DE392512C - Antriebsvorrichtung fuer Luftfahrzeuge - Google Patents

Antriebsvorrichtung fuer Luftfahrzeuge

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DE392512C
DE392512C DESCH42939D DESC042939D DE392512C DE 392512 C DE392512 C DE 392512C DE SCH42939 D DESCH42939 D DE SCH42939D DE SC042939 D DESC042939 D DE SC042939D DE 392512 C DE392512 C DE 392512C
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00Ornithopters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

  • Antriebsvorrichtung für Luftfahrzeuge. Es ist bekannt, daß bei Propellerflugzeugen zuweilen Schwingungen auftreten, die der Apparatur gefährlich werden, unter Umständen sogar ihre Vernichtung herbeiführen können. Ganz ähnliche Beobachtungen hat man bereits vor langem bei Vortriebsmechänismen von Schiffen, an Turbinenachsen und anderen Stellen gemacht. Irgendein Teil oder die gesamte mechanische Einrichtung kommt mit einer periodisch hin und her gehenden Masse in Resonanz, es findet eine Energieaufschaukelung statt, die Größen annehmen kann, welchen der Mechanismus in vielen Fällen nicht gewachsen ist, so daß er erliegt.
  • Unbekannt dagegen ist, daß man die Wirkung derartiger durch hin und her gehende Massen entstehender Schwingungen bzw. die damit unzertrennlich verbundene Abstimmung beim Übertragen größerer Energiemengen von einem Mechanismus zum anderen nutzbringend verwenden kann.
  • Die Erfindung bezweckt, zufällig vorkommende oder absichtlich erzeugte mechanische Schwingungen unter Ausnutzung der Resonanz und Kupplungserscheinungen zum Zwecke möglichst verlustloser Energieübertragung von einem schwingenden System zum anderen zu verwenden.
  • Bringt man durch Umdrehung einer Kurbelwelle f (Abb. i) eine in Flächenform gebrachte Masse a in schwingende Bewegung, so leistet dieselbe, trotzdem ihr relativ viel Energie zugeführt wird,' eine unbedeutende Luftbewegungs- (Fächer-) Arbeit. Der weitaus größte Teil der zugeführten Energie wird in Form von innerer Arbeit verbraucht, denn vor Überschreitung der Mittellage muß der bewegten Masse a Energie zugeführt und nach -Überschreitung derselben muß ihr wieder jedesmal die innewohnende lebendige Kraft entzogen werden. Anders verhält sich in diesem Punkte eine elastische Fläche g (Abb. 2). Sie schwingt ohne meßbaren inneren Energieverbrauch. Teilt man ihr durch Anzupfen oder Stoß Energie mit, so führt sie so lange elastische freie Schwingungen aus, bis sie die ihr zugeführte Energiemenge restlos an die sie umgebende Luft übertragen hat. Sie arbeitet also, wenn man die sekundlich geleistete Luftarbeit als Nutzleistung annehmen will, verlustlos, speichert ihre innewohnende lebendige Kraft in den Grenzlagen vorübergehend auf und gibt sie nach Umkehr der Bewegungsrichtung immer wieder ab. Allerdings ist hierbei die in allen Fällen leicht erfüllbare Voraussetzung gemacht, daß beim Durchbiegen der Feder die Elastizitätsgrenze nicht überschritten wird.
  • Die angegebene elastische Fläche eignet sich somit vorzüglich zur Hervorbringung eines pulsierenden Luftstromes, wie er beim Fächeln zu beobachten ist. Hierzu bedarf es jedoch in der Regel eines maschinellen Antriebes. Man kann also zu diesem Zwecke die angegebene elastische Fläche (Abb.2) mit dem Mechanismus (Abb. i) verbinden, wodurch man die beispielsweise Ausführungsform (Abb. 3) erhält, bzw. man kann diese in die etwas zweckmäßigere Form (Abb. 4) überführen. Es ist also hier ein unökonomisch arbeitender Mechanismus (Abb. z) mit einem außerordentlich ökonomisch arbeitenden Mechanismus (Abb. 2) vereinigt worden, und zwar mit folgendem Ergebnis: Läßt man die Kurbelwelle der Vorrichtung (Abb. q.) zunächst langsam, dann immer schneller und schneller rotieren, so wächst die Durchbiegung und damit der Ausschlag bzw. die Amplitüde der elastischen Fläche rascher und rascher an und erreicht bei einer ganz bestimmten Umdrehungszahl ein ausgesprochenes Maximum, worauf sie bei weiterer Steigerung der Umdrehungszahl wieder abfällt, d. 1;. also, eine derartige Vorrichtung arbeitet nicht