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Bereich der
Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Schwebekörper, insbesondere einen Hubschrauber,
der mit einem autonomen Antrieb zu seinem Setzen in die Schwebebewegung
in einer freien Fluid-Umgebung versehen ist und weiter mit mindestens
einem Getriebe zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage seiner Schwebebewegung
versehen ist, der in der Form eines länglichen Grundmantels einer
länglichen
Form ausgeführt
ist, wobei der Grundmantel in der Richtung, die der Richtung seiner
Längsachse entspricht,
dabei mit mindestens einer Schlitzdüse zum gesteuerten Austritt
von Fluid aus dem Innenraum des Grundmantels in die freie Fluid-Umgebung versehen
ist, wobei die Schlitzdüse
auf ihrer Außenseite
einen Deckel aufweist, der mit einer von seinen Seiten mit dem Grundmantel
verbunden ist und auf seiner anderen Seite in der Stelle seines
Austrittsrandes von dem Grundmantel entfernt ist.
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Bisheriger
Stand der Technik
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Bisherige
Lösungen
der Schwebekörper,
die mit einem autonomen Antrieb zu deren Setzen in die Schwebebewegung
in einer freien Fluid-Umgebung versehen sind, sind zur Sicherstellung
der steuerbaren Parameter ihrer Richtung und/oder der Lage in jedem
Zeitpunkt mit einem geeignet ausführbaren Getriebe zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage dieser Schwebebewegung zwangsläufig versehen,
das bei beliebigen Schwebekörpern,
gleichgültig
ob von den Schiffen oder U-Booten dargestellt, die sich in der Flüssigkeit schwebend
bewegen oder beispielsweise von den Flugzeugen oder Hubschraubern
dargestellt, die sich schwebend in der Luft bewegen, in der Form
eines länglichen
Grundmantels ausgeführt
ist, dessen Man telprofil als eine geschlossene verbundene Kurve,
in Teilstrecken glatt, ausgeführt
ist. Solcher Grundmantel wird dabei zwecks Erfüllung der an ihn gestellten
Grundfunktionen der Einstellung und der Änderung der Richtung und/oder
der Lage des Schwebekörpers
mit mindestens einer Austrittsdüse zum
Zwangsaustritt von Fluid aus dem Innenraum des Mantels in die freie
Fluid-Umgebung versehen. Vergleichbare bekannte Lösungen des
Getriebes zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung finden
bisher am meisten die Anwendung bei solchen Schwebekörpern, die vorwiegend
als Hubschrauber ausgeführt
werden, bei denen die schnelle Änderung
der Lage oder der Bewegung bezüglich
ihrer verwendbaren Funktionen am meisten gewünscht wird. Einen bedeutenden Fortschritt
bei den bisher bekannten vergleichbaren Ausführungen der Getriebe zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung stellt
im Falle ihrer Nutzung bei den Schwebekörpern, die als Hubschrauber
gefertigt werden, solche Lösung
dar, die in der französischen
Patentschrift Nr. 1 332 300 beschrieben ist und die von der technischen
Ausnutzung des Coand-Effekts ausgeht.
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Im
Anschluss auf die angeführte
Lösung kann
man für
mehr fortgeschrittene solche Lösung halten,
die in der US-Patentschrift Nr. 4 200 252 beschrieben ist, wobei
sich diese Lösung
im Gegensatz zu der vorherigen bemüht, das Problem der Flugregimes
der Hubschrauber zu lösen,
in denen das vorherige vorgeschlagene System der Gegenmomentkompensation
nicht funktionell ist. Für
die nächste der
mehr bedeutenden vergleichbaren Lösungen kann man in dieser Hinsicht
die Lösung
nach der europäischen
Patentschrift Nr.
EP 0 524 044 halten,
die jedoch technisch und technologisch sehr anspruchsvoll ist, denn
sie kombiniert klassisches Rotorkompensationssystem mit einem Zirkulationssystem.
Solche Lösung
ist aus der Sicht des Betriebs außerordentlich kompliziert und
hat bisher keine praktische Anwendung gefunden. Als einzige erfolgreichere funktionelle
Lösung
der Problematik der wählbaren Steuerung
der Richtung und/oder der Lage der Bewegung des Schwebekörpers in
einer freien Fluid-Umgebung sind im Falle ihrer Durchführung in
der Form des Hubschraubers gerade die Lösungen der Hubschrauber in
der Ausführung
der US-Gesellschaft McDonnel Douglas, die gerade von der angeführten US-Patentschrift
Nr. 4 200 252 ausgehen. Die angeführte Lösung ist in allen Regimes der
Schwebebewegung des Hubschraubers völlig funktionsfähig, aber
ihr Getriebe zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung des Hubschraubers
erfordert aus dem Grund seines relativ niedrigen Wirkungsgrades,
verursacht durch einen niedrigen Koeffizienten des Kompensationsmoments,
jedoch in seiner Auswirkung zwangsläufig seine außerordentlich
großen
Bebaudimensionen und dadurch damit zusammenhängende größere Gewichte. Dieses Gewicht
steigt dabei immer deutlich mit der Notwendigkeit der Verwendung
der Niederdruckschlitzdüsen,
die im bedeutenden Maße
ungünstig
die Torsionsfestigkeit und Biegefestigkeit des ganzen bei solchem
Hubschrauber verwendeten Getriebes zur wählbaren Steuerung der Richtung und/oder
der Lage herabsetzen. Diese Erniedrigung der Festigkeit ist bei
dieser Lösung
von der Unerlässlichkeit
der Unterbrechung des Festigkeitsflusses der Spannung auf der Oberfläche des
Mantels des Getriebes zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung des
Hubschraubers in den Stellen der Anordnung der Niederdruckschlitzdüsen gegeben.
