DE2820178A1

DE2820178A1 - Aerodynamisches spielzeug

Info

Publication number: DE2820178A1
Application number: DE19782820178
Authority: DE
Inventors: James Timothy Chidester; Scott Charles Thompson
Original assignee: POSITIVE PYRAMIDS Inc
Current assignee: POSITIVE PYRAMIDS Inc
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1978-11-23
Also published as: CA1101008A; AU519727B2; AU3593878A; US4132029A; JPS5744338B2; DE2820178C2; JPS5410040A; GB1588390A; ZA782636B

Description

Positive Pyramids Inc.

1559 Madison Street

Denver, Colorado 80206 / USA

Aerodynamisches Spielzeug

Die Erfindung richtet sich auf ein aerodynamisches Spielzeug, das mit Drall oder Eigendrehung durch die Luft geworfen werden kann. Genauer ausgedrückt, betrifft die Erfindung ein aerodynamisches Spielzeug, dessen Flug durch aerodynamische und gyroskopische Effekte aufrecht erhalten wird, welche dadurch wirksam werden, daß man das aerodynamische Spielzeug mit Drall entlang einer Flugbahn treibt

In den letzten paar Jahren sind aerodynamische Spielzeuge, die fliegenden Untertassen gleichen, als Wurfgeräte recht populär geworden. Bei der üblichen Ausführungsform besteht das Spielzeug aus Kunststoff und besitzt die Form einer Untertasse mit einem nach unten ragenden Rand, der sich rund um die Umfangskante erstreckt, um ein Ergreifen durch den Benutzer zu erleichtern und die aerodynamischen Eigenschaften des Spielzeugs zu fördern. Der Rand krümmt sich von der Untertasse nach unten und ist so ausgebildet, daß die fliegende Untertasse von der Seite gesehen der Form eines Tragflügels nahekommt. Der Rand weist in der Regel eine etwas größere Dicke als der Tellerabschnitt des Spielzeugs auf, wodurch der Rand in der Lage ist, einen gyroskopischen Effekt bezüglich der Vertikalachse des Tellerab-

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Schnitts zu erzeugen. Diese gyroskopische Wirkung erhöht die Stabilität des aerodynamischen Spielzeugs und fördert dessen Auftriebseigenschaften. Das Werfen wird in der Regel mit einer schnappartigen Eewegung aus dem Handgelenk heraus durchgeführt, wodurch nan dem Spielzeug ein Moment und eine Drallbewegung erteilt, um es durch die Luft fliegen oder gleiten zu lassen. Sein Anreiz als Spielzeug liegt in der Tatsache, daß es bestimmte aerodynamische Eigenschaften besitzt und so ausgebildet werden kann, daß es eine Anzahl unterschiedlicher Manöver durchzuführen vermag, und zwar in Abhängigkeit von der Geschicklichkeit des Benutzers.

Man hat bisher verschiedenste Techniken angewendet bei dem Versuch, die aerodynamischen Eigenschaften dieser aerodynamischen Spielzeuge zu verbessern. Beispielsweise wurden Anstrengungen unternommen, um die Stabilität dieser Spielzeuge dadurch zu erhöhen, daß man den Strömungswiderstand über der oberen Fläche des Tellerabschnitts verminderte. In der US-PS 3 359 678 vom 26. Dezember I967 auf den Namen E. E. Headrick wurden Luftstrom-Verwirbelungsmittel oder Spoiler in Form von konzentrischen erhabenen Rippen auf der oberen Fläche des Tellerabschnitts ausgebildet, um eine turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht über der oberen Fläche zu erzeugen, die dazu gedacht war, den Strömungswiderstand insbesondere .bei Hochgeschwindigkeitsflug zu vermindern und die Flugstabilität zu erhöhen. Ähnlich wurde •nach der US-PS 3 724 122 vom 3· April 1973 auf den Namen R. L. 'Gillespie der Luftwiderstand über der oberen Fläche des Tellerabschnitts dadurch vermindert, daß man letzteren, von der Seite gesehen, mit einem wesentlich verminderten Profil ausbildete. Diese Verminderung in der Profilhöhe wurde begleitet durch Ausbildung einer geringfügigen ringförmigen Vertiefung in der oberen Fläche des Tellerabschnitts,

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Andere frühere Versuche, den gesamten aerodynamischen Strömungswiderstand während des Fluges zu vermindern, liefen gemeinsam darauf hinaus, daß es wünschenswert sei, die Dicke des den Tellerabschnitt bildenden Materials zu vermindern. Die US-PS 3 828 466 vom 13. April 197** auf den Namen Irvine D. Geiger zeigt eine dünne fliegende Untertasse mit mindestens einem inneren Umgrenzungsring auf der oberen Fläche des Tellerabschnitts, um einen kontrollierten Luftwiderstand auf dieser oberen Fläche zu erzeugen und damit ein überrollen zu verhindern. Zusätzlich dazu erhöhen diese inneren Umgrenzungsringe die Griffigkeit für den Benutzer des aerodynamischen Spielzeugs.

