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Die
vorliegende Anmeldung betrifft einen Flügelgleiter und insbesondere
ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum
Entfalten eines Flügelgleiters.
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Hängegleiter
erlauben bemannten Flug ohne die Kosten oder die Beschränkungen
von motorgetriebenem Flug. Diese Gleiter sind aerodynamisch derart
ausgelegt, dass ihr Verhältnis
von Auftrieb zu Widerstand (allgemein als Gleitverhältnis bekannt) größer als
etwa 10 : 1 ist, so dass der Gleiter in der Lage ist, einen Flieger
unter geeigneten atmosphärischen
Bedingungen für
mehrere Stunden schwebend zu halten. Hängegleiterdesigns reichen vom gängigen Deltaflügeldesign,
allgemein bekannt als Rogallo-Flügelgleiter,
und intermediären
Gleitern mit Gleitverhältnissen
von etwa 10 : 1 mit gutmütigen
Eigenschaften bis hin zu Wettkampfgleitern mit Gleitverhältnissen
bis zu 13 : 1, aber mit weniger stabilen Eigenschaften. Der ursprüngliche
Rogallo-Flügelgleiter
(etwa 45° Pfeilwinkel)
hat ein Gleitverhältnis
von etwa 4 : 1, und moderne Rogallo-Flügel (etwa 30° Pfeilwinkel)
haben ein Gleitverhältnis
von etwa 10 : 1.
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Das
Rogallo-Flügelgleiterdesign
erinnert stark an einen traditionellen Drachen mit einem Kielelement,
Querelementen und divergierenden Vorderkantenelementen. Ein weiteres,
im Allgemeinen zu dem Rogallo-Flügelgleiter ähnliches
Hängegleiterdesign
ist in US-Patent Nr. 4 116 406 offenbart, das an Hamilton am 26.
September 1978 erteilt wurde. Dieser Gleiter hat eine Textiltragfläche mit
doppelter Oberfläche,
die eine Hülle
bildet, die um einen Rogallo-Rahmen herum angeordnet ist. Diese
Tragfläche wird
während
des Flugs aufgeblasen, wenn Luft in eine Öffnung in der Nase eintritt
und durch Düsen
in der Unterseite entlang der Hinterkante austritt. Ein Aufblasen
des Flügels
verbessert dessen Auftrieb bei geringeren Fluggeschwindigkeiten.
Dieser Hängegleiter
wird jedoch durch einen an dem Gleiter angegurteten Flieger über eine
Gewichtsverlagerungssteuerstange manuell gesteuert und ist nur für bemannte
Flüge nutzbar
und nicht für
Operationen wie den Luftabwurf von Nahrungsmitteln, Ver sorgungsmitteln,
etc., bei denen bemannte Flüge
entweder zu gefährlich
oder unmöglich
sind.
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Ein
weiteres Hängegleiterdesign,
das dem Rogallo-Flügelgleiter ähnlich ist
und eine zusammenfaltbare Tragfläche
aufweist, ist in US-Patent Nr. 4 116 407 an Murray offenbart. Dieser
Hängegleiter weist
einen Flügel
auf, der Vorderkantenelemente, ein Kielelement und Querelemente
in einem traditionellen Deltaflügeldesign
aufweist. Der Flügel
weist ferner obere und untere flexible Membranen, einen ersten Verbinder
zum Festmachen der oberen flexiblen Membran an dem oberen, hinteren
Abschnitt des Vorderkantenelements und einen zweiten Verbinder zum
Festmachen der unteren flexiblen Membran an dem unteren, hinteren
Abschnitt des Vorderkantenelements auf. Die flexiblen Membranen
sind auch hinter dem Vorderkantenelement auch miteinander verbunden.
Der erste und/oder der zweite Verbinder weist eine Führung zum
Aufnehmen eines Elements, das durch eine der flexiblen Membranen
gehalten ist, auf. Das Element wirkt mit der Führung zusammen, um die flexible
Membran an dem Vorderkantenelement festzumachen. Die Vorderkantenelemente
sind auch in der Lage, nach innen hin zu dem Kielelement geschwenkt
zu werden, um den Flügel
zusammenzufalten.
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Andererseits
können
und wurden Fallschirme eingesetzt für Luftabwürfe von Lebensmitteln, Versorgung,
etc., an entlegenen Stellen, wo das Landen eines Flugzeugs entweder
unmöglich
oder gefährlich
ist. Obwohl diese Fallschirme dabei nützlich sind, den Aufschlag
der abgeworfenen Fracht auf der Erde zu reduzieren, ist es schwierig,
zu gewährleisten,
dass der Fallschirm das angestrebte Gebiet erreicht. Abhängig von
dem genauen Fallschirmauslösezeitpunkt,
den atmosphärischen
Bedingungen während
des Auslösens
und des Flugs und der Auslösehöhe kann
der Fallschirm entweder sein Ziel erreichen oder um etwa 15 Meilen
oder mehr vom Kurs abdriften.
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US-Patent
5 474 257 offenbart einen entfaltbaren Flügelgleiter, der einen Doppelmembrantextilflügel mit
einem oberen Abschnitt, der oberhalb eines unteren Abschnitts angeordnet
ist und mit diesem verbunden ist, aufweist, wobei der Flügel eine Vorderkante
mit einem Frontpunkt, eine Hinterkante und Flügelspit zen hat. Der entfaltbare
Flügelgleiter umfasst
ferner eine interne Struktur, die zwischen dem oberen Abschnitt
und dem unteren Abschnitt angeordnet ist, wobei die interne Struktur
zwei Vorderkantenholme mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende
hat, wobei die ersten Enden etwa an dem Frontpunkt schwenkbar miteinander
verbunden sind, einen Kielholm, der mit den Vorderkantenholmen verbunden
ist und zwischen diesen an dem Frontpunkt angeordnet ist und sich
nach hinten hin zu der Hinterkante erstreckt, und mindestens zwei
Querholme, die schwenkbar an beiden Vorderkantenholmen festgemacht
sind, und einen Schlittenmechanismus, der entlang des Kielelements
traversiert. Der Flügel
weist auch eine Mehrzahl von Textilrippen auf, die zwischen dem
oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt angeordnet sind und mit
diesen verbunden sind, wobei die Textilrippen die Gestalt des Textilflügels definieren,
wenn dieser aufgeblasen ist, und mindestens einen Schlitz haben,
durch den sich die Querholme von dem Kielholm zu den Vorderkantenholmen
und Rippen erstrecken; und einen Staudruck-Luft-Einlass, der sich
an der Vorderkante an dem Stagnationspunkt des Flügelgleiters
befindet und der den Flügelgleiter
während
des Betriebs aufbläst.
