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Verfahren und Vorrichtung zur Auf- oder Vortriebserzeugung bei Luft-
oder Wasserfahrzeugen Zur Zeit wird der Auftrieb bei luft fahrzeugen hauptsächlich
durch entsprechend geformte Tragflächen oder Luftschrauben erzeugt. Beide Verfahren
haben Nachteile. Mit einem Tragflächenflugzeug kann nicht senkrecht gestartet werden,
ein Hubschrauber braucht sehr hohe Antriebsleistungen und ein kompliziertes Hubwerk.
Bei nach dem anschließend beschriebenen Verfahren gebauten Luftfahrzeugen sind die
meisten Nachteile der bisherigen Auftriebsverfahren vermieden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus1 daß an einer durch
die luft (Wasser) bewegten Fläche senkrecht zur Bewegungsrichtung ein Unterdruck
entsteht Dies geschieht z.B. auch an einer rotierenden Scheibe. Normalerweise wird
aber der unterdruck auf der einen Seite durch einen gleich großen Unterdruck auf
der anderen Seite nach außen wieder aufgehoben. Dadurch treten keine nach außen
wirkenden Kräfte auf. Die Erfindung bezieht sich auf in der luft (oder im Wasser)
bewegte Scheiben, bei denen durch konstruktive Maßnahmen das Strömen der luft oder
des Wassers auf einer Seite verhindert wird, sodaß eine Druckdifferenz zwischen
den beiden Seiten der Platte entsteht, wodurch wiederum der Äuftrieb oder Vortrieb
erzeugt wird9 Dus Konstruktionsprinzip einer nach diesen Verfahren arbeitenden Vorrichtung
ist in rig0 1 dargestellt. Der gegen
Verdrehen am Stator gesicherte
Antriebsmotor 1 treibt die Hubscheibe 2, die an ihrer unteren Seite beliebig viele
und beliebig geformte Rippen 3 tragt, die die Aufgabe haben, die Luft un-ter der
Hubscheibe 2 mit dieser zusammen in Rotation zu versetzen. Die mit dem Stator des
Motors stillstehende SttLorscheibe 4 dichtet die Hubscheibe 2 am äußeren Umfang
dber ei.nen Luftspalt 5 und an der Nabe über eine gleitende Dichtung 6 gegen das
Eindringen von Luft abs Die Hubscheibe 2 bildet so sozusagen einen Ventilator, der
durch die Abdichtungen nichts fördern kann und somit keine Leistung verbraucht Mererseits
hebt sich der durch die Zentrifugalkraft entstehende Unterdruck in seiner Wirkung
zwischen Hubscheibe 2 und Statorscheibe 4 gegenseitig auf.
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Die aus dern System nach außen wirkenden Kräfte kommen also nur aus
dem durch dl e Rotation der Hubscheibe 2 an ihrer Oberfläche auftretenden Unterdruck.
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Die maximal erzielb.lre Gesamtkraft errechnet sich
= = spez. G@wicht des umgebenden Mediums r = Radius der Rotorscheibe w = Winkelgeschwindigkeit
der Rotorscheibe Wird die gegen das umgebende Medium rotierende Fläche der Hubscheibe
(Rotorscheibe) 2 möglichst glatt gehalten, tritt
auch dort nur ein
sehr kleines Gegendrehmoment auf, so daß gesagt werden kann, daß nach diesem Verfahren
gebaute Hubseuge für die Erzeugung sehr großer Hubkräfte nur sehr kleine Leistungen
benötigen. Die zu installierende Antriebsleistung wird hauptsächlich durch die geforderte
Steiggeschwindigkeit in Zusammenhang mit dem zu hebenden Gewicht bestimmt Durch
dieses Charakteristikum wird es wahrscheinlich auch erstmals möglich sein, ein durch
Menschenkraft angetriebenes Flugzeug zu bauen.
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Bei den nachstehend beschriebenen Vorrichtungen handelt es sich ausschließlich
um luftfahrzeuge, obzwar grundsätzlich auch alle diese Fahrzeuge im Wasser ähnlich
funktionieren, Alle diese Luftfahrzeuge haben einen gemeinsamen Vorteil.