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US 5,676,335 beschreibt
das Steuersystem der Luftströmung
für einen
Hubschrauber, das ein Steuersystem der Richtung des Hubschraubers
aufweist, in dessen Schwanzarm zwei Düsenschlitze gebildet werden.
Die Schlitze verbinden den inneren Raum des Schwanzarmes mit der
Außenumgebung. In
dem vorderen Teil des Schwanzarmes ist ein Ventilator gelagert,
der den Luftstrom in den Hohlraum im Arm hineintreibt und zwingt
die Luft in den Außenraum
zu fließen.
Die Schlitze werden in der Richtung des Luftaustritts kontinuierlich
eng, wodurch sie eine laminare Luftströmung bis zu deren Austritt
aus dem Schlitz in ihrem Endteil und weiter um den Schwanzarm herum sicherstellen.
Der Nachteil dieser Lösung
besteht in dem niedrigen Wirkungsgrad des Steuersystems der Richtung
infolge des laminaren Flusses des austretenden Luftstromes aus den
Endteilen der Schlitze. Die Schlitze sind länglich und geräumig, um
die laminare Strömung
sicherstellen zu können,
was hohe Ansprüche
an die Sicherstellung einer ausreichenden Körperfestigkeit stellt, in dem sie
gebildet werden.
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Darlegung
des Wesens der technischen Lösung
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Die
oben angeführte
Problematik und die Mängel
der bekannten Lösungen
werden von dem erfindungsgemäßen Schwebekörper gelöst und behoben,
dessen Wesen darin besteht, dass unter dem Deckel der Schlitzdüse ein Luftkanal
oder mehrere Luftkanäle
gebildet werden, die durch den Grundmantel durchgehen, wobei der
Deckel in der Stelle der Luftkanäle
von dem Grundmantel entfernt ist und außerhalb der Luftkanäle einen
turbulisierenden Raum bildet, der mit der freien Fluid-Umgebung
mit dem Austrittsschlitz zwischen dem Austrittsrand des Deckels
und dem Grundkörper
verbunden ist, wobei die Summe der Flächen der Querschnitte der Luftkanäle unter
dem Deckel größer als
die Fläche
des Austrittsquerschnittes zwischen dem Austrittsrand des Deckels
und der Außenoberfläche des
Grundmantels ist.
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Ferner
wird erfindungsgemäß geeignete
Lösung
des Schwebekörpers
dank einer bedeutenden Herabsetzung des Gewichtes und der Bebaumaße des Getriebes
zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage des Schwebekörpers dadurch
erzielt, dass der Grundmantel mit seinem inneren Raum mit der Druckquelle
von Fluid mit dem Kompressionskoeffizienten von mindestens 1.1 gekoppelt ist.
Noch weitere Verbesserung des Wirkungsgrades des Getriebes zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung des Schwebekörpers wird
erfindungsgemäß mit der
Berücksichtigung
des vorgesehenen Charakters seiner Betriebsregimes dadurch erreicht,
dass der Grundmantel mit zwei Schlitzdüsen versehen ist, die in der tangentiellen
Richtung der Außenoberfläche des Grundmantels
in dem Winkelabstand im Bereich von 20° bis 80° angeordnet sind. Noch weitere
bedeutende Verbesserung der komplexen Funktionstüchtigkeit des Schwebekörpers wird
erfindungsgemäß insbesondere
dadurch erzielt, dass der Grundmantel an das Getriebe zur wählbaren
Stabilisierung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung
angeschlossen wird, wobei dieses Getriebe in der Form eines länglichen
von einem geschlossenen Mantelprofil gebildeten Mantels ausgeführt wird,
wo an den länglichen
Mantel mindestens ein Auftriebsteil angeschlossen wird, dessen Anlaufstelle
in die äußere Oberfläche des
länglichen
Mantels in der Haupthorizontalmittelebene des Grundmantels mit einer
stetigen Kurve der inflexen Berührungspunkte
des Auftriebsteils übergeht,
wobei der Auftriebsteil eine konvexe oder konkave Fläche aufweist
und in der entwickelten Form des Auftriebsteils in die Haupthorizontalmittelebene
des Grundmantels ist das Verhältnis des
länglichen
Maßes
der Anlaufstelle gegenüber dem
länglichen
Maß der
Endstelle größer als
eins, wobei die mittlere Kurve der Querprofile, projiziert auf die
Normalebene gegenüber
der Haupthorizontalmittelebene des Grundmantels, einen Bogen bildet,
dessen Tangente auf der Ebene der Anlaufstelle einen Winkel aufweist,
der vom Winkel der Tangente auf der Ebene der Endstelle des Auftriebteils
unterschiedlich ist.
