DE3643435C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flugkörper mit einer allgemein scheibenförmigen an der Oberseite konkav gewölbten Tragfläche mit teleskopisch ausfahrbaren und verschwenkbaren Stützbeinen und einem in die Tragfläche integrierten Gehäuse für die Aufnahme von Personen und Sachen sowie einer Antriebseinrichtung mittels derer der Flugkörper durch Ausnutzung von in eine Richtung koordinierten Fliehkraftkomponenten in Flugrichtung bewegbar ist.

Ein derartiger Flugkörper ist durch die DE-OS 29 10 635 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Flugobjekt beschrieben, dessen Antriebssystem drei Teilschubkräfte erzeugen soll, die symmetrisch verteilt gleichmäßig oder ungleichmäßig auf den Schwerpunkt einwirken, wobei alle Teilschubkräfte voneinander und in mindestens drei verschiedenen Flugrichtungen einstellbar sein sollen. Das Antriebssystem soll eine Impulskraft entwickeln, die aus in eine Richtung koordinierten Fliehkraftkomponenten besteht. Zu dieser Aufgabenstellung wird in der DE-OS 29 10 635 aber keine technisch nachvollziehbare Lösung erläutert. In der DE-OS 24 61 014 ist eine Antriebseinrichtung für Fahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge und Raumfahrzeuge beschrieben, bei der aus der Umlenkung von kinetischer Energie zwangsläufig entstehende Fliehkraft dadurch für den Antrieb verwertbar sein soll, daß eine kontinuierlich wirkende einseitig gerichtete Fliehkraft durch die Anordnung von gelenkig gelagerten Massen erzeugt wird. Aus dieser Druckschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, wie eine derartige Antriebseinrichtung in einem Fahrzeug tatsächlich eingesetzt werden kann. Nach der FR-PS 25 08 868 schließlich war es bekannt, scheibenförmige Flugkörper mittels einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung zu betreiben. Die mit dieser Einrichtung erzielbaren Schubkräfte sind jedoch verhältnismäßig klein, so daß die Antriebseinrichtung großvolumig ausgebildet werden muß, was bei Flugkörpern von Nachteil ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Flugkörper mit einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Antriebseinrichtung bei einfachem Aufbau außer zum Vortrieb auch zur Manövierung verwendet werden und in einen Flugkörper eingebaut werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Flugkörper nach der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 2 eine Antriebseinrichtung in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 3 eine Detailansicht auf ein Leitrad der Antriebsein­ richtung,

Fig. 4 eine weitere Ausbildung eines Flugkörpers in einer schematischen Seitenansicht.

Der in Fig. 1 dargestellte Flugkörper 1 weist eine scheibenförmige konkav gewölbte Tragfläche 19 auf, an deren Oberseite 24 ein Gehäuse 3 angeordnet ist. Der durch die Tragfläche 19 geführte die Unterseite 23 der Tragfläche 19 überragende Teil des Gehäuses 3 ist als Nutzlastraum 21 ausgebildet. An der Unterseite dieses Gehäuseabschnitts ist eine Andockeinrichtung 18 vorgesehen, mittels derer der Flugkörper 1 mit einem weiteren Flugkörper 1 verbunden werden kann. Seitlich des durch die Tragfläche 19 geführten Gehäuseabschnitts sind Stützbeine 16 angeordnet, die teleskopisch verlängerbar ausgebildet sind. An dem einen Endabschnitt ist ein jedes Stützbein 16 an einem Gelenk 15 schwenkbar gelagert. Mittels einer längenverstellbaren Ausstellstange 20 kann jedes Stützbein 16 um das Gelenk 15 verschwenkt werden. An dem freien Endabschnitt des Stützbeins 16 ist jeweils ein Landefuß 17 schwenkbar ausgebildet. Die Oberseite des Landefußes 17 ist vorzugsweise kugelförmig ausgebildet, um ein Verhaken an der Landefläche zu verhindern.