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Durch das Prinzip der Rotorscheibe ist die Auftriebserzeugung für
große Gewichte mit einer kleinen Antriebsleistung möglich Man könnte in dieser Beziehung
Vergleiche mit Ballons oder Luftachiffer ziehen, wo der Auftrieb auch ohne Leistung
erzeugt wird. Flugzeuge mit Rotorscheibe sind aber manövrierbarer, weil sich der
Auf- und Vortrieb durch Verändern der Drehzahl leicht variieren läßt.
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Gegenüber den heute üblichen Flugzeugen mit starren Tragflächen und
Propeller- oder Düsenantrieb haben die Flugzeuge mit Rotorscheiben-Hubwerk den Vorteil,
daß sie senkrecht starten können, wodurch aufwendige Start- und Landebahnen sowie
viele durch die hohe Start- und Landegeschwindigkelt erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen
entfallen
können. AuMerdem lassen sie sich wirtschaftlicher betreiben,
da die Rotorscheiben beim Vorwärtsflug eine kleinere Stirnfläche bieten als die
für Start und Landung bei möglichst niedrigen Geschwindigkeiten sehr groß dimensionierten
starren Tragflächen.
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Gegenüber den bisher bekannten Hubschraubern, die zur Auftriebserzeugung
Tuftschrnuben verwenden, hat das Rotorscheibenhubwerk einschneidende Vorteile. Um
das Flugzeug in der Schwebe zu halten, ist eine wesentlich geringere Antriebsleistung
erforderlich. Außerdem tritt der störende Fallwind nicht auf, sodaß der unter d9m
Hubwerk zur Verfügung stehendc Raum voll als Nutzraum für das Flugzeug zur Verfügung
steht. Es entfällt auch der komplizierte Steuermechanismus für die Rotorblätter.
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Die einfachste Version eines Flugzeuges läßt. sich schon mit Hilfe
einer Rotorscheibe verwirklichen. (Fig. 2) Die Rotorschel.be 1 wird durch den Motor
2 in Drehung versetzt. Statt des Motors 2 kann auch ein Antrieb durch Menschenkraft
vorgesehen sein. Selbstverständlich kann der Motor unter der Rotorscheibe 1 oder,
wie hier gezeichnet, auch darüber angeordnet sein Die Anordnung oben hat den Vorteil,
daß keine Wellenabdichtung erforderlich ist.
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Dps durch di c Oberflächenreibung entstehende Drehmoment wird vor
dem Start durch die Standfüße 4 und nach dem Start beim Vorwärtsflug durch ein entsprechend
eingestelltes Seitenruder 3 ausgeglichen. Für den Vorwärtsflug wird dazu die Rotorscheibe
1 mit dem ganzen Flugzeug 5 in Flugrichtung nach vorn geneigt, was durch eine Schwerpunktverlagerung
eingeleitet
werden kann und dann im Vorwärtsflug durch eine entsprechende Einstellung des kombinierten
Höhen- und Querruders 6 geregelt wird.
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Eine Vorrichtung zur Vortriebserzeugung ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Rotorscheibe 1 ist hier strömungsgünstig gestaltet, um in der- Bewegungsrichtung
des Flugzeugs einen möglichst geringen Widerstand zu bieten. Der Antriebsmotor 2
bildet den strömungsgünstigen hinteren Abschluß des gesamten Vortriebssystems In
Figo 4 ist schematisch dargestellt, wie das durch die Oberflächenreibung an der
Rotorscheibe 1 entstehende Rückstellmoment auf den Stator 2 durch eine gegenläufig
drehende, als Ring ausgeführte Rotorscheibe 3 kompensiert wird. Damit läßt sich
ein kreisrunder Flugkörper konstruieren, der sich gut manövrieren läßt. (Fliegende
Untertasse) Der Deutlichkeit halber ist in dieser Fig. 4 der Motor 4 und das zugehörige
Getriebe 5 unverhältnismäßig groß dargestellt.
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Im allgemeinen ist es aber am zweckmäßigsten, die Rotorscheiben immer
paarweise und gegenläufig drehend anzuordnen, wobei es grundsätzlich möglich ist,
Anordnungen in åeder beliebigen Lage zur Flugrichtung vorzusehen. Die Rotorscheiben
können grundsätzlich auch übereinander angeordnet sein.