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Noch
weiter wird erfindungsgemäß eine geeignete
Lösung
des Schwebekörpers
zwecks der bedeutenden Herabsetzung des Gewichtes und der Bebaumaße des Getriebes
zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung dadurch
erzielt, dass der Grundmantel zusammen mit dem länglichen Mantel ein integrales
Gebilde bildet. Nach dieser Erfindung wird dann noch weitere Verbesserung
des Wirkungsgrades der Lösung des
jeweiligen Schwebekörpers
erfindungsgemäß dadurch
erzielt, dass der Auftriebsteil mit seiner Endstelle im Abstand
von der äußeren Oberfläche des länglichen
Mantels angeordnet ist. Noch weiter wird erfindungsgemäß eine mögliche geeignete
Lösung des
Schwebekörpers
zur nachweis lichen Parameterverbesserung seiner Betriebseigenschaften
und der Funktionszuverlässigkeit
dadurch erzielt, dass der Auftriebsteil mit seiner Endstelle in
der Berührungsstelle
mit der äußeren Oberfläche des
länglichen Mantels
angeordnet ist, die im Abstand von der Berührungsstelle der Anlaufstelle
des Auftriebsteiles mit der Außenoberfläche des
länglichen
Teiles ist. Dadurch wird ein geschlossener Auftriebsteil gebildet. Nach
dieser Erfindung wird dann noch weitere Verbesserung des Wirkungsgrades
der Lösung
des jeweiligen Schwebekörpers
erzielt, und zwar einschließlich
des Gesichtspunktes der Anschaffungskosten, Ökonomik, Betriebszuverlässigkeit
und funktioneller Lebensdauer, und zwar dadurch, dass mindestens
einer der Auftriebsteile mit einer multidimensionalen Reaktionsdüse versehen
ist, die mit dem inneren Raum des Grundmantels zum gesteuerten Austritt
von Fluid aus der inneren Umgebung des Grundmantels in die freie
Fluid-Umgebung verbunden ist.
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Die
Vorteile der Herausbildung des Schwebekörpers kann man erfindungsgemäß bei der
Aufrechterhaltung aller Vorteile der bisher bekannten vergleichbaren
Lösungen
vor allem in der Konzeptionseinfachheit der Bildung des Getriebes
zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung des
vorgesehenen Schwebekörpers
sehen, der vor allem von einem Hubschrauber dargestellt wird, der
in die Schwebebewegung von dem ihm zugeordneten autonomen Antrieb
in der Ausführung
der Tragschraube gesetzt wird. Das Getriebe zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung stellt
erfindungsgemäß ein sehr
effektives Konstruktionssystem dar, das mit seinen technisch einfachen
und ökonomisch
nicht anspruchsvollen technischen Mitteln alle erforderlichen Betriebseigenschaften
des Schwebekörpers,
insbesondere eines Hubschraubers, zu erzielen ermöglicht,
und zwar sowohl im Regime der Stabillage, zum Beispiel im Regime
des Hängenbleibens
des Hubschraubers, als auch in allen eigenen Regimes der dynamischen
Bewegungen. Für
einen wesentlichen Vorteil der Lösung
des Schwebekörpers
kann man erfindungs gemäß die Tatsache
halten, dass aus dem Grund eines höheren Gradienten des Druckgefälles im
Vergleich mit bisher bekannten Niederdrucksystemen in der Ebene
des Austrittsrandes des Deckels der Schlitzdüse eine erheblich höhere relative
Durchschnittsgeschwindigkeit in einem beliebigen Punkt des Coand-Stromes
erzielt wird, denn dieser ist mehr turbulent als die äquivalente
Ebene der Turbulenz des Coand-Stromes der bestehenden angewandten
Systeme.
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Der
Wert der absoluten Geschwindigkeit des Coand-Stromes bleibt dabei
ausdrücklich
subsonisch. Dieses höhere
energetische Potential des eigenen Coand-Stromes ermöglicht die
Erzielung einer deutlich höheren
realen Biegeausrichtung des Stromes von Fluid in der Umgebung des
Grundmantels des Getriebes zur wählbaren
Steuerung de Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung des Schwebekörpers erfindungsgemäß sowie
eines höheren
Koeffizienten des äquivalenten
Auftriebs, was solches Getriebe zur wählbaren Steuerung der Richtung
und/oder der Lage des Schwebekörpers
nach der jeweiligen Erfindung mit wesentlich kleineren Bebaumaßen und
dadurch mit wesentlich niedrigerem Gewicht zu bilden ermöglicht.