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Der
in US-Patent 5 474 257 offenbarte Flügelgleiter ist fernsteuerbar
und ermöglicht
sowohl unbemannten Flug als auch eine Genauigkeit beim Erreichen
eines angestrebten Gebiets, was ihn für die Bergung und Auslieferung
von Artikeln einsetzbar macht. Der entfaltbare Flügelgleiter
ist jedoch der erste seines Typs, und es wurde herausgefunden, dass
eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum
Entfalten eines solchen Flügelgleiters
erwünscht
ist.
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Die
vorliegende Anmeldung sieht daher eine verbesserte Vorrichtung und
ein verbessertes Verfahren zum Entfalten eines Flügelgleiters,
vorzugsweise aus einem Flugzeug, vor.
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In
einem ersten Aspekt sieht die Erfindung einen entfaltbaren Flügelgleiter
vor, aufweisend:
- a) einen Textilflügel, der
einen mit einem unteren Abschnitt verbundenen oberen Abschnitt hat
und eine Lufteinlassöffnung
aufweist;
- b) eine interne Struktur, die zwischen dem oberen Abschnitt
und dem unteren Abschnitt angeordnet ist, wobei die interne Struktur
mindestens zwei Vorderkantenholme, die schwenkbar an einem vorderen
Ende mit einem Kielelement verbunden sind, welches den Vorderkantenholmen
benachbart ist und zwischen diesen angeordnet ist, und mindestens
zwei Querholme aufweist, die schwenkbar an den Vorderkantenholmen
und dem Kielelement festgemacht sind;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Flügelgleiter
zusätzlich
eine lösbare
longitudinale Verlängerung
zum Anbringen eines Fallschirms aufweist, wobei die Verlängerung
entfernbar an dem rückwärtigen Bereich des
Flügelgleiters
angebracht ist und von dem Flügelgleiter
während
des Fluges lösbar
ist.
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In
einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Entfalten
eines Flügelgleiters
wie oben definiert vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
- a) Bewegen des Flügelgleiters von einer unentfalteten
Konfiguration in eine entfaltete Konfiguration, wobei die Bewegung
aufweist (i) Bewegen der Vorderkantenholme von einer ersten Position,
die im wesentlichen parallel zu dem Kielelement ist, in eine zweite
Position mit einem Winkel relativ zu dem Kielelement und (ii) Bewegen
der Querholme von einer geschlossenen Position, die im wesentlichen
parallel zu dem Kielelement ist, in eine offene Position, in der
sie von dem Kielelement weg ragen; und
- b) Freigeben der lösbaren
Verlängerung,
während sich
der Flügelgleiter
im Flug befindet.
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Eine
besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung offenbart ein. Die lösbare Verlängerung steigert effektiv die
Länge des
Anbringelements auf die gesamte Länge des Flügelgleiters in einer geschlossenen
Konfiguration und ermöglicht,
die Nutzlast nach vorne anzubringen.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung sind hierin mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 eine
Explosionsansicht einer Ausführungsform
des entfaltbaren Flügelgleiters
der vorliegenden Anmeldung ist, aber ohne die entfaltbare Verlängerung,
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2 eine
perspektivische Ansicht des entfaltbaren Flügelgleiters aus 1 in
einer geschlossenen oder Vor-Entfaltung-Konfiguration ist,
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2A eine
vergrößerte Ansicht
des Schnappmechanismus aus 2 ist,
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3 eine
Seitenansicht ist, die die Anbringung des entfaltbaren Flügelgleiters
an einer Nutzlast zeigt,
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4 eine
perspektivische Ansicht der entfaltbaren Verlängerung für die Ausführungsform aus 1 ist,
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5 eine
perspektivische Ansicht der entfaltbaren Verlängerung in Eingriff mit einem
Flügelanbringelement
ist,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Seilscheibenmechanismus der Ausführungsform
aus 1 in einer geschlossenen Konfiguration vor der Entfaltung
ist,
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7 eine
perspektivische Ansicht des Seilscheibenmechanismus der Ausführungsform
aus 1 in einer offenen Konfiguration nach der Entfaltung
ist,
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8 eine
perspektivische Ansicht des entfaltbaren Flügelgleiters aus 1 am
Beginn der Entfaltung ist,
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9 eine
Rückansicht
des entfaltbaren Flügelgleiters,
der in einem Flugzeug angeordnet ist, ist,
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10 die
Entfaltung des Flügelgleiters
der Ausführungsform
aus 1 aus einem Flugzeug veranschaulicht,
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11 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des entfaltbaren
Flügelgleiters
gemäß der vorliegenden
Anmeldung ist.
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Die
Figuren sind dazu gedacht, die verschiedenen Ausführungsformen
weiter zu veranschaulichen und nicht den Umfang der beanspruchten
Erfindung zu begrenzen.
