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Antriebsvorrichtung, z. B. für Schiffe. Im Hauptpatent d.2o$d.o ist
eine Antriebs-@-orrichtung, z. B. für Schiffe, beschrieben, bei der der Antrieb
auf Grund von Wirkungen nach Art des Magnus-Effektes mittels sich uni sich selbst
bewegender Flächen oder mittels Flächen erzeugt wird, deren Haut um die Fläche umläuft
und die in der Strömung eines Mediums (z. B. Luft oder Wasser) arbeiten.
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Im Hauptpatent ist gezeigt, daß man durch Abdeckung von Teilen der
umlaufenden Haut, z. B. durch Ansatzstücke etwa einer Form geringen Strömungswiderstandes,
eine Richtwirkung auf das Unterdruckgebiet erzielen kann, d. h. das Unterdruckgebiet
in bezug auf die Strömung relativ zum Flächenkörper mit umlaufender Haut an beliebige,
jeweils gewünschte Stellen legen kann.
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So ist an Hand von Abb. 5 des Hauptpatentes dort gezeigt, daß man
durch Verstellen der Ansatzstücke e, f oder auch nur des Schwanzstückes f in bezug
auf die Strömung beispielsweise mit Hilfe von Hilfsflächen Ouertr leb in der einen
oder einer anderen beliebigen Richtung erzeugen kann, so daß beispielsweise, je
nachdem das Ansatzstück f in die Windrichtung gebracht wird, ein Flugzeug mit derartigen
Tragflächen mehr oder weniger Auftrieb zum Ansteigen bzw. mehr oder weniger Vortrieb
erfährt.
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Die Erfindung hat nun eine weitere Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung
des Hauptpatentes zum Gegenstand, um vorzugsweise an unilaufenden Rotationskörpern
oder Rotationskörpern mit umlaufender Haut das Unterdruckgebiet am Ouertriebskörper
zu gestalten. Die Gestaltung des Unterdruckgebietes am Ouertriebskörper kann auf
verschiedene Weise erfolgen, und zwar beispielsweise entweder indem dein Unterdruckgebiet
eine bestimmte Richtung gegeben wird, wie sie für die jeweils erwünschte Arbeitsrichtung
oder Fahrtrichtung in Betracht kommt, oder indem das Unterdruckgebiet über den Rotationskörper
selbst in gewünschter Weise, z. B. der Länge nach, verteilt wird, wie dies im einzelnen
im folgenden ausgeführt wird.
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Diese Gestaltung des Unterdruckgebietes wird der Erfindung gemäß dadurch
erreicht, daß jeweils den gewünschten Bedingungen entsprechend das Verhältnis von
Hautgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit geregelt wird. Zur Regelung dieses
Verhältnisses kann entweder die Antriebsgeschwindigkeit des umlaufenden Flächenkörpers
oder der umlaufenden Haut veränderlich sein; es können auch durch die Gestaltung
des Flächenkörpers beim Antriebe des Körpers oder der Haut Zonen voneinander abweichender
Hautgeschwindigkeit geschaffen werden.
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Zur Erläuterung der Verhältnisse dient die Zeichnung. In den Abb.
i und 2 ist zunächst ein Segelschiff veranschaulicht, als dessen Triebfläche ein
umlaufender Zylinder dient. In dein Fall der Abb. i segelt das Schiff schief vor
dem Winde, im Falle der Abb. 2 an denn Wind, wie c1urch die oberhalb der Schiffe
angegebenen
Pfeile angedeutet ist, die die scheinbare Windrichtung bedeuten. Es ist aus den
Abbildungen ersichtlich, daß, um in der durch die Lage des Schiffes angegebenen
Richtung segeln zu können, der Winkel a zwischen Quertriebsresultierender und scheinbarem
Wind von der Windrichtung der Abb. :2 bis zur Windrichtung nach Abb. i abnehmen
muß. Um also die Richtung des Quertriebes einzustellen, wird man der Erfindung gemäß
die Antriebsgeschwindigkeit des Rotationskörpers oder der rotierenden Haut der Windrichtung
entsprechend ändern.
