DE533202C - Fluegelrad mit in einer Periode waehrend eines Radumlaufs schwingenden Fluegeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flügelrad mit in einer Periode während eines Radumlaufs schwingenden Flügeln, die, von einem Exzenter gesteuert, Auf- und bzw. oder Vortrieb, insbesondere für Luftfahrzeuge, erzeugen oder Energie aus einer Strömung entnehmen, wobei der Exzenter während des Betriebes beliebig eingestellt werden kann.

Es sind bisher Flügelräder bekannt, bei denen das Schwingen der Flügel durch einen mit dem Rahmen der Maschine verbundenen Exzenter oder durch in festen Führungsbahnen gleitende Teile gesteuert wird. Derartigen Flügelrädern ist das Gesetz, nach dem die Flügel schwingen, unveränderlich vorgeschrieben. Zur Veränderung der Bewegungsrichtung von Flugzeugen mit Flügelrädern hat man auch schon Exzentersteuerungen benutzt, bei denen der Exzenter um die Steuerwellenachse verstellt werden kann. Schließlich wurde zur Erzielung des senkrechten Aufsteigens und Niedergehens von Flugzeugen vorgeschlagen, Flügelräder mit zur Vorwärtsbewegung parallelen Achsen und doppelter Exzenterbewegung für die Steuerung der Flügel zu benutzen.

Alle diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie einem Fahrzeug nur entweder Vortrieb oder Auftrieb erteilen, deren Richtung gegebenenfalls umgekehrt werden kann. Zweck der Erfindung ist es, ein Flügelrad zu schaffen, mit dem wahlweise sowohl Vortrieb als auch Auftrieb erzeugt werden können.

Gemäß der Erfindung ist die Exzenterscheibe, die die schwingenden Flügel steuert, in zwei nichtparallelen, in einer Ebene liegenden, linearen Richtungen verschiebbar.

Mit Hufe dieser Einrichtung kann man einerseits die Stellung des Exzenters, d. h. die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges, verändern/ andererseits den Ausschlag der Exzentrizität, d. h. den Ausschlag der schwingenden Flügel, wodurch sich die Vortriebskraft oder die Fahrzeuggeschwindigkeit oder das Turbinendrehmoment verändern läßt. Im Sonderfall, eines Flugzeuges z. B., kann man mit einer Stellung beginnen, bei der die Exzentermitte mit der Wellenmitte zusammenfällt, und dann die Exzentrizität allmählich so vergrößern, daß man ein ebenso nach Wunsch sich steigerndes Starten erhält.

Ebenso kann man im Fluge den Ausschlag der Exzentrizität verändern und infolgedessen auch den Ausschlag der schwingenden Flügel, wodurch sich die Vortriebskraft und infolgedessen die Geschwindigkeit sowie der Auftrieb und die gewünschte Höhe ergeben. ■ Diese beiden Kräfte können im übrigen auch

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unabhängig voneinander oder gleichzeitig ■wunschweise verändert werden. Hierdurch ergibt sich eine vorzügliche Handhabung des Flugzeuges. - - ■ ■

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung.

Abb. ι ist eine schematische Seitenansicht eines Luftfahrzeuges mit Propeller entsprechend der Erfindung. Abb. 2 ist ein senkrechter schematischer Schnitt nach Linie 2-2 von Abb. 1. Abb. 3 ist ein teilweiser Schnitt in vergrößertem Maßstabe nach Linie 3-3 von Abb. ι und die Abb. 3a ein Schnitt nach Linie 3^-3^ von Abb. 3. Abb. 4 ist ein teilweiser Schnitt mit einzelnen Abbreehungen nach Linie 4-4 von Abb. 3. Abb. 5 zeigt in Seitenansicht die Art der Montierung der Flügel. Abb. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 von Abb. 5. Abb. 7 veranschaulicht die durch den Führer' bedienten Steuerungen. Abb. 8 ist ein Schnitt nach Linie 8-8 von Abb. 7, Abb. 9 eine schematische Seitenansicht des Rades, wobei die Stellung des die schwingende Bewegung der Flügel bewirkenden Antriebes der Ruhelage der Flügel entspricht. Abb. 10 ist eine der Abb. 4 entsprechende Ansicht, bei welcher der Antrieb für die schwingende Bewegung der Flügel der Stellung beim Bewegen des Propellers in senkrechter Richtung entspricht. Abb. 11 entspricht der Abb. 5, wobei der Antrieb für die schwingende Bewegung der Flügel einer waagerechten, fortschreitenden Bewegung des Propellers entspricht.