Es ist evident, dass man bei dem erfindungsgemäßen Schwebekörper unter
der Berücksichtigung
der konkreten vorgesehenen Bedingung seines möglichst nützlichen Betreibens ganze Skala
der Möglichkeiten
der Anzahlvariabilität,
der eigenen Körperbildung
und der Dispositionsanordnung sowohl der jeweiligen Schlitzdüsen und
der zugehörigen
Luftkanäle
oder Deckel vorteilhaft ausnutzen kann, die am Grundmantel des Getriebes
zur wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage des Schwebekörpers gebildet sind,
wobei noch nächste
mögliche
Ausführungen des
erfindungsgemäßen Schwebekörpers unter
der Berücksichtigung
seiner konkreten vorgesehenen Bedingung des Betreibens und unter
der Berücksichtigung
der jeweiligen physikalischen Eigenschaften des umgebenden Fluid-Umfeldes
von einer ganzen Reihe der Varianten der Lösungen des Getriebes zur wählbaren
Stabilisierung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung
ermög licht
werden, und zwar insbesondere unter der Berücksichtigung der Anzahl, der
Form und der gegenseitigen Dispositionsanordnung der konkret ausgeführten Auftriebsteile,
wobei alle Varianten der Bildung des Schwebekörpers erfindungsgemäß auch unter
der Berücksichtigung
der Optimalisierung ihrer Betriebseigenschaften, der Erzielung der
möglichst
niedrigen Ebene der Anschaffungskosten und der hohen technologischen
Standards ihrer realen Herstellung sowie der Erzielung der möglichst
hohen Betriebszuverlässigkeit
und der funktionellen Lebensdauer in geeigneter Weise ausgeführt werden
können,
wobei der garantierten einwandfreien Erzielung der erwünschten Funktionen
des Schwebekörpers
in einem beliebigen Schweberegime ohne Zweifel auch die Ausführung seines
länglichen
Mantels beiträgt,
bei dem mindestens einer der Auftriebsteile mit einer Mehrrichtungsdüse zum gesteuerten
Austritt von Fluid aus dem Innenraum des Grundmantels (integral
angeschlossen an den länglichen
Mantel) in die freie Fluid-Umgebung versehen ist.
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Übersicht
der Abbildungen
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Die
Erfindung wird näher
mit Hilfe der hinzugefügten
Zeichnung beschrieben, auf der 1 die jeweilige
Ausführung
des Schwebekörpers
erfindungsgemäß darstellt,
der von einem Hubschrauber in der schematischen Längsansicht
dargestellt wird, auf 2 ist das Ausführungsbeispiel
des Grundmantels des Getriebes zur wählbaren Steuerung der Richtung
und/oder der Lage der Schwebebewegung nach 1 schematisch
dargestellt, 3 stellt die Ausführung des
Grundmantels nach 1 und 2 in dem
Querschnitt dar, 4 stellt die Ausführung des
Grundmantels nach 1 bis 3 im Querschnitt
dar, auf dem in der schematischen Weise die Richtung des Stromes
von Fluid markiert ist, der den Schwebekörper umströmt, auf 5 ist das
Ausführungsbeispiel
des länglichen
Mantels des Getriebes zur wählbaren
Stabilisierung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung
nach 1 in der schematischen länglichen Ansicht dargestellt, 6 stellt
die Ausführung des
länglichen Mantels
nach 5 in dem Querschnitt dar, auf 7 ist
die Ausführung
nach 5 und 6 aufgezeigt, auf dem in der
schematischen Weise die Umströmung
seiner Auftriebsteile mit Fluid bei der Vorwärtsbewegung des Schwebekörpers dargestellt wird, 8 stellt
eine Analyse der Kräfte
bei der Umströmung
mit Fluid dar, was auf 7 dargestellt wird, auf 9 ist
die Ausführung
nach 5 und 6 dargestellt, auf dem in der
schematischen Weise die vertikale obere Umströmung seiner Auftriebsteile
mit Fluid aufgezeigt ist, 10 stellt
eine Analyse der Kräfte
bei der vertikalen oberen Umströmung mit
Fluid dar, was auf 9 dargestellt ist, auf 11 ist
die Ausführung
nach 5 und 6 aufgezeigt, auf dem in der
schematischen Weise die vertikale untere Umströmung seiner Auftriebsteile
mit Fluid dargestellt wird, wobei die 12 die
Analyse der Kräfte bei
der vertikalen oberen Umströmung
mit Fluid darstellt, was auf 11 dargestellt
ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Schwebekörper, ausgeführt beispielsweise
in der Form eines Schiffes, U-Bootes, Flugzeuges oder Hubschraubers,
wie es nach 1 ersichtlich ist, d.h. solches
Schwebekörpers,
der sich in einer bestimmten Weise zwangsläufig schwebend in einer freien
Fluid-Umgebung mit Hilfe des ihm zugehörigen autonomen Antriebs bewegt,
wird immer mit mindestens einem Getriebe zur wählbaren Steuerung der Richtung
und/oder der Lage seiner Schwebebewegung versehen, die in der Form
eines länglichen
Grundmantels 1 ausgeführt wird,
vorwiegend eines Zigarrentyps, dessen Mantelprofil als eine geschlossene
stetige Kurve in Teilstrecken glatt ausgeführt wird. Zur Sicherstellung
der wählbaren
Steuerung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung des
Schwebekörpers ist
dieser Grundmantel 1 mit mindestens einer Schlitzdüse 14 versehen,
die an dem Grundmantel 1 in der Richtung seiner Längsachse 11 angeordnet
ist, die zum gesteuerten Austritt von Fluid aus dem Innenraum des
Grundmantels 1 in freie Fluid-Umgebung dient. Nach 2 und 3 ist
es ersichtlich, dass jede zugeordnete an dem Grundmantel 1 gebildete
Schlitzdüse 14 einerseits
als ein Luftkanal und/oder mehrere Luftkanäle 15 gebildet wird,
die durch die Ringe 10 des Grundmantels 1 durchgehen, und
von mindestens einem Deckel 16 gebildet wird, der auf dem
Grundmantel 1 in solcher Richtung angeordnet wird, die
der Richtung seiner Längsachse 11 entspricht.
