DE3707463A1 - Gleitfallschirm - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleitfallschirm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gleitfallschirme der angesprochenen Gattung bestehen, wie in Fig. 1 geziegt, aus einem im voll aufgeblähten Zustand tragflächenartigen Stoffgebilde, das aus einer oder mehreren oberen Bahnen (14) und unteren Bahnen (15) derart zusammengesetzt ist, daß eine oder mehrere Luftkammern (13) vorhanden sind. Der aufgeblähte Zustand wird im Gebrauch dadurch erreichbar, daß das an anderen Stellen ganz oder zumindest weitgehend verschlossene Stoffgebilde aus luftundurchlässigem Gewebe an der Profilvorderkante eine oder mehrere Stauluftöffnungen (2) aufweist, durch welche im Gebrauch anströmende Luft eindringen und im Innern einen Druck aufbauen kann, der das Stoffgebilde in die bestimmungsgemäße, tragflächenartige Form bringt. Die Stauluftöffnungen (2) werden dabei so angeordnet, daß deren vordere Begrenzung (1) an der Profiloberseite (11) und deren hintere Begrenzung (3) an der Profilunterseite (12) liegt. Die Normale der durch den Rand der Stauluftöffnung (2) annähernd definierten Ebene weist dabei meist in einem Winkel von 45° zur Profilunterseite (12) nach unten vorn. Die Stauluftöffnungen können auch mit luftdurchlässigem Gewebe verschlossen sein.

Im Gebrauch soll der Gleitfallschirm einen Auftrieb aufweisen, der den Widerstand mindestens um das zweifache übertrifft. Dazu ist es erforderlich, daß der Gleitfallschirm möglichst eine aerodynamisch günstige Tragflächenprofilform annimmt. Diese Profilform wird gewöhnlich durch nach dem gewünschten Profil geschnittenen Rippen (4) aus Stoff vorgegeben. Diese sind im Gleitschirminneren häufig mit Öffnungen zum seitlichen Druckausgleich versehen, oder sie bestehen aus luftdurchlässigem Stoff.

Gleitfallschirme der in Anspruch 1 angesprochenen Gattung werden unter anderem dazu verwendet, Personen Absprünge aus einem Luftfahrzeug und daran anschließende Gleitflüge zu ermöglichen oder sie dienen als Hängegleiter zum Fußstart im Gebirge mit anschließendem Gleitflug. Es ist weiterhin möglich, Gleitfallschirme im Schleppbetrieb mit einer Winde, einem Land- oder einem Wasserfahrzeug oder mit einem Tragflächenflugzeug auf Flughöhe zu bringen.

Für alle genannten Anwendungen sind jene Gleitfallschirme vorteilhaft, die einen flachen Gleitwinkel und eine nicht zu geringe Geschwindigkeit aufweisen. Ein flacher Gleitwinkel ist erforderlich, um auch bei niedrigen Ausgangshöhen den Landeplatz sicher erreichbar zu machen. Eine Höchstgeschwindigkeit von mindestens 30 km/h ist günstig, um bei überraschend auftretendem Gegenwind nicht durch Abtrift in Gefahr zu geraten.

Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 31 37 304 A1 und DE 34 10 871 A1 des Stands der Technik sind Gleitfallschirme bekannnt, die im praktischen Flugbetrieb eine Gleitzahl von ca 3 und eine Höchstgeschwindigkeit von nur 25 km/h bei der für Thermikflug günstigen Flächenbelastung von 1,7 kg/m² erreichen.

