DE29702492U1 - Ring wing aircraft - Google Patents
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-
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Description
Die Erfindung betrifft ein Senkrechtstart- und -landefähiges Fluggerät, das insbesondere geeignet ist, sehr große Lasten zu heben und diese bei geringer Fluggeschwindigkeit zu transportieren.The invention relates to an aircraft capable of vertical take-off and landing, which is particularly suitable for lifting very large loads and transporting them at low flight speeds.
Der nicht bodengebundene Transport von einigen Tonnen bis zu mehreren hundert Tonnen kann derzeit nur von großen Transportflugzeugen erfolgen, wobei für diese befestigte Start- und Landebahnen benötigt werden, wodurch ein An- und Abtransport der Güter zu und von einem solchen Flughafen auf dem Wasser- und/oder Landweg durchgeführt werden muß.Non-ground-based transport of a few tonnes up to several hundred tonnes can currently only be carried out by large transport aircraft, which require paved runways, meaning that the goods must be transported to and from such an airport by water and/or land.
Eine Alternative dazu stellen Drehflügler bzw. Hubschrauber dar. Diese sind jedoch aufgrund ihrer sehr aufwendigen und teuren Technik wesentlich kostenintensiver und in ihrer Nutzlast eingeschränkt. So erreichen beispielsweise die russischen Transporthubschrauber MIL Mi-26 und MIL Mi-12 jeweils eine maximale Nutzlast von ungefähr 20 t bzw. 35 t. Bei in Bodennähe auszuführenden Arbeiten entsteht darüber hinaus durch den vertikalen Luftstrom unter einem Hubschrauber eine nur schwer kalkulierbare Luftverwirbelung.An alternative to this are rotary-wing aircraft or helicopters. However, due to their very complex and expensive technology, these are much more expensive and have limited payloads. For example, the Russian transport helicopters MIL Mi-26 and MIL Mi-12 each have a maximum payload of around 20 t and 35 t respectively. When work is carried out close to the ground, the vertical airflow beneath a helicopter also creates air turbulence that is difficult to calculate.
Bekannt ist das Prinzip eines Ringflügel-Flugzeuges bzw. Coleopters, d. h. eines senkrecht startenden und landenden Flugzeugs mit einem Ringflügel, der den Rumpf und das Antriebssystem, beispielsweise ein Luftstrahltriebwerk, umschließt und* im Reiseflug den Auftrieb liefert.The principle of a ring-wing aircraft or coleopter is well known, i.e. an aircraft that takes off and lands vertically with a ring wing that encloses the fuselage and the propulsion system, for example a jet engine, and* provides lift during cruise flight.
Das Prinzip eines solchen Coleopters ist ferner Gegenstand der Offenlegungsschrift DE 41 12 585, welche vorsieht, ein speziell ausgebildetes Auftriebsprofil eines in sich geschlossenen, rotationssymmetrischen Ringflügels von der Symmetrieachse her radial mit einem laminaren Luftstrom zur Auftriebserzeugung anzuströmen. Hierbei sollThe principle of such a coleopter is also the subject of the published patent application DE 41 12 585, which provides for a specially designed lift profile of a self-contained, rotationally symmetrical ring wing to be flowed radially from the axis of symmetry with a laminar air flow to generate lift.
