WO2020165264A1 - Radpropelleranordnung und fahrzeug mit radpropelleranordnungen - Google Patents

Radpropelleranordnung und fahrzeug mit radpropelleranordnungen Download PDF

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WO2020165264A1
WO2020165264A1 PCT/EP2020/053619 EP2020053619W WO2020165264A1 WO 2020165264 A1 WO2020165264 A1 WO 2020165264A1 EP 2020053619 W EP2020053619 W EP 2020053619W WO 2020165264 A1 WO2020165264 A1 WO 2020165264A1
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Friedrich Grimm
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    • B64U60/00—Undercarriages
    • B64U60/50—Undercarriages with landing legs
    • B64U60/55—Undercarriages with landing legs the legs being also used as ground propulsion

Definitions

  • the invention relates to a uniform overall system comprising a wheel and a
  • a wheel propeller assembly has a wheel propeller and a landing gear, and a vehicle has several
  • a ducted propeller increases the propeller thrust when stationary.
  • a cord nozzle has the profile of an annular wing with a suction side facing the propeller blades.
  • the flow onto the ring nozzle which does not rotate with the propeller blades, with a cone angle as a result of the flow velocity induced by the propeller blades, causes lift on the inside of the ring nozzle with a traction force directed perpendicular to the plane of rotation of the propeller blades.
  • the airtight connection between a tire pressurized with compressed air and a rim with a hub is the worldwide standard for the ferry operation of a vehicle, whereby the wheel is connected to the
  • Chassis of the vehicle is articulated.
  • rotors provide the lift and propulsion required for flight operations, while in aircraft, wings together with engines enable flight operations.
  • a large part of the propulsion power of a propeller is used here to overcome gravity.
  • the full power of the propeller is available for propulsion.
  • hybrid airships the majority of the lift force is produced by a filler gas, while a smaller part of the lift force is generated aerodynamically, so that a hybrid airship can take off and land in a similar way to an airplane. Aircraft require landing gear for take-off and landing, which is undesirable during flight operations
  • An AC motor in conjunction with an inverter enables battery-powered electric vehicles to develop their full power
  • DE 10 2004 063 205 B3 discloses an aircraft with rotors which can be used both in the air and on the ground for locomotion.
  • DE 10 2008 038 872 A1 discloses a hybrid aircraft with ring wings on the bow and stern.
  • CN 103 213 466 A describes a tire with a wheel hub and radial spokes.
  • a lifting missile emerges from CN 104859392 A.
  • DE 10 2015 010 239 A1 discloses a drive for helicopters, a supplementary drive for turbofan aircraft and a direct wheel drive for ground-based vehicles.
  • a disk wheel for vehicles emerges from WO 03/066351 A1, in which a plurality of profiled struts which connect the hub to a rim are designed to increase the contact pressure of the tires of a vehicle at high speeds.
  • Invention is to provide a new wheel propeller assembly and a new vehicle having such wheel propeller assemblies.
  • swimming or diving operation has a wheel propeller and a landing gear, which wheel propeller has an axis of rotation, a plane of rotation, a ring blade, a hub, an engine and a plurality of radial propeller blades connecting the hub to the ring blade, on which ring blade a tire is formed, which chassis has a joint arrangement, and which chassis via the
  • the articulation arrangement is movable between a first position and a second position, in which first position and second position the planes of rotation of the
  • Wheel propellers are not aligned parallel to each other, which first position is provided to enable ground contact of the tire, and which second position is provided to provide a thrust for flight, swimming or diving operations in which wheel propeller the ring blade has a profile suitable for ferry operation with a tread of the tire in a section perpendicular to the plane of rotation along the axis of rotation, while the oblique section of the ring blade in the plane of inclination inclined at an angle of inclination with respect to the plane of rotation is suitable for the Flight, swimming or diving operation suitable, flow dynamically effective asymmetrical wing profile with one of the
  • Aerodynamic functions are assigned to the tire and the rim of a wheel propeller. This improves the efficiency of the propeller in driving and flying operations, in driving and swimming operations or in driving and diving operations of a vehicle driven by a plurality of wheel propellers.
  • the propeller thrust caused by the radial propeller blades and the associated pressure drop in the plane of rotation of the rotating propeller is used for the flow of air onto the ring wing with a cone angle, so that a tangential drive force and a traction force acting perpendicular to the plane of rotation of the wheel propeller can be derived from the lifting force of the ring wing .
  • the wheel propeller in ferry operation The cross section of the ring vane perpendicular to the plane of rotation along the
  • the axis of rotation has a tire with the tread provided for the ferry operation of the wheel propeller.
  • the tire is formed either by the outer circumference of the ring wing itself or by a solid rubber or pneumatic tire connected to a rim profile of the ring wing.
  • On a tubeless pneumatic tire is a rim profile made of metal or between the inner and outer rim flange
  • the pneumatic tire, the wing nose and the rim profile form the remaining part of the asymmetrical wing profile including the trailing edge of the wing.
  • the tube is inflated for the ferry operation so that the tread of the pneumatic tire assumes a convex shape.
  • the pneumatic tire is preferably stowed together with the tube in the concave outside of the rim profile, so that the concave pressure side of the asymmetrical wing profile is formed by the tread of the pneumatic tire.
  • the non-positive connection of a rim profile made of metal or plastic with a solid rubber tire is particularly advantageous, with the suction side of the asymmetrical wing profile from the rim profile and the pressure side from the tread of the
  • the tread of the tire has a tire profile which is formed either by grooves or by lugs of the tread, which in each case run parallel to the angle of inclination of the plane of inclination.
  • the tread of a solid rubber tire or a pneumatic tire is designed to withstand the dynamic driving loads and to transmit drive and braking forces to the road.
  • the wheel propeller is used as a wheel that is in a
  • the wheel propeller can also be designed as a tandem propeller, whereby the direction of rotation of the two propeller disks arranged parallel to one another is the same in ferry operation and can be opposite in flight operation of the vehicle.
  • the rotation of a wheel propeller from driving to flight operation and vice versa takes place in an axis of rotation of the joint arrangement, which is preferably aligned parallel to the longitudinal, transverse or vertical axis.
  • the joint arrangement of a cardanic suspension of the landing gear makes it possible to turn the plane of rotation of the wheel propeller into any position between the longitudinal, transverse and vertical axes of the vehicle when the vehicle is in flight.
  • a three-phase synchronous motor that is preferably electric and more preferably than a
  • Wheel hub motor is designed with a generator function, can convert the kinetic energy into electrical energy when the vehicle is being driven when braking, the tire of the wheel propeller transmitting the drive force of the wheel hub motor and the braking force to the roadway during ferry operation.
  • Driving speed of the vehicle composed of the speed of rotation of the ring wing and the cone angle.
  • the acceleration of the fluid by means of the radial propeller blades induces an abrupt pressure drop and an increased flow speed in the plane of rotation, so that the flow against the ring vane over its entire circumference with a cone angle.
  • the suction side of the asymmetrical airfoil lies on the inside of the ring wing, the chord of the asymmetrical airfoil either parallel to the
  • Axis of rotation is aligned or has a slope in the direction of travel that is in the
  • Inclination plane corresponds to the amount of the cone angle.
  • the lift force acting on the inside over the entire circumference of the ring wing results in a propulsive force inclined in the direction of rotation and in the direction of travel.
  • This propulsion force is a tangential drive force and a traction force acting in the direction of travel divisible.
  • the wheel propeller requires less drive power than a conventional propeller at a given speed.
  • the drive power of the wheel propeller can be reduced by up to 20%.
  • the angle of attack of the radial propeller blades compared to the
  • Vehicle works as a controllable pitch propeller.
  • a variety of propeller blades that connect the hub to the ring blade are called a fan. At high speeds, the fan transfers a lot of energy to the fluid.
  • the angle of inclination of the individual propeller blades, the leading edges of which are preferably connected to the wing nose of the asymmetrical wing profile, specifies the angle in the plane of inclination for the diagonal flow over the annular wing.
  • the plane of rotation of the wheel propeller is either a standing plane, preferably parallel to the transverse and vertical axes, or a horizontal plane, preferably parallel to the longitudinal and transverse axes, or can be rotated to any position between the planes spanned by two of the axes.
  • the asymmetrical wing profile of the ring wing is different
  • High-speed numbers are designed within a speed band and flow around the plane of inclination in the area of the selected speed band is laminar. When exceeding or falling below a minimum or maximum high speed number, the resulting flow breaks off on the asymmetrical wing profile.
  • Wheel propellers are driven.
  • the aircraft concern in particular
  • Floating cars and submersible vehicles On an airship or a hybrid airship are a plurality of wheel propellers at a distance from the
  • Airship body arranged by means of a suspension that can be rotated in all directions take over the propulsion and control of the airship.
  • a multicopter has at least two wheel propellers in a joint arrangement of the landing gear
  • At least one axis of rotation is articulated to a hull designed for the transport of people and / or goods.
  • the fuselage has either one of one
  • the tires of the ring wings stand on a roadway during ferry operation and can be pivoted for flight operations by means of a boom with a rotation angle of 90-120 degrees in a rotation axis parallel to the longitudinal, transverse or vertical axis relative to the fuselage, so that the wheel propellers in the Flight operations assume a lying position in relation to the earth's surface.
  • Wheel propellers with the thrust produced by the radial propeller blades and with the traction force generated by the ring blades contribute to the lift-off of the multicopter.
  • the fuselage is jacked up in a parking position of the vehicle in preparation for flight operations by means of a stand or an inflatable cushion.
  • the multicopter can be rotated around the longitudinal axis, the transverse axis and the vertical axis of the vehicle, with the control taking place via the speed of the wheel propellers.
  • the multicopter can drive and fly autonomously as a drone or is piloted.
  • At least one fuselage on an aircraft is rigidly connected to at least one wing.
  • On a four-engine aircraft e.g. are two of the wheel propellers each via the joint arrangement of the landing gear with the
  • Wing connected and can be rotated 90 degrees during takeoff and landing to replace a conventional landing gear, while two more propellers are connected to the ends of the wings and provide the necessary thrust during takeoff and landing.
  • a wheel propeller with a turboprop engine has a large one
  • Diameter so that the engine is preferably arranged below the wing. In the case of a battery-powered aircraft, its flight performance is comparable to that of one
  • the wheel propeller has a multitude of radial
  • Propeller blades that form a fan which is preferably arranged in front of the wing, so that in the take-off phase of the aircraft, the air flow caused by the fan generates a lift force on the wings. It's on a seaplane
  • the engine of the wheel propeller consists either of a wheel hub motor or, as in the case of a fire-fighting aircraft, of a thermodynamic turboprop engine. Folding structures for vehicles
  • folding structures are provided for vehicles, which can be folded up for ferry operation to a
  • the wing is folded and is subdivided into individual wing sections by means of a plurality of folding joints arranged parallel to the longitudinal axis with axes of rotation and connected to the fuselage in such a way that the individual
  • Wing sections are unfolded for flight operations of the aircraft and form a coherent wing rigidly connected to the fuselage, the folding joints being locked for flight operations.
  • a plurality of wing sections are each by means at their ends
  • Folding joints with axes of rotation are articulated to a plurality of floating bodies and form a folding structure.
  • the seaplane can roll on the tires of the ring wings both in a folded and in an unfolded operating position.
  • the seaplane is deployed in flight and swimming operations.
  • a spatial folding structure for an aircraft that can be expanded in two directions consists of an even number of node bodies that can be enlarged as required and a plurality of wings arranged diagonally to the longitudinal axis of the aircraft, each of which is hinged to the node body in the axes of rotation of the folding joints.
  • a folding structure with an even number of node bodies is particularly advantageous, in which the support surfaces and the node bodies each form a large number of squares, rhombuses or rectangles with one another.
  • the wings are hinged to the node body with swivel joints, whereby the kinematics of a folding joint can be varied so that it can be moved freely in folding mode and to a limited extent in flight mode. If the rotation in the axis of rotation of the folding joint is associated with a resistance, the energy required for the deformation can be used to reduce aerodynamic loads.
  • a corresponding deformation work can be done by a pneumatic or hydraulic system that is coupled to the folding joint.