In den Abb. 1 bis 6, welche die Anwendung des Rades auf ein Luftfahrzeug darstellen, bezeichnet 1 die Gondel, 2 ein hohles Gestell windschnittigen Querschnitts, das an der Gondel 1 befestigt ist und an seinem oberen Teil ein Gehäuse 3 in Gestalt eines Doppelkonus trägt, durch den eine Welle 4 hindurchgeht, die in Kugellagern 5 sich dreht.

Zwei sich entsprechende Räder A mit Sternarmen 6 tragen die Flügel 7. Die Sternarme 6 sind an einer Nabe 8 (Abb. 4) befestigt, die auf der Welle 4 mittels eines Keiles 9 aufsitzt. Die Sternärme 6 bzw. 6^a bestehen aus Blech und sind Windschnittig profiliert (Abb. 3a). Sie sitzen rittlings auf der Scheibe 8 und sind mit derselben verlötet. Ihre vordere Kante steht tangential zu dem Rande der Scheibe 8, so daß deren Mittellinie mit der Richtung der auf sie einwirkenden Kräfte zusammenfällt.

Die Flügel 7 sitzen mit ihren Enden in Blechplatten ι ο (Abb. 5, 6), die in geeigneter Weise ausgeschnitten sind. Auf jeder dieser . Blechplatten ι ο sind unterhalb des Flügels Platten 11 und 12 fest aufgelötet, zwischen welchen mittels Winkeleisen ein Blech 18 geeigneter Krümmung befestigt ist.

Die beiden Platten 11 und 12 tragen je zwei Löcher 20 und 20° und um diese herum Verstärkungsringe 13 und 24. An dem abgeflachten Ende der Sternarme 6 ist ein Rollenlager vorgesehen mit innerem Laufring 14 und äußerem Laufring 15, zwischen welche die Rollen 16 eingesetzt sind. Der Laufring 14 wird in die Öffnungen 20 eingesetzt. Zwei seitliche Verstärkungen 14° sichern den gegenseitigen Abstand der Platten 11 und 12. Zwischen den Platten 11 und 12 dreht sich um 20^s eine Pleuelstange 17, die radial und parallel dem zugehörigen Sternarm 6 verläuft und mit diesem durch einen kleinen Lenker 21 (Abb. 3) verbunden ist, der bei 22 auf dem Sternarm und bei 23 auf der Pleuelstange 17 drehbar ist. Das Verbindungsgelenk der Pleuelstange 17 mit dem zugehörigen Flügel entspricht an Länge dem des Sternarmes 6 mit seinem Flügel. Am Ende der Pleuelstange 17 sitzt ein Rollenlager mit innerem Laufring 25 und äußerem Laufring 2 6, zwischen welche die Rollen ·27 eingesetzt sind. Der Laufring 25 wird in die Löcher 20^a eingeschoben, und zwei seitliche Verstärkungen sorgen für die Aufrechterhaltung des gegenseitigen Abstandes der Platten 11 und 12.

Das innere Ende der Pleuelstange 17 bildet eine Gabel 28 (Abb. 3 und 4), in die zwei Achsen 29 eingesetzt sind, um welche sich zwei Rollen 30 drehen. Ringe 31, von außen auf die Gabelbleche aufgelötet, dienen zur Verstärkung des Bleches an der Stelle, wo die Achsen 29 sich befinden.

Die Rollen 30 werden in Kulissen 32 eines Kranzes 33 geführt, der um eine eigenbewegliche Scheibe 34 mit größerem Kugellager 35 drehbar ist. Die Scheibe 34 trägt einen rechteckigen Ausschnitt 36 mit senkrechten Seitenrahmenteilen 37 und 38 und waagerechten Ober- und Unterrahmenteilen 39 und 40, welche beide letztere nach innen umgefalzt sind. Die Welle 4 geht frei durch den Ausschnitt 36 hindurch. Eine am Ende des Gehäusekörpers 3 festsitzende kreisförmige Scheibe 41 weist vier senkrechte Schlitze 42, 43, 44, 45 auf, durch welche vier Bolzen 42**, 43°, 440, 45^a hindurchtreten. Die Bolzen 42" und 43° tragen ein Blech 46, die Stifte 44" und 45° ein entsprechendes Blech 47. Beide Bleche greifen in die beiden waagerechten Falzränder 39 und 40 (Abb. 4) der Öffnung 36. Die anderen Enden der vier Bolzen sind an einem Rahmen befestigt, dessen beide senkrechten Teile 48 und 49 und waagerechten 50 und 51 durch einen Ring 52 zu einem starren Ganzen verbunden sind.