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der zur Auftriebserzeugung benötigte Luftstrom durch eine in einem oberen Leitblech angeordnete Öffnung angesaugt und mittels eines Axialgebläses und eines unteren Leitblechs radial dem Ringflügel zugeleitet werden. Der Ringflügel, das obere Leitblech und das untere Leitblech sind derart ausgebildet, daß zum Übergang in einen hyperschal!nahen Schnellflug die beiden Leitbleche eng an den Ringflügel angelegt werden sollen, so daß das Fluggerät als Ganzes die Form eines flachen Kugelsegments aufweist. Ein derart ausgebildetes Ringflügel-Fluggerät, welches für den hyperschallnahen Schnellflug vorgesehen ist, ist jedoch gleichfalls in seiner Tragkraft eingeschränkt und eignet sich daher nur sehr bedingt zum Transport besonders schwerer oder extrem sperriger Lasten, wie beispielsweise vorgefertigte Brückenteile oder Turbinen für Kraftwerke, welche derzeit für einen Transport zerlegt werden müssen.the air flow required to generate lift is sucked in through an opening arranged in an upper guide plate and fed radially to the ring wing by means of an axial fan and a lower guide plate. The ring wing, the upper guide plate and the lower guide plate are designed in such a way that, for the transition to near-hypersonic high-speed flight, the two guide plates are to be placed close to the ring wing, so that the aircraft as a whole has the shape of a flat spherical segment. A ring wing aircraft designed in this way, which is intended for near-hypersonic high-speed flight, is also limited in its load-bearing capacity and is therefore only suitable to a very limited extent for transporting particularly heavy or extremely bulky loads, such as prefabricated bridge parts or turbines for power plants, which currently have to be dismantled for transport.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fluggerät bereitzustellen, welches in der Lage ist, Transportgüter, insbesondere auch besonders schwere oder extrem sperrige, direkt von Ort zu Ort durch den Luftraum zu befördern, ohne auf die für normale Flächenflugzeuge notwendigen Landebahnen und die damit verbundenen zusätzlichen An- und Abtransporte als auch auf die sehr teure und bei sehr große Lasten wenig wirksame Hubschraubertechnik zurückgreifen zu müssen und wobei insbesondere die Steuerbarkeit um die Hochachse auf einfache Weise ermöglicht werden soll.The object of the invention is to provide an aircraft which is capable of transporting goods, in particular particularly heavy or extremely bulky goods, directly from place to place through the airspace, without having to resort to the runways required for normal fixed-wing aircraft and the associated additional transport to and from the aircraft, as well as to the very expensive and ineffective helicopter technology for very large loads, and in particular the controllability around the vertical axis should be made possible in a simple manner.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf höchst überraschende Weise bereits durch ein Fluggerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen eines solchen Fluggeräts sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 aufgeführt.The object of the invention is already achieved in a highly surprising manner by an aircraft having the features of claim 1, and advantageous and preferred embodiments of such an aircraft are listed in subclaims 2 to 9.
Durch Bereitstellen eines Fluggerätes mit einem Tragflügel, dessen Flügelnase nach innen zum Zentrum des Fluggerätes hin ausgerichtet angeordnet ist und der insbesondere ein für langsame Strömungsgeschwindigkeiten ausgelegtes Profil aufweist, wobei eine um die Hochachse desBy providing an aircraft with a wing, the wing nose of which is arranged inwardly towards the centre of the aircraft and which in particular has a profile designed for slow flow velocities, wherein a
Fluggeräts angeordnete und durch eine Antriebsvorrichtung angetriebene Anströmvorrichtung, um steuerbar Luft im wesentlichen axial von oben her anzusaugen und mit derselben den Tragflügel dosierbar und vorzugsweise radial über 360° waagrecht anzuströmen, derart ausgebildet ist, daß das auf das Fluggerät übertragene Drehmoment mittels der Anströmvorrichtung regulierbar ist, wird ein senkrechtes Starten und Landen, ein Schweben auf der Stelle als auch ein vorwärtiges, rückwärtiges und seitwärtiges Schweben und ein Rotieren um die Hochachse gewährleistet, bei gleichzeitiger Erzielung einer Auftriebskraft, die je nach Baugröße und schon bei geringerer Antriebsleistung als ein Helikopter eine Nutzlast von bis zu mehreren hundert Tonnen sicherstellt.A flow device arranged on the aircraft and driven by a drive device in order to controllably suck in air essentially axially from above and to flow it onto the wing in a metered manner and preferably radially over 360° horizontally, is designed in such a way that the torque transmitted to the aircraft can be regulated by means of the flow device, vertical take-off and landing, hovering on the spot as well as forward, backward and sideways hovering and rotation about the vertical axis are ensured, while at the same time achieving a lifting force which, depending on the size and even with less drive power than a helicopter, ensures a payload of up to several hundred tons.