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Bezugnehmend
nun in spezifischen Einzelheiten auf die Zeichnungen, wobei gleiche
Bezugzeichen ähnliche
oder gleiche Elemente identifizieren, veranschaulicht 1 eine
Explosionsansicht einer Ausführungsform
des entfaltbaren Flügelgleiters 10 der
vorliegenden Anmeldung. Wie in 1 veranschaulicht,
weist der Flügelgleiter 10 einen
Textilflügel 12 und
eine interne Struktur 18 auf. Der Textilflügel 12 weist
Textilrippen 11 auf, die mit einem oberen Abschnitt 12a und
einem unteren Abschnitt 12b verbunden sind, wobei der obere
und der untere Abschnitt 12a, 12b im Wesentlichen
um ihren Umfang verbunden sind. Das Verbinden des oberen und des unteren
Abschnitts 12a, 12b bildet eine Hülle mit
einer Vorderkante 20, einer Hinterkante 34 und
Flügelspitzen 29a,
b. Die gesamte Hülle
kann mit Luft über einen
Staudruck-Luft-Einlass 14 gefüllt werden, der sich vorzugsweise
an einem vordersten Punkt 16 des Flügelgleiters befindet. Das Textilsegel 12 weist
ferner eine integrale Abdeckung 13 auf, die einen ersten Abschnitt 13a und
einen zweiten Abschnitt 13b umfasst, die jeder entlang
der Vorderkante des Flügelgleiters 10,
wie in 1 gezeigt, angeordnet sind. Der erste und der
zweite Abschnitt 13a, 13b weisen ferner komplementäre Reißverschlusselemente 15a, 15b auf,
die passend zusammenwirken, wenn der Flügelgleiter 10 in einer
geschlossenen Position ist, wie in genaueren Einzelheiten hierin
im Anschluss beschrieben.
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Zwischen
dem oberen und dem unteren Abschnitt 12a, 12b ist
eine interne Struktur 18 angeordnet. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
umfasst die interne Struktur 18 zwei Vorderkantenholme 20a, 20b;
zwei Querholme 22a, 22b; ein Kielelement 24; eine
Mittelstütze 26 und
eine Steuereinrichtung, wie z. B. Elevon-Streben 28a, 28b.
Erste Enden 19a, 19b der Vorderkantenholme 20a, 20b sind
jeweils schwenkbar zwischen Spannplatten 17a und 17b festgemacht, um
einen vordersten Punkt 16 zu bilden. Die Länge jedes
Vorderkantenholms hängt
von der gewünschten
Größe des Flügelgleiters 10 ab,
die nur durch praktische Betrachtungen begrenzt ist: Größe, sobald
er gefaltet ist, gewünschte
Fluggeschwindigkeit, Gewicht der Nutzlast, etc. In der offenen oder
entfalteten Position bilden die Vorderkantenholme 20a, 20b einen
Winkel θ zwischen
ihnen. Die Größe dieses
Winkels θ hängt von
aerodynamischen Betrachtungen ab, einschließlich u. a. dem Aspektverhältnis, der
Gier-Stabilität
und der Einfachheit der Entfaltung. Typischerweise liegt θ zwischen
etwa 90 und etwa 150°,
wobei etwa 105° bis
etwa 110° bevorzugt
sind aufgrund der Einfachheit der Entfaltungsmechanismus-Geometrie.
Größere Winkel
als 150° bewirken
eine komplexere und daher weniger erwünschte, mechanische/strukturelle
Geometrie und verringerte Gier-Stabilität, wohingegen Winkel kleiner
als 90° zu
einem verringerten Gleitverhältnis führen. Gier-Stabilität ist gegeben,
wo es die Flügelpfeilung
dem Flügelgleiter
erlaubt, seinen Flug tendenziell direkt in den Wind beizubehalten,
allgemein als Beibehalten des Gier-Kurses bekannt. Wenn der Flügelgleiter
giert, weist der luvwärtige
Flügel
tendenziell einen größere Luftwiderstand
auf als der leewärtige
Flügel,
wodurch das Gieren korrigiert wird.
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Querholme 22a, 22b weisen
Außenenden 23a, 23b auf,
die jeweils schwenkbar an Vorderkantenholmen 20a, 20b festgemacht
sind, und weisen ferner Innenenden 25a, 25b auf,
die schwenkbar an dem Kiel über
ein gemeinsames Gleitelement 32 festgemacht sind. An dem
Gleitelement 32 sind ebenfalls ein Seilscheibenmechanismus 27 und
eine Mittelstütze 26 festgemacht.
Die Mittelstütze 26 ist schwenkbar
an dem Gleitelement 32 derart festgemacht, dass eine lineare
Bewegung des gemeinsamen Gleitelements in die Richtung des Pfeils „A" eine Bewegung der
Mittelstütze 26 in
die durch den Pfeil „B" angedeutete Richtung
bewirkt. Der Seilscheibenmechanismus 27 und die Mittelstütze 26 sind
weiter unten in genaueren Einzelheiten beschrieben. Die Querholme 22a, 22b sorgen
für strukturelle
Integrität für den Flügelgleiter 10,
indem sie für
Festigkeit für die
Vorderkantenholme sorgen, um zu gewährleisten, dass die Vorderholme
in der entfalteten Position in der offenen Position mit dem Winkel θ dazwischen bleiben.
Der Abstand zwischen dem Befestigungspunkt der Außenenden
an ihren jeweiligen Vorderkantenholmen und den Innenenden an dem
Kielelement bestimmt die Länge
der Querholme 22a, 22b.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf 1 ist das Kielelement 24 an
einem Ende zwischen den Spannplatten 17a, 17b angebracht,
ist an einem entgegengesetzten Ende zwischen den Plattenelementen 44a,
b angebracht und ist zwischen den Vorderkantenholmen 20a, 20b angeordnet.
Das Kielelement 24 weist ferner einen durch dieses hindurch
angeordneten Schlitz 25 (6) zur Aufnahme
einer Lasche 82b auf, wie hierin im Anschluss beschrieben.
Die Länge
des Kielelements 24 ist im Wesentlichen gleich der Profilsehnenlänge des
Flügelgleiters an
der Wurzel (mittigste Linie), welche so wie die Länge der
Vorderkantenholme auf einer praktischen Basis anhand von die endgültige Größe beeinflussenden,
aeronautischen Betrachtungen bestimmt ist. Das Kielelement 24 sorgt
in ähnlicher
Weise für strukturelle
Integrität
für den
Flügelgleiter 10,
indem es gewährleistet,
dass der Flügelgleiter 10 sich
zu seiner gesamten Länge
von der Vorderkante zu der Hinterkante 34, allgemein als
die Profilsehnenlänge des
Flügelgleiters
bekannt, öffnet
und diese aufrechterhält.
Der Kiel 24 verbindet auch die Nutzlast 50 mit dem
Flügelgleiter 10 über ein
Anbringelement 42 (3), wie
es weiter unten in genaueren Einzelheiten beschrieben wird.
