NL1015028C2 - Bestuurbare vlieger. - Google Patents

Description

Titel: Bestuurbare vlieger

De uitvinding heeft betrekking op een vlieger voorzien van een vliegerlichaam en van een met het vliegerlichaam verbonden vliegerkoord.

Een dergelijke vlieger is als eeuwen uit de praktijk bekend. Het enkele vliegerkoord is zodanig verbonden met het vliegerlichaam dat de 5 door het vliegerkoord op het vliegerlichaam uitgeoefende trekkracht bij een stabiele vliegtoestand van de vlieger tegengesteld is aan de door de wind op het vliegerlichaam uitgeoefende kracht. De door de wind op het vliegerlichaam uitgeoefende kracht kan men representeren als een enkele kracht die wordt uitgeoefend op het zogenaamde drukpunt van de vlieger.

10 Bij symmetrisch vormgegeven vliegers ligt het drukpunt in het algemeen op één van de symmetrielijnen van de vlieger. Afhankelijk van de hoek die de vlieger maakt ten opzichte van de horizontaal verschuift het drukpunt langs de betreffende symmetrielijn. Een vlieger die is voorzien van een enkel vliegerkoord is niet bestuurbaar.

15 Uit de praktijk zijn tevens bestuurbare vliegers bekend. Deze bestuurbare vliegers zijn echter altijd voorzien van twee vliegerkoorden die elk door degene die aan het vliegeren is worden vastgehouden. De vliegerkoorden zijn zodanig verbonden met het vliegerlichaam dat de door de vliegerkoorden op het vliegerlichaam uitgeoefende trekkrachten bij een 20 stabiele vliegtoestand van de vlieger tegengesteld is aan de door de wind op het vliegerlichaam uitgeoefende kracht en dat deze trekkrachten aan elkaar gelijk zijn. Bij symmetrisch vormgegeven vliegers betekent dit dat elk vliegerkoord een trekkracht op het betreffende vliegerlichaam uitoefent op een punt dat naast de symmetrielijn van de betreffende vlieger ligt. Door 25 aan het ene trekkoord harder te trekken dan aan het andere trekkoord zal de vlieger een bocht naar rechts of een bocht naar links maken. Probleem is dat een op deze wijze te besturen vlieger niet over al te lange koorden kan beschikken. Immers, de koorden hangen, wanneer deze te lang worden, 1015028 2 zodanig door dat een verschil in de daarop door de vliegeraar uitgeoefende trekkracht nauwelijk wordt doorgegeven aan de vlieger. Het gewicht van het koord en de door de wind op het koord uitgoefende kracht oefenen samen een grotere trekkracht op de vlieger uit dan de door de vliegeraar 5 uitgeoefende kracht. De door de vliegeraar uitgeoefende variatie in trekkracht wordt bovendien vrijwel geheel uitgedempt door de lange vliegerkoorden, zodat bij lange vliegerkoorden de bekende bestuurbare vlieger veel te laat reageert op de door de vliegeraar uitgoefende stuursignalen.

10 Voor sommige toepassingen van vliegers is het van belang dat de vlieger over een lang koord beschikt, zodat deze in hoge luchtlagen kan worden gebracht. Gedacht kan bijvoorbeeld worden aan toepassingen voor energie-opwekking zoals beschreven in NL-1004508, DE-2 437 003, FR-A-8002545 en IJS-4 124 182. Met name in de hogere luchtlagen is de 15 windsnelheid groter, zodat daar veel energie aan de wind kan worden onttrokken. Het is echter van belang dat de vlieger ook in de hogere luchtlagen een bepaald gewenst traject aflegt of zijn positie behoudt bij wisselende windomstandigheden. Over het algemeen zijn brede slanke stoffen vleugels die bijvoorbeeld worden toegepast bij parasail en parapente, 20 niet stabiel wanneer deze als vlieger met een vliegerkoord worden gebruikt. Dergelijke vleugelvormige vliegers zijn slechts stabiel wanneer daaraan een vrij hangend gewicht hangt. De uitvinding beoogt een oplossing om ook dergelijke grote vliegers door de bestuurbaarheid stabiliteit te verschaffen zonder de noodzaak een gewicht aan de vlieger te hangen.

25 Volgens de uitvinding wordt de vlieger van het in de aanhef beschreven type hiertoe gekenmerkt door op afstand bedienbare aandrijfmiddelen met behulp waarvan de stand en/of de vorm van het vliegerlichaam verstelbaar is.