Aus der europäischen Anmeldung Publ. No. 01 94 013 A2 ist ein Gleitfallschirm bekannt, bei dem die Aufhängung der Last nicht an jeder zweiten Rippe (4), wie in Fig. 1 gezeigt, erfolgt sondern an jeder dritten (oder vierten usw). Hierdurch wird es möglich, mit weniger Fangleinen (5) auszukommmen, was eine Erleichterung der Herstellung bedeutet. Auch bei gleichbleibender Fangleinenzahl wird durch das Einfügen weiterer Rippen (4) zwischen die sogenannten tragenden Rippen (4) die Annäherung an die Tragflächenform verbessert; nachteilig ist bei dieser Anwendung jedoch der hohe Fertigungsaufwand und das zusätzliche Gewicht der eingefügten Rippen (4). In der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 45 022 ist eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Gleitzahl angegeben. Es handelt sich um eine Grenzschichtbeeinflussung durch Ausblasen der Stauluft an der Oberseite des Gleitfallschirms. In praktischen Versuchen mit dieser Bauart hat sich jedoch herausgestellt, daß dadurch gleichzeitig ein zu großer Druckverlust im stauluftgefüllten Innenteil des Gleitfallschirms auftritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere soll ein Gleitfallschirm angegeben werden, der einen möglichst kleinen Profilwiderstand aufweist und damit eine hohe Gleitzahl und eine hohe Geschwindigkeit erreicht. Diese Aufgabe ist zu lösen, ohne das Packvolumen, das Gewicht und den Herstellungsaufwand wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und zwar dadurch, daß in jenen Bereichen des tragflächenartigen Gleitfallschirms, in denen die Form des Querschnitts in Ebenen senkrecht zur Spannweitenrichtung besonders stark von der gewünschten, meist durch Rippen (4) vorgegebenen Profilform abweicht, die jeweilige obere Bahn (14) und untere Bahn (15) durch zusätzliche Konstruktionselemente wie Stoffbahnen, Bänder, Netzgewebe, Schnüre, Fäden so verbunden sind, daß an den jeweils verbundenen Stellen lokal die gewünschte, ideale Profilform erreicht ist und daß sich diese Konstruktionselemente jeweils nur über einen eng begrenzten Bruchteil der Profiltiefe, wie z. B. ein Drittel oder die Hälfte, erstrecken. Auf diese Weise ist es möglich, eine bessere Angleichung der effektiv in verschiedenen Ebenen senkrecht zur Spannweitenrichtung erreichten Profile zu erzielen ohne die Nachtteile des zusätzlichen Gewichts, des größeren Packvolumens und des vermehrten Herstellungsaufwandes in Kauf nehmen zu müssen, die mit in Profiltiefenrichtung durchgehenden Rippen (4) verbunden sind. Als zusätzlicher Vorteil ist die gegenüber durchgehenden Rippen erleichterte Querbelüftung von Kammer zu Kammer zu nennen. Diese ist erforderlich, damit während des Aufblähvorgangs beim Start oder nach einer turbulenzbedingten Teilentleerung etwa eingefallene äußere Kammern von den mittleren Kammmern aus wieder aufblähbar sind. Die Bereiche, in denen die Form des Querschnitts in einer Ebene senkrecht zur Spannweitenrichtung besonders stark von der gewünschten, meist durch Rippen (4) vogegebenen Profilform abweicht, werden erfindungsgemäß als das vordere und das hintere Profildrittel angegeben. Das vordere Profildrittel wird besonders leicht verformt, weil hier der Druckunterschied zwischen dem Staudruck im Innneren und dem an der Profiloberseite (11) herrschenden Unterdruck besonders groß ist. Diesen Sachverhalt erläutert Fig. 2, dort ist - abweichend von der sonst üblichen Darstellung - der auf die obere bzw. untere Bahnen (14, 15) nach außen wirkende Druck jeweils durch Pfeile verschiedener Länge dargestellt. Diese Darstellung ergibt sich, wenn in der üblichen Lehrbuch-Darstellung der Druckverteilung um ein Profil (Siehe z. B. F. Dubs, "Aerodynamik der reinen Unterschallströmung", 4. Auflage, Birkhäuser, Basel, 1979, Abb. 106, S.116) zu den dort auf den statischen Druck der freien Strömung als Nullpunkt bezogenen Pfeilen der beim Gleitfallschirm überall von innen nach außen wirkende Staudruck vektoriell addiert wird. Selbstverständlich ergibt sich dann in der Umgebung des Staupunktes an der Profilunterseite (12) vorn die Pfeillänge Null.

Im rückwärtigen Profilteil wirkt dagegen in erster Näherung der volle Staudruck nach oben und unten. Die sich dabei ergebende Form des Gleitfallschirms wurde in einem Versuch durch Aufblasen auf einen Druck von etwa 5 mm Wassersäule entsprechend 50 Pascal und einer Strömungsgeschwindigkeit von ca 30 km/h nachgestellt. Die dabei festgestellte Profilform des auch in Fig. 1 dargestellten Gleitschirms nach dem Stand der Technik ist in Fig. 3 gezeigt. Die Schnittebene verläuft dabei in Kammermitte, parallel zu den Rippen (4), die in Fig. 1 zu sehen sind. Im Vergleich zu der gestrichelt in Fig. 3 eingezeichneten, idealen Profilform weicht die tatsächlich gefundene, hier durchgezogen eingezeichnete Profilform besonders in den vorderen und hinteren Profildritteln deutlich nach außen ab.