Im Mittelabschnitt des Gehäuses 3 ist ein Rahmen 36 vor­ gesehen, in dem mittels eines Kardangelenks 7 die Antriebs­ einrichtung 2 kardanisch schwenkbar gelagert ist. Die Antriebseinrichtung 2 ist in einem kugelförmigen Gehäuse 26 angeordnet. In dem zwischen dem Gehäuse 26 und dem Rahmen 36 befindlichen Freiraum können z. B. ringförmig angeordnete Versorgungstanks vorgesehen sein. Seitlich des Rahmens sind in dem Gehäuse teleskopisch aus diesem heraus verfahrbare Flächenelemente 25 vorgesehen, die außerhalb des Gehäuses 3 aufschwenkbar ausgebildet sein können. Diese Flächenelemente 25 können z. B. als aufklappbare Zylindermantelelemente ausgebildet sein und an einer Seite Solarzellen tragen. Hierdurch ist es möglich, mittels der Solarzellen Energie für die Betriebseinrichtungen des Flugkörpers 1 zu erzeugen. Die in Fig. 1 angedeuteten Flächenelemente 25 sind parallel zur vertikalen Achse 9 des Gehäuses und somit senkrecht zur horizontalen Achse 10 des Kardangelenks 7 verfahrbar. An den Außenabschnitten des Gehäuses 3 ist dieses durch Zwischen­ decks 11 in verschiedene Nutzräume 4 unterteilt, die als Kommandoraum, Laborraum, Aufenthaltsraum u. dgl. Verwendung finden können. Unterhalb des Hauptdecks 14 befindet sich der eigentliche Nutzlastraum.

In Fig. 2 ist die in dem kugelförmigen Gehäuse 26 be­ findliche Antriebseinrichtung 2 näher dargestellt. In dem Gehäuse 26 ist ein zylinderförmiger Mantel 8 angeordnet, in dem koaxial zur Mittelachse 27 des Mantels 8 im Abstand voneinander zueinander fluchtende Gehäusebuchsen 30 vor­ gesehen sind. Die Gehäusebuchsen 30 sind mittels parallel zueinander aber schiefwinklig zur Mittelachse 27 des Mantels 8 ausgerichteter und mit diesem verbundener Abstandshalter 31 ortsfest gehalten. Zwischen jeweils zwei Gehäusebuchsen 30 ist ein Zugkranz 37 angeordnet und mit einer Antriebswelle 29 verbunden, die durch die Gehäusebuchsen 30 geführt und mit einem Antriebsmotor 22 verbunden ist. An jedem Zugkranz 37 sind Gelenke 41 ausgebildet, an denen jeweils eine Zugstange 34 schwenkbar gelagert ist. An jedem Zugkranz 37 sind mindestens zwei einander gegenüberliegend angeordnete Zugstangen 34 vorhanden. Diese erstrecken sich in dem Raum zwischen jeweils zwei Abstandhaltern 31. An den Endab­ schnitten 28 der Zugstangen 34 ist jeweils ein kugelförmiger Fliehkraftkörper 32 vorgesehen, der auf einem Lager 33 drehbar gelagert ist. Zur Führung der Zugstangen 34 sind diese durch Durchbrechungen 48 eines Leitrads 13 geführt, das jeweils mit einer Gehäusebuchse 30 verbunden und auf dieser mittels eines frei laufenden Führungslagers drehbar gelagert ist. In Fig. 3 ist schematisch ein Leitrad 13 mit vier Durchbrechungen 48 für jeweils eine Zugstange 34 dargestellt. Die Antriebswelle 29 ist endabschnittseitig in Wellenlagern 38 gelagert, die mit dem kugelförmigen Gehäuse 26 verbunden sind.

Jeder Abstandshalter 31 ist trichterförmig ausgebildet. Der zwischen zwei Abstandshaltern 31 befindliche Hohlraum 42 wird vorzugsweise als Vakuumkammer ausgebildet, um bei einer Rotation der Fliehkraftkörper 32 den Widerstand möglichst gering zu halten. Um die bei der Rotation der Antriebswelle 29 durch die Fliehkraftkörper 32 entstehende Reibungswärme abzuführen ist der Mantel 8 abschnittsweise und jeder Abstandshalter 31 als Kühlmantel ausgebildet. Hierzu sind in dem Mantel 8 und den Abstandhaltern 31 Kühlrohrschlangen 12 vorgesehen.

In dem zwischen dem Mantel 8 und dem kugelförmigen Gehäuse 26 bzw. den äußeren Abstandhaltern 31 und dem kugelförmigen Gehäuse 26 ausgebildeten Hohlräumen 39, 40 können der Antriebsmotor 22 sowie Energiespeicher 35 wie Akkumulatoren od. dgl. gelagert werden. Der Antriebsmotor 22 kann als Elektromotor ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, den Antriebsmotor 22 als Turbinenantrieb auszubilden, dessen Gaskreislauf mit einem Reaktor in Wirkverbindung steht. Der Reaktor kann entweder innerhalb des kugelförmigen Gehäuses 26 oder aber außerhalb von diesem in einem in dem Gehäuse 3 als Reaktorraum 49 ausgebildeten Nutzraum 4 installiert sein. In diesem Fall muß durch geeignete gelenkige Verbindungsmittel der Gaskreislauf des Turbinenantriebs in dem Gehäuse 26 mit dem Reaktor im Reaktorraum 49 verbunden werden. Ferner ist es möglich, die Fliehkraftkörper 32 aus Supraleitern herzustel­ len und seitlich der Fliehkraftkörper 32 Elektromagnete nacheinander um 120° phasenverschoben anzuordnen. In dem hierdurch erzeugten magnetischen Drehfeld können die Flieh­ kraftkörper 32 um die Mittelachse 27 der Antriebswelle 29 rotieren.