Nach 2 ist es ersichtlich, dass der Deckel 16 in
der Lage der Längsachse 11 des
Grundmantels 1, in der er gerade in die Haupthorizontalmittelebene 19 des
Grundmantels 1 fällt,
mit seiner Anlaufstelle 17, die in dieser erwähnten Lage
des Deckels 16 gegenüber
der Haupthorizontalmittelebene 19 des Grundmantels 1 zur
oberen Gipfelstelle der äußeren Oberfläche 12 des
Grundmantels 1 zugewandt ist, in der Berührung mit
der äußeren Oberfläche 12 des
Grundmantels 1 angeordnet ist. Bei der Erwägung derselben
Lage des Deckels 16 gegenüber der Haupthorizontalmittelebene 19 des
Grundmantels 1 ist dieser Deckel 16 mit seinem
Austrittsrand 18, der von der oberen Gipfelstelle der äußeren Oberfläche 12 des
Grundmantels 1 abgewandt ist, im Abstand von der äußeren Oberfläche 12 des
Grundmantels 1 angeordnet. Nach den erwähnten 2 und 3 ist
es ebenso auch sehr gut ersichtlich, dass jeder der gebildeten Luftkanäle 15 auf
dem Grundmantel 1 immer zwischen der Anlaufstelle 17 des
Deckels 16 und dem Austrittsrand 18 des Deckels 16 angeordnet
ist, wobei die gegenseitige körperliche
Bildung und Raumanordnung der Luftkanäle 15 und der ihnen
zugeordneten Deckel 16 solche ist, dass die summarische
Fläche
der Querschnitte der Luftkanäle 15 immer
größer als
die Fläche
des Austrittsquerschnittes in der Stelle des Abstandes des Austrittsrandes 18 des
Deckels 16 von der äußeren Oberfläche 12 des
Grundmantels 1 ist.
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Die
Schlitzdüse 14 weist
also auf ihrer äußeren Seite
einen Deckel 16 auf, der mit einer seiner Seiten mit dem
Grundmantel 1 verbunden ist und auf seiner anderen Seite
in der Stelle seines Austrittsrandes 18 von dem Grundmantel 1 entfernt
ist. Unter dem Deckel 16 der Schlitzdüse 14 sind ein Luftkanal oder
mehrere Luftkanäle 15 gebildet,
die durch den Grundmantel 1 durchgehen, wobei der Deckel 15 in der
Stelle der Luftkanäle 15 von
dem Grundmantel 1 entfernt ist und außerhalb der Luftkanäle 15 einen turbulisierenden
Raum bildet, der mit der freien Fluid-Umgebung durch eine Austrittsschlitz
zwischen dem Austrittsrand 18 des Deckels 16 und
dem Grundmantel 1 verbunden ist.
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Zur
Sicherstellung der erforderlichen Funktion des erfindungsgemäßen Schwebekörpers, insbesondere
von dem Hubschrauber dargestellt, ist es notwendig, dass der Grundmantel 1 mit
seinem inneren Raum an ihm zugeordnete Druckquelle mit dem Kompressionskoeffizienten
von mindestens 1,1 angeschlossen ist. Das Fluid ist in diesem Fall
Gas (Luft).
