DE3832157A1 - Flugkoerper als erntegeraet, sowie verfahren zum stabilisieren des flugkoerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen bemannten, inhärent stabilen, robusten Flugkörper schwerer als Luft, welcher in unwegsamem Gelände senkrecht starten und landen kann, und damit manuelle Arbeiten an Waldbäumen vom Pilotensitz aus ausgeführt werden können. Um das Abfluggewicht des Flugkörpers aufzuheben, bedient sich dieser zu 10 bis 60% des aerostatischen Auftriebes mittels eines stromlinienförmigen Ballonsystems und 90 bis 40% des aerodynamischen Auftriebs, der vorzugsweise von einem Propellertriebwerk und von Tragflächen erzeugt wird. Am unteren Ende eines langen Auslegers mit dem man tief in Baumkronen eintauchen kann, ohne das Ballonsystem zu verletzen, befindet sich der Pilot oder die Besatzung.

Neben der Waldsamenernte dient dieser Flugkörper auch dazu, erntewürdige Fruchtbestände über geschlossenen Waldgebieten visu­ ell aufzusuchen und sicherzustellen. Der erfindungsgemäße Flug­ körper fördert somit auch den Umweltschutz, weil damit Baumsamen zur Artenerhaltung wegen des zunehmenden Waldsterbens in großen Mengen eingesammelt werden kann.

Obgleich ein Aerostat verwendet wird, ist der damit vergleichbare Flugkörper der allgemein bekannte Hubschrauber. Wegen seines großen Rotors und dem verwirbelten, starken, großflächigen Luft­ strahl und wegen der gedrungenen Bauweise, sowie wegen der ständig nötigen Fluglagenkorrekturen ist das Arbeiten an Wald­ bäumen von der Pilotenkanzel aus unmöglich, wie dies wiederholte Versuche gezeigt haben. Arbeiter, die an langen Seilen hängend zum Arbeitsplatz abgeseilt werden, befinden sich dennoch wegen des Gleichgewichts unter dem turbulenten Rotorstrahl. Auch das durchaus mögliche Abblasen der Baumfrüchte von Laubbäumen ist mit dem Hubschrauber gescheitert, weil sich die auf der Erde unter dem Baum ausgelegten Auffangtücher im Luftstrahl um die Baumäste gewickelt haben. Insbesondere zerstört der Luftstrahl des Hub­ schraubers die Baumwipfel und das empfindliche Laubwerk an den Ästen.

Im weiteren Sinne vergleichbar sind die teilweise mit Triebwerken ausgerüsteten Heißluftschiffe mit großem Volumen und extrem großen Windangriffsflächen. Wegen der großen Windempfindlichkeit und den extrem großen Betriebskosten eignen sich die als CAMERON-Heiß­ luftschiffe bekannten Fahrzeuge nicht für den erklärten Zweck. Insbesondere ist bei Luftschiffen der bekannten Bauformen das Verhältnis aus Triebwerksleistung und Traggasvolumen extrem niedrig und liegt bei 0,1 bis 0,3 kW/m³, das bedeutet aber, daß diese Luftschiffe vom Traggas in der Schwebe gehalten werden und die Motoren nur für den Vortrieb sorgen. Auf diesen Sachverhalt wird zur Vermeidung der Windempfindlichkeit verzichtet, so daß der Flugkörper erfindungsgemäß stets schwerer als Luft ist, wenn seine Triebwerke nicht in Betrieb sind; damit ist die Triebswerksleistung, bezogen aus das Traggasvolumen, relativ groß und erreicht Werte zwischen 1 bis 5 kW/m³. Dies führt erfindungsgemäß zu kleinen Traggasvolumen, damit der davon stark abhängige Luftwiderstand klein wird. Außerdem gibt es keine Bau­ form dieser Art, die geeignet ist, mit hinreichender Manöverier­ barkeit in Baumkronen von obenher eintauchen zu können, weil die Kabinen, Kanzeln oder Gondeln bekannter Flugkörper wegen des kleinen Luftwiderstandes so eng und begrenzt wie möglich ausge­ bildet sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Flug­ körper zu schaffen, der bei robuster Bauweise inhärent stabil ist und mit einem Minimum an teuerer und störanfälliger Regelelektronik auskommt und überdies sehr wendig und gut manöverierbar ist. Außerdem hat er sehr gute Senkrechtstart- und Landeeigenschaften und eine vergleichsweise hohe Vorwärtsge­ schwindigkeit. Außerdem soll der Flugkörper wegen des Einsatzes in unwegsamen Gelände wie Waldboden im Rodungszustand, mit sumpfigem Untergrund, mit Eis- oder/und Schneeflächen, einen kleinflächigen, minimalen Bodenkontakt, bei kleiner Flächen­ pressung haben. Ferner soll die freie Arbeitstiefe des Flug­ körpers vorzugsweise größer als 5 m sein, um möglichst tief in Baumkronen eintauchen zu können; des weiteren sollen die Baum­ früchte, wie zum Beispiel Tannenzapfen, an Bord genommen werden können. Erfindungsgemäß erlaubt der Flugkörper im Gegensatz zum schwerfälligen und sehr langsam fliegenden CAMERON-Heißluftschiff einen raschen gezielten Standortwechsel über geschlossenen Waldgebieten um erntewürdige Bestände zu sichten und einzuholen.

Darüber hinaus muß der Flugkörper so einfach wie möglich zu fliegen sein, so daß ein UL-Pilot in der Lage ist, die erforderlichen Arbeiten zu verrichten, dazu ist es des Gesetzes wegen notwendig, daß der Bodendruck des Flugkörpers die Kraft von 1500 N nicht übersteigt.

