DE4411854A1

DE4411854A1 - Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen

Info

Publication number: DE4411854A1
Application number: DE4411854A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Bachmaier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1994-10-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Start- und landebahnunabhängigen Flugdrachen.

Derartige Flugdrachen gibt es bislang nur als motorlose Gleitdrachen, deren Start entweder durch Anschleppen mit ei ner Seilwinde oder mittels Anlaufes von einem Berg aus er folgt. Zur Landung reicht ein halbwegs ebenes Gelände aus, welches etwa so groß wie ein halbes Fußballfeld sein muß.

Bekannt sind auch mit einem Schubpropeller ausgerüstete Motordrachen. Diese benötigen eine ebene Start- bzw. Lande bahn. Sie gelten als Ultraleichtflugzeuge und müssen auf öf fentlichen Flugplätzen starten und landen.

Sowohl die motorlosen Gleitdrachen als auch die Motordrachen haben den Nachteil, daß sie nur relativ zeitaufwendig und um ständlich in die Luft zu bekommen sind. Senkrecht starten und landen könnende Motordrachen sind bislang nicht bekannt ge worden.

Zum Stand der Technik gehören auch senkrecht starten und lan den könnende mit Motorkraft angetriebene Flugzeuge. Diese so genannten Senkrechtstarter vereinigen die Eigenschaften der üblichen (Start- und landebahnabhängigen) Flugzeuge mit denen der Hubschrauber.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Auf gabe, einen Start- und landebahnunabhängigen Flugdrachen an zugeben, welcher die Eigenschaften der bekannten motorlosen Gleitdrachen mit denen der Motordrachen vereinigt und welcher überdies senkrecht starten und landen kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den An sprüchen 2 bis 22 angegeben.

Dabei beziehen sich die Ansprüche 2 bis 6 hauptsächlich auf den Antrieb, die Ansprüche 7 bis 13 auf die Steuerung und die Ansprüche 14 bis 22 auf weitere konstruktive Merkmale des er findungsgemäßen Flugdrachens.

Der erfindungsgemäße Flugdrachen kann die folgenden Flugbewe gungen ausführen:

1) Steigen oder Schweben

Beide Rotoren gleichzeitig be schleunigen; Horizontalgeschwindigkeit Null.

2) Rechtes Drehen um Hochachse

Den linken Rotor mehr als den rechten beschleunigen; der Pilot verändert seine Sitzposition mit dem Pendelsitz nach links.

3) Linkes Drehen um Hochachse

Den rechten Rotor mehr als den linken beschleunigen; der Pilot verändert seine Sitzposition mit dem Pendelsitz nach rechts.

4) Beginnender Vorwärtsflug

Beide Rotoren gleichzeitig be schleunigen; der Pilot verändert seine Sitzposition nach vorne.

5) Beginnender Rückwärtsflug oder Abbremsen aus dem Vorwärts flug

Wie 4) aber Sitzposition nach hinten.

6) Beginnender Seitwärtsflug nach links

Wie 4) aber Sitzpo sition nach links.

7) Beginnender Seitwärtsflug nach rechts

Wie 4) aber Sitzpo sition nach rechts.

8) Linkskurve

Bei Vorwärtsflug den rechten Rotor mehr be schleunigen.

9) Rechtskurve

Bei Vorwärtsflug den linken Rotor mehr be schleunigen.

Hieraus ergibt sich unmittelbar die Vielseitigkeit des erfin dungsgemäßen Flugdrachens. Ein normaler Flug wird wie folgt ausgeführt:

Gemäß 1) steigt der Flugdrachen auf eine von der Umgebung des Startplatzes (Häuser, Bäume, Masten usw.) abhängige geeignete Höhe und beginnt gemäß 4) mit dem Vorwärtsflug. Mit zunehmen der Geschwindigkeit werden die Jalousieklappen durch den wachsenden Staudruck nach und nach in ihre Schließposition gedrückt, in welcher sie verriegelt werden können. Die in den äußeren Rotorhalbkreisen nach hinten laufenden Rotorblätter erzeugen nun einen zusätzlichen Vortrieb.

Wünscht der Pilot nun, in den Gleitflug überzugehen oder etwa vorhandene Thermik auszunutzen, schließt er mit Hilfe der äußeren Klappen die äußeren Rotorhalbkreise und stellt die Motoren ab oder kuppelt sie aus. Aus diesem Flugzustand her aus ist eine Landung auf der Landebahn eines Flugplatzes oder auf einem sonstigen geeigneten Gelände möglich. Dabei können die Hinterradbremsen als Lenkbremsen eingesetzt werden, so lange das Vorderrad den Boden noch nicht berührt.