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Zur
Erzielung der praktischen Bedienbarkeit und Steuerbarkeit in jedem
vorgesehenen Betriebsregime des erfindungsgemäßen Schwebekörpers, insbesondere
von dem Hubschrauber dargestellt, ist der Grundmantel 1 mit
zwei Schlitzdüsen 14 versehen,
die in dem gegenseitigen Winkelabstand von 20° bis 80° mit Bezug auf die Längsachse
des Grundmantels 1 angeordnet sind, wie es als Beispiel
auf 3 gezeigt ist. Zur weiteren erheblichen Verbesserung
der erwünschten
Steuerbarkeit und Bedienbarkeit trägt solche mögliche Bildung des Schwebekörpers erfindungsgemäß bei, bei
dem an eine Seite 13 des Grundmantels 1 das Getriebe
zur wählbaren Stabilisierung
der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung angeschlossen
ist, wie es auf dem Ausführungsbeispiel
in der Form eines Hubschraubers auf 1 in der
schematischen Weise und weiter auf 5 und 6 dargestellt
wird. Solches Getriebe zur wählbaren
Stabilisierung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung
ist in der Form eines länglichen
Mantels 2 ausgeführt,
der von einem geschlossenen Mantelprofil gebildet wird, dessen Längsachse 21 in
der dargestellten Ausführung
mit der Längsachse 11 des
Grundmantels 1 identisch ist, wobei die Haupthorizontalmittelebene 23 des
länglichen
Mantels 2 mit der Haupthorizontalmittelebene 19 des
Grundmantels 1 identisch ist. Der jeweilige längliche
Mantel 2 weist einen oder mehrere Auftriebsteile 24 auf,
wo jeder von ihnen auf der äußeren Oberfläche 22 des
länglichen
Mantels 2 in der Richtung der Längsachse 21 des länglichen
Mantels 2 angeordnet ist. Der entsprechende Auftriebsteil 24 weist
in der Stelle des Übergangs
in die äußere Oberfläche des
länglichen
Mantels 22 eine Anlaufstelle auf, die mit einer stetigen
Kurve der inflexen Punkte der Berührung des Auftriebsteiles 24 mit
der äußeren Oberfläche 22 des
länglichen
Mantels 2 gebildet wird. Der Auftriebsteil 24 hat
eine konvexe oder konkave Fläche
und in der entwickelten Form des Auftriebsteiles in die Haupthorizontalmittelebene 19 ist
das Verhältnis
des Längsmaßes der
Anlaufstelle 25 und des Längsmaßes der Endstelle 26 des
Auftriebsteiles 24 größer als
eins. Die mittlere Kurve der Querprofile des Auftriebsbauteiles 24,
projiziert auf die Normalebene gegenüber der Haupthorizontalmittelebene 19 des
Grundmantels 1, bildet dabei einen Bogen, bei dem der Winkel
seiner Tangente in der Ebene der Anlaufstelle 25 des Auftriebsteiles 24 von
dem Winkel der Tangente in der Ebene der Endstelle 26 des
Auftriebsteiles 24 unterschiedlich ist. Es ist sicher natürlich, dass
zu den am meisten vorteilhaften Lösungen solche Lösung des
Schwebekörpers
erfindungsgemäß gehören wird,
bei der der Grundmantel 1 zusammen mit dem länglichen
Mantel 2 ein integrales Gebilde bilden, wie es auf 1 im
Falle des Ausführungsbeispieles
des Schwebekörpers
erfindungsgemäß in der
Form eines Hubschraubers dargestellt ist, der sich schwebend in
der Luft bewegt. Zur Sicherstellung der notwendigen gewünschten
Ebene der Steuerbarkeit und Bedienbarkeit des Schwebekörpers erfindungsgemäß in den
vorgesehenen Betriebsregimes kann man solche Lösung für vorteilhaft halten, bei der
der Auftriebsteil 24 mit seiner Endstelle 26 im
Abstand von der äußeren Oberfläche 22 des länglichen
Mantels angeordnet ist, wie es beispielsweise auf 5 bis 7 dargestellt
ist, wobei man für
andere spezifische Betriebsregimes des Schwebekörpers solche Ausführung des
Auftriebsteiles 24 für
vorteilhaft halten kann, der mit seiner Endstelle 26 in
der Berührung
mit der äußeren Oberfläche 22 des
länglichen
Mantels 2 angeordnet ist und die dabei im Abstand von dem
Berührungspunkt
der Anlaufstelle 25 dieses Auftriebsteiles 24 mit
der äußeren Oberfläche 22 des
länglichen
Mantels 2 angeordnet ist. Wie es in der schematischen Weise
auf 1, 5 und 6 zu sehen
ist, wird zur Sicherstellung der Orientierungsstabilität des Schwebekörpers erfindungsgemäß auch bei
den raumbezogenen dynamischen steuerbaren Änderungen seiner Richtung und/oder der
Lage mindestens einer der Auftriebsteile 24 mit einer Mehrrichtungsreaktionsdüse 27 versehen,
die mit dem Innenraum des Grundmantels 1 zum gesteuerten
Austritt aus dem Innenraum des Grundmantels 1 in freie
Fluid-Umgebung verbunden ist.
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Das
Prinzip der Funktion des Schwebekörpers erfindungsgemäß in dem
Ausführungsbeispiel in
der Form eines Hubschraubers ist wie folgt.
