DE2820178C2 - Aerodynamisches Spielzeug - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches Spielzeug, das mit Drall durch die Luft geworfen wird, bestehend aus einer kreisförmigen Basis mit einem gewichtsbelasteten Rand, der einen ringförmigen, horizontalen Abschnitt aufweist, und einer mittig auf der Basis angebrachten, mit ihrer Spitze nach oben weisenden Pyramide besteht

Ein derartiges Spielzeug ist z. B. in der belgischen Patentschrift 4 95 571 offenbart Bei dieser Druckschrift nimmt die nach oben weisende Pyramide den kantigen Stift einer Schleuder- und Rotationsvorrichtung auf, die für den Start des Spielzeuges benutzt wird. Die Flugeigenschaften werden im wesentlichen durch Flügel zwischen dem äußeren Rand und dem Zentrum in Form der Pyramide bestimmt, die insbesondere aufgrund ihres Anstellungswinkels wirken und die ί orm einfacher Blätter aufweisen.

Aus der DE-OS 22 46 469 ist ein weiteres Spielzeug dieser Gattung bekanntgeworden, bei dem ein ähnlicher gewichtsbelasteter Rand vorhanden ist, der mit einer im Querschnitt kreisringförmigen Spindel Verbindung hat, deren Schwerpunkt besonders weit vom Schwerpunkt des Randes entfernt angeordnet ist, um eine möglichst stabile Fluglage herbeizuführen. Beide Spielzeuge verzichten auf eine aerodynamische Wirkung der Pyramide bzw. der Spindel, sondern nehmen das jeweilige Vorhandensein bezüglich des Luftwiderstandes in Kauf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Spielzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne weitere Schleudervorrichtung von Hand geworfen werden kann, dabei gute Flugeigenschaften aufweist und aufgrund einer geringen Eigendrehung um die Hochachse bereits eine stabile Fluglage einnimmt, die über eine sehr weite Strecke erhalten bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Pyramide auf einem von dem ringförmigen, horizori-talen Abschnitt aus nach innen so weit abfallenden vertieften Abschnitt angebracht ist, daß der Schwerpunkt der Pyramide im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der des Randes liegt.

Durch diese Anordnung wird der gyroskopische Effekt des Randes während der Drallbewegung wirkungsvoll ergänzt. Dieser zusätzliche gyroskopische Effekt dient dazu, die Stabilität des Spielzeuges zu verbessern, was auch die Flugfähigkeit steigert.

Die Pyramidenstruktur stellt für sich einen aerodynamischen Körper dar. Die Kanten 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 erzeugen eine turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht über dem oberen Ende und rund um die Seiten der Pyramidenstruktur, wodurch die Flugweite und die Flugstabilität des aerodynamischen Spielzeugs gefördert werden. Aufgrund der trotz versenkter Anordnung über den Rand hervorstehenden Pyramidenstruktur bildet sie quasi eine Tragfläche, die die Flugfähigkeit des Spielzeugs weiter verbessert

Es sind zwar im Zusammenhang mit einem aerodynamischen Spielzeug bereits Luftverwirbeler aus der US-PS 31 87 480 bekannt, diese befinden sich jedoch an der Unterseite des Spielzeuges und sollen entgegen der erfindungsgemäßen Lehre an dieser Stelle eine turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht bilden. Der bei diesem Spielzeug aus sich kreuzenden Dreiecken auf der Oberseite liegende Aufbau wird als Verankerung für die unter der Scheibe liegenden Flügel in Kauf genommen bzw. dient als Zielkörper; aerodynamisch hat er keine Bedeutung.

Der von der Pyramidenstruktur hervorgerufene sekundäre gyroskopische Effekt ist deshalb besonders wirkungsvoll, weil die Pyramide zwar außerhalb des Zentrums, um das sich das Spielzeug während des Wurfes dreht, angebracht ist, nicht jedoch auf einem Radius des Ringes, so daß mit relativ geringem Gewicht eine gute gyroskopische Wirkung erzeugt wird. Damit verbindet sie in einmaliger Weise sehr gute aerodynamische Eigenschaften mit einer Steigerung des gyroskopischen Effektes zusätzlich zu dem des äußeren Ringes, so daß das erfindungsgemäße Spielzeug insgesamt eine optimale Lösung an Flugeigenschaften, Flugstabilität und Flugweite darstellt

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

F i g. 1 eine Draufsicht eines aerodynamischen Spielzeugs gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine Seitenansicht des aerodynamischen Spielzeugs gemäß der Fi g. 1 mit einer der Pyramidenseiten zum Betrachter;

Fig.3 eine diagonale Seitenansicht des aerodynamischen Spielzeuges gemäß der F i g. 1;

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 und

F i g. 5 einen diagonalen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1.

