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Propellerloses Flugzeug Die Erfindung bezieht sich auf ein propellerloses
Flugzeug, das ;ohne Aufwind ,ein Fliegen rund gegebenenfalls ein Steigen in ähnlicher
Weises ermöglicht wie ein durch Propellerzug bewegtes Flugzeug, ohne da. die Nachteibe
des Propellers, dien namentlich in der hohen G.eräus,chientwicklUn;g, in den schnell
uim:la!ufenden Massen und der Behinderung,des Sicht- und Schußfeldjes bestehen,
damit verknüpft sind.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, da;ß einerseits für das
Fortbewegen des Flugzeuges in deir Luft nur ein kleiner Bruchteil des gesamten Flugzeuggewichtes
als Zugkraft @erforderlich ist, daß diese Zugkraft mit wesentlich höherem Wirkungsgrad
unter Vermittlung des großflächigen Tragdecks als durch die kleinen Flächen der
Propellerflügel erzeugt werden kann und daß Auftrieb; Vortrieb, Stirnwiderstand
und Geschwindigkeit des .Flugzeuges. in Beziehungen zueinander stehen. Zur Erreichung
des ob@e@ngen:an;niten Zieles werden gemäß der Erfindung Rumpf rund Tragdeck oder
Teile des Tragdecks in, im wesentlichen senkrechter Richtung zueinander bewegbar
ausgebildet und unter Einhaltung eines positiven Einstellwinkels dies Tragdecks
voneinander .entfernt !und ,unter Einhaltung einfies negativen Einstellwinkiels
einandier genähert.
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Um der .durch die Bewegung des Tragdecks in b,ezug ;auf den. Rumpf
auftretenden Schwanz- bzw. Kopfhastigkeit durch Verlageriung des Stirn:widerstand:ss.chwerpunkte,s
entgegenzu@treten, wird der Schwerpunkt des Tragdecks bei der Aufwärtsbewe;gung
nach hinten, bei der Abwärtsbewegung nach vorn verlegt.
Der Einstellwinkel
des. Tragdecks wird mowohl bei :dar Aufwärts- wie auch beider Abwärtsibiewegung
in bezug auf den Rumpf entsprechend dem jeweiligen, Winkel seiner absoluten Bewegungsbahn
stetig geändert. Tragdeck und Rtun(pf sind kraftschlüssig miteinander verbunden.
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In, der Zeichnung ist :ein Ausführungsbeispel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine Seitenansicht das Flugzeuges, Fig. 2 eine dazugehörige
Oberansicht, Fig. 3 :das Tragdeck im Schnitt in verschiedenen Stellungen, seiner
Auf- und Abwärtsbewegung und Fig. q. -eine Kurventafel für maßgebende Veränderungswerte.
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Das Flugzeug hat im wesentlichen die Form seines propellerangetriebenen
Flugzeuges. Es 'besteht aus einem: Rumpf i und einem vorzugsweise aus einem einzigen
Stück gearbeiteten Trugdeck 2. Dias Tragdeck 2 ist nicht :starr an. dem Rumpf befestigt,
sondern über ein beweigliches Getriebe derart mit ihm verbunden, @daß es gegenüber
dem Rumpf -eine Auf- und Abwärtsbewegung aus der in ausgezogenen Linien dargestellten
Lage (Fig. i) in die in: punktierten Linien dargestellte Lage 2' und zurück während
des Fluges vollziehen kann.
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Diese Awfundabbewegung wird bei der dargestellten Konstruktion durch
eine quer zum Flugzeugrumpf angeordnete Antriebswelle 3 hervorgerufen, die ,durch
einen Motor, bei leichten Segelflugzeugen durch Muskelkraft unter Vermittlung entsprechendier
Peida;le, in Umdrehung versetzt werden. kann. An den, festen Gelenkpunkten q,, 6
.des Rumpfes . ist je eine Schwinge 5, 7 iangesch'lossen. Die beiden Schwingen sind
über Gelenkpunkte 8 und 9 Aurch @ein,e Koppel i i miteinander verbunden. Der Gelenkpunkt
8 ist über eine Pleuelstange 12 an den Kurbelzapfen 13 einer auf .der Antriebswelle
3 sitzenden Kurbel 14 angeschlossen. Die Teile 5, 7 und i i werden durch Drehung
der Antriebswelle 3 im Sinn. dies Pfeiles io hin und her bewegt, wobei ider Gelenkpunkt
9 sich auf :einem Kreisbogen um den Gelenkpunkt 6 bewegt.