Die Vorteile eines derartigen Fluggeräts sind offensichtlich. Einsatzgebiete sind beispielsweise der Straßen- oder Anlagenbau, bei denen zukünftig vorgefertigte Großteile unter geringem Aufwand und Kosten transportiert werden können, so daß die bisher üblichen und aufwendigen Vorort-Montagen größtenteils entfallen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist jedoch auch der Katastrophenschutz, beispielsweise bei Waldbränden oder Dürrekatastrophen, bei denen große Bauarten eines solchen Fluggerätes bis zu Durchmessern von ungefähr 100 m oder Gruppierungen von mehreren Fluggeräten und einem Fassungsvermögen von bis zu 1000· Kubikmetern, im Gegensatz zu maximal 12 Kubikmetern der gegenwärtigen Löschflugzeuge, Wasser in die Katastrophengebiete fliegen können. Auch für die Holzindustrie ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Ringflügel-Fluggeräts vorteilhaft, weil zukünftig auf den Bau von Fördertrassen oder Straßen weitgehend verzichtet werden kann, wenn in unwirtlichen Waldgegenden Bäume für die weiterverarbeitende Holzindustrie gefällt werden müssen.The advantages of such an aircraft are obvious. Areas of application include, for example, road or plant construction, where in the future prefabricated large parts can be transported with little effort and cost, so that the previously usual and complex on-site assembly is largely eliminated. Another area of application is also disaster protection, for example in the case of forest fires or drought disasters, where large types of such aircraft with diameters of up to around 100 m or groups of several aircraft and a capacity of up to 1000 cubic meters, in contrast to the maximum of 12 cubic meters of current firefighting aircraft, can fly water into the disaster areas. The use of a ring-wing aircraft according to the invention is also advantageous for the wood industry, because in the future the construction of conveyor lines or roads can largely be dispensed with when trees have to be felled in inhospitable forest areas for the wood processing industry.
Von Vorteil ist ferner, daß ein solches, vorzugsweise mit einem Ringflügel versehendes Fluggerät je nach Anforderungen bzw. nach Wunsch hergestellt werden kann. Ausbildungsformen der Anströmvorrichtung unter VerwendungIt is also advantageous that such an aircraft, preferably equipped with a ring wing, can be manufactured according to requirements or as desired. Forms of design of the flow device using
gegenläufig angetriebener Radialgebläse, gegenläufig angetriebener Luftschrauben oder einer Turbine, jedoch auch die Größe des erfindungsgemäßen Fluggerätes sind somit frei wählbar, wodurch gewährleistet ist, daß es den jeweiligen Aufgaben am Einsatzort gerecht wird.counter-rotating radial fan, counter-rotating propellers or a turbine, but also the size of the aircraft according to the invention can thus be freely selected, which ensures that it meets the respective tasks at the site of use.
Ist eine Vorrichtung bereitgestellt, an der zusätzlich Spezialmaschinen oder -geräte, vorzugsweise austauschbar, befestigt werden können, wird hierdurch eine Mehrfachnutzung ermöglicht, die insbesondere auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten gerecht wird.If a device is provided to which additional special machines or devices can be attached, preferably in an interchangeable manner, this enables multiple use, which also takes economic aspects into account.
Ist in Flugrichtung ein Schutzschild gegen den Fahrtwind anordbar und weist das Fluggerät einen zusätzlichen Hilfsantrieb auf, so können auch unter ungünstigen äußeren Strömungseinflüssen weite Strecken überwunden werden.If a protective shield against the airstream can be arranged in the direction of flight and the aircraft has an additional auxiliary drive, long distances can be covered even under unfavourable external flow influences.