Met een dergelijke vlieger is het thans voor het eerst mogelijk een 30 vlieger tot zeer grote hoogte op te laten terwijl deze toch bestuurbaar blijft.

1015028 3

Niet alleen wordt bestuurbaarheid verkregen maar de op zichzelf instabiele vlieger kan met behulp van de besturing op actieve wijze worden gestabiliseerd. De enorme hoeveelheid windenergie die op grote hoogte aanwezig is kan aldus worden gebruikt en worden gecontroleerd door de 5 stand en/of de vorm van de vlieger ten opzichte van de wind te wijzigen.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan het vliegerkoord van een dergelijke bestuurbare vlieger met een van de vlieger afgekeerd uiteinde zijn verbonden met een voertuig of vaartuig. Een dergelijke vlieger kan bijvoorbeeld op open water worden opgelaten en als 10 reguliere of nood-aandrijving van het vaartuig dienen. In het geval van een voertuig kan de vlieger wanneer over een grote vlakte wordt gereden waarin geen brandstof ter beschikking is, worden toegepast als aandrijving.

Zoals hierboven reeds aangegeven is het tevens mogelijk de betuurbare vlieger volgens de uitvinding toe te passen in een inrichting voor 15 het opwekken van elektrische energie, bijvoorbeeld door het vliegerkoord met een van het vliegerlichaam afgekeerd uiteinde te verbinden met een generator.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kunnen de aandrijfmiddelen een bestuurbaar modelvliegtuig omvatten, waarbij het 20 vliegerkoord is verbonden met het modelvliegtuig, waarbij aan een eerste vleugel van het modelvliegtuig eerste stuurkoorden zijn bevestigd die zijn verbonden met een eerste zijde van het vliegerlichaam, waarbij aan een tweede vleugel van het modelvliegtuig tweede stuurkoorden zijn bevestigd die zijn verbonden met een tweede zijde van het vliegerlichaam, zodanig 25 dat bij een rolbeweging (e. rol movement) van het modelvliegtuig een eerste zijde van het vliegerlichaam door het aantrekken van de daarmee verbonden stuurkoorden een vergrote trekkracht ondervindt, terwijl een tweede zijde van het vliegerlichaam door het vieren van de met die tweede zijde verbonden stuurkoorden een verminderde trekkracht ondervindt of 30 vice versa en dat bij een stampbeweging (e. pitch movement) van het 1015025 4 modelvliegtuig de eerste en de tweede stuurkoorden tegelijk worden aangetrokken of gevierd.

Als gevolg van de door het modelvliegtuig op het vliegerlichaam uitgeoefende krachten kan de stand van het vliegerlichaam of, indien het 5 vliegerlichaam flexibel is uitgevoerd, de vorm van het vliegerlichaam worden gewijzigd. Door het besturen van het modelvliegtuig, hetgeen op zichzelf békende materie is, wordt tevens de vlieger bestuurd, zodat deze op actieve wijze kan worden gestabiliseerd. Uit de modelvliegtuigbouw zijn ten behoeve van de besturing op zichzelf horizon sensoren, gyroscopen en 10 autopiloten bekend. Deze technieken kunnen zonder meer worden toegepast ten behoeve van de besturing van het onderhavige modelvliegtuig dat deel uitmaakt van de vlieger ten behoeve van het besturen en het actief stabiliseren van de vlieger. Door een rolbeweging van het modelvliegtuig zal met name de gierhoek (e. jaw angle) van het vliegerlichaam worden 15 gewijzigd. Tevens zal de rolbeweging enige rolbeweging van het vliegerlichaam bewerkstelligen. Door de standhoek van beide vleugels van het modelvliegtuig in gelijke mate te wijzigen kan het modelvliegtuig in een dalende of een stijgende stand worden gebracht. Dit biedt de mogelijkheid om de standhoek (pitch) van het vliegerlichaam te beïnvloeden. De relatief 20 geringe krachten benodigd voor het verstellen van de rolroeren van het modelvliegtuig worden versterkt door vorm- en of standsverandering van het vliegerlichaam, zodat met relatief zeer weinig energieverbruik de vlieger bestuurbaar is en op actieve wijze kan worden gestabiliseerd.