Wünscht der Pilot dagegen, die Horizontalgeschwindigkeit zu verringern, so geschieht dies nach 5). Vorher müssen natür lich die äußeren Klappen geöffnet und die Jalousieklappen entriegelt werden. Letztere öffnen sich nach und nach, da zum einen der Staudruck abnimmt und zum anderen durch die Be schleunigung der Rotoren eine nach unten gerichtete Luftströ mung entsteht, welche sich der aus der Horizontalgeschwindig keit resultierenden Horizontalströmung überlagert. Die Hori zontalgeschwindigkeit des Flugdrachens verringert sich ent sprechend bis auf Null. Aus diesem Flugzustand heraus ist eine Punktlandung möglich, wie sie ein Hubschrauber ausführen kann. Darüberhinaus kann der erfindungsgemäße Flugdrachen je doch auch auf einem bis zu 30° steilen Abhang landen, sofern das Bugrad hangabwärts gerichtet ist und die Bodenhaftung der mittels der Bremsen festgestellten Räder ausreicht.

Sollte ein Motor ausfallen, können beide Rotoren mit dem zweiten Motor angetrieben werden. Beim Ausfall beider Moto ren besteht die Möglichkeit einer Landung aus dem Gleit flug. Sollte dies wegen zu geringer Horizontalgeschwindig keit, zu geringer Flughöhe oder ungeeigneten Geländes nicht möglich sein, muß der Rettungsfallschirm ausgelöst werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge mäßen Flugdrachens beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Flugdrachen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Flugdrachens.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt des Flugdrachens nach der Linie A-A der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt den Rotorkopf des Flugdrachens.

Die Rahmen- und Tragkonstruktion des Flugdrachens sowie die Seilverspannungen folgen den bei Flugdrachen üblichen Prin zipien. Diese Konstruktionselemente sind daher in den Figu ren nur schematisch (ohne Bezugszeichen) dargestellt. Sie sind jedoch gegenüber einem herkömmlichen Flugdrachen ver stärkt ausgeführt. Dies ist wegen der höheren zu transpor tierenden Massen (Motoren, Kabine, Tanks) erforderlich. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ansprüche 18 bis 20 verwiesen.

Die Rotoren (Ro) werden von den Motoren (Mo) mit Hilfe se rienmäßiger Gelenkwellen (G) in Pfeilrichtung (Fig. 1) an getrieben. Die Motoren sind serienmäßige 2-Taktmotoren mit Wasserkühlung und mindestens 45 kW Leistung, wie sie z. B. bei Moto-Cross-Maschinen Anwendung finden. Die Motoren ha ben die serienmäßig dazugehörigen Schaltgetriebe. Mit Hilfe ein- und auskuppelbarer Mittel (nicht dargestellt) ist es möglich, bei Ausfall eines Motors beide Rotoren mit dem an deren Motor anzutreiben.

Die Jalousieklappen (J) klappen durch den beim Horizontal flug steigenden Staudruck selbsttätig in Flugrichtung nach hinten in ihre Schließposition und können in dieser verrie gelt und danach auch entriegelt werden. Die Jalousieklappen (J) bedecken den inneren (der Mittelachse (M) des Flugdra chens zugewandten) Halbkreis der Rotoröffnungen (Roö); der äußere kann durch äußere Klappen (nicht dargestellt) ver schlossen werden.

Die Rotorköpfe (Ko) und damit auch die Rotornaben (N) sind fest mit den Tragflächen verbunden. Sie sind vollgelenkig ausgebildet und arbeiten selbsttätig. Dabei werden das auf die Rotoren (Ro) zu übertragende Drehmoment und die Krei selwirkung bei Änderung der Flugebene ausgenutzt. Die Ach sen (A) der Rotorblätter (B) sind innerhalb eines Winkels bis 5° gegenüber den Rotorachsen (Ra) nach unten und sonst innerhalb eines Winkels von 0° bis 10° in allen Richtungen frei beweglich, indem sie in den Rotornaben (N) mittels je weils einer Kugelkalotte (K) gelagert sind. Die Begrenzung der Beweglichkeit erfolgt bei jedem Rotorblatt (B) über zwei Gelenkhebel (G1) und (G2), von denen einer (G1) längs verstellbar ausgebildet ist. Der Anstellwinkel der Rotor blätter (B) wird zunächst im Stillstand mit Hilfe des längsverstellbaren Gelenkhebels (G1) auf einen Mittelwert eingestellt. Der Gelenkhebel (G1) ist über das Lager (L1) an der Rotornabe (N) gelagert; der Gelenkhebel (G2) ist bei (L2) am Rotorblatt (B) fest eingespannt. Alle Gelenke des Gelenkhebelsystems (L1, G1, G2, L2) sind Kugelgelenke.