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An dem Tragdeck 2 ist ein fester Gielenkpunkt 15 angebracht, welcher
mit einem starren Ausleger 16 der Koppel i i in Verbindung steht. Ein weiterer an
dem Tragdeck 2 fest angeordneter Gelenkpiunkt 17 ist durch einen Lenker 18 mit dem
Gelenkpunkt i 9 eines festen Zwischenstückes 21 verbunden. Letzteres steht einerseits
über einen Gelenkpiunkt 22 mit einem starren Ausleger 23 der Pleuelstange 12, andererseits
über einen Gelenkpunkt 24 durch eine Hilfspleuelstange 25 mit einem Zwischenkurbelzapfen
26 der Kurbel 14 in Verbindung, der gegenüber dem Kurbelzapfen 13 in der Phase voreilt
und eirein kleineren Kurbelarm hat.
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An einem Ausleger 27 :der Schwinge 7 greift eine mit ihrem ;anderen
Ende an einem festen Punkt 28 des Rumpfes angeschlossene Feder 29 an. Diese Feder
29, an :deren Stelle auch mehrere Federn oder ;gleichwertige Kraftschlußelemlente
treten können, welche ;auch an ;anderen Stelle der Schwingen 5, 7, 11 angreifen
können; ist to. stark gehalten, daß der Rumpf in der dargestellten Lage zum Tragdeck
gehalten: wird, solange nicht eine die Feder zusätzlich beanspruchende Antriebskraft
in die Kurbel 3 .eingeleitet wird. Um bei der Wegbewegung :des Tragdecks 2 die Feder
29 nicht unnötig wett spiannen zu müssen, wird der Hebelarm 27, an welchem die Feder
29 angreift, so gelegt, da;ß sich der Hebelarm des Federzuges bei der Aufwärtsbewegung
des. Tragdecks verkleinert. Durch Verwendung einer mit :einer Kurvenscheibe :des
Armes 27 zusammenarbeitenden Kette, an welcher die Feder angreift, kann man ähnliche
ioder noch bessere Wir::Iuniglen erzielen.
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Wie was: Fig. 2 ,ersichtlich, wird zur Erreichung einer stabilen Führung
:des Tragde*s, 2 ein Gelenkpunkt 15 auf j edier Seite :des Tragdecks. angebracht.
D'emien,tsprechend sind zwei Koppeln i i mit Auslegern. 16 vorgesehen, :die auf
:den Gelenkpunkt 8 zu, ufen und an welche je eine Schwinge 7 auf jeder Seite das
Fl'ugzejugrumpfes durch -die Gelenkpunkte 9 angeschlossen ist.
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Zuzn Gelenkpunkt 8, ian welchen die Pleuelstange i-- angreift, laufen
rauch :die beiden Schwingen. 5, deren Gelenkpiunkte q. beiderseits des Rumpfes angebracht
sind. Dias Zwischenstück 21 nebst Gelenk 19, Lenker 18 rund Gelenkpunkt 17 sind
in einer Ausführung vorhanden rund in der Mittelebene des R=pfes angeordnet.
