SE518873C2

SE518873C2 - Procedure and apparatus for reducing the take-off distance of water on floated seaplanes

Info

Publication number: SE518873C2
Application number: SE0101156A
Authority: SE
Inventors: Jan-Erik Rova
Original assignee: Jan-Erik Rova
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-12-03
Also published as: CA2441611A1; SE0101156D0; SE0101156L; WO2002079033A1

Abstract

The invention refers to a device for reducing the required take-off distance at water surface of float-equipped seaplanes, in which the pitch of the wing is variable in relation to the horizontal longitudinal axis of the seaplane and which comprises a fuselage (1) with pilot and passenger compartment, said fuselage supporting a wing (6) and a drive engine (12) with propeller (13) and said fuselage (1) furthermore through struts (7, 9) and an upright frame structure (5) being carried by a pair of floats (2a, b) and connected with a rudder-equipped tail portion (3a, b, c, 4). The frame structure (5) comprises an upper crossbeam (8) and a lower crossbeam (14). At least one strut (9a, b) with variable length is hingedly connected at its upper end to said upper crossbeam (8) and extends obliquely downardly-rearwardly and is at its lower end hingedly connected to a further crossbeam (10), extending between said pair of floats.

Description

e ø . u av 518 873 ïIšï-gi US-A-6 164 591 beskriver en markeffektfarkost av typen flygbåt med ett specialutformat skrov eller flygkropp utan sedvanligt steg och med dubbla, inbördes parallella och på avstånd anordnade vingar, av vilken den bakre befinner sig på en nivå något under den främre. Båda dessa vingar är anordnade svângbara kring en tväraxel på något stycke från vingframkanten, nämligen vid 25% av kordalängden. Via överföringslânkar kan föraren av farkosten via spakar påverka vingarna och ändra deras anfallsvinkel. Syftet med den i denna publikation angivna konstruktionen är icke alls detsamma som vid föreliggande uppfinning' utan istället att förhindra att farkosten. vid färd i turbulenta luftströmningar störtar med före mot om den skulle träffas av ett nosen markytan nedvindssvep. Normalt färdas nämligen sådana markeffektfarkoster eller svävare på. bara någon meters höjd över marken och i varje fall under 7-metersnivån. Tiden för piloten att hinna reagera på ett sådant nedvindssvep är oftast alldeles för kort men genom det föreslagna arrangemanget reagerar vingen själv automatiskt på den nedåtriktade vindbyn och ökar därvid direkt och kraftigt vingens anfallsvinkel och kompenserar därigenom den nedåtriktade påverkan på farkosten. e ø. u of 518 873 ïIšï-gi US-A-6 164 591 discloses a ground power aircraft of the type flying boat with a specially designed hull or fuselage without the usual step and with double, mutually parallel and spaced wings, the rear of which is at a level slightly below the front. Both of these wings are arranged pivotable about a transverse axis at some distance from the leading edge of the wing, namely at 25% of the cord length. Via transmission links, the driver of the craft can influence the wings via levers and change their angle of attack. The object of the construction set forth in this publication is not at all the same as in the present invention but instead to prevent the craft. when traveling in turbulent air currents crashes with before against if it were to be hit by a nose ground surface downwind sweep. Normally, such ground power vehicles or hovercraft travel on. just a few meters above the ground and in any case below the 7-meter level. The time for the pilot to react to such a downwind sweep is usually far too short, but through the proposed arrangement the wing itself reacts automatically to the downward wind village and thereby directly and sharply increases the wing's angle of attack, thereby compensating for the downward effect on the craft.

Några anvisningar hur denna konstruktionslösning skulle kunna till förkortande av andra exempelvis lämnas dock användas syften, startsträckan hos flygplan inte i denna publikation.However, some instructions on how this design solution could be used to shorten others, for example, are provided for purposes, the take-off distance of aircraft is not in this publication.

