DE60121780T2

DE60121780T2 - Auftrieb erzeugendes Gerät mit einem kontinuierlich rotierenden Flügelrad

Info

Publication number: DE60121780T2
Application number: DE60121780T
Authority: DE
Inventors: Kikushiro Hashimoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: WO2002026560A1; US6845940B2; RU2252898C2; JP2002104293A; JP3843286B2; ATE334044T1; EP1321361A4; EP1321361B1; EP1321361A1; US20040011922A1; DE60121780D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Erzeugung von Auftrieb mit einem Flügelrad, das in einer Rotationsachse parallel zur Oberfläche des Bodens vorgesehen ist.
Technischer Hintergrund
Sogar im Falle eines rotierenden Flügelrads mit zumindest einem Propellerblatt, wie es in den 1A und 1B gezeigt ist, wird eine Auftriebsseite und eine dazu entgegengesetzte Auftriebsseite gegenseitig aufgehoben und natürlich kann in allgemeiner wie auch in theoretischer Hinsicht kein Auftrieb erzeugt werden. Demgemäß ist ein Verfahren in Betracht gezogen worden, bei dem Winddruck reduziert wird, wenn das Blatt an der entgegengesetzt liegenden Auftriebsseite rotiert. Beispielsweise gibt es ein Verfahren mit einem Herauslassen des Winddruckes durch Anordnung eines Ventils, ein Verfahren mit einer Richtungsänderung gegen den Winddruck, ein Verfahren einer Bereichsreduzierung und der gleichen. Jedes dieser Verfahren besitzt eine komplexe Struktur, führt tendenziell zu Schwierigkeiten, bringt Vibration und Lärm mit sich und hat eine verminderte Effizienz. Demgemäß ist, wie die Sache steht, ein Flugzeug unter Verwendung eines solchen Flügelrads nicht praktisch eingesetzt worden. Wie zuvor erwähnt ist es üblicherweise nachteilig, das der Auftrieb nicht ohne die Verwendung eines Ventils, eines exzentrischen Mitnehmers und anderer komplexer Mechanismen erzeugt werden kann.
Die Dokumente US 1991378 , US 5954295 , FR 740178A und US 2032848A offenbaren ein Auftrieb erzeugendes Gerät mit einer auf einer Seite geöffneten Abdeckung, wobei die Abdeckung nahe einer äußeren Peripherie des Flügelrads gelegen ist.
Offenbarung der Erfindung
Um das vorangehende genannte Problem zu lösen, ist erfindungsgemäß ein Gerät offenbart, das auf der Basis eines aerodynamischen Verfahrens die Effizienz auf der entgegengesetzt zur Auftriebsseite gelegenen Seite reduziert, ohne das Flügelrad in irgendeiner Weise wie zuvor genannt zu modifizieren.
Kurze Beschreibung der Figuren
1A ist ein Aufriss eines Flügelrads von vorne gesehen. 1B ist ein Aufriss des Flügelrads von der Seite gesehen. 2A ist ein Aufriss des Flügelrads mit einer halbzylindrischen Abdeckung von vorne gesehen. 2B ist ein Aufriss des Flügelrads mit der halbzylindrischen Abdeckung von der Seite gesehen. 3A ist ein Aufriss einer Abdeckung von vorne gesehen, deren unterer Abschnitt geöffnet ist, wobei ein Flügelrad einen Hohlraumbereich und eine halbzylindrische Trennplatte aufweist. 3B ist ein von der Seite gesehener Aufriss einer Abdeckung mit einem offenen unteren Abschnitt, einem Flügelrad mit einem Hohlraumabschnitt und einer halbzylindrischen Trennplatte. 4A ist ein Aufriss einer Struktur von vorne, in der ein zylindrisches Spiralrad vorgesehen ist. 4B ist ein Aufriss der Struktur von der Seite gesehen, in der das Spiralrad vorgesehen ist. 5 ist ein Aufriss einer Anwendung des Flügelrads von vorne gesehen.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Zunächst ist, wie in den 2A und 2B gezeigt, eine halbzylindrische Abdeckung auf einer der Auftriebsseite gegenüberliegenden Seite nahe einer äußeren Peripherie eines Flügelrads 1 vorgesehen (in diesem Fall eine linke Hälfte eines Umfangs). Als Resultat wird geringfügig Auftrieb erzeugt. Es wird in Betracht gezogen, dass dies zur Reduktion einer Effizienz auf der der Auftriebsseite gegenüberliegenden Seite, in der die Bewegung in einem geschlossenen Zustand erfolgt, und zum Durchbrechen eines Gleichgewichts mit der Auftriebsseite erfolgt.