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Elevon-Streben 28a, 28b sind
jeweils schwenkbar mit zweiten Enden 21a, 21b der
Vorderkantenholme verbunden. Die Elevon-Streben 28a, 28b sind
jede mit einem Motor oder einem Fluidaktuator 30a, 30b verbunden,
der sich außerhalb
des Textilflügels 12 befindet
und an den Vorderkantenholmen angebracht ist. Der Motor oder der
Aktuator ist ein herkömmliches
Design und wirkt dahingehend, jede der Elevon-Streben 28a, 28b unabhängig aus der
Ebene des Flügels
auszulenken oder zu drehen und so den Flug des Flügelgleiters
zu steuern. Durch Drehen der Elevon-Streben werden die Flügelspitzen 29a, 29b relativ
zu der Vorderkante nach oben oder nach unten verwunden. Dieses helische
Verwinden des Flügels
führt zu
einer aerodynamischen Kraft, die für ein Neigen oder Rollen des
Flügelgleiters
genügt. Ein
Drehen oder Auslenken der Elevon-Streben
im Gleichklang erzeugt eine aerodynamische Kraft im Wesentlichen
hinter dem Druckzentrum des Flügelgleiters,
das sich an dem Punkt etwa 55% unterhalb des Kielelements von dem
vordem vordersten Punkt 16 befindet, und bildet so eine
Drehmomentkraft um das Druckzentrum, die für die Neigungsteuerung des Flügelgleiters
benutzt wird. Durch Drehen oder Auslenken der Elevon-Streben 28a, 28b einzeln
oder in entgegengesetzte Richtungen können aerodynamische Kräfte an den
Flügelspitzen 29a und 29b in Stärke und
Richtung, hoch oder runter, gesteuert werden. Wenn z. B. die Elevon-Strebe 28a nach oben
gedreht ist, während
die Elevonstrebe 28b nach unten gedreht ist, wird eine
Abwärtskraft
an der Spitze 29a und eine Aufwärtskraft an der Spitze 29b erzeugt,
was zu einem Rollen oder einer Drehung in die Richtung der Strebe 28a führt. Andere
herkömmliche Einrichtungen
können
verwendet werden, wie z. B. u. a. pneumatische und hydraulische
Einrichtungen.
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Diese
Elevon-Streben 28a, 28b oder andere Steuereinrichtungen
können
mit jedem herkömmlichen
Motor betrieben werden, der in der Lage ist, ausreichend Drehmoment
zu erzeugen, um die aerodynamischen Kräfte bei einer für Steuerreaktion
ausreichenden Geschwindigkeit zu überwinden. Faktoren, die beim
Bestimmen des benötigten
Drehmoments wichtig sind, umfassen u. a. die Flügelfläche, die Flügelbelastung, das Aspektverhältnis und
die Elevon-Strebenlänge.
Ein Flügelgleiter
mit z. B. einer Spannweite von 30 foot (9,1 m) mit einer Flügelfläche von
etwa 190 ft2 (17,7 m2)
und einer Belastung von 700 lb (318 kg) benötigt ein Drehmoment von etwa
40 bis 80 ft·lb
(5,5 bis 11,1 Nm), wohingegen ein Flügelgleiter mit einer Spannweite
von 15 ft (4,6 m) mit einer Fläche
von 45 ft2 (4,2 m2)
und einer Belastung von 90 lb (41 kg) zur Steuerung ein Drehmoment
von etwa 15 bis 25 ft·lb
(2,1 bis 3,5 Nm) benötigt.
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Die
interne Struktur 18 sorgt für strukturelle Integrität für den Flügelgleiter 10,
indem sie als die Hauptlast tragende Struktur durch Öffnen des
Textilflügels 12 in
seine Flügel-ähnliche
Form und Aufrechterhalten dieser Form während des Flugs funktioniert.
In der offenen oder entfalteten Position bilden die Vorderkantenholme 20a, 20b den
grundlegenden, nach hinten gepfeilten Deltaflügel, der in der Aeronautiktechnik
allgemein bekannt ist. Die Querholme 22a, 22b verriegeln
die Vorderkantenholme in ihrer Position, wodurch sie den Flügelgleiter 10 daran hindern,
sich während
des Betriebs zu schließen.
Die Mittelstütze 26 ist
aufgestellt, um einen oberen Befestigungspunkt für obere Drähte 26a, b bereitzustellen,
die den Flügelgleiter
beim Landen und dann, wenn der Flügelgleiter negative Belastungen
oder umgekehrte Flüge
erfährt,
stützen,
wobei das Kielelement 24 sowohl die Querholme als auch
die Mittelstütze
stützt.
Dementsprechend haben alle obigen Elemente einen ausreichenden Durchmesser
und sind aus einem geeigneten Material gebildet, um eine mechanische
Festigkeit zu erreichen, die genügt,
um die Flügelform
aufrechtzuerhalten, während
mit einer Nutzlast gearbeitet wird. In einer Ausführungsform kann
die Vorderkantenholmlänge
etwa 17,5 foot (5,3 m) bis etwa 18,5 foot (5,6 m) für einen
Flügelgleiter von
30 foot (9,1 m) Spannweite mit einem Durchmesser von etwa 2,5 inches
(6,4 cm) bis etwa 3,0 inches (7,6 cm) für eine Nutzlast bis zu etwa
1500 pounds (680 kg) sein. Geeignete Holmmaterialien umfassen, sind
aber nicht begrenzt auf: Aluminium und andere leichtgewichtige Metalle
wie rostfreier Stahl und sonstige und Verbundmaterialien wie Epoxy-Graphit und
andere allgemein im Stand der Technik bekannte Materialien.
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Nun
Bezug nehmend auf 2, ist eine perspektivische
Ansicht des Flügelgleiters 10 in
seiner geschlossenen oder vor-entfalteten Konfiguration veranschaulicht.
