DE558426C

DE558426C - Device for reducing the dynamic effect produced by rotating cylinders with a Magnus effect in the wind direction

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Publication number: DE558426C
Application number: DEM110898D
Authority: DE
Original assignee: ANTONIO LONGO DR; GIAN DOMENICO MATTIOLI DR
Current assignee: ANTONIO LONGO DR; GIAN DOMENICO MATTIOLI DR
Priority date: 1928-07-02
Filing date: 1929-07-02
Publication date: 1932-09-07

Description

Die bekannte Erscheinung, daß infolge des Magnuseffektes ein in einem strömenden Medium in Umlauf befindlicher Drehzylinder eine bedeutende quer gerichtete Kraft erzeugt, ist mit dem praktisch sehr schwerwiegenden Übelstand verbunden, daß der dem Strome durch einen solchen Drehzylinder entgegengesetzte Widerstand sehr groß ist. Erfindungsgemäß wird nun eine bedeutende Herabsetzung der bei Drehzylindern mit Magnuseffekt in der Windrichtung hervorgebrachten dynamischen Wirkung mit einfachen Mitteln dadurch erreicht, daß an der Druckseite des Drehzylinders mit Abstand eine zylindrische dünne Wand vorgesehen wird, die den Zylinder auf einem bestimmten Bogen umgibt.The well-known phenomenon that as a result of the Magnus effect one in a flowing Rotating cylinder in circulation generates a significant transverse force, is connected with the practically very serious disadvantage that the flow through such a rotary cylinder opposite resistance is very large. According to the invention is now an important one Reduction of the amount produced by rotating cylinders with the Magnus effect in the direction of the wind dynamic effect achieved by simple means that on the pressure side of the rotary cylinder at a distance a cylindrical thin wall is provided which holds the cylinder on a particular Arch surrounds.

Durch diese sich auf mindestens einen Teil der Länge des Drehzylinders erstreckende Wand wird der in der Druckzone befindliche Teil der Drehzylinderfläche der Berührung mit dem treibenden Strom entzogen und so die dynamische Wirkung in der Windrichtung erheblich vermindert, während die Tragfähigkeit nahezu unverändert bleibt. Beispielsweise ermöglicht die durch die Wand nach der Erfindung hervorgerufene Widerstandsverminderung des Rotorsegels, den am höchsten am Wind anliegenden Kurs und damit den kürzesten Weg zu nehmen.Through this extending over at least part of the length of the rotary cylinder Wall becomes that part of the rotary cylinder surface of the contact located in the pressure zone withdrawn with the driving current and so the dynamic effect in the wind direction considerably reduced, while the load-bearing capacity remains almost unchanged. For example enables the drag reduction brought about by the wall according to the invention of the rotor sail, to take the course closest to the wind and thus the shortest route.

Man hat schon vorgeschlagen, zur Erzielung von Antriebswirkungen mittels Magnuseffektes eine umlaufende Fläche mit anschließenden ruhenden Profilkörpern zusammenwirken zu lassen. Für derartige Antriebs-Vorrichtungen haben Versuche einen Auftrieb von höchstens etwa 2 ergeben, während die Anordnung von Wand und Drehzylinder nach der Erfindung leicht einen Auftrieb von 9 bis 10, ja sogar von 16 erzielen läßt. Ebenso ist es bekannt, am Drehzylinder Leitkörper für den Wind vorzusehen und diese Körper dort anzuordnen, wo das strömende Medium sich teilt, um sich nach Umkreisung des Zylinders wieder zu vereinigen. An dieser Stelle ist nicht die Zone größten Druckes, in der erfindungsgemäß die zylindrische dünne Wand angeordnet wird, der diese Leitkörper im übrigen auch in der Formgebung nicht gleich sind.It has already been proposed to achieve driving effects by means of the Magnus effect a circumferential surface interact with adjacent static profile bodies allow. For such drive devices, tests have shown a buoyancy of at most about 2, while the Arrangement of wall and rotary cylinder according to the invention easily a buoyancy of 9 up to 10, even 16 can be achieved. It is also known to have guide bodies on the rotary cylinder for the wind and to arrange these bodies where the flowing medium splits in order to reunite after circling the cylinder. At this Place is not the zone of greatest pressure, in which, according to the invention, the cylindrical thin Wall is arranged, which this guide body also not in the rest of the shape are the same.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise mehrere Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung. Abb. 1 und 2 veranschaulichen schematisch eine erste Bauart der Vorrichtung im Längsschnitt und im Grundriß, während Abb. 3 das zugehörige aerodynamische Kräftebild und Abb. 4 ein Vergleichsdiagramm der kinametischen und der dynamischen Größen wiedergibt. Abb. 5, 6 und 7 zeigen im Längsschnitt und Querschnitt so-The drawing shows, for example, several embodiments of the device the invention. Figs. 1 and 2 schematically illustrate a first type of device in longitudinal section and in plan, while Fig. 3 shows the associated aerodynamic force diagram and Fig. 4 shows a comparison diagram of the kinametic and dynamic Sizes. Fig. 5, 6 and 7 show in longitudinal section and cross-section so-