Föreliggande uppfinning avser nu att eliminera detta problem med startsträckan genom att föreslå en anordning för minskning av den erforderliga startsträckan på vatten vid sådana flottörförsedda sjöflygplan och det för uppfinningen väsentligen utmärkande är därvid att ramkonstruktionen innefattar en övre tvärgående balk och en undre tvärgående 70463b; 02-03-18 o u v o o s u » u ~ v» 51 8 8 7 EP ÉÄÉÉ ~ .Ii ~ balk och att stöttorna är lângdvariabla och vid sin övre ände ledbart förbundna med den övre balken samt riktade snett nedåt-bakåt, medan de vid sin undre ände är ledbart förbundna vid en tvärgående balk, som sträcker sig mellan flottörerna på avstånd bakom ramkonstruktionen, varvid flottörerna är begränsat svängbart förbundna med den undre tvärgående balken i ramkonstruktionen via leder och en ställmekanism är anordnad att reglera längden av stöttorna.The present invention now intends to eliminate this problem with the take-off distance by proposing a device for reducing the required take-off distance on water in such floating seaplanes and it is essential for the invention that the frame construction comprises an upper transverse beam and a lower transverse 70463b; 02-03-18 ouvoosu »u ~ v» 51 8 8 7 EP ÉÄÉÉ ~ .Ii ~ beam and that the supports are longitudinally variable and at their upper end articulated to the upper beam and directed obliquely downwards-backwards, while at their lower end are articulated at a transverse beam extending between the floats at a distance behind the frame structure, the floats being pivotally connected to the lower transverse beam of the frame structure via joints and an adjusting mechanism is provided to regulate the length of the struts.

Med uppfinningen ernås nu på ett mycket enkelt och tillförlitligt sätt en väsentlig reduktion av startstrâckan sålunda lämnar ett viktigt för sådana sjöflygplan vilket bidrag till flygsäkerheten.With the invention a significant reduction of the take-off distance is now achieved in a very simple and reliable manner, thus leaving an important for such seaplanes which contribution to flight safety.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig 1 visar en sidovy av ett flygplan enligt uppfinningen i ett huvudsakligen horisontellt läge relativt en vattenyta, fig 2 är en planvy uppifrån av samma flygplan, fig 3 är likaså en vy uppifrån men i större skala av frampartiet av samma flygplan som i fig 2, fig 4 år en vy bakifrån av flygplanet, fig 5 är en perspektivvy snett uppifrån-bakifrån av den bakre delen av flygkroppen samt motorarrangemanget med den skjutande propellern och väsentliga delar av anordningen enligt uppfinningen, fig 5a 'visar en frilagd perspektivvy av en bakom förarhytten befintlig ramkonstruktion, fig 6a visar en sidovy av flygplanet under en mellanliggande fas av startförloppet och fig 6b visar likaså en sidovy av flygplanet men i den avslutande fasen av samma startförlopp.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a side view of an aircraft according to the invention in a substantially horizontal position relative to a water surface, Fig. 2 is a top plan view of the same aircraft, Fig. 3 is also a top view but in larger scale of the front of the same aircraft as in Fig. 2, Fig. 4 is a rear view of the aircraft, Fig. 5 is a perspective view obliquely from above-rear of the rear part of the fuselage and the engine arrangement with the propeller and essential parts of the device according to the invention, Fig. 5a 'shows an exposed perspective view of a frame construction behind the cockpit, Fig. 6a shows a side view of the aircraft during an intermediate phase of the take-off and Fig. 6b also shows a side view of the aircraft but in the final phase of the same take-off.

