DE518733C

DE518733C - Fluegelrad

Info

Publication number: DE518733C
Application number: DEST43919D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-02-25
Filing date: 1928-02-25
Publication date: 1931-02-19
Also published as: FR640890A; US1753252A; GB285911A

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Flügeln, Schaufeln o. dgl. versehenes Rad, welches als sich in einem Fluidum bewegender Hub- und Triebapparat benutzt werden kann oder auch als Motor, der durch ein in Bewegung befindliches Fluidum angetrieben wird. Die Flügel u. dgl. sind um eine Mittelachse verteilt angeordnet, um die sie sich drehen können. Jeder Flügel führt gleichzeitig periodisch eine schwingende Bewegung um zur Mittelachse parallele Achsen aus, wobei die Schwingungsperiode der Umdrehungsperiode der Zentralachse entspricht und die Schwingungen der Flügel so gesteuert werden, daß die Normalen zu einer starr mit den Flügeln o. dgl. verbundenen Bezugsgeraden sich stets in einem festen Punkt schneiden.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird die Steuerung der Flügelschwingungen mit Hilfe von an den Flügeln befestigten Stangen bewirkt, die in einer Gabel enden, wobei die verschiedenen Gabeln eine gemeinsame Achse umfassen, die den Schnittpunkt der Normalen auf die Flügel bildet. Hat das Flügelrad bei Apparaten dieser Art einen beträchtlichen Durchmesser (Turbine, Hubrad für Flugzeug usw.), so ist der Abstand zwischen dem Schnittpunkt der Normalen und der Mitte des Rades verhältnismäßig groß, so daß man den erwähnten Gabeln ebenfalls eine beträchtliche Länge geben muß, die mindestens das Doppelte des erwähnten Abstandes beträgt. Diese Ausführung der Gabeln bedingt ein erhebliches Mehrgewicht des Apparates sowie Reibungen infolge Gleitens der Gabeln längs der gemeinsamen Achse.

Außerdem ist es zum Aufbau eines solchen Rades unerläßlich, die Zentralachse fliegend zu lagern, λνεϋ sonst die Gabeln vor dem Ende der Achse sich nicht drehen könnten. Aus diesem Grunde kann die Achse keine äußere Stützung finden, und die fliegende Lagerung bedingt eine Welle von größerem Trägheitsmoment als eine an ihren beiden Enden gelagerte Welle. Deshalb ist eine Welle größeren Querschnitts erforderlich, was wiederum das Gewicht des ganzen Apparates erhöht. Der weitaus größte Nachteil eines solchen Rades liegt aber in der Notwendigkeit, außerhalb des Rades, d. h. in fliegender Lagerung, einen festen Träger zur Lagerung der gemeinsamen Achse anzuordnen, auf dem die Gabeln sowie die Organe zum Verschieben der Achse gleiten können. Eine solche Bauart ist in der Praxis infolge des dadurch bedingten hohen Gewichts unmöglich.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung schafft hier Abhilfe und ist dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Flügeleinheit eine der die Flügelanstellung steuernden Gelenkstangen mit einer zur Normalen des Flügels stets parallel bleibenden Steuerstange verbunden

ist, die im Exzenter so geführt wird, daß die Richtung ihrer Gleitbewegung durch den Exzentermittelpunkt verläuft.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Apparates dargestellt, . der zum Hub und zur Propulsion in der Luftbestimmt ist, und zwar zeigen Abb. ι schematisch den Schwingungsmechanismus für die Flügel, Abb. 2 in seitlicher Ansicht ein FKi-IQ gelrad unter Weglassung des Exzentrierantriebes, Abb. 3 einen Schnitt in vergrößertem Maßstabe nach 3-3 von Abb. 2 und Abb. 4 einen Schnitt nach 4-4 von Abb. 3.

