DE3815283A1 - Schlagfluegeltraegheitssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schwingen- bzw. Flossen-An­ triebe mittels Schlagflügeln, die in Luft oder Wasser wirken.

Eine Grundvoraussetzung zur Gewinnung eines effek­ tiven Vortriebs bei Schlagflügeln ist der "gekoppelte Parallel-Dreh-Schlag" der in der Natur, wie z. B. bei den Vögeln, durch getrennte Auf- und Ab-Schlagmuskeln mit automatischer Verdrehung, dem sog. "pronieren" und "supinieren" bewirkt wird (W. Nachtigall "Warum die Vögel fliegen", Verlag Rasch und Röhrig 1985, S. 34).

Diesen Effekt mit technischen Mitteln zu bewirken ist insbesondere für den bemannten Schwingenflug noch nicht befriedigend gelöst.

So ist bekannt, elastische oder elastisch aufgehängte Schlagflügel bei nur Parallelschlag durch die Luftkräfte in die notwendige Anstellung zu verdrehen (OLS 26 34 500). Der Nutzeffekt dieser passiven Methode ist gering, weil naturgemäß die Wirkflächen den Weg des geringsten Wider­ standes nehmen; Der Drehschlag muß schon auch kraftbe­ aufschlagt sein. Rein mechanische Paralleldrehschlag­ vorrichtungen, wie der bekannte Voith-Schneider-Propel­ ler, ergeben zwar einen exakten Bewegungsablauf, sind aber durch den größten Getriebeaufwand zu schwer, zu ver­ lustbehaftet und aufwendig. Ein anderer Vorschlag, mit gekoppelten fluidtechnischen Kraft- und Steuer-Mitteln den notwendigen Bewegungsablauf zu erhalten, ist zwar hocheffektiv und massearm, aber rel. kompliziert und aufwendig (DPA 36 08 991). Weiter wurde vorgeschlagen, an parallel geführten Schlagflügeln den Kraftangriff vor dem Schwingenschwerpunkt angreifen zu lassen, um auf diese Weise die Schlagflügel in die jeweilige Schlagrichtung zu verdrehen. Dies erwies sich aber als praktisch wirkungslos, da ohne weitere Mittel damit nur eine reine Auf- und Ab-Bewegung der Schlagflächen in jeder gegebenen Lage bewirkt wird, und das ohne den notwendigen Verdreheffekt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit rel. einfachen und leichten Mitteln und nur Parallelschlag­ kräften einen wirksamen Schlagflügelantrieb zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einer Weiterentwicklung der vorgenannten Anord­ nung noch ein "gekoppelter Parallel-Dreh-Schlag" initi­ iert werden kann, wenn die im Querschnittsschwerpunkt 4 drehbar gelagerten Schlagflügel 1 in einer Parallelfüh­ rung in einer Gleichgewichtsanordnung gelagert wird. Das wesentliche dabei ist, daß eine exzentrische Kraft PA mit der inneren Kraft PB, die gebildet wird aus den Massen der Parallelführung und den darauf drehbaren Schlagflächen mit elastischen Mitteln in einem labilen Gleichgewicht gehalten werden. Damit wird erreicht, daß eine rel. geringe Parallelschlagkraft nach oben bzw. unten erst eine Verdrehung und dann erst ein Auf- bzw. Herab-Ziehen der gedrehten Schlagflügel 1 bewirkt.

Durch die Parallelkräfte erhalten die bedingt beweglichen Schlagflügel 1 und deren Träger 7 aber große Impulse, was zu Überschwingen und damit Disharmonien der Schwingbewegung führen kann. Erfindungsgemäß wird dies zum Positiven umgemünzt, in dem die Schlagflächen in einer gewünschten Endstellung mittels rel. langhubi­ ger Federelementen 12 aufgefangen, dabei die überschüs­ sige Parallelschlagenergie gespeichert und wieder als Antriebskraft in die andere Schlagrichtung geführt wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß mit einfachen und leichten Mitteln ein wir­ kungsvoller Schlagflügelantrieb geschaffen wird, mit dem z. B. auch an bemannten Fluggeräten die Vorteile eines Schwingenantriebs, insbesondere ein höherer Komplexwir­ kungsgrad und damit ein günstigeres Flugverhalten als mit Luftschrauben erreicht werden kann.