Abgesehen von den erwähnten bisherigen Versuchen, den Luftwiderstand auf der oberen Fläche des Tellerabschnitts zu beeinflussen, hat man auch schon in Betracht gezogen, daß sich verbesserte Flugeigenschaften dadurch ergeben, daß man das Gewicht des äußeren Randes relativ zum Körper oder Tellerabschnitt des aerodynamischen Spielzeugs erhöht. Nach der US-PS 3 566 532 vom 2. März 1971 auf den Namen H. A. Wilson wird der gyroskopische Effekt des Eandabschnitts der fliegenden Untertasse dadurch gefördert, daß das Gewicht des Randabschnitts relativ zum Gewicht des zentralen Körperabschnitts erhöht wird. Dies geschieht dadurch, daß man die Dicke des Körpers oder Tellerabschnitts wesentlich vermindert, während man gleich-. zeitig die mechanische Festigkeit des zentralen Körperabschnitte dadurch beibehält, daß man eine hohle, sternförmige Struktur als Träger am zentralen Körperabschnitt befestigt. Diese sternförmige Struktur ist deshalb hohl, um das Gewicht des zentralen Körperabschnitts auf ein Minimum zu reduzieren.

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Der Erfindung liegt vor allen Dingen die Aufgabe zugrunde, ein aerodynamisches Spielzeug mit verbesserten aerodynamischen Eigenschaften zu schaffen, welches außerdem leichter zu werfen ist. Insbesondere soll das aerodynamische Spielzeug nach der Erfindung verschiedene schon existierende Gestaltungskozepte und verschiedene neue und originelle Gestaltungskonzepte miteinander kombinieren, um ein sehr leistungsfähiges Spielzeug vom Typ der fliegenden Untertasse zu schaffen, welches einmalige aerodynamische Eigenschaften besitzt. In diesem Zusammenhang zielt die Erfindung darauf ab, einen sekundären gyroskopischen Effekt rund um die Vertikalachse des aerodynamischen Spielzeugs zu erzeugen, der die gyroskopische Wirkung des Randes des aerodynamischen Spielzeugs ergänzt. Als Ergebnis sollen sich die Stabilität und Flugfähigkeit des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs wesentlich verbessern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Tragflügels auf der oberen Fläche des aerodynamischen Spielzeugs, und zwar unter Verwertdung eines zentral angeordneten Körpers, der an der oberen Fläche befestigt ist und von der Seite gesehen ein wesentlich höheres Profil als der Rand und die obere Fläche besitzt. Die Form des zentral angeordneten Körpers soll die Auftriebskapazität des aerodynamischen Spielzeugs während des Fluges fördern. Darüber hinaus soll erfindungsgemäß der zentral angeordnete Körper aus einer Anzahl von sich schneidenden, ebenen Blechen bestehen, um die Luftströmung über den zentral angeordneten Körper aufzubrechen, wenn das aerodynamische Spielzeug mit Drallbewegung geworfen wird. Diese Drallbewegung der sich schneidenden ebenen Flächen unterbricht die Luftströmung über die fliegende Untertasse und soll eine turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht über dem Mittelabschnitt der fliegenden Untertasse erzeugen. Als

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Ergebnis soll das aerodynamische Spielzeug nach der Erfindung eine vergrößerte Flugweite und eine verbesserte Stabilität besitzen.

ErfindungcgenäE sollen lie aerodynamischen Eigenschaften einer fliegenden Untertasse außerdem dadurch verbessert werden, daß eine Ausnehmung oder öffnung in der Spitze des oben erwähnten, zentral angeordneten und auf der oberen Fläche des aerodynamischen Spielzeugs befestigten Körpers vorgesehen wird. Diese öffnung gestattes es einer bestimmten Luftmenge, durch das aerodynamische Spielzeug hindurchzuströmen, was dazu dienen soll, die Flugfähigkeit zu verbessern, indem ein übermäßiges Schwimmen oder Triften des Spielzeugs während des Fluges vermindert wird. Dieser Effekt ist ähnlich dem, den man durch die öffnung in der Krone eines gebräuchlichen Fallschirms erzielt.

Schließlich richtet sich die Erfindung darauf, den sichtbaren Bereich des Spielzeugs zu vergrößern, indem ein vertikal vorspringender, zentraler Körper vorgesehen werden soll, der die Möglichkeit bietet, das Spielzeug visuell besser zu verfolgen. Als Ergebnis soll sich das erfindungsgemäße aerodynamische Spielzeug während des Fluges einfacher überwachen lassen, was es dem Benutzer erleichtert, das erfindungsgemäSe Spielzeug zu fangen.

Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Version eines aerodynamischen Spielzeugs, wie etwa einer fliegenden Untertasse, geschaffen. Das aerodynamische Spielzeug nach der Erfindung besitzt einen kreisförmigen Körper bzw. eine kreisförmige Scheibe mit vorgegebenem Radius. Ein gewichtsbelasteter Ring ist am Umfang dieses Körpers bzw. dieser Scheibe befestigt und erzeugt einen gyroskopischen Effekt um die Vertikalachse des aerodynamischen Spielzeugs, wenn

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letzteres mit Drall durch die Luft geworfen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der obere Abschnitt des Randes am Umfang der kreisförmigen Basis oder Scheibe befestigt. Die kreisförmige Basis umfaßt einen ringförmigen horizontalen Abschnitt, dessen Außenumfang direkt an dem Rand des aerodynamischen Spielzeugs befestigt ist. Ein vertiefter Abschnitt ist am Innenumfang des ringförmigen horizontalen Abschnitts angeordnet. Der vertiefte Abschnitt fällt mit geringer Neigung nach innen gegen das Zentrum der kreisförmigen Basis ab. Dieser vertiefte Abschnitt bildet eine sanft abfallende, konkav gekrümmte Fläche in der kreisförmigen Basis, die im Querschnitt gesehen ganz das gleiche Profil wie ein gebräuchlicher Flügel besitzt. Der Tragflügeleffekt dieses vertieften Abschnitts der kreisförmigen Basis verbessert die aerodynamischen Eigenschaften des Spielzeugs nach der Erfindung und bietet außerdem einen bequemen Fang- und Wurfgriff für die menschliche Hand. Die konkave Neigung dieses vertieften Abschnitts ist in einem relativ beträchtlichen Abstand vom geometrischen Zentrum des aerodynamischen Spielzeugs von der Basis einer Pyramidenstruktur unterbrochen, wobei es sich vorzugsweise um eine vierseitige Pyramide mit quadratischem Grundriß handelt. Die Pyramide erhebt sich von der Basis aus nach oben bis zu einem Punkt, der beträchtlich über dem höchsten Punkt der kreisförmigen Basis und des Randes liegt. Wird das aerodynamische Spielzeug mit Drall geworfen,' so soll sich das Gewicht dieser Pyramidenstruktur ringförmig um den geometrischen Mittelpunkt des aerodynamischen Spielzeugs verteilen. Da die Pyramidenstruktur hohl ist, liegt ihr Gewicht oder Schwerpunkt oberhalb der vier Ecken der Basis der Pyramide. Wenn das erfindungsgemäße aerodynamische Spielzeug mit Drall geworfen wird, erzeugt die Gewichtsverteilung der .Pyramidenstruktur eine gyroskopische Wirkung um die Vertikalachse

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des aerodynamischen Spielzeugs, die zusätzlich zu dem gyroskopischen Effekt des Randes des aerodynamischen Spielzeugs hinzutritt. Dies erhöht wesentlich die Stabilität des aerodynamischen Spielzeugs bezüglich der Vertikalachse und führt zu einer verbesserten Flugfähigkeit. Außerdem erhöht die Pyramide das Gewicht des aerodynamischen Spielzeugs, ohne den Radius der kreisförmigen Basis des Spielzeugs zu vergrößern. Dies führt ebenfalls zu einem stabiler und weiter fliegenden Spielzeug, ohne daß es erforderlich wäre, das Spielzeug größer und unhandlicher zu machen.

Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung liegt in der Anordnung der erfindungsgemäßen Pyramidenstruktur relativ zum Rand des aerodynamischen Spielzeugs. Der vertiefte Abschnitt der kreisförmigen Basis ist derart gestaltet, daß der Schwerpunkt der Pyramide im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Schwerpunkt des Randes liegt. Dementsprechend ergänzt die gyroäkopische Wirkung der Pyramide den gyroskopischen Effekt des Randes während der Drallbewegung des aerodynamischen Spielzeugs. Weil dieser zusätzliche gyroskopische Effekt dazu dienen soll, die gyroskopische Wirkung des Randes zu unterstützen, verbessert sich wesentlich die gyroskopische Stabilität des Spielzeugs, was zu einer Verbesserung der Flugfähigkeit führt.

Die Pyramidenstrktur nach der Erfindung stellt für sich einen aerodynamischen Körper dar. Die Kanten der Pyramidenstruktur bilden Spoiler oder Luftverwirbeler für die Luft, die während des Fluges rund um die Pyramide strömt. Die Kanten der Pyramide lenken die Luft ab und sollen eine turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht über dem oberen Ende und rund um die Seiten der Pyramidenstruktur erzeugen, wodurch die Flugweite und -Stabilität des aerodynamischen

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Spielzeugs gefördert werden. Zusätzlich dazu ist die erfindungsgemäße Pyramidenstruktur im Aufriß beträchtlich höher als die Basis mit Rand. Folglich funktioniert die Pyramidenstruktur als Tragfläche, die die Flugfähigkeit des aerodynamischen Spielzeugs verbessert. Schließlich besitzt die Pyrarcidenstruktur des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs eine Ausnehmung oder öffnung in der Spitze, die einer bestimmten Luftmenge die Möglichkeit bietet, während des Fluges des aerodynamischen Spielzeugs aus dem Inneren der Pyramide auszutreten. Dies verhindert ein übermäßiges Schwimmen und stellt eine Sicherung gegen ein Abrutschen oder Überziehen des aerodynamischen Spielzeugs während des Fluges dar. Der letztgenannte Effekt ist sehr ähnlich demjenigen, der durch die öffnung in der Krone eines gebräuchlichen Fallschirms erzielt wird.