Ein Doppelantrieb, bestehend aus einem Rohr 53. und einer von diesem umschlossenen Spindel 54, dient zur Bewegung des Rahmens 48, 50, 51, 52 in senkrechter Richtung und zur

waagerechten Verstellung der Scheibe 34. Zu ersterem Zwecke ist auf das Rohr 53 ein Arm

55 aufgekeilt, der durch eine Gelenkstange

56 mit einem Ende eines Winkelhebels 57 verbunden ist. Dieser dreht sich um eine Achse 59, die an der undrehbaren Ringplatte 41 gelagert ist. Das-andere Ende des Winkelhebels 57 ist mit einem Arm 58 verbunden,, der bei 60 an dem senkrecht verschiebbaren Rahmen 48-52 angelenkt ist.

Die innere Spindel 54 tritt durch die Ringplatte 41 hindurch, wo sie in einem verstärkten Teil 61 gelagert ist. Ein auf die Spindel 54 aufgekeilter Hebel 62 ist mit einem Arm 63 verbunden, der bei 64 an der waagerecht verschiebbaren Scheibe 34 angreift. Zur Verdrehung der Achsen 53 und 54 sowie der symmetrisch auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Achsen 53° und 54^ (Abb. 4) dienen auf jede dieser Achse aufgesetzte Schneckenradsektoren 68, 65, 68«, 65«, in welche Schnecken 66, 69, 66^a, 69« eingreifen, die auf Stangen 70, 67, 70°, 67° aufsitzen, die sich bis zur Gondel erstrecken.

Die in der Gondel liegenden Enden dieser Stangen (Abb. 7 und 8) sind mit einem Schraubengewinde von ungefähr 45⁰ Steigung versehen, und auf die Gewindeenden sind Muttern 71, 72, 71V72« aufgesetzt, die mit Drahtseilen 73, 74, 73°, 74° verlötet oder in anderer Weise vereinigt sind. Die Muttern 71, 72, 71«, 72^a werden durch eine Platte 82 an der Drehung verhindert. Die Drahtseile 73 und 72" liegen in einer Blechrinne 7 5 halbzylindrischer Gestalt und sind unter sich durch einen Steg 78 mit Knopf 80 verbunden. Das Führungsblech 75 ist bei 77 vertieft aufgetrieben und nimmt ein zweites entsprechendes halbzylindrisches Blech 76 auf, in dem ebenfalls Rinnen angebracht sind, in denen die Drähte 74 und 74° üegen. Auch diese sind durch einen gemeinschaftlichen. Steg 79 mit Knopf 81 verbunden.

Die Drehung des auf Trägern 83 der Gondel ι lagernden Motors 82 (Abb. 2) wird auf eine senkrechte WeEe 84 übertragen, auf; deren Ende ein Kegelrad 85 aufgesetzt ist, das mit einem auf die Welle 4 aufgekeilten; Kegelrad 86 kämmt.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Wenn der Motor 82 in Gang ist, nimmt die Welle 84 die Welle 4 durch das Kegelradgetriebe 85, 86 mit. Die Armsterne 6 und 6" sowie die Flügel 7, die Pleuelstangen 17, die Rollen 30, die Kulissen 32 und der Ringkranz 33, der sich um die Scheibe 34 abwälzt, laufen um. Die Scheibe 34 kann' sich nicht drehen, weil die waagerechten Falze 39 und 40 durch die Bleche 47 und 48 festgehalten werden, deren Bolzen 42«, 43°, 44« und 45" durch die senkrechten Schlitze 42, 43, 44, 45 der feststehenden Kreisscheibe 41 gehalten werden.

Während der Drehbewegung des Kranzes 33 um die Scheibe 34, die 'entsprechend Abb. 3 in bezug auf die Welle 4 exzentriert ist, nähern und entfernen sich nacheinander die Rollen 30, die in den Kulissen 32 geführt werden in bezug auf die Welle 4. Die Pleuelstangen 17 führen also eine radiale Bewegung aus und versetzen die Flügel in schwingende Bewegung um ihre Achse 20.

Behufs Veränderung der Exzentrizität der Scheibe 34 verschiebt man einfach die Knöpfe 80 und 8 r. Wenn man beispielsweise mittels des Knopfes 80 den Steg 78 auf der Blechrinne 75 parallel zu sich selbst nach oben verstellt, so nehmen die Drähte 73 und 73« die Muttern 7 r und 71° nach unten mit. Die Stangen 70 und 70^ drehen sich infolge- — dessen, und zwar in umgekehrtem Sinne zum Uhrzeiger, und drehen die Sektoren 68 und 68« nach unten. Bei dieser Drehung senkt das Rohr 53 den Arm 55. Der Winkelhebel 57 dreht sich, hebt den Rahmen und die Bolzen 42°, 43°, 44°, 45^a und verstellt die Bleche 46 und 47 nach oben, wodurch die Scheibe 34 nach oben mitgenommen wird.