Überdies darf der Strahl des Triebwerks während der Ernte­ arbeiten nicht auf den Arbeiter/Piloten treffen, weil sonst seine Griffsicherheit stark beeinträchtigt ist. Bei manchen Arbeiten ist ein Festmachen am Baum für kurze Zeit nötig, so daß der Flugkörper erfindungsgemäß auch Einrichtungen besitzen muß, um ein Anlegen am Baum zu ermöglichen. Oft fallen auch Arbeiten an unzugänglichen ebenen Steilwänden, wie Hausfassaden, Felswänden, an. Erfindungsgmäß kann der Flugkörper auch dort anlegen, wenn hierfür das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.

Zur Lösung der genannten Aufgabe zeichnet sich ein Flugkörper schwerer als Luft der im Oberbegriff genannten Art erfindungs­ gemäß dadurch aus, daß zwei starre, aus Masse bestehende, stabförmige Pendel unterschiedlicher Länge einen Winkel β zwischen 30° und 90° einschließen: 30° β 90° und Schenkel des Winkels β mit dem Scheitel B bilden. Den wesentlichen Massenan­ teil des kürzeren Pendels bildet eine Luftschraube oder ein gegenläufiges Luftschraubenpaar, welche bzw. welches von Motoren mit Untersetzungsgetriebe mit i = 2 bis 5 angetrieben werden. Die Motorenwellenleistung liegt vorzugsweise zwischen 11 und 55 kW. Dieses Pendel wird deshalb künftig Propellerpendel genannt. Außerdem bildet die Masse des Propellerpendels einen Schutzkäfig, einen Leitapparat und ein Ruder. Das andere Pendel ist viel länger als das Propellerpendel und seine Masse bildet an seinem unteren Ende den Pilotensitz, den Piloten/Arbeiter, Steuerhebel, Pedale, Treibstofftanks, Fallschirm, Akkus, Schwimmer oder Landekuven. Wegen dieser überwiegend auch dem Massenausgleich dienenden Massekonzentration hauptsächlich im Punkt A um und am Pilotensitz wird dieses nur aus Masse bestehende Pendel zukünftig Pilotenpendel genannt. Der Winkel β wird durch einen oder mehrere Fachwerkstäbe festgehalten. Die beiden Pendelstäbe bilden im Scheitelpunkt B des Winkels β ein Gelenk, dessen Gelenkpunkt auf der Symmetrielinie III-IV eines stromlinienförmigen Ballon­ systems aus einem oder zwei prallen Luftschiffen liegt. Außerdem ist der Gelenkpunkt parazentrisch zum aerostatischen Auftriebs­ zentrum Z des Ballonsystems angeordnet. Die Luftschiffe sind mit einem Traggas gefüllt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 1 bis 5 betrifft ein symme­ trisches Ballonsystem aus zwei achsenparallelen, stromlinien­ förmigen, prall gefüllten Luftschiffen, die mit einem Abstands­ halter, der zukünftig Ballonsattel genannt wird, fest und unver­ schieblich miteinander verbunden sind. Der Ballonsattel enthält die Symmetrielinie III-IV und bildet mit seinen Gelenkpunkten eine Seite des aus Stäben bestehenden Gelenkdreiecks, welches zur Einstellung des Anstellwinkels α nötig ist.

Nach Weiterbildung nach Anspruch 6 schließt die Symmetrielinie III-IV mit dem Stab des Propellerpendels den vorzugsweise spitzen Anstellwinkel α ein. Mit dem symmetrischen Ballonsattel, der die Symmetrielinie III-IV enthält und mit dem Stab des Propellerpendels und mit einem dritten Stab, dessen Länge veränderbar ist, wird der Anstellwinkel α nach Bedarf eingestellt, wobei die drei beteiligten Bauteile Gelenke bilden und Verstellmöglichkeiten durch weitere Gelenkpunkte vorgesehen sind. Das so gebildete Gelenkdreieck CBD bzw. C(B-B′)D ist gestuft oder stufenlos verstellbar, so daß das Ballonsystem längs seiner Symmetrielinie III-IV bei Veränderung des Anstellwinkels α verschiebbar ist.

Nach Weiterbildung nach Anspruch 7 bis 10 ist vorzugsweise ein Propellertriebwerk, welches samt Motor, Untersetzungsgetriebe, Luftschrauben, Schutzkorb und Ruder in Gelenken um die Achse E-E drehbar ist, zur Strahlrichtungsänderung vorgesehen.

Die Propellerachse VII-VIII kann in der Symmetrieebene ε des Flugkörpers innerhalb des Winkel δ′ vom Pilotensitz aus auf- und abgeschwenkt werden. Das Triebwerk ist von einem Schutzkorb um­ schlossen, in welchem die Luftschraube oder ein koaxiales Luft­ schraubenpaar rotiert. Der Schutzkorb bildet des weiteren einen vom Pilotensitz aus verstellbaren Leitapparat, der im einfachsten Falle aus einem Ruder besteht, oder andernfalls ein Schaufel­ gitter bildet. Die Drehachse des Ruders F-F liegt in der Symme­ trieebene ε des Flugkörpers. Als Motoren hierfür kommen vorzugs­ weise luftgekühlte Zweitaktmotoren infrage wie: SOLO-Motoren, KÖNIG-Motoren mit drei oder vier Zylindern, oder HIRTH-Motoren in Reihenbauweisen. Auch die für UL-Flugzeuge entwickelten luft- oder wassergekühlten Motore von ROTAX-BOMBARDIER können verwendet werden.