wie in schaubildlicher Darstellung die Vorrichtung in ihrer Anwendung bei dem Antrieb von Schiffen. Abb. 8 läßt schematisch die Benutzung der Erfindung für den An-5 trieb von Flugzeugen erkennen, und Abb. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der neuen Vorrichtung.as in the diagrammatic representation of the device in its application to the drive of ships. Fig. 8 shows schematically the use of the invention for the propulsion of aircraft, and Fig. 9 shows a further embodiment of the new device.

Die Vorrichtung nach Abb. 1 und 2 besteht aus einem Drehzylinder C, der um die Achsel umläuft. Ein Teil der Mantelfläche des Zylinders C ist durch eine ihn mit Abstand umgebende zylindrische dünne Wandung E abgedeckt, die durch die Träger G, H fest oder einstellbar gehalten ist. Die Wandung .E kann zusammen mit den Träger η G., Jf um den Zylinder C gedreht und dann in der gewünschten Lage festgestellt werden. Wenn die ganze Vorrichtung der Wirkung eines Luft- oder Wasserstromes ausgesetzt und der Zylinder durch einen Motor in Umdrehung versetzt ist, unterliegt sie auf Grund des Magnuseffektes der Wirkung einer Kraft, deren Richtung gegenüber der Richtung des Luft- oder Wasserstromes durch Änderung der Lage der Wandung E zu dem Zylinder C geändert werden kann.The device according to Fig. 1 and 2 consists of a rotary cylinder C, which rotates around the armpit. A part of the outer surface of the cylinder C is covered by a thin cylindrical wall E which surrounds it at a distance and which is held in a fixed or adjustable manner by the supports G, H. The wall .E can be rotated together with the carrier η G., Jf around the cylinder C and then found in the desired position. If the whole device is exposed to the action of an air or water flow and the cylinder is set in rotation by a motor, it is subject to a force due to the Magnus effect, the direction of which is opposite to the direction of the air or water flow by changing the position of the wall E can be changed to cylinder C.

Die Vorrichtung nach Abb. 1 und 2 kann (vgl. Abb. 3) eine Resultierende F der entstehenden Drücke liefern, die der bei Nicht-Vorhandensein der Wandung E durch den Zylinder C unter sonst gleichen Verhältnissen erreichbaren Höchstkraft F' annähernd gleich ist, deren Richtung aber der Senkrechten R zu der Geschwindigkeit V weit näher als die Kraft P' liegt. Um dies zu erreichen, braucht man nur die Wandung E in* der in Abb. 3 angegebenen Weise zu verstellen und in der neuen Lage zu befestigen und dem Zylinder C eine Geschwindigkeit erteilen, die etwas größer, etwa i,3mal so groß wie die Geschwindigkeit ist, die erforderlich ist, um die Kraft F' mit dem nicht durch die Wandung E abgedeckten Zylinder zu erzeugen.The apparatus of Fig. 1 and 2 (see. Fig. 3) a resultant F provide the resulting pressures, which is approximately equal to the achievable at non-existence of the wall E by the cylinder C, under otherwise identical conditions, maximum force F ', whose However, the direction of the perpendicular R to the speed V is far closer than the force P ' . In order to achieve this, one only needs to adjust the wall E in * in the manner indicated in Fig. 3 and fix it in the new position and give the cylinder C a speed that is somewhat greater, about 1.3 times as great as the speed which is required to generate the force F ' with the cylinder not covered by the wall E.