  • the kinematics of the folding structure can be extended by the fact that two link chains of supporting surfaces and node bodies penetrating one another on a node body can be rotated against each other around the vertical axis, with rhombuses being formed from the squares.
  • This additional degree of freedom A folding structure also enables the formation of uniaxially and biaxially curved structural shapes of the folded structure.
  • restricted kinematics of the folding structure is advantageous, which enables all node bodies of a folding structure to lie in one plane, with external, dynamically induced forces being distributed evenly to all of the folding joints of a folding structure. Possible applications for an aircraft with a spatial folding structure are dependent on the size of the respective aircraft.
  • Airfoils equipped with photovoltaic cells (PV cells) form a large flying wing that can remain in the air for a very long time.
  • Airfoils with a profile thickness greater than 2 m can optionally be designed as a cabin for flight passengers, with the modular construction of a folding structure being able to be adapted to different numbers of passengers.
  • the folding aircraft can take off and land vertically and is therefore not necessarily dependent on a runway.
  • significantly larger loads can be brought into the air with an aircraft that takes off from a runway and uses the aerodynamic lift of the wings.
  • Wheel propellers gradually switch from driving to flight mode during take-off, the folding of the folding structure being controlled by wing flaps.
  • the wings are fully equipped (preferably more than 50% of the area) with PV cells.
  • the folding structure is unfolded so that the aircraft can roll onto the tire of the wheel propeller and the wheel propeller can be steered with a synchronously controlled steering angle.
  • the folding structure is unfolded and can withstand aerodynamic loads, e.g. absorb and remove from turbulence due to continuous deformation of the folded structure.
  • aerodynamic loads e.g. absorb and remove from turbulence due to continuous deformation of the folded structure.
  • Folding aircraft can therefore be designed particularly easily.
  • the solar airplane can be controlled by means of the wing flaps of the wings so that the PV cells are aligned with the sun.
  • the folding structure is folded by means of the wing flaps in succession transversely to the longitudinal axis of the aircraft, with all wheel propellers being parallel to the aircraft during takeoff
  • Losing contact with the ground can be aligned parallel to the transverse axis of the aircraft by rotating about the axis of rotation of the joint arrangement for flight operations, in order to propel the aircraft during flight operations. Upon landing, those will
  • a spatially foldable seaplane has a folding structure in which a plurality of wing surfaces, each arranged diagonally to the longitudinal axis of the seaplane, are articulated to a plurality of floating bodies in the axes of rotation of the folding joints. At rest, the seaplane is folded and stands on the tires of the ring wings. Both in a folded and in an unfolded operating position of the folding structure, the seaplane can roll on the tires of the ring wings parallel to the transverse axis.
  • a seaplane driven by the turboprop engines of the wheel propellers is preferably designed as a fire-fighting aircraft which is of a size corresponding to the number of floats
  • An aircraft with a three-dimensional folding structure can be formed by combining a large number of individual flying drones.
  • a single flying drone consists of four wings with wing flaps and a plurality of wheel propellers, each articulated to a fuselage by means of a spring strut of the landing gear.
  • the wings intersect in two vertically spaced planes and are arranged diagonally to the direction of flight.
  • a large number of individual aerial drones can be used as a
  • FIG. 1 shows a vehicle as a multicopter with three wheel propellers with cross-sections of the ring wing for driving and flight operations in a perspective overview
  • FIG. 2 shows the multicopter according to FIG. 1 in flight operation in a perspective overview
  • FIG. 3 shows the multicopter according to FIG. 1 in the ferry operation in a perspective overview
  • FIGS. 1 -3 shows a propeller wheel of the multicopter according to FIGS. 1 -3 with a representation of the tire for the ferry operation and with a representation of the aerodynamically caused forces on the asymmetrical wing profile in a perspective overview and in detailed sections of the ring wing
  • FIG. 5 shows a vehicle as a multicopter with four wheel propellers with cross sections of the ring wing for driving and flight operations in a perspective overview
  • FIG. 6 shows the multicopter according to FIG. 5 in flight operation in a perspective overview
  • FIG. 7 shows the multicopter according to FIG. 5 in the ferry operation in a perspective overview
  • FIG. 8 shows a vehicle as a multicopter with a central joint and four wheel propellers with cross sections of the ring wing for driving and flight operations in a perspective overview
  • FIG. 9 shows the multicopter according to FIG. 8 in flight operation in a perspective overview
  • FIGS. 8-9 shows the multicopter according to FIGS. 8-9 in the ferry operation in a perspective overview
  • FIG. 11 shows a vehicle as a foldable aircraft with four wheel propellers and with four
  • FIG. 12 shows the foldable aircraft according to FIG. 11 in the ferry operation in perspective
  • FIG. 13 shows a wheel propeller of the vehicle according to FIGS. 11-12 with a representation of the ring blade in cross section, for flight operations above and for ferry operations below
  • FIG. 14 shows a vehicle as an aircraft with four wheel propellers in flight operation in a perspective overview
  • FIG. 15 shows the aircraft according to FIG. 14 in the ferry operation during take-off and landing in a perspective overview
  • FIGS. 14-15 shows a wheel propeller of the aircraft according to FIGS. 14-15 with a representation of the aerodynamically caused forces in a perspective overview and with a representation of the sections through the ring wing for flight and ferry operations
  • 17 shows a vehicle as an aircraft with six wheel propellers in flight operation in a perspective overview
  • FIG. 19 shows the folded seaplane according to FIG. 18 in a perspective overview 20 shows a perspective overview of a wheel propeller of the aircraft according to FIGS. 18-19 with a representation of the aerodynamic forces on the ring wing and with
  • FIG. 21 shows a vehicle as an aircraft taking off vertically with a folding structure that can be expanded in two directions in a perspective overview
  • FIG. 22 shows a node body of the folding structure of the aircraft according to FIG. 21 in a perspective overview
  • FIG. 23 shows a module of the aircraft according to FIGS. 21-22, formed by four wings, in a perspective overview
  • FIGS. 21-23 shows an alternative node body of the folding structure of the aircraft according to FIGS. 21-23 in a perspective overview
  • 25 shows the folding structure of an aircraft in take-off mode in perspective
  • FIG. 26 shows the flight operation of the aircraft according to FIG. 25 in full development in a perspective overview
  • FIGS. 25-26 shows the flight operation of the aircraft according to FIGS. 25-26 in a V formation in a perspective overview
  • FIGS. 25-27 shows the flight operation of the aircraft according to FIGS. 25-27 in a step formation in a perspective overview
  • FIG. 29 shows the step formation of the flight operation of the aircraft according to FIG. 28 in a front view
  • FIGS. 24-29 shows the node body of the folding structure for an aircraft with a wheel propeller according to FIGS. 24-29 in a perspective overview
  • FIG. 31 shows a vehicle as a seaplane with a folding structure in a perspective bottom view of flight operations
  • FIG. 32 shows the seaplane according to FIG. 31 in a folded state of the ferry operation in a perspective view
  • FIG. 33 shows a vehicle as a hybrid airship in the perspective view of FIG.
  • FIG. 34 shows the hybrid airship according to FIG. 33 in a schematic cross section of the ferry operation
  • 35 shows a diving vehicle in a perspective view of the diving operation
  • FIG. 36 shows the submersible vehicle according to FIG. 35 in a perspective view of the
  • Fig. 1 shows a vehicle 2 for two people, which is designed both for ferry operation in road traffic and for flight operation.
  • the vehicle 2 is designed as a multicopter and has three wheel propellers 1.
  • the three wheel propellers 1 are each via the chassis 16 with a boom 160, which acts as a strut 161
  • the wheel propeller 1 consists of a central hub 14 which receives a wheel hub motor 150, four radial propeller blades 12 which connect the hub 14 to the annular wing 11, and a tire 10 which defines the outer circumference of the annular wing 11.
  • the annular wing 11 In a cross section perpendicular to the plane of rotation R, the annular wing 11 has the rim profile 110 for the pneumatic tire 102 provided for ferry operation, while the cross section in a plane of inclination N inclined at an angle of inclination ⁇ with respect to the plane of rotation R has the asymmetrical wing profile 13 of the intended for flight operations Has ring wing 11. From the flow velocity A induced by the radial propeller blades 12 in the plane of rotation R and from the circumferential velocity B, the incident flow C results, which in the plane of inclination N is asymmetrical
  • the wing profile 13 with the cone angle a flows in such a way that the lift force D is generated over the entire inner circumference of the annular wing 11, from which a tangential driving force F and a traction force G acting perpendicular to the plane of rotation R can be derived.
  • Fig. 2 shows the multicopter according to Fig. 1 in flight operation, in which the three wheel propellers 1 each unfolded via a landing gear 16 with the boom 160 (see. Fig. 1) in the axis of rotation d of the joint arrangement 20 with a rotation angle d for flight operation are and take a lying position opposite the earth's surface.
  • the stability about the axes x, y, z is established via the speed of the counter-rotating wheel propellers 1 with the direction of rotation T.
  • the multicopter with an aerodynamically designed fuselage 21 is designed as a flying vehicle 2 for two people.
  • Fig. 3 shows the ferry operation of the vehicle 2 according to FIGS. 1-2 with a stationary
  • the arms 160 of the chassis 16 designed as spring struts 161, rest against the fuselage 21 when the vehicle 2 is ferrying.
  • the chassis 16 is articulated to the chassis of the fuselage 21, which is not designated in more detail, via the joint arrangement 20 with the axis of rotation d.
  • Fig. 4 shows a wheel propeller 1 of the multicopter formed vehicle 2 according to Fig. 1-3 with a representation of the cross-sectional profile of the ring blade 11 provided for ferry operation perpendicular to the plane of rotation R and along the axis of rotation t of the wheel propeller 1 and with a representation of the for flight operation Required asymmetrical wing profile 13 as a cross section of the annular wing 11 in the inclination plane N inclined with the angle of inclination ß relative to the plane of rotation R.
  • the annular wing 11 is formed in two or more parts and consists of a tire 10 with a tread 100 and a rim profile 110.
  • the tire 10 is designed as a pneumatic tire 102 and connected to the rim profile 110 in an airtight manner via an outer and an inner rim flange 111.
  • the asymmetrical wing profile 13 has a wing nose n formed by the pneumatic tire 102 and a wing trailing edge e formed by the rim profile 110, which are connected to one another by a tread chord p.
  • the wheel propeller 1 has four radial propeller blades 13 which are adjustable along an axis of rotation d at an angle of attack g with respect to the plane of rotation R and which connect the hub 14 to the annular wing 11.
  • the resulting flow C of the asymmetrical airfoil 13 is composed of the flow velocity A induced in the plane of rotation R by the radial propeller blades 13
  • the ring vane 11 In the plane of inclination N, perpendicular to the resulting flow C, the ring vane 11 generates a direction of rotation T and inclined forward
  • Lifting force D which is divided into a propulsive force E and a suction force H.
  • the tangential drive force F and the traction force G are derived from the propulsion force E.
  • the tangential driving force F is counteracted by the rotational resistance K, while the traction force G is counteracted by the thrust resistance L.
  • FIG. 5 shows a vehicle 2 which is designed as a multicopter with four wheel propellers 1. In ferry operation, two wheel propellers 1 opposite one another have 1
  • the multicopter can be used as a whiz with these
  • Wheel propeller 1 in each case by a rotation about the joint arrangement 20 in the
  • Rotation axis d can be rotated into a horizontal position so that in
  • Flight operations all four wheel propellers 1 can be used.
  • the annular wing 11 has the asymmetrical wing profile 13 in the inclination plane N inclined at an inclination angle ⁇ with respect to the plane of rotation R, which is flown against by the resulting flow C in the inclination plane N.
  • the radial propeller blades 12 induce the
  • the resulting flow C is made up of the flow speed A and the rotational speed B and effects over the entire circumference of the annular wing 11 on the circular
  • Pressure point line q represents the lift force D.
  • the resulting lift force D is inclined in the direction of rotation T and is divided into a propulsive force E and a suction force H.
  • the tangential drive force F and the traction force G are derived from the propulsion force E.
  • the tangential driving force F is counteracted by the rotational resistance K, while the traction force G is counteracted by the thrust resistance L.