Såsom särskilt framgår av fig 1-5 på ritningen visas uppfinningen tillämpad på ett s 1: ultralâtt flygplan med en flygkropp 1 förare och eventuellt inrymmande plats för passagerare, och denna flygkropp är uppburen av två parallella 7046319; 02-03-18 . - - . .- 51 ß 873 .iê-ILÉÉ 4 flottörer 2a, b vilka i sin bakre ände tillsammans uppbär ett stjärtparti i form av två fenor 3a, b med mellanliggande stabilisator 4. Vid den bakre och i huvudsak vertikala väggen av flygkroppen 1 är denna fäst vid en bärande ramkonstruktion som framgår av fig 5 och som visas frilagd i perspektiv i fig Sa. Vid denna ramkonstruktion 5 är också fästade de båda flottörerna 2a, 2b. Vid flygkroppen 1 och den nyssnâmnda ramkonstruktionen 5 är också fäst en vinge 6.As can be seen in particular from Figures 1-5 of the drawing, the invention is shown applied to a s 1: ultralight aircraft with a fuselage 1 pilot and possibly accommodating passenger space, and this fuselage is supported by two parallel 7046319; 02-03-18. - -. .- 51 ß 873 .iê-ILÉÉ 4 floats 2a, b which at their rear end together support a tail portion in the form of two fins 3a, b with intermediate stabilizer 4. At the rear and substantially vertical wall of the fuselage 1 this is attached in a load-bearing frame construction shown in Fig. 5 and shown exposed in perspective in Fig. 5a. The two floats 2a, 2b are also attached to this frame construction 5. A wing 6 is also attached to the fuselage 1 and the aforementioned frame structure 5.

Från de yttre ändarna av den understa tvärgående balken i ramkonstruktionen 5 sträcker sig sedvanliga vingstöttor 7 snett utåt-uppåt till lämpliga punkter på vingen 6.From the outer ends of the lowest transverse beam in the frame structure 5, usual wing supports 7 extend obliquely outwards-upwards to suitable points on the wing 6.

Från en. övre tvärgående dubbelbalk 8 i ramkonstruktionen 5 sträcker sig snett bakåt-nedåt ett par företrädesvis parallella och teleskopiskt längdvariabla stöttor 9a, b som är ledbart fästade vid balken 8 i sina övre ändar och som i de nedre ändarna 18a, b är ledbart förbundna med en tvärgående balk 10 som sträcker sig mellan de båda flottörerna 2a, b och är anpassbar i sitt vridningsläge till längdförändringar hos stöttorna 9a, b, såsom skall beskrivas närmare nedan. På dessa stöttor 9a, b är dessutom lämpligen anordnad en motorhylla 11 som uppbär en flygmotor 12 med skjutande propeller 13 såsom också skall närmare beskrivas i det följande.From one. upper transverse double beam 8 in the frame construction 5 extends obliquely backwards-downwards a pair of preferably parallel and telescopically longitudinally variable supports 9a, b which are hingedly attached to the beam 8 at their upper ends and which at the lower ends 18a, b are hingedly connected to a transverse beam 10 which extends between the two floats 2a, b and is adaptable in its rotational position to changes in length of the supports 9a, b, as will be described in more detail below. In addition, a motor shelf 11 is suitably arranged on these struts 9a, b, which supports an aircraft engine 12 with pushing propellers 13, as will also be described in more detail in the following.

