DE60110381T2

DE60110381T2 - Durch stauluft aufgeblasener flügel

Info

Publication number: DE60110381T2
Application number: DE60110381T
Authority: DE
Inventors: Peter Robert Ashburton Lynn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-02-10
Also published as: WO2001058755A1; DE60110381D1; ATE294101T1; AU3624101A; US6837463B2; EP1257464A1; EP1257464B1; US20030132348A1; EP1257464A4

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft aerodynamische Vorrichtungen oder Flügel eines Typs, der im allgemeinen als Drachen bezeichnet wird, und insbesondere eine spezielle Kategorie von Drachen, die im allgemeinen als Zugdrachen bzw. Tractionkites bezeichnet werden und dazu benutzt werden, eine Person über Land, Eis, Schnee oder Wasser anzutreiben.
Hintergrund der Erfindung
Während die folgende Diskussion und Beschreibung im Kontext von Zugdrachenfliegen bzw. Tractionkiting bereitgestellt werden, soll diese Anwendungsform nicht beschränkend sein. Die aerodynamische Vorrichtung der Erfindung kann auch in anderen Flugsituationen eingesetzt werden.
Wenn es der Kontext nicht anders erfordert, werden in der folgenden Beschreibung die Begriffe "Drachen" und "Flügel" austauschbar verwendet und beziehen sich auf eine aerodynamische Vorrichtung, die mit ihrem Bediener und/oder seinem Ski, seinen Skiern, seinen Skates, seinem Board, seinem Buggy oder seinem Boot mittels zweier oder mehrerer Leinen verbunden ist, die im folgenden als Flugleinen bezeichnet werden. Diese Flugleinen halten den Drachen fest, erlauben dessen Manövrierbarkeit in der Luft und können durch Verlängerung oder Verkürzung relativ zueinander von dem Bediener dazu verwendet werden, Kontrolle über den Drachen auszuüben.
Das Tractionkiting, bei dem ein Drachen dazu verwendet wird, den Bediener des Drachens über die Land-, Eis-, Schnee- oder Wasseroberfläche anzutreiben, wird zunehmend beliebter. Der Drachenflieger oder Bediener des Drachen legt einen Ski oder ein Board bzw. Brett oder ein Paar Skier oder Skates an oder steht auf einem Board oder sitzt in einem Buggy oder Boot oder Kajak, je nach Art der Oberfläche und je nachdem, welchem Stil des Zugdrachenfliegens er nachgehen möchte, und verwendet den Drachen, um Windenergie zu nutzen, um sich selbst und seinen Ski, seine Skier, seine Skates, sein Board, seinen Buggy oder sein Boot über die Land-, Eis-, Schnee- oder Wasseroberfläche anzutreiben.
Die Ausgestaltungen von Drachen können ihrer Konstruktion entsprechend allgemein beschrieben werden. Die Bandbreite von Konstruktionen deckt ein breites Spektrum von Drachen mit einfacher Bespannung bzw. Außenhülle mit Gestänge, mit Teilgestänge oder ohne Gestänge, Drachen mit doppelter Außenhülle oder Drachen vom Stauluft- bzw. "Ram-Air"-Typ, bis hin zu gemischten Kombinationen aus diesen verschiedenen Typen ab. Ungeachtet ihres Konstruktionstyps müssen alle Drachen Mittel aufweisen, die ihre Spannweitenform während des Fliegens aufrechterhalten.
Vier Möglichkeiten, die Spannweitenform eines Flügels zu bilden oder zu ihrer Bildung beizutragen, sind die folgenden:
Erstens: Man verwendet ein steifes oder halbsteifes Gestänge.
Zweitens: Man sorgt für Druckluft, indem die Luft von, an oder in der Nähe eines Luftstrom-Staupunktes entnommen wird, um sie in Innenräume innerhalb des Flügels zu leiten, wobei diese Druckluft dann als ein Strukturelement funktioniert. Dies wird als das Stauluft- bzw. Ram-Air-System nach Jalbert (siehe beispielsweise US-Patent 3,285,546) bezeichnet.
Drittens: Man legt fest, daß einige Elemente der aerodynamischen Oberflächen des Flügels anders als senkrecht zu der allgemeinen Achse der Flugleinen verlaufen und so eingerichtet sind, daß sie aerodynamische Kräfte erzeugen, die dazu führen, daß die Flügelspitzen voneinander wegziehen.
Viertens: Man verwendet mehrere Bridle-Leinen, die auf der Spannweite und quer zu dieser bzw. von der Vorderkante zur Hinterkante verlaufend in Abständen an dem Flügel angebracht sind und an einem Punkt oder an Punkten zwischen dem Bediener und dem Flügel mit den Flugleinen zusammenlaufen. Solche Bridle-Leinen reduzieren, indem sie die (Zug)Spannung auf den Flugleinen gleichmäßiger über die Oberfläche des Flügels verteilen, die Biegebelastung auf Strukturelementen der Spannweite und tragen damit zur Aufrechterhaltung der Spannweitenform bei.
Im Falle von Drachen mit steifem oder halbsteifem Gestänge ermöglichen es mehrere Bridle-Leinen, daß diese Gestängeelemente proportional kleiner und leichter sind, was beides vorteilhaft für das Leistungsverhalten des Drachens ist, da Luftwiderstand bzw. Gewicht reduziert werden.
Im Falle herkömmlicher Foilkites bzw. Mattendrachen im Jalbert- oder Parapent- bzw. Gleitschirm-Stil, die das Aufblasen durch Stauluft als Strukturelement verwenden, ist die verfügbare Druckdifferenz so klein, daß ohne Unterstützung durch mehrere Bridle-Leinen, die auf der Spannweite in Intervallen beabstandet angeordnet sind, eine ausreichende Holmstärke über die Spannweite hinweg nicht möglich ist. Da mehr Bridle-Leinen die Verwendung dünnerer und aerodynamisch effizienterer Tragflächen- bzw. Flügelabschnitte ermöglichen und auch eine Form mit größerer Flügelstreckung erlauben, wodurch der induzierte Widerstand reduziert wird, ging der Trend bei Zugdrachen nach Art von Parafoils in den vergangenen Jahren dahin, mehr als 60 Bridle-Leinen zu verwenden.
In dem Fall, bei dem aerodynamische Kräfte verwendet werden, um die Spannweitenform aufrechtzuerhalten oder deren Aufrechterhaltung zu unterstützen, reduzieren mehrere Bridle-Leinen den Anteil der aerodynamischen Oberflächen des Drachens, die nicht in etwa senkrecht zu den Flugleinen sein müssen, und erhöhen damit den Teil der Oberflächenbereiche, der direkt verwendet wer den kann, um Zug auf die Flugleinen auszuüben. Eine vorteilhafte Folge hiervon kann ein höherer Auftriebskoeffizient sein, der sich in Form von mehr Zugkraft im Verhältnis zur Gesamtgröße äußert.
Bridle-Leinen an sich fügen jedoch unerwünschten Luftwiderstand hinzu und können sich beim Starten oder während des Fliegens in einer solchen Weise verheddern, daß sie eine zufriedenstellende Bedienung des Drachens verhindern.
Zugdrachen, die verschiedene Kombinationen dieser vier Beiträge zur Spannweitenform nutzen, sind bekannt und wurden beschrieben. Jeder hat inhärente Vorteile und Nachteile aufgrund von Kosten, Beständigkeit gegen Verheddern, Windwiderstand (luff resistance), Kraft für Größe, Auftriebseffizienz, leichte Verpackbarkeit, leichte Einholbarkeit (besonders aus dem Wasser), Empfindlichkeit gegen Windböen und andere Werte.
Ein Beispiel eines Zugdrachens, der hauptsächlich eine Kombination aus mehreren Bridle-Leinen und aerodynamischen Kräften verwendet, um die Spannweitenform zu erhalten, ist in der WO99/59866 beschrieben. Dieser Drachen hat einen sehr flexiblen Holm oder eine Reihe von Holmen, die die Vorderkante des Drachens bilden, und mehrere Hüllenbahnen bzw. Felder, die durch Sätze von in Flugrichtung angeordneten Bridle-Leinen voneinander getrennt werden, und wobei diese Hüllenbahnen so angeordnet und geformt sind, daß die aerodynamische Druckverteilung um sie herum den Hauptbeitrag zur Spannweitenform des Drachens leistet.
Ein Beispiel eines Zugdrachens, der lediglich eine Kombination aus aerodynamischen Kräften und mehreren Bridle-Leinen benutzt, um seine Spannweitenform zu erhalten, und der keine steifen, halbsteifen oder mit Stauluft gefüllten Strukturelemente aufweist, ist als der sogenannte "NASA-Wing" bekannt geworden. Dieser Drachen hat eine einfache Außenhülle und wird von Bridle-Leinen so geformt und gehalten, daß aerodynamische Kräfte erzeugt werden, die ausreichend sind, um die Form des Drachen entlang der Spannweite und quer zu dieser zu bilden.
Ein Beispiel eines Zugdrachens, der das Aufblasen durch Stauluft in Kombination mit einer Mehrzahl von Bridle-Leinen als strukturelles Element nutzt, ist in Schimmelpfennig (US-Patent 5,033,698) beschrieben. Dieser Drachen ist eine mit doppelter Außenhülle versehene, durch Stauluft aufgeblasene Hülle mit Tragflächen- bzw. Flügelprofilrippen ohne jegliches Gestänge, jedoch mit einer Mehrzahl von Bridle-Leinen, die auf der Spannweite an der Oberfläche des Drachens und in erster Linie in der Nähe der Vorderkante des Drachens verteilt sind, um die Aufrechterhaltung der Spannweitenform zu unterstützen. Er verwendet keinen signifikanten Beitrag von aerodynamischen Kräften, um seine Spannweitenform über einen geringen Grad an "Bogen"-Form hinaus zu erhalten, wie es üblicherweise bei Softkites bzw. Mattendrachen der Fall ist, um die Spannung der Spannweitenkomponenten der Bridle-Leinen auszugleichen, die sich aus ihrem Zusammenlaufen mit den Flugleinen ableitet.