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Beider Drehung der Antriebswelle 3 (Fig. i) im Sinn. des Pfeiles io
bewegt sich :der Gelenkpiunkt 15 auf einer @gekrüm'rnben Bahn auf rund ab. Bei .der
Aufunidabbewegung wird das Tragdeck gleichzeitig ,unter Vermittlung dies Lenkvers
18, :des Hilfskurbel-Zapfens 26 und der dazwischenliegendien Teile i9 bis. 25 idurch
Angriff an dem Gelenkpunkt 17 -um dein Gelenkpunkt 15 in verschiedene Winkellagen
gebracht, so id;a;B sein Einstellwinkel eine stetige Veränderung erfährt, welche,
sowohl von der Entfernung :des Tragdecks vom Rumpf als auch von der Richtung der
Auf- iund Abwärtsbewegung abhängig- ist. Ferner wird durch .die beschriebene Gelenkkonstruktion
,auch ;gleichzeitig erreicht, daß der Schwerpunkt :dies Tragdecks nicht in feiner
Linie sich auf !und ab bewegt, sondern in einer geschlossenen Bahn 2o, .und zwar
durchl,ä;uft :er bei .der Aufwärtsb.eweg umg den hinteren Teil, bei der Abwärtsbewegung
den vorderen Teil dieser Bahn. Schließlich b.ewir'kt das dargestellte Getriebe auch,
daß bei ,gleIchförmiger Drehung der Antriebswelle ,3 die Bewegungsgeschwindigkeit
des Tragdecks,ehwerpunktes auf seiner Bahn ungleichförmig ist,; und zwar so; daß
er sich auf .dem rückwäxtigen Teil wesentlich schneller bewegt als auf dem vorderen
Teil. Die beschriebenen grundlegenden Bewegungen des Tragdecks im, bezug auf dien
Rumpf könmeni atuch :durch andersartige Getriebe, Gelte- oder Zahnradkonstruktionen
od. dgl, hervorgerufen werden. -.
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Die Beziehungen -der Tragdeckbewegungen in beug auf @die Drehung der
Antriebswelle 3 sind aus Fig. 3 näher ersichtlich. Die Bewegung :des Gelenkpiunktes
17 bei :der Aufundabbewegung des Tragdecks ist durch die gestrichelt gezeichnete
Linie mit dem: Richtungspfeilen 31, 32 .dargestellt. Der
Gelerikp:unkt
15 durchläuft dabei die strichpunktierte Bahn. Die (einzelnen Stellungen des Kurbelzapfens
13 sind in der NebenÄ,gur mit i bis 12 biezeiiichnet. Für jede Stellung i bis 12
des: Kurbielzapfeu,s ist je eine 'Stellung der Gelenkpunkte 17 wind 15 ieingezeichnet,
:die mit 171, 17°; 173 und i 51, 15°, 153 usw. bezeichnet sind. Die dazugehörigen
Tragdeckstellunigen sind ,entsprechend mit 1, 2, 3, q. bis 12 bezeichnet.
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Das Tragdeck, welches in der Stellung i den normalen positiven Einstellwinkel
von :etwa 7° zeigt, weilst nasch seinem überglang in .die Stellung 2 nicht nur einten
höheren Einstellwinkel :auf, sondern ist auch nasch hinten herausgerückt. In der
Stelluing 3 sind :diesle beiden Lageversichiebungen noch vergrößert, während in
der Stellung q. der E.instelfwinkel schon :etwas kleiner ,geworden :und das Tragdeck
wieder mehr nach vorn gerückt ist. Nach der Überschreibung des höchsten Abstandes
vom Rumpf befindet sich :dis Tragdeck in der Stellung 5 bereits in :einer :ähnlichen
Neigungslage wie in der Stellung i und ist wieder nach vorn ,gerückt. Beim Übergang
in die Stellungen 6 und 7 b,ek:o(mmt ies einten negativen Einstellwinkel, welcher
bis zur Stellitnnig 12 im wesentlichen in gleicher Größe beibehalten wird. Beim
üb:erga,ng auf die Stellung i wird .die ursprüngliche Winkel- und Schwerpunkttage
dies Tragdecks in bezug auf die Längsrichtung des Flugzeuges wiederhergestellt.
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Zum Verständnis der Wirkungsweise dies Flugzeuges siel darauf hingewiesen,
daß diesle sich grundsätzlich in der Weise vollzieht, dsaß periodisch ein Teil der
Geschwindigkeit des. Flugzeuges rin Auftrieb und der vermehrte Auftrieb wieder in
zusätzliche Geischwindigkieit umgesietzt wird. Dabei wird die durch die überwinidung
des Stirnwiderstandes erforderliche Arbeit durch die Antriebswelle ,3 ieingeleitet.