  • Fig. 6 shows the flight operation of the multicopter according to FIG. 5 with four each with
  • Fig. 7 shows the multicopter according to Fig. 5-6 in ferry operation.
  • the stability around the transverse axis y is achieved by controlling the torque of the two for the
  • Ferry operation provided wheel propeller 1 on the axis of rotation t.
  • FIG. 8 shows a vehicle 2 which is designed as a multicopter with four wheel propellers 1 and a steering axis which is arranged coaxially to the floch axis z during ferry operation.
  • all four wheel propellers 1 are in contact with the ground via the tread 100 of the tire 10 and are each articulated to the two-part or multi-part fuselage 21 of the multicopter via outriggers 160 of the chassis 16.
  • the vehicle 2 is jacked up by means of an unspecified stand or an air cushion so that the four wheel propellers 1 are also in the
  • a two-part or multi-part ring wing 11 which is formed from the rim profile 110 and a pneumatic tire 102 supported by an inflatable tube 104, is provided for the ferry operation.
  • the pneumatic tire 102 has a convex tread 100 in the
  • Ferry operation is supported by the inflated tube 104.
  • the pneumatic tire 102 forms the concave pressure side of the annular wing 11, the airless one
  • Tube 104 and the tire 10 are fitted into a concave recess in the rim profile 110.
  • the aerodynamic effect of the wheel propeller 1 including the vector representation of the aerodynamically caused forces A-L corresponds to that in Fig.
  • FIG. 9 shows the flight operation of the multicopter according to FIG. 8 with four each with
  • FIG. 10 shows the multicopter according to FIGS. 8-9 with a two-part or multi-part fuselage 21, in which the vertical axis z forms the steering axis of the vehicle 2.
  • FIG. 11 shows a vehicle 2 as an aircraft with a linear folding structure 23 in the
  • the foldable aircraft is in ferry operation as a straddle carrier for an ISO Container formed and is held by four wheel propellers 1 and four wings 22 in the air.
  • the fuselage 21 is jacked up so that the wings 22 and the wheel propellers 1 can be pivoted from a vertical position, as shown in FIG. 12, in the joint arrangement 20 with the axis of rotation d of the landing gear 16 into a horizontal position.
  • the straddle carrier can take off during flight operations and is designed for the air transport of an ISO container.
  • FIG. 12 shows the straddle carrier according to FIG. 11 in ferry operation, where it takes on the function of a conventional straddle carrier and can move and stack ISO containers.
  • FIG. 13 shows a wheel propeller 1 of the straddle carrier according to FIGS. 11 -12 in a perspective overview with a vector illustration of the air forces caused by the annular wing 11 and with a sectional illustration of the for the ferry operation
  • the wheel propeller 1 has a plane of rotation R and is in the with an angle of inclination ⁇ with respect to the
  • Wheel propellers 1 cause the radial rotor blades 12 in the plane of rotation R an abrupt drop in pressure, so that the resulting flow C flows against the annular wing 11 with the cone angle ⁇ .
  • N In the plane of inclination N is the resulting
  • the tangential drive force F and the traction force G are derived from the propulsion force E.
  • the tangential driving force F is counteracted by the rotational resistance K, while the traction force G is counteracted by the thrust resistance L.
  • the solid rubber tire 101 has a tire profile which runs parallel to the angle of inclination ⁇ of the plane N of inclination.
  • FIG. 14 shows a vehicle 2 which is designed as an unmanned aircraft with a fuselage 21 and a wing 22 and, in flight operation, four wheel propellers 1 is driven.
  • Two of the wheel propellers 1 are each arranged at the ends of the wing 22, while two further wheel propellers 1 are each articulated to the wing 22 by means of a landing gear 16 in a joint arrangement 20 with the axis of rotation d.
  • the aircraft which is electrically driven by the wheel hub motors 150 of the wheel propellers 1, is used to transport goods.
  • the two outer wheel propellers 1 can also be replaced by ordinary propellers, since they do not have to be used for ferry operations.
  • FIG. 15 shows the aircraft according to FIG. 14 in ferry operation.
  • the two inner wheel propellers 1 are aligned parallel to the longitudinal axis x of the aircraft and form a landing gear 16 each with a spring strut 161 (see FIG. 17), which is supplemented by a nose wheel (not shown).
  • the two wheel propellers 1 are rotated by 90 degrees in the axes of rotation d of the joint arrangement 20.
  • FIGS. 14-15 shows a wheel propeller 1 of the aircraft according to FIGS. 14-15 in one
  • FIG. 1 Perspective overview with vector illustration of the air forces caused by the ring wing 11 and with two sectional views of the pneumatic tire 102, which is supported by an inflatable tube 104 during ferry operation, at the lower edge of the sheet and with a sectional illustration of the asymmetrical wing profile 13 of the ring wing 11 provided for flight operations upper margin.
  • the tube 104 In flight operation, the tube 104 is stowed in the concave curvature of the annular wing 11 formed by the rim profile 110 and the pneumatic tire 102.
  • the tube 104 is inflated so that the tread 100 of the pneumatic tire 102 assumes a convex shape.
  • the wheel propeller 1 has twelve along an axis of rotation d with one
  • Inclination plane N is made up of the flow speed A induced by the radial propeller blades 13, the rotational speed B, the
  • the pneumatic tire 102 has a tire profile, the grooves of which are closed in flight operation or are preferably at least more closed in flight operation than in ferry operation.
  • FIG. 17 shows the unmanned aircraft according to FIG. 14 in the ferry operation during take-off and landing, in which the two wheel propellers 1 of the left and right landing gear 16 each form a tandem, which in the ferry operation with the same direction of rotation T and in flight operation with the opposite direction of rotation T rotates.
  • FIG. 18 shows a vehicle 2 as a seaplane with a linear folding structure 23, which has two hulls 21, each designed as a floating body 210, and two wings 22 with a total of six wheel propellers 1.
  • Three axes of rotation d of the folding joints 230 each divide a supporting surface 22 into four sections. In flight operations are the
  • Folding joints 230 stiffened between the sections of the support surfaces 22 so that the two support surfaces 22 are rigidly connected to the two floating bodies 210.
  • FIG. 19 shows the folding structure 23 of the seaplane according to FIG. 18 in a folded position.
  • the ferry operation of the aircraft takes place on the treads 100 of the
  • Wheel propeller 1 parallel to transverse axis y of vehicle 2.
  • FIG. 20 shows a wheel propeller 1 of the seaplane according to FIGS. 18-19 in a perspective overview with a vector illustration of the air forces caused by the annular wing 11 and with a sectional illustration of the for ferry operation
  • the wheel propeller 1 has twelve radial propeller blades 13 which can be adjusted along an axis of rotation d at an angle of attack g with respect to the plane of rotation R and which connect the hub 14 to the ring blade 11.
  • the radial rotor blades 12 cause an abrupt pressure drop in the plane of rotation R, so that the resulting Flow C flows against the annular wing 11 with the cone angle a.
  • the ring vane 11 is in the inclination plane N inclined at an angle of inclination ⁇ with respect to the plane of rotation R from the resulting flow C, which is derived from the
  • Flow speed A formed from the rotational speed B of the wheel propeller 1 and from the flight speed M as well as the cone angle a, is flown against in such a way that the resulting lift force D is inclined in the direction of rotation T and is divided into a propulsion force E and a suction force H.
  • the tangential drive force F and the traction force G are derived from the propulsion force E.
  • Driving force F counteracts rotation resistance K, while traction force G counteracts thrust resistance L.
  • the solid rubber tire 101 has a tire profile, the grooves or lugs of which are aligned parallel to the angle of inclination ⁇ of the plane of inclination N with respect to the plane of rotation R.
  • FIG. 21 shows a vehicle 2 as a solar airplane with a three-dimensional folding structure 23, in which twenty-four airfoils 22 are each articulated at their ends in the axes of rotation d of the folding joints 230 to sixteen node bodies.
  • the wings 22 have wing flaps 220 and are covered over their entire surface (preferably more than 50% of the surface) with PV cells 221. In a circular opening one
  • Node body is in each case one driven by a wheel hub motor 150
  • Wheel propeller 1 gimbaled and assumes a lying position for the vertical take-off of the aircraft.
  • FIG. 22 shows a node body of the folding structure 23 of the solar aircraft according to FIG. 21 with a cardanic suspension of the wheel propeller 1 on a circular joint arrangement 20 of the landing gear 16 on the node body of the folding structure 23.
  • the wheel propeller 1 assumes for the flight operations a position rotated by 90 degrees. In flight operations, the
  • Wheel propeller 1 can be rotated through 90 degrees in the axis of rotation d of the joint arrangement 20, which is aligned parallel to the transverse axis y of the aircraft.
  • the cardanic suspension of the wheel propeller 1 in an axis of rotation d parallel to the axis z shown in FIG. 20 enables the aircraft to be steered in ferry operation.
  • FIG. 23 shows a spatially foldable module of the solar aircraft according to FIGS. 21-22 in the starting position for vertical take-off.
  • the one made up of four wings, four knot bodies and four wheel propellers 1 existing module stands on four spring struts 161, which are each connected to the hub 14 of a wheel propeller 1.
  • FIGS. 21-23 shows a node body of the folding structure 23 of the solar aircraft according to FIGS. 21-23 with an alternative suspension of the wheel propeller 1 on the joint arrangement 20, formed by a landing gear 16 with a spring strut 161.
  • the 25 shows a vehicle 2 as an aircraft with a folding formation of the spatial folding structure 23.
  • the aircraft consists of a plurality of airfoils 22 with wing flaps 220, which are arranged diagonally to the longitudinal axis x when driving and flying, and a plurality of knot bodies with wheel propellers 1.
  • the spatial folding structure 23 is folded by means of the wing flaps 220 one after the other parallel to the transverse axis y of the aircraft.
  • the wheel propellers 1 are aligned parallel to the longitudinal axis x. Those wheel propellers 1 that were the first to den
  • Losing contact with the ground are aligned for flight operations by a rotation through 90 degrees in the axis of rotation d of the joint arrangement 20 parallel to the transverse axis y of the aircraft and deliver thrust during flight operations.
  • those wheel propellers 1 that are the first to have contact with the ground are rotated again by 90 degrees in order to be able to switch from flight operations to ferry operations.
  • the spatial folding structure 23 is folded from the tail to the bow of the aircraft by means of the wing flaps 220 one after the other parallel to the transverse axis y, the wheel propellers 1 again being aligned parallel to the longitudinal axis x.
  • FIG. 26 shows the flight operation of the aircraft according to FIG. 25 with a folding formation in which twenty-four wing surfaces 22 are each articulated at their ends in the axes of rotation d of the folding joints 230 to sixteen node bodies and the spatial
  • Folding structure 23 is fully unfolded so that the support surfaces 22 and the node body lie in one plane.
  • the aircraft is propelled by sixteen wheel propellers 1, each arranged under the node bodies parallel to the transverse axis y.
  • FIGS. 25-26 shows the flight operation of the aircraft according to FIGS. 25-26 with a V-shaped folding formation which stabilizes the aircraft about the longitudinal axis x.
  • 28 shows the flight operation of the aircraft according to FIGS. 25-27 with a stepped folding formation, in which the spatial folding structure 23 from the bow in the foreground to the spot in the background has a step-like gradient with a gradient of ten degrees, so that, as 29, a wing 22 is not in the slipstream of the wing 22 that follows in the direction of flight.
  • FIG 29 shows the aircraft according to FIGS. 25-28 in flight operation with the stepped folding formation of the spatial folding structure 23 according to FIG. 28 in the view from the bow.
  • FIGS. 25-29 shows a node body of the spatial folding structure 23 of the solar aircraft according to FIGS. 25-29 with a suspension of the wheel propeller 1 formed by a landing gear 16 with four spring legs 161 on a joint arrangement 20 of the node body.
  • 31 shows a vehicle 2, which is driven by twelve wheel propellers 1, as a seaplane with a spatial folding structure 23, in which twenty wings 22 each at their ends in the axes of rotation d of the folding joints 230 at eight as
  • Floating body 210 formed hulls 21 are articulated, in a perspective bottom view of the flight operations. Distributed over the eight floats 210, that can
  • seaplane can hold two hundred thousand liters of water and is therefore not only used for fire fighting but also for irrigation
  • the spatial folding structure 23 can be expanded as desired in two directions, an area several square kilometers can be irrigated with one flight.