För att möjliggöra den enligt uppfinningen åsyftade vinkelomställningen mellan det tänkta horisontalplan i vilket flottörerna 2a, 2b befinner sig och flygkroppen 1 med tillhörande vinge 6, propeller etc, är också ramkonstruktionen begränsat svängbart lagrad 'vid flottörerna 2a, b vid en undre tvärgående balk 14 i leder 14a, b av känt slag, exempelvis i form av en gummikropp fäst mellan yttre och inre stål. Enligt dessutom de fattningar av uppfinningen är teleskopiska stöttorna 9a, b variabla till sin längd med hjälp 70463b; 02-03-18 ; - » - ~ - . - | - nu 518 8 73 Éïï* -.:š - Li i av någon lämplig känd mekanism 15 av elektriskt, hydrauliskt eller på annat sätt manövrerbar typ. I föreliggande fall visas en linjär elektrisk motor som ^vid aktivering medelst skruvmekanism eller liknande förändrar avståndet mellan mekanismens 15 fäste vid röret 10 och ett ovanförliggande tvärgående stag 16 mellan stöttorna 9a, 9b. Vid maximal minskning av längden av de teleskopiska stöttorna 9a, b intar flygkroppen 1 och 'vingen 6 gemensamt sitt mest bakåtlutade läge medan vid maximal förlängning av stöttornas längd ramkonstruktionen 5 intar sitt mest upprätta läge och därmed flygkroppen 1 och vingen 6 är i huvudsak horisontella.In order to enable the angular adjustment referred to according to the invention between the imaginary horizontal plane in which the floats 2a, 2b are located and the fuselage 1 with associated wing 6, propeller, etc., the frame structure is also limited pivotally mounted at the floats 2a, b at a lower transverse beam 14 in joints 14a, b of known kind, for example in the form of a rubber body attached between outer and inner steel. In addition, according to the embodiments of the invention, the telescopic supports 9a, b are variable in length by means of 70463b; 02-03-18; - »- ~ -. - | - now 518 8 73 Éïï * -.:š - Li i by any suitable known mechanism 15 of electrically, hydraulically or otherwise manoeuvrable type. In the present case, a linear electric motor is shown which, upon actuation by means of a screw mechanism or the like, changes the distance between the attachment of the mechanism 15 to the tube 10 and an overlying transverse strut 16 between the struts 9a, 9b. At maximum reduction of the length of the telescopic supports 9a, b, the fuselage 1 and the wing 6 jointly assume their most reclined position, while at maximum extension of the length of the struts the frame structure 5 assumes its most upright position and thus the fuselage 1 and the wing 6 are substantially horizontal.

En startprocedur med anordningen enligt uppfinningen skall nu beskrivas i det följande. I fig 1 på ritningen intar flygplanet med flygkroppen 1 och flottörerna 2a, b ett horisontellt vilo- eller utgångsläge. Vingen 6 har lämpligen i detta läge en liten anfallsvinkel framåt-uppåt av 0-2°.A starting procedure with the device according to the invention will now be described in the following. In Fig. 1 of the drawing, the aircraft with the fuselage 1 and the floats 2a, b assume a horizontal resting or starting position. The wing 6 suitably in this position has a small forward-upward angle of attack of 0-2 °.

Proceduren inleds med att flygplanet bringas att accelerera så mycket smn möjligt med hänsyn till det föreliggande, minsta luftmotståndet hos planet. Flottörerna 2a, b rör sig därvid i vattenytan på ett sätt som kan liknas vid en motorbåt.The procedure begins by causing the aircraft to accelerate as much as possible with respect to the present, minimum air resistance of the aircraft. The floats 2a, b then move in the water surface in a way that can be compared to a motorboat.

När sedan en lämplig fart uppnåtts igångsättes ställmekanismen för förkortning av stöttorna 9a, b och därmed åstadkomm- andet av en bakåtlutning hos flygkroppen 1 och den därav fast uppburna vingen 6, varvid vingens anfallsvinkel ökas med ett bestämt värde, exempelvis 9°, till totalt 11° mot horisontalen, medan flottörerna 2a, b fortfarande rör sig framåt i vattenytan på oförändrat sätt. Lyftkraften hos flygplanet ökar detta och när lättningsfarten emellertid kraftigt genom uppnås, t ex 70 km/timme (= 40 miles) vinklas hela flygplanet upp med ytterligare ca 4° så att den totala anfallsvinkeln blir omkring 15° och planet snabbt lämnar vattenytan. Snarast 70463b; 02-03-18 därefter återjusteras anfallsvinkeln medelst mekanismen 15 så att flygkroppen intar ett i huvudsak parallellt läge med flottörerna 2a, b, och luftmotståndet minimeras.When a suitable speed has been reached, the adjusting mechanism for shortening the struts 9a, b and thereby providing a rearward inclination of the fuselage 1 and the wing 6 supported therefrom is started, whereby the angle of attack of the wing is increased by a certain value, for example 9 °, to a total of 11 °. ° towards the horizontal, while the floats 2a, b are still moving forward in the water surface in the same way. The lifting force of the aircraft increases this and when the relief speed is greatly achieved, for example 70 km / h (= 40 miles) the whole aircraft is angled up by another 4 ° so that the total angle of attack is about 15 ° and the plane quickly leaves the water surface. Rather 70463b; 02-03-18 then the angle of attack is readjusted by means of the mechanism 15 so that the fuselage assumes a substantially parallel position with the floats 2a, b, and the air resistance is minimized.