Bei durch Fliehkraft erfolgtem Anliegen der Fliehkraftkörper 32 an jeweils einem Abstandshalter 31 sind die Zugstangen 34 vorzugsweise in einem Winkel von 45° zur Mittelachse 27 der Antriebswelle 29 ausgerichtet. Die Fliehkraftkörper 32 können aus Metall wie z. B. Stahl ausgebildet sein. Zur Verringerung des Reibungswiderstandes können die Fliehkraft­ körper 32 und/oder die trichterförmig ausgebildeten Abstands­ halter 31 mit einem Überzug aus einem verschleißfesten Kunststoff versehen sein.

In Fig. 4 ist ein weiterer Flugkörper 51 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Dieser Flugkörper 51 besteht ebenfalls aus einer Tragfläche 19 und einem Gehäuse 3, in dem die Antriebseinrichtung 2 sowie verschiedene Nutzräume 4 ausgebildet sind. An dem unteren Abschnitt des Gehäuses 3 ist ein z. B. hydraulisch nach unten ausfahrbares Gehäuseteil 53 vorgesehen, an dem die Stützbeine 16 sowie Einrichtungen für einen Boden- und/oder Seitenzugang ausgebildet sein können. Ferner kann an dem Gehäuseteil 53 die Andockein­ richtung 18 vorgesehen sein.

Die in der Tragfläche 19 des Flugkörpers 51 vorgesehene Antriebseinrichtung 52 besteht aus zwei schiefwinklig zur vertikalen Achse 9 konzentrisch zueinander ausgerichteten Gehäusen 56, 77 von denen das äußere Gehäuse 77 nur an­ gedeutet ist und die jeweils als Statorteil für elektro­ magnetisch verschiebbare Zylinder 57 dienen. Diese sind jeweils auf einer Zugstange 58 gelagert. Die Zugstangen 58 sind mittels Gelenken 59 mit jeweils einem in der Trag­ fläche 19 gelagerten koaxial zur vertikalen Achse 9 drehbaren Zugring 60 verbunden. An den freien Endabschnitten sind die Zugstangen 58 in an den Böden 61 der Gehäuse 56, 77 aus­ gebildeten Spurführungsschienen 62 gelagert. Unter diesen Spurführungsschienen 62 befindet sich jeweils ein an der Bodenfläche 63 der Gehäuse 56, 77 angeordnetes Joch 64 für magnetischen Rückschluß. An den den Zylindern 57 zugeordneten Seitenwandabschnitten 65, 66 der Gehäuse 56 sind Wanderfeld­ wicklungen 67 angeordnet. Mit der Antriebseinrichtung 52 ist das Prinzip eines elektrischen Linearmotors verwirklicht, wobei die elektromagnetisch verschieblichen Zylinder 57 jeweils einen mobilen Rotor bilden, der berührungsfrei auf den Kreisbahnen 54, 55 rotiert. Die Rotation der Zylinder 57 in den Gehäusen 56, 77 erfolgt zueinander entgegengesetzt, so daß eine Rotation des Flugkörpers 51 um die vertikale Achse 9 verhindert wird. Es ist möglich, durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Zylinder 57 in den Gehäusen 56, 77 an Bord des Flugkörpers 51 eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen.

Auf der Rückseite 70 der Wanderfeldwicklungen 67 ist jeweils ein Kühlkanal 69 ausgebildet. Durch diesen kann z.B. unter­ kühltes Helium an den Magnetspulen der Wanderfeldwicklungen 67 entlangströmen, das Temperaturen von bis zu -270°C aufweisen kann.