  • FIG. 32 shows the three-dimensional folding structure 23 of the seaplane according to FIG. 31 in a folded position for driving and stationary operation on land in a perspective view.
  • the seaplane can save space in one
  • FIG. 33 shows a vehicle 2, which is designed as a hybrid airship, the nozzle-shaped hull of which, as shown in FIG. 34, has an upper and a lower wing 22, in a bow-side perspective illustration of flight operations.
  • the airship is powered by eight wheel propellers 1 each with one
  • Wheel hub motor 150 driven.
  • the four wheel propellers facing the ground 1 can be rotated through ninety degrees for the ferry operation of the airship in the axis of rotation d of the joint arrangement 20 so that the airship can take off and land like an airplane.
  • FIG. 34 shows the ferry operation of the hybrid airship according to FIG. 33 in one
  • wings 22 with wing flaps 220 traverse the tubular hull and can be used as ailerons to initiate the climb during take-off operation.
  • Fig. 35 shows a vehicle 2, which is designed as a submersible vehicle and in
  • Diving operation is driven by four wheel propellers 1.
  • the submersible vehicle has a transparent shell, which is formed by cylindrical and spherical shells made of acrylic glass, so that up to eight passengers can have a view of the underwater world.
  • the shell body of the hull 21 is stiffened by four ring carriers and is connected to an equatorial ring-shaped floating body 210 which can hold ballast water for diving.
  • the wheel propellers 1 are each articulated to the floating body 210 by means of an arm 160 of the chassis 16 in the swivel joint d of the joint arrangement 20.
  • FIG. 36 shows the submersible vehicle according to FIG. 35 in the ferry operation on land.
  • the wheel propellers 1 are driven by wheel hub motors 150 and transmit the drive energy of the four wheel hub motors 150 via the treads 100 of the tires 10 to the sandy or stony ground of a coastal strip.

Landscapes

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Abstract

Eine Radpropelleranordnung (1, 16) für den Antrieb von Fahrzeugen (2) im Fahr-, Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb weist einen Radpropeller (1) und ein Fahrwerk (16) auf, welcher Radpropeller (1) eine Rotationsachse (t), eine Rotationsebene (R), einen Ringflügel (11), eine Nabe (14), ein Triebwerk (15) sowie eine Mehrzahl radialer, die Nabe (14) mit dem Ringflügel (11) verbindender Propellerblätter (12) aufweist, an welchem Ringflügel (11) ein Reifen (10) ausgebildet ist, welches Fahrwerk (16) eine Gelenkanordnung (20) aufweist, und welches Fahrwerk über die Gelenkanordnung (20) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, in welcher ersten Position und zweiten Position die Rotationsebenen (R) des Radpropellers (1) nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, welche erste Position dazu vorgesehen ist, einen Bodenkontakt des Reifens (10) zu ermöglichen, und welche zweite Position dazu vorgesehen ist, einen Schub für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb zu ermöglichen, bei welchem Radpropeller (1) der Ringflügel (11) in einem senkrecht zu der Rotationsebene (R) entlang der Rotationsachse (t) geführten Schnitt ein für den Fahrbetrieb geeignetes Profil mit einer Lauffläche (100) des Reifens (10) aufweist, während der Schrägschnitt des Ringflügels (11) in der mit einem Neigungswinkel (!) gegenüber der Rotationsebene (R) geneigten Neigungsebene (N) ein für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb geeignetes, strömungsdynamisch wirksames asymmetrisches Flügelprofil (13) mit einer der Rotationsachse (t) zugewandten Saugseite und einer äußeren Druckseite sowie mit einer kreisförmigen Druckpunktlinie (q) aufweist.

Description

Radpropelleranordnung und Fahrzeug mit Radpropelleranordnungen
Die Erfindung betrifft ein einheitliches Gesamtsystem aus einem Rad und einem
Propeller, im Folgenden kurz "Radpropeller" genannt, für den Antrieb von Fahrzeugen im Fahr-, Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb. Hierbei hat eine Radpropelleranordnung einen Radpropeller und ein Fahrwerk, und ein Fahrzeug hat mehrere
Radpropelleranordnungen.
Stand der Technik
Bei Fahrzeugen wird die Antriebsleistung des Motors mittels der Räder auf die
Fahrbahn übertragen, bei Luft- und Wasserfahrzeugen beschleunigen Propeller das umgebende Fluid, sodass ein Luft- bzw. ein Wasserfahrzeug nach dem Rückstoßprinzip von dem Propellerschub in Fahrtrichtung angetrieben wird. Ein Mantelpropeller erhöht im Standbetrieb den Propellerschub. Eine Korddüse hat das Profil eines Ringflügels mit einer den Propellerblättern zugewandten Saugseite. Die Anströmung der nicht mit den Propellerblättern rotierenden Ringdüse mit einem Konuswinkel als Folge der von den Propellerblättern induzierten Strömungsgeschwindigkeit bewirkt an der Innenseite der Ringdüse Auftrieb mit einer senkrecht zu der Rotationsebene der Propellerblätter gerichteten Traktionskraft. Die luftdichte Verbindung zwischen einem mit Druckluft beaufschlagten Reifen und einer Felge mit einer Nabe ist für den Fährbetrieb eines Fahrzeugs der weltweite Standard, wobei das Rad über ein Fahrwerk an das
Fahrgestell des Fahrzeugs angelenkt ist. Bei Helikoptern und Multicoptern bewirken Rotoren den für den Flugbetrieb erforderlichen Auftrieb und Vortrieb, während bei Flugzeugen Tragflächen zusammen mit Triebwerken den Flugbetrieb ermöglichen. Ein großer Teil der Antriebsleistung eines Propellers dient hier der Überwindung der Schwerkraft. Bei Luftschiffen, die leichter sind als die umgebende Luft, steht die volle Antriebsleistung des Propellers für den Vortrieb zur Verfügung. Bei Hybridluftschiffen wird der überwiegende Teil der Auftriebskraft von einem Füllgas bewirkt, während ein kleinerer Teil der Auftriebskraft aerodynamisch erzeugt wird, sodass ein Hybridluftschiff in ähnlicher Weise starten und landen kann wie ein Flugzeug. Flugzeuge benötigen für den Start- und Landebetrieb ein Fahrwerk, das im Flugbetrieb unerwünschten
Luftwiderstand verursacht und deshalb in der Regel eingezogen und innerhalb der aerodynamisch geformten Hülle des Rumpfs oder der Tragfläche verstaut wird. Im Flugbetrieb des Flugzeugs stellt das Fahrwerk eine erhebliche zusätzliche Last dar. Bei einem Flugzeug mit mehreren Triebwerken reichen bereits ein oder zwei Triebwerke für das Starten und Landen aus. Die Pfeilung einer Tragfläche vergrößert die
aerodynamisch wirksame Oberfläche und stabilisiert den Geradeausflug des Flugzeugs. Ein Wechselstrommotor in Verbindung mit einem Wechselrichter ermöglicht bei batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen die volle Leistungsentfaltung in
unterschiedlichen Drehzahlbereichen. Der Stand der Technik offenbart jedoch keine Lösung, mit der es gelingt, Rad und Reifen derart mit einem Propeller zu verschmelzen, dass die spezifischen Vorteile beider Systeme ohne Einbußen erhalten bleiben. Dem Stand der Technik entsprechende Fahrzeuge können als solitäre Einheiten aufgefasst werden, die ihre jeweilige Funktion umso besser erfüllen, je größer der Abstand zu der nächsten Einheit ist. Aktuelle Erkenntnisse über den Zusammenschluss einer Vielzahl von Individuen zu einem Schwarm betreffen energetische und organisatorische Vorteile, die in der Natur an Fisch- und Vogelschwärmen beobachtet werden. Die sogenannte Schwarm Intelligenz ist ein Bereich der künstlichen Intelligenz, die für die Organisation des Straßen- und Luftverkehrs zunehmend an Bedeutung gewinnen wird.
Aus der DE 10 2004 063 205 B3 geht ein Fluggerät mit Rotoren hervor, welche sowohl in der Luft als auch am Boden zur Fortbewegung nutzbar sind.
Aus der DE 10 2008 038 872 A1 geht ein hybrides Luftfahrzeug mit Ringflügeln an Bug und Heck hervor.
Aus der DE 10 2016 007 054 A1 geht ein Strömungskonverter mit einem
Strömungsleitwerk hervor.
Aus der CN 103213466 A geht ein Reifen mit einer Radnabe und Radialspeichen hervor.
Aus der CN 104859392 A geht ein Hebeflugkörper hervor.
Aus der DE 10 2012 010 937 A1 geht ein Fluggerät mit einer Mehrzahl von
Antriebsrotoren hervor, die schwenkbar mit dem Rumpf verbunden sind und damit einen Senkrechtstart ermöglichen.
Aus der DE 10 2015 010 239 A1 geht ein Antrieb für Helikopter, ein Ergänzungsantrieb für Turbofan-Flugzeuge und ein direkter Radantrieb für bodengebundene Fahrzeuge hervor. Aus der WO 03/066351 A1 geht ein Scheibenrad für Fahrzeuge hervor, bei dem eine Mehrzahl profilierter Streben, die die Nabe mit einer Felge verbinden, dazu ausgebildet sind, den Anpressdruck der Reifen eines Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten zu erhöhen.
Aus der DE 42 35 815 C2 geht ein Flugzeugfahrwerk hervor, bei dem für die Steuerung, Antriebs- und Kühlfunktion der Räder im Landebetrieb des Flugzeugs ein Lüfterrad vorgesehen ist.
Aus der US 621 ,195 vom 14. März 1899 geht das von Ferdinand Graf Zeppelin erfundene Luftschiff hervor. In einer Variante des Luftschiffs wird eine von mehreren in Reihe hintereinander angeordneten Luftschiffskörpern gebildete, kinematische
Gelenkkette beschrieben.
Aus der EP 0 313 925 B1 geht eine von Knoten und Stäben gebildete Faltstruktur hervor, bei der die Stäbe jeweils an ihren Enden mittels Drehgelenken an eine geradzahlige Anzahl von Knoten angelenkt sind. In einer entfalteten Stellung kann die Faltstruktur auf Rädern rollen.
Aufgabenstellung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik besteht die Aufgabe der
Erfindung darin, eine neuen Radpropelleranordnung und ein neues Fahrzeug mit solchen Radpropelleranordnungen bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Eine Radpropelleranordnung für den Antrieb von Fahrzeugen im Fahr-, Flug-,
Schwimm- oder Tauchbetrieb weist einen Radpropeller und ein Fahrwerk auf, welcher Radpropeller eine Rotationsachse, eine Rotationsebene, einen Ringflügel, eine Nabe, ein Triebwerk sowie eine Mehrzahl radialer, die Nabe mit dem Ringflügel verbindender Propellerblätter aufweist, an welchem Ringflügel ein Reifen ausgebildet ist, welches Fahrwerk eine Gelenkanordnung aufweist, und welches Fahrwerk über die
Gelenkanordnung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, in welcher ersten Position und zweiten Position die Rotationsebenen des
Radpropellers nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, welche erste Position dazu vorgesehen ist, einen Bodenkontakt des Reifens zu ermöglichen, und welche zweite Position dazu vorgesehen ist, einen Schub für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb zu ermöglichen, bei welchem Radpropeller der Ringflügel in einem senkrecht zu der Rotationsebene entlang der Rotationsachse geführten Schnitt ein für den Fährbetrieb geeignetes Profil mit einer Lauffläche des Reifens aufweist, während der Schrägschnitt des Ringflügels in der mit einem Neigungswinkel gegenüber der Rotationsebene geneigten Neigungsebene ein für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb geeignetes, strömungsdynamisch wirksames asymmetrisches Flügelprofil mit einer der
Rotationsachse zugewandten Saugseite und einer äußeren Druckseite sowie mit einer kreisförmigen Druckpunktlinie aufweist.