Nach Weiterbildung nach Anspruch 11 bis 17 wird der Winkel β den die Pendellinie III-IV des Propellerpendels mit der Pendellinie I-II des Pilotenpendels einschließt mit Fachwerkstäben fixiert und räumlich übertragen. Somit bilden die zwei Seitenflächen des Fachwerks ein spitzwinkliges Dreieck. Im Eckpunkt A befindet sich der Pilotensitz mit allen Steuerhebeln, dem Treibstofftank, die Werkzeugtaschen und die für die Stromversorgung des Flugkörpers nötigen Akkus, während in den Eckpunkten E-E das Triebwerk eingehängt ist.

Faßt man die Weiterbildung nach den Ansprüchen 2 bis 17 zusammen, so ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, daß man die kräfte­ resultierende aus Schwerkraft aerodynamischen Auftrieb, aero­ statischem Auftrieb und Widerstand so aufeinander abstimmen kann, daß sowohl für den Vorwärts-Rückwärts-Schwebe- und Hubflug die geometrischen Abmessungen und die Winkel nicht mehr verstellt werden müssen, außer dem Schwenkwinkel γ′ des Luftstrahls aus dem Triebwerk.

Die oben angeführten Weiterbildungen zusammengefaßt haben den Vorteil, daß der zum Pendeln um die Achse III-IV neigende Flugkörper aus folgenden Gründen schnell und zuverlässig gedämpft wird:

• 1. Versuche mit dem langen Propellerpendel zeigen, daß dieses 10 bis mindestens 20mal schneller in die Ruhelage zurückschwingt, wie das gleiche Pendel mit stillstehenden Propellern. Diese Dämpfung ist abhängig von der Anzahl der gegenläufigen Propeller oder den gegenläufigen Propellerpaaren, von deren Drehzahl, von der Masse der Triebwerke, von der Pendellänge und der Reibung im Pendelgelenk. Oszillographische Aufzeichnungen, sowie Messungen belegen diesen Sachverhalt.
• 2. Durch Ruderausschläge des im Leitapparat sich befindenden Strahlruders kann die Schwingung gedämpft oder/und vermieden werden, indem der Pilot eine Kurve versucht einzuleiten.
• 3. Die beiden achsenparallelen Luftschiffe erzeugen beim Pendeln ein Rückstellmoment, welches mindestens gleich der freien Auf­ triebskraft eines Luftschiffes ist mal dem normalen Abstand der parallelen Schiffsachsen voneinander.
• 4. Außerdem dämpfen die Luftschiffe durch ihren aerodynamischen Widerstand, der durch radial angebaute Flossen oder Tragflächen noch weiter vergrößert wird.

Die Weiterbildung nach Anspruch 1 bis 14 hat den Vorteil, daß der Flugkörper bei allen Flugmanövern sehr gut um die Hochachse zu steuern ist; hinzu kommt, daß der erfindungsgemäße Flugkörper relativ windunempfindlich ist, weil das Triebwerk mit dem eingebauten Ruder sich in der Nachlaufströmung des Ballonsystems befindet. Die Strömung wird vom Triebwerk wieder gebündelt und vermindert damit den Widerstand des Ballonsystems.

Ferner hat diese Triebwerksanordnung den Vorteil, daß sich der Flugkörper auch gegen die Windkräfte, die ihn versuchen aus dem Kurs zu bringen, kraftvoll ausrichten läßt, selbst wenn er den Erdboden berührt. Die Weiterbildung hat auch den Vorteil, daß der Flugkörper nicht wie bei Luftschiffen üblich am Ballon, sondern im Fußpunkt A des Pilotenpendels auf dem Erdboden verankert werden kann. Der Flugkörper kann sich nunmehr mit dem Windfahnen­ effekt, den Luftströmungen fast ohne weitere Bodenberührung an­ passen, wodurch die Konstruktion des Flugkörpers geschont wird.

Die Weiterbildung 18 bis 21 betrifft die für die Arbeit des Flugkörpers nötige Ausrüstung am Pilotenpendel, welches möglichst lang und schlank sein soll, damit der Pilot/Arbeiter in die Baum­ kronen des Waldes eintauchen kann; Tannenzapfen am Gipfel von 30 bis 40 m hohen Tannen befinden sich in einem Tiefenbereich von 4 bis 5 m. Trotz der Panzerung des Ballonsystems soll dieses nicht mit den Baumkronen in Berührung kommen, was nur mit einem langen Pilotenpendel möglich ist. Erfindungsgemäß hat auch das lange Pilotenpendel den Vorteil, daß ein relativ schweres Ballon­ system verwendet werden kann, an welchem auch in unmittel­ barer Nähe ein schweres Triebwerk montiert ist; das ausladende Pilotenpendel fördert neben der Metazentrierung das Momenten- und Massengleichgewicht am Flugkörper.

Handelt es sich um ein leichtes Ballonsystem, bringt es Vorteile die Rüstmassen in Richtung des Ballonsystems zu verschieben, wozu das Pilotenpendel Flansche, Auflagen, Konsolen und Vorrichtungen bildet, mit welchen dies möglich ist. Handelt es sich aber um ein schweres Ballonsystem, beispielsweise aus zwei Luftschiffen bestehend, die beide Rollen besitzen und zusätzlich mit Fender gepanzert sind, so bringt ein sehr tiefliegender Massenausgleich Vorteile; das heißt, daß alle Rüstmassen wie Treibstofftank, Werkzeugtaschen, Greifzangen, Navigationsgeräte, Meßgeräte, Akkus und Aggregate zur Stromversorgung so tief wie möglich an einen sehr langen Pilotenpendel angebracht werden können. Die Weiter­ bildung eines sehr langen Pilotenpendels hat auch den Vorteil, daß gegebenenfalls Wasserstoff als Traggas in Betracht kommen kann, weil der Pilot sich in großem Abstand vom Ballonsystem befindet. Dieser Abstand beträgt erfindungsgemäß 4 bis 8 m und vermindert zusammen mit einer geeigneten Schutzkleidung des Piloten die Gefährdung beim Abbrennen des Wasserstoffgases aus den Luftschiffen. Bei den bekannten Luftschiffen ist die Gondel und das Luftschiff dicht aneinander gebaut, so daß Luftschiff und Gondel gleichzeitig Feuer fangen und abbrennen können, wenn Wasserstoff als Traggas verwendet wird.