Volgens een alternatieve nadere uitwerking van de uitvinding 25 kunnen de aandrijfmiddelen kleppen omvatten voor het openen of sluiten van een toevoerleiding naar een zwellichaam, waarbij de toevoerleiding is verbonden met een drukbron, waarbij het vliegerlichaam is voorzien van een ten minste één draaglichaam en ten minste één, via een scharnier met het betreffende draaglichaam verbonden stuurflap, waarbij aan althans één 30 zijde van het scharnier een genoemd zwellichaam is opgenomen dat in een 4 Π 1 K Π r ; JL U x y u ü 5 opgeblazen toestand de stuurflap in een eerste zwenkstand ten opzichte van het draaglichaam dwingt en dat in een niet opgeblazen toestand geen of nauwelijks kracht op de stuurflap uitoefent, zodat een andere zwenkstand kan worden aangenomen. De drukbron kan bijvoorbeeld worden gecreëerd 5 met behulp van de wind door middel van een door een propeller aangedreven luchtpomp. Een dergelijke besturing vereist dus slechts externe energie voor het schakelen van de kleppen. Wanneer voor elektromagnetische kleppen wordt gekozen is deze energie minimaal, zodat ook bij hiermee op zeer efficiënte wijze een besturing en daarmee actieve 10 stabilisatie van de vlieger wordt verkregen.

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies en zullen hierna aan de hand van een tweetal uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekening, verder worden verduidelijkt.

15 Figuur 1 toont een perspectiefaanzicht van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; figuur 2 toont een detail van het in figuur 1 weergegeven eerste uitvoeringsvoorbeeld; figuur 3 toont een perspectiefaanzicht van een tweede 20 uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding; figuur 4 toont een doorsnede aanzicht van de loefzijde van het vliegerlichaam van de vlieger die is weergegeven in figuur 3; en figuur 5 toont een soortgelijk aanzicht als weergegeven in figuur 4, waarbij de stuurflap een andere stand heeft.

25 Figuur 1 toont een vlieger voorzien van een vliegerkoord 1 en een vliegerlichaam 2. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld is het vliegerlichaam 2 in hoofdzaak rechthoekig uitgevoerd en beschikt over twee hoekpunten 2a, 2b die naar de wind zijn toegekeerd en derhalve aan de loefzijde van het vliegerlichaam 2 zijn gelegen. De twee aan lij-zijde van het 30 vliegerlichaam 2 gelegen hoekpunten zijn aangeduid met de

10150CS

6 verwijzingscijfers 2c, 2d. Het vliegerlichaam 2 is via een modelvliegtuig 3 en trekkoorden 4a, 4b en stuurkoorden 5a, 5b verbonden met het vliegerkoord 1.

In figuur 2 is in meer detail het modelvliegtuig 3 weergegeven. Het 5 modelvliegtuig is voorzien van een eerste en een tweede vleugel, 6a resp. 6b die in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld elk zijn voorzien van een rolroer 7a, resp. 7b. De stand van de rolroeren 7a, 7b ten opzichte van de vleugels 6a, 6b is verstelbaar met een op afstand bedienbare servomotor 8a, resp. 8b. De stuurkoorden 5a, 5b, die zijn verbonden met de aan lijzijde 10 gelegen hoekpunten 2c, 2d van het vliegerlichaam 2, zijn verbonden met de vleugels 6a, 6b. Afhankelijk van de stand van de rolroeren 7a, 7b zal het modelvliegtuig 3 een rolbeweging maken en daarmee de aan lijzijde gelegen hoekpunten 2c, 2d laten vieren of juist naar beneden trekken. Daarmee neemt het vliegerlichaam 2 een andere vorm aan waardoor de vlieger een 15 andere positie zal aannemen. De trekkoorden 4a, 4b die zijn verbonden met de aan loefzijde van het vliegerlichaam gelegen hoekpunten 2a, 2b, zijn verbonden met de romp 9 van het modelvliegtuig 3. Met diezelfde romp 9 is tevens het vliegerkoord 1 verbonden. Het spreekt vanzelf dat daar waar wordt gesproken over koorden ook kabels of dergelijke organen kunnen 20 worden toegepast. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld omvat de romp 9 niet veel meer dan een staaf voorzien van een aantal gaten 10 waarin splitpennen 11 kunnen worden gestoken om de positie van de vleugels 6a, 6b in langsrichting van de romp 9 verstelbaar te maken. Eventueel kan het modelvliegtuig 3 nog zijn voorzien van een staart 12 voor de 25 richtingsstabiliteit van het modelvliegtuig 3. Wanneer vanaf de grond met behulp van een afstandsbediening de servomotoren 8a, 8b worden bekrachtigd zal de stand van de rolroeren 7a, 7b wijzigen. Als gevolg hiervan zal het modelvliegtuig 3 een rollende beweging maken en daarmee de ene stuurkabel 5 aantrekken en de andere stuurkabel 5 laten vieren, 30 zodat de vorm van het vliegerlichaam 2 wijzigt en daarmee de wind een 1015028 7 andersgerichte kracht op het vliegerlichaam 2 uitoefent. Als gevolg hiervan zal de positie van de vlieger 2 wijzigen.