In der vor-entfalteten Position sind die Vorderkantenholme 20a, 20b und
die Querholme 22a, 22b derart geschlossen verschwenkt,
dass sie im Wesentlichen parallel zu dem Kielelement 24 (nicht
gezeigt) verbleiben. In dieser Position ist das gemeinsame Gleitelement 32 benachbart
dem vordersten Punkt 16 angeordnet, und die Mittelstütze 26 ist
benachbart und im Wesentlichen parallel zu dem Kielelement 24 (nicht
gezeigt) angeordnet. Um den Flügelgleiter 10 in
der vor-entfalteten Konfiguration zu halten, ist die integrale Abdeckung 13 zugezippt durch
passendes Ineinandergreifen der Zähne der Reißverschlusselemente 15a, 15b in
herkömmlicher Weise.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die Abdeckung 13 vorzugsweise aus einem Dacron-Gewebe
gefertigt, wobei die Reißverschlusselemente 15a, 15b eine
ausreichend hohe Festigkeit und Haltbarkeit aufweisen, um unter
Entfaltungsbedingungen zu arbeiten, obwohl andere Materialien verwendet werden
können,
abhängig
von den Designkonfigurationen des Flügelgleiters.
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Um
den Flügelgleiter 10 in
der geschlossenen Position zu halten, ist ein Gurt 39 mit
einem Ankerende 36a und einem Freigabeende 36b an
der Unterseite der Vorderkantenholme 20a und 20b jeweils
an Spulenelementen 37a, 37b verbunden. Das Ankerende 36a weist
ein dreieckiges Element 38 zur Verbindung mit einem Triggerkabel 40 auf,
das dem Freigabeende 36b benachbart ist. Das Triggerkabel 40 ist
vorzugsweise wirkmäßig mit
dem dreieckigen Element 38 an einem Ende über eine
Freigabeleine 41 verbunden, die in eine Drei-Schlaufen-Freigabe wie
in 2A gezeigt geknotet ist, die die Freigabeleine 41 in
Position hält
und auch den Gurt um die Abdeckung 13 geschlossen hält. Das
Triggerkabel 40 ist vorzugsweise an seinem entgegengesetzten
Ende an einem Bremsfallschirm 66 festgemacht. Beim Entfalten
des Bremsfallschirms wird das Triggerkabel 40 aus der Freigabeleine 41 außer Eingriff
gebracht, was der Leine 41 ermöglicht, sich zu entknoten und so
das Ankerende 36a aus dem Eingriff mit dem Freigabeende 36b freizugeben,
womit dem Flügelgleiter 10 ermöglicht wird,
sich in seine entfaltete Konfiguration zu öffnen, wie in genaueren Einzelheiten
unten beschrieben.
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Bezug
nehmend nun auf 3 ist eine Seitenansicht des
Flügelgleiters 10 und
eine Frachtgondel 50 veranschaulicht. Die Frachtgondel 50,
die dazu angepasst ist, eine Nutzlast zu tragen, ist vorzugsweise
an dem Flügelgleiter 10 durch
ein Flügelgleiter-Anbringelement 42 festgemacht.
In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Anbringelement 42 ein Träger, der vorzugsweise an dem
Kielelement 24 durch Plattenelemente 44a, 44b und
Spannplatten 17a, b verbunden ist, die beide mit dem Anbringelement 42 und
dem Kielelement 24 verschraubt sind, obwohl andere Verfahren,
die ausreichend Festigkeit zum Festmachen der Nutzlast an dem Träger bereitstellen,
verwendet werden können.
Das Flügelgleiter-Anbringelement 42 ist
dazu angepasst, eine abnehmbare Verlängerung 45 aufzunehmen,
die vorzugsweise ein männliches
Passstück 46 zur
Aufnahme in das Anbringelement aufweist, wie in den 4 und 5 gezeigt.
Die abnehmbare Verlängerung 45 verlängert die
Länge des
Flügelanbringelements 42 effektiv
auf die gesamte Länge
des zusammengepackten Flügelgleiters,
wie in den 2 und 3 gezeigt.
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Wie
in den 4 und 5 veranschaulicht, weist die
abnehmbare Verlängerung 45 einen
Flügelgleiter-Entfaltungs-Unterstützungsmechanismus 48 und
eine daran angebrachte Fallschirmanbringplatte 68 auf.
Der Entfaltungs-Un terstützungsmechanismus 48 umfasst
eine erste und eine zweite Anbringplatte 52a, 52b,
ein Paar von rohrförmigen
Elementen 53a, 53b, die zwischen den Anbringplatten 52a, 52b angeordnet
sind, und eine Schlittenanordnung 54. Die Anbringplatten 52a,
b bringen vorzugsweise den Entfaltungs-Unterstützungsmechanismus an der abnehmbaren
Verlängerung
an, obwohl andere Anbringverfahren, die im Stand der Technik bekannt
sind, verwendet werden können.
Die Anbringplatte 52a weist vorzugsweise ein durch diese
hindurch angeordnetes Umfangsloch 55 zur Aufnahme eines
Bändsels 57 auf.
Das Bändsel 57 erstreckt
sich durch das Loch 55, zwischen röhrenförmigen Elementen 53a,
b durch ein Loch in Block 59 und ist an Schwenkarmen 58a, 58b festgemacht,
die Teil der Schlittenanordnung 54 sind.