Ein Beispiel eines Zugdrachens, der das Aufblasen durch Stauluft in Kombination mit einem halbsteifen Strukturelement in der Spannweite und einem Beitrag von seiten aerodynamischer Kräfte zur Spannweitenform, jedoch ohne eine Mehrzahl von Bridle-Leinen einsetzt, ist in dem US-Patent Nr. 4,363,458 beschrieben. Dieser Drachen ist ein mit doppelter Außenhülle versehener, durch Stauluft aufgeblasener Flügel mit einem halbsteifen Holm, der sich über seine Vorderkante erstreckt. Es werden lediglich zwei Flugleinen verwendet, wobei eine an jeder Flügelspitze an der Vorderkante befestigt ist. Die Hinterkante des Drachens wird nicht durch Bridle- oder Flugleinen gehalten.
Ein Beispiel eines Zugdrachens, der ein halbsteifes Gestänge in Kombination mit einer einfachen Außenhülle und aerodynamischen Kräften auf der Spannweite verwendet, jedoch keine Mehrzahl von Bridle-Leinen oder zumindest sehr wenige Bridle-Leinen aufweist, ist in dem US-Patent Nr. 4,708,078 beschrieben. Dieser Drachen hat eine Struktur von aufgeblasenen Schläuchen bzw. Tubes, die von einer flexiblen Hülle bedeckt sind. Die Schläuche können durch eine oder mehrere abdichtbare Öffnungen beispielsweise unter Verwendung einer Pumpe für ein aufblasbares Boot bis zu Drücken aufgeblasen werden, die bedeutend größer sind als jene, die beim Aufblasen durch Stauluft erreicht werden könnten. Diese Schläuche bilden einen halbsteifen Holm entlang der Vorderkante des Drachens und üblicherweise auch eine Reihe von in Flugrichtung orientierten Stäben, die sich in Abständen über die Spannweite des Drachens hinweg von der Vorderkante zur Hinterkante erstrecken. Die Schläuche müssen richtig aufgeblasen bleiben, um die Form beizubehalten, die erforderlich ist, damit der Drachen auf zufriedenstellende Weise fliegt.
Die WO-A-92/06004 und die WO-A-90/05663 offenbaren konventionelle durch Stauluft aufgeblasene Flügel, die Bridle-Leinen in ihren zentralen und äußeren Bereichen benötigen, um ihre Form beizubehalten.
Bis heute wurde kein Drachen offenbart, der die Kombination aus lediglich dem Aufblasen durch Stauluft und aerodynamischen Kräften erfolgreich verwendet, um seine Spannweitenform aufrechtzuerhalten.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte aerodynamische Vorrichtung bereitzustellen, die als ein Drachen, einschließlich eines Zugdrachens, geflogen werden kann, die weder steife noch halbsteife Strukturelemente in der Spannweite benötigt und die außerdem nicht die Verwendung von über die Spannweite verteilten Bridle-Leinen erfordert oder die zumindest der Allgemeinheit eine brauchbare Wahlmöglichkeit bietet.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem breitesten Aspekt stellt die Erfindung einen durch Stauluft aufgeblasenen Flügel bereit, der beinhaltet:
eine obere Flügeloberfläche und eine untere Flügeloberfläche, hergestellt aus einem flexiblen Material, wobei die oberen und unteren Oberflächen entlang ihrer Kanten miteinander verbunden sind, um eine Hülle mit einer Vorderkante und einer Hinterkante zu bilden,
eine Mehrzahl von Wänden aus flexiblem Material, die im wesentlichen in einer Richtung parallel zum Luftstrom zwischen den oberen und unteren Oberflächen angeordnet sind, um innerhalb der Hülle eine Mehrzahl von Zellen zu bilden,
eine oder mehrere Öffnungen im wesentlichen an einem Luftstrom-Staupunkt oder in dessen Nähe, so daß Luft in die Hülle eintreten und diese aufblasen kann,
zumindest zwei Flugleinen für das Halten und Steuern des Flügels,
wobei zumindest eine der Flugleinen entweder direkt oder indirekt an dem oder in der Nähe des jeweiligen Endes der Hülle angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel über die gesamte Spannweite des Flügels hinweg, außer an den Flügelspitzen, keine Bridle-Leinen hat, und
die äußeren Abschnitte des Flügels aerodynamische Kräfte erzeugen, die während des Fliegens eine im allgemeinen bogenförmige horizontale Form der Spannweite des Flügels aufrechterhalten, und zwar aus den folgenden Gründen:

a. die oberen und unteren Oberflächen in der Nähe jeder Flügelspitze sind so ausgestaltet, daß sie eine Restverdrehung vermitteln, die den Anstellwinkel an den Flügelspitzen während des Fliegens vergrößert, oder
b. die neben jeder Flügelspitze liegenden Bereiche des Flügels sind so ausgestaltet, daß sie während des Fliegens ein zunehmend reflexives Flügelprofil in der Nähe jeder Flügelspitze vermitteln, oder
c. das natürliche Zentrum der Druckpunkte der Zellen in der Nähe der Flügelspitzen ist vor einer Schwenkleine angeordnet, die sich von Flügelspitze zu Flügelspitze erstreckt, wenn der Flügel flachgelegt ist.

Der Flügel kann zwei Flugleinen haben, die mittels zweier oder mehrerer Bridle-Leinen mit jedem Ende der Hülle verbunden sein können, oder zwei Flugleinen an jeder Flügelspitze, und zwar eine in der Nähe der Vorderkante und eine in der Nähe der Hinterkante.
Vorzugsweise kann die eine oder können die mehreren Öffnungen Ventile aufweisen.
Wenn der Flügel flach ausgebreitet ist, sollte die Leine, die die Vorderkante beschreibt, in den Bereichen in der Nähe der Flügelspitzen im allgemeinen eher konvex als gerade oder konkav sein.
Vorzugsweise sind die Flügelspitzen auf eine Zelle beschränkt, die innerhalb der gedachten Verlängerungen der natürlichen, im allgemeinen konvexen Leinen, die die Vorderkante und die Hinterkante der Hülle beschreiben, die an einem einzigen Punkt in den Flügelspitzen zusammenlaufen, liegt.
Vorzugsweise sollte das Zentrum der Druckpunkte innerhalb jeder Zelle der Hülle, wenn diese selbst als ein Flügel angesehen wird, im wesentlichen auf oder in der Nähe einer Leine liegen, die von Spitze zu Spitze verläuft, wenn der Flügel flach ausgebreitet ist, wobei diese Leine die Schwenkleine des Flügels ist.
In einer Ausführungsform kann das natürliche Zentrum der Druckpunkte der Zellen in der Nähe der Flügelspitzen vor der Schwenkleine positioniert sein.
Vorzugsweise sind die oberen und unteren Oberflächen und die Wände so ausgestaltet, daß sie dem Abschnitt in der Mitte der Spannweite des Flügels eine im wesentlichen konventionelle Flügel- bzw. Tragflächenform verleihen.
Vorzugsweise sind die oberen und unteren Oberflächen und die Wände in dem Bereich benachbart zu jeder Flügelspitze so ausgestaltet, daß sie ein zunehmend reflexives Flügelprofil in der Nähe jeder Flügelspitze vermitteln.
Vorzugsweise beinhaltet der zu jeder Flügelspitze benachbarte Bereich das äußere Drittel der Spannweite des Flügels.
Vorzugsweise sind die oberen und unteren Oberflächen in der Nähe der Flügelspitzen so ausgestaltet, daß die Belastungen auf der Spannweite, die von den Flugleinen aus in die Hülle eintreten, nicht entlang der Vorderkante in den Bereich der Flügelspitzen und insbesondere nicht entlang der oberen Oberfläche der Vorderkante in den Bereich der Flügelspitzen weitergetragen werden.
Weitere Aspekte der Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden Beschreibung, die nur beispielhaft gegeben wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines verbesserten Flügels gemäß der Erfindung zeigt,
2 eine Draufsicht auf den Flügel mit ausgebreiteter Hülle zeigt,
3a eine Draufsicht auf ein Aufblasventil im Schnitt zeigt,
3b eine Seitenansicht des Aufblasventils im Schnitt zeigt,
4 ein Flügelprofil in der Nähe der Mitte der Spannweite des Flügels zeigt,
5 das Flügelprofil im Bereich in der Nähe jeder Flügelspitze zeigt,
6 die Form einer einzelnen Hüllenbahn in der Mitte der Spannweite auf der oberen Seite der Außenhülle zeigt,
7 die Form einer einzelnen Hüllenbahn in der Mitte der Spannweite auf der unteren Seite der Außenhülle zeigt,
8 ein Verfahren des Verteilens der Belastung von einem Leinenanbringungspunkt aus in die untere Außenhülle eines Zweileiner-Flügels zeigt,
9 die Lattentasche der Flügelspitze und die Verstärkung eines Leinenanbringungspunktes in der unteren Außenhülle eines Vierleiner-Flügels zeigt,
10 ein Gleitwaagensystem zeigt, welches jede Flügelspitze eines Zweileiner-Flügels zusätzlich unterstützt,
11 ein Gleitwaagensystem zeigt, welches jede Flügelspitze eines Vierleiner-Flügels zusätzlich unterstützt,
12 eine Draufsicht auf einen flach ausgebreiteten Flügel veranschaulicht, die die Flügelspitzen als begrenzt zeigt, um den Luftwiderstand zu reduzieren und Strömungsabriß-Tendenzen zu minimieren,
13 eine Draufsicht auf einen flach ausgebreiteten Flügel mit alternativer Flügelspitzenform zeigt,
14 eine Ansicht des Flügels in Flugrichtung mit der erforderlichen Form auf einer Seite und einer Verzerrung der Vorderkante, die zu einem Einklappen nach innen führt, auf der anderen Seite zeigt, und
15 eine Draufsicht auf die Vorderkantenform der oberen und der unteren Außenhülle mit verschiedenen Krümmungen zeigt, die verwendet werden, um eine inhärente Drehung für einen positiven Anstellwinkel an den Flügelspitzen zu erzeugen.