Entsprechend dem Grundriß nach der F i g. 1 weist das erfindungsgemäße aerodynamische Spielzeug eine kreisförmige Basis 10 auf, an deren Umfang ein Rand 1 befestigt ist. Die kreisförmige Basis 10 umfaßt einen ringförmigen horizontalen Abschnitt 2 und einen vertieften Abschnitt 3. Die Form des horizontalen Abschnitts 2 und des vertieften Abschnitts 3 ergibt sich am besten aus den Schnittdarstellungen der Fig.4 und 5. Ein zentral angeordneter Körper in Form einer vierseitigen Pyramide 5 ist an der kreisförmigen Basis 10 befestigt. Gemäß F i g. I sind die Verbindungslinien 4 geringfügig gekrümmt, und zwar aufgrund der abwärts gerichteten Neigung des vertieften Abschnitts 3 der kreisförmigen Basis 10. Der vertiefte Abschnitt 3 fällt von dem horizontalen Abschnitt 2 gegen die Verbindungslinien 4 mit der Pyramide 5 fortschreitend nach unten ab. Dementsprechend liegen die Ecken der quadratischen Grundfläche der Pyramide 5 auf einem höheren Niveau als die Mittelpunkte der unteren Seitenkanten der Pyramide 5. Die Pyramide 5 besitzt eine Öffnung 6 in ihrer Spitze. Schließlich ist gemäß Fig. I eine Mehrzahl von

konzentrischen Rippen 8 am horizontalen Abschnitt 2 und in einem Teil des vertieften Abschnitts 3 der kreisförmigen Basis 10 des erfindungsgemäßen aerodynamischen Spielzeugs vorgesehen.

Die Außenkontur der Pyramide 5 weist im Bereich der Kanten eine geringere Neigung auf als entlang der Mittelsenkrechten der Pyramidenseite, so daß bei einer Bewegung mit Drall durch die Luft ein Wechsel der Neigungsrichumgen vorhanden ist, der die aerodynamischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Spielzeugs fördert Die vier Ecken der Pyramide 5 wirken als Verwirbeler für die Luft, die während des Fluges um die Pyramide 5 herumströmt Diese Kanten leiten die Luft ab und bewirken eine· turbulente, nicht abgelöste Grenzschicht über den oberen Bereich und rund um die Seiten des aerodynamischen Spielzeugs, was zur Förderung der Flugweite und Flugstabilität beiträgt

Der Rand 1 des erfindungsgemäßen Spielzeugs 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 beträchtlich dicker ist (F i g. 4 und 5) als die übrigen Abschnitte des Spielzeuges, wirkt er gewichtsbelastend im Vergleich zu diesen übrigen Abschnitten. Dieses Gewicht ist gleichmäßig um den geometrischen und schwerpunktmäßigen Mittelpunkt des aerodynamischen Spielzeuges verteilt so daß die Drallwirkung des Randes 1, wenn das aerodynamische Spielzeug durch die Luft geworfen wird, einen gyroskopischen Effekt bezüglich der Vertikalachse erzeugt Diese gyrospkopische Wirkung fördert die Stabilität des Spielzeuges bezogen auf die vertikale Achse und verbessert die übrigen aerodynamischen Eigenschaften des Spielzeuges, beispielsweise den Auftrieb während des Fluges.

Der Rand 1 ist mit dem horizontalen Abschnitt 2 der Basis 10 verbunden. Dieser horizontale Abschnitt 2 erstreckt sich vom Rand 1 aus ein kurzes Stück nach innen bis zur Verbindungsstelle mit dem vertieften Abschnitt 3 der kreisförmigen Basis 10. Die Kombination von dem Rand 1, dem horizontalen Abschnitt 2 und dem vertieften Abschnitt 3 bildet eine Tragfläche ähnlich der eines gebräuchlichen Flügels. Die Rippen 8 innerhalb des vertieften Abschnittes 3 tragen ebenfalls zur Bildung einer turbulenten, nicht abgelösten Luft-Grenzschicht bei, da sie den Luftstrom über die obere Fläche des Spielzeuges aufreißen. Auch diese Eigenschaft fördert die Flugstabilität und die aerodynamische Leistungsfähigkeit des Spielzeuges. Darüber hinaus bilden der Rand 1, der horizontale Abschnitt 2 und der vertiefte Abschnitt 3 eine exzellente Greiffläche für den Benutzer für den Wurf zum Flug.