In Abb. ι bezeichnet 5 die Mittelwelle, um welche das Flügelrad sich dreht, C den Bewegungskreisbogen des Gelenkpunktes 7 jedes Flügels 15 um den zugehörigen Arm 14, der auf der Welle 5 befestigt ist. Eine Scheibe 8 wälzt sich auf Rollen 1, 2, 3 ab und dreht sich um eine Achse 4', die in einem bestimmten Abstand von der Achse 4 der Welle 5 liegt. An der Scheibe 8 ist radial eine Führung 9 o. dgl. angebracht. An jedem Stern- oder Tragarm 14 der Flügel ist bei 12 ein starrer Winkelhebel 10-11 drehbar, der einen rechten Winkel bildet und dessen einer Schenkel 10 in der Führung 9 der Scheibe gleitet, während der andere Schenkel 11 an einer Pleuelstange 18 angelenkt ist, die parallel· zum Tragarm 14 liegt und deren Länge dem Abstand zwischen den Gelenkpunkten 7 und 12 entspricht. Das andere Ende der Pleuelstange 18 ist bei 13 am Flügel 15 drehbar befestigt. Die Gelenkteile 11, 14, 15, 18 bilden ein Gelenkparallelogramm. Wenn man die zur Geraden 7, 13 der Flügelunterseite senkrecht stehende Normale durch 7 gehen läßt, so zeigt der Vergleich der beiden ähnlichen Dreiecke 4, 4', 12 und 4, 6, 7, daß die zu 7, 13 senkrecht stehende Normale stets durch den Punkt 6 der verlängerten, die Zentren 4 und 4' verbindenden Geraden hindurchgeht, und zwar bei jeder beliebigen Winkellage des Tragarmes 14 zur Welle 5. Dieser Schnittpunkt 6 ist allen Normalen der übrigen Flügel gemeinschaftlich, wenn die Gelenke 7 auf dem Kreis C und sämtliche Scheitel 12 der rechtwinkligen Stangen ι ο und 11 auf dem Kreisbogen C des Mittelpunktes 4 liegen. In Abb. ι zeigt i5^e eine zweite Stellung des Flügels 15 nach Ausführung eines gewissen Winkelausschlages; die Stellungen der übrigen Teile sind mit demselben Bezugszeichen, jedoch mit dem Indexe bezeichnet. Das Rad der Abb. 2 hat die Gestalt eines Sternes, dessen Arme 14 die Flügel 15 tragen. Jeder Sternarm sitzt auf einer Scheibe 16 (Abb. 3), die mit der Welle 5 fest verbunden ist. Die Arme bestehen nach Belieben aus Blech, Holz, Duraluminium usw. und erhalten im Schnitt eine windschnittige Profilie rung. Als Befestigungsansätze der Flügel 15 dienen Blechplatten 17, die an den Anlenkungsstellen 7 der Arme eine Verstärkung erhalten. Die Bleche 17 sind U-förmig zu ,Bügeln gebogen. An einem zweiten Zapfen 13 ist eine Pleuelstange 18 angelenkt, deren anderes Ende um den kürzeren Arm 11 des Winkelhebels 10-11 sich dreht. Die Scheitel sämtlicher Winkelhebel sitzen auf Zapfen 12, die in Lagern der Scheibe 16 sich drehen. Diese Scheibe ist auf die Mittelwelle 5 aufgekeilt. Sämtliche Achsen 12 liegen auf einem gemeinschaftlichen Kreis C mit dem Zentrum 4.

Die Scheiben 8 (Abb. 3) laufen auf Rollen i, 2, 3, die an einer viereckigen Blechplatte 20 ansitzen. Letztere wird in Gleitschienen 22, 23 eines Rahmens 24 geführt, der senkrecht auf einem Träger 26 verstellbar ist. Zum Verstellen dient eine Schraubenspindel 25, die durch eine Mutter 24^ß des Rahmens 24 hindurchgeht und einen glatten Teil besitzt, mittels dessen sie in dem Lager 26° des Trägers 26 durch ein Handrad 27 oder durch einen Fernantrieb in Drehung versetzt wird. Das waagerechte Verstellen der Blechplatte

20 zum Rahmen 24 erfolgt mittels einer Schraube 28 mit ebenfalls glatter Abdrehung, die in einem Lager 31 des Rahmens 24 sich dreht. Der mit Gewinde versehene Teil geht durch eine Mutter 29, die auf einer Spindel

21 der Blechplatte 20 verschiebbar ist. Die Drehung der Schraube 28 geschieht durch ein Handrad 30 oder durch passenden Fernantrieb. "

In dem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 und 3 entspricht die Anzahl der Scheiben 8 der der Arme und Flügel. Die Scheiben liegen nebeneinander, laufen über Rollen 1, 2, 3 und drehen sich konzentrisch unabhängig voneinander. Jede Scheibe ist mit einer radialen Gleitführung versehen, in welcher mehrere Fingeransätze der Stange 10 oder mehrere i\nsätze 32 in einem Ausschnitt 33 der Stange 9 sich verstellen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende:

