FI94613C - Siipipurjejärjestelmä - Google Patents

Description

- 94613

SIIPIPURJEJÄRJESTELMÄ - VINGSEGELSYSTEM

Tämän keksinnön kohteena on siipipurjejärjestelmä, joka 5 käsittää useita työntösiipiä, joista jokainen käsittää pystysuoran etukantopintaprofiilin ja pystysuoran takakantopin-taprofiilin, jolloin takakantopintaprofiilin etureuna on sijoitettu lähelle etukantopintaprofiilin takareunaa, laitteen takakantopintaprofiilin asentamiseksi kääntyvästi pys-10 tysuoran akselin ympäri ensimmäisen kantopintaprofiilin suhteen samansuuntaisesta asennosta, jossa takakantopinta-profiili on samassa tasossa etukantopintaprofiilin kanssa, molemmille puolille eri kulmiin, ja jossa ainakin kahden takakantopintaprof iilin samanaikaiset vastaavat kulmasiirty-15 mät niiden samantasoisesta asennosta ovat erilaiset.

Siipipurjeprofiili asennetaan ja sitä käytetään hieman eri tavalla kuin tunnetumpaa lentokonesiipeä; se asennetaan jänne pystysuoraan, eli vertikaalisesti tai lähes verti-20 kaalisesti, jolloin kantopintaprofiilin leikkaustaso on olennaisesti horisontaalinen, ja koska kulkuneuvoa, johon siipipurje kiinnitetään, tukee maa tai vesi, käytetään kantopintaprofiilia syöttämään tai lisäämään työntövoimaa, jota käytännön syistä täytyy voida syöttää kaikissa mah-25 dollisissa kulkusuunnissa. Keksinnön mukainen siipipurjejär-·· jestelmä on periaatteessa itseasennoituva tai itsetrimmautu- va. Tällainen siipipurjejärjestelmä käsittää joukon kantopintaprof iileja, jota jatkossa kutsutaan purjeryhmäksi, ja jossa on ainakin yksi työntösiipipurje, joka reagoi työntö-30 voimaan ja on vapaasti pyörivä pystysuoran akselin ympäri, niin että se voi tulla eri kulmiin tuulen ja halutun kulkusuunnan mukaan, ja ainakin yksi lisäkantopintaprofiili (yleensä takakantopintaprofiili) , joka on asennettu puomiin tai puomeihin, jotka on jäykästi kiinnitetty työntösiipipur-35 jeeseen ja joita käytetään työntösiipipurjeen trimmaamiseen myöhemmin selitettävällä tavalla.

2 94613

Työntösiipipurjeen monielementtirakenne käsittää etukan-topintaprofiilielementin ja takakantopintaprofiilielementin, joka on sijoitettu lähelle etummaista elementtiä, jolloin takaelementti on sivusuunnassa kääntyvä etuelementin suh-5 teen, niin että siipipurje tulee epäsymmetriseen asentoon oikealle tai vasemmalle tuulen mukaan. Takaelementti voidaan lukita työntöasentoon ja vapauttaa niin että se palaa yhdensuuntaiseen asentoon etulementin kanssa tai peilikuva-asentoon. Yleensä purjeryhmän pyörimisakseli kulkee etuele-10 mentin kautta tai, siinä tapauksessa että purjeryhmällä on monitasoinen, useista vierekkäisistä työntösiipipurjeista koostuva rakenne, etulementtien keskisymmetriatason kautta, ja takaelementti kääntyy riippumatta pääkääntöakselista. Kun kantopintaprofiilit ovat kaikki samassa linjassa, pyörähtää 15 purjeryhmä kuin tuuliviiri minimivastusasentoon. Jos työn-tösiipi tällöin saatetaan työntömuotoon kääntämällä ja lukitsemalla takaelementti, synnyttää tuuli vääntömomentin pääakselin ympäri. Kuitenkin lisäkantopintaprofiilia voidaan myös pyörittää riippumattomasti, ja vaikka se on huomatta-20 vasti pienempi, se kykenee - johtuen etäisyydestään pääak-seliin - synnyttämään huomattavan momentin. Niinpä valitsemalla lisäkantopintaprofiilin kulmapoikkeama (eli valitsemalla sen momentti verrattuna työntösiipimomenttiin pääakselin ympäri työntösiiven tietyllä kulmapoikkeamalla) voidaan 25 valita työntösiiven trimmaus tuuleen nähden, ja tuulen suunnan vaihtumisesta aiheutuva työntösiiven ja lisäkantopintaprof iilin momenttien muuttuminen pääakselin suhteen aiheuttaa purjeryhmän luonnollisen pyörähdyksen kunnes momentit ovat jälleen tasapainossa trimmauskulman ollessa 30 jälleen tuuleen nähden alkuperäisessä arvossaan.

