DE3124525A1

DE3124525A1 - Flugkoerper

Info

Publication number: DE3124525A1
Application number: DE19813124525
Authority: DE
Inventors: Heinz Klagenfurt Jordan
Original assignee: TECH GERAETE ENTWICKLUNG GES
Current assignee: TECH GERAETE ENTWICKLUNG GES
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1982-06-16
Also published as: JPS57138500A; IT8148793A0; SE8103949L; FR2486020B1; CA1160612A; FR2486020A1; DE3124525C2; SE446966B; JPS6140600B2; IT1142812B

Description

Technische Geräte- u. Entwicklungsgesellschaft m.b.H. Klagenfurt_s Österreich

Flugkörper

Die Erfindung betrifft einen Flugkörper mit einem, insbesondere rotationssymmetrischen, Tragkörper und mit wenigstens einem, in bezug auf den Tragkörper vorzugsweise koaxial angeordneter Antriebsaggregat, z.B. Antriebsmotor mit Propellers sowie mit einer Fabine bzw. einem Steuerteil, wobei zwischen dem Tragkörper und dem Antriebsaggregat bzw = dessen Tragkonstruktion ein Ringspalt gebildet ist, durch den ein Luftstrom nach unten geführt wird.

Bei einem bekannten Flugkörper dieser Art ist das Antriebsaggregat innerhalb des Tragkörpers drehbar gelagert ρ und der Steuerteil bzw. die Kabine ist, insbesondere mittels einer kugelgelagerten Achse, bezüglich des Tragkörpers und bezüglich des Antriebsaggregates drehbar gelagert. Hierbei wird der Tragkörper,, der im Querschnitt gesehen vorzugsweise die Form eines Tragflügelprofils aufweist, durch das vom Antriebsaggregat erzeugte Gegendrehmoment in einer zur Eigendrehrichtung

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des Antriebsaggregates gegensinnigen Drehrichtung angetrieben (AT-PS 353 105).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Flugkörper zu schaffen, der eine größere Antriebsleistung hat, und der einen geringeren mechanischen Aufwand erfordert.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Flugkörper der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß in dem Ringspalt bzw. unmittelbar oberhalb desselben wenigstens zwei im Abstand übereinander angeordnete Leitschaufelkränze mit jeweils zwei oder mehreren, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln vorgesehen sind.

Bei dieser Ausführung wird der Tragkörper durch den vom Antriebsaggregat erzeugten Luftstrom, und nicht durch das Gegendrehmoment des Antriebsaggregates, angetrieben. Der Tragkörper kann dabei - je nach Stellung der Leitschaufeln - in der gleichen Drehrichtung des letzteren angetrieben werden, oder stillstehen. Wesentlich ist, daß durch den oberen Leitschaufelkranz das Gegendrehmoment aufgehoben und der Luftstrom teilweise gleichgerichtet sowie nach unten gelenkt, und daß anschließend durch den unteren Leitschaufelkranz ein weitgehend laminarer, nach unten gerichteter Luftstrom erzeugt wird. Die Kabine zur Aufnahme der Last bzw. der Steuerteil des Flugkörpers stehen dabei auch während des Fluges im Räume still.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Leitschaufeln jedes LeitSchaufelkranzes, vorzugsweise gemeinsam, um ihre, im wesentlichen horizontal verlaufende Achse, verschwenkbar sind. Dadurch ist es

möglich, die Drehzahl des Tragkörpers zu variieren, und damit den Kreiseleffekt des Tragkörpers im gewünschten Ausmaß zu erhöhen bzw. zu vermindern, um die Stabilität des Plugkörpers entsprechend zu beeinflussen.

Da die Kabine zur Aufnahme der Last bzw. der Steuerteil des Flugkörpers auch während des Fluges im Räume stillstehen, ist es möglich, daß das Antriebsaggregat und die Kabine bzw. der Steuerteil, insbesondere mittels einer Achse, miteinander fest verbunden sind. Auf diese Weise wird eine besonders einfache und stabile Konstruktion geschaffen.

Eine bevorzugte Bauform des Flugkörpers besteht hierbei darin, daß der obere Leitschaufelkranz nur an dem Antriebsaggregat, und der untere Leitschaufelkranz einerseits an dem Tragkörper und anderseits an einer Tragplatte od.dgl. für das Antriebsaggregat angebracht "ist., wobei die Tragplatte od.dgl. in bezug auf das Antriebsaggregat drehbar gelagert ist.

Es ist auch möglich, daß der Tragkörper mit einem gesonderten Zusatzantrieb versehen ist. Durch einen solchen Zusatzantrieb, der aber nicht unbedingt erforderlich ist, kann die Steuerung des Flugkörpers weiter verbessert werden.