Die Vorrichtung der Abb. 1 und 2 besitzt eine ungefähr doppelt so große Empfindlichkeit wie ein ohne Abdeckwandung arbeitender Drehzylinder gleicher Abmessungen. Dies ist dadurch bedingt, daß die Wandung das Widerstandsprofil etwa auf fünf Sechstel herabsetzt. Durch Änderung der Lage der Wandung E gegenüber dem Zylinder C läßt sich die Wirkung der Vorrichtung regeln. Verstellt man die Wandung E um einen gegebenen Winkel in der Richtung, aus der der Wind bläst, so kann die Empfindlichkeit der Vorrichtung dem nicht mit einer Wandung £ versehenen Zylinder angeglichen werden. Dabei ergibt sich jedoch ein gewisser Vorteil in der Größe der entwickelten Kräfte. Bei Verstellung der Wandung £ in der entgegengesetzten Richtung nimmt die Empfindlichkeit wieder zu, die Treibfähigkeit aber ab, wenn die Drehgeschwindigkeitt auf nicht übermäßige Werte beschränkt gehalten wird.The device of Figs. 1 and 2 has approximately twice as great a sensitivity as a rotating cylinder of the same dimensions that works without a cover wall. This is due to the fact that the wall reduces the resistance profile to about five sixths. By changing the position of the wall E with respect to the cylinder C , the action of the device can be regulated. If the wall E is adjusted by a given angle in the direction from which the wind is blowing, the sensitivity of the device can be adjusted to the cylinder which is not provided with a wall E. However, there is a certain advantage in the size of the forces developed. If the wall £ is adjusted in the opposite direction, the sensitivity increases again, but the propulsive power decreases if the speed of rotation is kept limited to not excessive values.

Die Wandung E kann aus mehreren Teilen bestehen, die gegenseitig verschiebbar sind, um den von der Wandung umfaßten Bogen der Zylinderfläche nach Bedarf vergrößern oder verringern zu können. Ferner kann das Wandungsprofil von der in Abb. 1 und 2 dargestellten Kreisbogengestalt abweichen und jede beliebige Form erhalten, die geeignet ist, im Sinne der Erfindung den Sektor der Zylinderfläche, der sich in der Überdruckzone befindet, von der Berührung mit dem Luft- oder Wasserstrom auszuschließen.The wall E can consist of several parts which are mutually displaceable in order to be able to enlarge or reduce the arc of the cylinder surface encompassed by the wall as required. Furthermore, the wall profile can deviate from the circular arc shape shown in Fig. 1 and 2 and be given any shape that is suitable, within the meaning of the invention, the sector of the cylinder surface, which is located in the overpressure zone, from contact with the air or water flow to exclude.

Bei dem in Abb. 5 bis 7 dargestellten Rotorsegel, das aus einem mit seiner Drehachse^ senkrecht zum Schiffsdeck stehenden und in Lagern B₁ P geführten Metallzylinder C besteht, ist die zylindrische Wandung E₁ die einen Bogenteil des Zylinders C auf dessen ganzer axialer Länge mit Abstand umgibt, an ihren Enden fest mit zwei dazu senkrechten Scheiben G und H verbunden, von denen die eine, G, auf dem Lager F der Wellet und die andere, H, auf einem am Schiffsdeck befestigten Lager L drehbar aufruht. Mittels der Scheiben G₁H kann die Wandung E in jede beliebige Winkelstellung zu dem Zylinder C gedreht und in der jeweiligen Einstellage gesichert werden. Die Drehung der Wandung E kann mittels eines Zahnrades N erfolgen, das z. B. durch den Wind selbst mit Hilfe von geeigneten Kraft-Übertragungsmitteln bewegt wird.In the rotor sail shown in Fig. 5 to 7, which consists of a metal cylinder C standing with its axis of rotation ^ perpendicular to the ship's deck and guided in bearings B ₁ P , the cylindrical wall E ₁ is one arc part of the cylinder C over its entire axial length surrounds at a distance, firmly connected at their ends to two perpendicular discs G and H , one of which, G, rests rotatably on the bearing F of the shaft and the other, H, on a bearing L attached to the ship's deck. By means of the washers G ₁ H , the wall E can be rotated into any desired angular position relative to the cylinder C and secured in the respective setting position. The rotation of the wall E can be done by means of a gear N which z. B. is moved by the wind itself with the help of suitable power transmission means.