Zwar umfaßt die bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs eine Pyramidenstruktur, die zentral auf der kreisförmigen Basis angeordnet ist, jedoch können andere geometrische Formen auf der kreisförmigen Basis sitzen, um den oben erwähnten, sekundären gyroskopischen Effekt zu erzielen. Beispielsweise kann jeder beliebige geometrische Körper, der eine ringförmige Gewichtsverteilung aufweist, wenn er einer Drallbewegung unterworfen wird, auf der kreisförmigen Basis des aerodynamischen Spielzeugs angeordnet werden, um diesen sekundären gyroskopischen Effekt zu erzeugen, der die Stabilität und Flugfähigkeit des aerodynamischen Spielzeugs fördern soll. Vorzugsweise sollte der Schwerpunkt jedes solchen geometrischen Körpers in der gleichen Ebene wie der Schwerpunkt des Randes liegen, um eine vollständige Ergänzung oder Unterstützung des gyroskopischen Effektes des Randes zu bieten. Die anderen geometrischen Körper können ebenfalls im Auf-

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riß ein Profil besitzen, welches wesentlich höher als das der kreisförmiger. 3asis und des Randes ist, und zwar aus den oben irr, Zus^.-inenharg; mit der Fyramider.struktur beschriebener: "ränder. Le^.er.tsc-rechend soll die Erfindung nicht auf die Y-erv,^rer.~ ing eir.er Pyramidenstrktur, wie sie an Hand des bevcrz -r:.-?r. A^'if-Ur.rungsbeispiels gezeigt ist, eingeschränkt sein. Allerdir.gs stellt die Pyramide die an meisten geeignete geonetriscr.e Form zur Verwendung in Zusammenhang mit lern erfindungsgemäSen aerodynar.isehen Spielzeug dar, da cie in einmaliger Weise in einer einzigen Bauform sämtliche eben beschriebenen aerodynamischen Eigenschaften kombiniert.

Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Pyramide für eine mechanische Festigkeit oder Bauteilsteifigkeit sorgt, und zwar insbesondere während der frühen Flugstadien. Außerdem wirkt sie als Seitenleitwerk oder Flugbahnstabilisator, um die Flugrichtung zu steuern. Schließlich steuert sie den Anstellwinkel durch Erzeugung von Strömungswiderständen über der kreisförmigen Basis', die die Steigung des Fliegers bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten ändern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Grundriß eines aerodynamischen Spielzeugs nach der Erfindung;

Fig. 2 eine apothematische Seitenansicht des aerodynamischen Spielzeugs nach Fig. 1;

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Fig. 3 eine diagonale Seitenansicht des aerodynamischen Spielzeugs nach Pig. I;

Fig. 4 einen apother.atischen Querschnitt entlang der Linie ^ - ^ in Fig. 1;

Fig. 5 einen diagonalen Querschnitt entlang der Linie 5 - 5 in Fig. 1.

Entsprechend dem Grundriß nach Fig. 1 weist das erfindungsgemäSe aerodynamische Spielzeug eine kreisförmige Basis 10 auf, an deren Umfang eine Rand 1 befestigt ist. Die kreisförmige Basis umfaßt einen ringförmigen horizontalen Abschnitt 2 und einen vertieften Abschnitt 3. Die Form des horizontalen Abschnitts 2 und des vertieften Abschnitts 3 ergibt sich an besten aus den Querschnittsdarstellungen der Fig. 4 und 5. Ein zentral angeordneter Körper 5 in Form einer vierseitigen Pyramide ist an der kreisförmigen Basis 10 befestigt¹. Gemäß Fig. 1 sind die Verbindungslinien geringfügig gekrümmt, und zwar auf Grund der abwärts gerichteten Neigung des vertieften Abschnitts 3 der' kreisförmigen Basis 10. Der vertiefte Abschnitt 3 fällt fortschreitend nach unten von dem horzontalen Abschnitt 2 gegen die Verbindungslinien 4 mit der Pyramide 5 ab, wie es sich aus den Querschnittsdarstellungen in Fig. 4 und 5 ergibt. Dementsprechend liegen die Ecken der quadratischen Grundfläche der Pyramide 5 auf einem höheren Niveau als die Hittelpunkte der apothemati sehen Seiten der Pyramidengrundfläche. Dies erklärt die leichte Krümmung der. Verbindungslinien '4 an der Pyramidenstruktur 5. Die Pyramide besitzt eine Ausnehmung oder öffnung 6 in ihrer Spitze. Schließlich ist gemäß Fig. 1 eine Mehrzahl von konzentrischen Unterbrechungen oder Rippen 8 im horizontalen Abschnitt 2 und in einem Teil des vertieften Abschnitts

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3 der kreisförmigen Basis 10 des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs vorgesehen.