Als nächstes wird, wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, bei einem Übergang von der halbzylindrischen Abdeckung 2 zu einer Abdeckung 3, die bei einem oberen Bereich bei etwa 90° vorgesehen ist und eine offene untere Hälfte aufweist, der Auftrieb erhöht. Weiterhin ist ein Hohlraumbereich 4A am Umfang eines Schafts des Flügelrads 1 vorgesehen, wodurch ein Flügelrad 4 bereitgestellt wird, durch das ein Luftstrom frei hindurch dringen kann. Als Ergebnis wird in großem Maße Auftrieb vergrößert. Es wird in Betracht gezogen, dass dies zur Erzeugung eines nach unten gerichteten Luftstroms auf der der Auftriebsseite gegenüberliegenden Seite und zur weiteren Reduktion der Effizienz erfolgt. Außerdem wird ein weiterer Effekt dann erreicht, wenn eine halbzylindrische Trennplatte 5 mit etwa derselben Länge wie die axiale Länge des Blatts nahe einer inneren Peripherie der Auftriebsseite des Flügelrads innerhalb des Hohlraumbereichs 4A vorgesehen ist. Dies erfolgt zur Regulierung der nach unten führenden Luftströme auf der Auftriebsseite und der Auftriebsseite gegenüberliegenden Seite und zu deren Verstärkung. Da es jedoch ein wenig komplex ist, einen stationären Bereich in dem Rotationsmechanismus vorzusehen, kann derselbe Effekt durch Strukturierung eines Zylinders (nicht gezeigt) auf eine Weise erreicht werden, bei der dieser integral und konzentrisch mit dem Flügelrad rotiert.
Schließlich ist, wie es in den 4A und 4B gezeigt ist, ein zylindrisches Spiralrad 6 vorgesehen, das integral und konzentrisch mit dem Flügelrad 4 und innerhalb des Hohlraumbereichs 4A ein wenig beabstandet von einer inneren Peripherie des Flügelrads ohne der Trennplatte 5 vorgesehen ist. Dieses weist einen Spalt in einem zentralen Abschnitt und eine Spirale auf, die entgegengesetzt zur Rotationsrichtung orientiert ist. Als Resultat wird der Auftrieb am besten vergrößert. Das bedeutet, dass die Struktur ohne zentralem Spalt, mit einer umgekehrten Spiralrichtung, einem spiralenförmigen Rad (all dies ist nicht gezeigt) und dergleichen ausprobiert worden sind, jedoch ist es unmöglich, eine Struktur zu finden, die einen besseren Effekt als die Strukturen der 4A und 4B an dieser Stelle hat. Es wird in Betracht gezogen, dass dies durch eine Vergrößerung des abwärtsführenden Luftstroms auf Grund einer Zentrifugalkraft verursacht ist, jedoch kann kein genauer Durchbruch an dieser Stelle erreicht werden. In diesem Fall ist es möglich, den Effekt durch Verwendung der Trennplatte 5 weiter zu vergrößern, jedoch wird die Struktur leicht komplex (z. B. ein unstabiles Element wie ein Körper, dessen eines Ende in einem Rotationszustand mittels einer Lagerung in Bezug auf eine feste zentrale Achse gestützt ist, wird vergrößert), so dass ein ausreichender Effekt erreicht werden kann, auch wenn diese möglicherweise weggelassen wird, wie es in der praktische Anwendung der Fall sein mag. Das bedeutet, dass bei einem Gerät, das keine Trennplatte aufweist, und drei Blätter, das zuvor genannte Spiralrad 6 und die Abdeckung 3 verwendet, nach einer Messung des Erfinders zumindest etwa 1 kg Auftrieb pro Pferdestärke erzeugt. Weiterhin wird bei einer Anordnung im Luftstrom parallel zu der Rotationsachse unter dem Rotationszustand zumindest 50% Auftrieb erzeugt. Das bedeutet, dass in derselben Weise wie eine Leitschaufel der Auftrieb bekanntermaßen gemäß eines Vortriebs erzeugt wird. Jedoch ist dies ein ziemlich kleiner Betrag im Vergleich zu dem vorliegendem Flugzeug. Beispielsweise ist dies ein ziemlich kleiner Betrag im Vergleich zu einem Schub von ungefähr 3,6 kg/PS in einem kleinen Hubschrauber mit einem Gewicht von ungefähr 1800 kg und einer Leistung von 500 PS, und einem Schub von ungefähr 6 kg/PS in einem kleinen Flugzeug mit demselben Gewicht und einer Leistung von 300 PS. Demgemäß ist es für eine praktische Anwendung für ein Flugzeug nicht möglich.