In Spannweitenrichtung gesehen findet also im Bereich jeder Kammer des in Fig. 1 gezeigten Gleitfallschirms des Stands der Technik von Rippe (4) zu Rippe (4) ein allmählicher Übergang von dem in Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Profil in das dort durchgezogen gezeichnete und wieder zurück statt. Infolge der in Spannweitenrichtung gesehen unterschiedlichen Profildicken ist die Strömung entlang der Tragflächenoberseite und entsprechend an der Tragflächenunterseite des Gleitfallschirms nicht gleichmäßig, es treten lokal starke Querströmungen auf, die zu einer Verringerung des Auftriebs im vorderen und zu einer Erhöhung des Widerstands im rückwärtigen Profilteil führen. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß bevorzugt in den genannten Bereichen Konstruktionselemente zur Begrenzung des maximalen Abstands der Tragflächenoberseite und -unterseite des Gleitfallschirms angeordnet sind.

Dabei hat es sich als besonders wirkungsvoll erwiesen, den Nasenbereich und den hinteren Tragflügelabschnitt des Gleitfallschirms durch möglichst viele, senkrecht zur Spannweitenrichtung eingezogene Ebenen mit abstandsbegrenzenden, flexiblen Konstruktionselementen annähernd auf die gewünschte Profilform zu bringen. Es ist nicht erforderlich, in allen solchen Ebenen das oder die Konstruktionselemente über die volle Profiltiefe hinweg anzuordnen, wie dies bei den Gleitfallschirmen des Stands der Technik der Fall ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 9 hervor, die mit Hilfe der Fig. 2 bis 6 erläutert werden. Die Fig. 2 bis 5 zeigen Längsschnitte durch einen Gleitfallschirm senkrecht zur Spannweitenrichtung. Fig. 6 ist ein horizontaler Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Gleitfallschirm, und zwar entlang der Profilsehne.

Die abstandsbegrenzenden Konstruktionselemente sind entweder in der vorderen oder der hinteren Profilhälfte oder zugleich in den vorderen und hinteren Profildritteln angeordnet. Ein Beispiel zeigt Fig. 6. Hier sind zwischen je zwei tragenden Rippen (4), an denen hier nicht sichtbare Aufhängepunkte (8) für Fangleinen (5) angreifen, im Nasenbereich des Gleitfallschirms, von der vorderen Begrenzung (1) der Stauluftöffnung (2) ausgehend, je zwei Ebenen und im hinteren Tragflügelteil je Ebene mit abstandsbegrenzenden Mitteln (16) eingeschoben. Während in dem hier gezeigten Fall die als abstandsbegrenzende Mittel (16) wirkenden Konstruktionselemente vorne und hinten in seitlich versetzten Ebenen angeordnet sind, kann es auch sinnvoll sein, vordere und hintere abstandsbegrenzende Mittel (16) in der selben Ebene anzuordnen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn statt einer tragenden, sich über die volle Profiltiefe erstreckenden Rippe (4) die abstandsbegrenzenden Mittel (16) erfindungsgemäß nur in den Bereichen der vorderen und hinteren Profildrittel angeordnet sind. Eine solche Konstruktion hat sich bei solchen Gleitfallschirmen als günstig herausgestellt, bei denen durch eine Vermehrung der Aufhängepunkte (8), z. B. auf 80 statt üblicherweise 40, die von den einzelnen Aufhängepunkten (8) auf die Tragflächenoberseite zu übertragende Kraft klein ist. Im Falle einer im Bereich des üblichen liegenden Zahl von Aufhängepunkten (8) ist es dagegen günstiger, durchgehende tragende Rippen (4) und erfindungsgemäße Mittel (16) in den Ebenen dazwischen einzusetzen.

Die zur Abstandsbegrenzung der Tragflügelober- und -unterseiten erfindungsgemäß verwendeten Konstruktionselemente bestehen aus luftdurchlässigen oder luftundurchlässigen textilen Flächengebilden wie Stoff, Vlies, Netz, Netzgewebe Maschenware, aus Kunststoffolie oder aus im wesentlichen linearen, flexiblen Gebilden wie Band, Seil, Draht, Stoffstreifen, Schnur, Folienstreifen, Monofilament etc. Diese sind bezgl. des Materials so ausgewählt und so angeordnet, daß eine sichere Last von maximal ca 25 Newton pro laufender Meter Profiltiefe der abstandsbegrenzenden Mittel (16) oder ca 50 Newton pro Quadratmeter im jeweils abstandsbegrenzten Bereich haltbar ist.

Bei Anwendung extrem leichter textiler Flächengebilde als Konstruktionselemente wie Chiffon, Vogelnetz, Spinakertuch etc ist es vorteilhaft, diese durch Bänder, Seile etc zu verstärken.

Ein Beispiel für die Verwendung von im wesentlichen linearen, flexiblen Gebilden wie Bänder, Seile etc als abstandsbegrenzende Mittel (16) zeigt Fig. 4. Hier sind obere Bahn (14) und untere Bahn (15) durch jeweils mit ihnen vernähte Bänder verbunden, wobei die Abstände von Band zu Band entsprechend den dort zu übertragenden Kräften pro Meter laufender Profiltiefe gewählt sind.