Bei dem Flugkörper 51 dienen die sich in den Kreisbahnen 54, 55 bewegenden Zylinder 57 der Antriebseinrichtung 52 zur Erzeugung eines Vortriebs während die Antriebseinrichtung 2 in dem Gehäuse 3 zur Manövrierung dient. Die Antriebsein­ richtung 2 ist in Fig. 4 nicht näher dargestellt, ist jedoch wie oben beschrieben ausgebildet. Die Zylinder 57 weisen vorzugsweise supraleitende Magnete auf, die beim Rotieren der Zylinder 57 um die vertikale Achse 9 elektrische Ströme erzeugen. Diese Ströme bauen Magnetfelder auf, die den durch die Wanderfeldwicklungen 67 erzeugten Magnetfeldern ent­ gegengerichtet sind. Zwischen der Innen- und Außenbahn 71, 72 der Gehäuse 56 werden Magnetfelder aufgebaut, die den durch die supraleitenden Magnete erzeugten Magnetfeldern ent­ gegengerichtet sind. Zwischen den Zylindern 57 und der Außenbahn 71 und Innenbahn 72 treten daher abstoßende Reaktionskräfte auf, wobei die Zylinder 57 berührungsfrei um die vertikale Achse 9 rotieren. Bei dem Flugkörper 51 ist es besonders vorteilhaft, einen Kernreaktor zur Erzeugung der notwendigen elektrischen Energie zu verwenden. Dieser kann in dem Gehäuse 3 wie bei dem Flugkörper 1 vorgesehen sein. In der Tragfläche 19 können Auftriebskammern 73, 74 ausge­ bildet sein. Diese ermöglichen es, den Flugkörper 1, 51 schwimmfähig zu gestalten, so daß zumindest Notwasserungen sicher durchgeführt werden können.

Es ist auch möglich, die Auftriebskammern 73, 74 mit einem nicht brennbaren Gas wie Helium od. dgl. zu befüllen. Durch den hierdurch erzielten zusätzlichen Auftrieb ist es möglich, die zur Überwindung von Schwerkraft erforderliche Leistung der Antriebseinrichtungen 2, 52 zu vermindern. Es ist auch möglich, die Auftriebskammern 74 als unter dem Mantel 75 der Tragfläche 11 angeordnete und miteinander verbundene Kanäle 76 auszubilden. Das in den Kanälen 76 befindliche nicht brennbare Gas wie Helium kann kontinuierlich im Kreislauf von der Oberseite 24 des Tragflügels 19 zur Unterseite 23 und zurück gepumpt werden. Hierdurch ist es möglich, die an der Tragfläche 19 auftretende Strahlungs- und Reibungswärme durch Helium zu absorbieren. Da der der Sonne abgewandte Teil der Tragfläche 19 erheblich tiefere Temperaturen aufweist als der der Sonne zugewandte Teil der Tragfläche 19 kann durch das Umpumpen des nicht brennbaren Gases während des Kreislaufes die vom Mantel 75 aufgenommene Wärme an einer anderen Stelle des Tragflügels 19 über den Mantel 75 wieder an die Umgebung abgegeben werden. Um die Kühlfähigkeit regeln zu können, ist es möglich, daß nicht brennbare Gas mit einer einstellbaren Strömungsgeschwindigkeit in den Kanälen 76 umzupumpen.

Claims (19)

1. Flugkörper mit einer allgemein scheibenförmigen an der Oberseite konkav gewölbten Tragfläche mit teleskopisch ausfahrbaren und verschwenkbaren Stützbeinen und einem in die Tragfläche integrierten Gehäuse für die Aufnahme von Personen und Sachen sowie einer Antriebseinrichtung, mittels derer der Flugkörper durch Ausnutzung von in eine Richtung koordinierten Fliehkraftkomponenten in Flugrichtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (3) und/oder der Tragfläche (19) ausfahrbare Flächenelemente (25) mit Solarzellen zur Energieversorgung von Betriebseinrichtungen des Flugkörpers angeordnet sind und daß die Antriebseinrichtung mechanisch oder elektrisch betätigbare auf den Flugkörper (1, 51) einwirkende Fliehkraftkörper (32; 56, 57) aufweist, wobei die zur Manövrierung des Flugkörpers (1, 51) dienende Antriebseinrichtung (2) mit Fliehkraftkörpern (32) in einem kugelförmigen Gehäuse (26) angeordnet ist, das schwenkbar in einem Rahmen (36) des Gehäuses (3) kardanisch gelagert ist.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (25) als aufklappbare Zylindermantelelemente ausgebildet sind.

3. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tragfläche (19) Auftriebskammern (73, 74) ausgebildet sind.

4. Flugkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskammern (73, 74) mit einem nicht brennbaren Gas wie Helium od. dgl. gefüllt sind.