Dem Reifen und der Felge eines Radpropellers werden aerodynamische Funktionen zugewiesen. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Propellers im Fahr- und Flugbetrieb, im Fahr- und Schwimmbetrieb oder im Fahr- und Tauchbetrieb eines jeweils von einer Mehrzahl von Radpropellern angetriebenen, Fahrzeugs verbessert. Der von den radialen Propellerblättern bewirkte Propellerschub und der damit einhergehenden Druckabfall in der Rotationsebene des rotierenden Propellers wird für die Anströmung des Ringflügels mit einem Konuswinkel genutzt, sodass aus der Auftriebskraft des Ringflügels eine tangentiale Antriebskraft und eine senkrecht zu der Rotationsebene des Radpropellers wirkende Traktionskraft ableitbar sind.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen hervor. Im Einzelnen hat die Erfindung zumindest einen Teil der folgenden Vorteile:
- Verbesserung des Wirkungsgrads eines Propellers mittels eines Ringflügels
- Nutzung eines Radpropellers als Rad für den Fährbetrieb und als Propeller für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb eines Fahrzeugs
- Nutzung des Druckabfalls in der Rotationsebene des Radpropellers für eine
konvergente Anströmung des Ringflügels mit einem Konuswinkel
- Bereitstellung eines Drehmoments an der Welle des Radpropellers als eine aus der Auftriebskraft des Ringflügels resultierende Kraft
- Bereitstellung einer senkrecht zu der Rotationsebene wirkenden Traktionskraft als eine aus der Auftriebskraft des Ringflügels resultierende Kraft
- Variante eines Ringflügels mit einer Lauffläche aus Gummi, Kunststoff oder Metall
- Variante eines Ringflügels mit einem Felgenprofil für einen Vollgummireifen oder für einen Luftreifen - Variante mit einem Elektroantriebs für Wasser-, Luft- und Tauchfahrzeuge
- Vorsehen hybrider Fahrzeuge für den Flug-, Fahr, Schwimm- und Tauchbetrieb
- Ersatz eines herkömmlichen Fahrwerks für Flugzeuge durch die Radpropeller
- Verwendung eines Radpropellers als Tandempropeller für das Fahrwerk eines
Flugzeugs
- Vermeidung der Wirbelbildung und Wirbelablösung an den Blattspitzen der radialen Propellerblätter
- Nutzung eines Radpropellers mit einer hohen Laufruhe aufgrund der zweifachen Lagerung der radialen Propellerblätter an der Nabe und an dem Ringflügel
- Reduktion der Verletzungsgefahr, die von den rotierenden Propellerblättern ausgeht, durch den umgebenden Ringflügel
- Nutzung eines Fahrzeugs mit einer Faltstruktur, das im Fahr- und Rangierbetrieb auf den Radpropellern rollt
- Vorsehen einer linearen Faltstruktur für Flugzeuge mit mindestens einem Rumpf und mindestens einer Tragfläche
- Nutzung einer in zwei Richtungen erweiterbaren Faltstruktur für Flugzeuge, die aus einer Mehrzahl von Tragflächen, Knotenkörpern und Radpropellern besteht
- Nutzung der Kinematik einer Faltstruktur für den Flug-, Fahr- und Schwimmbetrieb eines von Radpropellern angetriebenen Fahrzeugs
- Verwirklichung eines fahr- und faltbaren Wasserflugzeugs als Feuerlöschflugzeug mit Turboprop-Triebwerken für die Radpropeller
- Nutzung der Kinematik einer Faltstruktur für die Aufnahme und den Abbau
aerodynamischer und hydrodynamischer Belastungen eines Flugzeugs bzw. eines Wasserflugzeugs
- Nutzung der Faltstruktur für die Ausrichtung der Tragflächen eines Solarflugzeugs zur Sonne mittels der Radpropeller
- Nutzung der Faltstruktur für unterschiedliche energiesparende Flugformationen, wie einer V-Formation oder einer Stufen-Formation
- Nutzung der Faltstruktur bei Start und Landung eines Flugzeugs
Übergreifende Beschreibung
Der Radpropeller im Fährbetrieb Der Querschnitt des Ringflügels senkrecht zu der Rotationsebene entlang der
Rotationsachse weist einen für den Fährbetrieb des Radpropellers vorgesehenen Reifen mit der Lauffläche auf. Der Reifen wird entweder von dem äußeren Umfang des Ringflügels selbst oder von einem mit einem Felgenprofil des Ringflügels verbundenen Vollgummi- oder Luftreifen gebildet. An einem schlauchlosen Luftreifen ist zwischen dem inneren und dem äußeren Felgenhorn eines Felgenprofils aus Metall oder
Kunststoff und dem Reifenwulst des Luftreifens eine luftdichte Verbindung vorgesehen, wobei der Luftreifen, die Flügelnase und das Felgenprofil den restlichen Teil des asymmetrischen Flügelprofils einschließlich der Flügelhinterkante bilden. Im Falle eines von einem aufblasbaren Schlauch gestützten Luftreifens wird der Schlauch für den Fährbetrieb aufgeblasen, sodass die Lauffläche des Luftreifens eine konvexe Form annimmt. Im Flugbetrieb ist der Luftreifen bevorzugt zusammen mit dem Schlauch in der konkaven Außenseite des Felgenprofils verstaut, sodass die konkave Druckseite des asymmetrischen Flügelprofils von der Lauffläche des Luftreifens gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist die kraftschlüssige Verbindung eines Felgenprofils aus Metall oder Kunststoff mit einem Vollgummireifen, wobei die Saugseite des asymmetrischen Flügelprofils von dem Felgenprofil und die Druckseite von der Lauffläche des
Vollgummireifens gebildet wird. Die Lauffläche des Reifens hat ein Reifenprofil, das entweder von Rillen oder von Stollen der Lauffläche gebildet wird, welche jeweils parallel zu dem Neigungswinkel der Neigungsebene verlaufen. Die Lauffläche eines Vollgummireifens oder eines Luftreifens ist dazu ausgebildet, den fahrdynamischen Belastungen standzuhalten und Antriebs- und Bremskräfte auf die Fahrbahn zu übertragen. Im Fährbetrieb wird der Radpropeller als Rad genutzt, das in einer
Gelenkanordnung mittels eines Fahrwerks mit einem Federbein an das Fahrzeugs angelenkt ist. Für die Aufnahme hoher Belastungen bei Start und Landung kann der Radpropeller auch als Tandem-Propeller ausgebildet werden, wobei die Drehrichtung der beiden parallel zueinander angeordneten Propellerscheiben im Fährbetrieb gleichsinnig ist und im Flugbetrieb des Fahrzeugs gegensinnig sein kann. Die Drehung eines Radpropellers vom Fahr- in den Flugbetrieb und umgekehrt erfolgt in einer Drehachse der Gelenkanordnung, die bevorzugt parallel zu der Längs-, Quer- oder Hochachse ausgerichtet ist. Die Gelenkanordnung einer kardanischen Aufhängung des Fahrwerks ermöglicht es, die Rotationsebene des Radpropellers im Flugbetrieb des Fahrzeugs in jede beliebige Stellung zwischen der Längs-, Quer- und Hochachse des Fahrzeugs zu drehen. Bei der Geradeausfahrt ist die Rotationsebene des Radpropellers parallel zu der von der Längs- und der Hochachse definierten Ebene ausgerichtet. Im Fährbetrieb wird das Fahrzeug mit einem Lenkeinschlag der Radpropeller gegenüber der Längsachse gelenkt. Im Flugbetrieb des Fahrzeugs nimmt die Rotationsebene des Radpropellers entweder eine stehende, zu der Quer- und der Hochachse parallele, oder eine liegende, zu der Längs- und der Querachse parallele Stellung ein. Ein Drehstrom- Synchron-Motor, der bevorzugt elektrisch ist und weiter bevorzugt als ein
Radnabenmotor mit einer Generatorfunktion ausgebildet ist, kann im Fährbetrieb des Fahrzeugs beim Bremsen die kinetische Energie in elektrische Energie wandeln, wobei der Reifen des Radpropellers im Fährbetrieb die Antriebskraft des Radnabenmotors und die Bremskraft auf die Fahrbahn überträgt.
Der Radpropeller im Flugbetrieb
Der Schrägschnitt des Ringflügels entlang der mit einem Neigungswinkel gegenüber der Rotationsebene geneigten Neigungsebene weist das für den Flugbetrieb des Radpropellers vorgesehene, aerodynamisch wirksame asymmetrische Flügelprofil mit einer der Rotationsachse zugewandten Saugseite und einer äußeren Druckseite sowie mit einer kreisförmigen Druckpunktlinie und bevorzugt mit einer sich von der Flügelnase bis zu der Flügelhinterkante erstreckenden und bevorzugt parallel zu der
Rotationsachse ausgerichteten Profilsehne auf. Im Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb eines Fahrzeugs wird der Ringflügel von einer resultierenden Anströmung angeströmt, die sich aus der von dem Schub der radialen Propellerblätter induzierten
Strömungsgeschwindigkeit des jeweiligen Fluids und ggf. auch aus der
Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, aus der Umlaufgeschwindigkeit des Ringflügels sowie aus dem Konuswinkel zusammensetzt. Die Beschleunigung des Fluids mittels der radialen Propellerblätter induziert in der Rotationsebene einen abrupten Druckabfall und eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit, sodass der Ringflügel über seinen gesamten Umfang mit einem Konuswinkel angeströmt wird. Dementsprechend liegt die Saugseite des asymmetrischen Flügelprofils auf der Innenseite des Ringflügels, wobei die Profilsehne des asymmetrischen Flügelprofils entweder parallel zu der
Rotationsachse ausgerichtet ist oder in Fahrtrichtung ein Gefälle hat, das in der
Neigungsebene dem Betrag des Konuswinkels entspricht. Aus dem an der Innenseite über den gesamten Umfang des Ringflügels wirkenden Auftriebskraft resultiert eine in Drehrichtung und in Fahrtrichtung geneigte Vortriebskraft. Diese Vortriebskraft ist in eine tangentiale Antriebskraft und in eine in Fahrtrichtung wirkende Traktionskraft aufteilbar. Unabhängig von dem jeweiligen Fluid, Luft oder Wasser, benötigt der Radpropeller bei einer vorgegebenen Drehzahl eine geringere Antriebsleistung als ein herkömmlicher Propeller. Die Antriebsleistung des Radpropellers kann um bis zu 20% reduziert werden. Der Anstellwinkel der radialen Propellerblätter gegenüber der
Rotationsebene kann entlang einer radialen Drehachse variiert werden, sodass die Wirksamkeit des Radpropellers an unterschiedliche Fahrtgeschwindigkeiten angepasst werden kann und der Radpropeller im Flugbetrieb oder im Schwimmbetrieb des
Fahrzeugs als Verstellpropeller arbeitet. Eine Vielzahl von Propellerblättern, die die Nabe mit dem Ringflügel verbinden, wird als Fan bezeichnet. Bei hohen Drehzahlen überträgt der Fan sehr viel Energie auf das Fluid. Der Neigungswinkel der einzelnen Propellerblätter, deren Vorderkanten bevorzugt mit der Flügelnase des asymmetrischen Flügelprofils verbunden sind, gibt in der Neigungsebene den Winkel für die diagonale Überströmung des Ringflügels vor. Im Flugbetrieb des Fahrzeugs hat die
Rotationsebene des Radpropellers entweder eine stehende, bevorzugt zu der Quer- und der Hochachse parallele Ebene oder eine liegende, bevorzugt zu der Längs- und der Querachse parallele Ebene oder kann in jede beliebige Stellung zwischen den von jeweils zwei der Achsen aufgespannten Ebenen gedreht werden. Für den Flugbetrieb ist das asymmetrische Flügelprofil des Ringflügels für unterschiedliche
Schnelllaufzahlen innerhalb eines Geschwindigkeitsbands ausgelegt und wird in der Neigungsebene im Bereich des gewählten Geschwindigkeitsbands laminar umströmt. Bei Über- oder Unterschreitung einer minimalen bzw. maximalen Schnelllaufzahl reißt die resultierende Anströmung an dem asymmetrischen Flügelprofil ab.