Beschreibung des bevorzugten Beispiels
Eine perspektivische Ansicht eines Flügels gemäß der Erfindung ist in 1 gezeigt. Der Flügel ist ein mit doppelter Außenhülle versehener, durch Stauluft aufgeblasener Flügel mit Tragflächenprofil, der aus einem flexiblen leichten Material hergestellt ist. Eine Besonderheit dieses Flügels besteht darin, daß er in der Lage ist, seine in etwa halbkreisförmige Spannweitenform beizubehalten, und zwar ohne irgendeine Form eines steifen oder halbsteifen Gestänges und ohne Anbringung jeglicher Flugleinen, direkt oder indirekt durch zwei- oder mehrschenklige Bridles bzw. Waagen irgendwo an dem Flügel außer an den oder in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8.
Die in 1 gezeigte Ausführungsform ist ein Zweileiner-Flügel, bei dem die Leinen an einem einzigen Punkt, eine an jeder Flügelspitze 7 und 8, angebracht sind. Um jedoch eine größere Kontrolle zu erlauben, kann der Flügel auch für eine Verwendung mit vier Flugleinen ausgestaltet werden, einer vorderen und hinteren Leine an jedem Ende der Flügelspitze 7 und einer vorderen und hinte ren Leine an jedem Ende der Flügelspitze 8. Es gibt eine Reihe möglicher Anordnungen für die Anbringung von Flugleinen und einige von diesen werden später diskutiert.
Der Flügel besteht aus einer oberen Außenhüllenoberfläche 1 aus Gewebe und einer unteren Außenhüllenoberfläche 2 aus Gewebe, die entlang ihrer längeren Kanten miteinander verbunden sind, um eine Vorderkante 4 und eine Hinterkante 5 bereitzustellen. Die oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 bestehen jeweils aus einer Reihe kleinerer Hüllenbahnen, die miteinander verbunden sind. Dies ist in 2 gezeigt, in welcher die ersten vier Hüllenbahnen 1a, 1b, 1c und 1d, die den Spitzenabschnitt der oberen Außenhülle 1 bilden, dargestellt sind. Die oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 sind auch an ihren Enden oder Spitzen 7 und 8 verbunden, um eine im allgemeinen luftdichte längliche Hülle zu bilden. Es gibt eine Reihe im Stand der Technik bekannter bahnförmiger Materialien, einschließlich Geweben, die zum Konstruieren einer solchen Flügelhülle geeignet sind, und die Verfahren, sie miteinander zu verbinden, sind gut bekannt.
Eine Mehrzahl von Innenwänden, im allgemeinen als Rippen 3 bezeichnet, sind im gesamten Inneren der Hülle schräg zwischen die oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 eingeschoben. Diese Rippen 3 unterteilen das Innere der Hülle in eine Mehrzahl von Fächern bzw. Kammern, die im allgemeinen als Zellen bezeichnet werden. Die Rippen 3 sind in regelmäßigen Abständen über die Spannweite des Flügels hinweg positioniert. In der vorliegenden Ausführungsform des Flügels sind neunzehn Rippen 3 und zwanzig Zellen vorgesehen, obwohl diese Zahl für die Erfindung nicht unbedingt notwendig ist. Der Flügel kann auch aus einer größeren oder kleineren Anzahl von Zellen bestehen, was zum Teil von dem Länge/Breite-Verhältnis des Flügels abhängig ist.
Der Flügel kann in Richtung entlang seiner Spannweite allgemein in drei Abschnitte aufgeteilt werden. Diese sind der Mittelabschnitt 20, der etwa sechs Zellen in der Mitte der Spannweite ausmacht, und die beiden Außen- oder Seitenabschnitte 21 und 22, die jeweils aus sieben Zellen bestehen. Diese "Abschnitte" sind in 2 deutlich gezeigt. Es versteht sich, daß diese Zeichnungen auf der vorliegenden Ausführungsform basieren, nämlich einem Flügel mit neunzehn Rippen, und für die Erfindung nicht entscheidend sind.
Jede der Zellen in dem Abschnitt 20 in der Mitte der Spannweite der Flügelhülle weist eine Öffnung 6 auf, die genau auf der Seite der unteren Außenhülle 2 der Vorderkante 4 positioniert ist. Diese Öffnungen 6 erlauben es, daß Luft, die über die Vorderkante 4 des Drachens strömt, in die Zellen eintritt und diese aufbläst. Dies ist im Stand der Technik als das Stauluft-Aufblassystem bekannt.
Jede Rippe 3 ist mit einer Öffnung oder einem durchlässigen Abschnitt 13 versehen, der es erlaubt, daß Luft aus den Zellen mit Öffnungen 6 in die Zellen ohne Öffnungen 6 fließt. Auf diese Weise wird die gesamte Flügelhülle aufgeblasen. Die Öffnungen 13 erlauben auch einen Druckausgleich im gesamten Inneren der Flügelhülle.
Während in der vorliegenden Ausführungsform jede der sechs Zellen im Zentrum 20 der Spannweite als mit einer Öffnung 6 versehen gezeigt ist, ist es gebräuchlicher, diese Öffnungen beispielsweise an jeder zweiten Zelle anzuordnen. Die Zellen, die in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 liegen, sind nicht mit Öffnungen 6 versehen, um ein Eindringen von Wasser während eines erneuten Startens von Wasseroberflächen zu reduzieren. Während in der vorliegenden Ausführungsform auch gezeigt ist, daß alle Öffnungen 6 genau an der Seite der unteren Außenhülle 2 der Vorderkante 4 angeordnet sind, ist es ebenfalls gebräuchlicher, einige von diesen Öffnungen auch in der unteren Außenhülle 2, etwas weiter von der Vorderkante 4 entfernt anzuordnen, während andere in den gezeigten Positionen gehalten werden, um den für das Aufblasen durch Stauluft optimalen Staudruck besser zu halten, wenn der Flügel bei variierendem Anstellwinkel bedient wird.
Wenn der Flügel aufgeblasen ist, nimmt er in der von der Vorderkante zur Hinterkante verlaufenden Ebene senkrecht zu der oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 die Form eines Tragflächenprofils an. Dieses Tragflächenprofil erlaubt es dem Flügel, Auftrieb zu erzeugen, wenn Luft in Richtung von der Vorderkante zur Hinterkante an ihm vorbeiströmt. In Gleitschirmen, Fallschirmen und Zugdrachen vom Parafoil-Typ mit Stauluftsystem gemäß dem Stand der Technik wird das Tragflächenprofil vorherrschend bestimmt durch eine Kombination der Rippenprofile und der Positionen und relativen Längen von Bridle-Leinen, die an der unteren Außenhülle befestigt sind.
In dieser Erfindung, einem durch Stauluft aufgeblasenen Flügel, bei dem nur an den oder in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 Leinen angebracht oder Waagen vorgesehen sind, wird die Tragflächenform in Richtung von der Vorderkante zur Hinterkante in erster Linie durch die Form der oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 bestimmt. Während die Form der Rippen 3 tatsächlich eine Auswirkung auf die Tragflächenprofile hat, besteht ihre Hauptfunktion dann, den gewünschten Abstand zwischen den oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 an jedem Punkt aufrechtzuerhalten, anstatt die Wölbung der Tragflächen in Richtung von der Vorderkante zur Hinterkante zu steuern. Der Versuch, auf die Tragflächenform des Flügels in der Richtung von der Vorderkante zur Hinterkante einzuwirken, indem nur die Wölbung der Rippen 3 verändert wird, wird, wenn die Form der oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 nicht auch angepaßt wird, aller Wahrscheinlichkeit nach zur Bildung Luftwiderstand erzeugender Falten führen, ohne eine große Wirkung auf die Gesamtform zu haben.
Wie zuvor diskutiert, sind die oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 aus einzelnen Hüllenbahnen aufgebaut. Eine dieser einzelnen Hüllenbahnen 1j ist in 6 gezeigt. Die Form der oberen und unteren Außenhüllen 1 und 2 entlang der Spannweite und von der Vorderkante zur Hinterkante und damit das Tragflächenprofil des Flügels an jeder Zelle, wird größtenteils bestimmt durch die Form, zu der jede einzelne Hüllenbahn 1a, 1b, 1c, 1d, ... 1j ... usw. geschnitten ist. Die Art, in der die Form dieser einzelnen Hüllenbahnen die Flügelform beeinflußt, wird später im Einzelnen diskutiert.
Jede Öffnung 6 ist mit einem Ventil 11 versehen, wie in 3 gezeigt, welches es erlaubt, daß Luft in den Flügel eintritt, welches aber verhindert, daß Luft aus einem aufgeblasenen oder teilweise aufgeblasenen Flügel austritt. Im Stand der Technik sind eine Reihe von Verfahren zum Bereitstellen solcher Ventile bekannt. Die vorliegende Erfindung verwendet eine Gewebehülle oder einen Gewebeschlauch 11, durch die bzw. den Stauluft, die durch die Öffnung 6 eintritt, hindurchtreten kann, die bzw. der jedoch zusammenfällt und die Öffnung 6 verschließt, wenn der Druck innerhalb der Zelle größer ist als der Druck an der Öffnung 6. Weiterhin ist jeder dieser Schläuche 11 mit einer Rückhaltekordel 12 versehen, die verhindert, daß der Schlauch sich umkrempelt und durch die Öffnung 6 nach außen tritt, wenn der Innendruck innerhalb des Flügels den Druck an der Öffnung 6 weit übersteigt, beispielsweise während eines Absturzes mit großer Aufprallkraft.