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Die
Schlittenanordnung 54 weist ferner Federelemente 60a, 60b auf,
die jeweils an einem Ende an Schlitten 61a, 61b angebracht
sind und an einem entgegengesetzten Ende jeweils an Schlitten 63a, 63b angebracht
sind. Die Federelemente 60a, 60b und die Schlitten 61a,
b und 63a, b sind alle umfangsmäßig um deren jeweilige röhrenförmige Elemente 53a, 53b für eine longitudinale
Bewegung daran entlang angeordnet. Um den Flügelgleiter 10 in die
geschlossene oder vor-entfaltete Position zu bringen, wird die Schlittenanordnung 54 in
die longitudinale Richtung, wie durch den Pfeil "D" wiedergegeben, bewegt,
indem an dem Bändsel 57 in
der Richtung des Pfeils "E" gezogen wird, so
dass die Federelemente 60a, 60b gegen die zweite
Anbringplatte 52b komprimiert werden. In dieser vor-entfalteten
Position sind Schwenkarme 48a, 48b derart verschwenkt, dass
sie im Wesentlichen parallel mit röhrenförmigen Elementen 53a, 53b sind,
und an einem Ende der Schwenkarme angeordnete Kerben 64a, 64b wirken jeweils
mit Spulenelementen 37a, 37b (8)
zusammen. Der Flügelgleiter-Entfaltungs-Unterstützungsmechanismus 48 wird
in dieser vorentfalteten Position gegen die durch die komprimierten
Federelemente 60a, 60b erzeugte Vorspannkraft
durch die Abdeckung 13 gehalten, die in die geschlossene
Position gezippt ist, und durch den Gurt 39 befestigt. Durch
Anbringen des Entfaltungs-Unterstützungsmechanismus hinten, an
der abnehmbaren Verlängerung,
wird den Vorderkantenholmen strukturelle Festigkeit zugefügt, wenn
sie in der geschlossenen Position gehalten sind, womit die Haltbarkeit
des Flügelgleiters
beim Ausbringen aus einem Flugzeug gesteigert wird.
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Wieder
Bezug nehmend auf 2 weist die abnehmbare Verlängerung 45 ferner
eine daran befestigte Fallschirmanbringplatte 68 auf. Die
Anbringplatte 68 weist eine Mehrzahl von Löchern 70 (4 bis 5)
auf, die durch diese hindurch angeordnet sind, wobei jedes der Löcher 70 von
ausreichender Größe ist,
um eine entsprechende Schlaufe 72 aufzunehmen. Die Schlaufen 72 sind
vorzugsweise Teil eines Fallschirmsacks 74, der einen Pilotfallschirm 65 und
einen Bremsfallschirm 66 enthält. Die Fallschirme 65, 66 werden
verwendet, um den Flügelgleiter 10,
wie hierin im Anschluss beschrieben, zu entfalten. Durch Anbringen
der Fallschirme an der abnehmbaren Verlängerung sind die Fallschirme
in der Lage, sich zu entfalten, ohne beim Öffnen des Flügelgleiters
zu behindern.
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Um
den Fallschirmsack 74 und somit die Fallschirme 65, 66 an
der abnehmbaren Verlängerung 45 anzubringen,
werden die Schlaufen 72 des Sacks 74 durch deren
entsprechendes Loch/deren entsprechende Löcher 70 angeordnet.
Ein Kabel 76, das an dem Pilotfallschirm 65 angebracht
ist, wird dann durch die Schlaufen geführt, wodurch die Fallschirme 65, 66 an
der Anbringplatte 68 und der Verlängerung 45 gesichert
werden. Beim Entfalten aus einem Flugzeug wird sich der Pilotfallschirm
entfalten, den Flügelgleiter 10 stabilisieren,
und beim Empfang eines Signals von einer Steuerung wird der Pilotfallschirm
das Kabel 76 durch die Schlaufen ziehen und so den Bremsfallschirm 66 von
der Anbringplatte 68 lösen,
wie hierin im Anschluss in genaueren Einzelheiten beschrieben.
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Nun
Bezug nehmend auf die 6 und 7 ist eine
perspektivische Ansicht des lösbaren Seilscheibenmechanismus 27 gemäß der vorliegenden
Anmeldung veranschaulicht. Wie hierin zuvor beschrieben, sind sowohl
der lösbare
Seilscheibenmechanismus 27 als auch die Mittelstütze 26 an
dem Gleitelement 32 angebracht, dass ein röhrenförmiges Element 80 aufweist,
das an dem Kielelement 24 des Flügelgleiters angebracht ist.
Der Seilscheibenmechanismus 27 ist an dem gemeinsamen Gleitelement derart
angebracht, dass eine longitudinale Bewegung des Gleitelements 32 in
der Richtung des Pfeils "F" eine entsprechende
Bewegung des Seilscheibenmechanismus in der Richtung des Pfeils "F" bewirkt. Der Seilscheibenmechanismus 27 weist
ein Stützelement 81,
Befestigungselemente 82, ein Sperrelement 84,
einen Schwenkarm 86 und eine Rollenanordnung 88 auf.
Die Rollenanordnung 88 weist eine durch diese hindurch
angeordnete Welle 90 auf, die mit einem in einem Arm 92 des
Stützelements 81 angeordneten
Schlitz 91 zusammenwirkt. Die Welle 90 ist in
dem Schlitz 91 durch das Sperrelement 84 gehalten,
das vorzugsweise mit einer an der Welle 90 angeordneten
ebenen Fläche
zusammenwirkt. Das Sperrelement 84 ist schwenkbar an dem
Arm 92 an dessen einem Ende 84a durch einen Stift 85 angebracht
und wirkt mit dem Befestigungselement 82 an einem zweiten
Ende 84b zusammen. Das Befestigungselement 82 ist
schwenkbar an dem Arm 92 des Stützelements 81 durch
den Stift 87 festgemacht, weist eine Ausschneidung 82a auf,
die mit dem Sperrelement 84 zusammenwirkt, und weist ferner eine
Lasche 82b auf, die mit dem Kielelement 24 durch
den durch das Gleitelement 32 angeordneten Schlitz 94 zusammenwirkt.
Der Schwenkarm 86 ist ebenfalls schwenkbar festgemacht,
um das Element 81 durch einen Stift 93 zu stützen.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf die 6 und 7 in
Verbindung mit 5 erstreckt sich die Freigabeleine 77 von
dem Bremsfallschirm 66 durch die lösbare Verlängerung 45 um die
Rollenanordnung 88 und zurück zu der Verlängerung 45,
wo sie verankert ist. Beim Freigeben des Bremsfallschirms von der
Anbringplatte 68, wie oben beschrieben, wird eine Vorspannkraft
in der Richtung des Pfeils "G" erzeugt, was dazu
führt,
dass eine Vorspannkraft an dem Sperrelement 84 durch den
Stift 90 erzeugt wird. Die an dem Sperrelement 84 durch
den Stift 90 erzeugte Vorspannkraft bewirkt, dass das zweite
Ende 84b eine Kraft gegen die Ausschneidung 82a in
der durch den Pfeil "H" wiedergegeben Richtung
ausübt. Die
auf die Ausschneidung 82a in die Richtung des Pfeils "H" ausgeübte Kraft bewirkt, dass die
Lasche 82b gegen das Kielelement 24 vorgespannt
ist, wodurch das Sperrelement 84 daran gehindert wird,
um den Stift 85 zu schwenken, womit das Sperrelement 84 gegen
die durch die Freigabeleine 77 ausgeübte Kraft gehalten wird. Indem
das Sperrelement 84 in der in 6 gezeigten
Position gehalten wird, wird die Welle 90 in dem Schlitz 91 gehalten,
wodurch die Rollenanordnung 88 in einer geschlossenen Position gegen
die durch das Öffnen
des Bremsfallschirms 66 ausgeübte Kraft gehalten wird.