Fahrzeuge
Unter dem Oberbegriff Fahrzeuge sind im Rahmen der Erfindung Luftfahrzeuge und Amphibienfahrzeuge zusammengefasst, die als Luftfahrzeuge an Land und in der Luft und als Amphibienfahrzeuge an Land und im Wasser jeweils von mehreren
Radpropellern angetrieben werden. Die Luftfahrzeuge betreffen insbesondere
Flugdrohnen, Multicopter, Flugzeuge, Solarflugzeuge, faltbare Flugzeuge und
Wasserflugzeuge sowie Hybridluftschiffe. Die Amphibienfahrzeuge betreffen
insbesondere landgängige Wasserflugzeuge, Feuerlöschflugzeuge, sowie
Schwimmwagen und Tauchfahrzeuge. An einem Luftschiff oder an einem hybriden Luftschiff ist eine Mehrzahl von Radpropellern mit einem Abstand zu dem
Luftschiffskörper angeordnet, die mittels einer in alle Richtungen drehbaren Aufhängung den Antrieb und die Steuerung des Luftschiffs übernehmen. An einem Multicopter sind mindestens zwei Radpropeller in einer Gelenkanordnung des Fahrwerks mit
mindestens einer Drehachse an einen für den Transport von Personen und/oder Gütern ausgebildeten Rumpf angelenkt. Der Rumpf weist entweder ein von einer
Fachwerkkonstruktion gebildetes Fahrgestell mit einer Hülle oder eine von Längs- und Querrippen gebildete Schalenkonstruktion mit einer schubsteif ausfachenden Hülle auf. Die Reifen der Ringflügel stehen im Fährbetrieb auf einer Fahrbahn auf und können für den Flugbetrieb mittels eines Auslegers mit einem Drehwinkel von 90-120 Grad in einer zu der Längs-, Quer- oder Hochachse parallelen Drehachse gegenüber dem Rumpf verschwenkt werden, sodass die Radpropeller im Flugbetrieb eine liegende Stellung gegenüber der Erdoberfläche einnehmen. In der Startphase tragen sämtliche
Radpropeller mit dem von den radialen Propellerblättern bewirkten Schub und mit der von den Ringflügeln generierten Traktionskraft zu dem Abheben des Multicopters bei. Vor dem Start wird der Rumpf in einer Parkstellung des Fahrzeugs zur Vorbereitung des Flugbetriebs mittels eines Ständers oder eines aufblasbaren Kissens aufgebockt.
Im Flugbetrieb kann der Multicopter um die Längsachse, um die Querachse und um die Hochachse des Fahrzeugs gedreht werden, wobei die Steuerung jeweils über die Drehzahl der Radpropeller erfolgt. Der Multicopter kann als Drohne autonom fahren und fliegen oder wird pilotiert gesteuert. An einem Flugzeug ist mindestens ein Rumpf starr mit mindestens einer Tragfläche verbunden. An einem viermotorigen Flugzeug z.B. sind zwei der Radpropeller jeweils über die Gelenkanordnung der Fahrwerke mit der
Tragfläche verbunden und können bei Start und Landung um 90 Grad gedreht werden, um ein herkömmliches Fahrwerk zu ersetzen, während zwei weitere Propeller mit den Enden der Tragflächen verbunden sind und bei Start und Landung für den nötigen Schub sorgen. Ein Radpropeller mit einem Turboprop-Antrieb hat einen großen
Durchmesser, sodass das Triebwerk bevorzugt unterhalb der Tragfläche angeordnet ist. Bei einem batteriebetriebenen Flugzeug, dessen Flugleistungen mit denen eines
Learjets vergleichbar sind, weist der Radpropeller eine Vielzahl von radialen
Propellerblättern auf, die einen Fan bilden, der bevorzugt vor der Tragfläche angeordnet ist, sodass in der Startphase des Flugzeugs die von dem Fan bewirkte Luftströmung an den Tragflächen eine Auftriebskraft erzeugt. An einem Wasserflugzeug ist die
Tragfläche starr mit einem als Schwimmkörper ausgebildeten Rumpf verbunden. Das Triebwerk des Radpropellers besteht entweder aus einem Radnabenmotor oder, wie im Falle eines Feuerlöschflugzeugs, aus einem thermodynamischen Turboprop-Triebwerk. Faltstrukturen für Fahrzeuge
Im Rahmen der Ausführungsformen der Erfindung sind Faltstrukturen für Fahrzeuge vorgesehen, die für den Fährbetrieb zusammengefaltet werden können, um ein
Fahrzeug als kompaktes Bündel aus stabförmigen Elementen mittels der Radpropeller rangieren und parken zu können. Bei einer linearen Faltstruktur für ein Flugzeug wird die Tragfläche gefaltet und ist mittels einer Mehrzahl von parallel zu der Längsachse angeordneten Faltgelenken mit Drehachsen in einzelne Tragflächenabschnitte untergliedert und mit dem Rumpf derart verbunden, dass die einzelnen
Tragflächenabschnitte für den Flugbetrieb des Flugzeugs entfaltet werden und eine zusammenhängende, starr mit dem Rumpf verbundene Tragfläche bilden, wobei die Faltgelenke für den Flugbetrieb arretiert sind. An einem linear faltbaren Wasserflugzeug sind eine Mehrzahl von Tragflächenabschnitten jeweils an ihren Enden mittels
Faltgelenken mit Drehachsen an eine Mehrzahl von Schwimmkörpern angelenkt und bilden eine Faltstruktur. Im Fährbetrieb kann das Wasserflugzeug sowohl in einer gefalteten als auch in einer entfalteten Betriebsstellung auf den Reifen der Ringflügel rollen. Im Flug- und Schwimmbetrieb ist das Wasserflugzeug entfaltet. Eine räumliche, in zwei Richtungen erweiterbare Faltstruktur für ein Flugzeug besteht aus einer beliebig vergrößerbaren, geraden Anzahl von Knotenkörpern und aus einer Mehrzahl von diagonal zu der Längsachse des Flugzeugs angeordneten Tragflächen, die jeweils in den Drehachsen der Faltgelenke an die Knotenkörper angelenkt sind. Besonders vorteilhaft ist eine Faltstruktur mit einer geradzahligen Anzahl von Knotenkörpern, bei der die Tragflächen und die Knotenkörper untereinander jeweils eine Vielzahl von Quadraten, Rauten oder Rechtecken bilden. Die Tragflächen sind mit Drehgelenken an die Knotenkörper angelenkt, wobei die Kinematik eines Faltgelenks variiert werden kann, sodass es im Faltbetrieb frei beweglich und im Flugbetrieb eingeschränkt beweglich ist. Ist die Drehung in der Drehachse des Faltgelenks mit einem Widerstand verbunden, kann der für die Verformung notwendige Energieaufwand für den Abbau aerodynamischer Belastung genutzt werden. Eine entsprechende Verformungsarbeit kann von einem pneumatischen oder hydraulischen System, das mit dem Faltgelenk gekoppelt ist, geleistet werden. Die Kinematik der Faltstruktur kann dadurch erweitert werden, dass zwei sich an einem Knotenkörper durchdringende Gelenkketten aus Tragflächen und Knotenkörpern um die Hochachse gegeneinander verdreht werden können, wobei sich aus den Quadraten Rauten bilden. Dieser zusätzliche Freiheitsgrad einer Faltstruktur ermöglicht auch die Ausbildung einachsig und zweiachsig gekrümmter Strukturformen des Faltwerks. Für den Flugbetrieb eines Flugzeugs ist jedoch eine eingeschränkte Kinematik der Faltstruktur von Vorteil, die es ermöglicht, dass alle Knotenkörper einer Faltstruktur jeweils in einer Ebene liegen, wobei äußere, dynamisch bewirkte Kräfte gleichmäßig auf sämtliche Faltgelenke einer Faltstruktur verteilt werden. Mögliche Anwendungen für ein Flugzeug mit einer räumlichen Faltstruktur sind von der Größe des jeweiligen Flugzeugs abhängig. Kleinere Faltstrukturen können als Drohnen fliegen. Tragflächen, die mit Photovoltaik-Zellen (PV-Zellen) bestückt sind, bilden einen großflächigen Nurflügler, der sehr lange in der Luft bleiben kann. Tragflächen mit einer Profildicke größer 2 m können ggf. als Kabine für Flugpassagiere ausgebildet werden, wobei die modulare Bauweise einer Faltstruktur an unterschiedliche Passagierzahlen angepasst werden kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante kann das Faltflugzeug senkrecht starten und landen und ist damit nicht notwendigerweise auf eine Start- und Landebahn angewiesen. Andererseits können erheblich größere Lasten mit einem Flugzeug, das von einer Startbahn aus startet und den aerodynamischen Auftrieb der Tragflächen nutzt, in die Luft gebracht werden. Hier können die
Radpropeller beim Start sukzessive vom Fahr- in den Flugmodus übergehen, wobei die Faltung der Faltstruktur mit Flügelklappen gesteuert wird. Im Falle eines Solarflugzeugs sind die Tragflächen vollflächig (bevorzugt mehr als 50 % der Fläche) mit PV-Zellen bestückt. Im Fährbetrieb ist die Faltstruktur entfaltet, sodass das Flugzeug auf den Reifen der Radpropeller rollen und mit einem synchron gesteuerten Lenkeinschlag der Radpropeller gelenkt werden kann. Im Flugbetrieb ist die Faltstruktur entfaltet und kann aerodynamische Belastungen z.B. aus Turbulenzen durch fortwährende Verformung der Faltstruktur aufnehmen und abtragen. Ein in zwei Richtungen erweiterbares
Faltflugzeug kann deshalb besonders leicht ausgebildet werden. Das Solarflugzeug kann mittels Flügelklappen der Tragflächen so gesteuert werden, dass die PV-Zellen zur Sonne ausgerichtet sind. Bei Start und Landung eines räumlich faltbaren Flugzeugs wird die Faltstruktur mittels der Flügelklappen der Reihe nach quer zu der Längsachse des Flugzeugs gefaltet, wobei beim Start sämtliche Radpropeller parallel zu der
Längsachse ausgerichtet sind und diejenigen Radpropeller, die als Erste den
Bodenkontakt verlieren, durch eine Drehung um die Drehachse der Gelenkanordnung für den Flugbetrieb parallel zu der Querachse des Flugzeugs ausgerichtet werden, um das Flugzeug im Flugbetrieb anzutreiben. Bei der Landung werden diejenigen
Radpropeller, die als Erste Bodenkontakt haben und vom Flugbetrieb in den Fährbetrieb wechseln, mittels der Gelenkanordnungen des Fahrwerks wieder in eine zu der in Flugrichtung ausgerichteten Längsachse parallele Stellung gedreht. Ein räumlich faltbares Wasserflugzeug weist eine Faltstruktur auf, bei der eine Mehrzahl von jeweils diagonal zu der Längsachse des Wasserflugzeugs angeordneten Tragflächen jeweils in den Drehachsen der Faltgelenke an eine Mehrzahl von Schwimmkörpern angelenkt sind. Im Ruhezustand ist das Wasserflugzeug gefaltet und steht auf den Reifen der Ringflügel. Sowohl in einer gefalteten als auch in einer entfalteten Betriebsstellung der Faltstruktur kann das Wasserflugzeug auf den Reifen der Ringflügel parallel zu der Querachse rollen. Für den Flug- und Schwimmbetrieb ist eine entfaltete
Betriebsstellung der Faltstruktur vorgesehen. Ein von Turboprop-Triebwerken der Radpropeller angetriebenes Wasserflugzeug ist bevorzugt als Feuerlöschflugzeug ausgebildet, das eine der Anzahl der Schwimmkörper entsprechende große
