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Schwingenflugzeug Bei Schwingenflugzeugen sind für verschiedene Zwecke
Verstellungen und Verschwenkungen von Bauteilen oder Bauteilgruppen vorzunehmen.
Die nachfolgende Übersicht ordnet dieselben unter gleichzeitigem Hinweis auf entsprechende
Maßnahmen bei den propellergetriebenen Drachenflugzeugen. Folgende drei Gruppen
lassen sich unterscheiden.
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i. Steuerbewegungen erster Ordnung. Sie dienen während des Fluges
des Schwingenflugzeuges zur ständigen Beherrschung der Gleichgewichtslage, der Flugsicherheit
und solcher räumlicher Bewegungen, wie sie vom propellergetriebenen Drachenflugzeug
ausgeführt werden können. Die Steuerbewegungen erster Ordnung- werden durch Steuerungsorgane
herbeigeführt, die während des Fluges dauernd ,gehandhabt werden können. z. Verstellungen
bzw. Steuerbewegungen zweiter Ordnung. Sie dienen während des Fluges des Schwingenflugzeuges
nur zeitweilig zur Herbeiführung von Änderungen des Kräftezustandes oder Kräftespieles,
wie sie auch .am propellergetriebenen Drachenflugzeug nur gelegentlich (z. B. Flügelhilfsklappen,
Trimmungsänderungen) während des Fluges erforderlich werden oder aber am Drachenflugzeug
nicht vorgenommen werden können (z. B. Richtungsänderungen der an den Flügeln angreifenden
Aufwärtsluftkräfte durch Verstellung der Schwingbahnachse der Flügel). Die
Betätigungsorgane für die Verstellungen bzw. Steuerbewegungen zweiter Ordnung werden
während des Fluges nicht dauernd gehandhabt, sondern nur zur gelegentlichen Benutzung
zur Verfügung gehalten.
3. Verstellungen dritter Ordnung. Sie dienen
zum Einstellen oder Einregeln einzelner Bauteile oder deren Nebenteile, die Luftkräfte
.erzeugen, jedoch nur am Schwingenflugzeug vorkommen. Sie gehören nicht mehr zu
.den Steuerungsbewegungen bzw. zur Steuerung, denn sie werden nicht während des
Fluges, sondern nur -während des Ruhezustandes des Schwingenflugzeuges vorgenommen.
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Die Erfindung betrifft ein Schwingenflugzeug, dessen Flügel je nur
einen kurbelangetriebenen Holm aufweisen, und das sich dadurch besonders vorteilhaft
zur Durchführung der aufgezeigten Steuerbewegungen und Verstellungen eignet, daß
die Kurbel einen einerseits quer an den Flügelholm, anderer- _ seits an einen als
Schwingachse dienenden Zapfen angeschlossenen Lenker antreibt und der Zapfen infolge
Steuerung unter Hinundherbewegung auf einer durch die Kurbelwelle gehenden geraden
Linie einen kleineren Hub als der am Holmantriebslenker verschiebbar angreifende
Kurbelzapfen ausführt. Bei -bekannten Bauarten sind verhältnismäßig verwickelte
Vorkehrungen zu treffeil, um clie Verformung der Flügelschwingbahn herbeizuführen,
wobei die vorgesehenen Hilfsmittel nicht von einheitlicher Art sind und deshalb
eine verhältnismäßig große Zahl von Steuereingriffen erfordern. Demgegenüber bringt
die Erfindung eine Vervollkommnung durch Schaffung eines völlig einheitlichen Mechanismus,
mit dein außerdem der Flügelschwingbahn eine günstigere Form (sichelförmige oder
schleifenförmige Kurven mit steilem Aufwärts- und Abwärtsweg) erteilt wird, die
durch einen einzigen Steuereingriff erster oder zweiter Ordnung vielfach veränderlich
ist. Bei Anwendung schleifenförmiger Bewegungsbahnen der Flügelspitze, -welche man
nach Bedarf -insbesondere für das Stillstehen in der Luft - aus den sichelförmigen
Kurven ableiten kann, wird ein besserer Ausgleich in den Massenkräften des bewegten
Flügels mit Bezug auf das Flugzeug erreicht.