Auf diese Weise vergrößert man die Exzentrizität in senkrechter Richtung, und zwar gleichzeitig und in gleichem Sinne für das rechte und das linke Schaufelrad.

Wenn man nun mittels des anderen Knopfes 81 den Steg 79 parallel zu sich selbst nach oben verstellt, so drehen sich die Stangen 54 und 54= unter Vermittlung der Drahtseile 74 -und 74°, der Muttern. 72 und 72°, der Stangen 67 und 67°, der Schrauben 66 und 66° und der Sektoren 65 und 6ζ^α; der Arm 62 wird nach unten geschwenkt und die Gelenkachse 64 nach links verstellt. Die mit dieser Achse fest verbundene Scheibe 34 wird waagerecht verschoben, wobei die Falze 39 und 40 auf den Blechen 46 und 47 gleiten. Dasselbe geschieht bei beiden Rädern gleichzeitig und in gleichem Sinne.

Wenn man die Stege 78 und 79, statt sie parallel zu verstellen, verdreht, indem man z. B. den Knopf 80 um sich selbst dreht, so tritt eine Relatiwerstellung der Drähte 73 und 73^a zueinander ein und infolgedessen eine verschiedene Exzentrizität der Scheiben 34 des rechten und des linken Rades. Es¹ schwingen dann die Flügel rechts und links verschieden, wodurch man Störungen korrigieren kann oder Wendungen auszuführen imstande ist. ■,. ,

Abb. 9 zeigt die Scheibe in der Stellung, wo die Achse der Welle 4 durch¹ die, Miitte des Kranzes 33 hindurchgeht, also keine Exzentrizität vorhanden ist. Die Flügel behaltein

ihre Tangentialstellung zu dem von ihnen beschriebenen Kreis, und die Reaktionen der Luft auf die Flügel heben sich gegenseitig auf. Dieser Zustand wird benutzt, wenn der Motor anlaufen, das Flugzeug aber am Boden bleiben soll. Zum Abheben vom Boden braucht lediglich nach und nach die Exzentrizität erhöht zu werden, um die Flügel in. schwingende Bewegung zu versetzen, und zwar

ίο verstellt man den Steg 78 parallel zu sich' selbst, um eine vertikale Exzentrizität zu schaffen (Abb. 10).

Die Rechnung beweist, daß dann die waagerechten Komponenten der Luftreaktion auf die Flügel sich aufheben, während die senkrechten Komponenten sich addieren. Sobald diese Auftriebresultante einen genügenden Wert .erreicht hat, hebt sich der Apparat senkrecht vom Boden ab.

20. Wenn das Fahrzeug eine genügende Höhe erreicht hat, verstellt man den Steg 79 parallel und stellt allmählich den Steg 78 in seine Mittelstellung zurück, um die waagerechte Exzentrizität zu erhalten; dann hat das Fahrzeug keinen Auftrieb mehr.

Die waagerechten Komponenten addieren sich, und der Vortrieb zwingt das Fahrzeug, sich waagerecht fortzubewegen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Flügelrad mit in einer Periode während eines Radumlaufs schwingenden Flügeln, die, von einem Exzenter gesteuert, Auf- und bzw. oder Vortrieb, insbesondere für Luftfahrzeuge, 'erzeugen oder Energie aus einer Strömung entnehmen, wobei der Exzenter während des Betriebes beliebig eingestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Exzenterscheibe (33) in zwei nichtparallelen, in einer Ebene liegenden, linearen Richtungen verschiebbar ist.
2. 2. Flügelrad nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. der Exzenterring eine Anzahl Führungen besitzt, die ein reguläres Polygon bilden, und in denen je das Ende einer !entsprechenden Schubstainge gleitbeweglich, aber nicht drehbeweglich angreift, wobei das Ende der Stange mit zwei Rollen versehen ist.
3. 3. Flügelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter in einer beweglichen Führung (46, 47) angeordnet ist, die ihrerseits in einer feststehenden, senkrecht dazu liegenden Führung (42, 43, 44, 45) verstellt werden kann.
4. 4. Luftfahrzeug mit 'einer Anzahl Flügelrädern nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß' die Einstellung aller Exzenter der verschiedenen Räder gleichzeitig durch eine einzige Steuervorrichtung geregelt wird, die der Fahrer bedient und die allen Exzentern die gleiche oder annähernd gleiche Einstellung zu geben ermöglicht.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen