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Einrichtung zur Erzeugung von Quertrieb an Luft- und Wasserfahrzeugen
Es ist bekannt, daß ein um seine Längsachsie umlaufender waagerechter Zylinder in
einem senkrecht zu dieser Achse waagerecht anströmenden Mittel Auftrieb (z. B. :als
Tragorgan bei Flugzeugen) oder ein senkrechter Zylinder in einarm waagerecht ausströmenden
Mittel Seitentrieb (z. B. als Ruder bei Schiffen) erzeugt (Magnus-Effekt), der bei
geeignet gewähltem, Verhältnis von Umfangs: geschwndigkeit zu Ansatömgeschwindigkeit
.ulv einen Beiwert c" bis zu etwa 8 bis r o @erreich-en kann. Vielfachen Anwendungsmög;;
lichk eiten dieses Prinzips in der Technik steht die Tatsache hindernd im Wege,
daß der Zylinder auch nichtumlaufend einen erheblichen Widerstand liefert, welcher
auch durch die Wahl eines möglichst geringen Zylinderdurchmessers .nicht beliebig
herabgesetzt werden kann, weil der in diesem Fall notwendig werdenden Drehzahl technische
Grenzen gesetzt sind.
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Wird statt eines Zylinders ein zur Quertrieberzeugung fähiger Körper
(ebene oder gewölbte Fläche, Tragflügel o. dgl.) um seine Längsachse in Umlauf versetzt,
wobei die zum Antrieb benötigte Energie durch das. senk _ recht oder schräg zur
Umlaufachse anstrb tuende Mittel geliefert (Eigendrehung) odea aber von einer an
Bord des Fahrzeuges vor handenen Energ1equelleerzeugt werden kann, dann hat ein
solcher Körper die Eigenschaft, nachdem ein erster Anstoß gegeben ist, durch die
Wirkung des Strömmittels von selbst umzulaufen, wobei die Drehzahl von der Anströmgeschwindigkeit
abhängt, und beim Tragflügel Auftrieb, beim Steuerruder Quertrieb zu erzeugen. Durch
die Energiequelle kann die Drehzahl änderb:ar sein, wobei, nach vorliegenden Messungen,
mit zunehmendem rzIv der Auftriebsbeiwert bis zu c" = 8 bis r o ansteigt, entsprechend
den beim umlaufenden Zylindererreichbaren Werten. Diese Erscheinung erklärt sich
damit, daß die umlaufende Fläche einen zylinderförmigen Ausschnitt des sie umgebenden
Strömmittels in Umlauf versetzt, da die Flüssigkeit sie in derselben
Weise
umströmt wie einen Zylinder. Der ausschlaggebende Vorteil gegenüber dein Zylinder
besteht darin, daß die Fläche im nichtumlaufenden Zustand in der üblichen Weise
Auftrieb bei sehr geringem Widerstand erzeugen kann. Derartige Einrichtungen s_nd
jedoch bekannt und bilden nicht Gegenstand des Patentschutzes.
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Wird nun ein derartiger Quertriebskörper (mit oder ohne Endscheibe)
erfindungsgemäß seitlich an einer nichtuml.auffähigen Fläche, die jedoch schwenkbar
sein kann, angebracht und in Umlauf versetzt, dann greift die durch den Umlauf .erzeugte
Zirkulation auf diese Nachbarfläche derart über, daß deren Auftrieb (b:zw. Quertrieb)
.erheblich ansteigt. Im nichtumlaufenden Zustand dagegen schließen beide Flächen
sich zu einer einheitlich wirkenden Fläche zusammen. Beide Flächenteile können dabei
beliebige Umriß .orm und belieb:iges Größenverhältnis haben; die Umlaufachse verläuft
am besten nahezu in der Mitte, mindestens innerhalb des mittleren Drittels der Flächentiefe,
da bei dieser Lage erstens die beste Zirkulationsströmung entsteht und da zweitens
.das zum Umlaufen benötigte Drehm,oment am geringsten ist und zum Teil schon durch
die anströmende Flüssigkeit selbst aufgewendet wird.
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Flächen dieser Art können beispielsweise als Tragflügel und als Ruder
für Luft- und Wasserfahrzeuge Verwendung finden. Beim Ruder kann die Fläche um die
gleiche Achse geschwenkt werden, um die- der umlaufende Anteil bei Bedarf durch
Motorkraft in Umlauf versetzbar ist. Da derartige Flächen ein ca",a" bis über 8
erreichen, ist der Hauptvorteil solcher Steuerruder die Erzielung viel stärkerer
Rudermomente als bei gleichen Ruderflächen .oder wesentlich kleinerer Flächen bei
gleichen Rudermomenten. Ein gewisses Drehmoment tritt schon bei fehlender Anströmu.ng
auf, was z. B. Wendung eines Wasserfahrzeuges auf der Stelle ermöglicht. Die Stärke
der auftretenden Kräfte ist schnell und in weitesten Grenzen durch Drehzahländerung
des umlaufenden Teils zu regeln; für schwache Ruderkräfte wird die Fläche in üblicher
Weise, also ohne Umlauf verwendet.
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Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung gegenüber einer solchen, bei
der die ganze Fläche in Umlauf versetzt wird, besteht darin, daß die Achse des umlaufenden
Teils in dessen Mitte gelegt werden kann, was aus obengenannten Gründen erstrebenswert
ist, wähnend anderseits die Schwenkachse des nichtumlaufenden Teils, so nahe an
der Vorderkante liegt, daß die zur Gesamtfläche vereinten beiden Flächenteile leichte
Schwenkbarkeit besitzen.
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Bei der Verwendung der Anordnung als Tragflügel mit umlauffähigem
seitlichem Flächenende ist ein zusätzlicher Vorteil die Verhinderung des Abreißens
der Strömung am Flügelende und somit des Abkippens über einen Flügel, ferner die
Möglichkeit, die -]eichen Umlaufflügel auch an Stelle einer Sturzbremsklappe zu
verwenden, wobei der Luftwiderstand durch Umlauf im entgegengesetzten Drehsinn gesteigert
werden kann.
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Die beiden Abbildungen stellen den Gegenstand des Patents an zwei
Beispielen. dar: in Abb. i als Flugzeugtragflügel, in Abb. 2 als Steuerruder eines
Wasserfahrzeuges. Es bedeutet jeweils 3 der nichtumlaufende Teil, der in Umlauf
zu versetzende Teil der Fläche, 5 die Schwenkachse, die zugleich Umlaufachse ist,
und 6 die Endscheibe.