DE2905555A1 - Device for minimising tip vortices from aircraft wings etc. - is streamlined rotor near vortex origin, with parallel or inclined axis - Google Patents

Device for minimising tip vortices from aircraft wings etc. - is streamlined rotor near vortex origin, with parallel or inclined axis

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DE2905555A1
DE2905555A1 DE19792905555 DE2905555A DE2905555A1 DE 2905555 A1 DE2905555 A1 DE 2905555A1 DE 19792905555 DE19792905555 DE 19792905555 DE 2905555 A DE2905555 A DE 2905555A DE 2905555 A1 DE2905555 A1 DE 2905555A1
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Willy Minnich
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KRAFT, FRIEDA MARIE KLUGE, GEB. KNORR, IRMGARD, 20
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    • B63H25/06—Steering by rudders
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The device for minimising tip vortices from aircraft wings, ships rudder or boat ballast kell is in the form of a rotor streamlined relative to its axis of rotation, mounted at or near the vortex origin. The rotor axis may be parallel to the vortex core, or at an angle to this. An internal power unit drives the rotor in opposition to the vortex rotation about a spindle fixed to the vortex-creating structure. The rotor may protrude beyond this at front or back or end level with it. Where appropriate, the power unit is reversible.

Description

Vorrichtung zum Verringern der Randwirbelstärke anDevice for reducing the strength of the tip vortices

Flugzeugen und Schiffen Ein Teil des induzierten Widerstandes bei Tragflügeln, Rudern und Ballastkielen resultiert aus der Leitun'seinbuße durch die Randwirbel0 Um diesen Leistungsverlust z.B. bei Tragflügeln zu verringern, werden bekanntlich bauliche Maßnahmen, wie besondere Flügelendformen oder Flügelendscheiben, verwendet.Aircraft and ships Part of the induced drag Hydrofoils, oars and ballast keels result from the loss of power through the Edge vortices0 In order to reduce this loss of performance, e.g. in the case of airfoils, known structural measures, such as special wing tip shapes or wing tips, used.

Gegeniber dem Stand der Technik bringt die Erfindung den Fortschritt, daß die Randwirbelbildung intensiver als bislang be -hindert oder sogar verhindert wird Erreicht wird der Fortschritt durch die anordnung eines Rotors am Ort der Randwirbel oder nahe diesem, wobei die Drehachse des Rotors parallel zum Randwirbelkern oder unter einem Anstellwinkel zu diesem liegt.Compared to the state of the art, the invention brings progress, that the formation of the tip vortices is hindered or even prevented more intensively than before If progress is achieved by arranging a rotor at the location of the tip vortices or near this, the axis of rotation of the rotor being parallel to the tip vortex core or is at an angle of attack to this.

Der in seiner Längsrichtung vorzugsweise strömungsgünstig geformte Rotor wird in allgemeiner Richtung parallel zu seiner Längsachse angeströmt, Wenn der Rotor erfindungsgemäß beispielsweise an einem Tragflügel angeordnet ist und entgegen dem Drehsinn- der Randwirbel rotiert, steigt der Auftriebsbeiwert des Flügels erheblich an, trend sein Widerstandsbeiwert sich nur wenig ändert, der sonst proportional mit dem Quadrat des Auftriebsbeiwertes wachsen würde.The one which is preferably aerodynamically shaped in its longitudinal direction The rotor is flown against in a general direction parallel to its longitudinal axis, if the rotor is arranged according to the invention, for example, on a wing and against the direction of rotation - the tip vortex rotates, the lift coefficient increases of the wing increases significantly, its drag coefficient only changes slightly otherwise it would grow proportionally with the square of the lift coefficient.

Der Wechsel des Rotordrehsinnes hat hingegen eine Vergrölderung der Randwirbel zur Folge.The change in the direction of rotation of the rotor, on the other hand, increases the size of the Result in edge vortices.