unter allen Umständen günstig, sondern es gibt eine ganz bestimmte Umdrehungszahl, bei der ein Maximum der Leistung und des Wirkungsgrades erzielt wird. Untersucht man den dargestellten Fall genauer, so ergibt sich, daß das erwähnte Maximum immer eintritt, wenn die Umdrehungszahl der Kurbelwelle mit der Eigenschwingungszahl der Fläche gleichgestimmt (bzw. annähernd Bleichgestimmt) ist, d. h. also, die rotierende Kurbelwelle mit den mit ihr verbundenen hin und her gehenden Massen bildet ein schwingendes System mit änderbarer Periodenzahl, und die elastische Fläche bildet ein schwingendes System mit konstanter Eigenperiode. Sind beide Perioden verschieden, so entstehen Momente, wo beide Systeme sich in ihrer Wirkung ergänzen, und solche, wo sie einander entgegenarbeiten, also Verluste, die in Summe um so kleiner ausfallen, je mehr sich die Einstellung dem Gleichstimmungzustande nähert. Der Höchstwert der Energieaufnahme wird in unmittelbarer Nähe der Gleichstimmung erreicht. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß derselbe noch durch ein weiteres Moment beeinflußt werden kann. Soll z. B. der Ausschlag (die Schwingungsamplitüde) des starren Teiles der schwingenden Fläche 30' betragen, so kann dies erzielt werden durch eine Kurbel von geringem Hub, die auf einen relativ kurzen Hebel wirkt. Man kann sich aber auch vorstellen, daß durch eine Kurbel größeren Hubes, die durch die Kurbelstange mit einem längeren Hebelarm verbunden ist, ein dreißiggradiger Ausschlag erzielt wird. Obwohl nun in beiden Fällen sowohl die, Schwingungsamplitüde des starren Teiles als auch die von der Kurbel abgegebene Leistung gleich ist, kann der Nutzeffekt bei der einen oder anderen Anordnung günstiger sein, d. h. es kommt nicht allein darauf an, daß der Fläche durch die Kurbel eine bestimmte Leistung zugeführt wird bzw. daß sie bei dieser zugeführten Leistung einen bestimmten in Graden angegebenen Ausschlag macht, sondern die Art der Verbindung an sich, die Kupplung, ist von Bedeutung. Wird trotz dreißiggradigem Ausschlag der Hebelarm kürzer und kürzer und der Hub der Kurbel kleiner und kleiner, so wird die Kupplung loser, im umgekehrten Falle fester. Zwischen einer besonders losen und einer besonders festen Kupplung läßt sich in der Regel ein günstigster Fall feststellen. Oftmals werden sogar Leistungskurven beobachtet, die an mehreren Stellen ansteigen und wieder abfallen. Im Sinne der Erfindung wird die Vorrichtung auf den jeweils günstigsten Kupplungswert eingestellt.
  • In Abb. g ist eine Vorrichtung zur Darstellung gebracht, bei der zwei Flächen auf einer einzigen Achse übereinander angeordnet sind. Am Wesen der Erfindung wird hierdurch jedoch ebensowenig geändert, wie wenn beispielsweise zwei oder mehrere Flächen oder andere schwingende Systeme nebeneinander, gegebenenfalls auch unter Benutzung einer Achse angebracht sind.
  • Abb. 6 zeigt einen zweiflügeligen Propeller, dessen Nabe u durch ein Scharnier w an der Motorwelle angelenkt ist. Fest mit der Nabe i( verbunden ist ein Rollenpaar x, x, welches auf einer gegen die Achse v geneigten Bahn y umläuft und dadurch bewirkt, daß jeder Propellerflügel je Umdrehung einmal der Neigung der Bahn entsprechend um seine Längsachse schwingt, und zwar so, daß er beim Abwärtsbewegen der Luft eine größere Angriffsfläche bietet als beim Aufwärtsbewegen. Ganz abgesehen von der dadurch erzielten Auftriebswirkung entsteht hierdurch eine periodische Erschütterung des Flugzeuges, die sich durch den Flugzeugkörper einerseits und durch die umgebende Luft anderseits auf evtl. am Flugzeugkörper vorhandene abgestimmte schwingende Systeme, z. B. auf elastisch schwingende Flächen übertragen und im Sinne obiger Darstellung ebenfalls Vortriebskräfte hervorrufen kann. Das verbindende Mittel, durch welches im vorliegenden Falle die beiden schwingenden Systeme (Schwingflügelpropeller und elastische Fläche) gekuppelt sind, ist somit der Flugzugkörper bzw. die umgebende Luft, ein Beispiel für die Mannigfaltigkeit der Kupplungsarten.
