DE4405544A1

DE4405544A1 - Puls-Düsen-Rotor

Info

Publication number: DE4405544A1
Application number: DE4405544A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Berner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1996-03-07

Description

Der Puls-Düsen-Rotor ist eine Antriebsvorrichtung zur Erzeugung von Schubkräften und Strömungen in Flüssigkeiten oder Gasen - beispielsweise zum Antrieb von Luft- und Wasserfahrzeugen oder zur flächenhaften Belüftung von Räumen.

In Luftfahrzeugen bewirkt der Schub von Propellern oder Düsen mit Verbrennung oder die Schwenkung von Flügelblätter während ihres Umlaufes (z. B. bei Hubschraubern) die Fluggeschwindigkeit. Die Blattspitzen dieser Schuborgane erreichen dabei Geschwindigkeiten bis in den Schallbereich. Der dazu notwendige Energieaufwand ist deshalb sehr groß und mit hohem Lärmpegel verbunden. Die Schubkraft in kg pro installierter Leistung in PS ist daher relativ gering.

Versuche, den Schub durch Flügelschlag ähnlich dem Vogelflug zu erzeugen, um damit fliegen zu können, sind bisher nur ansatzweise gelungen (Patent 533202 Kl. 62 b Gr. 35) oder OSB 64 C 39/00, oder B 64 C 33/00).

Hohe Schubkräfte in kg pro PS wurden bei extremer Leichtbauweise und Einmannantrieb mit langsamlaufendem Propeller erzielt. Mit dem Puls-Düsen-Rotor sind hohe Schubkräfte in kg pro eingebrachter Leistung in PS erzielbar. Da die Richtung dieser Schubkraft während des Laufes veränderbar ist, kann sie sowohl zum Auftrieb (Senkrechtstart), Vortrieb (Fluggeschwindigkeit) als auch zur Steuerung verwendet werden.

Voraussetzung dafür ist der horizontale Einbau von mindestens zwei Puls-Düsen-Rotoren und die Verlegung des Fugzeugschwerpunktes soweit unterhalb derselben und in Flugrichtung soweit davor - oder dahinter -, daß das Rotordrehmoment von dem Gegenmoment Flugzeugschwerpunkt mal Abstand bis zur Auftriebsresultierenden ausgeglichen wird. Da der spezifische Energieaufwand beim Puls-Düsen- Rotor geringer ist als bei den herkömmlichen Antrieben, wäre ein fast lautloser und emissionsarmer Flug z. B. durch Solarantrieb mit dem Puls-Düsen-Rotor denkbar; s. Fig. 2. Ein Fliegen mit höherer Geschwindigkeit ist davon abhängig, wie weit es konstruktiv möglich ist, durch Verwendung kochfester Werkstoffe z. B. Keramik oder Kohle- Faser-verstärkter Kunststoffe die Fliehkräfte des Zylinders, der Ringe, der Steuerscheiben und Pumpklappen bei hohen Drehzahlen festigkeitsmäßig zu bewältigen.

Beim Einsatz des Puls-Düsen-Rotors in Gasen mit geringer Dichte (Luft ρ = 0,126) wird die Länge L groß, um einen hohen Schub zu erzielen. Der Antrieb erfolgt dabei von 2 Seiten gleichzeitig, wobei die Veränderung der Steuerscheibenlage drehparallel erfolgt. Wegen der begrenzten Länge der Pumpklappen sitzen dann mehrere Rotoren in einer Achse hintereinander, oder parallel nebeneinander.

Beim Einsatz des Puls-Düsen-Rotors in einer Flüssigkeit mit hoher Dichte (Wasser ρ = 101,8) z. B. bei Wassserfahrzeugen erfolgt der Einbau des Puls-Düsen-Rotors mit senkrechter Achse. Fig. 6. Dabei genügt eine geringe Länge L und der Antrieb kann dabei von einer Seite erfolgen. Beim Puls- Düsen-Rotor ist der spezifische Energieaufwand zur Erzeugung einer Schubkraft besonders bei kleinen Einheiten relativ gering, so daß damit einfast lautloser emissionsarmer Elektroantrieb mit Solarenergie wirtschaftlich wird.