Der Profilwiderstand des rotors und sein Leitungsbedarf sind gering. Die Verbesserung der Flügeleigenschaften durch den Rotor ist um so größer, je kleiner der Flügelprofilwiderstand ist. Auch bei großen Flügelanstellwinkeln arbeitet der Rotor vorteilhaft. Da die Intensität der Rotorwirkamkeit abbängig ist von dem Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors zur Anströmgesclinigkit, kann sie dem jeweilien Flugzustand angepaßt werden.The profile resistance of the rotor and its power requirements are low. The improvement in the wing properties through the rotor is greater, the smaller is the airfoil drag. The works even with large wing angles Rotor advantageous. Since the intensity of the rotor efficiency depends on the ratio the circumferential speed of the rotor to the attack flow rate, it can be adapted to the respective Flight condition to be adjusted.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung erspart Kraftstoff beim Normalflug und verbessert die Leistung beim Strt und Steigeflug sowie beim Landen.The device according to the invention saves fuel during normal flight and improves performance when flying, climbing and landing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen, vereinfacht gezeiclinet, Fig 1 in Draufsicht ein Flügelende und im Längsschnitt den über die Flügelnase ausladenden Rotor, Fig. 2 in Vorderansicht ein Flügelende mit Rotor nach Fig. 1, Figo 3 in Draufsicht ein Flügelende und im Längsschnitt den über die Hinterkante des Flügels ausladenden Rotor, Fig. 4 in Seitenansicht ein Ruder mit Rotor, Fig 5 in Seitenansicht einen Ballastkiel mit Rotor.Embodiments of the invention are hereinafter referred to explained on a drawing. It shows, drawn in simplified form, FIG. 1 in plan view a wing end and in a longitudinal section the rotor projecting over the wing nose, Fig. 2 in a front view a wing tip with a rotor according to FIG. 1, FIG. 3 in a plan view The wing tip and, in the longitudinal section, the one that protrudes over the trailing edge of the wing Rotor, 4 shows a side view of a rudder with rotor, FIG. 5 shows a side view a ballast keel with a rotor.

Tn Fig. 1, 2 und 3 ist 1 das Traglügelende und 2 der stromlinienförmig ausgebildete Rotor, der bei 3 und 4 auf der feststehenden Welle 5 drehbar gelagert ist. Die Welle 5 liegt bei möglichst kleinem Profiiwiderstand des Rotors 2 in allgemeiner Richtung parallel zur Profilsehne des Flügels 1 und ist iiber den Teil 6 oder den Teil 7 starr mit dem Tragflügelende 1 verhunden.Tn Figs. 1, 2 and 3, 1 is the wing tip and 2 is the streamlined trained rotor, which is rotatably mounted at 3 and 4 on the fixed shaft 5 is. The shaft 5 lies in general with the lowest possible profile resistance of the rotor 2 Direction parallel to the chord of the wing 1 and is over the part 6 or the Part 7 rigidly connected to the wing end 1.

Zwischen Rotor 2 und Flügelende 1 besteht in diesem Beispiel gemäß Fig 1 und 2 nur ein geringes Spiel. Im Rotor 2 ist der den Rotor 2 drehende Motor 8 untergebracht, beispielsweise ein regelbarer und umsteuerbarer blektromotor. Die Leistungen sind nicht gezeichnet. Der drehpfeil 9 zeigt den Drehsinn der Randwirbel in Hichtung von der Druckseite zur nterdruckseite des Flügels 1, und der Drehpfeil 10 den Drehsinn des Rotors 2 an.According to this example there is between the rotor 2 and the wing tip 1 Fig. 1 and 2 only have a small amount of play. The motor rotating the rotor 2 is in the rotor 2 8 housed, for example a controllable and reversible sheet metal motor. the Services are not signed. The rotating arrow 9 shows the direction of rotation of the tip vortices in the direction from the pressure side to the lower pressure side of the wing 1, and the rotating arrow 10 indicates the direction of rotation of the rotor 2.

Der Rotor 2 ist auch wirksam, wenn er nicht ausladet, oder wenn ein großes Spiel zwischen Rotor 2 und Flügel 1 besteht. Eine schwenkbar angeordnete Rotorwelle kann in einigen Fällen vorteilhaft sein.The rotor 2 is also effective when it is not unloading, or when a there is a large play between rotor 2 and wing 1. One that can be pivoted Rotor shaft can be beneficial in some cases.

Der rotor kann auch aus einem vorderen und einem hinteren Teil bestehen, die getrennt voneinander mit gleichem Drehsinn auf einer Welle drehen, wobei die Welle an der Stelle zwischen den beiden Zeilen mit dem Flügel fest verbunden ist.The rotor can also consist of a front and a rear part, which rotate separately from one another in the same direction of rotation on a shaft, whereby the Shaft is firmly connected to the wing at the point between the two lines.

Für den Rotorantrieb bieten sich bekannte Möglichkeiten an, wie beispielsweise auch durch den Fahrtwind.Known possibilities are available for the rotor drive, such as, for example also by the wind.