Landeeinrichtungen, wie ein gefedertes Landerad für den Sommer, Skikuven für den Winter und ein Pneu in Form eines Schwimmers können bedarfsweise im Punkte A unter/am Pilotensitz befestigt werden.

Zum Anlegen und Festmachen an Bäumen kann sich der Pilot den manuell oder automatisch arbeitenden Greifzangen bedienen, welche das Pilotenpendel in seinem unteren und oberen Bereich bildet. Mit den Fußpedalen und dem Standgas kann der Pilot die Flughöhe und die Kurshaltung des Ballonsystems beeinflussen, so daß auch bei viel Wind der Flugkörper nicht abtriftet.

Die Weiterbildung nach Anspruch 22 bis 24 vermindert bei sonst gleicher Triebwerksleistung den Luftwiderstand des Ballonsystems, welches erfindungsgemäß jetzt nur noch aus einem einzigen gepan­ zertem Luftschiff besteht. Das Propellerpendel und das Pilotenpendel werden jetzt zum Teil von der Ballonhülle des Luft­ schiffes gebildet. Außerdem bilden die beiden Pendel ein mit engmaschigen Netzen überzogenes käfigartiges, räumliches Fachwerk, in welchem das Triebwerk fest installiert ist. Unmittelbar hinter dem Propeller befindet sich ein Leitapparat mit einem verstellbaren Leitschaufelgitter, womit der Luftstrahl um den Winkel γ′ in der ε-Ebene geschwenkt werden kann. Dem Leitschaufelgitter nachgeschaltet ist das Steuerruder, welches als Seitensteuer dient. Der Leitapparat hat den Vorteil, daß das schwere Triebwerk mit einer Luftschraube nicht geschwenkt werden muß und hiermit auch keine Kreiselkräfte auftreten. Es wird also vermieden, daß Kreiselkräfte auf die Gelenke E-E übertragen werden. Der verstellbare Ballonsattel ist so einstellbar, daß damit optimale Fluglagen erzeugt werden.

Die Weiterbildung nach Anspruch 25 betrifft die für den Flugkörper verwendeten Werkstoffe und Textilien. Vorteile bringen alle feste und und zähen Werkstoffe mit einem günstigen Dichte- Elastizitätsmodul-Verhältnis in (Ns²/m⁴)/(N/m²). Insbesondere eignen sich für die Ausbildung der Fachwerke, dünnwandige Stahl- oder/und Aluminiumrohre oder/und Rohre aus Kohlefaser- Glasfaser-Aramidfaser verstärkten Kunststoffen. Mit diesen Werkstoffen und Halbzeugen kann auch eine komposite Bauweise bevorzugt werden, wenn geeignete Verbindungselemente gewählt werden. Fachwerke aus Stahlrohr können geschweißt werden; bei Aluminiumrohren bringen dagegen blindgenietete Knotenbleche Vorteile; aber auch in die Rohre steckbare Fittings aus geschweißten Stahlelementen ergeben eine hohe Fachwerk­ steifigkeit.

Zum Verstellen der Stablängen, zum Öffnen und Schließen, sowie zur Richtungsvorgabe für die Greifzangen können Linearmotoren verwendet werden; auch zur Einstellung des Ballonsattels sind Linearmotoren geeignet.

Damit keine Äste in das Fachwerk eindringen, kann dieses mit einem engmaschigen Netz verkleidet sein. Das Netz kann aus einem Stahlgewebe-Aramidfasergewebe, Nylongewebe bestehen, was straff über das räumliche Fachwerk allseitig gespannt ist.

Die Weiterbildung nach Anspruch 26 betrifft die Verbesserung des aerodynamischen Auftriebs des Ballonsystems, welches aus einem einzigen Luftschiff besteht. In der Nähe des Auftriebszentrum Z werden an der Ballonhöhe symmetrisch zwei stoffbespannte Trag­ flächen mit Abspannungen angebracht. Die Tragflächen sparen im Vorwärtsflug Treibstoff und dämpfen zusätzlich die um die Achse III-IV auftretenden Schwingungen. Zum Stabilisieren haben die Tragflächen zueinander eine geringe V-Stellung.

Die Weiterbildung nach Anspruch 27 und 29 betrifft das Ballon­ system und dessen Panzerung gegen Beschädigungen beim Anlegen an steilen ebenen Wänden. Bei sehr kleiner Vorwärtsgeschwindigkeit ist es möglich, eine steile, ebene Wand mit den Bugspitzen der Luftschiffe zu berühren. Dazu bilden die Bugspitzen der Luftschiffe gelagerte leichte Rollen, die auf der Wand ein Abrollen statt ein Reiben ermöglichen; dadurch bleibt die Ballon­ hülle geschont und der Flugkörper kann sich ungehindert in verti­ kaler Richtung der Wand entlang auf und ab bewegen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 30 bis 33 betrifft die Hüllen­ gestaltung des Ballonsystems. Die Hülle besteht vorzugsweise aus einem hochfesten KEVLAR-Fasergewebe, welches mit einem Buthylelastomer gasdicht beschichtet ist. Die einzelnen Bahnen sind zusammengeklebt und mit Schauerleisten an den Auflagen am Ballonsattel versehen. Auch ein gasdicht beschichtetes, dubliertes Baumwollgewebe kann verwendet werden. Die Gewebe müssen trotz der wünschenswerten großen Reißdehnung oberfläch­ lich verspiegelt sein, damit die Sonneneintrahlung das Traggas nur geringfügig erwärmt. Dadurch werden die Tangentialspannungen in der Hülle klein gehalten.

