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Fluggerät Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fluggeräte und betrifft
ein Fluggerät mit Senkrechtstart- und Landeeigenschaften.
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Es sind schon die verschiedensten Fluggeräte der gattungsgemaßen Art
vorgeschlagen. Das Grundprinzip besteht dabei im wesentlichen immer darin, daß die
Fluggeräte auf dem gegen die Erdanziehung gerichteten und durch die Triebwerke erzeugten
Luft- oder GasstrahlI'reitenI:. Bei Hubschraubern wird ein nach unten gerichteter
Luftstrahl erzeugt, dessen Schub größer sein muß als das Gewicht des Fluggerätes,
um es anzuheben.
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Bei anderen Fluggeräten wird mit Gasturbinen oder auch mit Raketentriebwerken
ein nach unten gerichteter Gasstrahl erzeugt,
dessen Schub hub größer
ist als das Gewicht des Fluggerätes. Insbesondere bei den mit Gasturbinen oder Raketentriebwerken
ausgerüsteten Fluggeräten besteht eine besondere Schwierigkeit in der Stabilisierung
des Fluggerätes während der senkrechten Aufstiegphase und beim Ubergang von dieser
Senkrechtbewegung in eine Waagerechtbewegung. Insbesondere mit Gasturbinen versehene
Fluggeräte verwenden für den waagerechten Flug aerodynamischen Auftrieb von Tragflügeln.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Fluggerät mit Senkrechtstart-
und Landeeigenschaften zu schaffen, bei dem insbesondere die Schwierigkeiten der
Stabilisierung im senkrechten Flugzustand und besonders beim Ubergang vom senkrechten
Flug in den waagerechten Flug vermieden werden, und zwar ein Fluggerät zu schaffen,
das selbst stabilisierend ist.
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Nach der Erfindung ist ein Fluggerät mit Senkrechtstart- und Landeeigenschaften
gekennzeichnet durch mindestens zwei, auf gleicher Achse gegenläufig angetriebene
Kreiselscheiben, an deren Umfang schwenkbare Triebwerke angeordnet sind, und die
von einer Schale überdacht sind, an deren Außenrand vier Trieb~ werke in Koordinatenrichtung
einer waagerechten Ebene wirken.
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Die paarweise an den Ereiselscheiben einander gegenüberliegend angeordneten
Triebwerke sind von einer waagerecht liegenden Wirkstellung in eine annähernd senkrecht
stehende Wirkstellung verschwenkbar. Die Kreiselscheiben sind an ihrer Peripherie
als
ringförmige Treibstoffbehälter ausgebildet. Vorzugsweise sind die Kreiselscheiben
nach oben gewölbt, so daß die Driebwerke in einer waagerechten Ebene liegen. Vorteilhaft
kann die überdachende Schale derart aufgewölbt sein, daß sie vorzugsweise die Form
eines aerodynamisch AuStrieb erzeugenden Profils hat. Die auf der überdeckenden
Schale angeordneten Triebwerke sind zweckmäßig in waagerechter Ebene schwenkbar.
Von den Kreis selscheiben wird, gegebenenfalls über ein Getriebe, ein Generator
als Hilfsaggregat angetrieben.
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Bei dem Fluggerät nach der Erfindung wird durch die Anordnung von
mindestens zwei gegenläufig angetriebenen Kreiselscheiben auf gleicher Achse eine
vollkommene Stabilisierung in Bezug auf die Hochachse erreicht, die ohne besondere
weitere Hilfsmittel ständig aufrechterhalten bleibt, solange die Kreiselscheiben
sich drehen und angetrieben sind. Der Antrieb der Kreiselschei ben erfolgt durch
die gleichen Triebwerke, die auch den Auftrieb bewirken, auf deren Strahl also das
Fluggerät "reitet", so daß während des gesamten Fluges die Stabilisierung niemals
versagen kann. Aufgrund dieser "natürlichen" Stabilisierung des Fluggerätes bestehen
auch keinerlei Schwierigkeiten beim Ubergang von der senkrechten Flugphase in den
waagerechten Flug und umgekehrt.
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Ein Fluggerät nach der Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig.
1 senkrechter Schnitt durch ein Fluggerät mit vier Ereiw selscheiben in schematischer
Darstellung, Fig. 2 Detailansicht aus Fig. 1, Fig. 3 Ansicht eines Fluggerätes nach
der Erfindung, Fig. 4 senkrechter Schnitt durch ein Fluggerät nach einer an deren
Ausführungsform, Fig. 5 Ansicht eines Fluggerätes nach Fig. 4 von unten gesehen,
sämtlich in schematischer Darstellung.
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Ein Fluggerät nach Fig. 1 weist insgesamt vier Kreiselscheiben auf,
von denen äe zwei Kreiselscheiben im Uhrzeigersinn drehen und zwei Kreiselscheiben
entgegen dem Uhrzeigersinn drehen. Die Ausbildung der einzelnen Kreiselscheiben
und ihre Massen sind derart aufeinander abgestimmt, daß das Kreiselmoment der Ereiselscheiben
äe eines Paares, also einer Kreiselscheibe,die im Uhrzeigersinn und einer Kreiselscheibe,die
entgegengesetzt dreht, gleich sind.