Die apothematische Seitenansicht und die diagonale Seitenansicht des aerodynamischen Spielzeugs nach der Erfindung ergeben sich aus den Figuren 2 bzw. J>. Die apothematische Seitensnsicht zeigt die Fyramidenstruktur 5 mit Blick auf eine der ebenen Pyramidenseiten. Die diagonale Seitenansicht zeigt die Pyrainidenfcrm gesehen in Richtung auf die Schnittlinie von zwei der ebenen Pyramidenseiten. Ein Vergleich dieser beiden Figuren· macht den Wechsel in der Neigungsrichtung der Pyramidenstruktur 5 deutlich, der auftritt, wenn sich das aerodynamische Spielzeug dreht, beispielsweise, wenn es mit Drallbewegung durch die Luft geworfen wird. Dieser Wechsel im Neigungswinkel ist charakteristisch für eine Pyramide bzw. die hier gezeigte vierseitige Pyramide, und dieser Effekt soll die aerodynamischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs fördern. Die vier Ecken der Pyramidenstruktur 5 wirken als Verwirbeler für die Luft, die während des Flugs des aerodynamischen Spielzeugs um dei Pyramidenstruktur 5 herumströmt. Diese Kanten leiten die Luft ab und sollen eine turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht über dem oberen Bereich und rund um die Seiten des aerodynamischen Spielzeugs erzeugen, was zur Förderung der Flugweite und -Stabilität beiträgt.

Gemäß Figur 2 und 3 weist die Pyramidenstruktur 5 die öffnung 6 in ihrer Spitze auf. Ferner ist sie an den Verbindungslinien *J mit der kreisförmigen Basis 10 des aerodynamischen Spielzeugs verbunden. Die kreisförmige Basis 10 umfaßt den ringförmigen horizontalen Abschnitt 2 und den vertieften Abschnitt 3» der den Innenumfang

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des horizontalen Abschnitts 2 mit der Pyramidenstruktur 5 verbindet. Die Verbindungslinien 4 zwischen der Pyramide 5 und dem vertieften Abschnitt 3 besitzen eine geringfügige Krümmung, und zwar aufgrund der nach unten gerichteten Neigung des vertieften Abschnitts 3. Folglich liegt gemäß Figur 2 und 3 im 3eitenri£ die Verbindungsstelle H an den sich schneidenden Kanter, der ebenen Pyramidenflächen höher als am Schnittpunkt rat der Mitte der ebenen Pyramidenflächen. Der horizontale Abschnitt 2 der kreisförmigen Basis 10 ist mit seinem Außenumfang an dem Rand 1 des aerodynamischen Spielzeugs befestigt. Gemäß Figur 2 und 3 besitzt der Rand 1 eine leichte konkave Flächenkrümmung bezüglich der Innenseite des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs.

Der apothematische Querschnitt des aerodynamischen Spielzeugs nach der Erfindung entlang der Linie h-k in Figur 1 geht aus Figur 4 hervor, während Figur 5 den diagonalen Querschnitt entlang der Linie 5-5 in Figur 1 zeigt. Der Rand 1 trägt eine Außenfläche 21, die, bezogen auf die Innenseite des aerodynamischen Spielzeugs, konkav ausgebildet ist, während seine Innenfläche 20 im wesentlichen eben ist. Da der Rand 1, wie in Figur 4 und 5 gezeigt, beträchtlich dicker als die übrigen Abschnitte des aerodynamischen Spielzeugs ist, wirkt er gewichtsbelastet im Vergleich zu diesen übrigen Abschnitten. Dieses Gewicht ist gleichmäßig um den geometrischen Mittelpunkt des aerodynamischen Spielzeugs verteilt, so daß die Drallwirkung des Randes 1, wenn das aerodynamische Spielzeug durch die Luft geworfen wird, einen gyroskopischen Effekt bezüglich der Vertikalachse des aerodynamischen Spielzeugs erzeugt. Diese gyroskopische Wirkung fördert die Stabilität des aerodynamischen Spielzeugs bezogen auf die vertikale Achse

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und verbessert die übriger, aerodynamischer. Eir^cnschaften des ;.'pieli»u.~c , ^ei^plel^v.^ic; äon A.^'rieb während aes Flugr-:. 2er R^r.a 1. is*:, r.it ier. horiz '„r?V^len Abschnitt 2 der ver~i ■■•.iic-r. 3'α.νίϊ 10 v^rr^ndtr:. Lieber horizontale A'r rior.r.itt ,; -roLriokt sich ve™. Rand 1 aus ein kurzes Stüe.-c nach irren ris zur Verbindungsstelle mit den vertiefter. Abscnnitt 3 der kreisförmigen Basis 10. Der vertiefte"" 3 besitzt tine leichte, nach ;r.ten gerichtete Neigung, und zwar ausgehend vorn horizontalen Abschnitt 2 in Richtung auf die Verbindungsstelle ^ mit der Pyramide 5· Die Kombination von Rand 1, horizontalem Abschnitt 2 und vertieftem Abschnitt 3 bildet eine Tragfläche ähnlich der eines gebräuchlichen Flügels. Gernäß Figur 4 und 5 weisen der horizontale Abschnitt 2 und ein Teil des vertieften Abschnitts 3 eine Mehrzahl der konzentrischen Rippen oder Unterbrechungen 8 auf. Diese Unterbrechungen 3 sollen dadurch, da3 sie den Luftstrom über die obere Fläche des Spielzeugs aufreißen, eine turbulente, nicht abgelöste Luft-Grenzschicht bilden, die die Flugstabilität r.d die aerodynamische Leistungsfähigkeit des Fliegers fördert. Zusätzlich dazu bilden der Hand 1, der horizontale Abschnitt 2 und der vertiefte Abschnitt 1 eine exzellente Greiffläche für den Benutzer des aerodynamischen Spielzeugs. Die kreisförmigen Unterbrechungen 3 erleichtern außerdem das Ergreifen des Spielzeugs. Die Verbindungsstellen 4 zwischen dem vertieften Abschnitt 3 und der Pyramide 5 sind verstärkt, und zwar im Hinblick auf die zusätzliche Eelastung, die zwischen dem vertieften Abschnitt 3 und der Pyramide 5 auftritt. Das Gewicht dieser Verstärkung an den Verbindungsstellen erhöht ferner das Gewicht der Pyramidenstruktur 5 und fördert die oben beschriebene gyroskopische Wirkung