Auch für Ruder ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft, um den induzierten Widerstand des Ruders zu verkleinern und die Ruderquerkraft zu vergrößern0 In Fig, 4 ist der umsteuerbare Rotor 2 am Ort der am Ruderblatt 11 sich bildenden Handwirbel so angeordnet, daß sich der Rotor 2, vorzugsweise an der Ruderblattunterkante, senkrecht zur Ruderdrehachse 12 erstreckt.The device according to the invention is also advantageous for oars in order to to reduce the induced drag of the rudder and to increase the rudder lateral force0 In FIG. 4, the reversible rotor 2 is at the location where the rudder blade 11 is formed Hand vortex arranged so that the rotor 2, preferably on the lower edge of the rudder blade, extends perpendicular to the rudder axis of rotation 12.

Der Rotor 2 ist umzusteuern bei Vorzeichenwechsel des Ruderausschlages oder Rückwä.rtsfahrt.The rotor 2 must be reversed when the sign of the rudder deflection changes or backwards travel.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dazu dienen, den Widerstand eines Segelschiffes herabzusetzen0 Zu diesem Zweck ist em. Figo 5 der umsteuerbare Rotor 2 an der Unterkante des Ballastkieles 13 parallel zur Längsachse des Schiffes angeordnet, Wenn das Schiff nicht in Kielrichtung fährt, was meistens der Fall ist, entstehen an der Unterkante des Ballastkieles Randwirbel, die durch Rotordrehung entgegen dem Drehsinn der Randwirbel behindert oder verhindert werden können.Finally, the device according to the invention can also serve to to reduce the resistance of a sailing ship0 For this purpose, em. Figo 5 the reversible rotor 2 on the lower edge of the ballast keel 13 parallel to the longitudinal axis of the ship, when the ship is not sailing in the direction of the keel, which is usually the case is the case, tip vortices arise at the lower edge of the ballast keel, which are caused by Rotation of the rotor against the direction of rotation of the tip vortices can be hindered or prevented can.

Patentansprüche LeerseiteClaims Blank page

Claims (1)

Patentansprüche lo Vorrichtung zum Verringern der Randwirbelstärke an Tragflügeln, Rudern und Ballastkielen, dadurch gekennzeichnet, daß am Ort der Randwirbel oder nahe zu diesem ein Rotor 2 parallel mit seiner Drehachse zum Wirbelkern oder unter einem Anstellwinkel zu diesem angeordnet ist0 2 Vorrícntung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor 2 entlang seiner Drehachse strömungsgünstig geformt ist. Claims lo device for reducing the strength of the tip vortices on hydrofoils, oars and ballast keels, characterized in that at the location of the Edge vortex or close to this a rotor 2 parallel with its axis of rotation to the vortex core or is arranged at an angle of attack to this0 2 Vorrícntung according to claim 1, characterized in that the rotor 2 is aerodynamically favorable along its axis of rotation is shaped. 30 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor 2 nach vorn ausladet.30 Device according to claim 1 and 2, characterized in that the rotor 2 unloads to the front. 4c Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor 2 nach hinten ausladet.4c device according to claim 1 and 2, characterized in that the rotor 2 protrudes to the rear. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor 2 nicht ausladetO 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorantrieb 8 im Rotor 2 untergebracht ist.5. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the rotor 2 does not extend out 6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that that the rotor drive 8 is accommodated in the rotor 2. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor 2 am Ort der Randwirbel eines Ruderblattes 11 angeordnet ist, wobei sich der umsteuerbare Rotor 2 ungefähr senkrecht zur Ruderdrehachse 12 erstreckt 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der umsteuerbare Rotor 2 am Ort der Randwirbel an der Unterkante des Ballastkieles 13 eines Segelschiffes angeordnet ist, wobei sich der Rotor 2 ungefähr parallel zur Längsachse des Schiffes erstreckt.7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the rotor 2 is arranged at the location of the tip vortices of a rudder blade 11, wherein the reversible rotor 2 extends approximately perpendicular to the rudder axis of rotation 12 8th. Device according to Claims 1 to 6, characterized in that the reversible Rotor 2 at the location of the tip vortices on the lower edge of the ballast keel 13 of a sailing ship is arranged, wherein the rotor 2 is approximately parallel to the longitudinal axis of the ship extends.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993014315A1 (en) * 1992-01-17 1993-07-22 Impsa International, Inc. Runner hub

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1993014315A1 (en) * 1992-01-17 1993-07-22 Impsa International, Inc. Runner hub

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