Wassermenge aufnehmen kann. Ein Flugzeug mit einer räumlichen Faltstruktur kann durch den Zusammenschluss einer Vielzahl einzelner Flugdrohnen gebildet werden. Dabei besteht eine einzelne Flugdrohne jeweils aus vier Tragflächen mit Flügelklappen und aus einer Mehrzahl jeweils mittels eines Federbeins des Fahrwerks in einer Gelenkanordnung an einen Rumpf angelenkter Radpropeller. Die Tragflächen kreuzen sich in zwei vertikal voneinander beabstandeten Ebenen und sind diagonal zu der Flugrichtung angeordnet. Eine Vielzahl einzelner Flugdrohnen kann als ein
zusammenhängendes Flugzeug gemeinsam fliegen, indem jeweils die äußeren Enden der Tragflächen einander benachbarter Flugdrohnen temporär untereinander verbunden sind, sodass sich die einzelnen Flugdrohnen am Zielort voneinander trennen können, um unterschiedliche Destinationen anzufliegen oder anzufahren.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Fahrzeug als Multicopter mit drei Radpropellern mit Querschnitten des Ringflügels für den Fahr- und Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht Fig. 2 den Multicopter nach Fig. 1 im Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 3 den Multicopter nach Fig. 1 im Fährbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 4 ein Propellerrad des Multicopters nach Fig. 1 -3 mit Darstellung des Reifens für den Fährbetrieb und mit Darstellung der aerodynamisch bewirkten Kräfte an dem asymmetrischen Flügelprofil in der perspektivischen Übersicht und in Detailschnitten des Ringflügels
Fig. 5 ein Fahrzeug als Multicopter mit vier Radpropellern mit Querschnitten des Ringflügels für den Fahr- und Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 6 den Multicopter nach Fig. 5 im Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 7 den Multicopter nach Fig. 5 im Fährbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 8 ein Fahrzeug als Multicopter mit Zentralgelenk und vier Radpropellern mit Querschnitten des Ringflügels für den Fahr- und Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 9 den Multicopter nach Fig. 8 im Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 10 den Multicopter nach Fig. 8-9 im Fährbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 11 ein Fahrzeug als faltbares Flugzeug mit vier Radpropellern und mit vier
Tragflächen im Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 12 das faltbare Flugzeug nach Fig. 11 im Fährbetrieb in der perspektivischen
Übersicht
Fig. 13 einen Radpropeller des Fahrzeugs nach Fig. 11 -12 mit Darstellung des Ringflügels jeweils im Querschnitt, für den Flugbetrieb oben und für den Fährbetrieb unten
Fig. 14 ein Fahrzeug als Flugzeug mit vier Radpropellern im Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 15 das Flugzeug nach Fig. 14 im Fährbetrieb bei Start und Landung in der perspektivischen Übersicht
Fig. 16 einen Radpropeller des Flugzeugs nach Fig. 14-15 mit Darstellung der aerodynamisch bewirkten Kräfte in der perspektivischen Übersicht und mit Darstellung der Schnitte durch den Ringflügel für den Flug- und Fährbetrieb
Fig. 17 ein Fahrzeug als Flugzeug mit sechs Radpropellern im Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 18 ein Fahrzeug als faltbares Wasserflugzeug mit sechs Radpropellern im
Flugbetrieb in der perspektivischen Übersicht
Fig. 19 das gefaltete Wasserflugzeug nach Fig. 18 in der perspektivischen Übersicht Fig. 20 einen Radpropeller des Flugzeugs nach Fig. 18-19 in der perspektivischen Übersicht mit Darstellung der aerodynamischen Kräfte am Ringflügel und mit
Darstellung der Schnitte für den Flug- und Fährbetrieb
Fig. 21 ein Fahrzeug als senkrecht startendes Flugzeug mit einer in zwei Richtungen erweiterbaren Faltstruktur in der perspektivischen Übersicht
Fig. 22 einen Knotenkörper der Faltstruktur des Flugzeugs nach Fig. 21 in der perspektivischen Übersicht
Fig. 23 ein von vier Tragflächen gebildetes Modul des Flugzeugs nach Fig. 21 -22 in der perspektivischen Übersicht
Fig. 24 einen alternativen Knotenkörper der Faltstruktur des Flugzeugs nach Fig. 21-23 in der perspektivischen Übersicht
Fig. 25 die Faltstruktur eines Flugzeugs im Startbetrieb in der perspektivischen
Übersicht
Fig. 26 den Flugbetrieb des Flugzeugs nach Fig. 25 in voller Entfaltung in der perspektivischen Übersicht
Fig. 27 den Flugbetrieb des Flugzeugs nach Fig. 25-26 in einer V-Formation in der perspektivischen Übersicht
Fig. 28 den Flugbetrieb des Flugzeugs nach Fig. 25-27 in einer Stufenformation in der perspektivischen Übersicht
Fig. 29 die Stufenformation des Flugbetriebs des Flugzeugs nach Fig. 28 in einer Frontalansicht
Fig. 30 den Knotenkörper der Faltstruktur für ein Flugzeug mit einem Radpropeller nach Fig. 24-29 in der perspektivischen Übersicht
Fig. 31 ein Fahrzeug als Wasserflugzeug mit einer Faltstruktur in der perspektivischen Untersicht des Flugbetriebs
Fig. 32 das Wasserflugzeug nach Fig. 31 in einem gefalteten Zustand des Fährbetriebs in der perspektivischen Ansicht
Fig. 33 ein Fahrzeug als hybrides Luftschiff in der perspektivischen Ansicht des
Flugbetriebs
Fig. 34 das hybride Luftschiff nach Fig. 33 in einem schematischen Querschnitt des Fährbetriebs
Fig. 35 ein Tauchfahrzeug in der perspektivischen Ansicht des Tauchbetriebs
Fig. 36 das Tauchfahrzeug nach Fig. 35 in der perspektivischen Ansicht des
Fährbetriebs Im Folgenden sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden üblicherweise nur einmal beschrieben. Die Beschreibung ist figurenübergreifend aufeinander aufbauend, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 2 für zwei Personen, das sowohl für einen Fährbetrieb im Straßenverkehr als auch für einen Flugbetrieb ausgelegt ist. Das Fahrzeug 2 ist als Multicopter ausgebildet und weist drei Radpropeller 1 auf. Im Fährbetrieb stehen die drei Radpropeller 1 mit einem Reifen 10, der bei diesem Ausführungsbeispiel als Luftreifen 102 ausgebildet ist, auf einer Fahrbahn auf. Die drei Radpropeller 1 sind jeweils über das Fahrwerk 16 mit einem Ausleger 160, der als Federbein 161
ausgebildet ist, in dem Gelenk 20 mit der Drehachse d an den Rumpf 21 des Fahrzeugs 2 angelenkt. Für den Flugbetrieb werden die Radpropeller 1 in der Drehachse d mit einem Drehwinkel d verschwenkt und arretiert und nehmen im Flugbetrieb eine liegende Stellung gegenüber der Fahrbahn ein. Der Radpropeller 1 besteht aus einer zentralen Nabe 14, die einen Radnabenmotor 150 aufnimmt, aus vier radialen Propellerblättern 12, die die Nabe 14 mit dem Ringflügel 11 verbinden sowie aus einem Reifen 10, der den äußeren Umfang des Ringflügels 11 definiert. In einem Querschnitt senkrecht zu der Rotationsebene R weist der Ringflügel 11 das für den Fährbetrieb vorgesehene Felgenprofil 110 für den Luftreifen 102 auf, während der Querschnitt in einer mit einem Neigungswinkel ß gegenüber der Rotationsebene R geneigten Neigungsebene N das für den Flugbetrieb vorgesehene asymmetrische Flügelprofil 13 des Ringflügels 11 aufweist. Aus der von den radialen Propellerblättern 12 in der Rotationsebene R induzierten Strömungsgeschwindigkeit A und aus der Umlaufgeschwindigkeit B resultiert die Anströmung C, die in der Neigungsebene N das asymmetrische
Flügelprofil 13 mit dem Konuswinkel a derartig anströmt, dass über den gesamten inneren Umfang des Ringflügels 11 die Auftriebskraft D generiert wird, aus dem eine tangentiale Antriebskraft F und eine senkrecht zu der Rotationsebene R wirkende Traktionskraft G herleitbar sind.
Fig. 2 zeigt den Multicopter nach Fig. 1 im Flugbetrieb, bei dem die drei Radpropeller 1 jeweils über ein Fahrwerk 16 mit dem Ausleger 160 (vgl. Fig. 1 ) in der Drehachse d der Gelenkanordnung 20 mit einem Drehwinkel d für den Flugbetrieb ausgeklappt sind und eine liegende Stellung gegenüber der Erdoberfläche einnehmen. Über die Drehzahl der gegenläufig rotierenden Radpropeller 1 mit Drehrichtung T wird jeweils die Stabilität um die Achsen x,y,z hergestellt. Der Multicopter mit einem aerodynamisch gestalteten Rumpf 21 ist als fliegendes Fahrzeug 2 für zwei Personen ausgebildet.
Fig. 3 zeigt den Fährbetrieb des Fahrzeugs 2 nach Fig. 1 -2 mit einer stehenden
Anordnung der Radpropeller 1. Die als Federbeine 161 ausgebildeten Ausleger 160 des Fahrwerks 16 liegen im Fährbetrieb des Fahrzeugs 2 an dem Rumpf 21 an. Über die Gelenkanordnung 20 mit der Drehachse d ist das Fahrwerk 16 an das nicht näher bezeichnete Fahrgestell des Rumpfs 21 angelenkt.
Fig. 4 zeigt einen Radpropeller 1 des als Multicopter ausgebildeten Fahrzeugs 2 nach Fig. 1 -3 mit Darstellung des für den Fährbetrieb vorgesehenen Querschnittprofils des Ringflügels 11 senkrecht zu der Rotationsebene R und entlang der Rotationsachse t des Radpropellers 1 sowie mit Darstellung des für den Flugbetrieb erforderlichen asymmetrischen Flügelprofils 13 als Querschnitt des Ringflügels 11 in der mit dem Neigungswinkel ß gegenüber der Rotationsebene R geneigten Neigungsebene N. Der Ringflügel 11 ist zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet und besteht aus einem Reifen 10 mit einer Lauffläche 100 und einem Felgenprofil 110. Der Reifen 10 ist als Luftreifen 102 ausgebildet und über ein äußeres und ein inneres Felgenhorn 111 luftdicht mit dem Felgenprofil 110 verbunden. Das asymmetrische Flügelprofil 13 weist eine von dem Luftreifen 102 gebildete Flügelnase n und eine von dem Felgenprofil 110 gebildete Flügelhinterkante e auf, die durch eine Profilsehne p untereinander verbunden sind. Der Radpropeller 1 weist vier entlang einer Drehachse d mit einem Anstellwinkel g gegenüber der Rotationsebene R verstellbare radiale Propellerblätter 13 auf, die die Nabe 14 mit dem Ringflügel 11 verbinden. Die resultierende Anströmung C des asymmetrischen Flügelprofils 13 setzt sich aus der in der Rotationsebene R von den radialen Propellerblättern 13 induzierten Strömungsgeschwindigkeit A, der
Umlaufgeschwindigkeit B und dem in der Neigungsebene N vorhandenen Konuswinkel a zusammen. Senkrecht zu der resultierenden Anströmung C erzeugt der Ringflügel 11 jeweils in der Neigungsebene N eine in Drehrichtung T und nach vorne geneigte
Auftriebskraft D, die sich in eine Vortriebskraft E und eine Sogkraft H aufteilt. Aus der Vortriebskraft E leitet sich die tangentiale Antriebskraft F und die Traktionskraft G ab. Der tangentialen Antriebskraft F wirkt der Rotationswiderstand K entgegen, während der Traktionskraft G der Schubwiderstand L entgegenwirkt.