Kulkuneuvon kulkusuunta vallitsevaan tuulensuuntaan nähden voidaan luokitella kolmeen pääryhmään: tuulta vastaan, sivutuuleen, ja poispäin tuulesta tai myötätuuleen. Kutakin 35 näistä ryhmistä varten suositellaan erilaista purjeasentoa .. tuuleen nähden. Pääryhmien välissä parhaat purjeasennot i 3 94613 saavutetaan seuraavassa selitettävien pääryhmien asentojen välimuodoilla.

Jos ajoneuvoa ajetaan vastatuuleen, purjeryhmä sovitetaan 5 yleensä aikaansaamaan paras mahdollinen aerodynaamien teho, jota yleisesti kutsutaan nosto-/veto-suhteeksi; tämä on ulostulovoiman tuuleen nähden kohtisuorien komponenttien ja tuulen suuntaisten komponenttien suhde. Jos suunta on tuuleen nähden poikittainen, purjeryhmä sovitetaan tuottamaan 10 saatavissa oleva maksimivoima ilman sakkausta, ja jos kuljetaan myötätuuleen, maksimoidaan myötätuulivoimakomponentti, jolloin sakkaus tarkoituksellisesti mahdollistetaan, jos se havaitaan tehokkaammaksi.

15 Tämä keksintö kohdistuu erityisesti monitasoisiin purje-ryhmiin ja koniiguraatioihin, jotka mahdollistavat täyden sakkauksen ylläpitämisen kuljettaessa myötätuuleen. Sak-kauksen aikana ilmavirta kantopintaprofiilien yli on pyör-teilevä ja turbulenttinen siten, että tuuli saattaa loppua 20 lisätakakantopinnalta, jolloin se tulee tehottomammaksi työntösiipien kontrolloinnissa ja trimmauksessa sakkaustilassa. Saattaa myös esiintyä lisämomentti, joka vastustaa täyden sakkauksen syntymistä, jonka momentin aikaansaa työntösiiven painekeskikohdan siirtyminen taaksepäin pää-*25 pyörimisakselista. Olemme jo ehdottaneet järjestelmää, jossa järjestetään epäkeskoja takakantopintaprofiileja, joilla on alunperin keskenään erilaiset kulmat samalla kun niiden takareunat on kallistettu sisäänpäin kohti symmetriakeski-tasoa. Nämä erilaiset lähtökulmat säilyvät suunnattaessa 30 takaosa niin, että tuulenpuolen työntösiipi on vähemmän sakkautunut kuin tuulen alapuolinen työntösiipi, josta seuraa, että tuulen alapuolisen siiven syvempi sakkautuminen pyrkii pitämään purjeryhmän sakkauksessa. Kuitenkaan aina ei ole toivottavaa, että symmetrisessä asemassa on kulmaeroja, 35 tai voi olla edullisempaa vaihdella eroastetta takaosan suunnan muuttuessa.