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Durch die Änderung der Relativgeschwindigkeit des Rotationskörpers
wird nämlich das Unterdruckgebiet auf den Rotationskörper in bezug auf die Strömungsrichtung
verlegt, wie Versuche ergeben haben.
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Um beispielsweise bei der Windrichtung der Abb. i einen kleineren
Winkel a zwischen Quertriebsresultierender und scheinbarem Wind zu erzielen, wird
man bei bestimmten Verhältnissen zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit
den Rotationskörper mit kleiner Umfangsgeschwindigkeit betreiben, während man die
Umfangsgeschwindigkeit bei der Windrichtung der Abb.2 größer wählt. Bei im Vergleich
zur Strömungsgeschwindigkeit großen Umfangsgeschwindigkeiten liegen die Verhältnisse
umgekehrt.
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Kommt der Wind statt von backbord von steuerbord, so wird lediglich
die Drehrichtung des Rotationskörpers geändert, wie dies im einzelnen in dem Hauptpatent
klargelegt ist.
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Das beschriebene Verfahren, das Unterdruckgebiet zur Erzeugung des
Quertriebes in bezug. auf Körper und Strömung auszurichten, bezog sich auf den Fall,
daß das Unterdruckgebiet bestimmte Winkellagen, bezogen auf die Achse des Rotationskörpers,
einnehmen soll.
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Unter Umständen ist es auch erwünscht, j dem Unterdruckgebiet bestimmte
Lagen und Größen, gemessen am LTmfange eines Meridianschnittes des Rotationskörpers,
zu erteilen. So zeigt sich, daß das Unterdruckgebiet über die Länge des Rotationskörpers
ungleichtnäßig zerteilt ist; so fällt es beispielsweise an den Enden ab, indem es
aus den benachbarten Luftschichten gespeist -wird, und auch weil die schnell bewegten
Strömungsschichten am Rotationskörper sich an den ruhenden Schichten reiben.
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Um nun Ungleichförmigkeiten des Unterdruckgebietes über die Länge
des Rotationskörpers auszugleichen oder den Unterdruck in bestimmten Gebieten zu
erhöhen, werden Ringe oder Scheiben angeordnet, die den umlaufenden Rotationskörper
oder dessen -umlaufende Haut überragen. Werden diese Ringe oder Scheiben mit gleicher
Winkelgeschwindigkeit wie die Rotationskörper oder deren Haut angetrieben, so steigern
sie infolge der erhöhten Umfangsgeschwindigkeit an ihrer Peripherie die Zuströmgeschwindigkeit
des bewegten Gebietes und erhöhen damit den Unterdruck um ein beträchtliches.
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Will man beispielsweise an dem als Zylinder ausgeführten Triebkörper
r2 des Fahrzeuges i i der Abb. 3 das Unterdruckgebiet der mittleren Länge steigern,
so wird man einen Ring 15 anordnen, der vermehrte Zuströmung und damit Steigerung
des Unterdruckgebietes an dieser Stelle bewirkt. Ordnet man mehrere derartige Ringe
oder Scheiben, wie z. B. 13 bis 17 an, so kann man das Unterdruckgebiet über der
ganzen Länge des Rotationskörpers gleichmäßig gestalten, einmal dadurch, daß Ringe
mit erhöhter Umfangsgeschwindigkeit Abfälle des Unterdruckgebietes, die sich über
die Länge des Rotationskörpers ergeben, verhindern, anderseits auch dadurch, daß
die durch benachbarte Ringe oder Scheiben abgegrenzten Zonen einem größeren Strömungsquantum
erhöhte Geschwindigkeit verleihen, als es dem Wirkungsbereich der Haut an sich entspricht.