Der Einbau in ein Boot zeigt Fig. 7.

Er kann einfach, mehrfach, doppelt (zum Drehmomentausgleich und Traversieren) oder dreifach (1mal am Bug) eingebaut werden.

Beim Puls-Düsen-Rotor Fig. 1 durchläuft eine ein- oder mehrteilige Pumpklappe 3, bei einer halben Umdrehung des Zylinders 1, einmal den Innenraum zwischen zwei sich diagonal gegenüberliegenden Düsen 2 und erzeugt dabei Schubkräfte in einer bestimmten Richtung. Diese ist abhängig von der Lage einer Steuerscheibe 6, welche mit der doppelten Drehzahl des Zylinders mit einem Nocken 7 die Pumpklappe 3 antreibt. Die Steuerscheibe 6 ist in der festen, aber mit der Achse 8 verdrehbaren Abschlußscheibe 5 gelagert. Die Achse 8 ist im Festkörper 12 drehbar angeordnet und kann mit dem Hebel 11 arretiert oder verdreht werden. Somit dreht sich der Zylinder 1, welcher mit der Nabe 9 auf der Achse 8 gelagert ist, um die Abschlußscheibe.

Mit dem Zahn-Kranz- oder -Keilriemenrad 10 wird der Zylinder vom Motor angetrieben.

Ein an der Nabe 9 angebrachtes Zahn- oder Zahnriemenrad treibt die Steuerscheibe 6 mit einem Getrieberad oder Zahnriemen und dem Ritzel 4 mit doppelter Umlaufdrehzahl des Zylinders 1 an. Die Klappen sind in der Mitte geführt 13 und 14.

Die Größe des Schubes ist unter anderem abhängig von der Fördermenge (Volumenmenge), die die Pumpenklappe beim Durchlauf durch den Zylinder erzeugt. Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Pumpklappe als Gliederklappe, Fig. 4 als einteilige Klappe (vereinfachte Form), Fig. 5 als einteilige Klappe mit gesteuerten Schiebern. Die Klappen besitzen in der Mitte eine Führung 13, mit der sie durch eine Schiene 14 senkrecht zu ihr gehalten werden oder sie laufen mit der Führung in einer Rille des Zylinderbodens (bei einseitigem Antrieb), s. auch Fig. 1 Teil 13 und 14.

Claims

1. Puls-Düsen-Rotor als Antriebsvorrichtung zur Erzeugung von Schubkräften und Strömungen in Gasen oder Flüssigkeiten, beispielsweise zum Antrieb von Luft- oder Wasserfahrzeugen, oder zur flächenhaften Belüftung von Räumen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem um seine Mittelachse rotierenden Hohlzylinder zwei gegenüberliegende Öffnungen (Düsen) angebracht sind, an denen Saug- und Druckkräfte dadurch entstehen, daß senkrecht zur Düsendiagonalen, entlang den inneren Zylinderwänden eine Pump- und Saugklappe (3) während einer Umdrehung des Zylinders (1) zweimal den Zylinderraum durchläuft.

2. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder beiden Stirnseiten des Zylinders (1) nicht mitdrehende, mit starren Achsen (8) versehene Abschlußscheiben (5), die an ihrem Umfang den um sie laufenden Zylinder gegen die Innenseite hin abschließen und mit ihren Achsen in einem Festkörper (12) gelagert sind, der wiederum starr mit beispielsweise einem Schiffsrumpf oder Flugzeugflügel oder sonstigem Körper verbunden ist, und in oder an dem der Motor (Antrieb) befestigt ist.

3. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) auf der Achse (8) der Abschlußscheibe (5) mittels Nabe (9) oder dergleichen drehbar gelagert ist.

4. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abschlußscheibe (5) eine Steuerscheibe (6) mit annähernd halbem Durchmesser derselben exzentrisch so gelagert ist, daß ein an ihrem Rand befindlicher, in den Zylinderraum ragender Nocken (7) die Pumpklappe in der Mitte ihrer Stirnseite, auf die Steuerscheibe bezogen, tangential mit der doppelten Drehzahl des Zylinders antreibt, wobei der Nocken (7) der Steuerscheibe mit der Klappe (3) nach einviertel Zylinderumlauf dessen Mitte durchläuft.

5. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibenachse (4), welche stirnseitig aus der Abschlußscheibe (5) herausragt, über Zahnräder mit Zwischenzahnrad (gleiche Drehrichtung), Getriebe, Zahnriemen, Kette oder dergleichen im Verhältnis eins zu zwei von der Zylindernabe (9) aus mit der doppelten Drehzahl des Zylinders (1) angetrieben wird.

6. Puls-Düsen-Rotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verdrehen der Abschlußscheibenachse 8 der Drehpunkt (Achsmittelpunkt (4) der Steuerscheibe (6) kreisrund tangential verschiebbar ist, wodurch die Wirkungsrichtung des Düsenschubes sich verändert.

7. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump- und Saugklappe (3) mehrgliedrig und gelenkig an den Zylinderwänden befestigt ist (15).

8. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump- und Saugklappe (3) durch elastisch gefederte oder gesteuerte Schieber in ihrer Breite vergrößerbar ist (16).

9. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump- und Saugklappen eine Führung (13) besitzen, mit der sie während des Durchlaufens durch den Zylinder von einer Schiene (bei beidseitigem Antrieb) oder durch eine Rille im Zylinderboden (14) (bei einseitigem Antrieb) stabil gehalten werden.

10. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein Einbau in Wasserfahrzeuge mit senkrechter und sein Einbau in Flugzeuge mit horizontaler Zylinderachse erfolgt.

1. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbau in ein Flugzeug der Schwerpunkt desselben soweit unterhalb und soweit in Flugrichtung vor oder hinter die Senkrechte der Rotorachse zu liegen kommt, daß dadurch das Rotordrehmoment ausgeglichen wird (19).

12. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere dünne hochkantige runde Außenringe die Zylindermantelschalen miteinander verbinden.

13. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Klappenteil so dick ist, daß es stirnseitig die Lager für die Antriebsnocken der Steuerscheibe aufnehmen kann.

14. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke der Klappen mit Sperren versehen sind, die bewirken, daß alle Klappenteile in der Ausgangsstellung an der Zylinderinnenwand bzw. an den Außenringen innen zur Anlage kommen, wodurch es möglich ist, auch mehr als drei zusammenhängende Klappenteile anzuordnen.

15. Puls-Düsen-Rotor nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den einzelnen Teilen befindlichen Spalte mit Ringen, Lippen, Folien und dergleichen abgedichtet werden.

16. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau in ein Boot mehrfach, doppelt (15, 16) (zum Drehmomentausgleich und zum Traversieren) oder dreifach (1mal am Bug 17) zur Steuerung erfolgen kann.

17. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau des vorderen Puls-Düsen-Rotors in ein Bughorn (17), welches nach vorn aus dem Rumpf herausragt, mit senkrechter oder geneigter Achse erfolgt.

18. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Führergondel befindlichen Gewichtsteile wie Sitz, Akkus und Batterien schwerpunktmäßig nach vorn und hinten - auch während des Fluges - verschiebbar sind.

19. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Tragflügeloberseite hinter dem Rotor Solarzellen angeordnet werden.

20. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbau desselben in einen Flugzeugflügel die Spalte durch Klappen und Schieber (17) und (18) verschließbar sind, damit bei Motor- oder Rotorausfall ein Gleitflug möglich ist.

21. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flügel zwei Seitenleitwerksträger nach unten so angeordnet sind, daß Sporne oder Räder daran gefedert eingebaut werden können.

22. Puls-Düsen-Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei, auf der Saugseite oben nach hinten zum Profilende zu, sich drehendem Rotor die Gewichtsteile wie z. B. Akkus und Batterien (20) im Flügel in Flugrichtung verschiebbar zum Rotordrehmomentausgleich eingebaut werden.