In vorteilhafter und bevorzugter Ausgestaltung weist das Fluggerät zur weiteren Steigerung der Manövrierfähigkeit Vorflügel, Steuer-, Seiten- und/oder Höhenruder auf. Die dadurch erzielte Manövrierfähigkeit ist nicht nur auf den vorgenannten Einsatzgebieten von Vorteil, sondern es lassen sich auch kleinere, beispielsweise ferngesteuerte Modelle verwirklichen, die im Modellsport oder in für Menschen unzugänglichen Bereichen ihren Einsatz finden.In an advantageous and preferred embodiment, the aircraft has slats, control surfaces, rudders and/or elevators to further increase maneuverability. The maneuverability achieved in this way is not only advantageous in the aforementioned areas of use, but smaller models, such as remote-controlled models, can also be created, which are used in model sports or in areas inaccessible to humans.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform detaillierter beschrieben.The invention is described in more detail below using a preferred embodiment.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Aufsicht eines erfindungsgemäßenShow it:
Fig. 1 schematically shows a plan view of an inventive
Ringflügel-Fluggeräts und
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie X-X der Fig. 1.Ring wing aircraft and
Fig. 2 is a cross-section along the section line XX of Fig. 1.
Nachfolgend wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in welchen ein Ringflügel-Fluggerät 1 dargestellt ist, dessen äußere Form im wesentlichen durch einen Ringflügel 2 bestimmt wird. Der Ringflügel 2 weist die Form eines ringförmig angeordneten Tragflügels auf, dessen Profil 3 für langsame Strömungsgeschwindigkeiten ausgelegt ist und dessenReference is made below to Figs. 1 and 2, in which a ring-wing aircraft 1 is shown, the outer shape of which is essentially determined by a ring wing 2. The ring wing 2 has the shape of a ring-shaped airfoil, the profile 3 of which is designed for slow flow speeds and the
Nase nach innen zur Hochachse des Fluggeräts hin ausgerichtet angeordnet ist.Nose is aligned inwards towards the vertical axis of the aircraft.
Der ringförmige Tragflügel 2 ist an einem Rahmen 4 befestigt, an dessen unterem Ende eine Grundplatte 5 angeordnet ist. Ein oder mehrere an der Grundplatte 5 befestigte Antriebsmotore 6 treiben in der Hochachse über eine Antriebswelle 7 zwei gegenläufig rotierende Radialgebläse 8a, 8b an. Ein Schutzschild 9 erstreckt sich vom oberen Radialgebläse 8a ausgehend über einen Ausschnitt des Ringflügels 2, wobei das Schutzschild 9 beabstandet zu diesem angeordnet und derart ausgebildet ist, daß es in Flugrichtung den durch die Pfeile 10 gekennzeichneten Fahrtwind vom Tragflügel 2 fernhält und parallel dazu in Flugrichtung einen zusätzlichen Auftrieb gewährleistet.The ring-shaped wing 2 is attached to a frame 4, at the lower end of which a base plate 5 is arranged. One or more drive motors 6 attached to the base plate 5 drive two counter-rotating radial fans 8a, 8b in the vertical axis via a drive shaft 7. A protective shield 9 extends from the upper radial fan 8a over a section of the ring wing 2, the protective shield 9 being arranged at a distance from it and being designed in such a way that it keeps the airstream indicated by the arrows 10 away from the wing 2 in the direction of flight and, parallel to this, ensures additional lift in the direction of flight.
An der dem Schutzschild 9 gegenüberliegenden Seite ist, wie bei Fig. 2 zu sehen, unterhalb des Tragflügels 2 ein weiterer Antriebsmotor 11 für den Vorwärtsflug angebracht. Ferner sind skizzenhaft Steuerruder 12 dargestellt, die an der Oberseite des Tragflügels 2 angeordnet sind. Eine Führerhauskabine 13 mit freiem Blick nach unten und in allen Richtungen zur Seite ist unterhalb des Ringflügels 2 in den Rahmen 4 integriert. Die zum Starten und Landen benötigten, jedoch nicht dargestellten Räder oder Kufen werden an dem Rahmen 4 bzw. der Grundplatte 5 befestigt, welche darüber hinaus insbesondere zum Aufnehmen weiterer Zusatzgeräte und/oder Spezialwerkzeuge geeignet sind.On the side opposite the protective shield 9, as can be seen in Fig. 2, another drive motor 11 for forward flight is mounted below the wing 2. Furthermore, control rudders 12 are shown in sketch form, which are arranged on the upper side of the wing 2. A driver's cabin 13 with a clear view downwards and in all directions to the side is integrated into the frame 4 below the ring wing 2. The wheels or skids required for taking off and landing, but not shown, are attached to the frame 4 or the base plate 5, which are also particularly suitable for accommodating additional equipment and/or special tools.