Um die Temperatureinflüsse auf die Formhaltung der Luftschiffe zu minimieren, besitzen diese 1 bis 2 Faltbahnen, die gegen den Sattel mit Gummischnüren verspannt sind. Der Sattel stützt erfin­ dungsgemäß mit den Gummischüren die Faltbahnen und überträgt gleichzeitig die aerostatische Auftriebskraft des Ballonsystems auf den Flugkörper. Hauptsächlich im Bugspitzenbereich befindet sich eine stabile Panzerung, die aus Fender bestehen kann, welche die Ballonhülle selbst bildet. Ein zusätzliches Dublieren der Hülle kann die Panzerung weiter verbessern.

Die Weiterbildung nach Anspruch 33 betrifft die Betankung und die Entlüftung des Ballonsystems. Um die Ballonhülle des Ballon­ systems mit möglichst wenig Durchbrüchen aus Fertigkeitsgründen durchdringen zu müssen, bildet diese erfindungsgemäß eine einzige kreisrunde große Öffnung, die mit einem Deckel mit Bajonett­ verschluß abgedichtet werden kann. Auf dem Deckel befinden sich alle nötigen Anschlüsse, insbesondere aber das Sicherheitsventil und das Einfüllventil.

Die Weiterbildung nach Anspruch 34 betrifft eine Schutz- und Abschirmeinrichtung, so daß der Flugkörper sich nicht im Laub- und Astwerk der Bäume verfangen kan. Damit der Luftwiderstand des Fachwerks klein bleibt, ist dieses vorzugsweise mit einem engmaschigen Netz oder einem Drahtgeflecht/Gitter überzogen. Das Netz/Gitter hält Äste zurück und verhindert ein ungewolltes Hängenbleiben an vorspringenden Ästen. Je nach Weiterbildung schützt dieses Netz/Gitter auch die Luftschrauben vor Beschädi­ gungen durch losgelöste Äste.

Das Netz oder Gitter muß stramm gespannt sein und stellt somit auch eine Verkleidung des Fachwerks dar; möglicherweise bringt auch ein Tuch große Vorteile, welches das Fachwerk wenigstens stellenweise verkleidet.

Die Weiterbildung nach Anspruch 35 betrifft den Antrieb durch Mehrblattluftschrauben, die auch über ein Planetenradgetriebe koaxial gegenläufig rotierend angetrieben werden können. Dies hat den Vorteil, daß das Reaktionsmoment und äußere Kreiselkräfte vermieden werden. Eine Blattverstellung, die mechanisch vom Pilotensitz aus erfolgen kann, bringt Vorteile, wenn die Sink- und Steiggeschwindigkeit dosiert eingestellt werden muß.

Anspruch 36 bis 38 betrifft ein Verfahren mit dem hoch aufragen­ de, steile Wände und Bäume im sonst unzugänglichen Gelände dazu beitragen, den Flugkörper zu stabilisieren. Dazu bringt man das Ballonsystem (5) mit der Wand oder dem Baum in Berührung, damit eine formschlüssige leicht lösbare Verbindung, aufgrund seiner erfindungsgemäßen Form und den Greifzangen (12), hergestellt wird. Dazu dienen vor allem eine gabelförmige Weiterbildung des Ballonsattels oder der gabelförmige Zwischenraum zwischen den beiden katamaranartig zusammengefügten Luftschiffen. Hiermit ist der Flugkörper in mindestens 2 Freiheitsgraden festlegbar, so daß der Arbeitsplatz sich nicht verschiebt. Damit diese Manöver zuverlässig möglich sind, bedarf es einer sorgfältigen Einstel­ lung der Propellerdrehzahl. Diese wird erfindungsgmäß mit einem mehrgängigen Stellmotor gestuft eingestellt. Der Stellmotor bewegt den Gashebel des Motors. Die Stellgeschwindigkeiten können in der notwendigen feinen Dosierung niemals manuell durchgeführt werden. Es ist deshalb auch von Vorteil, wenn der Stellmotor eine tachometrische Rückführung bekommt, die meldet: "Die gewünschte Drehzahl ist erreicht - nicht mehr weiter verstellen!"

Würde man diese Verstellung von Hand und nach dem Gefühl durch­ führen, wäre es möglich, daß der Flugkörper mit zu großer Sink­ geschwindigkeit mit dem Erdboden kollidiert und Schaden nimmt. Als Stellmotor kann ein leichter elektrischer Getriebemotor oder Schrittmotor mit seiner passenden Steuer-und Schaltelektronik verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des Flugkörpers in der Symmetrie­ ebene e, mit den Luftschiffen 5, die am Ballonsattel 3 unver­ schieblich und achsenparallel befestigt sind. Das Pilotenpendel 1 und das Propellerpendel 2 bilden mit den Fachwerkstäben 1′ ein räumliches Fachwerk. Am unteren Ende des Pilotenpendels um den Punkt A befindet sich der Pilotensitz und der Treibstofftank 10, welcher auch bedarfsweise innerhalb des Pilotenpendels verlagert werden kann; 10′. Mit der Stange 4, deren Länge veränderbar ist, wird das Gelenkdreieck CBD geschlossen. Am Propellerpendel 2 befindet sich der Motor 6 mit der Luftschraube 7 und Ruder 8; die Luftschraube läuft in einem engmaschig vergitterten, mit einem Netz oder Gitter 23 überzogenen, Schutzkäfig 7′. Um den Gelenk­ punkt E-E wird das Triebwerk 6 mit Hilfe des Seilzuges 6′′ ge­ schwenkt. Mit Fußpedalen 11′′′ wird das Ruder betätigt. Der Bugbereich der Luftschiffe 5 ist mit wie Fender wirkenden Noppen oder Warzen 5′, die von der Ballonhülle gebildet werden, gepan­ zert. Die Hüllendublierung 24 kann aus einem anderen, festeren Material bestehen, als die Ballonhülle. Den Deckel der Entlüftungsöffnung 5′′ bildet ein Sicherheitsventil, Entlüftungsventil sowie Anschlüsse für die Meßleitungen zur Messung von Druck und Temperatur innerhalb der Ballonhülle.