Hat die in die Antriebswellre 3 reingeleitete Arbeit die Größe der durch dien. Stirnwiderstand
und die sio:nstigien Reibungsverluste. ,aufzuwendenden Arbeit, sio bleibt das Fl@ugzeu;g
in .der Schwebielage, ist :die leingeleitete Arbeit geringer, so sinkt res, ist
sie höher, sio: steigt es. Dadurch, d@aß beim Aufgang des Tragdecks dieses :einten
positiven Einstellwinkel erhält, wird der Auftrieb .auf Kosten der Geschwn- . di;gkeit
vermehrt. Dieser Auftrieb wirkt in der Weise, diaß das Tragdeck hochzuschnellen
versucht. Infolge der Massenwirkung bleibt der Rumpf :etwa in seiner Schwebelage.
Die Federn 29 werden Ziusiätzlich gespannt. Brei der Abwärtsbewegung des Tragdecks,
biet welcher ein negativer Einstellwinkel vorgesehen ist, kann sich die in dem Flugzeug
durch den (erhöhten Antrieb aufgespieicherte Arbeit wieder in Geschwindigkeit iumisietzen.
Infolge des negativen Einstellwinkels der Tragflächen kommt eiirre Gleitbewegung
:des Tragdecks zustande. Dabei wird gleichzeitig Idas Tmgd-eclk durch die Antriiebswellie
3 am. :den Rumpf hieran nach untren bewegt, sio daß sich Idas Absinken des Tragdrecks
nicht in einem( Absinken. (des Rumpfeis ;äußert. Die hierbei gewonnene zusätzliche
Geschwindigkeit wird beini@ nachfolgenden Hochgang dies Tragdrecks wieder in zusätzlichen
Auftrieb !umgesetzt. Vergrößert man die Einstellwinkelveränderungen dies Tragdiercks
(positive rund negative Einstellwinkel) beim Aufundnied:ergiehen, sio: verlangsamt
sich :die Vor w ;ärtsbewegung. Bei Verringerung der Einstellwinkelverändierungen
vergrößert sich unter höherer Antriebsarbeit die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung.
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- Eine solche Vergrößerung oder Verkleinerung der E,iinstellwinkelveränderungen
des Tragdecks beim Aufundniiedergehen kann dadurch (erreicht werden, daß der Abstand
der Gelenkpunkte 17, 15 (Fig. i) verändert wird. Die Veränderungen können durch
ein @entsprechendes, Schaltgetriebe während des Fluges in der Weise durchgeführt
werden, daß der Endpunkt des Lenkers 18 verschoben wird.
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In Fig. ¢ stellt die Kurve 33 :den Weg dar, auf dein sich der Gelenkpunkt
17 unter Vorausisetzung gleicher Schwebehöhe des Rumpfes beim Flug während :einer
Umdrehung der Antriebswelle 3 bewegt. Auf der Ordinate ist der Abstand des Tragdeicl#rs
vom Rumpf in Zentimetern, ;auf der Abszisse dar Weg dies Flugzeuges in Metern .aufgetragen.
Die Abszisse ist in :die .dien verschiedenen Stellungen der Kurbelzapfen 13 zugeordneten
Zeitpunkte eingeteilt. Für ein Segelflugzeug normaler Bauart mit -einer Geschwindigkeit
von 18 m/sec ist ;etwa einte Umdrehung pro Sekunde der Antriebswelle 3
Vor-
gesehen. Dabei wird das Tragdeck rum eineng Höchstbetrag vorn
etwa i8ocm von dem Rumpf weigbewegt und wieder zur Anfangslage zurückbewegt.
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Die Kurve 3,1 soll der Diarstellung dies jeweiligen Einstellwinkels
dienen, welchen das Tragdeck in den verschiedenen Zeitpunkten :einer Umdrehung der
Antriebiswelle 3 bzw. ,auf dein dazugehörigen Wegpunkten des Flugzeuges :aufweist.