Die obige Anordnung hat zahlreiche Vorteile, wie beispielsweise, daß sie ein teilweises oder vollständiges Aufblasen des Flügels erlaubt, ehe ein Startversuch unternommen wird. Dies wird erreicht durch Einsetzen der Auslaßdüse einer Niederdruckpumpe mit hohem Volumen, wie z.B. einem umgekehrten tragbaren Staubsauger, durch eine der Öffnungen 6 und eines der Ventile 11. Ein Vor-Aufblasen des Flügels auf diese Weise ist besonders vorteilhaft, weil es das Fliegen mit voller Kraft und unter völliger Kontrolle erlaubt, sobald der Flügel gestartet wird, statt daß der Bediener den Flügel halten muß, während dieser durch Stauluft aufgeblasen wird und während Kraft und Kontrolle weniger als 100% betragen können. Ganz gleich, ob ein Vor-Aufblasen durchgeführt wird oder nicht, findet das Aufrechterhalten des Innendrucks gegen jegliches Ausströmen durch Stauluft während des Fliegens statt.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Rückschlagventilen 11 an den Öffnungen 6 besteht darin, daß der Flügel schwimmen wird, wenn er im Wasser landet, und sich nicht in einem Maße entleeren wird, daß ein erneutes Starten selbst nach einer beträchtlichen Zeitdauer unmöglich wird. Indem die röhrenförmigen Ventile 11 so ausgestaltet werden, daß sie im Verhältnis zur durchschnittlichen Abmessung des Flügels von seiner Vorderkante zur Hinterkante eine signifikante Länge haben, und indem sie mit Kordeln 12 locker an der oberen Außenhülle gehalten werden, wird die Möglichkeit eines Wassereintritts durch die Öffnungen 6 stark reduziert, selbst wenn der Flügel auf schwerer See mit der Vorderkante 4 nach unten orientiert ist.
Die Ventile 11 verhindern auch im wesentlichen ein Entleeren des Flügels während kurzer Zeiträume mit sehr wenig Wind, wie sie manchmal bei Strömungsabnssen und beim Rückwärtsfliegen auftreten. Das Rückwärtsfliegen ist eine häufig genutzte Art des Fliegens bei Ausführungsformen des Flügels mit vier Leinen.
Um den Flügel nach Gebrauch zu entleeren, kann ein starrer Schlauch oder ein starres Rohr mit offenem Ende durch eine der Öffnungen 6 und eines der Ventile 11 hindurchgeführt werden. Dies sorgt für den Durchtritt von Luft durch das Ventil 11, während die Entleerung fortschreitet.
Während die bevorzugte Ausführungsform des Flügels eine abgeschlossene Vorderkante aufweist und das Aufblasen durch Öffnungen 6 und Ventile 11 stattfindet, ist dies für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Es ist möglich, daß der Flügel nur eine längliche Öffnung entlang seiner Vorderkante 4 oder eine Reihe beabstandeter Öffnungen, die entlang der Vorderkante 4 auf der Spannweite verteilt sind, oder eine längliche Öffnung oder Öffnungen, die mit einem feinen Netz bedeckt ist bzw. sind, aufweist. Eine solche Anordnung ist ähnlich der bei dem Flexifoil-Drachen, der in dem US-Patent Nr. 4,363,458 beschrieben ist. Diese alternativen Ausführungsformen werden wahrscheinlich bei kleineren Flügeln für den Gebrauch bei nicht auf Zugkraft abzielenden Aktivitäten wie freizeitmäßigem Drachenfliegen und insbesondere für den Gebrauch durch Fluganfänger verwendet, bei denen es wahrscheinlicher ist, daß sie Abstürze mit hoher Aufprallkraft verursachen, die Drachen mit derart aufgeblasenen Hüllen zum Platzen oder Zerreißen bringen können, wenn keine Öffnungen vorhanden sind, die das schnelle Austreten von Luft erlauben, wenn der Innendruck plötzlich ansteigt. Auch ausgedehnte, nicht mit Ventilen versehene Öffnungen erlauben ein schnelles Aufblasen bei geringem scheinbarem Wind ohne die Notwendigkeit und Unbequemlichkeit, Zugang zu einer Ausrüstung zum Aufpumpen haben zu müssen. Dies kann das Starten für Neulinge vereinfachen.
Eine Besonderheit des Flügels der vorliegenden Erfindung besteht dann, daß er keine steifen oder halbsteifen Holm- oder Gestängeteile und keine Bridles bzw. Waagen in dem Abschnitt in der Mitte der Spannweite des Flügels beinhaltet. In einigen Ausführungsformen dieser Erfindung mit sowohl zwei als auch vier Leinen sind die Flugleinen direkt an dem Flügel befestigt, und zwar an oder sehr nahe bei den Flügelspitzen 7 und 8. Wenn ein Bridle- bzw. Waagensystem verwendet wird, sind die Bridle-Leinen nur an oder in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 an dem Flügel befestigt.
Durch die Verfahren, die angewendet wurden, und die Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen, die benutzt wurden bei dem Versuch, solche Flügel auszugestalten, bevor diese Erfindung gemacht wurde, wäre ein solcher Flügel nicht auf praktische Weise für die Zwecke von Zugdrachenfliegen oder freizeitmäßigem Drachenfliegen verwendbar oder hätte zumindest eine bedeutend schlechtere Leistung erbracht als der Flügel dieser Erfindung.
Die vorliegende Erfindung hat eine Reihe von Merkmalen, die es dem Flügel erlauben, seine in etwa halbkreisförmige Form während des Fliegens beizubehalten, ohne daß entweder Leinen oder Waagen vorgesehen sind außer denjenigen, die an den oder in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 liegen, und ohne jegliche steifen oder halbsteifen Gestängeteile.
Um Gleichgewicht und Steuerbarkeit aufrechtzuerhalten, damit der Flügel richtig fliegt, sollte die Form des Flügels, wie in 2 gezeigt, derart sein, daß das Druckzentrum der Tragfläche des Flügels während des Fliegens an jedem Punkt auf der Spannweite auf oder in die Nähe einer Leine A fällt, die die Flügelspitzen 7 und 8 miteinander verbindet. Diese Leine A ist die "Schwenkleine" des Flügels. Diese Schwenkleine A verläuft nicht notwendigerweise durch die Punkte hindurch, die von dem Schnittpunkt der Flügelspitzen 7 und 8 mit der Vorderkante 4 des Drachens definiert werden.
Wenn das Druckzentrum jeder Zelle nicht auf oder in der Nähe der Schwenkleine A liegt, besteht die Tendenz, daß das resultierende Moment der aerodynamischen Kräfte, die auf diese Zelle einwirken, im Abstand zu der Schwenkleine A den Anstellwinkel dieser Zelle entweder vergrößert oder verkleinert. Wenn dieses Moment ausreichend groß ist und/oder wenn das Tragflächenprofil des Flügels in Bezug auf die Bewegungsmerkmale seines Druckpunktzentrums bei sich veränderndem Anstellwinkel an diesem Punkt nicht ausreichend autostabil ist, besteht die Tendenz, daß der Flügel an dieser Zelle instabil wird. Wenn die Destabilisierung an dieser Zelle extrem ist oder einen beträchtlichen Abschnitt der Spannweite des Flügels beeinträchtigt, könnte sie den gesamten Flügel destabilisieren.
Der obige Schwenkleineneffekt wird nun im Einzelnen beschrieben. Wenn eine Zelle im Zentrum 20 der Spannweite in Bezug auf die Schwenkleine A so plaziert würde, daß das Druckzentrum ihrer Tragfläche bei dem Anstellwinkel, der während des normalen Fliegens für den Flügel gilt, deutlich vor der Schwenkleine A läge, würde diese Zelle dazu neigen, ihren Anstellwinkel relativ zu dem des Flügels allgemein zu vergrößern. Wäre dieser Effekt stark genug oder würde er auf eine Reihe benachbarter Zellen angewandt, so könnte dadurch auch der Anstellwinkel des gesamten Flügels vergrößert werden, in einigen Fällen bis zum Strömungsabrißpunkt, was den Flügel dazu bringen könnte, nicht mehr weiter zu fliegen. Umgekehrt würde der Anstellwinkel der Zelle aus dem obigen Beispiel, wenn diese so positioniert würde, daß ihr Druckzentrum hinter der Schwenkleine A läge, dazu neigen, kleiner zu werden, was den Flügel zum Anluven bringen würde. Wenn dieser Effekt stark genug ist oder weniger stark ist, aber eine Reihe von benachbarten Zellen in einem Bereich beeinträchtigt, führt die hieraus resultierende Destabilisierung oft zum Abstürzen von Drachen.
Wenn eine Zelle in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8, d.h. in den äußeren Bereichen 21 und 22 der Spannweite, so angeordnet ist, daß das Druckzentrum ihrer Tragfläche für den Anstellwinkel der Flügelspitze während des normalen Fliegens deutlich zur Seite der Vorderkante 4 der Schwenkleine A hin liegt, wird der relative Anstellwinkel dieser Zelle dazu neigen, größer zu werden. Wenn das Moment an der Schwenkleine A aus ihren aerodynamischen Kräften ausreichend ist, oder wenn eine Reihe benachbarter Zellen ebenfalls auf ähnliche Weise in Bezug auf die Schwenkleine A verlegt sind und/oder wenn diese Vergrößerung des Anstellwinkels der Zelle oder der Zellen das Zentrum des/der Druckpunkte(s) der Zelle(n) in einen Bereich außerhalb des Bereichs bewegt, in welchem sie sich selbst korrigieren, kann die Flügelspitze durchsacken. Dies führt zumindest dazu, daß das Verhältnis Auftrieb/Luftwiderstand für den Flügel unter dasjenige fällt, das für Zugdrachen wünschenswert ist, oder, im schlimmsten Fall, daß der gesamte Flügel absackt oder unkontrollierbar wird.
Wenn das oben genannte Druckzentrum der Zelle in der Flügelspitze zur Seite der Hinterkante 5 der Schwenkleine A hin liegt, kann die Flügelspitze durch ähnliche Mechanismen zum Anluven gebracht werden, was den Effekt hat, daß der Flügel einklappt. Diese Form der Destabilisierung kann für den Bediener gefährlich sein und es ist sehr schwierig, sie wieder zu beheben.
