells 19 erfolgt über eine im Gestell 19 drehbar gelagerte Antriebswelle 28, deren Antrieb nicht dargestellt ist, über auf der Antriebswelle 28 drehfest gelagerte Ritzel 29, die mit am Rumpf 1 befestigten Zahnstangen 30 kämmen. Der Schlittenantrieb ist derart steuerbar, daß der gemeinsame Hubpunkt der Flügelräder 4, 5 stets senkrecht über dem Schwerpunkt des Schlagflügelflugzeugs liegt.

ίο Je nach Einstellung des Einstellwinkels der Flügel ändern sich die in den Flügelräder-Hubpunkten 31. 32 angreifenden Resultierenden der Auftriebskräfte der Flügelräder4,5. Bei entsprechend niedriger gleicher Drehzahl der Flügelräder4,5 und gleichem Einstellwinkel sind die Auftriebskräfte auf beiden Seiten dagegen gleich. Wenn die Hubpunkte 31 und 32 dann gleichen Abstand von der gemeinsamen Drehachse haben und, wie dargestellt, beiderseits der Drehachse liegen, befindet sich der auf der Verbin-

»o dungslinie der Hubpunkte 31 und 32 liegende Gesamthubpunkt senkrecht über der gemeinsamen Drehachse der Flügelräder 4, 5 und senkrecht über dem Schwerpunkt des Flugzeugs, so daß sich die Drehmomente der in den Hubpunkten 31 und 32 anas greifenden Auftriebskräfte kompensieren.

Bei hohen Flügelrad-Drahzahlen sind die Klappen 11 bestrebt, sich radial auszurichten. Während diese radiale Ausrichtung bei den sich abwärts bewegenden Flügeln 9 durch die-Rahmen 12 und Drähte 13 in einem großen Bereich verhindert wird, wird sie bei den sich aufwärts bewegenden Flügeln 9 durch den Fahrtwind in einem größeren Bereich unterstüt/t oder behindert. Diese Unterstützung oder Behinderung ist jedoch auf beiden Seiten des Rumpfes 1 untcrschiedlich, weil sich die geöffneten Klappen in einem bestimmten Bereich wegen des entgegengesetzten Drehsinns der Flügelräder auf der einen Seite mit dem Fahrtwind und auf der anderen Seite gegen den Fahrtwind bewegen. Diese unterschiedlichen Wirkungen des Fahrtwindes bzw. der Zentrifugalkräfte können durch eine zwangsweise Steuerung des Winkels der Klappen 11 in Abhängigkeit von der Drchwinkelstellung der Flügelräder 4, 5 ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck können die Klappen 11, die sich bei geringen Drehzahlen praktisch frei in die resultierende Windrichtung stellen, so weit ihr Schwenkwinkel nicht durch die Rahmen 12 und Drähte 13 begrenzt ist, durch Stangen 33, von denen nur eine (gestrichelt) dargestellt ist, gelenkig niiteinander verbunden sein und über einen Lxzcnter 34 hinsichtlich ihres Öffnungswinkels gesteuert werden. Diese Art der Steuerung der wirksamen Fläche dei Flügel 9 kann auch zur Quer-, Höhen- oder Geschwindigkeitssteuerung angewandt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flügelradantrieb, insbesondere für Flugzeuge, mit beiderseits des Fahrzeugrumpfes umlaufenden Flügelrädern mit in Fahrzeugquerrichlung verlaufenden Drehachsen, deren Flügel hinsichtlich ihres Einstellwinkels verstellbar sind und Klappen aufweisen, die sich bei der Abwärtsbewegung des Flügels schließen, so daß sie eine Auftrieb und Vortrieb erzeugende Fläche bilden, und sich bei der Aufwärtsbewegung des Flügels öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufsinn der Flügelräder (4,5) beiderseits des Rumpfes (1) entgegengesetzt ist.

2. Flügelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwinkel der Flügel (9) zur Quersteuerung beiderseits des Rumpfes (1) unterschiedlich einstellbar ist.

3. Flügelradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, ao dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (2,3) beider Flügelräder (4, S) längs des Rumpfes (1) verschiebbar sind.