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Bei der Aufundabbewegang dies Tragdecks verlagert sich .der Stirnwiderstandsschweirpunkt,
und zwar beim Aufwärtsbewege:n in der Weisse, daß er nach oben rückt. Diadurch wird
das Flugzeug schwanzlastig. Um dieser Schwanzlastigkeit entgegenzutreten, (erfolgt
beim Aufwärtsgehen des Tragdecks (eine Rückverlegung ,des Tragdecks !und damit des
Auftriebsschwerpunktes.
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Beim Umstellen :dies: Tragdecks. im oberen Wendepunkt lauf negativen
Einstellwinkel kommt leine ziemlich s,Chnielle Verlagerung :des Stirnwidersta.ndsschwerpunktfies
dadurch zustande, daß der Stirnwiderstand des Tragdecl,:s zum größten. Teil in Wegfall
gerät rund dadurch plötzlich ein Absinken des Widerstanidsachwerpunktes nach unten
(erfolgt. Dieser die Kopflastigkeit dies Flugzeuges nasch sich ziehende Vorgang
wird ausgeglichen durch eine schineue Vorbewegung des Tragdecks auf dein Wege zwischen
den Stellungen 4. und 6. ' Die obenerwähnte schniegle Aufwärts- und laingsame Ab
iärtsbewegung des Tragdecks, z. B. im Verhältnis 1 :2, wird vorgenommen, um ,dien
Anteil der Antriebskraft auf dem Arbieitswege, welcher durch die Abwärtshewegung
des Tragdecks verkörpert wird, :auf Kosten. des Anteiles der Antriebskraft während
dies aufwärts gerichteten Weges zu vergrößern. ,
Die in %.4 dargestellten
Kurven 33, 34 beziehen sich ,auf eine gleichförm!ibe Umdrehung der Antriebswelle
3. Ist .diese Umdrehung ungleichförmig, was z. B. der Fäll ist, wenn sie durch Muskelkraft
unter Vermittlung von um i8a° versetzten Pedalen erz@eu-t wird, so sind für die
Einstellwinkel des Tragdecks in den ,einzelnen Punkten der Aufundabbewegung bestimmte
Korrekturen erforderlich, durch welche die in dex AntrIebs,bewegung ,auftretenden
Beschleunigungen und Verzögerungen berücksichtigt werden. Verzögerungen der Antriebsbewegung
treten auf, wenn die Pedale etwa in der Totlage der antreibenden Füße liegen; B.eschleun@glungen,
wenn die Pedalarme senkrecht zur Totlage stehen. In Fig. 4 ist -der Bereich der
Beschleunigunigen durch Kreuze, der der Verzögerungen :durch Striche ,angedeutet.
Bei den Kreuzen sind die Einstellwinkel im aufgehenden Teil -der Bewegung zu -erhöhen,
im abgehenden Teil zu verringern. Die Berücksichtigung :dieser Verän:derungen ist
in der Kurve 3 5 dargestellt.
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An Stelle der Bewegung des ganzen Tragdecks lamm auch die Bewegung
eines - Teiles :oder verschiedener Teile des Tragdecks treten. Auch können zwei
:oder mehr bewegliche Tragdecks nebeneinander angeordnet werden, die wechselseitig
auf und ab, bewegt werden. Bei der Anordnung von zwei Tragdecks würde eine
- Z, e-9 Bewegung in, Frage kommen. In :diesem Fall können, die; Federan:29
wegfallen.
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Bei genügend schneller Umdrehung der Antriebswelle, 3 ist .ein; Starten
des Flugzeuges von der Erde möglich. Das Landen wird besonders erleichtert dadurch,
,daß das Tragdeck in, seiner Winkellage auf :die herrschenden Badenluftverhältnisse
einstellbar ist.
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Bei ruhiger Büdenhrft wird zweckmäßig das Tragdeck von der Stellung
5 in die Stellltmg 4 zurückbewegt, wodurch dem Sinken infolge des größeren positiven
Einstellwinkels entgegengearbeitet wird, @ohnfe daß der Rumpf eine Neigungsänderung
erfährt.
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Bei böiger B:o:denluft ist ,die Möglichkeit ge geben, vom. vorn kommende
Windstöße dadurch abzufangen, :daß der Flügel von 5 in die Stellung 6 bewegt wird,
wobei :die Wirkung dies Windstoßes gendldert wird.