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Bei der neuen Schwingflügelantriebsart ergeben sich günstigere Auftriebsverhältnisse
und auch günstigere Vortriebsverhältnisse als bisher, -weil der Abwärtsschlag schneller
vor sich geht als der Aufwärtsschlag. Dies ist insbesondere wesentlich bei Schwingenflugzeugen
einer bekannten Bauart mit einer in der Tiefenrichtung im ganzen größeren Flügeldurchfederung
nach unten beim Aufwärtsschlag (bezogen auf die Flügelruhestellung), als die Durchfederung
nach oben beim Abwärtsschlag beträgt.
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Ferner sind die Änderungen der Flügelschwingbahn nicht mehr auf zeitweilige
teilweise Verformungen beschränkt, sondern es stehen jetzt außerordentlich viele
Flügelschwingbahnformen zur Verfügung, die unter dem Einfluß der Steuerung, d. h.
mittels Steuerbewegungen erster Ordnung, allmählich ineinander übergehen. Die Flugleistung
-wird in jeder Hinsicht verbessert, und die Steuerung wird erleichtert.
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Die Steuerung der Hinundherbewegung des als Lenkerschwingachse dienenden
Zapfen, der auf der Mittelachse eines Schiebers gelagert ist, erfolgt im weiteren
Sinne der Erfindung durch einen die Kurbelscheibe umgebenden, mit dem Schieber gelenkig
verbundenen Exzenterring.
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Der Zapfen des Antriebslenkers kann erfindungsgemäß in Richtung der
Mittelachse des Schiebers verstellbar gelagert sein, uni beispielsweise diese Verstellbarkeit
für Steuerwirkungen erster Ordnung heranzuziehen, die beim Drachenflugzeug der Wirkung
von Querruderausschlägen entsprechen. Der Antriebslenker kann aus zwei Längen bestehen,
die sich zum Zweck seiner Kürzung oder Verlängerung zusammenziehen oder auseinanderschieben
lassen.
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Die Führung des den Lenkerschwingzapfen tragenden Schiebers kann auf
einem zur Kurbelscheibenwelle konzentrischen Kreisbogen verstellbar sein. Diese
verschiedenen Verstellmöglichkeiten lassen sich natürlich steuerbar einrichten,
werden jedoch gewöhnlich nur zur Einstellung benutzt, um die für den Flug günstigste
Einregelung oder eine Verstellbarkeit dritter Ordnung zu schaffen. so daß man an
einem mit dem Antrieb versehenen Schwingenflugzeug für Steuerbewegungen erster Ordnung,
soweit sie durch die angetriebenen Flügel selbst bewirkt -werden i können, nur einen
einzigen Eingriff für jeden Flügel vorzunehmen braucht. Um der Einregelung eine
möglichst große Vielseitigkeit zu geben, kann -weiterhin erfindungsgemäß die Schieberführung
an einem dem Exzenter zugekehrten Ausleger einen festen Bolzen tragen, auf den als
Drehpunkt sich ein zwischen die Verbindungsaugen bzw. -bolzen des Exzenterarmes
und des Schiebers einschaltbarer Umkehrhebel aufstecken läßt, dessen an das Exzenter
angeschlossener Arm verlängerbar und verkürzbar sein kann. Der zwischengeschaltete
Umkehrhebel kann gegebenenfalls sowohl zur Einstellung bzw. Anpassung des Antriebes
eines Flügels an Elen Antrieb des gegenüberstehenden Flügels dienen wie auch durch
seine Verlänger- oder Verkürzbarkeit zum Breiter- oder Schmalermachen (Pfeilhöhen)
der bogen- oder schleifenförrnigen Kurven, die das äußere Ende des Lenkers beschreibt.