Mittels des Motors M setzt man den Zylinder C in Umdrehung und regelt die Drehzahl so, daß entsprechend dem jeweiligen Wind die größte Triebkraft entwickelt wird. Darauf stellt man die Wandung E in bezug auf den relativen Wind so ein, daß die erhaltene 'Höchstkraft eine Richtung einnimmt, die die größte Komponente in der Richtung des Schiffskurses ergibt. Bei etwa vier Fünftel der Gesamtheit der Schiffskurse ist es vorteilhaft, wenn die durch den Wind erzeugte Kraft F (vgl. Abb. 4) der zu dem Winde senkrechten Richtung R möglichst nahe liegt. Ist nämliche die Windgeschwindigkeit undw no die Schiffsgeschwindigkeit, so istz> die relative Windgeschwindigkeit, der die bei teilweise abgedecktem Drehzylinder erhaltene Kraft F und die bei nicht abgedecktem Drehzylinder erzielte Kraft F' entspricht.By means of the motor M , the cylinder C is set in rotation and the speed is regulated so that the greatest driving force is developed according to the respective wind. The wall E is then adjusted with respect to the relative wind in such a way that the maximum force obtained adopts a direction which results in the greatest component in the direction of the ship's course. With around four fifths of the total number of ship's courses, it is advantageous if the force F generated by the wind (see Fig. 4) is as close as possible to the direction R perpendicular to the winch. Is same wind speed andw no boat speed, so istz> the relative wind speed corresponding to the power obtained in partially COVERED rotary cylinder F and the Goals not COVERED rotary cylinder force F '.

Die Komponente OA der Kraft F in der Richtung u, d. h. die für die jeweilige Fahrtrichtung wirksame Kraft, ist weit größer als die gleichgerichtete Komponente OA' der Kraft F'. Dies beweist, daß es vorteilhaft ist, die Kraft F möglichst der Senkrechten η zum relativen Wind für die Kurse zu nähern, dieThe component OA of the force F in the direction u, ie the force effective for the respective direction of travel, is far greater than the rectified component OA 'of the force F'. This proves that it is advantageous to bring the force F as close as possible to the perpendicular η to the relative wind for courses which

zwischen der Halbierenden des von den Kräften F und F' eingeschlossenen Winkels einerseits und dem der Windrichtung mögliehst unmittelbar entgegengesetzten Kurs liegen, während für die übrigen Fahrrichtungen die Kraft F' vorteilhafter ist.between the bisector of the angle enclosed by the forces F and F ' on the one hand and the course which is as directly opposite as possible to the wind direction, while the force F' is more advantageous for the other driving directions.

Infolge der Einstellbarkeit der Wandung E läßt sich für jeden Kurs die hierfür vorteilhafteste Kraft dadurch erzielen, daß die LageAs a result of the adjustability of the wall E , the most advantageous force for this can be achieved for each course by adjusting the position

ίο der Wandung zum Drehzylinder dem Wind entsprechend gewählt wird. Von der mit der Windrichtung möglichst zusammenfallenden bis zu der zur Windrichtung um etwa 30° geneigten Kursrichtung gestattet die Vorrichtung nach der Erfindung eine Kraft F zu erzielen, die der Linie η um 10 bis 15° näher liegt als die mit dem nicht abgedeckten Zylinder erreichbare Kraft F'. Für die übrigen Kursrichtungen bewirkt die Verstellung der Wandung E an der Windseite, daß die Kraft F mit der Richtung der Kraft F' zusammenfällt und die Kraft F' an Größe zuweilen übertrifft. Für jeden Kurs erweist sich also die Anwendung der Wandung E als vorteilhaft.ίο the wall to the rotary cylinder is selected according to the wind. From the course direction which coincides with the wind direction as much as possible to the course direction inclined by about 30 ° to the wind direction, the device according to the invention allows a force F to be achieved which is 10 to 15 ° closer to the line η than the force achievable with the uncovered cylinder F '. For the other course directions, the adjustment of the wall E on the windward side has the effect that the force F coincides with the direction of the force F ' and sometimes exceeds the force F' in size. The use of the wall E has proven to be advantageous for every course.