Das Tragflächenprofil einer typischen Rippe 3 im Zentrum 20 der Spannweite kann und sollte vorzugsweise tendenziell eher eine Standard-Tragflächenform sein, die für maximalen Auftrieb, wie er durch den Auftriebskoeffizienten gemessen wird, und für maximale Effizienz, d.h. das Verhältnis Auftrieb/Luftwiderstand, optimiert ist, als ein völlig reflexiver Abschnitt, wie er für das korrekte Funktionieren von Flexifoil-Drachen verwendet wird und notwendig ist, wie es in dem US-Patent 4,363,458 beschrieben ist. Obwohl es möglich ist, einen völlig reflexiven Tragflächenprofilabschnitt in diesem Bereich im Zentrum 20 der Spannweite zu verwenden, haben solche Profile für gewöhnlich weder Auftriebskoeffizienten noch ein Verhältnis Auftrieb/Luftwiderstand, die genauso gut sind wie bei herkömmlicheren Tragflächen. Völlig reflexive Tragflächen weisen keine gute Effizienz auf, wie sie durch das Verhältnis Auftrieb/Luftwiderstand gemessen wird, wenn sie dazu gebracht werden, bei höheren Anstellwinkeln zu fliegen, und sie neigen auch dazu, unerwünschte Strömungsabrißeigenschaften zu zeigen, weil sie den Luftstrom über ihre obere Oberfläche bei höheren Anstellwinkeln nicht gut halten.
Es ist ein Merkmal dieser Erfindung, daß die Tragflächenform des Zentrums 20 der Spannweite in Bezug auf Stärke und Effizienz wesentlich optimiert werden kann, selbst wenn der Flügel als Ganzes wünschenswerte Flugeigenschaften behält, insbesondere in dem Sinne, daß er gegenüber einem Wind-Anluven beständig ist. Nichtsdestotrotz können Zugdrachen, die gemäß den Prinzipien dieser Erfindung ausgestaltet sind, Tragflächenformen im Zentrum 20 der Spannweite benutzen, die über die hintere Hälfte ihrer oberen Oberfläche 1 hinweg eher eine ziemlich flache als eine deutlich konvexe Form und leicht konvexe untere Oberflächen 2 verwenden. Dies liegt daran, daß solche Formen, obwohl sie tendenziell reflexiv sind, dennoch sehr akzeptable Auftriebskoeffizienten und ein sehr akzeptables Verhältnis Auftrieb/Luftwiderstand haben können, während sie auch eine besonders gute Beständigkeit gegen Windverlust aufweisen, was für jene Zugdrachen wünschenswert ist, die bei stürmischem Wind und für extreme Flugmanöver eingesetzt werden. Die relativen Vorteile und Ausgestaltungskriterien verschiedener Tragflächenprofile liegen für die angesprochenen Fachleute auf der Hand, so daß nur einige Aspekte davon weiter diskutiert werden.
Wenn eine Standardform eines Tragflächenprofils, die für Auftriebskoeffizienten und Auftrieb/Luftwiderstand-Verhältnisse optimiert wurde, wie oben beschrieben, für die Flügelspitzenabschnitte 21 und 20 eines durch Stauluft aufgeblasenen Flügels ohne über die Spannweite verteilte steife oder halbsteife Gestänge oder Waagen benutzt wird, wird der Flügel seine in etwa halbkreisförmige Form nicht durchgängig halten, da die Flügelspitzenabschnitte 7 und 8 nach innen einklap pen werden. Dies geschieht jedesmal dann, wenn der Anstellwinkel der Spitzenabschnitte deutlich negativ wird, was eintritt, wenn eine Drehung versucht wird oder wenn Schwankungen in der Richtung des scheinbaren Windes auftreten, was naturgemäß selbst bei nur leicht stürmischem Wind vorkommen kann. Das Verhältnis zwischen Anstellwinkel und Druckzentrum ist bei solchen konventionellen Tragflächenformen derart, daß die Folien bzw. Matten nicht in einer solchen Weise auf Veränderungen ihres Anstellwinkels reagieren, daß ein positiver Anstellwinkel gewahrt wird, wenn der Anstellwinkel sich aus dem positiven Bereich heraus Null Grad nähert.
Es ist möglich, die Gelegenheiten eines Einklappens der Flügelspitzenabschnitte eines Flügels nach innen zu minimieren, während an den Spitzen nicht-reflexive Tragflächenprofile verwendet werden. Dies wird erreicht, indem der Flügel so konstruiert und zusammengesetzt wird, daß die Spitzen in der Standardeinstellung für das Fliegen einen großen positiven Anstellwinkel von beispielsweise 15 Grad oder mehr haben. Der bei einer solchen Lösung erzeugte Luftwiderstand hat zur Folge, daß die Leistungsfähigkeit des Flügels in unerwünschtem Maße verschlechtert wird.
Selbst bei so hohen inhärenten Anstellwinkeln der Flügelspitzen von beispielsweise 15 Grad wird es gelegentlich vorkommen, daß sich die scheinbare Windrichtung in ausreichendem Maße ändert, um ein Einklappen zu verursachen. Um dieses Problem zu überwinden, wird in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 ein Tragflächenprofil eingeführt, das in Bezug auf Veränderungen des Anstellwinkels nach unten zu niedrigeren und sogar zu negativen Winkeln autostabil ist. Tragflächen mit reflexivem Profil können solche autostabilen Eigenschaften haben, so daß sie beispielsweise im äußeren Drittel jedes Endes der Flügelspannweite stufenweise eingeführt werden könnten und in den letzten paar Zellen in der Nähe jeder Flügelspitze 7 und 8 stark reflexiv sein sollten. In der vorliegenden Ausführungsform, die zwanzig Zellen aufweist, sind die letzten vier in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 stark reflexiv. Wenn die Zellen sich der Mitte 20 der Spannweite des Flügels nähern, werden die Tragflächenprofile weniger reflexiv.
Ein Beispiel eines reflexiven Tragflächenprofils ist in 5 gezeigt. Sein Druckzentrum C, der Punkt, von dem man sich vorstellen kann, daß alle aerodynamischen Kräfte durch ihn wirken, liegt in der Nähe der Vorderkante 4, wo er etwa für Anstellwinkel im Bereich von Null bis +5 Grad gelten würde. Reflexive Tragflächen gehören einer Klasse von Tragflächen an, die in Reaktion auf Veränderungen ihres Anstellwinkels mehr oder weniger autostabil sind, vorausgesetzt, sie sind ausreichend frei von äußeren mechanischen Beschränkungen, so daß eine Selbsteinstellung erfolgen kann. In Bezug auf ihre Verwendung bei dem Flügel, der Gegenstand dieser Erfindung ist, bedeutet autostabil, daß, wenn der Winkel des scheinbaren Windes sich in irgendeiner Richtung um wenige Grad verändert, der Flügel reagieren wird, indem er sich in einer Weise dreht, so daß der Anstellwinkel der Tragfläche zum scheinbaren Wind, der sie zurückstößt, wieder auf den Wert vor der anfänglichen Veränderung eingestellt wird.
Das Merkmal, durch welches reflexive Tragflächen autostabil sind, besteht darin, daß, wenn ihr Anstellwinkel vergrößert wird, ihr Druckzentrum reagiert, indem es sich in Richtung der Hinterkante bewegt, und daß das Druckzentrum sich nach vorne bewegt, wenn ihr Anstellwinkel verkleinert wird. Viele Tragflächenformen weisen dieses Merkmal im Bereich von Anstellwinkeln von +5 Grad aufwärts auf, doch sind sie unterhalb von etwa 5 Grad nicht autostabil; bei diesem Winkel können sie, wenn sie nicht zurückgehalten werden, in einem katastrophalen, sich selbst erzeugenden Windverlust einklappen. Reflexive Tragflächen können in einem größeren Bereich von Anstellwinkeln autostabil sein, wie beispielsweise im Bereich von –5 Grad bis +5 Grad, was für diese Erfindung von entscheidender Bedeutung ist.
In dem in 5 gezeigten Beispiel einer reflexiven Tragfläche liegt das Druckzentrum C in der Nähe der Vorderkante 4, was in etwa die Stelle ist, an der es bei Anstellwinkeln im Bereich von Null bis +5 Grad liegen würde. Erneut bezugnehmend auf 2 kann man sehen, daß das Druckzentrum, gekennzeichnet durch den Punkt C bei der Rippe 15, genau vor der Schwenkleine A liegt. Der Flügel gemäß der Erfindung wird seine Form während des Fliegens auf zufriedenstellende Weise beibehalten, wenn die Schwenkleine A in jeder Zelle durch einen Punkt hindurchtritt, der innerhalb des Bereichs liegt, in dem das Druckzentrum des Tragflächenprofils dieser Zelle autostabil ist. Tatsächlich sind, da die vollständig aufgeblasene Hülle, die den Flügel bildet, eine merkliche Drehsteifigkeit in Bezug auf die aerodynamischen Kräfte aufweist, die auf jede einzelne Zelle wirken, einige geringfügige Abweichungen von dem obigen Schwenkleinenprinzip möglich, ohne das Funktionieren des Flügels insgesamt negativ zu beeinflussen.