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dieser Pyramide. Da es sich bei der Pyramide 5 um eine hohle Struktur handelt, ist deren Gewicht vorwiegend über den unterster. Drittel der Höhe verteilt. Die Hauptmasse d^c-r· Pyrarijenstrukt^.r liegt also irr. wesentlicher, in cerr.r"er.Igen Bereich, der ihr unteres Drittel umritt. L'i'-t ~sr. die Pyramide un ihre vertikale Achse rctierer., so erzeugt diese Gewichtsverteilung einer: gyroskop! ε eher Effekt rund urn die Basis der Pyramidenstruktur, welcher die Stabilität des aerodynamischen Spielzeugs erhöht, indem er zu dem gyroskopischen Effekt des rotierenden Randes 1 hinzutritt. Gemäß Figur 4 bringt außerdem die nach unten gerichtete Neigung des vertieften Abschnitts 3 den Schwerpunkt der Pyramide 5 mit dem Schwerpunkt des Randes 1 zum Fluchter,. Der Schwerpunkt des Randes 1 liegt also im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Schwerpunkt der Pyramide 5· Bei dieser Anordnung soll der gyroskopische Effekt der Pyramide 5 den gyroskopischen Effekt des Randes 1 voll unterstützen bzw. ergänzen.

Wie es aus Figur 4 und 5 hervorgeht, besitzt die Pyramide 5 von der Seite gesehen ein wesentlich höheres Profil als die kreisförmige Basis 10 und der Rand 1. Dieses hohe seitliche Profil ermöglicht es der Pyramide, als Tragfläche zu wirken, 'die die aerodynamischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs fördert. Wie dargestellt, wechselt das Profil der erfindungsgemäßen Pyramidenstruktur 5, wenn diese um den geometrischen Mittelpunkt des aerodynamischen Spielzeugs gedreht wird. Wie oben beschrieben, soll

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dieser Profilwechsel der Pyramidenstruktur 5 letzterer aerodynamische Eigenschaften verleihen, die die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Spielzeugs fördern. Die Fyrarr.ider.otruktur 5 weist ferner in ihrer Spitze die öffnung 6 auf,die Luft von der Unterseite des aerodynamischen Spielzeugs während des Flugec austreten läßt. Gemäß Figur η und 5 ist die Pyramide 5 ähnlich einem üblichen Fallschirm geformt. Die Cffnung 6 in der Spitze der Pyramide 5 funktioniert also ähnlich wie die öffnung in der Spitze oder Krone eines üblichen Fallschirms.

Die folgenden Maße sollen keine Einschränkung bedeuten, sondern lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher kennzeichnen. Der Gesamtdurchmesser beträgt etwa 26 cm (10 1/4 Zoll), und die gesamte Profilhöhe von der Unterkante des Randes 1 bis zur Spitze der Pyramide 5 liegt bei etwa 6 cm (2 5/16 Zoll). Der Rand 1, der vorzugsweise etwa 2 cm (3M Zoll) hoch ist, besitzt eine mittlere Dicke von etwa 0,5 cm (3/16 Zoll) und eine Außendicke von etwa 0,2 cm (I/I6 Zoll). Die Länge des horizontalen Abschnitts 2 beträgt etwa 1,3 cm (1/2 Zoll), d.h., die Differenz zwischen den inneren und äußeren Radien liegt bei etwa 1,3 cm (1/2 Zoll). Die Dicke der kreisförmigen Basis und der Pyramideristruktur 5 beträgt ungefähr 0,03 cm (I/32 Zoll). Die Neigung des vertieften Abschnitts 3 liegt bei etwa I¹I⁰, bezogen auf die Horizontalebene. Als Ergebnis dieser nach unten gerichteten Neigung schneidet der vertiefte Abschnitt 3 die Pyramide 5 etwa 7 cm (2 3/I6 Zoll) vom geometrischen Mittel punkt des aerodynamischen Spielzeugs entfernt, und zwar bezogen auf die Diagonale der Pyramide. Der Schnittpunkt des vertieften Abschnitts 3 mit dem Mittelpunkt der ebenen Pyramidenflächen entsprechend dem apothematischen Querschnitt nach Figur 4 liegt vom geo-