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Die
durch die Freigabeleine 77 auf die Rollenanordnung 88 durch
die Öffnung
des Bremsfallschirms 66 ausgeübte Kraft lässt das Gleitelement 32 sich
longitudinal entlang dem Kielelement 24 in der Richtung
des Pfeils „F" bewegen. An einer
vorbestimmten Position wandert das Gleitelement 32 über den
Schlitz 25, bis die Lasche 82b, die gegen das Kielelement 24 vorgespannt
ist, wenn die Seilscheibe in ihrer geschlossenen Position ist, den
Schlitz 25 kontaktiert. Wenn die Lasche 82b über den
Schlitz 25 wandert, ist sie nicht länger gegen das Kielelement 24 vorgespannt,
und die auf die Lasche 82b ausgeübte Kraft veranlasst das Befestigungselement 82, wie
oben beschrieben, um den Stift 87 in die durch den Pfeil „H" wiedergegebene Richtung
zu schwenken, wodurch die Lasche 82b in den Schlitz 25 abgelassen
wird. Ein Schwenken des Befestigungselements 82 um den
Stift 87 gibt das Sperrelement 84 aus dem Eingriff
mit dem Befestigungselement 82 frei, wodurch der durch
den Stift 90 an dem Sperrelement 84 ausgeübten Kraft
ermöglicht
wird, das Sperrelement um den Stift 85 in die Richtung
des Pfeils „J" zu schwenken, was
dem Stift 90 ermöglicht, aus
dem Schlitz 91 freigegeben zu werden. Beim Freigeben des
Stifts 90 aus dem Schlitz 91 veranlasst die durch
die Freigabeleine 77 ausgeübte Kraft den Schwenkarm 86,
um den Stift 93 in die Richtung des Pfeils „K" zu schwenken und
dadurch die Rollenanordnung 88 auf zu „poppen" und die Leine 77 freizugeben,
wie in 7 gezeigt. Um für eine kontrollierte Bewegung
des Gleitelements 32 entlang dem Kiel 24 zu sorgen,
kann ein Gurt 41 an dem Gleitelement an einem Ende entgegengesetzt
der Freigabeleine 77 festgemacht sein. Dieser Gurt ist
vorzugsweise an einem entgegengesetzten Ende zu den Spannplatten 17a,
b festgemacht, ist aus einem Material wie z. B. Gewebe gefertigt,
um für
eine kontrollierte Widerstandsfähigkeit
gegen die durch die Freigabeleine 77 ausgeübte Kraft
zu sorgen und so eine reibungsarme Bewegung des Gleitelements 32 entlang
dem Kiel 24 zu ermöglichen.
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Die
Entfaltung des Flügelgleiters 10 wird
nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben.
Anfänglich
Bezug nehmend auf 2 wird der entfaltbare Flügelgleiter
zunächst
in seiner geschlossenen oder Vor-Entfaltungs-Konfi guration angeordnet.
Wie hierin zuvor beschrieben, sind in der Vor-Entfaltungs-Position
die Vorderkantenholme 20a, 20b und die Querholme 22a, 22b derart
geschlossen verschwenkt, dass sie im Wesentlichen parallel zu dem
Kielelement 24 (nicht gezeigt) verweilen. In dieser Position
ist das gemeinsame Gleitelement 32 benachbart dem vordersten
Punkt 16 angeordnet, und die Mittelstütze 26 ist benachbart
und im Wesentlichen parallel zu dem Kielelement 24 (nicht gezeigt)
angeordnet. Um den Flügelgleiter 10 in
der vor-entfalteten Konfiguration zu halten, ist die integrale Abdeckung 13 zugezippt
durch passendes Ineinandergreifen der Zähne der Reißverschlusselemente 15a,
b in herkömmlicher
Weise.
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Nach
Anordnen des Flügelgleiters 10 in
seine Vor-Entfaltungs-Konfiguration ist der Flügelgleiter dazu bereit, aus
einem Flugzeug ausgebracht zu werden. Nun Bezug nehmend auf die 9 und 10 wird
in der vorliegenden Ausführungsform der
Flügelgleiter 10 vorzugsweise
aus einem Flugzeug, wie z. B. einem Flugzeug vom Typ Airforce C-130,
ausgebracht. Um den Flügelgleiter
in dem Flugzeug zu sichern und sein Ausbringen aus diesem zu vereinfachen,
weist die vorliegende Ausführungsform
eine an der Unterseite der Frachtgondel 50 angebrachte
Plattform 94 auf. Die Plattform 94 weist vorzugsweise
eine Basis 95 auf, die an der Gondel 50 angebracht
ist, und weist auch Ausbringelemente 96a, b, c auf, die
an der Basis 95 über
Landeblocks 97 angebracht sind. In der vorliegenden Ausführungsform
sind die Landeblocks 97 aus Honeycomb-Material gefertigt
und wirken als Polster des Flügelgleiters
beim Landen, wobei auch andere Stoß-absorbierende Materialien
verwendet werden können.
