DE243931C

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Publication number: DE243931C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 77 h. GRUPPE

PAUL SCHMITT in PARIS.

aufgehängt ist.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. September 1909 ab.

Zwecks Änderung der Schräglage der Tragflächen von Flugzeugen ist bereits vorgeschlagen worden, den Motor mit der Antriebsschraube schwihgbar an den Tragflächen aufzuhängen und den Motor zu verschieben. Die Erhaltung des Gleichgewichts ist dabei von der Geschicklichkeit abhängig, mit welcher der Führer den Motor seinem Gefühl entsprechend durch ein von der Stellung der Tragflächen

ίο vollkommen unabhängiges Organ einstellen kann.

Durch vorliegende Erfindung sollen nun Mittel geschaffen werden, welche bei der Verstellung der Tragflächen durch Verschieben des Motors das Gleichgewicht selbsttätig aufrechterhalten. Diese Mittel bestehen gemäß der Erfindung darin, daß die Höhe des Aufhängepunktes für das durch die Aufhängung des Motors gebildete Pendel über dem Druckmittelpunkt im Verhältnis zur Ausdehnung der Tragflächen in der Längsrichtung des Flugzeuges so bemessen ist, daß beim Verstellen des Motors um seine Schwingachse die Schräglage der Tragflächen sich so ändert, daß die Schwerlinie dauernd durch den sogenannten Druckmittelpünkt der Tragflächen geht. Die Bedingungen, welche eine derartige Verbindung erfüllen muß, ergeben sich aus folgenden Erwägungen:

Abgesehen von der Antriebskraft ist ein Flugzeug im Gleichgewicht, wenn sich sein Schwerpunkt senkrecht unter dem sogenannten Druckmittelpunkt der Tragflächen befindet.

Setzt man den Motor, die Luftschrauben, die Steuermittel, die zum Tragen des Flugzeuges auf dem Boden bestimmten Räder, endlich den Führer und den etwaigen Fahrgast -auf einen besonderen Rahmen, so verfügt man auf diesem Rahmen sozusagen über das ganze Gewicht des Flugzeuges, da man das Gewicht der Tragflächen (es sei ein Zweidecker zugrunde gelegt) gegenüber dem des Rahmens vernachlässigen kann.

In Fig. ι sind A-B und C-D Schnitte durch die zwei gleich großen Tragflächen in wagerechter Stellung (d. h. in der Neigung Null, wenn die Flugbahn wagerecht gedacht ist). Die Stellung des Druckmittelpunktes ergibt sich aus der Formel:

d — (0,2 -j- 0,3 sin x) L,

wobei d der Abstand vom vorderen Rande ist, in dem sich der Druckmittelpunkt P bei der Neigung χ der Fläche von der Tiefe L befindet. Bei der Neigung Null befindet sich der Druckmittelpunkt also bei P in der Mitte zwischen den zwei Flächen A-B und C-D und um zwei Zehntel der Tiefe A-B, d. h. um den A-B

Abstand P-E = von der die beiden Vorderränder der zwei Tragflächen verbindenden Geraden A-C entfernt.

Setzt man den die Antriebsvorrichtung tragenden Rahmen derart zwischen die beiden Flächen, daß sein Schwerpunkt bei g in die Senkrechte P-G fällt, so ist für diese Stellung der Flächen das Gleichgewicht des Flugzeuges hergestellt.

Angenommen, es liegen alle Neigungen, die man entsprechend der Belastung des Flugzeuges sowohl zum Tragen bei verschiedenen Geschwindigkeiten als auch zum Steigen braucht, zwischen Null und i8°, so entspricht jedem zwischen diesen beiden Grenzen liegenden Winkel eine neue Stellung des Druckmittelpunktes auf der von beiden Tragflächen gleich weit entfernten und zu ihnen parallelen ίο Geraden P-P'.

Die Gleichung

d = (0,2 -f 0,3 sin i8°) L

ergibt den Abstand E-P', mittels dessen die Stellung P' des Druckmittelpunktes bei der Neigung i8° bestimmt werden kann.