Die Bugspitze 18 ist eine steife dünnwandige Schale aus Kunst­ stoff, die auf die Ballonhülle gebunden wird und ein Lager bildet in dem sowohl eine Rolle 18′ als auch sonstiges Arbeitsgerät, wie zum Beispiel auch Scheinwerfer oder Werkzeuge, befestigt werden können.

Um den aerostatischen Auftrieb der Luftschiffe zu unterstützen, kann ein Segel 16 als Tragfläche zwischen die beiden Luftschiffe gespannt werden, aber es könnte ebensogut eine starre Tragfläche die beiden Luftschiffe miteinander verbinden. Am unteren Ende des Pilotenpendels 1 befindet sich der Pilotensitz 9 mit der Halteöse 9′′ und die den Piloten schützende Sturzbügel 19′′. Rechts und links vom Pilotensitz sind Werkzeugtaschen oder Körbe 11′′ befestigt. Unter dem Pilotensitz können bedarfsweise die Akkus 11′ befestigt sein. Die vom Pilotensitz aus bewegbaren Greifzangen 12 sind vorzugsweise an der Vorderseite des Piloten­ pendels angelenkt. Mit Linearmotor 12′ und 12′′ läßt sich das Gestänge der Greifzangen bewegen.

Fig. 2 zeigt die Frontansicht des Flugkörpers nach Fig. 1. Insbe­ sondere erkennt man hier den Ballonsattel 3, der vorzugsweise als ein aus Rohren bestehendes Fachwerk ausgebildet ist und den in seiner Länge veränderlichen Stab 4, der die Veränderung des Gelenkdreiecks CBD mittels Linearmotor 4′ ermöglicht. Hier ist allerdings das Triebwerk 6 um die Drehachse E-E so geschwenkt, daß der Flugkörper senkrecht aufsteigt. Der Luftstrahl ist demnach senkrecht auf den Erdboden gerichtet, also parallel zur Geraden VII-VIII. Das Seitenruder 8 kann mit den Fußpedalen 11′′′ im Winkelbereich um seine Drehachse F-F geschwenkt werden.

Fig. 3 zeigt die Weiterbildung in einer vereinfachten Bauform mit einem einzigen schweren Luftschiff 5, dessen Anstellwinkel α mit dem Ballonsattel 3 und dem Stab 4, sowie mit den Gelenkpunkten 4′′ verändert werden kann. Im Fachwerk aus Piloten- und Propellerpendel (1), (2), (1′) ist das Triebwerk 6 im Gelenk­ punkt E-E fest installiert. Zur Strahlrichtungsänderung ist ein aus einem bewegbaren Schaufelgitter 7′′ und einem Ruder 8 bestehender Leitapparat im Fachwerk zwischen Propellerpendel und Pilotenpendel angebracht. Die Schaufeln des Leitapparates werden vom Pilotensitz aus bewegt und verstellt. Damit keine Äste in das Fachwerk und in die Maschinerie des Leitapparates und des Triebwerkes gelangen können, ist das gesamte Triebwerk sowie das Fachwerk von einem Netz oder Gitter 23 umspannt; es besteht aus Maschendraht, Kevlar, Nylon oder Perlon. Die Hülle des Luft­ schiffs bilden Faltbahnen 14, die mit Gummiseilen 13 und mit dem Sattel 3 zusammengehalten werden; vorzugsweise könnte auch eine einzige Faltbahn im unteren Bereich, dem Ballonsattel 3 gegenüberliegend, ausreichen. Zwei seitlich an der Ballonhülle angebrachte Tragflächen 16, die in der Nähe des aerostatischen Auftriebszentrums Z angebracht sind, bestehen aus einem mit Segeltuch oder Spinnakertuch bespanntem Fachwerk 16′. Die Tragflächen werden mit Edelstahlseilen gegen die pralle Ballonhülle abgespannt.

Der Ballonsattel 3 bildet entgegen der Fahrtrichtung einen Sporn 20, der verhindert, daß der Flugkörper bei abgeschaltetem Trieb­ werk den Erdboden berührt, wenn der Winddruck auf das Luftschiff zu groß wird. Nach Bedarf kann am unteren Ende des Pilotenpendels im Punkte A statt des gefederten Rades 11 eine Kurve 19′ oder ein Pneu 19 angebracht werden, wozu auch Vorrichtungen vorgesehen sind, die das Fachwerk des Pilotenpendels bildet. Ein Fallschirm 21 wird auf der Rückseite des Fachwerks am Pilotenpendel befestigt; der Fallschirm dient der Vollrettung von Gerät und Besatzung.

Das Fachwerk des Ballonsattels 3 bildet ein nach vorn verlänger­ tes Gestänge, in welchem die Rollen 17 gelagert sind und die zusammen mit der Rolle 18′ am Bug des Luftschiffes ein Dreipunkt­ fahrwerk bildet, mit dem der Flugkörper an steilen, ebenen Wänden anlegen kann.