Såsom särskilt tydligt framgår av fig 5 och Sa på ritningen är motorhyllan 11 med fördel uppburen av stöttorna 9a, b och in- tar normalt ett tillnärmelsevis horisontellt läge. Under startförloppet när stöttorna 9a, b förkortas och flygkroppen 1 lutas bakåt kommer då hyllan 11 att följa med i denna rörelse ehuru i mindre utsträckning, så att propellerströmmen kommer att riktas mindre brant ned mot vattenytan. Det skall för övrigt påpekas att den ovan beskrivna mekanismen 15 vid det visade utförandet med en linjär elektrisk motor lämpligen kan ha en omstâllningsstrâcka av 100 mm. Aktiveringen av motorn kan visserligen ske med någon form av automatik, men en billigare lösning är att låta piloten utföra denna reglering via en lämplig strömställare.As is particularly clear from Figs. 5 and 5a in the drawing, the motor shelf 11 is advantageously supported by the supports 9a, b and normally assumes an approximately horizontal position. During the take-off process, when the struts 9a, b are shortened and the fuselage 1 is tilted backwards, the shelf 11 will then follow this movement, albeit to a lesser extent, so that the propeller stream will be directed less steeply down towards the water surface. It should also be pointed out that the mechanism 15 described above in the embodiment shown with a linear electric motor may suitably have a conversion distance of 100 mm. The activation of the engine can admittedly be done with some form of automatic, but a cheaper solution is to let the pilot perform this control via a suitable switch.

Vid landning med ett flygplan utrustat med en anordning enligt uppfinningen går man lämpligen tillväga på omvänt sätt, näm- ligen så att vingen 6 och flygkroppen 1 vinklas maximalt mot flottörerna 2a, b inför sättningen på vattenytan, vilket lämp- ligen sker i en vinkel (nos upp) av ca 4°. vo4s3b; 02-03-18When landing with an aircraft equipped with a device according to the invention, it is conveniently proceeded in the opposite way, namely so that the wing 6 and the fuselage 1 are angled maximally towards the floats 2a, b before landing on the water surface, which suitably takes place at an angle ( nose up) of about 4 °. vo4s3b; 02-03-18

Claims

1. 0 15 20 25 30 v ~ ø o v n u u ~ n nu s 1 s s 7 3 ššilšï - 7 P a t e n t k r a v Device for 'reduction of' required starting distance. on water in floating and preferably high-winged seaplanes, in which the angle of attack of the wing is adjustable in relation to the horizontal longitudinal axis of the aircraft and which comprise an aircraft body (1) provided with driver and any passenger seats, which carries a wing (6) and a drive motor (12) with propeller (13) and which via a standing frame construction (5) and struts (9) rest on a pair of floats (2a, b) and are connected to a ruddered tail portion (3a, b, c, 4) can be drawn - cartoon water the frame structure (5) comprises an upper transverse beam (8) and a lower transverse beam (14) and that the supports (9a, b) are variable in length and at their upper end articulated connected to the upper beam (8) and directed obliquely downwards-backwards , while at their lower end they are hingedly connected to a transverse beam (10), which extends between the floats (2a, b) at a distance behind the frame structure (5), the floats (2a, b) being limited pivotally connected to the lower cross The end beam (14) in the frame structure (5) via joints (14a, b) and a steel mechanism (15) are arranged to regulate the length of the supports (9a, b). Device according to claim 1, characterized in that the mechanism (15) comprises a drive device or motor, preferably a linear electric motor. Device according to claim 1 or 2, lc a n 11 e - t e c k n a d a v that a shelf (11) is arranged on the support (9a, b) in a substantially horizontal normal position and intended to support the motor (12). '70463b; 02-03-18