Um zu erreichen, daß der Tragkörper während des Fluges keine Drehbewegung um seine Achse ausführt, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Flugkörper und bzw. oder das Antriebsaggregat mit wenigstens einer Einrichtung zur Schwerpunktsverlagerung des Flugkörpers versehen ist.

Bei dieser Ausführung erhält der Tragkörper durch den vom Antriebsaggregat erzeugten Luftstrom, und nicht durch das Gegendrehmoment des Antriebsaggregates, seinen Auftrieb. Der Tragkörper kann dabei mittels der Einrichtung zur Schwerpunktsverlagerung so gesteuert werden, daß er während des Fluges im Raum stillsteht, d.h. keine Drehbewegung um seine Achse ausführt. Durch den oberen Leitschaufelkranz wird das Gegendrehmoment aufgehoben und der Luftstrom teilweise gleichgerichtet sowie nach unten gelenkt, und daß anschließend durch den unteren Leitschaufelkranz ein weitgehend laminarer, nach unten gerichteter Luftstrom erzeugt wird. Die Kabine zur Aufnahme der Last bzw. der Steuerteil des Plugkörpers stehen dabei auch während des Fluges im Räume still.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Einrichtung zur Schwerpunktsverlagerung eine Kreiselanordnung vorgesehen ist, die in bezug auf das Antriebsaggregat drehbar gelagert ist.

Es ist jedoch auch möglich, daß als Einrichtung zur Schwerpunktsverlagerung zwei oder mehrere Steuerungsdüsen vorgesehen sind, die am Tragkörper angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist, näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines

erfindungsgemäßen Flugkörpers, Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1,

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Pig. 3 eine Draufsicht auf einen anderen erfindungs-

gemäßen Flugkörper und
Fig. h einen Schnitt entlang Lini© IV-IV in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Flugkörper umfaßt einen rotationssymmetrischen, ringförmigen Tragkörper 1 als Tragflügel, und ein Antriebsaggregat 2 mit einem Propeller 3· Das Antriebsaggregat 2 ist koaxial innerhalb des Tragkörpers 1 angeordnet, wobei zwischen dem Tragkörper 1 und dem Antriebsaggregat Z ein Ringspalt k gebildet ist. Der Tragkörper 1 hat im Querschnitt gesehen die Form eines Tragflügelprofiles, könnte jedoch auch jede beliebige andere Form aufweisen. Das Antriebsaggregat 2 könnte auch ein Doppelpropeller oder eine Radialturbine sein, und könnte auch außerhalb der Achse des Tragkörpers 1 angeordnet sein. Mit dem Antriebsaggregat 2 ist eine Kabine 5 <■ zur Aufnahme der Last mit einem Fahrwerk 6 bzw. einem Steuerteil für den Flugkörper fest verbunden. Diese Verbindung erfolgt mittels einer ¥elle bzw. Achse 7, die im wesentlichen lotrecht verläuft, und eine Tragplatte 8 für das Antriebsaggregat 2 durchsetzt. Die Tragplatte 8 ist unterhalb des Antriebsaggregates 2 in bezug auf letzteres drehbar angeordnet und bildet den inneren Umfang im unteren Teil des Ringspaltes ^. Der Propeller 3 befindet sich hierbei im Abstand oberhalb der Oberseite des Tragkörpers 1.

Unmittelbar oberhalb des Ringspaltes k ist ein erster Leitschaufelkranz 9 und unterhalb dieses ist innerhalb des Ringspaltes h ein zweiter Leitschaufelkranz 10 vorgesehen. Der obere Leitschaufelkranz 9 ist hierbei nur an seinem inneren Umfang an dem Antriebsaggregat 2 befestigt, wogegen der untere Leitschaufelkranz 10

einerseits am Tragkörper 1 und anderseits an der Tragplatte 8 des Antrxebsaggregates 2 abgestützt ist. Jeder Leitschaufelkranz 9»10 besteht aus einer Mehrzahl von um im wesentlichen horizontale Achsen schwenkbaren Leitschaufeln 11 bzw. Leitklappen, die mittels einer nicht näher dargestellten Verstelleinrichtung, z.B. einer elektrischen oder hydraulischen Verstelleinrichtung, geraeinsam oder einzeln verschwenkt, d.h. um ihre Achse verdreht werden können. Insbesondere können die Leitschaufeln jedes Lextschaufelkranzes gemeinsam verschwenkt werden. Der obere Leitschaufelkranz 9 hat einen geringeren Außendurchmesser als der untere Leitschaufelkranz 10, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Er könnte auch umgekehrt ausgebildet sein, oder es könnten auch beide Leitschaufelkränze gleichen Durchmesser aufweisen. Es wäre auch möglich, Leitschaufelkränze mit starren Leitschaufeln zu verwenden.