4 94613

Keksinnön mukaisesti on aikaansaatu siipipurjejärjestelmä, jolle patenttivaatimuksen 1 mukaisesti on tunnusomaista se, että järjestelmä käsittää laitteen ainakin kahden takakan-topintaprofiileista säätämiseksi vastaavasti suurempaa ja 5 pienempää kääntymistä varten, kun ne liikkuvat eri kulmiin samansuuntaisesta asennosta.

Muut keksinnön sovellutusmuodot on esitetty epäitsenäisissä vaatimuksissa.

10

Seuraavassa keksintöä selitetään esimerkinomaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti tasokuvaa yhdestä tasomaises-15 ta siipipurjeiden purjeryhmästä;

Kuvio 2 esittää kaaviomaista perspektiivikuvaa osasta työntösi ipi järjestelmää; 20 Kuvio 3 esittää kaaviomaista tasokuvaa kaksitasotyöntösii-vistä;

Kuvio 4 esittää keksinnön erästä sovellutusmuotoa kaksi-tasotyöntösiivistä symmetrisessä asennossa; 25

Kuvio 5 esittää kuvion 4 työntösiipiä kulman suhteen erilaisessa asennossa työnnön aikaansaamiseksi oikealle tuuleen nähden.

30 Kuviossa 1 on esitetty yksitasosiipipurjeryhmän pääosat kaaviomaisesti. Päätyöntösiipi koostuu etuelementistä l ja takaelementistä (kutsutaan läpäksi) 2. Läppä 2 on kääntyvä sivulta sivulle nivelöintiakselin 3 ympäri, joka akseli sijaitsee etuosan 1 sisällä, joka läppä on kytketty nive-35 löintiakseliin 3 usealla saranavarrella 4, jotka on tar kemmin esitetty kuviossa 2. Nivelakselin 3 ei tarvitse olla jatkuva akseli. Se voi käsittää useita samassa linjassa 5 - 94613 olevia akseleita, jotka on yhdistetty vastaavilla saranavar-silla 4. Edullisesti on järjestetty pieni siiveke (ei esitetty) , joka muodostaa etuelementin l takareunan jatkeen kun takaosa 2 on käännetty pois etuelementin 1 linjasta. Tällai-5 nen siiveke on US-patenttien 4,467,741 ja 4,563,970 aiheena.

Takakantopintaprofiili 11 on kääntyvästi asennettu akselin 5 ympäri puomeihin 6 yleensä kohti työntösiipiä tai niiden ylä- tai alaosaan, jotka puomit on liitetty jäykästi etu-10 elementtiin 1. Hydrauliset tai pneumaattiset sylinterit 7, 8 tai muut liikuttelumekanismit on järjestetty pyörittämään läppää 2 ja häntää niiden nivelöintiakseleiden 3 ja 5 ympäri. Nämä nestesylinterit tai muut mekanismit voivat tavanomaisesti olla järjestetty puomeihin 6, jotka muodostavat 15 myös päätylevyjärjestelmän. Vastapaino 9 häntää varten on myös järjestetty niin, että purjeryhmä on tasapainossa akselin 10 suhteen, jonka ympäri purjeryhmä on vapaasti pyörivä. Purjeryhmän tasapainottamiseksi dynaamisesti.vastapaino on sijoitettu likimain puoliväliin etuelementin kor-20 keudesta, vaikka tiettyä hitausvoimaetua voidaan saavuttaa sijoittamalla vastapaino hieman puolikorkeuden alapuolelle. Monitasoinen purjeryhmä käsittää samat elementit kuin on esitetty ja selitetty kuvioon 1 viitaten, mutta siinä on useita työntösiipiryhmiä, joissa jokaisessa on etuelementti 25 1 ja läppä 2. Yksinkertaista lisätakakantopintaprofiilia käytetään yleensä edelleen, vaikka tosin useita kantopin-taprofiileja voidaan käyttää. Jos monitasopurjeryhmässä on epätasainen luku työntösiipiä, on keskirakenne samanalainen kuin kuviossa 1, niin että pääakseli 10 on samansuuntainen 30 keski-etuosan kanssa. Kun työntösiipiä on tasaluku, sijaitsee pääakseli 10 puolivälissä sisimpien etuosien välissä. Monitasopurjeryhmän työntösiivet voidaan kytkeä siten, että yhtä läppää (yleensä epätasalukuisen monitasoratkaisun keskisiivessä olevaa läppää) säädellään mestarina ja muita 35 orjina, tai vaihtoehtoisesti kutakin läppää voidaan käyttää .. niin että joko fyysisellä kytkennällä tai säätömekanismilla läppiä liikutetaan sopusoinnussa.

λ 6 94613

Kuviossa 3 on havainnollistettu kaksitasoryhmä työntösiipiä, jotka jokainen työntösiipi käsittävät etuelementin 1 ja takaläppäelementin 2. Läpät 2 ovat kukin kääntyviä akselin 3 suhteen, joka sijaitsee vastaavien etuelementtien etujän-5 teellä, niin että kukin läppä voidaan kääntää sivusuunnassa kummallekin puolelle vastaavaa etuelementtiä. Etuelementin välys on sopivimmin kiinteä ja sitä ylläpidetään osilla, jotka yhdistävät kaksi etuelementtiä intervallien kohdalla pystysuunnassa, niin että etuelementit pysyvät keskenään 10 yhdensuuntaisina.

Tunnetuissa järjestelmissä läppiä pidetään keskenään yh densuuntaisina, niin että kunkin läpän kulmaliike sen etu-elementtiin nähden on sama, tai läpän takareunassa on aikuis kulmaero, jota säilytetään suunnan muutoksen aikana, niin että tuulen alapuolinen siipi (kaaren ulkopuolella) on sakkautunut syvemmin alkukulmaeron verran.

Kuvioissa 4 ja 5 esitetyssä keksinnön sovellutusmuodossa 2 0 läpät on kytketty niin että ne ovat yhdensuuntaisia keskeisessä, ei-käännetyssä asennossa, mutta toteuttavat eriasteisia kulmapoikkeamia, kun ne suuntautuvat niin että tuulen alapuolinen läppä on suuremmassa kulmassa. Kuviossa 4 on esitetty samanlinjainen konfiguraatio, jossa etukantopin-25 taprofiilit on liitetty jäykästi ja keskenään yhdensuuntaisesti ja läppien 2 väli ylläpidetään yhdensuuntaisena ja samantasoisena etukantopintaprofiilien kanssa tangolla 14, joka on liitetty kääntyvästi kohdissa 15 ja 16 läppiin. Varret 16 on suunnattu sisäänpäin kohti purjeryhmän sym-30 metriatasoa niin, että tangon 14 pituus on pienempi kuin siipien vastaavien jännetasojen välinen etäisyys.

Kuviossa 5 on esitetty läpät kääntyneinä kohti tuulta (esitetty nuolella). Tuulen alapuolinen läppä 2a on kääntynyt 35 kulman a verran, mutta tuulen puoleinen läppä 2b on käänty- r. nyt pienemmän kulman fi verran läppien nivelakseleiden 3 ja • · varsien nivelliitosten 15 väliin muodostuneen ei-suunnikas- - 94613 7 maisen kytkennän johdosta. Tarkka kulmaero kulmien a ja S välillä riippuu nivelakseleita 3 ja nivelliitoksia 15 yhdistävän nelikulmion geometriasta, ja varsien 16 ja tangon 14 pituus valitaan halutusta kulmaerosta riippuen läppien 5 ollessa täysin kääntyneinä. On selvää, että kun läpät eivät ole täysin kääntyneet kulmaero on nollapoikkeaman, eli symmetrisen asennon (joka on nollakulmaero kuviossa 5), ja täysin kääntyneen asennon (yleensä suuruusluokkaa 2° siipeä kohti 40° poikkeamalla) välissä.