5. Flugkörper nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskammern (74) als unter dem Mantel (75) der Tragfläche (19) angeordnete miteinander verbundene Kanäle (76) derart ausgebildet sind, daß das in den Kanälen (76) befindliche nicht brennbare Gas kontinuierlich im Kreislauf von der Oberseite (24) des Tragflügels (19) zur Unterseite (23) und zurück mit einstellbarer Strömungsgeschwindigkeit pumpbar ist.

6. Flugkörper nach Anspruch 1, bei dem die zum Antrieb dienende Fliehkraft durch die Anordnung gelenkig gelagerter in der Bahnebene senkrecht zur Bewegungsrichtung verschiebbarer Massen erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (26) ein zylinderförmiger Mantel (8) angeordnet ist, daß koaxial zur Mittelachse (27) des Mantels (8) in diesem im Abstand voneinander zueinander fluchtend Gehäusebuchsen (30) angeordnet sind, die mittels parallel zueinander aber schiefwinklig zur Mittelachse (27) des Mantels (8) ausgerichteter und mit diesem verbundener Abstandshalter (31) ortsfest gehalten sind, daß zwischen jeweils zwei Gehäusebuchsen (30) ein Zugkranz (37) angeordnet und mit einer Antriebswelle (29) verbunden ist, die durch die Gehäusebuchse (30) geführt und mit einem Antriebsmotor (22) verbunden ist, und daß an jedem Zugkranz (37) einander gegenüberliegend mindestens zwei Zugstangen (34) gelenkig gelagert und sich jeweils zwischen zwei Abstandshaltern (31) erstreckend angeordnet sind, an deren Endabschnitten (28) jeweils ein kugelförmiger Fliehkraftkörper (32) drehbar gelagert ist.

7. Flugkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einem Zugkranz (37) zugeordneten Zugstangen (34) durch Durchbrechungen (48) eines Leitrades (13) geführt sind, das mit einer Gehäusebuchse (30) verbunden und auf dieser drehbar gelagert ist.

8. Flugkörper nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (29) in mit dem kugelförmigen Gehäuse (26) verbundenen Wellenlagern (38) gelagert ist.

9. Flugkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstandshalter (31) trichterförmig ausgebildet ist.

10. Flugkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) abschnittsweise und jeder Abstandshalter (31) als Kühlmantel ausgebildet ist.

11. Flugkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mantel (8) und in den Abstandshaltern (31) Kühlrohrschlangen (12) angeordnet sind.

12. Flugkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen dem Mantel (8) und dem kugelförmigen Gehäuse (26) bzw. den äußeren Abstandshaltern (31) und dem kugelförmigen Gehäuse (26) ausgebildeten Hohlräume (39, 40) der Antriebsmotor (22), Energiespeicher (35) wie Akkumulatoren od. dgl. gelagert sind.

13. Flugkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (22) als Elektromotor ausgebildet ist.

14. Flugkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (22 als Turbinenantrieb ausgebildet ist, dessen Gaskreislauf mit einem Reaktor in Wirkverbindung steht.

15. Flugkörper nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkörper (32) aus Supraleitern bestehen, die mit seitlich der Fliehkörper (32) um 120° phasenverschobenen Elektromagneten derart in Wirkverbindung stehen, daß die Fliehkraftkörper (32) in einem magnetischen Drehfeld um die Mittelachse (27) der Antriebswelle (29) rotierbar sind.

16. Flugkörper nach Anspruch 1 bis 15, mit einer elektromagnetischen kreisförmig ausgebildeten Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tragfläche (19) zwei schiefwinklig zur vertikalen Achse (9) konzentrisch zueinander ausgerichtete Gehäuse (56, 77) angeordnet sind, die als Statorteil für elektromagnetisch auf Kreisbahnen (54, 55) verschiebbare Zylinder (77) ausgebildet sind, die jeweils auf einer Zugstange (58) gelagert sind, die mittels eines Gelenks (59) mit einem in der Tragfläche (19) gelagerten koaxial zur vertikalen Achse (9) drehbaren am Gehäuse (3) angeordneten Zugring (60) verbunden sind.

17. Flugkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (58) in am Boden (61) der Gehäuse (56, 77) ausgebildeten Spurführungsschienen (62) gelagert sind.

18. Flugkörper nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bodenfläche (63) der Gehäuse (56, 77) ein Joch (64) für magnetischen Rückfluß und an den den Zylindern (57) zugeordneten Seitenwandabschnitten (65, 66) der Gehäuse (56, 77) Wanderfeldwicklungen (67) angeordnet sind.

19. Flugkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Wanderfeldwicklungen (67) ein Kühlkanal (69) ausgebildet ist.