Anstelle der Tragplatte 8 könnte auch eine andere Tragkonstruktion, z.B. ein Rahmen, Gehäuse od.dgl. verwendet werden. Die Tragkonstruktion kann z.B. mittels Lagern an der Achse 7 drehbar gelagert sein.

Die Wirkungsweise des Flugkörpers gemäß Fig. 1 und 2 ist folgende:

Die Luft wird mittels des Propellers 3 von der Oberseite des Tragkörpers 1 abgesaugt. Es entsteht eine kreisförmige Luftbewegung hoher Turbulenz. Diese kreisförmige Luftströmung wird an den ersten, oberen Leitschaufelkranz 9 geführt. Hier wird das Drehmoment ausgeglichen und zum Teil nach unten gerichtet. Der Luftstrom gelangt dann in den zweiten, unteren Leitschaufelkranz 10. Hier wird ein im wesentlichen lotrecht nach unten gerichteter,

weitgehend laminarer Luftstrom erzeugt. Dabei wird eine große Auftriebsleistung erhalten, da der Luftstrom

praktisch senkrecht verlauft. Der Motor bzw. Antrieb,2__

und die Kabine 5» die durch die starre Achse 7 miteinander fest verbunden sind, stehen still. Die Drehrichtung des Propellers 3 ist mit dem Pfeil 12 und die Drehrichtung "~cTe^sTragicorpers I,^der~Je~nach Leitschaufelstellung gleichsinnig wie der Propeller oder entgegengesetzt zu diesem umlaufen kann, mit Pfeil 13 bezeichnet.

Die an der drehbar gelagerten Trägerplatte 8 für den Tragkörper 1 angebrachten Leitschaufeln 11 erlauben es, die Drehzahl des Tragkörpers 1 zu variieren und den durch die Drehzahl des Tragkörpers 1 erzielten Kreiseleffekt zu erhöhen und damit die Stabilität des Gerätes zu beeinflussen.

Während des Fluges steht der Kabinenteil mit der Steuerung vollkommen still. Dies ist besonders wichtig, wenn das Gerät für Personenbeförderung Verwendung finden soll.

Die Übertragung der Steuerfunktionen wird dadurch erleichtert, daß der Antriebsteil und die Kabine mit der Steuereinrichtung durch die starre Achse miteinander fe s t ve rbunden s ind.

Da der rotatianssymmetrische Tragflügel an dieser starren Achse drehbar gelagert ist, ist der mechanische Aufwand gering.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und k werden für die den Fig. 1 und 2 entsprechenden Bauteile die gleichen Bezugsziffern verwendet.

Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Flugkörper umfaßt einen in Draufsicht gesehen pfeilförmigen Tragkörper mit Tragflügeln, und ein Antriebsaggregat 2 mit einem Propeller 3· Das Antriebsaggregat 2 ist zentrisch innerhalb des Tragkörpers 1 angeordnet, wobei zwischen dem Tragkörper 1 und dem Antriebsaggregat 2 ein Ringspalt 4 gebildet ist. Der Tragkörper 1 kann jede beliebige andere Form aufweisen. Das Antriebsaggregat 2 könnte auch ein Doppelpropeller oder eine Radialturbine sein, und könnte auch außerhalb der Achse des Tragkörpers 1 angeordnet sein. Mit dem Antriebsaggregat 2 ist eine Kabine 5 zur Aufnahme der Last mit einem Fahrwerk 6 bzw. einem Steuerteil für den Flugkörper fest verbunden. Diese Verbindung erfolgt mittels einer ¥elle bzw. Achse 7» die im wesentlichen lotrecht verläuft, und eine Tragplatte 8 für das Antriebsaggregat 2 durchsetzt. Die Tragplatte 8 ist unterhalb des Antriebsaggregates 2 in bezug auf letzteres drehbar angeordnet und bildet den inneren Umfang im unteren Teil des Ringspaltes 4. Der Propeller 3 befindet sich hierbei im Abstand oberhalb der Oberseite des Tragkörpers 1.

Mit dem Antriebsaggregat 2 igt weiters eine Einrichtung zur SchwerpunktsVerlagerung in Form einer Kreiselanordnung 14 verbunden. Zusätzlich können an den Tragflügeln auch Steuerungsdüsen 15 angeordnet sein. Diese Einrichtungen sind im wesentlichen gleichwertig, und können wahlweise zusammen oder einzeln verwendet werden. Eine andere Möglichkeit zur Schwerpunktsverlagerung besteht in einer Schwenkvorrichtung 16, die es gestattet, die Kabine bzw. Rotorachse in bezug auf den Tragkörper zu verschwenken, wie dies mit strichpunktierten Linien in Fig· 2 angedeutet ist. Der Schwenkbereich ist mit dem Winkel α bezeichnet.