Eine gewisse Abweichung kann aus verschiedenen untergeordneten Gründen wünschenswert sein. Ein Grund besteht in der Positionierung von Zellen in Richtung der Flügelspitzen ein wenig vor ihrer optimalen Position, so daß ihr Anstellwinkel, gemessen in einer Ebene in Flußrichtung senkrecht zur unteren Außenhülle 2, tendenziell größer ist als der der mehr im Zentrum liegenden Zellen, die ebenfalls gemessen wurden. Der Effekt hiervon liegt darin, das Risiko eines Einklappens der Flügelspitzen während plötzlich auftretender Veränderungen der scheinbaren Windrichtung weiter zu reduzieren. Der geringfügige "Preis" hierfür ist ein wenig mehr Luftwiderstand insgesamt, was in jedem Fall durch die vergrößerte Spannweite und somit die projizierte Fläche des Flügels insgesamt etwas ausgeglichen wird, was sich daraus ableitet, daß die Flügelspitzen 7 und 8 eine größere Tendenz nach außen haben. Die Gesamtzugkraft des Flügels wird daher leicht vergrößert, während das Verhältnis Auftrieb/Luftwiderstand nur marginal verkleinert wird, vorausgesetzt, die Vergrößerung des Anstellwinkels an den Spitzen ist nicht extrem. Die Nutzung dieser Abweichung von der strengen Anwendung der Schwenkleinenregel ist in 2 veranschaulicht, indem ein "nominales" Druckpunktzentrum hierfür gemäß 5 als direkt vor, statt genau auf, der Schwenkleine A liegend gezeigt ist.
Obwohl, wie oben angedeutet, die aufgeblasene Hülle des Flügels, der Gegenstand dieser Erfindung ist, eine merkliche Drehsteifigkeit aufweist, trifft dies in Richtung der Mitte des Spannweitenabschnitts, wo jede Zelle von jeder Seite begrenzt wird, mehr zu, während es in Richtung der Spitzen weniger zutrifft, die sich daher ausreichend frei drehen können, um zu erlauben, daß die autostabilen Tragflächen, die im Bereich der Flügelspitzen verwendet werden, sich selbst einstellen.
Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Gleichmäßigkeit des oberen Bereichs der Vorderkante 4 im Zentrum 20 der Spannweite des Flügels. In diesem Bereich Gleichmäßigkeit zu erzeugen, ist besonders wichtig, um den Luftwiderstand zu reduzieren und um das Beibehalten gebundener Strömung über die obere Oberfläche des Flügels hinweg zu unterstützen bei Anstellwinkeln, die größer sind als es möglich wäre, wenn dieser Bereich weniger gleichmäßig wäre. Dies führt zu einer wünschenswerten Reduzierung der Neigung des Flügels zu Strömungsabrissen, was dazu benutzt werden kann, die Zugkraft des Flügels zu verstärken, ohne ihn zu vergrößern.
Eine verbesserte Gleichmäßigkeit in diesem kritischsten Bereich wird erreicht, indem man veranlaßt, daß ein proportional größerer Anteil der Belastungen auf der Spannweite, die von den Außenhüllen getragen werden, durch den Bereich der oberen Vorderkante 4 verläuft, und dies wiederum wird erzielt, indem man den Schnitt der Hüllenbahnen, z.B. 1j, die die Oberfläche der oberen Außenhülle 1 ausmachen, im Zentrum 20 der Spannweite anpaßt. Ein Beispiel dafür, wie dies erreicht wird, ist in 6 gezeigt, die die Hüllenbahn 1j veranschaulicht. Die Hüllenbahn 1j ist so geschnitten, daß sie zur Vorderkante 4, gezeigt durch die gestrichelte Linie 23, hin schmäler ist als sie es wäre, wenn das Ziel darin bestanden hätte, die Belastungen auf der Außenhülle der Spannweite gleichmäßiger entlang der Vorderkante zur Hinterkante zu verteilen. In diesem Fall wäre sie auf die Form geschnitten worden, wie sie durch die durchgezogene Linie gezeigt ist. In der gezeigten Ausführungsform sind die Hüllenbahnen in der oberen Außenhülle in der Nähe der Flügelspitzen 7 und 8 nicht ähnlich geschnitten wie die Hüllenbahn 1j, da in diesem Bereich ein solches Straffen der oberen Vorderkante 4 das Risiko zunehmen läßt, daß die Flügelspitzen 7 und 8 während des Fliegens nach innen einklappen.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgestalten der Bereiche der Flügelspitzen 7 und 8 in der unteren Außenhülle 2 derart, daß sie eine konvexe Form annehmen, wenn sie von der Bedienerseite des Flügels aus betrachtet werden, noch bevor das Aufblasen vollständig abgeschlossen ist. Bis die Flügelspitzenabschnitte 21 und 22 vollständig zu reflexiven Tragflächenformen aufgeblasen worden sind, gibt es wenig, was der nach innen gerichteten Kraft standhält, wie sie durch die Spannung auf der Spannweitenkomponente der Flugleinen 9 und 10 und durch gelegentliche Änderungen des Scheinwindes, die dazu neigen, die Flügelspitzen 7 und 8 nach innen zu pressen, auf die Flügelspitzen 7 und 8 aufgebracht werden. Daher hat der Flügel eine unerwünschte Neigung, einzuklappen, ehe der Aufblasvorgang abgeschlossen ist. Das Ausge stallen der unteren Außenhülle 2 in den Flügelspitzenbereichen 21, 22 in konvexer Form führt dazu, daß die Flügelspitzenbereiche 21 und 22 relativ beständig gegen ein Einklappen nach innen sind, und zwar noch bevor der Aufblasvorgang vollständig abgeschlossen ist. Dies liegt daran, daß solche konvexen Formen größere nach außen gerichtete aerodynamische Kräfte erzeugen.
Zusätzlich zu der Ausgestaltung der unteren Außenhülle 2 in dieser Form ist es auch wünschenswert, daß die Belastungen der Flugleinen 9 und 10 in erster Linie durch die untere Außenhülle 2 statt durch die obere Außenhülle 1 an den Flügelspitzen 7 und 8 in die Flügelhülle befördert werden. Die übertragene Flugleinenbelastung spannt die untere Außenhülle 2 in den Flügelspitzenbereichen zur gewünschten konvexen Form an, zu der sie zugeschnitten wurden. Wenn die Flugleinenspannung durch die obere Außenhülle 1, die so geschnitten ist, daß sie den oberen Teil des reflexiven Tragflächenprofils in den Flügelspitzenbereichen 21 und 22 bildet, wenn sie vollständig aufgeblasen ist, in die Flügelhülle übertragen wurde, stellen die Flügelspitzenbereiche 21 und 22 eine Tragfläche in konkaver Form dar, bis der Aufblasvorgang abgeschlossen ist. Dies könnte dazu führen, daß die Flügelspitzen beim geringsten Anlaß nach innen einklappen.
Ein Beispiel dafür, wie die untere Außenhülle 2 geschnitten ist, so daß sie in den Flügelspitzenbereichen 21 und 22 eine konvexe Form annimmt, ist in 7 gezeigt. Die Hüllenbahn 2a ist so geschnitten, daß sie an der Vorderkante 4 breit, im von der Vorderkante zur Hinterkante verlaufenden zentralen Bereich schmaler und an der Hinterkante 5 wieder breiter ist. In dieser Ausführungsform sind alle Hüllenbahnen der unteren Außenhülle in den Flügelspitzenbereichen 21 und 22 zum Teil so geschnitten, wobei der Betrag der Verschmälerung bei Hüllenbahnen, die in Richtung der Flügelspitzen 7 und 8 liegen, größer und bei Hüllenbahnen, die näher am zentralen Abschnitt 20 liegen, kleiner ist.
Ein Beispiel dafür, wie die Belastungen der Flugleinen 9 und 10 in erster Linie durch die untere Außenhülle 2 in den Flügelspitzenbereichen 21 und 22 in die Hülle des Flügels übertragen werden, ist in den 8 und 9 gezeigt. Verstärkte Streifen, 24 und 25 im Falle der Ausführungsform nach 8 mit zwei Leinen und 34, 35, 36 und 37 im Falle der Ausführungsform nach 9 mit vier Leinen, sind in dem in der jeweiligen Figur gezeigten Muster an der unteren Außenhülle 2 angebracht. Um weiterhin sicherzustellen, daß die Flugleinenbelastungen in erster Linie auf die untere Außenhülle 2 übertragen werden, sind die beiden Hüllenbahnen in der oberen Außenhülle, die den Flügelspitzen 7 und 8 am nächsten liegen, an ihren an der Vorderkante 4 und der Hinterkante 5 liegenden Enden voller geschnitten. Diese zusätzliche Fülle stellt, ohne gleichzeitig die Tragflächenform der Endzellen in unannehmbarem Ausmaß zu verzerren, sicher, daß Spannungsbelastungen von dem Punkt aus, an dem die Flugleinen oder Bridle-Leinen an den Flügelspitzen 7 und 8 am Flügel angebracht sind, nicht direkt in die obere Außenhülle 1 weiterlaufen. Die Spannungsbelastungen müssen zuerst in die untere Außenhülle 2 durchgehen und dann allmählich Zelle für Zelle in die obe re Außenhülle 1, und zwar entlang der Vorderkante 4 und der Hinterkante 5 und mittels der Rippen 3.
Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung besteht dann, daß die Hüllenbahnen in der oberen und unteren Außenhülle, die den Flügelspitzen 7 und 8 am nächsten liegen, so geschnitten sind, daß ihre Vorderkanten 4 um etwa 5% länger sind als sie es wären, wenn ihr aerodynamisches Profil bei der Bestimmung ihrer Form das einzige Kriterium wäre. Dies wird getan, um zu verhindern, daß die Belastungen der vorderen Flugleinen 9 und 10, wenn sie an den Flügelspitzen in die Hülle eintreten, durch die Vorderkante 4 und insbesondere durch die oberen Bereiche 21 und 22 der Vorderkante an den Flügelspitzen in das Zentrum 20 der Spannweite des Flügels übertragen werden, wo der größte Teil der Zugkraft des Drachen erzeugt wird. Siehe 13. Spannungsbelastungen, die vom zentralen Bereich 20 der Spannweite übertragen werden, müssen um etwa 90 Grad gedreht werden, ehe die Flugleinenlasten ihnen standhalten können, und dieser Richtungswechsel weist eine nach innen gerichtete Komponente in den Schulterbereichen 38 und 39 auf, die, wenn sie in den vier oder fünf Zellen, die jeder Flügelspitze 7 und 8 am nächsten liegen, durch die Vorderkante geführt wird, dazu führen kann, daß die Vorderkantenabschnitte in diesem Bereich nach innen ziehen, was ein Einklappen der Flügelspitzen und somit des Flügels verursachen kann. Es ist daher ein Ziel der Ausgestaltung und Formung der Hüllenbahnen in den Flügelspitzenbereichen 21 und 22 und der Positionierung der Verstärkungen 24 und 25, die die Flugleinenbelastungen in die Flügelhülle übertragen, die Spannungsbelastungen auf der Spannweite von der Vorderkante in den Flügelspitzenbereichen so weit wie möglich entfernt zu halten, ohne daß es in diesen Bereichen zu einer inakzeptablen Verzerrung der Tragflächenprofile kommt.
Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Variation der Form der Vorderkanten 4 der oberen Außenhülle 1 und der unteren Außenhülle 2, wenn jede separat flach ausgebreitet wird, bevor sie in den Flügel aufgenommen wird. Insbesondere unter Bezug auf 15 weist die obere Außenhülle 1 bedeutend mehr Schwung nach hinten in Richtung der Spitzen auf als die untere Außenhülle 2, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Wenn sie mit Rippen zusammengesetzt und an den Hinterkanten 5 und Vorderkanten 4 miteinander verbunden werden, um die Flügelhülle zu bilden, wird es eine feste Restverdrehung geben, was zur Folge hat, daß an jeder Flügelspitze 7 und 8 relativ zum Zentrum 20 der Spannweite des Flügels ein positiver Anstellwinkel bereitgestellt wird. Dies ist von großem Nutzen beim Verhindern eines Einklappens der Flügelspitzen nach innen bei Windgeschwindigkeitsbedingungen wie Strömungsabriß und wenig scheinbarem Wind, bevor die aerodynamischen Kräfte, die durch die Reflexivität der Flügelspitzenprofile erzeugt werden, bei dieser Aufgabe effektiver werden.
Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Hüllenbahnen, die im zentralen Querbereich die untere Außenhülle 2 bilden, etwas breiter geschnitten sind als sie es normalerweise wären, um der halbkreisförmigen Form zu entsprechen, die der Flügel während des Fliegens annimmt. Umgekehrt sind die Hüllenbahnen, die die obere Außenhülle 1 bilden, in ihren zentralen Bereichen von der Vorderkante zur Hinterkante etwas schmaler geschnitten. Das Ergebnis ist, daß, wenn der Drachen unbelastet ist, die Flügelhülle dazu neigt, aus ihrer Flugform heraus abzuflachen oder sich zu öffnen, was vorteilhaft ist im Hinblick auf das Vorbereiten des Drachens für einen erneuten Start, wobei jegliche Tendenz des Flügels, sich aufzurollen statt sich zu öffnen, Schwierigkeiten verursachen kann.
Die Wahl zwischen Ausführungsformen dieser Erfindung mit zwei und vier Leinen ist in erster Linie eine Auswahl gewünschter Merkmale. Zweileiner-Flügel haben weniger Leinen, die sich beim Starten und während des Fliegens verheddern können, und der geringere Luftwiderstand der Leinen, der sich aus der Verwendung von nur zwei Flugleinen ergibt, führt entweder zu einer besseren Auftriebsleistung oder zur Auswahl längerer Leinen für dieselbe Auftriebsleistung in Bezug auf Ausführungsformen mit vier Leinen. Ausführungsformen mit vier Leinen erlauben eine schnellere Steuerung und weisen durch das Verwenden der hinteren Leinen, um den Anstellwinkel des Flügels und somit seine Zugkraft zu verändern, ein Maß beinahe augenblicklich erfolgender Kraftsteuerung auf. Wenn sie mit Flügelspitzen 7 und 8 ausgestaltet werden, die in Bezug auf die Breite im Zentrum der Spannweite ausreichend breit sind, können sie auch rückwärts gestartet und geflogen werden, was in vielen Situationen von Vorteil ist. Mit diesen breiteren Flügelspitzen 7 und 8 kann das Aufbringen von Belastung auf die hinteren Leinen, die für gewöhnlich als Bremsen bezeichnet werden, durch Handhabung der Griffe oder der Stange des Bedieners dazu führen, daß die Flügelspitzen 7 und 8 in Richtung von der Vorderkante zur Hinterkante eine gewölbte oder konkave Form annehmen. In einem Zwischenstadium zwischen nicht vorhandener Bremsleinenspannung und einer Bremsleinenspannung, die ausreichend ist, um den Flügel abzubremsen, kann diese von der Vorderkante zur Hinterkante verlaufende Wölbung dazu führen, daß die Flügelspitzen ein Anluven erleiden und der Flügel einklappt. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, diese unerwünschte Eigenschaft zu verhindern.
Ein Verfahren besteht darin, die Hüllenbahnen in der Flügelspitze so zuzuschneiden, daß die zu den Flügelspitzen 7 und 8 benachbarten Zellen im Querschnitt ausreichend groß sind, so daß die am Ende liegenden Zellen, wenn sie vollständig aufgeblasen sind, über eine ausreichende Biegestärke verfügen, um dieser Wölbungstendenz standzuhalten. Ein weiteres Verfahren besteht darin, eine steife oder halbsteife Latte quer oder diagonal zu jeder Flügelspitze oder in der Nähe jeder Flügelspitze 7 und 8 anzubringen. Ein weiteres Verfahren besteht darin, eine abgedichtete Blase an jeder der Zellen in den Flügelspitzen anzubringen, die durch Pumpen auf einen Druck aufgeblasen werden kann, der größer ist als der, der beim Aufblasen durch Stauluft erhältlich ist. Diese Lösung hat die Vorteile, daß sie die Abmessungen des Drachens beim Verpacken nicht vergrößert und daß sie etwas Restauftrieb bereitstellt in dem Fall, daß der Flügel sich durch Beschädigung oder aus einem anderen Grund völlig entleert, während er im Wasser liegt. Schließlich besteht ein weiteres Verfahren darin, die Spitze entlang ihrer Breite mit mehreren Bridle-Leinen zu halten, die in einigem Ab stand von der Spitze mit den Flugleinen zusammenlaufen, wobei der Abstand ausreichend ist, so daß die von der Vorderkante zur Hinterkante verlaufenden Komponenten der Belastungen in diesen Bridle-Leinen nicht ausreichen, um die Flügelspitze unter Druck einzuknicken, und zwar selbst in Abwesenheit von Latten oder Blasen oder in nicht voll aufgeblasenem Zustand.
Eine Reihe geeigneter Bridle-Leinen für die Flügelspitzen 7 und 8 sind im Stand der Technik bekannt. Es ist natürlich möglich, für die Flugleinen eines Zweileiner-Flügels oder nur für die vorderen Leinen eines Vierleiner-Flügels mehrere konventionelle Bridle-Leinen mit festen/starren Schenkeln zu verwenden, welche an verschiedenen Stellen entlang der Flügelspitzen 7 und 8 befestigt sind und mit den entsprechenden Flugleinen 9 und 10 in einigem Abstand von dem Flügel nach unten zusammenlaufen. Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, daß es die Fähigkeit des Flügels, seinen Anstellwinkel durch Drehen um einen Punkt in der Nähe des Flügels selbst zu modifizieren, was zur Folge hat, daß so aufgebaute Flügel die unerwünschte Neigung haben, "stehenzubleiben", wenn sie in einem kleinen Winkel zur Richtung des tatsächlichen Windes fliegen. Systeme mit zwei Bridle-Leinen, die verwendet werden können, um die Belastungen der Flugleinen auf die Flügelspitzen zu verteilen, während sie bei Vierleiner-Flügeln Veränderungen der relativen Spannung auf den vorderen Leinen und den Bremsleinen erlauben, sind bekannt. Eine ist die Crown- oder Bogenwaage, und die andere ist die Kreuzwaage, doch beide sind nicht perfekt darin, in Zwischenstufen zwischen voller Frontleinen- und voller Bremsleinenbelastung eine ungewollte Wölbung der Flügelspitzen zu verhindem, und beide Systeme verursachen darüber hinaus die Strömungsabrißeigenschaften, wie sie oben für die Bridles mit fixierten Schenkeln beschrieben wurden.
Eine Waagenanordnung, die für Ausführungsformen dieser Erfindung mit zwei Leinen geeignet ist und vom Anmelder erfunden wurde, ist in 10 gezeigt. Diese Waage erlaubt es, daß die Flügelspitzen 7 und 8 an drei beabstandeten Punkten 40, 41 und 33 gehalten werden, während sie sich in Richtung des Anstellwinkels so verhalten, als ob es nur einen Bridle-Punkt gäbe und wobei 33 dabei die unerwünschten Strömungsabrißeigenschaften konventioneller mehrschenkliger Waagen eliminiert. An der Leine 9 ist ein Ring oder eine Rolle 28 etwa zwei Flügelspitzentiefen von der Spitze 7 entfernt befestigt. Eine Leine 29 ist benachbart zur Vorderkante 4 an der Spitze 7 angebracht, durch den Ring oder die Rolle 28 gezogen und benachbart zur Hinterkante 5 an der Spitze 7 angebracht. Idealerweise ist die Zugbahn der Leine 29 so gestaltet, daß sie eine Fortsetzung der Kanten 4 und 5 zu einer virtuellen Spitze am Ort des Rings oder der Rolle 28 bildet. Weil die Leine 29 sich frei durch den Ring oder die Rolle 28 bewegen kann, unterstützt die Waage die Spitze 7 gegen ein Einknicken unter Druckbelastungen, erlaubt es dem Flügel jedoch, um die Leine 9 herum zu verschwenken, als ob es bei 33 nur einen einzigen Flugleinen-Anbringungspunkt gäbe. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung sogar gegenüber Einpunktwaagen besteht darin, daß es durch Einstellen der relativen Länge der Leine 29 und des Abstands zwischen dem Ring oder der Rolle 28 und dem Punkt 33 möglich ist, die Flugeigenschaften des Flügels in Bezug auf den gewünschten Grad der Reflexivität der Flügelspitzen abzustimmen und an geringfügige seitliche Asymmetrien anzupassen.