Fig. 5 zeigt eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Hier dienen Rippenabschnitte aus Stoff als abstandsbegrenzende Mittel (16). In diesem Beispiel besteht der hintere Rippenabschnitt aus luftundurchlässsigem Stoff, daher sind Löcher (17) zur Verbesserung der Querlüftung angebracht. Der vordere Rippenabschnitt besteht dagegen aus einem extrem dünnen, luftdurchlässigen Chiffonstoff, der durch Verstärkungsbänder (18) gegen horizontale Risse gesichert ist. Die Schnittkanten der Rippenabschnitte bilden einen stumpfen Winkel mit der Profilunterseite (12), dadurch wird in diesem Bereich ein allmählicher Übergang von der in Fig. 3 mit durchgezogener Linie gezeichneten Profilform im aufgeblähten Zustand auf die in Fig. gestrichelt gezeichnete, ideale Profilform erreichbar, eine Kraftkonzentration an der Schnittkante ist vermieden.

Gegenüber einem Gleitfallschirm nach dem Stand der Technik mit durchgehenden Rippen 4 aus Stoff ergeben sich beim erfindungsgemäßen Gleitfallschirm erhebliche Einsparungen beim Herstellungsaufwand (Material- und Zeitersparnis) sowie bie Packvolumen und Gewicht. Es ist aber auch mäglich, unter Verzicht auf einen Teil der Einsparungen erfindungsgemäße Gleitfallschirme herzustellen, die durch zusätzlich eingefügte abstandsbegrenzende Mittel (16) eine bessere Profiltreue in Spannweitenrichtung aufweisen und daher höhere Werte bei Gleitzahl und Maximalgeschwindigkeit zeigen.

• Bezugszeichen 1 Vordere Begrenzung der Stauluftöffnung
  2 Stauluftöffnung
  3 Hintere Begrenzung der Stauluftöffnung
  4 Rippe
  5 Fangleine
  8 Aufhängepunkt
  11 Profiloberseite
  12 Profilunterseite
  13 Luftkammer
  14 obere Bahn
  15 untere Bahn
  16 abstandsbegrenzendes Mittel
  17 Loch
  18 Verstärkungsband

Claims (9)

1. Aus flexiblen Werkstoffen gebildeter, von der anströmenden Luft aufblähbarer, tragflächenartiger Gleitfallschirm mit einer Tragflächenoberseite und einer Tragflächenunterseite, die in einer oder mehreren, senkrecht zur Spannweitenrichtung verlaufenden Ebenen jeweils durch Anordnung eines oder mehrerer flexibler Konstruktionselemente wie Rippen (4), Stoffstreifen, Bänder, Seile, Drähte oder Kunststoffolien an einer Vielzahl von Punkten in Profiltiefenrichtung so verbunden sind, daß dort im aufgeblähten Zustand lokal die vorgesehene aerodynamische Profildicke herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer, zur Spannweitenrichtung senkrecht stehenden Ebene die Konstruktionselemente in höchstens zwei Bereichen angeordnet sind, die sich zusammengenommen nur über einen Bruchteil der Profiltiefe erstrecken.

2. Gleitfallschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Konstruktionselemente von der Profilnase aus über einen sich höchstens bis zwei Drittel der Profiltiefe erstreckenden Bereich angeordnet sind.

3. Gleitfallschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Konstruktionselemente von der Profilhinterkante aus über einen sich höchstens bis zur Profilmitte erstreckenden Bereich angeordnet sind.

4. Gleitfallschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktionselemente in zwei Bereichen angeordnet sind, die sich von der Profilnase bzw. von der Profilhinterkante bis jeweils höchstens ein Drittel der Profiltiefe in Richtung auf die Profilmitte erstrecken.

5. Gleitfallschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstruktionselement aus einem textilen Flächengebilde wie Stoff, Vlies, Netz, Maschenware oder aus Kunststoffolie besteht.

6. Gleitfallschirm nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstruktionselement aus Band Seil, Draht, Stoffstreifen, Folienstreifen oder Schnur besteht.

7. Gleitfallschirm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstruktionselement durch mindestens ein Band oder Seil, einen Draht, Stoffstreifen, Folienstreifen oder eine Schnur verstärkt ist.

8. Gleitfallschirm nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstruktionselement die Form eines Rippenabschnitts besitzt, wobei die Schnittkante mit der Profilunterseite (12) einen stumpfen Winkel bildet.

9. Gleitfallschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß in jenen Ebenen senkrecht zur Spannweitenrichtung, in denen sich die Aufhängepunkte (8) für Fangleinen (5) befinden, die Konstruktionselemente über die volle Profiltiefe angeordnet sind.