Industrielle Anwendung
Dies bedeutet, dass am besten gemäß 5 in Betracht gezogen wird, ein Paar von Flügelrädern erfindungsgemäß symmetrisch anzuordnen, nach einem Basismodell synchron rotieren zu lassen und auf ein gegenwärtiges konvertierbares System anzuwenden (ein System mit veränderbarer Propellerrichtung). In diesem Fall ist es in extremer Weise angebracht, die Spannweite eines langen Hauptflügels auf ein Maß zu verringern, das dem Auftrieb der vorliegenden Erfindung entspricht, um in dieser Weise die Struktur kompakt zu machen. Da die Rückstellkraft gegen ein Schieben durch diese Verringerung reduziert wird, ist diese Gegenmaßnahme erforderlich. Weiterhin entsteht bei einem Stehenbleiben des Motors das Problem, dass durch Gleiten oder Autorotation eine keine Landekraft erzeugt wird. Die Effizienz einer horizontalen Dislozierung ist ungünstig. Jedoch wird erwartet, dass ein Flugzeug mit den folgenden Vorteilen realisierbar ist. (A) Bezüglich Konvertibilität wird während der Änderung der Propellerrichtung eine gute Stabilität erreicht. (B) Es gibt für den Rotor keine Geschwindigkeitsbegrenzung wie beim Hubschrauber. (C) Es gibt in der gleichen Weise keinen nach unten gerichteten Luftstrom in einem weiten Bereich. (D) In derselben Weise wird eine Gefahr wie ein Wirbelring nicht in Betracht gezogen. (E) Ein Flugzeug mit einer ziemlich kompakten Struktur kann realisiert werden. Als ein zuvor genanntes Resultat wird angesehen, dass ein Flugzeug erwartet werden kann, das zum Löschen von Feuer aus der Luft, zum Sammeln von Informationen, zu bewegen innerhalb einer kurzen Entfernung innerhalb einer Stadt und dergleichen geeignet ist. In diesem Fall ist der Grund der Auftriebserzeugung extrem komplex und kann weder vom Phänomen her noch mathematisch an dieser Stelle gelöst werden, jedoch ist es eine Tatsache, dass die Auftriebserzeugung experimentell bestätigt ist.
Es müsste gesagt werden, dass dies eine nützliche Erfindung ist, mit der der Beginn des Auftriebserzeugungsverfahrens festgehalten wird, was mit dem zuvor genannten Verfahren als unmöglich betrachtet worden ist.

Claims

Auftrieb erzeugendes Gerät umfassend: – ein Radialflügelrad (4) mit einer rotierenden Welle und einer Mehrzahl von mit der Welle verbundenen Flügelradblättern, – eine Verkleidung (3), die sich entlang der Umfangsperipherie des Flügelrads (4) auf einer Seite des Radialflügelrads (4) erstreckt, so dass dadurch eine Auftriebsseite auf der zu dieser entgegengesetzt liegenden Seite des Radialflügelrads (4) definiert wird, wobei ein unterer Abschnitt der Verkleidung (2) offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Spiralrad (6) innerhalb eines axialen Hohlraums (4a) innerhalb des Flügelrads (4) vorgesehen und derart angeordnet ist, das es integral und konzentrisch mit dem Flügelrad (4) rotiert, wobei das zylindrische Spiralrad (6) an einer zentralen Position einen Spalt und eine Spirale aufweist, die entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Blätter gerichtet ist.
Auftrieb erzeugendes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine stationäre, semi-zylindrische Trennplatte (5) entlang der Umfangsperipherie des Spiralrads (6) auf der Auftriebsseite des Flügelrads (4) vorgesehen ist.