Der Motor des Luftfahrzeuges, der auf der Zeichnung nicht dargestellt ist, dreht die Welle 5 mit Hilfe passender Zahnübertragung. Der in Abb. 2 dargestellte Stern, bestehend aus der Scheibe 16 mit den Zapfen 12, aus den Armen 14, den Flügeln 15 und den Pleuelstangen 18, die ständig parallel zu den Armen 14 eingestellt bleiben, muß sich somit an derselben Drehbewegung beteiligen. Die Drehung der Zapfen 12 und der Winkelstangen 10, 11 bewirkt die Drehung sämtlicher Scheiben 8 um die Rollen 1, 2, 3; jedoch gleiten infolge der Exzentrizität dieser Scheiben in bezug auf die Welle 5 die Fingeransätze 32

abwechselnd in den Schlitzen So- Die Stangen Ii schwingen um die Zapfen 12, so daß die Geraden 7, 13 der Flügel, welche mit den Stangen 11 verbunden sind und die gegenüberstehenden Seiten ein und desselben Parallelogramms bilden, ebenfalls eine periodische Schwingungsperiode ausführen, deren Periode der einmaligen Umdrehungsperiode des Rades um die Welle 5 entspricht. Wenn der Apparat zum Hub und zur Propulsion in der Luft verwendet wird, so erzeugt die Bewegung der Flügel in bezug auf die Luft auf jedem derselben eine Druckresultierende, welche abhängig ist von der Art und Weise der Schwingung der Flügel. Man kann diese Schwingung ebenso wie die Charakteristiken der Flügel und ihre Umdrehung um die Mittelachse so regeln, daß die Resultierende senkrecht gerichtet ist und das Gesamtgewicht des Luftfahrzeuges ausgleicht. Dieses hebt sich infolgedessen nach Art eines Schraubenfliegers. Wenn der Führer die gewünschte Höhe erreicht hat und sich waagerecht weiterbewegen will, so genügt es, durch Änderung der Exzentrizität und ihrer Richtung eine neue Schwingungsart der Flügel zu erzielen, bei der die Gesamtresultierende der auf die Flügel einwirkenden Drücke sich in eine Senkrechte zerlegen läßt, welche den Flugapparat hebt bzw. trägt, und in eine Waagerechte, w^Telche den Apparat in Richtung der Fahrt mit einer Geschwindigkeit bewegt, die kontinuierlich von Null bis zu ihrem Maximalwert sich verändern kann.

Ein derartiges Luftfahrzeug hat vor den bekannten Luftfahrzeugen den überaus wichtigen Vorteil, daß für den Aufflug und für das Landen kein größeres Terrain notwendig ist und daß man ferner nach Wunsch die waagerechte Fluggeschwindigkeit so herabsetzen kann, daß man bei Nacht und Nebel ohne Gefahr zu fliegen imstande ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt; sie kann zahlreiche bauliche An derungen erfahren, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten. So kann die Anzahl der Räder eine beliebige sein, ebenso die Anzahl der Flügel jedes einzelnen Rades. Die Flügel können beliebige Gestaltung erhalten, der Mechanismus zu deren Schwingungsbewegung kann in anderer Weise als der beschriebenen ausgeführt werden, auch kann man jede beliebige Übertragungsvorrichtung benutzen, um die Exzentrizität der Scheiben in bezug auf die Mittelwelle zu verändern. Die Erfindung kann ebensogut für einen Apparat benutzt werden, der sich in der Luft oder einem anderen Fluidum bewegt, als auch zur Erzeugung motorischer Kraft in einem in Bewegung befindlichen Fluidum. In diesem Falle bewirkt das Fluidum die Drehung der Flügel oder Schaufeln des Rades in der oben beschriebenen Weise und liefert auf der Mittelwelle die gewünschte motorische Kraft.

Claims

Patentansprüche:

1. Flügelrad mit in einer Periode während eines Radumlaufs schwingenden Flügeln, die einen Teil eines von einem Exzenter gesteuerten · Gelenkvierecks bilden und Auf- und bzw. oder Vortrieb, insbesondere für Luftfahrzeuge, erzeugen oder Energie aus einer Strömung entnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Flügeleinheit eine (11) der die Flügelanstellung steuernden Gelenkstangen mit einer zur Normalen des Flügels (6,7) stets parallel bleibenden Steuerstange (10) starr verbunden ist, die im Exzenter (8) so geführt wird, daß die Richtung ihrer Gleitbewegung durch den Exzentermittelpunkt (4') verläuft.

2. Flügelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügeleinheit (15, 18, 11, 10, 14) ein Exzenter zugehört, der als ein auf gemeinsamen Rollen (1, 2,3) laufender, die Führung (9) der Steuerstange (10) enthaltender Ring (8) ausgebildet ist. go

Hierzu ι Blatt Zeichnungen