Fig. 4 zeigt den in Fig. 3 von der Seite gezeigten Flugkörper in der Frontansicht. Statt der beiden Faltbahnen 14 kann nur eine Faltbahn 14′ in der Mitte des Schiffes angebracht sein.

Claims (37)

1. Flugkörper als Erntegerät, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedlich lange, stabförmige, starre Massenpendel (1) - Pilotenpendel (1) genannt - und (2) - Pilotenpendel (2) genannt -, mit den Stabmittellinien I-II und V-VI den festen Winkel β einschließen, dessen Scheitelpunkt B parazentrisch zum aerostatischen Auftriebszentrum Z in einem schweren Ballonsystem (5) verschiebbar angebracht ist, und die Masse des kürzeren Propellerpendels (2) an seinem unteren Ende das Triebwerk (6) bildet, dessen Luftstrahl schwenkbar ist, während das längere Pilotenpendel (1) an seinem unteren Ende einen Massenausgleich aus Besatzung, Pilotensitz (9) und sonstigen Rüstmassen bildet.

2. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gelenk mit dem Scheitelpunkt B des Winkels β in der Symmetrieebene ε und deren Symmetrieachse III-IV eines Ballonsystems (5) aus zwei stromlinienförmigen Luftschiffen (5) liegt, und daß die beiden Pendel (1) und (2) ein Gelenk (B) bilden, welches vorzugsweise auf der Symmetrieachse III-IV verschoben werden kann.

3. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotenpendel (1) verstellbare Auflagen (20), Konsolen (21) und Flansche (22) bildet, mit welchen bedarfsweise Rüstmassen oder/und Transportmassen zwecks Flug­ lagentrimmung verlagert werden können.

4. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballonsystem (5) zusätzlich aerodynami­ sche Tragflächen (16) bildet und die Hülle gepanzert ist.

5. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballonsystem (5) aus zwei achsenparalle­ len, stromlinienförmigen, mit Traggas gefüllten Pralluftschiffen besteht, welche mit dem Ballonsattel (3), der die Seite C-B des Gelenkdreiecks CBD bildet, starr miteinander verbunden sind.

6. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander feststehenden Pendel (1) und (2) mittels der längeren verstellbaren Stange (4) oder/und (4′) um das Gelenk (B) in der ε-Ebene gedreht werden können, so daß die Symmetrielinie III-VI des Ballonsystems (5) mit der Stabmittellinie V-VI des Propellerpendels den veränder­ baren Winkel α einschließen.

7. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) am äußeren Ende des Propeller­ pendels (2) mit einem Untersetzungsgetriebe (6′) eine Mehrblatt­ luftschraube (7) antreibt, welche von dem Schutzkäfig, der auch den Leitapparat (7′) mit Ruder (8) bildet, umschlossen ist.

8. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) des Triebwerks aus (7) und (8) ein luftgekühlter Motor ist, der beispielsweise unter den Firmen­ namen allgemein bekannten Typen: Solo-Motoren, König-Motoren oder Hirth-Motoren, sowie luft- und wassergekühlte Motoren von Rotax- Bombardier.

9. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk (6) mit der Gelenkachse E-E in der ε-Ebene samt Leitapparat um den Winkel γ′ schwenkbar ist; die Schwenkachse des Triebwerks ist E-E; somit schließt der vom Propeller (7) erzeugte Schubkraftvektor, Linie VII-VIII, mit der Mittellinie V-VI den Winkel γ ein, und es gilt γ′ < γ.

10. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk (6) manuell oder mit einem elektrischen Motor vom Pilotensitz (9) aus in der ε-Ebene im Winkelbruch γ′ schwenkbar ist.

11. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballonsystem (5) mit seiner Symmetrielinie III-VI in dem Maße mit der verstellbaren Stange (4) und ihrem Linearmotor (4′) verstellt wird, wie das Triebwerk (6) geschwenkt wird, damit die Symmetrieachse III-VI während des Fluges parallel zum Horizont ausgerichtet bleibt.

12. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotenpendel (1) und das Propellerpendel (2) mit den Fachwerkstäben (1′) verbunden sind und ein zur Achse I-II symmetrisches, räumliches Fachwerk bilden.

13. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das räumliche Fachwerk (1′) einen vergit­ terten Leitapparat (7′) bildet, der aus dem verstellbaren Schaufelgitter (7′′) und dem Ruder (8) besteht, wobei das Triebwerk (6) fest im Fachwerk (1′) installiert ist und die Luftstrahlumlenkung mit dem Schaufelgitter (7′′) erfolgt.

14. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelgitter (7′′) und das Ruder (8) mittels Steuerseilen, Bowdenzügen, Hebeln oder Steuerstangen (6′′) vom Pilotensitz (9) aus mit Handrädern oder Handhebel bewegt werden können.

15. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotenpendel im Punkt A an der Rücken­ lehne des Pilotensitzes (9) einen Treibstofftank (10) bildet.

16. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotenpendel (1) unter dem Pilotensitz kastenförmige aus Kunststoff oder Aluminiumblech bestehende Behälter oder Auflagen (11′) für die elektrischen Akkus bildet.

17. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotenpendel im Punkte A von der Be­ schaffenheit der Erdoberfläche und der Jahreszeit abhängige Landeeinrichtungen bildet: für den Sommer ein gefedertes Rad (11), eine Landekuve (19′) für den Winter und einen Pneu als Schwimmer (19) für Wasserflächen.

18. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotenpendel Sturzbügel (19′′) mit Ankerösen (9′′) bildet; die Sturzbügel bestehen vorzugsweise aus Stahl.

19. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fachwerk des Pilotenpendels (1) einen Fallschirmbehälter (21) bildet oder Anschlüsse (21′), an welchen ein Fallschirm befestigt werden kann.

20. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Fachwerk (1′) mindestens zwei schwenkbare Greiferzangen (12) bildet, die mit elektrischen Linearmotoren (12′) und (12′′) vom Pilotensitz aus betätigt werden können.

21. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 und 3 und 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Propellerpendel (2) und das Pilotenpendel (1) zum Teil von einer Ballonhülle (5) und zum Teil vom Gelenkdreieck (CDB) gebildet wird, welches aus dem Ballonsattel (3), dem Fachwerk (1′) des Pilotenpendels und dem in seiner Länge veränderbaren Stab (4) besteht.

22. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 und 3 und 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das räumliche Fachwerk (1′), be­ stehend aus den beiden Pendeln (1) und (2) in Richtung einer Schubgeraden, vorzugsweise V-VI, ein Propellertriebwerk (6) mit Schaufelgitter (7′) und Ruder (8) bildet. Schaufelgitter und Ruder können vom Pilotensitz aus zur Strahlrichtungsänderung mit Seilzügen oder Steuerstangen (6′) bewegt werden.

23. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 und 3 und 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballonsystem aus einem einzigen Luftschiff besteht, dessen Ballonsattel (3) einen gepol­ sterten, elliptischen Ring aus Rohren bildet, welcher die Seite (CB′) eines Gelenkdreiecks (B′CD) darstellt.

24. Flugkörper als Erntegerät, nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pendel (1) und (2) bildende Fachwerk (1′), Ballonsattel (3), sowie Teile des Leitschaufelgitters (7′′) aus dünnwandigen Stahlrohren, oder/und faserverstärkten Kunst­ stoffrohren bestehen, wie beispielsweise GFK-Rohre oder/und Plat­ ten oder/und Kohlefaser-Aramidfaser Rohre oder/und Platten aus diesen Werkstoffen.

25. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 und 3 und 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle des Luftschiffes (5) zwei aerodynamisch wirkende Tragflächen (16) bildet, die aus einem mit Segeltuch bespannten Fachwerk (16′) aus Kohle- oder/und Glasfaserrohren besteht. Auch Spinnakertuch kann hierfür verwendet werden.

26. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballonsystem am Bug dünnwandige starre Hohlkörper (18) aus GFK oder CFK mit gabelförmigen Lagerungen bilden, in welchen Rollen (18′) oder Scheinwerfer oder Werkzeuge gelagert werden können.

27. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftschiff (5) mit dem Ballonsattel (3) zusammen ein Dreipunktfahrwerk (18), bildet, so daß der Flugkörper an glatten steilen Wänden, ohne mit der Hülle in Berührung zu kommen, anlegen kann.

28. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle des Ballonsystems (5) aus buthylbeschichtetem Kevlargewebe hergestellt ist oder aber ein dubliertes hochfestes, gasdichtes beschichtetes Baumwollgewebe hierfür verwendet wird. Die Oberflächen sind silbrig oder golden, verspiegelt.

29. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballonhülle zum Druck und Volumen­ ausgleich Faltbahnen (14), sowie eine mit dem Deckel (5′′) verschlossene Entlüftung besitzt.

30. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltbahnen (14) mit Gummiseilen (13) und den im Sattel (3) befestigten Untergurten (15) zusammengehalten werden.

31. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballonhülle im Bugspitzenbereich gasge­ füllte Fender (5′) bildet, oder/und zusätzlich durch eine Wand­ verstärkung (24) gepanzert ist.

32. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisrunde Entlüftungsöffnung mit einem Deckel (5′′) mit Bajonettverschluß und Dichtung verschlossen wird, wobei der Deckel das Einfüllventil, das Meßventil, das Sicherheitsventil und die Anschlüsse für Meßleitungen bildet.

33. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das räumliche Fachwerk, welches vom Piloten- und Propellerpendel gebildet wird, vollständig von einem engma­ schigen Netz (23) überspannt ist, was auch für den als Schutz­ käfig ausgebildeten Leitapparat (7′) gilt.

34. Flugkörper als Erntegerät nach Anspruch 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk mit einem Planetenradgetriebe mit i = 2 bis 5 zwei koaxiale Mehrblattluftschrauben mit Blattverstellung antreibt, um das Reaktionsmoment zu vermeiden.

35. Verfahren zum Stabilisieren des Flugkörpers nach Anspruch 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinkgeschwindigkeits­ änderung und die Einstellung der Sinkgeschwindigkeit mit einem Mehrgang-Stellmotor erfolgt, der den Gashebel des Motors (6) im ersten Gang mit einer sehr kleinen Geschwindigkeit bis zu einem gewissen Maße verstellt; soll der Flugkörper in der Luft schwebend stehen bleiben, schaltet der Pilot in einen anderen Gang, dessen Folgegang das Steigen des Flugkörpers ermöglicht.

36. Verfahren zum Stabilisieren des Flugkörpers nach Anspruch 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ebene, steile Wände mit den Bugspitzen (18) und den daran befestigten Rollen (18′) berührt um Halt zu finden und um dadurch einen gewissen Arbeits­ bereich direkt an der Wand beherrschen zu können.

37. Verfahren zum Stabilisieren des Flugkörpers nach Anspruch 1 bis 39, daurch gekennzeichnet, daß das Ballonsystem, bestehend aus zwei Luftschiffen (5), beim Anlegen an konischen Baumwipfeln mit diesen und mit dem gabelförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Luftschiffen einen leicht lösbaren Formschluß bildet. Ein gabelförmiger Zwischenraum bildet bei einem einzigen Luftschiff der verlängerte Ballonsattel (3). Der leicht lösbare Formschluß wird von den Greiferzangen (12), die den Flugkörper an Ästen festhalten, noch unterstützt.