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Die Kreiseischeiben 1, 2, 3 und 4 sind auf einer gemeinsamen Drehachse
22 gelagert Jede einzelne Kreiselscheibe ist tellerförmig ausgebildet und an ihren
Rändern nach oben gewölbt. Die Wölbung an den Rändern nimmt bei den Kreiselscheiben
von der innersten Kreiselscheibe 1 bis zur äußersten Ereiselscheibe 4 zu, so daß
die Ränder der einzelnen Kreisscheiben etwa in einer gleichen waagerechten Ebene
liegen. Die Ränder der Kreiselscheiben bzw. ihre Peripherie sind als ringförmige
Treibstoffbehälter 5, Ç, 7 und 6 ausgebildet. Außen an diesen
ringförmigen
Treibstoffbehältern, und zwar paarweise einander gegenüberliegend, sind Triebwerke
9-9, 10-10, 11-11 und 12-12 angeordnet. Es können an einer Kreiselscheibe jeweils
ein Paar von Triebwerken oder auch mehrere Paare von Triebwerken äeweils einander
gegenüberliegend angeordnet sein.
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Diese Triebwerke 9 bis 12 sind um eine radial-waagerecht liegende
Achse schwenkbar von einer waagerechten Wirkstellung in eine annähernd senkrecht
stehende Wirkstellung. Die Achse 13 ist zweckmaBig als Hohlwelle ausgebildet und
im Innern mit einer Treibstoffzufüurung von dem ringförmigen Treibstoffbehälter
5 zu dem Triebwerk 9 ausgefüllt. Die Triebwerke 9 sind zweckmäßig Raketentriebwerke.
Flüssigkeitsbetriebene Raketentriebwerke müssen mit einem Zwei-Stoff-Gemisch versorgt
werden. Dazu kann der ringförmige Treibstoffbehälter 5 mit einer waagerecht liegenden
Trennwand versehen sein, die die beiden Flüssigkeiten voneinander trennt. Von jeder
der beiden Kammern des Treibstoffbehälters 5 führt dann eine Speiseleitung durch
die hohle Schwenkwelle 13 zu dem jeweiligen Raketentriebwerk 9. Auf Treibstoffpumpen
kann verzichtet werden, da infolge der in den ringförmigen Treibstoffbehältern 5
herrschenden Fliehkraft der Treibstoff an die Außenwandung gedrückt und damit den
dahinter liegenden Triebwerken zugeführt wird. Es sind lediglich Drosselventile
zur Steuerung der Treibstoffeinspeisung erforderlich. Zum Anwerfen und Anlaufen
vor dem Start können beispielsweise kleine, abwerfbare Feststoff-Raketen verwendet
werden. Wenn die einzelnen Kreiselscheiben 1 - 4 derart ausgebildet sind, daß Zuluft
hindurchtreten kann, wenn sie
also als Gitterkonstruktion ausgebildet
sind oder in anderer Weise mit großen Öffnungen versehen sind, können anstelle der
Raketentriebwerke 9 bis 12 auch Gasturbinen als Triebwerke verwendet werden.
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Die gesamte Anordnung der Kreisel 1 - 4 auf der gemeinsamen Drehachse
22 ist überdacht oder überdeckt von einer gewölbten Schale 14, die die äußere Kreiselscheibe
4 mit den daran angeordneten Triebwerken 12 weit übergreift. Im Zentrum dieser Schale
14 sind die Drehachsen der einzelnen Kreiseischeiben, die als ineinanderliegende
Hohlwellen ausgebildet sind, gelagert. Mit diesen Wellen kann unmittelbar oder über
ein Getriebe ein Elektrogenerator 15 verbunden sein. Dieser Generator 15 dient zur
Erzeugung der für die Steuerung u,dgl, erforderlichen Hilfsenergie. Die Schale 14
kann auf ihrer Mitte eine Kuppel 16 tragen, die als Zelle oder Kabine für Steuer-,
Navigations und andere Geräte dient und auch für den Auf enthalt von Bedienungsmannschaft,
Passagieren und/oder Fracht eingerichtet sein kann.
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An ihrem Außenrand ist unterhalb der Schale 14 ein ringförmiger oder
in einzelne Einheiten aufgeteilter Treibstoffbehälter 17 angeordnet. An dem Außenrand
der Schale 14 oder unmittelbar darüber sind vier Triebwerke 18 angeordnet, die in
die Koordinatenrichtung einer waagerechten Ebene gerichtet sind und wirken. Diese
Triebwerke 18 sind also jeweils im Winkel von 90° auf dem Umfang der Schale 14 zueinander
angeordnet.