Man verschiebe nun den durch seinen Schwerpunkt G verkörperten Antriebsrahmen zwischen den beiden Tragflächen auf der zu letzteren parallelen und in der senkrechten Ebene P-P' liegenden Geraden G-Q. Um das

. Gleichgewicht des Flugzeuges bei einer Neigung der Flächen von i8° gegen die Flugbahn wieder herzustellen, wird der Schwerpunkt G nach G' kommen müssen, derart, daß G'-P' schräg zu der Geraden P-G steht, sie bei V schneidet und mit ihr einen Winkel von i8° einschließt. Dabei ist die Gerade V-P' die einer Neigung von i8° entsprechende, durch den Druckmittelpunkt gehende Senkrechte.

Bestimmt man nun wie vorher die Stellung des Druckmittelpunktes für die Neigung g°, so ergibt sich d = E-P₁ und man erkennt, daß

p.pi

P-P₁ = —

ist, wenn man praktisch vernachlässigbare Dezimaldifferenzen nicht in Rechnung stellt.

Nun zieht man die mit P-G einen Winkel von 9° einschließende Gerade P₁-V₁ und erhält in deren Schnitt mit G-G' die neue Stellung des Schwerpunktes G₁. Die trigonometrische Beziehung zwischen den Dreiecken V-G-G' und V₁-G-G₁ liefert die Längen G-G₁ und G-G', und man sieht, daß man

G-G₁

G-G'

setzen kann.

Bei einer Änderung und Vornahme einer gleichen Rechnung von Fall zu Fall findet sich, daß die Verschiebungen des Schwerpunktes und des Druckmittelpunktes auf den Geraden G-G' und P-P' den entsprechenden Winkeln proportional sind. Wenn man für einen Winkel χ den Weg mit 1 bezeichnet, den der Schwerpunkt auf G-G' durchlaufen muß, um der Gleichgewichtsbedingung zu genügen, so ist der bei einem Winkel n-x durchlaufene Weg = tii. '

Man muß nun den Radius R des Kreises suchen, bei welchem der Bogen i8° = G-G' ist. Zu diesem Zweck fällt man die durch G₁ gehende Mittelsenkrechte auf G-G' und zieht von G oder g aus eine mit G-G' einen Winkel von 8i° einschließende Gerade bis zu ihrem Schnitt O. Dann ist G_x-O = R.

Denkt man sich den durch G₁ verkörperten Antriebsrahmen mit dem Punkt O fest, aber um denselben nach jeder Seite um 9° schwingbar verbunden, so kann er in die Stellung g gelangen. In dieser Stellung ordnet man den Antrieb wagerecht auf dem Rahmen an. Daraus folgt, daß man das Flugzeug um eine durch O gehende Achse drehen kann, wenn man mittels einer geeigneten Steuervorrichtung auf den Rahmen einwirkt. Der Schwerpunkt durchläuft den Bogen g-G^g'.

Sieht man von der zu vernachlässigenden Differenz zwischen diesem Bogen und seiner Tangenten G-Q ab, so ersieht man, daß sich der Schwerpunkt für alle zwischen 0 und i8° gelegenen Neigungen stets auf der durch den Druckmittelpunkt gehenden Senkrechten befindet und der Antrieb in allen Fällen wagerecht bleibt. Es kann irgendeine Steuervorrichtung verwendet werden. Vorteilhaft wird sie in der aus den Fig. 2 bis 6 ersichtlichen Weise ausgeführt.

Diese Figuren zeigen:

Fig. 2 eine Vorderansicht des Flugzeuges,

Fig. 3 eine Draufsicht desselben,

Fig. 4 eine Seitenansicht,

Fig. 5 eine Seitenansicht in größerem Maßstäbe, aus der die Einzelteile der Steuerung deutlicher ersichtlich sind, und

Fig. 6 die gleiche Ansicht wie Fig. 5, jedoch die gegenseitige Lage der Teile bei einer Neigung der Tragflächen von ro°.

Wie aus diesen beispielsweise einen Zweidecker darstellenden Figuren ersichtlich, bestehen die Tragflächen aus zwei Leinwandflächen 1,1', die oben und unten auf ein Parallelepipedgestell gespannt sind, dessen Teile durch parallele Stehschienen 2,2' versteift und durch Spanndrähte 3 miteinander verbunden sind.