10

Ei-yhdensuuntaista kytkentäperiaatetta, joka on esitetty kuvioihin 4 ja 5 liittyen, voidaan hyödyntää yhdessä ei-kääntyneen läppäryhmän kanssa, jossa on alkukulmaero. Siinä tapauksessa alkukulmaero plus liitosgeometria määrittävät 15 lopullisen kulmaeron läpän täysin kääntyneessä asennossa. Alkukulmaero yhdessä ei-yhdensuuntaisen kytkennän kanssa ei tarvitse ainoastaan toisiaan läheneviä läpän takareunoja, vaan voidaan valita asetelmia, joissa nollapoikkeamatilan-teessa (symmetrinen asento) läppien takareunat hajaantuvat.

20

Samanlaisessa sovellutusmuodossa kolmisiipijärjestelmää varten kytkennät järjestetään siten, että täysin kääntyneessä asennossa kulmat ovat 38°, 40° ja 42° tai päinvastoin -38°, -40° ja -42°. Konfiguraatioissa, joissa on neljä tai 25 useampi siipi, siipipareilla voi olla erilaisia ei-yhden-suuntaisia kytkentöjä tuulen alapuolisen etenemisen ylläpitämiseksi syvemmällä sakkauksella.

Etukantopintaprofiilit on esitetty toisistaan erillään 30 jänteet yhdensuuntaisina, mutta on selvää, että on mahdollista poiketa yhdensuuntaisuudesta niin, että etukantopintaprof iilien jännetasot hajaantuvat tai lähenevät verrattuna yhdensuuntaiseen järjestelyyn. Lisäksi voidaan käyttää kääntösäätöjärjestelyjä työntösiivissä, joita ei pyöritetä 35 lisä- tai takakantopintaprofiililla.

• ·

Claims (6)

94613

1. Siipipurjejärjestelmä, joka käsittää useita työntösii-5 piä, joista jokainen käsittää pystysuoran etukantopinta- profiilin (1) ja pystysuoran takakantopintaprofiilin (2), jolloin takakantopintaprofiilin etureuna on sijoitettu lähelle etukantopintaprofiilin takareunaa, laitteen takakantopintaprofiilin asentamiseksi kääntyvästä pystysuoran 10 akselin (3) ympäri ensimmäisen kantopintaprofiilin suhteen samansuuntaisesta asennosta, jossa takakantopintaprofiili on samassa tasossa etukantopintaprofiilin kanssa, molemmille puolille eri kulmiin, ja jossa ainakin kahden takakantopintaprofiilin samanaikaiset vastaavat kulmasiirtymät niiden 15 samantasoisesta asennosta ovat erilaiset, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää laitteen ainakin kahden takakantopintaprof iileista säätämiseksi vastaavasti suurempaa ja pienempää kääntymistä varten, kun ne liikkuvat eri kulmiin , samansuuntaisesta asennosta. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen siipipurjejärjestelmä, tunnettu siitä, että säätölaite käsittää ei-suunnikasmaisen mekaanisen kytkennän (14,15,16).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen siipipurjejärjes- telmä, tunnettu siitä, että mekaaninen kytkentä käsittää vastaavat osat (16), jotka on jäykästi kiinnitetty kumpaankin kahdesta takakantopintaprofiiliista, ja ulottuvat toisiaan kohti, ja jäykän tangon (14), joka on nivelöidysti 30 liitetty kumpaankin osaan.

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen siipipur jejärjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää kaksi työntösiipeä. 35 94613

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen siipipurje-järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää ainakin kolme työntösiipeä.

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen sii- pipurjejärjestelmä, tunnettu siitä, että säätölaite aikaansaa takakantopintaprofiilien kasvavan kulmaeron kun ne kääntyvät, jolloin se takakantopintaprofiili, joka on tuulen puolelle, kääntyy vähemmän. 10 94613