Die Verbindungstellen 4 zwischen dem vertieften Abschnitt 3 und der Pyramide 5 sind verstärkt, und zwar im Hinblick auf die zusätzliche Belastung, die zwischen dem vertieften Abschnitt 3 und der Pyramide 5 auftritt. Das Gewicht dieser Verstärkung an den Verbindungsstellen 4 erhöht ferner das Gewicht der Pyramide 5 und fördert die oben beschriebene gyroskopische Wirkung dieser Pyramide 5. Da es sich bei der Pyramide 5 um eine hohle Struktur handelt, ist deren Gewicht vorwiegend über dem untersten Drittel der Höhe verteilt. Die Hauptmasse der Pyramide 5 liegt also im wesentlichen in demjenigen Bereich, der ihr unteres Drittel umgibt. Läßt man die Pyr?mide 5 um ihre vertikale Achse rotieren, so erzeugt diese Gewichtsverteilung einen gyroskopischen Effekt rund um üi Basis der Pyramide, welcher die Stabilität des aerodynamischen Spielzeugs erhöht, indem er zu dem gyroskopischen Effekt des rotierenden Randes hinzutritt

Die Öffnung 6 in der Spitze der Pyramide 5 läßt einen Druckausgleich zwischen der Unterseite und der Oberseite des Spielzeuges zu. Dadurch stellt sich eine stabilisierende Wirkung ein, die der Funktion nach ähnlich der eines Fallschirms ist, bei dem ebenfalls eine Öffnung in der Spitze oder Krone vorhanden ist

An einem ausgeführten Spielzeug beträgt der Gesamtdurchmesser etwa 26 cm, und die gesamte Profilhöhe von der Unterkante des Randes 1 bis zur Spitze der Pyramide 5 liegt bei etwa 6 cm. Der Rand 1, der vorzugsweise etwa 2 cm hoch ist, besitzt eine mittlere Dikke von etwa 0,5 cm und eine Außendicke von etwa 0,2 cm. Die Breite des horizontalen Abschnitts 2 beträgt etwa 13 cm, d. h. die Differenz zwischen den inneren und äußeren Radien liegen bei etwa 13 cm. Die Dicke der kreisförmigen Basis und der Pyramide 5 beträgt ungefähr 0,08 cm. Die Neigung des vertieften Abschnittes 3 liegt bei etwa 14°, bezo.r^n auf die Horizontateber.e. Als Ergebnis dieser nach unten gerichteten Neigung schneidet der vertiefte Abschnitt 3 die Pyramide 5 etwa 7 cm vom geometrischen Mittelpunkt des aerodynamischen Spielzeuges entfernt, und zwar bezogen auf die Diagonale der Pyramide. Der Schnittpunkt des vertieften Abschnittes 3 mit dem Mittelpunkt der ebenen Pyramidenflächen entsprechend dem Querschnitt gemäß der F i g. 4 liegt vom geometrischen Mittelpunkt des Spielzeuges etwa 5,3 cm entfernt. Als Folge davon variiert der Seitenriß der Verbindungslinien 4 zwischen dem vertieften Abschnitt 3 und der Pyramide 5, bezogen auf die Honzontalebene über der Unterfläche des aerodynamischen Spielzeugs, zwischen 0,5 cm und 03 cm.

Die konzentrischen, erhabenen Rippen 8 erstrecken sich über den horizontalen Abschnitt 2 und um etwa 4 cm über den vertieften Abschnitt 3 nach innen in Richtung auf den geometrischen Mittelpunkt des Spielzeuges. Die Pyramide 5 besitzt in der Diagonalen eine Basis von etwa 15 cm, bezogen auf die Honzontalebene über der Unterfläche des Spielzeuges, während in der Diagonalen die Basis der Pyramide 5, bezogen auf die Verbindungslinien 4 bei 14,5 cm mißt Die Neigung der Kanten der Pyramide 5, gesehen im Diagonalschnitt nach Fig.5, beträgt etwa 45°, während die Neigung der Pyramidenflächen entsprechend der Querschnittsansiriu gemäß der Fig.4 etwa bei 52° liegt. Der horizontale Abschnitt an der Spitze der Pyramide 5 besitzt eine Breite von etwa 2 cm. Ein Spielzeug etwa dieser Abmessungen weist eine sehr hohe Leistungsfähigkeit bezüglich Flug und Stabilität auf.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Aerodynamisches Spielzeug, das mit Drall durch die Luft geworfen wird, bestehend aus einer kreisförmigen Basis mit einem gewichtsbelasteten Rand, der einen ringförmigen, horizontalen Abschnitt aufweist, und einer mittig auf der Basis angebrachten, mit ihrer Spitze nach oben weisenden Pyramide, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyramide (5) auf einem von dem ringförmigen, horizontalen Abschnitt (2) aus nach innen so weit abfallenden vertieften Abschnitt (3) angebracht ist, daß der Schwerpunkt der Pyramide (5) im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der des Randes (1) liegt

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