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Wie
in 9 veranschaulicht, weist der Boden 98 der
C-130 vorzugsweise ein „T"-Form-Element auf,
das sich von diesem erstreckt, wobei der Boden ein Paar von darin
angeordneten Rollen 99a, 99b an jeder Seite des „T"-Form-Elements aufweist. Durch
Anbringen der Basis 95 an der Gondel 50 und Positionieren
des Ausbringelements 96a, b, c in der in 9 gezeigten
Anordnung ist die Plattform 94 in der Lage, mit der „T"-Form zusammenzuwirken,
um für
Stabilität
auf den Flügelgleiter
zu sorgen, wobei eine Bewegung der Gondel entlang den Rollen 99a, b
und aus dem Flugzeug heraus vereinfacht wird. Die vorliegende Ausführungsform
ist zum Ausbringen aus einer C-130 ausgelegt, es wird jedoch erwartet, dass
andere Flugzeuge für
das Entfalten des Flügelgleiters
verwendet werden. Das verwendete Flugzeug bestimmt, ob eine Plattform
erwünscht
ist, und die Konfiguration der Plattform, wenn sie verwendet wird.
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Nach
Positionieren der Plattform 94 über dem „T"-Form-Element und den Rollen 99a, 99b ist der
Flügelgleiter
dazu bereit, aus dem Flugzeug ausgebracht zu werden. Wenn das Flugzeug
die Stelle erreicht hat, über
der der Flügelgleiter 10 zu
entfalten ist, wird der Flügelgleiter über die
Rollen 99a, b zu dem hinteren Teil des Flugzeugs gerollt
und verlässt dieses,
wie in 10 gezeigt. Beim Verlassen des Flugzeugs
entfaltet eine statische Leine den Pilotfallschirm 65,
der den Flügelgleiter 10 abbremst
und stabilisiert. Sobald er stabil ist, gibt ein Freigabemechanismus,
der durch einen Zeitgeber, einen Höhenmesser oder ein anderes
Signal ausgelöst
wird, den Bremsfallschirm 66, der an dem Pilotfallschirm
festgemacht ist frei, wie hierin zuvor beschrieben.
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Der
Bremsfallschirm 66 ist sowohl mit dem Triggerkabel 40 als
auch mit der Freigabeleine 77 verbunden, wie in 8 gezeigt.
Wenn der Bremsfallschirm entfaltet ist, wird das Triggerkabel 40 von der
Freigabeleine 41 außer
Eingriff gebracht und so der Gurt 39 aus dem Eingriff um
die Abdeckung 13 wie hierin zuvor beschrieben freigegeben.
Das Freigeben des Gurtes 39 ermöglicht der durch die Federn 60a,
b erzeugten Vorspannkraft, den Entfaltungs-Unterstützungsmechanismus 48 zu öffnen und
so das Reißverschlusselement 15a von 15b außer Eingriff zu
bringen, die Abdeckung 13 zu öffnen und die Auswärtsbewegung
der Vorderkantenholme 20a, 20b zu starten. Wenn
der Entfaltungs-Unterstützungsmechanismus öffnet, startet
die Freigabeleine 77 die Bewegung des Gleitelements longitudinal
entlang dem Kielelement 24, wie hierin zuvor beschrieben.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf 8 lässt eine longitudinale Bewegung
des Gleitelements 32 in der Richtung des Pfeils „A" die Mittelstütze 26 sich
in die Richtung des Pfeils „B" bewegen von einer
Position im Wesentlichen parallel zu dem Kielelement zu einer Position
im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Kiele lement 24, wie
in den 1 und 11 gezeigt. Die Bewegung des
Gleitelements 32 in die Richtung des Pfeils „A" lässt auch
die Querholme 22a, b, die schwenkbar an dem Gleitelement
festgemacht sind, in die durch den Pfeil „C" wiedergegebene Richtung schwenken,
was die Querholme von einer geschlossenen Position im Wesentlichen
parallel zu dem Kielelement zu einer offenen Position erstreckt,
wie in 1 gezeigt. Wenn die Querholme erstreckt sind, werden
die Vorderkantenholme 20a, b in die Richtung des Pfeils „C" durch die Querholme
gedrückt. Die
Bewegung des Gleitelements 32 bewirkt ferner eine entsprechende
Bewegung des Seilscheibenmechanismus 27 longitudinal in
die Richtung des Pfeils „F", wie in 6 gezeigt
und hierin zuvor beschrieben. Wenn der Seilscheibenmechanismus 27 den Schlitz 25 in
dem Kielelement 24 erreicht, sperrt er die Querholme und
somit die Vorderkanten in Stellung und gibt die Leine 77 aus
dem Eingriff mit dem Seilscheibenmechanismus 27 frei, wie
hierin zuvor beschrieben.
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Nun
Bezug nehmend auf 10 überträgt das Freigeben der Leine 77 aus
dem Seilscheibenmechanismus 27 die von dem Öffnen des
Bremsfallschirms 66 erzeugte Kraft auf die Verlängerung 45, wo
die Freigabeleine 77 verankert ist. Diese Kraft führt dazu,
dass die Verlängerung 45 von
dem Anbringelement 42 zusammen mit dem Pilotfallschirm 65 außer Eingriff
gebracht wird und der Bremsfallschirm 66 dadurch dem Flügelgleiter 10 ermöglicht, zu
fliegen zu beginnen und zu einem vorbestimmten Landegebiet zu fliegen,
wo er vorzugsweise zu einer Landung hin gleitet. Das Verlängerungselement 45 und
der entfaltbare Flügelgleiter 10 können beide
geborgen und in nachfolgenden Flügen
wieder verwendet werden.
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Der
entfaltbare Flügelgleiter
der vorliegenden Anmeldung ist in der Lage zu zuverlässiger Entfaltung
aus einem Flugzeug und kann für
unbemannte Frachtbelieferung sorgen.
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Es
ist zu verstehen, dass verschiedene Modifikationen an den hierin
offenbarten Ausführungsformen
gemacht werden können.
Obwohl die vorliegende Anmeldung das Ausbringen aus einem C-130-Flugzeug
offenbart, sind z. B. andere Fluggeräte, einschließlich anderen
Flugzeugen und Hubschraubern, ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Anmeldung. Daher sollte die obige Beschreibung nicht als begrenzend
ausgelegt werden, sondern lediglich als veranschaulichendes Beispiel der
bevorzugten Ausführungsformen.
Fachleute werden andere Modifikationen innerhalb des Umfangs der
hieran angefügten
Ansprüche
erkennen.