Een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding is weergegeven in figuur 3. Daarbij omvat het vliegerlichaam een tweetal opblaasbare 5 draaglichamen 52a, 52b en een tweetal scharnierbaar met deze draaglichamen 52a, 52b verbonden stuurflappen 53a, 53b. Verder is de vlieger voorzien van een vliegerkoord 51 en een romplichaam 54 dat eventueel opblaasbaar is uitgevoerd. Met het romplichaam 54 of de dragerlichamen 52 is een luchtpomp 62 verbonden die wordt aangedreven 10 door een propellor 56. De uitgang van de luchtpomp 62 is in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld aangesloten op het inwendige van de draaglichamen 52a, 52b en het romplichaam 54. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld strekt het romplichaam 54 zich in hoofdzaak loodrecht op de beide draaglichamen 52a, 52b uit. Het romplichaam 54 is aan een lijzijde voorzien 15 van een via een scharnier met het romplichaam 54 verbonden richtingsroerflap 63. Op het inwendige van de dragerlichamen 52a, 52b en het romplichaam 54 zijn toevoerleidingen 55, 56, 57 aangesloten die uitmonden in zwellichamen 58, 59. In de toevoerleidingen 55, 56, 57 zijn op afstand bedienbare kleppen 60, 61 aangesloten die ofwel lucht vanuit de 20 draaglichamen 52a, 52b doorlaten naar de zwellichamen 58, 59 ofwel lucht vanuit de zwellichamen 58, 59 doorlaten naar de omgeving. Zoals duidelijk zichtbaar is in figuren 4 en 5 wordt de positie van de stuurflappen 53a, 53b bepaald door de mate van vulling van de zwellichamen 58, 59. In figuur 4 hebben beide zwellichamen 58, 59 ongeveer een gelijke vullingsgraad, 25 terwijl in figuur 5 het bovenste zwellichaam is opgepompt en het onderste zwellichaam juist is leeggedrukt. Duidelijk zichtbaar is hoe dit de positie van de stuurflap 53 beïnvloedt. De kleppen 60, 61 in de toevoerleidingen 55, 56 kunnen eenvoudig electromagnetisch bekrachtigde kleppen zijn die met behulp van een afstandsbediening vanaf de grond worden bediend.

30 Dergelijke kleppen zijn op zichzelf bekend. Het vliegerlichaam 52-54 is nog

1015 0 2 S

8 voorzien van een antenne 64 om contact te houden met een grondstation, van waaruit de stuursignalen worden afgegeven.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden maar dat diverse wijzigingen binnen het 5 raam van de uitvinding mogelijk zijn.

1015028

Claims (13)

1. Vlieger voorzien van een vliegerlichaam (2; 52a, 52b, 53a, 53b, 54) en van een met het vliegerlichaam (2; 52a, 52b, 53a, 53b, 54) verbonden vliegerkoord (2; 51), gekenmerkt door op afstand bedienbare aandrijfmiddelen (3; 58-60) met behulp waarvan de stand en/of de vorm van 5 het vliegerlichaam verstelbaar is.

2. Vlieger volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aandrijfmiddelen een bestuurbaar modelvliegtuig (3) omvatten, waarbij het vliegerkoord (1) is verbonden met het modelvliegtuig (3), waarbij aan een eerste vleugel (6a) van het modelvliegtuig (3) eerste stuurkoorden (5a) zijn 10 bevestigd die zijn verbonden met een eerste zijde (2d) van het vliegerlichaam (2), waarbij aan een tweede vleugel (6b) van het modelvliegtuig (3) tweede stuurkoorden (5b) zijn bevestigd die zijn verbonden met een tweede zijde (2c) van het vliegerlichaam (2), zodanig dat bij een rolbeweging van het modelvliegtuig (3) een eerste zijde (2d) van het 15 vliegerlichaam door het aantrekken van de daarmee verbonden stuurkoorden (5a) een vergrote trekkracht ondervindt, terwijl een tweede zijde (2c) van het vliegerlichaam (2) door het vieren van de met die tweede zijde (2c) verbonden stuurkoorden (5b) een verminderde trekkracht ondervindt of vice versa en dat bij een stampbeweging (pitch movement) van 20 het modelvliegtuig (3) de eerste en de tweede stuurkoorden (5a, 5b) tegelijk worden aangetrokken of gevierd.