Die Verlänger- oder Verkürzbarkeit läßt sich gegebenenfalls auch zu
Steuerbewegungen
erster oder zweiter Ordnung ausnutzen.
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Um die Exzentrizität in ihrer Lage zu dem die Schwingungen des Lenkers
erzeugenden Kurbelzapfen ändern zu können, besteht gemäß der Erfindung die den Kurbelzapfen
für den Antriebslenker tragende Kreisscheibe nicht aus einem einzigen auf der Antriebswelle
befestigten Stück, sondern sie ist mit einem mitumlaufenden Exzenterkranz zusammengesetzt,
der sich gegen die Kreisscheibe in der gemeinsamen Umlaufebene durch Steuermittel
verdrehen und in der jeweils gewünschten Stellung zur Kreisscheibe festhalten läßt.
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Mit dieser Verstellbarkeit der Exzentrizität wird die Formgebung der
Flügelschwingbahn weitaus am stärksten beeinflußt; daher wird sie gemäß der Erfindung
zum Steuern der Flügelbewegung, d. h. zur Formänderung der von den Flügelholmen
zu beschreibenden kegelartigen Flügelschwingbahnen benutzt, also zur Steuerung erster
Ordnung, während die übrigen Verstellmöglichkeiten lediglich zur Einregelung, d.
h. zu Verstellungen dritter Ordnung dienen und sonst nur in Ausnahmefällen als Steuerungen
erster und zweiter Ordnung ausgenutzt werden können. Die Erfindung ist in der Zeichnung
durch Beispiele erläutert. Es zeigen Fig. i ein Schema des Antriebes, Fig. 2 ein
Schema der Lenkung mit unmittelbarer Verbindung des Exzenterringes und des Schiebers,
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Fig. 3 eine ausführlichere Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch finit
zwischen das Exzenter und den Schieber geschaltetem Umkehrhebel, Fig. 4 einen senkrechten
Schnitt durch den Antrieb, Fig. 5 einen nach unten durchgebogenen Antriebslenker,
Fig. 6 einen Schnitt durch den zugehörigen Kurbelzapfen an der Kreisscheibe, Fig.
7 einen nach oben durchgebogenen Lenker, dessen Kurbelzapfen dem in Fig. 5 dargestellten
Zapfen entspricht, Fig. 8 und 9 im Schnitt und in Ansicht einen Lenker mit einer
Kurvenführung, Fig. Io und i i in Ansicht und im Schnitt einen Lenker mit Kurvenschlitzführung,
an dem eine Mehrzahl von Verstellelementen angebracht ist, Fig. 12 und 13 Beispiele
von auf eine Senkrechte projizierten Steuerkurven ohne und mit Umkehrhebel.
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Von dem Schwingenflugzeug gemäß der Erfindung ist in Fig. i lediglich
ein Flügel F mit seinem Antrieb dargestellt. F' bezeichnet den Flügelholm, der um
die als Kardangelenk ausgebildete Lagerstelle L schwingt und durch einen bei 38
quer angeschlossenen Lenker i angetrieben wird, -dessen anderes Ende an den als
Schwingachse dienenden Zapfen 6 angeleckt ist.
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Der Holmantriebslenker i wird im mittleren Teil seiner Länge (Fig.
2) von einem ihn antreibenden und führenden Kurbelzapfen 2 verschiebbar umfaßt,
der drehbar in einem Exzenter DE (zunächst als einstückig betrachtet) steckt und
bei ,dessen Drehung den Kreis K beschreibt. Der Exzenterring 3 ist bei 4. mit einem
Schieber 5 gekuppelt, dessen Mittelachse auf einem Durchmesser des Kreises K liegt.
An dem Schieber 5 ist auf seiner Mittelachse der Zapfen 6 des Lenkers i befestigt.