Der nach dem Verhältnis OA : OA' der wirksamen Kräfte gemessene Gewinn ändert sich mit der Änderung der Bewegungsrichtung u dem Wind gegenüber und erreicht rasch erhebliche Werte für an die Windrichtung sich eng anschließende Kurse. Wenn man einen Durchschnitt durch die Gesamtheit der Kurse zieht und als Windgeschwindigkeit das i,5 fache der Schiffsgeschwindigkeit annimmt, so kann der Gewinn, der mit der neuen Vorrichtung gegenüber den bekannten gleichartigen Anordnungen erzielt wird, auf 30 bis 50 °/₀ geschätzt werden, wenn man den überbau des Schiffes berücksichtigt. Bei schwachen Winden steigert sich dieser Gewinn und erreicht bei einer der Schiffsgeschwindigkeit gleichen Windgeschwindigkeit sogar 80 °/„.The gain measured according to the ratio OA: OA 'of the effective forces changes with the change in the direction of movement u in relation to the wind and quickly reaches considerable values for courses closely following the wind direction. If one draws an average through the entirety of the courses and assumes 1.5 times the ship's speed as the wind speed, the profit that is achieved with the new device compared to the known similar arrangements can be estimated at 30 to 50 ° / ₀ , if you take into account the superstructure of the ship. This gain increases with weak winds and even reaches 80 ° / “at a wind speed that is the same as the ship's speed.

Bei Flugzeugen kann die Vorrichtung nach der Erfindung auf den Flügeln des Flugzeuges mit großem Vorteil angebracht werden, wie Abb. 8 zeigt. Die Achse des Drehzylinders ist in diesem Falle in waagerechter Lage senkrecht zu der Flugrichtung angeordnet und wird in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung in Umdrehung versetzt. Die Vorrichtung kann hier vor allem zur Erleichterung des Auffliegens des Flugzeuges benutzt werden. Dem nicht abgedeckten Zylinder gegenüber wird durch die dünne zylindrische Wand auch der weitere Vorteil erreicht, daß bei gleicher Tragfähigkeit der Flugwiderstand ungefähr halb so groß ausfällt und daher die dem Flugzeug zur Erzielung einer bestimmten Geschwindigkeit zu erteilende Kraft halb so groß wie bei einem Flugzeug mit nicht abgedecktem Drehzylinder ist. Wie Abb. 9 zeigt, kann die Deckwandung E₁, die den Drehzylinder C₁ teilweise umschließt und wenigstens an der Luftseite möglichst dicht der Zylinderfläche sich nähert, auch mit einer Schwanzfläche Q verbunden werden.In the case of aircraft, the device according to the invention can be attached to the wings of the aircraft with great advantage, as FIG. 8 shows. In this case, the axis of the rotary cylinder is arranged in the horizontal position perpendicular to the direction of flight and is set in rotation in the direction indicated by the arrow. The device can be used here primarily to facilitate the flight of the aircraft. Compared to the uncovered cylinder, the thin cylindrical wall also has the further advantage that with the same load-bearing capacity, the flight resistance is about half as great and therefore the force to be imparted to the aircraft to achieve a certain speed is half as great as with an aircraft not covered rotary cylinder is. As Fig. 9 shows, the top wall E ₁ , which partially surrounds the rotary cylinder C ₁ and approaches the cylinder surface as closely as possible at least on the air side, can also be connected to a tail surface Q.

Claims

Patent claims:

1. A device for reducing the dynamic effect produced in rotating cylinders with Magnus effect in the wind direction, characterized in that a cylindrical thin wall (E) is provided at a distance on the pressure side of the rotating cylinder (C).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the wall (E) consists of parts which are mutually displaceable.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the wall (E) is firmly connected to disks (G, H) which are rotatably mounted at the ends of the shaft (A) of the rotary cylinder (C).

1 sheet of drawings

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