DE286239C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Schwingenflugzeug, dessen Besonderheit in der Anordnung des Schwingenmechanismus beruht. Derselbe soll dazu dienen, den beiden Flügeln nicht bloß die gleichzeitige Auf- und Abwärtsbewegung, sondern auch zugleich die Kippschwingung oder Verdrehung um die vordere Flügelkante zu erteilen, die zur Veränderung des Einfallwinkels erforderlich ist. Zu diesem

ίο Zwecke ist das Tragstück der beiden Schwingen als ein um eine Querachse am Flugzeug schwingbarer Teil ausgebildet und besteht der Mechanismus gemäß der Erfindung in seiner Grundform aus drei Lenkergliedern, von denen zwei (an den Flügeln angelenkt) zu einer federnden Spreize oberhalb der Flügel verbunden sein können, während der dritte Lenker in der Vertikal- oder Symmetrieebene zwischen den Flügeln schwingt. Der neue Mechanismus ergibt unter Anwendung dieser wenigen Hauptglieder eine völlig zwangschlüssige Verbindung zwischen den Flügeln derart, daß beide eine symmetrische Schwingenbewegung mit Änderung des Einfallwinkels im Auf- und Abwärtsschlag ausführen müssen, wenn jenem dritten Lenker bzw. dem Führungskopf desselben die geeignete Antriebschwingung im Verhältnis zu dem selbstkippenden gemeinschaftlichen Trägerstück beider Flügel mitgeteilt wird.

In dem Falle, daß der Drehpunkt des Führungslenkers, ebenso wie derjenige des Trägerstückes, durch eine im Flugzeuggestell festliegende Querachse gebildet wird, muß offenbar sein Führungskopf, welcher an der Verbindung der beiden Flügelbewegungslenker angreift, eine kreisbogenförmige Schrägbahn beschreiben, deren nach oben gerichteter Endpunkt der Hubgrenze in der Flügel-V-Stellung und deren unterer Endpunkt der Niederschlaggrenze entspricht. Durch die Verbindung mit dem kippbaren gemeinschaftlichen Trägerstück erfährt dieses im Tempo der Flügelschlagbewegung eine Neigelagenänderung, welche sich beim Aufwärtshub in dem Aufdrehen der Flügel zur Bildung eines offenen Einfallwinkels nach vorn und beim Abwärtsschlag in der Rückwärtsschrägwendung der Flügel nach hinten äußert. Zufolge der in bogenförmiger Schrägbahn stattfindenden Kehrbewegung würde unter der Annahme eines festen Drehpunktes des Führungslenkers mithin zwar eine Schlagflügelbewegung verwirklicht werden, welche von einem Auf- und Niederkippen des Flügelpaares im ganzen begleitet ist, jedoch würde unter diesen Umständen der Einfallwinkel sich während des Hochklappens nur einfach vergrößern und umgekehrt beim Niederschlagen verkleinern bzw. negativ werden.

Einer vollkommeneren Nachbildung der Vogelschwingenbewegung entspricht es aber, daß möglichst für die ganze Zeit des Abwärtsschlagens der Flügel die Rückwärtskipplage behufs Schaffung eines nach hinten offenen (negativen) Einfallwinkels eingerichtet wird, und daß der nach vorn offene Einfallwinkel (Luftstoßwinkel) für die Aufwärtsschwingung im Hubwechsel aus der unteren Schlaggrenze entsteht. Es muß daher das Kippen des Flügelpaares übergangsweise nahe der oberen und unteren Flügelschlaggrenze erfolgen, wenn man die vorteilhaftesten Bedingungen des nach hinten abstoßenden Flügelabwärtsschla-

ges und der Flügelhebung unter Zuhilfenahme der Luftstoßkraft bzw. der Hubkraft des entgegenwirkenden Luftstromes erhalten will.

Zur Erreichung dieses Zweckes ist der Schwingenmechanismus gemäß vorliegender Erfindung ausgebildet unter Zugrundelegung der Idee, daß dem dritten Lenkergliede, welches in der Mittel- oder Symmetrieebene zwischen den beiden Flügeln schwingt, eine Führungsbewegung erteilt wird, wodurch dessen Angriffspunkt an der Verbindungsstelle der beiden Schenkelglieder eine in sich geschlossene, zweckmäßig eiförmige Kurvenbahn beschreibt. Läßt man den Angriffpunkt sich in einer geschlossenen Kurve, z. B. in einem Oval, bewegen, so ist ersichtlich, daß der obere Scheitelpunkt und der untere Scheitelpunkt für die Grenzen des Flügelaufwärtsschlages und -abwärtsschlages gelten und daß in diesen

beiden 'Grenzlagen für die Kippschwingung die Hälfte des ganzen Schwingungswinkels nach vorn und hinten übrigbleibt. An dem einen abwärts durchlaufenen Ast der geschlossenen Kurve befindet sich demnach das Flügelpaar (abwärtsschwingend) in einer nach vorn gekippten Lage, während bei der Führungsbewegung im anderen Ast das Flügelpaar (aufwärts schwingend) in nach hinten gekippter Lage ist. Die Ausführung der Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung in verschiedenen Beispielsformen mit Einschluß noch besonders beanspruchter Einzelheiten des Schwingenflugzeuges veranschaulicht.

Fig. ι ist die schaubildliche Darstellung eines schematisierten Modells;

Fig. 2 ist die den Lenkermechanismus zu Fig. ι darstellende Seitenansicht;

Fig. 3 ist eine Hilfsfigur zur Veranschaulichung des Prinzips der Lenkergeradführung, entwickelt aus einer Ellipsengeradführung;

Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die Anordnung eines Schwingenflugzeuges mit einer zusätzlich zu den Flügeln oberhalb zwischen denselben angeordneten, ebenfalls auf- und abschwingenden Hilfstragfläche;

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform zu Fig. 4 und 5;

Fig. 7 ist das Schema eines Kurbelschleifenmechanismus, welcher ebenfalls zur Führungsbewegung gemäß der Erfindung anwendbar ist; Fig. 8 veranschaulicht eine modellzwecklich vereinfachte Ausführungsform, bei welcher Geradführungshilfsmittel fehlen.

In Fig. ι sind mit f¹ f² die Flügel bezeichnet, die schwingbar am Tragstück w befestigt sind und welche mittels der Lenker j> und q ihre Bewegung erhalten, ungeachtet der Kippstellung, in welcher sich jeweils das am Hauptgelenk 5 drehbare Tragstück w befinden mag. Mit u und ν sind die den Scharnierachsen der Flügel parallel angeordneten Gelenklager und mit j die entsprechenden Gelenklager am Vereinigungspunkt der beiden Lenker bezeichnet, woran der Kopf des dritten Lenkers r angreift. Dieser Punkt bzw. Verbindungszapfen c — im folgenden Führungskopf genannt — unterliegt nun der Bewegung in einer geschlossenen Kurve.

Als Mechanismus, um für den Führungskopf c die Bewegungsbahn einer geschlossenen Kurve, z. B. im Oval e (Fig. 2), zu bestimmen, und zwar mit Ableitung von einem Kurbelgetriebe, dient nach der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2 ein Gelenkvierseit mit den Gelenkpunkten i, 2, 3, 4; von denselben befinden sich 1 und 3 am Tragstück w und 2 und 4 am Führungslenker r. Der die Gelenkpunkte 1 und 2 (gleich der Entfernung 1-3) verbindende Lenker b liegt dem Lenker d gegenüber, welcher die Punkte 3 und 4 (gleich der Entfernung 2-4) verbindet und der mit einem Fortsatz d¹ versehen ist, mittels dessen durch eine Kurbel k der Antrieb seitens der Welle α erfolgt.

Die Lenkeranordnung ist, wie sich aus der bekannten Geradführung mittels Ellipsenlenkers (Fig. 3) erweisen läßt, leicht so zu treffen, daß der Führungskopf c im Verhältnis zum Tragstück w und zum Hauptgelenk 5 angenähert in einer Geraden geführt bleibt, die als radiale Richtungslinie durch den Gelenkpunkt 5 geht. In der durch dieselbe Richtungslinie, eventuell parallel zu derselben bestimmten Querebene führen, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Schenkelglieder f q ihre Bewegung aus und greifen diese daher stets normal an den Gelenken u ν bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Flügel an.

Vermöge der Kurbelbewegung bei k wird dem Lenkersystem eine solche Bewegung erteilt, daß der Führungskopf c, während er durch die Geradführung gezwungenermaßen an jeder Winkelneigung des Tragstückes w teilnimmt, im Aufwärts- und Niederschwingen eine geschlossene Bahn, wie durch das Oval e angedeutet, beschreiben muß. Aus dem Vergleiche der beiden in Fig. 2 mit I und II bezeichneten Lagen ergibt sich, daß, wenn die Drehung in der Pfeilrichtung stattfindet, jedesmal die Abwärtsschwingung der Flügel bei nach rückwärts offener Winkelneigung bzw. vorn übergekippter Lage derselben bewirkt wird, während beim Aufwärtsschwingen die durch punktierten Flügelumriß bezeichnete Umlegestellung mit nach vorn offenem Neigewinkel (Luftstoßwinkel) wirksam ist. Jedesmal in den oberen und unteren Übergangsgrenzen — bei den Scheiteln der Kurve e— findet der Wechsel der Winkelneigung aus der einen zur anderen Stellung statt, so daß der Mechanismus die Vogelschwingenbewegung im ganzen nachahmt, wobei auch die Flügelspitzen zufolge Hindurchschiagens durch die Flügel-

ausbreitlage die bekannte 8-förmige Bahn beschreiben.

In Fig. 3 ist das Schema der Ellipsenlenkergeradführung veranschaulicht, auf welcher die Konstruktion des für Fig. ι und 2 (sowie Fig. 4, 5 und 6) angewendeten Mechanismus beruht. Fig. 7 zeigt den gewöhnlichen, mit dieser Art Geradführung kombinierten oszillierenden Kurbelschwingenantrieb, der ebenfalls für die Ausführung der Erfindung anwendbar ist. In diesem Falle ist der Lenker A B (= B C = B' c) an demselben Festpunkt A schwingbar wie das Tragstück w; wird der Punkt C z. B. vermöge der Hülsenführung D radial zu A geradegeführt, so wird hiermit auch der Punkt c geradegeführt. Aus der Kurbelbewegung bei K folgt die länglich ovale Bewegung des Punktes C und die abgeleitete Bewegung des Punktes c in der geschlossenen

Ovalbahn e. '

Ähnlich ist in Fig· 3 das Lenkerschema A B C eines genauen Ellipsenlenkers angegeben, wobei der Punkt C als in einer Gleisführung geradegeführt angenommen sei; der Punkt c beschreibt alsdann in der Senkrechten über A ebenfalls eine Gerade. Ein auf dem Lenker C B c bei 2 angenommener Zwischenpunkt beschreibt bekanntlich bei dieser Geradführung einen Ellipsenbogen; indem man den Krümmungsmittelpunkt hierzu aufsucht, läßt sich der Ellipsenbogen durch einen Kreisbogen annähern, der durch die Schwingung eines Lenkers b mit Drehpunkt bei 1 erzeugt wird. Auf dieselbe Art findet man für einen anderen Lenkerangriffspunkt (4 gemäß Fig. 1 und 2) den korrespondierenden Lenkerdrehpunkt 3, so daß man eine genaue Geradführung bei C entbehren und eine angenäherte Geradführung sowohl bei c wie bei C allein durch das Lenkersystern erhalten kann. Die Führungsbewegung ist nicht von der Lage der drei Punkte CBc auf einer Geraden abhängig, sondern nur an die Bedingung gebunden, daß B c = B A = B.C ist.

Während im Falle der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ein Punkt des Lenkers d zum Kurbelangriffspunkt ausgewählt ist, kann auch ein Punkt des Führungslenkers r hierzu bestimmt werden. Übrigens sei noch in bezug auf Fig. 2 erwähnt, daß man den Kurbelangriffspunkt eventuell auch an einen Punkt k¹ oberhalb 3 verlegen könnte, wobei aber der Mechanismus insofern weniger vorteilhaft wäre, als das Triebwerk höher verlegt werden müßte und im Kurbelkreis für das Abwärtsschlagen ein längerer Weg als für das Aufwärtsschwingen gebraucht würde. Der Mechanismus nach Fig. 1 ermöglicht bei gleichförmiger Kurbeldrehung ein im Verhältnis zur Flügelhebung schnelleres Abwärtsschlagen.

Die auf gleicher Lenkeranordnung beruhende Ausführungsart nach Fig. 4 und 5 zeigt eine Verlegung des Kurbelangriffspunktes k² an das Ende des Führungslenkers r, wobei seine Lage entsprechend dem Geradführungspunkt C in Fig. 3 gewählt ist. Als besondere Eigentümlichkeit ist die Hinzufügung von Lenkergliedern y ζ an der Verlängerung χ des Lenkers b und im Anschluß an den Gelenkpunkt c zu bemerken, wodurch eine angenäherte Parallelführung der Gliedes ζ im Verhältnis zum Tragstück w unter Innehaltung der Loteinstellung beim Punkte c erreicht wird. Jenes Glied ζ kann infolge solcher Anordnung zum Tragorgan einer zusätzlichen Aeroplanfläche f^s gemacht werden, welche als Hilfstragfläche sich oben zwischen den Flügeln f¹ f² erstreckt (Fig. 5) und entsprechend dem Auf- und Abwärtsschlagen derselben gleichfalls auf- und abwärts bewegt wird, wobei die Neigungsein- 8p stellung der Flächen f¹ f² f^s stets gleichbleibt. Die wirksame Schlagflügelfläche kann bei einem Schwingenflugzeuge dieser Konstruktion beträchtlich vergrößert werden, und zwar ohne Ausdehnung in der Breitenrichtung und unter. Annäherung an die Bauart eines Doppeldeckers.

Beiläufig ist in Fig. 4 durch punktierte Darstellung angedeutet, wie man eines der Lenkerglieder, z. B. den Gegenlenker d, zum Träger eines Abstoß-, Ruder- oder Schaufelarmes h machen kann, dessen Punkte ebenfalls , eine geschlossene Bahn durchlaufen; solche Arme könnten als Ruderfortbewegungsmittel bei einem Wasserflugzeug mit Schwingenbewegung dienen oder geeigneterweise als Abstoßmittel für den Anlauf.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform des mit Zusatztragfläche versehenen Schwingenflugzeuges veranschaulicht. Der Lenkermechanismus befindet sich in diesem Falle nicht hinter, sondern vor dem Schwingenpaar P f²; durch Pfeile ist die bezügliche Flugrichtung in Fig. 4 und 6 kenntlich gemacht. Unter Zugrundelegung des Schemas nach Fig. 3 entspricht dem Lenker A B hier das Lenkerglied m, welches seinen Drehpunkt bei 5 mit demjenigen des Tragstückes w gemeinsam hat. Der Lenker b dient, wie vorher, als Gegenlenker, und der Führungslenker r ist mit einem knieförmigen Fortsatz η jenseits des Gelenkpunktes s verlängert, wo das Lenkerglied m anschließt. Am Punkte k³ des Fortsatzes η greift der Kurbelzapfen der Antriebswelle a an, und sind die Entfernungen k^s-s, 5-s, c-s gleichgemacht. Die Geradführungs- und Parallelführungsanordnung ist im übrigen dieselbe wie in Fig. 4, nur daß die Zusatztragfläche f^s am Lenkergliede ζ sich in gestaffelter Anordnung vor der Schwingebene der Flügel f¹ f² befindet. Die Bewegungsübertragung von dem etwas nach unten verlegten Kurbelgetriebe

Claims (5)

läßt sich je nach Einstellung — näher oder ferner vom Drehpunkt 5 :—■ auf einen bestimmten Schwingungshub (eventuell veränderlich) einrichten. . 5 Weil der Führungsmechanismus gemäß den beschriebenen Ausführungsformen sich in der Mittel- oder Symmetrieebene des Schwingenflugzeuges bewegt, so ist der Stirnwiderstand gering und von der Bewegung unbeeinflußt. Wo die einfache Anordnung des Mechanismus in der Mittelebene nicht genügt, kann derselbe in paralleler Nebeneinanderstellung verdoppelt oder vermehrfacht werden. Im Falle der Fig. 4 und 6 können irgendwelche Teile des Gliedes ζ unmittelbar zum Gelenkanschluß für die Schenkelglieder j> q dienen, weil dieses Glied mit den Scharnierachsen der Flügel parallel gehalten bleibt. Die Parallelhaltung und Geradführung läßt sich auch durch andere Mittel bewerkstelligen und ergänzen. Der Führungsmechanismus braucht nicht unbedingt mit einer Geradführung, die den beständigen Normalangriff bei der Flügelschlagbewegung ermöglicht, verbunden zu sein. Ein Beispiel einer vereinfachten Ausführungsform ist schaubildlich in Fig. 8 dargestellt. Das um 5 schwingbare Tragsiück w ist winkelhebelartig gestaltet und trägt am freien Ende seines Armes w1 in gelenkiger Verbindung einen anderen Winkelhebel 111. . Während der Arm t1 in Eingriff mit dem Kurbelzapfen ß4 von der Welle a die Bewegung aufnimmt, überträgt der Arm t bei c die Kraft auf die Lenker j> q bzw. Flügel f1 f1; dieses Angriffende beschreibt dabei zwangsweise eine geschlossene, mehr oder weniger ovale Kurve. Zugleich erfährt das Tragstück w eine entsprechende Kippbewegung ungeachtet der Bogenschwingung des Punktes c, welche nur wenig von einer Geradführung abweicht. Die Gelenke bei i i zwischen den Flügeln und Lenkern p q müssen der aus dem Mangel der Geradführung entstehenden Seitenbewegung nachgeben können. Die Gelenke bei c sind, durch Federungsteile im verbindenden Bügel der Schenkel p q ersetzt, und die Spreizfederung dieser Schenkel ist zweckmäßig so eingerichtet, daß sie das Flügelpaar in die gestreckte Lage zu spannen bestrebt sind. Bei allen Ausführungsbeispielen ist Ort und Anbringung des Motors nicht berücksichtigt, da sowohl eine direkte Kupplung als auch ein mittelbarer Antrieb durch Kette und Kettenrad usw. möglich ist; Gegebenenfalls sind mehrere derartige Schwingapparate an einem Gestell in Hintereinander- oder Nebeneinanderanordnung unter gemeinsamem Antrieb zu vereinigen. Ρλτε ν τ-An Sprüche:

1. Schwingenflugzeug mit einem oder mehreren Flügelpaaren, die mit der Schwingbewegung zugleich eine Verdrehung behufs Veränderung des Einfallwinkels erfahren, gekennzeichnet durch einen aus drei Lenkergliedern bestehenden Schwingenmechanismus, von welchem zwei Schenkelglieder parallelachsig zu den Drehachsen der Flügel an diesen angelenkt sind, während der. dritte Lenker, welcher an der Verbindung der beiden Schenkelglieder angreift, in der Vertikal- oder Symmetrieebene zwischen den Flügeln schwingt.

2. Schwingenflugzeug nach Anspruch 1 mit Kurbelantrieb, bei welchem ein mittels der Kurbel bewegter Lenkermechanismus von der Geradführungsart nicht nur dem dritten Lenker die Schwingung im Sinne der Führungsbewegung seines Lenkerkopfes erteilt, sondern auch zugleich dem Trägergliede, an welchem die beiden Flügel in Parallelachsenstellung angelenkt sind, eine Schwingbewegung entsprechend Veränderung des Einfallwinkels so aufzwingt, daß jener Lenkerkopf sich beständig in einer an dem Trägergliede normal gerichteten Geraden befindet.

3. Ausführungsform des Schwingenflugzeuges nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem der Normalgeradführung dienenden Lenkermechanismus die GHeder einer Parallelführung hinzugefügt sind, um die parallelachsige Lagerung der Schenkelglieder am Kopf des Führungslenkers zu sichern und um die Anbringung einer nicht zur Flügelklappbewegung befähigten, wohl aber auf und nieder schwingenden Hilfstragfläche zu ermöglichen, welche während ihrer Auf- und Abbewegung im Raum oberhalb zwischen den Flügeln ihre Neigeläge entsprechend der Flügelverdrehung ändert.

4. Ausführungsform des Schwingenflugzeuges nach Anspruch 1 und 2, bei welcher ein Lenkersystem zur Geradführung und Bewegungsübertragung dient, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Lenkerglieder vermöge seiner Bewegung unmittelbar als Abstoß-, Ruder- oder Schaufelorgan nutzbar gemacht wird.

5. Ausführungsform des Schwingenflug- no zeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkelglieder federnd verbunden sind und eine A-förmige Spreizfeder bilden, welche das Flügelpaar in die gestreckte Winkellage zu spannen bestrebt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.