Eine Waage, die für Ausführungsformen dieser Erfindung mit vier Leinen geeignet ist und von dem Anmelder erfunden wurde, ist in 11 gezeigt. An jedem Ende dieser Waage ist eine Leine 32 an den Flügelspitzen 7 oder 8 angebracht. Die Anbringungspunkte sind zwischen den Anbringungspunkten der Flugleinen 9 und 26 gleichmäßig beabstandet. Eine zweite Leine 30 ist zwischen den Flugleinen 9 und 26 befestigt in einem Abstand von etwa viermal der Flügelspitzentiefe, an der die Leinen 9 und 26 an dem Drachen befestigt sind. Ein Ring oder eine Doppelrolle 31 verbindet die Leinen 30 und 32, so daß die Spitze 7 gehalten wird. Da der Ring oder die Rollen bei 31 eine Bewegung der Leinen 30 und 32 relativ zueinander erlauben, wird der Bediener in die Lage versetzt, vollständig auf der Frontleine 9 liegende Belastung in vollständig auf der Bremsleine 26 liegende Belastung zu übertragen, während in jeder Zwischenstufe die Spitze 7 gleichmäßig an den Anbringungspunkten der Leine 32 gehalten wird. Diese Halterung ist ausreichend, um ein Einklappen der Spitze zu verhindern, selbst wenn der Flügel nicht vollständig aufgeblasen ist, vorausgesetzt, diese Anordnung ist richtig konstruiert. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung gegenüber Einpunktwaagen besteht darin, daß es durch Anpassen der Länge der Leine 32 möglich ist, die Flugeigenschaften des Flügels in Bezug auf den gewünschten Grad der Flügelspitzenreflektivität abzustimmen und an geringfügige seitliche Asymmetrien anzupassen.
Obwohl der Flügel, der Gegenstand dieser Erfindung ist, keine Versteifung und kein Gestänge entlang seiner Spannweite benötigt, mag es gelegentlich wünschenswert sein, einen voraufgeblasenen Schlauch um einen Abschnitt seiner Vorderkante 4 herum zu verwenden, um zusätzliche Beständigkeit gegen ein Einklappen des Schulterbereichs beim Starten bereitzustellen, wenn der Flügel nicht vollständig aufgeblasen ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft beim Starten aus dem Wasser, da es im Falle vollständiger Entleerung ein gewisses Maß an Restauftrieb liefert. Obwohl es möglich ist, daß der voraufgeblasene Schlauch den gesamten Flügel überspannt, wäre dies nur in den Flügelspitzenabschnitten 21 und 22 notwendig.
Weiterhin können, obwohl insgesamt zwei, drei, vier oder mehr Leinen verwendet werden können, um den Flügel zu halten und zu steuern, alle diese Leinen an irgendeinem Punkt zwischen dem Bediener und dem Drachen zu nur einer Flugleine zusammenlaufen. Dem Bediener können für das Ausüben von Kontrolle andere entfernte Mittel zur Verfügung stehen, wie z.B. ein Funk/Stellmechanismus. Eine solche Anordnung kann insbesondere für größere Drachensegelanwendungen vorteilhaft sein, weil sie die Verwendung einfacherer Windensysteme für das Entfalten und Einholen des Drachens erlaubt.
Außerdem kann der Flügel, der Gegenstand dieser Erfindung ist, zu mehreren oder übereinander bzw. in "Stapeln" sowie einzeln geflogen werden. Die besondere Ausführung dieser Erfindung mit sehr wenigen oder ohne Bridle-Leinen macht diese Flügel sehr geeignet für das Fliegen übereinander, indem aufeinanderfolgende Flügel so zusammengebaut werden können, daß sie die Form einer Leiter haben, ohne daß es notwendig ist, daß eine Verspannung durch irgendeinen Teil der Hüllen von Flügeln weiter unten in dem "Stapel" hindurch verläuft. Stapel von Drachen neigen eher dazu, sich während des Startens und zu anderen Zeitpunkten zu verheddern als einzeln fliegende Drachen, doch ist das Verändern der Anzahl von Drachen in dem Stapel ein sehr zweckmäßiges Mittel, die Gesamtzugkraft der Leinen an verschiedene Flügelstärken anzupassen. Für den Bediener kann es hierbei auch Kostenvorteile geben, da eine geringere Gesamtinvestition in den Drachen getätigt werden muß, um einen gegebenen Windbereich abzudecken. Auch wird ein Stapel kleinerer Drachen auf vorteilhafte Weise mit kleinerem Wendekreis umdrehen können als nur ein größerer Drachen bei derselben Gesamtzugkraft.
14 zeigt eine Ansicht des Flügels in Flugrichtung. Sie veranschaulicht die erforderliche Flügelform an der Seite G und die Verzerrung der Vorderkante, die ein Einklappen 42 nach innen auf der Seite H auslöst. Die Flugleinenbelastung ist durch 43 und 44 angegeben und die aerodynamischen Kräfte auf dem Flügel durch 45. Das Einklappen des Flügels wird ausgelöst durch die Übertragung von Auftriebskräften aus dem Zentrum 20 der Spannweite auf die Flugleine durch die Vorderkante 4, was durch langsames Fliegen verstärkt wird.
Durch eine Kombination von Konstruktionsmerkmalen wie oben beschrieben war der Anmelder in der Lage, einen durch Stauluft aufgeblasenen Flügel herzustellen ohne Waagen bzw. Bridles auf der Spannweite des Flügels oder ohne jegliches Gestänge oder jegliche Versteifung zur Aufrechterhaltung der Spannweitenform des Flügels beim Fliegen. Der so konstruierte Flügel ist völlig selbsttragend und durch Beherrschbarkeit, Kraft und Effizienz besonders beim Zugdrachensport, beim freizeitmäßigen Drachenfliegen und für andere Zwecke einsetzbar. Nach bestem Wissen des Anmelders wurde dies zuvor nicht erreicht, obwohl einige der oben beschriebenen Konstruktionsmerkmale im Stand der Technik bekannt sind.
Wo in der vorstehenden Beschreibung auf spezifische Komponenten oder Bestandteile der Erfindung mit bekannten Äquivalenten Bezug genommen wurde, sollen solche Äquivalente hierin enthalten sein, als seien sie im einzelnen aufgeführt worden.
Obwohl die Erfindung beispielhaft und unter Bezug auf mögliche Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, daß Modifikationen und/oder Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der anhängenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Durch Stauluft (ram air) aufgeblasener Flügel, der beinhaltet: eine obere Flügeloberfläche (1) und eine untere Flügeloberfläche (2), hergestellt aus einem flexiblen Material, wobei die oberen und unteren Oberflächen entlang ihrer Kanten miteinander verbunden sind, um eine Hülle mit einer Vorderkante (4) und einer Hinterkante (5) zu bilden, eine Mehrzahl von Wänden (14, 15) aus flexiblem Material, die im wesentlichen in einer Richtung parallel zum Luftstrom zwischen den oberen und unteren Oberflächen angeordnet sind, um innerhalb der Hülle eine Mehrzahl von Zellen zu bilden, eine oder mehrere Öffnungen (6) im wesentlichen an einem Luftstrom-Staupunkt oder in dessen Nähe, so daß Luft in die Hülle eintreten und diese aufblasen kann, zumindest zwei Flugleinen (9, 10; 9, 26) für das Halten und Steuern des Flügels, wobei zumindest eine der Flugleinen entweder direkt oder indirekt an dem oder in der Nähe des jeweiligen Endes (7, 8) der Hülle angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel über die gesamte Spannweite des Flügels hinweg, außer an den Flügelspitzen (7, 8), keine Bridle-Leinen hat, und die äußeren Abschnitte (21, 22) des Flügels aerodynamische Kräfte erzeugen, die während des Fliegens eine im allgemeinen bogenförmige horizontale Form der Spannweite des Flügels aufrechterhalten, und zwar aus den folgenden Gründen: a. die oberen und unteren Oberflächen in der Nähe jeder Flügelspitze sind so ausgestaltet, daß sie eine Restverdrehung vermitteln, die den Anstellwinkel an den Flügelspitzen während des Fliegens vergrößert, oder b. die neben jeder Flügelspitze liegenden Bereiche des Flügels sind so ausgestaltet, daß sie während des Fliegens ein zunehmend reflexives Flügelprofil (15) in der Nähe jeder Flügelspitze vermitteln, oder c. das natürliche Zentrum der Druckpunkte der Zellen in der Nähe der Flügelspitzen ist vor einer Schwenkleine angeordnet, die sich von Flügelspitze zu Flügelspitze erstreckt, wenn der Flügel flachgelegt ist.
Flügel nach Anspruch 1, welcher zwei Flugleinen (9, 10) aufweist.
Flügel nach Anspruch 2, wobei jede Flugleine durch zwei oder mehr Bridle-Leinen bzw. Waageleinen (9, 28, 29) mit jedem Ende der Hülle verbunden ist.
Flügel nach Anspruch 1, der vier Flugleinen (9, 26) aufweist, wobei jede Flügelspitze mit einer Flugleine an oder in der Nähe ihrer Vorderkante (4) und einer Flugleine an oder in der Nähe ihrer Hinterkante (5) verbunden ist.
Flügel nach Anspruch 1, wobei der zu jeder Flügelspitze benachbarte Bereich das äußere Drittel der Spannweite des Flügels beinhaltet.
Flügel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Öffnungen Ventile (11) aufweisen.
Flügel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leine, die in der Draufsicht gesehen die Vorderkante (4) des Flügels beschreibt, in den Bereichen in der Nähe der Flügelspitzen im allgemeinen eher konvex als gerade oder konkav ist.
Flügel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oberen und die unteren Oberflächen und die Wände so ausgestaltet sind, daß sie dem Abschnitt (20) in der Mitte der Spannweite des Flügels eine im wesentlichen konventionelle Flügelform (14) verleihen.