3. Vlieger volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het bestuurbare modelvliegtuig (3) is voorzien van op zichzelf bekende aandrijfelementen (8a, 8b), zoals bijvoorbeeld op afstand bedienbare servomotoren, voor het 25 wijzigen van de posities van de vleugels (6a, 6b) van het modelvliegtuig (3) en/of van de eventuele rolroeren (7a, 7b) van het modelvliegtuig (3). 1015028

4. Vlieger volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het vliegerlichaam (2) een in hoofdzaak rechthoekige vorm, waarbij de eerste en tweede stuurkoorden (5a, 5b) aan de twee, aan lij-zijde van het vliegerlichaam (2) gelegen hoekpunten (2c, 2d) met het vliegerlichaam (2) 5 zijn verbonden, waarbij de twee aan loef-zijde van het vliegerlichaam (2) gelegen hoekpunten (2a, 2b) zijn verbonden met trekkoorden (4a, 4b), welke trekkoorden (4a, 4b) zijn verbonden met een romp (9) van het bestuurbare modelvliegtuig (3).

5. Vlieger volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 10 aandrijfmiddelen (58-61) kleppen (60, 61) omvatten voor het openen of sluiten van een toevoerleiding (55-57) naar een zwellichaam (58, 59), waarbij de toevoerleiding (55-57) is verbonden met een drukbron (52; 62), waarbij het vliegerlichaam (52a, 52b, 53a, 53b, 54) is voorzien van een ten minste één draaglichaam (52a, 52b) en ten minste één, via een scharnier 15 met het betreffende draaglichaam (52a, 52b) verbonden stuurflap (53a, 53b), waarbij zich aan althans één zijde van het scharnier een genoemd zwellichaam (58, 59) is opgenomen, dat in een opgeblazen toestand de stuurflap (53a, 53b) in een eerste zwenkstand ten opzichte van het draaglichaam (52a, 52b) dwingt en dat in een niet opgeblazen toestand geen 20 of nauwelijks kracht op de stuurflap (53a, 53b) uitoefent.

6. Vlieger volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het vliegerlichaam (52a, 52b, 53a, 53b, 54) tevens een romplichaam (54) omvat dat zich in hoofdzaak loodrecht op het ten minste ene draaglichaam (52a, 52b) uitstrekt en dat aan een lijzijde is voorzien van een via een scharnier 25 met het romplichaam (54) verbonden richtingsroerflap (63), waarbij zich aan althans één zijde van het scharnier een genoemd zwellichaam is aangebracht dat via een toevoerleiding (57) waarin een op afstand bestuurbare klep is opgenomen in verbinding staat met de genoemde drukbron (62, 54). 101502S

7. Vlieger volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat aan weerszijden van elk scharnier van elke stuurflap (53a, 53b) en of richtingsroerflap (63) een zwellichaam (58, 59) aanwezig is.

8. Vlieger volgens één der conclusies 5-7, met het kenmerk, dat de 5 vlieger is voorzien van een propeller (56) en een luchtpomp (62), waarbij de propeller (56) de aandrijving van de luchtpomp (62) is, waarbij een persuitgang van de luchtpomp (62) de drukbron vormt.

9. Vlieger volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de ten minste ene toevoerleiding (55-57) naar het ten minste ene zwellichaam direct is 10 aangelosten op de persuitgang van de luchtpomp (62).

10. Vlieger volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de persuitgang van de luchtpomp (62) is aangesloten op het inwendige van een hol uitgevoerd, tot vleugelprofiel opblaasbaar draaglichaam (52a, 52b), waarbij de ten minste ene toevoerleiding (55, 56) naar het ten minste ene 15 zwellichaam (58, 59) is aangesloten op het inwendige van het draaglichaam (52a, 52b).

11. Vlieger volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de persuitgang van de luchtpomp (62) is aangesloten op het inwendige van een hol uitgevoerd romplichaam (54), waarbij de ten minste ene toevoerleiding (57) 20 naar het ten minste ene zwellichaam is aangesloten op het inwendige van het romplichaam (54).

12. Vlieger volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vliegerkoord (1; 51) met een van het vliegerlichaam (2; 52-54) afgekeerd uiteinde is verbonden met een voertuig of vaartuig.

13. Vlieger volgens één der conclusies 1-11, met het kenmerk, dat het vliegerkoord met een van het vliegerlichaam (2; 52-54) afgekeerd uiteinde is verbonden met een generator voor de opwekking van elektrische energie. 1015028