Die Funktionsweise der Rotorköpfe ist die folgende: Steigt das auf die Rotoren zu übertragende Drehmoment infolge ei ner Erhöhung der Drehzahl, so bleiben die Rotorblätter ge genüber der Drehrichtung etwas zurück. Hierdurch wird die Entfernung zwischen (L1) und (L2) größer. Dies hat wegen der festen Einspannung des Hebels (G2) bei (L2) zur Folge, daß über das Gelenkhebelsystem (L1, G1, G2,) die Rotorblät ter bei (L2) abgesenkt werden, wodurch der Anstellwinkel verkleinert wird. Im Geradeausflug stellt sich selbsttätig ein an das übertragene Drehmoment angepaßter Anstellwinkel ein. Bei Änderung der Flugrichtung, gleichgültig ob in ho rizontaler oder vertikaler Richtung, ändert sich naturgemäß die Flugebene des Flugdrachens. Hierbei tritt die Kreisel wirkung ein, durch welche die Rotorblätter das Bestreben haben, in der ursprünglichen Flugebene zu verharren. Auch hierbei treten Änderungen der Entfernungen zwischen (L1) und (L2) ein, welche durch Änderungen des Anstellwinkels der Rotorblätter kompensiert werden.

Durch die hier beschriebene vollgelenkige und selbsttätige Ausbildung der Rotorköpfe überlagern sich die Wirkungen von Änderungen der Drehmomente und des Kreiseleffektes. Je größer die Änderungen der Drehmomente und der Flugrichtung bzw. -ebene sind, desto größer sind auch die Änderungen des Anstellwinkels. Hierdurch ist es möglich, auf die sehr kom plizierte Taumelscheibenkonstruktion zu verzichten, wie sie bei Hubschraubern Anwendung findet.

Der erfindungsgemäße Flugdrachen ist auch mit einem Fahr werk ausgerüstet. Es besteht aus zwei Hinterrädern (H) und einem Vorderrad (V), welche alle mit unabhängig voneinander betätigbaren Bremsen ausgerüstet sind. Üblicherweise sind die Scheibenbremsen (Sch). Das Vorderrad (V) ist zudem mit tels einer Teleskopgabel (Te) abfederbar. Solange beim Lan den das Vorderrad (V) den Boden noch nicht berührt, können die Hinterradbremsen als Lenkbremsen eingesetzt werden.

Der Flugdrachen kann in einer komfortablen Ausführungsform mit einer geschlossenen heizbaren Kabine (Kab) für zwei Personen ausgerüstet werden. Die Beheizung erfolgt durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasserkreislauf.

Die Kraftstoffversorgung der Motoren erfolgt aus 30-l- Tanks, welche ausklinkbar an der Kabinenrückwand bzw. an der Rahmenkonstruktion angebracht sind. Der Kraftstoff wird über kuppelbare Schläuche den Motoren zugeführt. Auf diese Weise kann man sich den Kraftstoff mit dem Auto (oder zu Fuß) an einer Tankstelle besorgen.

Für Notfälle besitzt der Flugdrachen auch einen (vorgeschriebenen) Rettungsfallschirm (Rf). Dieser ist in eingefaltetem Zustand in einer oberhalb der Tragflächen auf einem Mast angeordneten Kapsel untergebracht und kann vom Pilotensitz aus betätigt werden.

Claims

1. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen mit den folgenden Merkmalen:

1.1 Der Flugdrachen ist mit in den Tragflächen symmetrisch zu seiner Längsachse (M) angeordneten antreibbaren Rotoren (Ro) ausgerüstet, deren Rotorköpfe (Ko) vollgelenkig ausgebildet sind.
1.2 Die Rotoren (Ro) werden gegenläufig mit Motoren (Mo) angetrieben, welche während des Fluges ein- und aus kuppelbar und deren Drehzahlen variabel sind. Auch der Anstellwinkel der Rotorblätter (B) ist variabel.
1.3 Die in den Tragflächen des Flugdrachens für die Rotoren (Ro) vorgesehenen kreisrunden Öffnungen (Roö) können teilweise oder ganz verschlossen oder geöffnet werden.
1.4 Der Flugdrachen besitzt die übliche Schwerpunktlenkung.
1.5 Zumindest die auf Zug beanspruchten Tragelemente des Flugdrachens bestehen aus besonders leichten Werkstoffen in Kombination mit herkömmlichen Verbindungselementen.

2. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotor (Ro) von einem eigenen Motor (Mo) angetrieben wird.

3. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (Mo) serienmäßige 2-Taktmotoren mit mindestens je 45 kW Leistung und Wasserkühlung sind.

4. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Rotoren (Ro) über serienmäßige Gelenkwel len (G) oder hydraulisch erfolgt.

5. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein- und auskuppelbare Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe beide Rotoren (Ro) von nur einem der beiden Motoren (Mo) angetrieben werden können.

6. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rotorblätter (B) im Inneren (der Mittelachse (M) des Flugdrachens zugewandten) Halbkreis der Rotoröffnung (Roö) nach vorne, im äußeren nach hinten bewegen.

7. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (Ro) mit vollgelenkigen, selbsttätigen Rotor köpfen (Ko) ausgerüstet sind, wobei die Achsen (A) der Rotor blätter (B) bis zu einem Winkel von 10° von der Senkrechten zu den Rotorachsen (A) und zur Senkrechten (=Normalen) auf die Rotorkreislinien (Rokr) abweichen können und wobei diese Abweichungen von einem Gelenkhebelsystem (G1, L1, G2, L2) be grenzt werden.

8. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Rotorblätter (B) in der Ruhestel lung der Rotorköpfe (Ko) mit Hilfe der längsverstellbaren Ge lenkhebel (G1) auf einem Mittelwert fixiert ist.

9. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Rotorblätter (B) direkt proportio nal zur Abweichung ihrer Achsen (A) von der Senkrechten auf die Flugebene des Flugdrachens und von der Senkrechten (=Normalen) auf die Rotorkreislinien (Rokr) ist.

10. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunktlenkung des Flugdrachens durch Verlagerung der Sitzposition des Piloten geschieht, wobei der Pilotensitz als Pendelsitz (P) ausgebildet ist und der Pendelsitz stufen los in jede Richtung (nach vorne, hinten, rechts, links) ver schiebbar ist.

11. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der inneren Halbkreise der Rotoröffnungen (Roö) Jalousieklappen (J) angeordnet sind, welche durch ansteigen den Staudruck selbsttätig in ihre Schließposition bringbar sind.

12. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Jalousieklappen (J) in der Schließposition ver- und entriegelbar sind.

13. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Halbkreise der Rotoröffnungen (Roö) mittels äußerer Klappen verschließbar sind.

14. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er ein aus zwei Hinterrädern (H) und einem Vorderrad (V) bestehendes Fahrwerk besitzt, wobei jedes Rad mittels einer Scheibenbremse (Sch) unabhängig gebremst werden kann und das Vorderrad mittels einer Teleskopgabel (Te) abfederbar ist.

15. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er eine heizbare, geschlossene Kabine (Kab) für zwei Per sonen aufweist.

16. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (Mo) vor den Hinterrädern (H) angeordnet sind.

17. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motor (Mo) ein an der Kabinenrückwand oder Rahmen konstruktion ausklinkbar befestigter 30-l-Tank zugeordnet ist, wobei die Kraftstoffzufuhr über kuppelbare Schläuche er folgt.

18. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die auf Zug beanspruchten Tragelemente des Flugdrachens aus glasfaserkunststoff-verstärktem Bambusrohr bestehen, wobei als Verbindungselemente handelsübliche Quetscharmaturen in Kombination mit Mehrkomponentenkleber vorgesehen sind.

19. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Rotoreinfassungen, Abdeckklappen, Fachwerkträger und Rotorblätter aus glasfaserkunststoff-verstärktem Bambus rohr bestehen, wobei als Verbindungselemente handelsübliche Quetscharmaturen in Kombination mit Mehrkomponentenkleber vorgesehen sind.

20. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen und Hohlprofile mit Styropor ausgefüllt und die Oberflächen mit Glasfaserkunststoff überzogen und geglät tet sind.

21. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen durch Lösen versplinteter Steckbolzen leicht abnehmbar sind.

22. Start- und landebahnunabhängiger Flugdrachen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Rettungsfallschirm (Rf) ausgerüstet ist, welcher sich in eingefaltetem Zustand in einer oberhalb der Tragflächen auf einem Mast angeordneten Kapsel befindet.