Als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 eine Pendelschwinge mit dieser Trägheitssteuerung in der Seitenansicht dargestellt: Auf einer von einem Schwenkantrieb um ca. 90 Grad angetriebenen Welle 6 sind Mitnehmer 8 befestigt. Die Schlagflügel 1 selbst sind drehbar auf einem auf der Reversierantriebswelle 7 be­ grenzt frei beweglichen Schlagflügelträger 7 befestigt.

Letzterer wie die Schlagflügel 1 sind reibungsarm gela­ gert, wobei diese Lager 11 sowohl Drehbewegungen wie auch evtl. Längsverschiebungen aufnehmen müssen, wozu sich sowohl gewisse Linearkugellager wie Gleitlager eignen. In diesem Fall verbinden Koppelglieder 9 die Mitnehmer 8 mit einem Kraftangriffspunkt vor dem Schlagflügelschwerpunkt 4 in etwa in Höhe der Schlagflügel­ vorderkanten. Der Ausschlag der Schlagflügelträger 7 wird durch rel. langhubige Federelemente 12 begrenzt.

Die Funktion ist dabei folgende: Die vom Schwenkmotor bewegten Mitnehmer 8 laufen stets in der jeweiligen Drehrichtung vor, so daß die Schlagflügelnasen 1 aus ihrer durch die Federn 5 bewirkte Mittelstellung gezogen werden und damit die gewünschte Drehanstellung erhalten. Dies ist einerseits bedingt durch die Trägheit der Schlagflächenanordnung, was durch den Luftwiderstand der Schlagflächen in Schlagrichtung verstärkt wird.

Fig. 2 zeigt die Anordnung von vorn und Fig. 3 in der Draufsicht.

In Fig. 4 ist eine andere Grundanordnung angedeutet, bei der die Schlagflügelträger 7 in Vertikalführungen 10 laufen. Der Oszillierkraftangriff erfolgt wie vorher vor dem Schlagflügelquerschnittsschwerpunkt 4. Hier wird durch die Feder 5 die Masse von den Schlagflügeln 1 und dem Schlagflügelträger 7 in einem labilen Gleichge­ wicht gehalten. Auch hier sind rel. langhubige Feder­ elemente 12 zum Auffangen der durchpendelnden Schlag­ flügelanordnung 1 und 3 vorgesehen.

Die Anwendungsmöglichkeit ist nicht nur auf die angegebenen Beispiele beschränkt, sondern läßt sich z. B. auch bei Wippenparallelführungen anwenden.

Claims (5)

1. Schlagflächenträgheitssteuerung zum bewir­ ken eines "gekoppelten Paralleldrehschlags" an Schlag­ flügeln (1) an denen eine oszillierende Parallelschlag­ kraft (2) exzentrisch angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagflügel (1) auf bedingt frei beweglichen Pa­ rallelführungen (3) im Querschnittsschwerpunkt (4) drehbar gelagert sind, wobei diese Anordnung durch Federn (5) in einem labilen Gleichgewicht gehalten wird.

2. Pendelschlagflügelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer (quasi) koaxial geführten Reversierantriebswelle (6) frei drehbar ein Schlagflügelträger (7) angeordnet ist auf dem die Schlag­ flügel (1) selbst etwa im Querschnittsschwerpunkt (4) drehbar befestigt sind und ein auf der Reversierwelle (6) befestigter Mitnehmer (8) über Koppelglieder (9) an der Flügelvorderkante angreift.

3. Parallelschlaganordnung auf Längsführungen (10) gemäß Anspruch 1 bei der die Parallelschlagkraft (2) an der Flügelvorderkante angreift, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Schlagflügelträger (7) auf Vertikalführungen (10) schiebbar angeordnet ist und die Masse der ganzen Trägflügelanordnung intern mittels Federn in einem labilen Gleichgewicht gehalten wird.

4. Vorrichtungen zu Ansprüchen 2 und 3 für die Parallel- wie Drehlagerung, dadurch gekennzeichnet, daß Lagerelemente (11) eingesetzt werden, die sowohl Dreh- wie Längs-Bewegungen aufnehmen können, wie z. B. Kugelführungsbuchsen oder Gleitlager.

5. Vorrichtung zum Auffangen überschüssiger Parallelschlagenergie an einer Schlagflügelanordnung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dazu langhubige Federelemente (12) eingesetzt werden.