Das Gesamtgestell bildet ein rechtwinkliges Parallelepiped, welches sich um eine zur senkrechten Symmetrieebene des Flugzeuges rechtwinklig liegende Achse 4 drehen kann, die genau durch den in der an der Fig. 1 erklärten Weise bestimmten Punkt O geht.

Der ganze so zusammengesetzte Träger ist mittels auf Streben 6 aus Profilholz oder aus irgendeinem anderen passenden Material angeordneter Lager 5 auf diese Achse 4 gesetzt. Diese Streben 6 sind mit dem Gerüst fest verbunden und verbinden die Mittelrippen der Tragflächen.

An der Achse 4 ist das durch die Motor-

gruppe, die Antriebsvorrichtung, die Steuervorrichtung, die Sitze der Fahrgäste, kurz durch alles das gebildete Ganze aufgehängt, was nicht zur Tragfläche gehört. Dieses Ganze ist auf einen Rahmen gesetzt, der durch drei aus Röhren 7-8-9, 7'-8'-g\ y"-8"-q" hergestellte Dreiecke gebildet ist. Die Dreiecke stehen durch eine unmittelbar den Motor und die Antriebsvorrichtung tragende geeignete Ver-

steifung miteinander in Verbindung.

Die Dreiecke 7-8-9, 7'-8'-9' usw. sind bei io-io'-io" fest mit der sich mit den Verstrebungen bewegenden Achse 4 verbunden, an deren Enden bei 11 auch die Dreiecke festsitzen, welche die Propellerwellen 12 tragen und sich bei 13-13' auf die Dreiecke 7-8-9, 7'-8'-9' stützen. Man sieht also, daß das Propeller- und das Motorsystem ein mit ihrer Tragachse 4 fest verbundenes, starres Ganzes bilden, während das Tragflächensystem sich frei um dieselbe drehen kann.

Daraus ergibt sich die Verstellbarkeit der Neigung der Tragflächen gegen die Antriebsrichtung.

Die Neigungsänderungen werden wie folgt bewirkt: Auf dem mittleren Dreieck y"-8"~g" ist in passender Höhe parallel zur Antriebsachse eine Spindel 14 angeordnet, die vom Führer mittels eines Handrades 15 gedreht wird. Das Handrad 15 trägt ein durch eine Kette mit einem Zahnrädchen 17 verbundenes Kettenrad 16. Auf die Spindel, auf deren Ende das Zahnrädchen 17 aufgekeilt ist, ist eine mit Zapfen versehene Mutter 18 aufgeschraubt. An diese Zapfen sind Stangen 19 angelenkt, die mittels Gelenkes 20 unten mit den hinteren, mittleren, die Tragflächen versteifenden Streben 2 verbunden sind. Daraus ergibt sich, daß jeder Verschiebung der Mutter 18 auf der Spindel 14 eine Mitnahme der Punkte 20 entspricht, wodurch das ganze Tragflächengerüst um die Achse 4 gedreht und die Neigung der Flächen gegen die Propellerachse geändert wird.

Wenn die Länge und Lage der Spindel entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Schema derart bestimmt worden sind, daß der vollständigen Verschiebung der Mutter 18 von der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Stellung an bei den äußersten Stellungen der Streben 6 ein Winkel von i8° entspricht, so kann der Führer durch Bewegung seines Handrades den Tragflächen gegenüber der Propellerachse alle Neigungen zwischen 0 und i8° erteilen.

Claims

Patent-An Spruch:

Flugzeug, bei dem der Motor mit der Antriebsschraube schwingbar an den Tragflächen aufgehängt ist und durch Verstellen des Motors die Schräglage der Tragflächen sich ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Aufhängepunktes für das durch die Aufhängung des Motors gebildete Pendel über dem Druckmittelpunkt im Verhältnis zur Ausdehnung der Tragflächen in der Längsrichtung des Flugzeuges so bemessen ist, daß beim Verstellen des Motors um seine Schwingachse die Schräglage der Tragflächen sich so ändert, daß die Schwerlinie bei den in Frage kommenden Verstellungen von etwa 18° dauernd durch den sogenannten Druckmittelpunkt der Tragflächen geht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.