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Die Triebwerke 18 dienen als Fahrt~ und Steuertriebwerke für den waagerechten
Flug. Sie sind vorteilhaft in einer waagerechten Ebene schwenkbar, so daß beispielsweise,
entsprechend der Fig. 3, die beiden seitlichen Triebwerke 18a und 18b in dieselbe
Richtung geschwenkt werden können, in der das in der Zeichnung erkennbare mittlere
Triebwerk 18 gerichtet ist, so daß für den Geradeaus-Flug,der bei dem in Fig. 3
dargestellten Fluggerät vom Betrachter weggerichtet ist, der Schub von drei Triebwerken,
nämlich den Triebwerken 18a, 18 und 18b ausgenutzt werden kann. In gleicher Weise
kann der Schub der Triebwerke auch zu einer Verzögerung ausgenutzt werden, wenn
die seitlichen Triebwerke 18a und 18b in die entgegengesetzte Richtung geschwenkt
werden und mit dem den Triebwerk 18 gegenüberliegenden, nicht sichtbaren Triebwerk
zusammenwirken, um die Fahrt zu verlangsamen. Mittels der in vier entgegengesetzten
Richtungen einer waagerechten Ebene wirkenden Triebwerke 18 ist auch jede Steuerbewegung
bzw. Kursänderung des Fluggerätes durchführbar durch entsprechende Erzeugung von
Schub mit diesen Triebwerken. Für diese Triebwerke 18 werden vorzugsweise Gasturbinen
verwendet.
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Unterhalb des Randes der Schale 14 sind ausschwenkbare Stützen 19
angeordnet, auf denen das Fluggerät vor dem Start und nach der Landung steht. Diese
Stützen sind selbstverständlich, wie auch alle anderen Aggregate und Funktionsteile,
schematisch dargestellt. Sie werden zweckmäßig mit Federungen bzw.
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Stoßdämpfern ausgebildet und können auch mit Rädern versehen sein,
um ein einfaches Verfahren des Fluggerätes an der Landestelle zu ermöglichen.
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In den Fig. 4 und 5 ist ein Fluggerät nach der Erfindung dargestellt,
das lediglich zwei Kreiselscheiben aufweist, die gegenläufig angetrieben werden.
Der grundsätzliche Aufbau ist derselbe wie bei dem eingehend erläuterten Fluggerät
nach den Fig. 1 und 2.
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Aufgrund der Anordnung von jeweils zwei gegenläufig angetriebenen
Kreiselscheiben wird bei einem Fluggerät nach der Erfindung nicht nur eine hervorragende
Stabilisierung um die Hochachse erreicht. Es ist in einfacher Weise auch möglich,
das durch die Reibung über die Drehachse dem feststehenden Körper mitgeteilte Drehmoment
aufzuheben, beispielsweise durch eine entsprechende Getriebeverknüpfung oder durch
Anwendung eines Bremsmomentes. Auch die Verschwenkung der Triebwerke 9 - 12 an den
Kreiselscheiben kann selbsttätig vorgenommen werden durch Vorrichtungen, die abhängig
von der Drehzahl, die Triebwerke von einer annähernd senkrechten Wirkstellung zur
waagerechten Stellung hin verschwenken, wenn die Drehzahl abfällt. Für den Start
wird dann lediglich eine vorprogrammierte Schwenkbewegung aus der waagerechten Stellung
in die annähernd senkrechte Stellung durchgeführt, wenn eine vorgegebene Soll-Drehzahl
erreicht ist. Bei selbsttätiger Verschwenkung der Triebwerke 9 - 12 ist eine für
Steigen
oder Absenken erforderliche Anderung des senkrechten Schubvektors
steuerbar über die Drosselventile der Treibstoffzufuhr.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Schale
14 derart geformt, daß sie im waagerechten Flugzustand ein Profil bildet, das einen
aerodynamischen Auftrieb erzeugt, Dadurch wird, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten,
eine erhebliche Einsparung an Treibstoff für die Hubtriebwerke an den Kreiselscheiben
erreicht.
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In der Fig. 4 ist bezüglich des Mittelteils und der Ausbildung der
Zelle bzw. Kabine ein abgewandeltes Ausführungabeispiel dargestellt. Danach ist
im Zentrum der Außenschale 14 eine kreisrunde Wanne 20 eingesetzt, die von einer
die Schale 14 überragenden Kuppel 16 nach oben abgeschlossen ist. An den Außenwänden
der nach unten in den Innenraum der Schale 14 hineinragenden kreisrunden Wanne 20
sind Ringlager 21 angeordnet, in denen die Kreiselscheiben 1 und 2 drehbar gelagert
sind. Durch diese Anordnung wird, insbesondere für kleinere Ausführungen des Fluggerätes
nach der Erfindung, ein;erheblicher Nutzraumgewinn erzielt, und es ergeben sich
auch noch andere Vorteile, Beispielsweise kann dieser Nutzraum bei gelandetem Fluggerät
von unten her durch eine Buke erreichbar sein. Es ist auch möglich in den Boden
Beobachtungsfenster einzusetzen, beispielsweise für den Landevorgang oder auch für
Luftbildkameras,