Die Befestigung erfolgt vorzugsweise verstellbar, und zwar ist gemäß Fig. 2 und
3 der Zapfen 6 an einem Kulissenstein 7 gelagert, -der sich durch eine Gewindespindel
8 mit einer biegsamen Welle in der Richtung der Schieberachse relativ zum Schieber
5 verstellen läßt. Einmal eingestellt, behält der Stein 7 seine Lage zum Schieber
5 ; er bewegt sich in jedem Falle mit diesem.
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Fig. 2 enthält zwei Kurven a. und b, die sich aus ungleichen Lagen
der Exzentrizität zum Kurbelzapfen 2 -und ungleichen Längen des Lenkers i -ergeben.
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Die Kurve a beschreibt der Lenker i', von dem nur das äußere Ende
angedeutet ist. Die Gesamtexzentrizität 2E liegt hier .auf demselben Durchmesser,
auf dem die Mittelachse des Schiebers 5 liegt, und der Lenker i' hat eine nicht
weit über das Exzenter hinausgehende Länge. Es ergibt sich eine sichelförmige Kurve,
die bei Drehung des Exzenters DE entgegen dem Uhrzeigersinne vom Punkt a' ab zunächst
auf der Außenseite fällt, von Wendepunkt ab auf ,der Innenseite an- I steigt und
vom zweiten Wendepunkt ab zum Punkt a' zurückkehrt. Die zweite Kurve b, die dadurch
entsteht, daß der Mitnehmerzapfen 2 für sie auf dem Halbmesser liegt, der durch
die halbe Exzentrizität E geht, hat Schleifenform; ihr Verlauf ist bei :derselben
Drehrichtung des Exzenters DE der Richtung nach derselbe, aber die Pfeilhöhen
der Kurve sind auch wegen der größeren Lenkerlänge erheblich geringer. Die Drehung
des Exzenters DE führt zu einer hin und her gehenden Bewegung des Schiebers 5 nach
Maßgabe der Exzentrizität, auf -deren Halbmesser der Mitnehmerzapfen 2 sitzt.
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In Fig. 2 ist gestrichelt ein Kreis 9 gezeichnet, der die noch zu
erläuternde Teilung des Exzenters DE in eine Kreisscheibe KS' und einen Exzenterkranz
ER andeutet. -Bei der gebrauchsfähigen Ausführungsform der Fig. 3 sind die den Kurbelzapfen
2 tragende Kreisscheibe KS und der Exzenterkranz EK getrennt; ferner ist zwischen
das
Auge .I' des Exzenterringes 3 und einen Verbindungsbolzen 4."
des Schiebers 5 ein Umkehrhebel i o eingeschaltet. Die Bezugszeichen 2, 5, 6, 7,
8 haben dieselbe Bedeutung wie vorhin. Der mit dem Kupplungskopf 38 versehene Lenker
besteht hier aus zwei Längen i" und i''', und diese sind durch eine spannschloßartige
Kupplung i i miteinander verbunden, so daß durch einfaches Drehen der Kupplung der
Lenker i" bis i` verlängert oder verkürzt werden kann. Beispielsweise ist in Fig.
3 ein Ritzelantrieb i2', 12" mit biegsamer Welle 13 vorgesehen, womit die Kupplung
i i steuerbar gemacht werden kann.
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Die Führung 5' für :den Schieber 5 kann beispielsweise auf einer Grundplatte
14 befestigt sein, die etwa an einem Bogen Id.' konzentrisch zum Mittelpunkt A7
der Kurbelscheibe KS geführt und mit einem auf einer Welle 16 vorgesehenen Ritzel
15 ausgerüstet ist, das in einen Zahnbogen 15' eingreift und einstellbar oder aber
durch eine biegsame Welle steuerbar gemacht ist. Die Führung 5' selbst kann ebenso
gelagert sein wie die Grundplatte i-., wenn eine solche fortfallen soll. Diese Verstellhilfsmittel
gestatten, die in Ausgangsstellung steil verlaufenden Steuerkurven in bezug auf
die Flugrichtung noch vorwärts oder rückwärts zu neigen. Die Schieberführung 5'
oder beispielsweise die Grundplatte 14 trägt an einem dein Exzenter zugekehrten
Ausleger 17 .einen festen Bolzen i8, der als Drehpunkt für den zwischen die Verbindungsaugen
<l.' und -bolzen,' einschaltbaren Umkehrhebel Io dient, dessen an den Exzenterring
3 angeschlossener Arm beispielsweise durch eine spannschloßartige Kupplung i9 verlängerbar
und verkürzbar ist, was ein Ritzeltrieb 2o mit biegsamer Welle 2o' ermöglicht.