  • Im vorliegenden Falle wird also durch ein sich drehendes Organ Energie in rotierender Form aufgenommen, in solche von schwingender Form umgewandelt und schwingenden Systemen durch Vermittlung des Flugzeugkörpers, an dem sie befestigt sein können, mitgeteilt. Die schwingende Bewegung hat in diesem Falle lediglich eine vertikale Richtung. Ein ähnlicher Vorgang kann sich abspielen bei Anwendung eines mit einstellbaren Schaufeln versehenen sogenannten Segelrades. Es gelingt auch, sich drehende Kräfte in schwingende umzuformen, wenn man exzentrisch zur Drehachse eine Masse anbringt, und zwar _ können in diesem Falle sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen oder jeder beliebigen anderen durch die Drehachse hindurchgelegtfn Ebene Schwingungen erzeugt werden. Bedingung ist hierbei nur, daß das erwähnte sich drehende System mit einem schwingenden System irgendwie verbunden ist. Die Richtung der Schwingung wird in diesem Falle durch das schwingende System bestimmt, denn sie kommt dadurch zustande, daß das schwingende System in. einer ganz bestimmten Ebene (seiner normalen Schwingungsebene) den zentrifugalen Kräften der sich drehenden Masse einen geringeren Widerstand entgegensetzt als in irgendeiner anderen Ebene und dadurch eben dem an sich gleichförmig umlaufenden System periodisch Energie entzieht. Auch durch andere Anordnung der sich drehenden Masse kann eine periodische Energieabgabe erzielt werden. Z. B. können zwei Massen an den Enden einer Welle nach Art eines Kräftepaares befestigt werden u. a. m.
  • Bewegungsvorgänge, die an sich periodisch verlaufen, z. B. die Bewegung der Kurbel, des Exzenters, oszillierender Wellen usw., aber auch Bewegungen oder Erschütterungen, hervorgerufen durch hin und her gehende Massen (z. B. durch Kolben und Gestänge von Kraftmaschinen), durch in gleichen Zeitperioden ausströmende gasförmige oder flüssige Medien, sind natürlich ebenfalls und offensichtlich geeignet, andere schwingende Systeme in Tätigkeit zu setzen bzw. zum Schwingen anzuregen.
  • Zusammenfassend kann also hervorgehoben werden: Es sind Bewegungsvorgänge bekannt, die wie die Kurbel und Exzenterbewegung in herkömmlicher Weise zu allen möglichen Ar- 1 beitsverrichtungen verwendet werden; neu im Sinne der Erfindung ist jedoch, daß diese Vorgänge einen besseren Nutzeffekt ergeben, wenn das treibende mit dem frei schwingenden getriebenen System jeweils nahezu oder ganz gleichgestimmt und günstigst gekuppelt ist. Ferner ist neu, eine ganze Reihe von seither ungenutzten Bewegungsvorgängen durch geeignete Kupplung auf schwingende Systeme zu übertragen und abgestimmt mit bestem Nutzeffekt zur Energieübertragung verwenden zu können-.
  • Ein praktisches Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung bildet, wie gezeigt wurde, der Flugzeugbau, wo entweder der , Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt bei Erzeugung des Ge- j Samtvortriebes durch große schwingende, ma- i schinell angetriebene Flächen (u. a. der Tragflächen selbst) oder beim Ausnutzen von gewollt oder ungewollt entstehenden Schwingungserscheinungen des Motors, des Propellers oder anderer Organe.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Antriebsvorrichtung für Luftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere ihre Leistung in schwingender Form abgebende Vortriebsmittel zwecks weitgehender Energieausnutzung mit ihrer schwingenden Antriebsvorrichtung nahezu oder ganz gleichgestimmt sind.
  2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die die schwingenden Systeme verbindenden Kupplungen so eingestellt werden können, daß die Übertragung der Leistung nach Belieben geändert wird.
  3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich drehende Maschinenteile, wie Kurbeln, Exzenter, Schaufeln, Flügel, umlaufende Massen u. dgl., mit anderen sich drehenden oder schwingenden Mitteln, zum Zwecke einer Energieabgabe in schwingender Form, abgestimmt oder in irgendeiner Weise verbunden sind. .
  4. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch x bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch schwingende Flächen, hin und her gehende Massen, sich drehende Bewegungsorgane oder durch in gleichen Zeitperioden ausströmende gasförmige oder flüssige Stoffe Energie in schwingender Form an umgebende Medien oder benachbarte bewegliche bzw. elastische Maschinenelemente oder auch an Lager und Befestigungsstellen abgegeben wird.
  5. 5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Leistungen, welche in gleichen Zeitabschnitten anschwellen und abklingen, z. B. Erschütterungsleistungen, dadurch nutzbar gemacht werden, daß sie in ihrer regelmäßigen Zeitfolge mit schwingenden Mitteln in Abstimmung gebracht werden.
  6. 6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch = bis q., dadurch gekennzeichnet, daß von zwei oder mehreren Vorrichtungen, zwischen denen Leistung in schwingender Form übertragen wird, mindestens eine elastische Schwingungen von veränderlicher Amplitude ausführt.
DESCH42939D 1913-01-25 1913-01-25 Antriebsvorrichtung fuer Luftfahrzeuge Expired DE392512C (de)

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DE (1) DE392512C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1143104B (de) * 1961-06-03 1963-01-31 Edmund Hoepfner Flugmaschine, insbesondere Spielzeugflugmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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