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Bei
dem Setzen des Ausführungsbeispieles des
Hubschraubers, prinzipiell dargestellt auf 1 bis 12,
mittels seines autonomen Antriebs, dargestellt von Tragschraube,
in die Schwebebewegung in der Luft, kommt es bei dem Durchgang der
Luft durch diese Tragschraube zu seiner Beschleunigung in der Richtung
nach unten zum Schwanzbereich des Hubschraubers, und dadurch auch
zur Umströmung sowohl
des Grundmantels 1 mit seinen entsprechend gefertigten
Schlitzdüsen 14,
als auch des länglichen Mantels 2 und
einzelner Auftriebsteile 24. Der Vektor der Geschwindigkeit
des nach unten gerichteten Luftstromes wird weiter mit dem Vektor
der Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung
und/oder einer anderen Raumbewegung kombiniert. Der Luftstrom mit
dem resultierenden Vektor, der den Grundmantel 1 umströmt, wird
auf zwei Teile geteilt, von denen der Teil des Luftstromes, der
den Teil der äußeren Oberfläche 12 des
Grundmantels 1 umströmt,
auf dem die Schlitzdüsen 14 angeordnet
sind, mit dem Coand-Strom beschleunigt wird, der mit der Schlitzdüse 14 generiert
wird, wo die Luft von der unerlässlich verwendeten
Quelle des gesteuerten Luftdruckes mit dem Kompressionskoeffizienten
von mindestens 1,1 verlangsamt, auf den angeschlossenen Zeichnungen nicht
dargestellt. Eine erhebliche Erhöhung
der Turbulenzebene und dadurch des Coand-Stromes wird insbesondere
durch doppelte kon tinuierliche Expansion der Druckluft auf der Ebene
der Ausgänge
aus den Luftkanälen 15 unter
dem Deckel 16 und an dem Austritt aus dem Austrittsrand 18 des
Deckels 16 erzielt. Der Coand-Strom, generiert von der
Schlitzdüse 14,
ist erfindungsgemäß außerordentlich
hoch turbulent mit einer sehr hohen Relativdurchschnittsgeschwindigkeit
in jedem Punkt dieses Stromes, wobei der durchschnittliche Druck
in jedem äquivalenten Punkt
dieses Coand-Stromes niedriger als in jedem Punkt des freien Stromes
ist, wodurch es nach den allgemein bekannten Gesetzmäßigkeiten
der Zirkulationsumströmung
der gekrümmten
Oberflächen
der Körper
zur erheblichen Biegung des Stromes der umströmenden Luft kommt, was auf 4 mit
einem Symbol OT dargestellt ist, was im allgemeinen die Richtung
von abfließendem
Fluid darstellt. Diese erhebliche Realbiegung des umströmenden Luftstromes
wird weiter bei der vorteilhaften Lösung des Schwebekörpers erfindungsgemäß unter
anderem auch durch die vorteilhafte Ausführung der Raumkonfiguration
durch die Verwendung von zwei Schlitzdüsen 14 auf der äußeren Oberfläche 12 des Grundmantels 1 erzielt,
und zwar so, dass die zweite Schlitzdüse 14 in solchem tangentialen
Abstand von der ersten Schlitzdüse 14 angeordnet
ist, um bessere Bedingungen zum Anschluss an den Coand-Strom zu
bilden, der bereits aus der ersten Schlitzdüse 14 austritt, wobei
es hier zur Summe der Energien beider Coand-Ströme kommt, generiert von diesen Schlitzdüsen 14.
Dadurch kommt es, wie bekannt, zur Entstehung der resultierenden
Auftriebskraft V, markiert auf der 4, als Vektor
senkrecht zur Richtung PT der Geschwindigkeit der zuströmenden Luft, wobei
die resultierende Auftriebskraft V im Falle der Lösung des
Schwebekörpers
erfindungsgemäß in dem
jeweiligen dargestellten Ausführungsbeispiel
in der Form eines Hubschraubers zur Kompensation des Drehmomentes
ausgenutzt wird, das infolge der Funktion des Tragschraube entstanden
ist, wobei diese Tragschraube dem Hubschrauber die Autonomie seiner
Bewegung sicherstellt. Aus 4 kann man
einfach folgern, dass man die Größe dieser
resultierenden Auftriebskraft V vorteilhaft mittels der Regulierung
der Funktionsparameter der zwangsläufig genutzten Quelle des Zwangsluftdruckes
beeinflussen kann, und dadurch kann man die Richtung und/oder die
Lage des Hubschraubers in der Luft beeinflussen.
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Auf 11 ist
die vorteilhafte Ausführung des
länglichen
Mantels 2 mit drei Auftriebsteilen 24 in dem Querschnitt
laut 5 und 6 dargestellt, wo prinzipiell
die Funktion der jeweiligen Auftriebsteile 24 bei ihrer
Umströmung
bei der unteren Richtung PT der zuströmenden Luft aufgezeigt ist,
was beispielsweise dem Regime des Absinkens des Hubschraubers entspricht.