Unmittelbar oberhalb des Ringspaltes h ist ein erster Leitschaufelkranz 9 und unterhalb dieses ist innerhalb des Ringspaltes h ein zweiter Leitschaufelkranz 10 vorgesehen. Der obere Leitschaufelkranz 9 ist hierbei mir an Beinern inneren Umfang an dem Antriebsaggregat 2 befestigt, wogegen der untere Leitschaufelkranz 10 einerseits am Tragkörper 1 und anderseits an der Tragplat te 8 des Antriebsaggregates 2 abgestützt ist. Jeder Leitschaufelkranz 9,10 besteht aus einer Mehrzahl von um im wesentlichen horizontale Achsen schwenkbaren Leitschaufeln, die mittels einer nicht näher dargestellten Verstelleinrichtung, z.B. einer elektrischen oder hydraulischen Verstelleinrichtung, gemeinsam oder einzeln verschwenkt, d.h. um ihre Achse verdreht werden können. Der obere Leitschaufelkranz hat einen geringeren Außendurchmesser als der untere Leitschaufelkranz 10, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Er könnte auch umgekehrt ausgebildet sein, oder es könnten auch beide Leitschaufelkränze gleichen Durchmesser aufweisen. Es wäre auch möglich, Leitschaufelkränze mit starren Leitschaufeln zu verwenden.

Die Wirkungsweise des Flugkörpers gemäß Fig. 3 und h ist folgende:

Die Luft wird mittels des Propellers 3 von der Oberseite des Tragkörpers 1 abgesaugt. Es entsteht eine kreisförmige Luftbewegung hoher Turbulenz. Diese

kreisförmige Luftströmung wird an den ersten, oberen Leitschaufelkranz 9 geführt. Hier wird das Drehmoment ausgeglichen und zum Teil nach unten gerichtet, Der Luftstrom gelangt dann in den zweiten, unteren Leit*- sclB.ufelkran$3 10. Hier wird ein im wesentlichen lotrecht nach unten gerichteter, weitgehend laminarer Luftstrom erzeugt. Dabei wird eine große Antriebsleistung erhalten, da der Luftstrom praktisch senkrecht verläuft. Der Tragkörper 1, der Motor bzw. Antrieb 2 und die Kabine 5, die durch die starre Achse 7 miteinander fest verbunden sind, stehen still. Die Drehrichtung des Propellers ist mit dem Pfeil 12 bezeichnet.

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9 Ansprüche

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Leerseite

Claims

Technische Geräte- u. Entwicklungsgesellschaft m.b.H. Klagenfurt, Österreich.

Patentansprüche:

1. Flugkörper mit einem, insbesondere rotationssymmetTischen, Tragkörper und mit wenigstens einem, in bezug auf den Tragkörper vorzugsweise koaxial angeordneten, Antriebsaggregat, z.B. Antriebsmotor mit Propeller, sowie mit einer Kabine bzw. einem Steuerteil, wobei zwischen dem Tragkörper und dem Antriebsaggregat bzw. dessen Tragkonstruktion ein Ringspalt gebildet ist, durch den ein Luftstrom nach unten geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringspalt (4) bzw. unmittelbar oberhalb desselben wenigstens zwei im Abstand übereinander angeordnete Leitschaufelkränze (9»10) mit jeweils zwei oder mehreren, insbesondere verstellbaren, Leitschaufeln (ll) vorgesehen sind.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (ll) jedes Leitschaufelkranzes (9t10)» vorzugsweise gemeinsam, um ihre, im wesentlichen horizontal verlaufende Achsen, verschwenkbar s ind.

3. Flugkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (2) und die Kabine (5) bzw. der Steuerteil, insbesondere mittels einer Achse (7)» miteinander fest verbunden sind.

h. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Leitschaufel-

kranz (9) nur an dem Antriebsaggregat (2), und der untere Leitschaufelkranz (lO) einerseits an dem Tragkörper (l) und anderseits an einer Tragplatte od.dgl. (8) für das Antriebsaggregat (2) angebracht ist, wobei die Tragplatte od.dgl. (8) in bezug auf das Antriebsaggregat (2) drehbar gelagert ist.

5. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Leitschaufelkranz (9) einen geringeren Außendurchmesser als der untere Leitschaufelkranz (lO) aufweist.

6. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (l) mit einem gesonderten Zusatzantrieb versehen ist.

7. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (l) und bzw. oder das Antriebsaggregat (2) mit wenigstens einer Einrichtung zur Schwerpunktverlagerung (l4,15,16) des Flugkörpers versehen ist.

8. Flugkörper nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Schwerpunktverlagerung eine Kreiselanordnung (l4) vorgesehen ist, die in bezug auf das Antriebsaggregat (2) drehbar gelagert ist.

9. Flugkörper nach Anspruch 7 > dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Schwerpunktverlagerung zwei oder mehrere Steuerungsdüsen (15) vorgesehen sind, die am Tragkörper (l) angeordnet sind.