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In Fig. d. ist die Zerlegung des Exzenters in die Kreis- oder Kurbelscheibe
ILS und den Exzenterkranz EK im Schnitt deutlich ersichtlich. Die Kurbelscheibe
KS trägt auf ihrer Vorderseite den Kurbelzapfen 2 und in dessen Verlängerung ,auf
der Rückseite zweckmäßig ein Gegengewicht -2i zum Ausgleich der hier angreifenden
Steuerteile. Um die Verstellung des Exzenterkranzes EK gegen die Kreisscheibe ILS
in ihrer gemeinsamen Umlaufebene zu ermöglichen, ist in der Kreisscheibe ILS auf
deren Rückseite und nahe ihrem Umfang ein Kegelrad 22 auf einer Achse 22' befestigt,
die mit ihrem Zapfen 22" in der Kreisscheibe drehbar gelagert ist. Das Kegelrad
2-2 greift in eine Verzahnung 23 des Exzenterkranzes EIL ein, und neben dem Rade
-22 ist auf der Achse 22' ein Rad 2.I eines Zwischengetriebes befestigt, dessen
zweites Rad 24' (beispielsweise ein Schrägzahnrad) fest auf einer Achse 24" sitzt,
die in Lageraugen der mit einem Motor über ein Zahnrad 36 in Verbindung stehenden
Antriebswelle 27 ruht.
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Die Antriebswelle 27 ist als Hohlwelle ausgebildet und besitzt im
Bereich der die Achse 24" tragenden Lageraugen eine Öffnung 27', durch die ein Steuerorgan
in die Welle hineingreift. Gemäß Fig. d. kann das Steuerorgan in einem Zahnrad 28
bestehen, das fest auf der Achse 2.4" sitzt und innerhalb der Öffnung mit einer
beispielsweise zylindrischen Zahnstange 29 in Eingriff steht, die in der Hohlwelle
27 längs verschiebbar ist und außerhalb der Welle beispielsweise Bunde 29' trägt,
zwischen denen ein Steuerhebel 3o an der Zahnstange angreift. Die Antriebswelle
27 ist in der Wand 26 bei 3 1 drehbar gelagert.
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Man hat sich in Fig. 2 und 3 vor der Zeichenebene und in Fig. q. links
von dem Antrieb eine zweite Wand vorzustellen, die mit der Wand 26 starr verbunden
und in der die kardanische Schwingenholmlagerstelle L angeordnet ist (s. Fig. i).
Diese zweite Wand 25 wird in der Regel nicht verstellt, sondern ist ebenso wie die
Wand 26 ortsfest, jedoch kann das kardanische Lager L in seiner Wandebene verschiebbar
sein, um zusätzlich zu den übrigen Einstellvorrichtungen eine Lagenänderung :der
Achse der Flügelschwingbahn vornehmen zu können, was grundsätzlich zur Einregelung
und nur ausnahmsweise zur Steuerung dienen soll. Durch das Kegelrad 36 wird über
die Hohlwelle 27 -die auf letzterer festsitzende Kreisscheibe KS in stetige Drehung
versetzt. Bei einer bestimmten Stellung :des Steuerhebels 3o hat die Zahnstange
29 eine bestimmte Lage und hält dabei das Zahnrad 28, das Zwischengetriebe 24.,
2.I', das Kegelrad 22 und damit auch den Exzenterkranz EK in seiner Lage zur Kreisscheibe
KS fest. Die Kreisscheibe nimmt also den Exzenterkranz einschließlich der Steuerteile
23, 22, 24 24.' 28 mit sich herum und erteilt dem Lenker i bzw. i", i"' die Schwingungen
und Längsverschiebungen, die der Exzentrizität entsprechen, auf deren Halbmesser
(vom Mittelpunkt JI) der Mitnehmerzapfen 2 liegt. Will man nie Schwingbahnforin
ändern, so verstellt man den Steuerhebel 30; infolge der Verstellbewegung dreht
sich das Zahnrad 28, dessen Bewegung sich über 24', -2,I, 2-2, 23 auf den Exzenterkranz
E=IL überträgt und die Verstellung der Exzentrizität vornimmt, die dem Steuerhub
der Zahnstange 29 entspricht.