Bei Betrieb saugen die Radialgebläse 8a, 8b im wesentlichen axial von oben her die mit den Pfeilen 14 angedeutete Luft an. Die Radialgebläse 8a, 8b sind derart ausgerichtet, daß das obere 8a die Oberseite und das untere 8b der Radialgebläse die Unterseite des Tragflügels 2 mit der angesaugten Luft radial über 3S0° waagre'cht anströmen, wobei aufgrund des ringförmig geschlossenen Tragflügels keine negativen Randwirbel an Tragflächenenden entstehen.During operation, the radial fans 8a, 8b suck in the air indicated by the arrows 14 essentially axially from above. The radial fans 8a, 8b are aligned in such a way that the upper 8a of the radial fans flows onto the upper side and the lower 8b onto the underside of the wing 2 with the sucked-in air radially over 350° horizontally, whereby no negative edge vortices arise at the wing tips due to the ring-shaped closed wing.
Die sich aufgrund des Tragflügelprofils 3 einstellenden unterschiedlichen AnströmgeschwindigkeitenThe different flow velocities resulting from the wing profile 3
15a, 15b stellen den Auftrieb des Fluggeräts sicher. Durch Ansteuerung der Radialgebläse 8a, 8b kann dieser Auftrieb entsprechend reguliert und durch Variieren der Antriebsgeschwindigkeiten durch den Motor 6 ein in der Luft stillstehendes Schweben, als auch ein Schweben vorwärts, rückwärts und seitwärts oder beispielsweise ein Rotieren um die Hochachse erwirkt werden.15a, 15b ensure the lift of the aircraft. By controlling the radial fans 8a, 8b, this lift can be regulated accordingly and by varying the drive speeds of the motor 6, a stationary hover in the air, as well as hovering forwards, backwards and sideways or, for example, a rotation around the vertical axis can be achieved.
Es sei darauf hingewiesen, daß weitere Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen Fluggeräts herstellbar sind, die mit Hilfe eines einfach und sehr stabil zu bauenden, ringförmigen Nurflüglers realisiert werden können, um auf die äußerst aufwendige und teure Technik der Drehflügler zu verzichten, aber dennoch die Vorteile des senkrechten Startens und Landens zu erzielen und dadurch auf befestigte Landebahnen verzichten zu können.It should be noted that further embodiments of the aircraft according to the invention can be produced, which can be realized with the help of a ring-shaped flying wing that is easy and very stable to build, in order to dispense with the extremely complex and expensive technology of rotary wing aircraft, but still achieve the advantages of vertical take-off and landing and thus be able to dispense with paved runways.
Claims (9)
vorzugsweise austauschbaren Befestigen von Zusatzgeräten und/oder Spezialwerkzeugen,5. Aircraft according to one of the preceding claims, characterized by a device {4, 5} for
preferably interchangeable attachment of additional equipment and/or special tools,
Schutzschild (9) gegen den Fahrtwind anordbar ist.6. Aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that in the direction of flight a
A protective shield (9) can be arranged to protect against the wind.
vorgesehen ist.7. Aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that an auxiliary drive (11) for a substantially horizontal forward flight
is provided.
(1) angeordnetes Steuer-, Seiten- und/oder Höhenruder (12).9. Aircraft according to one of the preceding claims, characterized by at least one ring-wing aircraft
(1) arranged control, rudder and/or elevator (12).
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2438848A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-12 | Peter Frost-Gaskin | Static wing for an aircraft |
| WO2009027742A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Gfs Projects Limited | Coanda effect air vehicle |
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1996
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1997
- 1997-02-13 DE DE29702492U patent/DE29702492U1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE19626112A1 (en) | 1998-01-02 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970515 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20001201 |