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metrischen Mittelpunkt des Spielzeugs etwa 5»3 cm (2 1/8 Zoll) entfernt. Als Folge davon variiert der Seitenriß der Verbindungslinien 4 zwischen dem vertieften Abschnitt 3 und der Pyramide 5, bezogen auf die Horizontalebene über der Unterfläche des aerodynamischen Spielzeugs, zwischen 0,5 cm ( 3/16 Zoll) und 0,3 cm (1/8 Zoll). Die konzentrischen erhabenen Rippen oder Unterbrechungen erstrecken sich über den horizontalen Abschnitt 2 und um etwa 4 cm ( 1 1/2 Zoll) über den vertieften Abschnitt 3 nach innen in Richtung auf den geometrischen Mittelpunkt des aerodynamischen Spielzeugs. Die Pyramide 5 besitzt in der Diagonalen eine Basis von etwa 15 cm (6 Zoll) bezogen auf die Horizontalebene über der Unterfläche des aerodynamischen Spielzeugs, wohingegen in der Diagonalen die Basis der Pyramide, bezogen auf die Verbindungsstellen 4, bei 14,5 cm(5 10/16 Zoll) liegt. Die Neigung der Kanten der Pyramide 5, gesehen im ^iagonalschnitt nach Figur 5, beträgt etwa 42°, während die Neigung der Pyramidenflächen entsprechend dem apothematischen Querschnitt nach Figur 4 etwa bei 52° liegt. Der horizontale Abschnitt an der Spitze der Pyramidenstruktur 5 besitzt eine Breite von etwa 2 cm (3/4 Zoll). Die obigen Abmaße sind keineswegs besonders genau oder kritisch. Sie bilden lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit dem gewünschten Betriebsverhalten. Ein aerodynamisches Spielzeug mit diesen Abmaßen arbeitet in Erfüllung der speziellen erfindungsgemäßen Ziele. Mit dieser bevorzugten Ausführungsform eines aerodynamischen Spielzeugs werden die aerodynamischen Eigenschaften solcher Spielzeuge beträchtlich verbessert.

Die Erfindung wurde zwar anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung erläutert, jedoch sei darauf hingewiesen, daß

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die Erfindung nicht auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel eingeschränkt sein soll, sondern daß im Rahmen der Erfindung dem Fachmann eine Vielzahl von Änderungen und Abwandlungen möglich ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Pyramide an der kreisförmigen Basis des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs befestigt. Es können jedoch auch andere geometrische Strukturen an der kreisförmigen Basis angeordnet sein, die eine oder mehrere der Funktionen der erfindungsgemäßen Pyramiden-Struktur erfüllen. Beispielsweise kann eine abweichende geometrische Struktur an der kreisförmigen Basis befestigt werden, die dazu dient, einen sekundären gyroskopischen Effekt um die Vertikalachse des aerodynamischen Spielzeugs zu erzeugen, wobei dieser Effekt zu der gyroskopischen Wirkung des Randes hinzutritt. Der Schwerpunkt dieser geometrischen Struktur kann in gleicher Weise in einer gemeinsamen Ebene mit dem Schwerpunkt des Randes 1 liegen, wie es oben im Zusammenhang mit der Pyramide beschrieben wurde. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung kommt die Pyramide zur Anwendung, weil sie in einmaliger Weise eine Anzahl aerodynamischer Eigenschaften in einer einzigen Struktur kombiniert, wodurch die Leistungsfähigkeit des aerodynamischen Spielzeugs wesentlich verbessert wird.

Zusammenfassend schafft die Erfindung ein verbessertes aerodynamisches Spielzeug, das mit Drall durch die Luft geworfen werden soll. An der kreisförmigen Basis bzw. am Tellerabschnitt des aerodynamischen Spielzeugs ist ein zentral angeordneter Körper befestigt, dessen Gewicht ringförmig um den geometrischen Mittelpunkt des

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aerodynamischen Spielzeugs verteilt ist. Die Drallbewegung des aerodynamischen Spielzeugs gibt dem zentral angeordneten Körper die Möglichkeit, eine gyroskopische Wirkung um die Vertikalachse des aerodynamischen Spielzeugs zu erzeugen, wobei diese Wirkung zusätzlich zu dem gyroskopischen Effekt des Randes hinzutritt. Außerdem liegt der Schwerpunkt des zentral angeordneten Körpers im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Schwerpunkt des Randes, um den gyroskopischen Effekt des Randes voll unterstützen zu können. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zentral angeordnete Körper als vierseitige Pyramide mit quadratischer Basis ausgebildet, deren seitliches Profil in der Höhe wesentlich über den Rand und den Tellerabschnitt des aerodynamischen Spielzeugs hinausgeht. Diese Pyramide soll zusätzliche aerodynamische Eigenschaften bieten, die die Flugfähigkeit des aerodynamischen Spielzeugs wesentlich erhöhen. Die vorliegende Erfindung bietet eine einmalige Kombination von einer Vielzahl unterschiedlicher Gestaltungskonzepte in einer einzigen Pyramidenstruktur, die an der Basis bzw. dem Tellerabschnitt eines aerodynamischen Spielzeugs befestigt ist.