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Der Antriebslenker i kann (Fig. 5 und 7 ) kreisbogenförmig gekrümmt
sein; nach Fig.5 ist der Bogen nach oben offen. Links befindet sich der Kupplungskopf
38 und rechts das Auge für den Schieberzapfen 6, während bei 11, 12, 13 dieselbe
Einrichtung zur Längenänderbarkeit
des Antriebslenkers wie in Fig.
3 vorgesehen ist. Der Kurbelzapfen 2 trägt (Fig. 5 und 6) sich gegenübersitzende
Rollen 4o und bleibt wie in Fig. i bis 4 um seine eigene Achse dreh bar. Fig. 7
veranschaulicht einen Lenker, bei dem :der Bogen nach unten hin offen ist.
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Die in Fig. 5 und 7 gezeigten Lenker i könnten statt kreisbogenförmig
auch nach einer anderen Kurve gekrümmt sein, um die Veränderlichkeit der vom Kupplungskopf
38 beschriebenen Steuerkurven noch weiterhin zu erhöhen. Für diesen Fall ist indessen
das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und g noch vorteilhafter, weil bei ihm der Lenker
selbst als ein Rahmen i ° ausgebildet und in ihm eine Kurvenschlitzführung 41 in
einem auswechselbaren Einsatzstück 42 angebracht ist. In die Führung 41 greift gemäß
Fig. 8 der Kurbelzapfen 2 mit einem einfachen Bund oder zylindrischen Kopf ein.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. Io und i i stellt eine Weiterbildung des vorigen
dar. Der rahmenförmige Lenker i° enthält frei schwebend eine Kurvenschlitzführung
43 aus Gummi o. dgl., die gemäß Fig. i i in ihren Innern oben -und unten mit Stahlbändern
44
armiert ist und auf einer Seite (links) durch runde Scheiben 45 aus Metallblech,
die den Schlitz überbrücken, sowie auf der anderen Seite (rechts) durch kleinere
Metallscheiben 46, die' den Schlitz für den Kurbelzapfen 2 frei lassen, versteift
wird. An der Gummiführung 43 greift eine Mehrzahl von Klammern 47 an. Eine gleiche
Zahl von Verstellspindeln 48, die unter dem Einfluß von biegsamen Wellen 49 stehen,
ist vorgesehen und greift mittels Gewindehülsen 50 an den Klammern 47 an.
Die Gummischlitzführung 43 kann dadurch jederzeit nach Bedarf in ihrem Verlauf geändert
werden.
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In Fig. i sind eine Steuerkurve; wie sie der Kupplungskopf beschreibt,
und eine Flügelschwingbahn angedeutet und durch Leitstrahlen nach Maßgabe ihrer
Entstehung miteinander verbunden.
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Fig. 12 zeigt eine Anzahl von Steuerkurven, die bei unveränderter
Lage des Lenkerschwingzapfens 6 gegen den. Schieber 5 lediglich durch Verstellung
der Exzentrizität aufgenommen sind, und Fig. 13 zeigt entsprechende Kurven für.
dieselbe Lage des Schwingzäpfens 6 am Schieber 5 lediglich unter Verstellung der
Exzentrizität, jedoch mit Einschaltung des Umkehrhebels Io.