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Ein weiterer die Unterdruckswirkung steigernder Umstand liegt darin,
daß durch die hervorragenden Scheiben oder Ringe der Einfluß der Zentrifugalkraft
auf die Strömung gesteigert wird.
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Will man lediglich die Endschichten der von der umlaufenden Haut bewegten
Strömung gegen die benachbarte unbeeinflußte Strömung schützen, so genügt es, die
beiden Endscheiben 13 und 17 anzuordnen. Durch diese Scheiben werden an den Enden
des Rotationskörpers stark beschleunigte Zonen geschaffen, die den Abfall des Unterdrucks
verhindern, zugleich aber auch die Reibung der Luftschichten vermindern, da die
mit großer Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Scheiben einerseits eine vermehrte
Zuströmung an diesen Scheiben bedeuten, anderseits aber auch die äußeren benachbarten
Strömungsschichten mit beschleunigen, so daß ein allmählicher Übergang von den unbeeinflußten
Schichten zu den beeinflußten geschaffen wird, ohne daß die Wirksamkeit des Unterdruckgebietes
beeinträchtigt wird. Unter Umständen kann es erwünscht sein, die Ringe oder Scheiben
mit einer Winkelgeschwindigkeit anzutreiben, die von der der angrenzenden Haut oder
der angrenzenden Hautabschnitte abweicht, z. B. größer ist. Auch können die durch
die Ringe oder Scheiben unterteilten Zonen des Rotationskörpers mit voneinander
abweichender Geschwindigkeit angetrieben werden.
Unterteilt man
beispielsweise einen zylindrischen oder Rotationskörper in Zonen, die mit voneinander
abweichender Geschwindigkeit angetrieben werden, so kann man hierdurch einen stetigen
Übergang von den äußeren unbeeinflußten Schichten nach den Schichten stärkster Unterdruckserzeugung
bewirken.
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Eine einfachere Ausführungsform zur Erzeugung dieser Wirkung ist in
der Abb. 4 veranschaulicht. Verjüngt man den Meridianschnitt des Rotationskörpers
nach einem oder beiden Enden hin, indem man dem Rotationskörper 18 der Abb. 4. beispielsweise
eine elliptische Form gibt, oder eine zylindrische Form mit aufgesetztem parabolischen
oder elliptischen Kopf, so wird die Strömung, von der Spitze des Rotationskörpers
ausgehend, nach der Seite hin bzw. nach unten hin allmählich beschleunigt, so daß
Reibungsverluste zwischen Strömungsgebieten voneinander abweichender Geschwindigkeit
verringert werden.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, als Mer idiankurve eine Kurve
stetiger Krümmung zu nehmen; die Meridiankurv e kann aus einzelnen geraden Linien
bestehen oder treppenförmig abgestuft sein, so daß der Rotationskörper von Kegelmänteln
oder- Zylinderabschnitten voneinander abweichendem Durchmesser begrenzt ist.
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Bei Triebkörpern, die infolge ihrer Abmessungen in Gebiete verschiedener
Strömungsgeschwindigkeit ragen, wie beispielsweise die Segel von Segelschiffen,
bei denen nach oben hin mit größerer Windgeschwindigkeit zu rechnen ist, kann man
den Meridionalschnitt des Rotationskörpers so wählen, daß sich über die gesamte
Länge des Rotationskörpers bis nach dem Kopf hin ein konstantes oder nahezu konstantes
Verhältnis von Hautgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit ergibt. So wird
man, wie Abb. 5 zeigt, den Meridionalschnitt des Triebkörpers ig nach oben hin verbreitern.
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Die Erfindung wurde an Hand von Triebkörpern für Segelschiffe erläutert.
Die Erfindung ist aber ebenso wie die des Hauptpatentes für beliebige Triebkörper,
beispielsweise als Ruder für Schiffe, als Stabilisierungsfläche für Schiffe, als
Triebfläche für Strömungskraftmaschinen oder Trag- und Steuerflächen für Flugzeuge
verwendbar.