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Claims

Positive Pyramids Inc.
1559 Madison Street
Denver, Colorado 80206/USA

Patentansprüche

1.) Aerodynamisches Spielzeug, das mit Drall durch die Luft zu werfen ist,
gekennzeichnet durch

eine im wesentlichen ebene kreisförmige Basis (10), durch einen am Umfang der kreisförmigen Basis befestigten Rand (1) zumStabilisieren der Bewegung des aerodynamischen Spielzeugs auf Grund des Dralls des Randes und durch eine zentral auf der kreisförmigen Basis angeordnete Pyramide (5) zur Erfüllung aerodynamischer Funktionen, um die Flugfähigkeit des Spielzeugs zu verbessern, beispieleweise zur Verstärkung des Stabilisierungseffektes des Randes" auf Grund des Dralls der Pyramide.

2. Aerodynamisches Spielzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schwerpunkt des Randes (1) im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Schwerpunkt der Pyramide (5) liegt.

3. Aerodynamisches Spielzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Pyramide (5) von der Seite gesehen ein wesentlich höheres Profil als die kreisförmige Basis (10) und der Rand (1) aufweist.

4. Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1

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bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Pyramide (5) hohl ist und eine öffnung (6) an der Spitze aufweist.

5. Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die kreisförmige Basis (10) einen ringförmigen horizontalen Abschnitt (2), dessen Außenumfang mit der Oberseite des Randes (1) verbunden ist, sowie einen vertieften Abschnitt (3) aufweist, der einerseits mit dem Innenumfang des horizontalen Abschnitts und andererseits mit dem Außenumfang der Pyramide (5) verbunden ist sowie von dem horizontalen Abschnitt aus fortschreitend nach unten zu den Seiten der Pyramide abfällt.

6. Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ■ ·

dadurch gekennzeichnet,

daß der horizontale Abschnitt (2) und der vertiefte Abschnitt (3) mit einer Mehrzahl von konzentrischen, kreisförmigen Unterbrechungen (8) versehen sind.

7. Aerodynamisches Spielzeug, das mit Drall durch die Luft zu werfen ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

gekennzeichnet durch

eine im wesentlichen ebene, kreisförmige Basis (10) mit einer vertikalen Achse, die senkrecht zur kreisförmigen Basis verläuft und sich durch deren geometrischen Mittelpunkt erstreckt, durch einen am Umfang der kreisförmigen Basis befestigten Rand (1) zum Stabilisieren der Bewegung der kreisförmigen Basis um die vertikale Achse auf Grund des Dralls

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des Randes und durch einen zentral angeordneten, an der kreisförmigen Basis befestigten Körper (5), dessen Gewicht ringförmig um den genannten geometrischen Mittelpunkt verteilt ist, um den Stabilisierungseffekt des Randes urn die vertikale Achse auf Grund des Dralls des zentral angeordneten Körpers zu verstärken.

8. Aerodynamisches Spielzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schwerpunkt des Randes (1) im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Schwerpunkt des zentral angeordneten Körpers (5) liegt.

9. Aerodynamisches Spielzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

daß deg. kreisförmige Basis (10) einen ringförmigen horizontalen Abschnitt (2), dessen Außenumfang mit der Oberseite des Randes (1) verbunden ist, sowie einen vertieften Abschnitt (3) aufweist, der einerseits am Innenumfang des horizontalen Abschnitts und andererseits am Außenumfang des zentral angeordneten Körpers (5) befestigt ist sowie vom horzontalen Abschnitt aus fortschreitend nach unten zum zentral angeordneten Körper abfällt.

10. Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß der horizontale Abschnitt (2) und der vertiefte Abschnitt (3) eine Mehrzahl konzentrischer, kreisförmiger Unterbrechungen (8) aufweisen.

11. Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

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daß der zentral angeordnete Körper (5) von der Seite gesehen ein wesentlich höheres Profil als die kreisförmige Basis (10) und der Rand (1) besitzt, wodurch der zentral angeordnete Körper beim Schleudern des aerodynamischen Spielzeugs als Tragfläche wirkt.

12. Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß der zentral angeordnete Körper (5) eine Mehrzahl von sich schneidenden ebenen Flächen aufweist, um danny wenn das aerodynamische Spielzeug mit Drall geschleudert wird, die Luftströmung über den zentral angeordneten Körper zu unterbrechen.

13· Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

der zentral angeordnete Körper (5)· eine öffnung (6) in der Spitze aufweist.

Ik. Aurodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß der zentral angeordnete Körper hohl ist.

15· Aerodynamisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß der zentral angeordnete Körper (15) die Form einer vierseitigen Pyramide besitzt.

16. Aerodynamisches Spielzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Pyramide (5) hohl ist und eine öffnung (6) in der Spitze aufweist.

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