Diese Funktion ist auf 12 mit der Summe der einzelnen,
an den Auftriebsteilen 24 entstandenen aerodynamischen
und dynamischen Kräfte
dargestellt, und zwar der resultierenden linksseitigen Kraft FL
und der resultierenden rechtsseitigen Kraft FP, wobei, wie es auf 11 aus
der Lage der resultierenden Auftriebskraft FV ersichtlich ist, diese resultierende
Auftriebskraft FV bei derselben ihren Horizontalprojektion, das
heißt
bei ihrer Anordnung in der Haupthorizontalmittelebene 23 des
länglichen Mantels 2,
sowie in der Haupthorizontalmittelebene 19 des Grundmantels 1,
bezeichnet als resultierende rechtsseitige Kompensationskraft KFP,
nach rechts gerichtet wird, wodurch sie im Regime des Absinkens des
Hubschraubers, also im System, das der erheblichen Herabsetzung
des Drehmomentes der Tragschraube mit Bezug auf die herabgesetzte
energetische zum Absinken des Hubschraubers notwendigen Gesamtleistungsaufnahme
entspricht, an dem Gleichgewicht der Kräfte und an der Stabilität der Bewegung
des Hubschraubers beteiligt wird. Diese Funktion, auf der 12 bezeichnet,
ist ebenfalls und vor allem im Regime der Autorotation des Hubschraubers
von außergewöhnlicher
Bedeutung, wann die Kraft, die als bei dem autonomen motorischen
Flug des Hubschraubers umgekehrt ist, mit einem Gegenmoment zu kompensieren
ist.
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Es
ist offensichtlich, dass andere Varianten der verschiedenen Betriebsregimes
der Schwebebewegung des erfindungsgemäß ausgeführten Hubschraubers immer eine
Kombination von verschiedenen wirkenden resultierenden Kräfte darstellen
werden, beispielsweise an drei oben angeführten Grundbeispielen der Funktion
des Schwebekörpers
erfindungsgemäß in der
Form eines Hubschraubers, aber auch von weiteren resultierenden
Kräften,
wobei die prinzipiell geeignet im Voraus wählbare Absicht bei der Lösung der
gegenseitigen Lage und der Form der einzelnen verwendeten Auftriebsteile 24 solcher raumbezogen
geometrische Vorschlag ist, bei dem es in dem möglichst geeigneten Maße zur natürlichen,
im Laufe der Schwebebewegung durch einen äußeren Eingriff nicht gesteuerten,
im Voraus wählbaren
Stabilität
der Richtung und/oder der Lage des Schwebekörpers erfindungsgemäß in einer
freien Fluid-Umgebung kommt.
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Einzelne
verwendete Auftriebsteile 24 des länglichen Mantels 2 sind
jedoch ebenfalls und vor allem in der Abhängigkeit von den verwendbaren
Werten der Reynolds-Nummer in solcher Weise durchgeführt, dass
ihre einzelnen Teile und Gruppierungen der Profile den höchsten und/oder
den niedrigsten Wirkungsgrad ihrer Funktion in der Abhängigkeit
von konkreten Bedingungen der Schwebebewegung des Hubschraubers
aufweisen, was in der Folge zur nächsten wesentlichen und mehr
erkennbaren Erhöhung
der Funktionstüchtigkeit
dieser Auftriebsteile 24 führt.
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Durch
die Verwendung der Parameter, die den Wert der Reynolds-Nummer bei
der unveränderten
kinematischen Viskosität
der Fluid-Umgebung definieren, also des Kennmaßes und konkret in dem vorgesehenen
Fall des Wertes der Tiefe einzelner Profile der Auftriebsteile 24,
multipliziert mit der sofortigen Auftriebsvorwärtsgeschwindigkeit des Schwebekörpers erfindungsgemäß, erreicht
man bereits bei der vorgesehenen konkreten Körpervorrichtung zur wählbaren
Stabilisierung der Richtung und/oder der Lage der Schwebebewegung
solche Stabilisierungsverhältnisse
dieses Getriebes und vor allem erwünschte wählbare Richtung des resultierenden
Vektors der Stabilisierungskraft des ganzen jeweiligen Getriebes,
dass es dann zur erheblichen Erniedrigung des Aufwandes der ergänzenden
Stabilisierung der Richtung und/oder der Lage des Schwebekörpers erfindungsgemäß kommt,
und zwar im ganzen Umfang der Betriebsgeschwindigkeiten und -regimes der
Schwebebewegung des erfindungsgemäßen Schwebekörpers.
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Industrielle
Verwendbarkeit
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Die
Lösung
des Schwebekörpers
ist erfindungsgemäß vielseitig
bei beliebigen sich im Fluid schwebend bewegenden Schwebekörpern verwendbar,
gleichgültig,
ob diese von Schiffen oder U-Booten dargestellt werden, oder der
sich in der Luft schwebend bewegenden Schwebekörpern, die beispielsweise von
den Flugzeugen oder Hubschraubern dargestellt werden.