Fig. 5 zeigt ein Fahrzeug 2, das als ein Multicopter mit vier Radpropellern 1 ausgebildet ist. Im Fährbetrieb haben zwei einander gegenüberliegende Radpropeller 1
Bodenkontakt und sind über den Ausleger 160 des Fahrwerks 16 an den
quaderförmigen Rumpf 21 des Multicopters angelenkt. Zwei weitere, einander gegenüberliegende Radpropeller 1 sind starr mit dem Rumpf 21 verbunden. Für die Einleitung des Flugbetriebs kann der Multicopter als Senkrechtstarter mit diesen
Radpropellern 1 abheben, sodass die beiden für den Fährbetrieb vorgesehenen
Radpropeller 1 jeweils durch eine Drehung um die Gelenkanordnung 20 in der
Drehachse d in eine horizontale Stellung gedreht werden können, sodass im
Flugbetrieb alle vier Radpropeller 1 genutzt werden können. Für den Fährbetrieb ist ein zweiteilig oder mehrteilig ausgebildeter Ringflügel 11 , der aus dem Felgenprofil 110 und dem elastisch verformbaren Vollgummireifen 101 aufgebaut ist und mittels der
Lauffläche 100 des Vollgummireifens 101 Kontakt zu einer Fahrbahn hat, vorgesehen. Im Flugbetrieb weist der Ringflügel 11 in der mit einem Neigungswinkel ß gegenüber der Rotationsebene R geneigten Neigungsebene N das asymmetrische Flügelprofil 13 auf, das in der Neigungsebene N von der resultierenden Anströmung C angeströmt wird. In der Rotationsebene R induzieren die radialen Propellerblätter 12 die
Strömungsgeschwindigkeit A und bewirken durch den abrupten Druckabfall in der Rotationsebene R den Konuswinkel a. Die resultierende Anströmung C setzt sich aus der Strömungsgeschwindigkeit A und aus der Umlaufgeschwindigkeit B zusammen und bewirkt über den gesamten Umfang des Ringflügels 11 an der kreisförmigen
Druckpunktlinie q die Auftriebskraft D. In der Neigungsebene N ist die resultierende Auftriebskraft D in Drehrichtung T geneigt und teilt sich in eine Vortriebskraft E und eine Sogkraft H auf. Aus der Vortriebskraft E leitet sich die tangentiale Antriebskraft F und die Traktionskraft G ab. Der tangentialen Antriebskraft F wirkt der Rotationswiderstand K entgegen, während der Traktionskraft G der Schubwiderstand L entgegenwirkt.
Fig. 6 zeigt den Flugbetrieb des Multicopters nach Fig. 5 mit vier jeweils mit
gegensinniger Drehrichtung T rotierenden Radpropellern 1. Die Stabilität um die Längs-, Quer- und Hochachse x,y,z des Multicopters wird im Flugbetrieb über die Drehzahl der Radpropeller 1 gesteuert. Fig. 7 zeigt den Multicopter nach Fig. 5-6 im Fährbetrieb. Die Stabilität um die Querachse y erfolgt über die Steuerung des Drehmoments der beiden für den
Fährbetrieb vorgesehenen Radpropeller 1 an der Rotationsachse t.
Fig. 8 zeigt ein Fahrzeug 2, das mit vier Radpropellern 1 und einer im Fährbetrieb koaxial zu der Flochachse z angeordneten Lenkachse als ein Multicopter ausgebildet ist. Im Fährbetrieb haben alle vier Radpropeller 1 über die Lauffläche 100 des Reifens 10 Bodenkontakt und sind jeweils über Ausleger 160 des Fahrwerks 16 an den zweiteiligen oder mehrteiligen Rumpf 21 des Multicopters angelenkt. Für die Einleitung des Flugbetriebs wird das Fahrzeug 2 mittels nicht näher bezeichneter Ständer oder eines Luftkissens aufgebockt, sodass die vier Radpropeller 1 in die ebenfalls
dargestellte, für den Flugbetrieb vorgesehene liegende Position ausgeschwenkt werden können und der Multicopter als Senkrechtstarter abheben kann. Für den Fährbetrieb ist ein zweiteilig oder mehrteilig ausgebildeter Ringflügel 11 , der aus dem Felgenprofil 110 und einem von einem aufblasbaren Schlauch 104 gestützten Luftreifen 102 gebildet wird, vorgesehen. Der Luftreifen 102 hat eine konvexe Lauffläche 100, die im
Fährbetrieb von dem aufgeblasenen Schlauch 104 gestützt wird. Im Flugbetrieb bildet der Luftreifen 102 die konkave Druckseite des Ringflügels 11 , wobei der luftleere
Schlauch 104 und der Reifen 10 in eine konkave Vertiefung des Felgenprofils 110 eingepasst sind. Die aerodynamische Wirkung des Radpropellers 1 einschließlich der vektoriellen Darstellung der aerodynamisch bewirkten Kräfte A-L entspricht dem in Fig.
5 ausführlich erläuterten Ausführungsbeispiel.
Fig. 9 zeigt den Flugbetrieb des Multicopters nach Fig. 8 mit vier jeweils mit
gegensinniger Drehrichtung T rotierenden Radpropellern 1. Die Stabilität um die Längs-, Quer- und Hochachse x,y,z des Multicopters wird im Flug über die Drehzahl der
Radpropeller 1 gesteuert.
Fig. 10 zeigt den Multicopter nach Fig. 8-9 mit einem zweiteiligen oder mehrteiligen Rumpf 21 , bei dem die Hochachse z die Lenkachse des Fahrzeugs 2 bildet.
Fig. 11 zeigt ein Fahrzeug 2 als Flugzeug mit einer linearen Faltstruktur 23 im
Flugbetrieb. Das faltbare Flugzeug ist im Fährbetrieb als Portalhubwagen für einen ISO- Container ausgebildet und wird von vier Radpropellern 1 und vier Tragflächen 22 in der Luft gehalten. Vor dem Start des Flugbetriebs wird der Rumpf 21 aufgebockt damit die Tragflächen 22 und die Radpropeller 1 von einer vertikalen Stellung, wie in Fig. 12 gezeigt, jeweils in der Gelenkanordnung 20 mit der Drehachse d des Fahrwerks 16 in eine horizontale Stellung ausgeschwenkt werden können. Als ein faltbares Flugzeug kann der Portalhubwagen im Flugbetrieb abheben und ist für den Lufttransport eines ISO-Container ausgelegt.
Fig. 12 zeigt den Portalhubwagen nach Fig. 11 im Fährbetrieb, wo er die Funktion eines herkömmlichen Portalhubwagens übernimmt und ISO-Container bewegen und stapeln kann.
Fig. 13 zeigt einen Radpropeller 1 des Portalhubwagens nach Fig. 11 -12 in einer perspektivischen Übersicht mit vektorieller Darstellung der von dem Ringflügel 11 bewirkten Luftkräfte und mit einer Schnittdarstellung des für den Fährbetrieb
vorgesehenen Vollgummireifens 101 mit der Lauffläche 100 am unteren Blattrand und mit einer Schnittdarstellung des für den Flugbetrieb vorgesehenen asymmetrischen Flügelprofils 13 des Ringflügels 11 am oberen Blattrand. Der Radpropeller 1 hat eine Rotationsebene R und wird in der mit einem Neigungswinkel ß gegenüber der
Rotationsebene R geneigten Neigungsebene N von der aus der vektoriellen Addition der Strömungsgeschwindigkeit A und der Umlaufgeschwindigkeit B und aus dem Konuswinkel a resultierenden Anströmung C angeströmt. An dem rotierenden
Radpropeller 1 bewirken die radialen Rotorblätter 12 in der Rotationsebene R einen abrupten Druckabfall, sodass die resultierende Anströmung C den Ringflügel 11 mit dem Konuswinkel a anströmt. In der Neigungsebene N ist die resultierende
Auftriebskraft D in Drehrichtung T geneigt und teilt sich in eine Vortriebskraft E und eine Sogkraft H auf. Aus der Vortriebskraft E leitet sich die tangentiale Antriebskraft F und die Traktionskraft G ab. Der tangentialen Antriebskraft F wirkt der Rotationswiderstand K entgegen, während der Traktionskraft G der Schubwiderstand L entgegenwirkt. Der Vollgummireifen 101 hat ein Reifenprofil, das parallel zu dem Neigungswinkel ß der Neigungsebene N verläuft.
Fig. 14 zeigt ein Fahrzeug 2, das als ein unbemanntes Flugzeug mit einem Rumpf 21 und einer Tragfläche 22 ausgebildet ist und im Flugbetrieb von vier Radpropellern 1 angetrieben wird. Zwei der Radpropeller 1 sind jeweils an den Enden der Tragfläche 22 angeordnet, während zwei weitere Radpropeller 1 jeweils mittels eines Fahrwerks 16 in einer Gelenkanordnung 20 mit der Drehachse d an die Tragfläche 22 angelenkt sind. Das von Radnabenmotoren 150 der Radpropeller 1 elektrisch angetriebene Flugzeug dient dem Transport von Gütern. Die beiden äußeren Radpropeller 1 können auch durch gewöhnliche Propeller ersetzt werden, da sie nicht für den Fährbetrieb verwendet werden müssen.
Fig. 15 zeigt das Flugzeug nach Fig. 14 im Fährbetrieb. Bei Start und Landung sind die beiden inneren Radpropeller 1 parallel zu der Längsachse x des Flugzeugs ausgerichtet und bilden ein Fahrwerk 16 jeweils mit einem Federbein 161 (vgl. Fig. 17), das durch ein nicht näher bezeichnetes Bugrad ergänzt wird. Gegenüber dem Flugbetrieb sind die beiden Radpropeller 1 in den Drehachsen d der Gelenkanordnung 20 um 90 Grad gedreht.
Fig. 16 zeigt einen Radpropeller 1 des Flugzeugs nach Fig. 14-15 in einer
perspektivischen Übersicht mit vektorieller Darstellung der von dem Ringflügel 11 bewirkten Luftkräfte und mit zwei Schnittdarstellungen des Luftreifens 102, der im Fährbetrieb von einem aufblasbaren Schlauch 104 gestützt wird, am unteren Blattrand und mit einer Schnittdarstellung des für den Flugbetrieb vorgesehenen asymmetrischen Flügelprofils 13 des Ringflügels 11 am oberen Blattrand. Im Flugbetrieb ist der Schlauch 104 in der konkaven Wölbung des von dem Felgenprofil 110 und dem Luftreifen 102 gebildeten Ringflügels 11 verstaut. Für den Fährbetrieb wird der Schlauch 104 aufgeblasen, sodass die Lauffläche 100 des Luftreifens 102 eine konvexe Form annimmt. Der Radpropeller 1 hat zwölf entlang einer Drehachse d mit einem
Anstellwinkel g gegenüber der Rotationsebene R verstellbare radiale Propellerblätter 13, die die Nabe 14 mit dem Ringflügel 11 verbinden. An dem rotierenden Radpropeller 1 bewirken die radialen Rotorblätter 12 in der Rotationsebene R einen abrupten
Druckabfall, sodass die resultierende Anströmung C den Ringflügel 11 mit dem
Konuswinkel a anströmt. Die resultierende Anströmung C strömt den Ringflügel 11 in der mit einem Neigungswinkel ß gegenüber der Rotationsebene R geneigten
Neigungsebene N an und setzt sich aus der von den radialen Propellerblättern 13 induzierten Strömungsgeschwindigkeit A, der Umlaufgeschwindigkeit B, der
Fluggeschwindigkeit M sowie aus dem Konuswinkel a zusammen. In der Neigungsebene N ist die resultierende Auftriebskraft D in Drehrichtung T geneigt und teilt sich in eine Vortriebskraft E und eine Sogkraft H auf. Aus der Vortriebskraft E leitet sich die tangentiale Antriebskraft F und die Traktionskraft G ab. Der tangentialen Antriebskraft F wirkt der Rotationswiderstand K entgegen, während der Traktionskraft G der Schubwiderstand L entgegenwirkt. Der Luftreifen 102 hat ein Reifenprofil, dessen Rillen im Flugbetrieb geschlossen sind bzw. bevorzugt zumindest im Flugbetrieb weiter geschlossen sind als im Fährbetrieb.
Fig. 17 zeigt das unbemannte Flugzeug nach Fig. 14 im Fährbetrieb bei Start und Landung, bei dem die beiden Radpropeller 1 des linken und des rechten Fahrwerks 16 jeweils ein Tandem bilden, das im Fährbetrieb mit gleichsinniger Drehrichtung T und im Flugbetrieb mit gegensinniger Drehrichtung T rotiert.
Fig. 18 zeigt ein Fahrzeug 2 als Wasserflugzeug mit einer linearen Faltstruktur 23, das zwei jeweils als Schwimmkörper 210 ausgebildete Rümpfe 21 und zwei Tragflächen 22 mit insgesamt sechs Radpropellern 1 aufweist. Drei Drehachsen d der Faltgelenke 230 gliedern jeweils eine Tragfläche 22 in vier Abschnitte. Im Flugbetrieb sind die
Faltgelenke 230 zwischen den Abschnitten der Tragflächen 22 versteift, sodass die beiden Tragflächen 22 starr mit den beiden Schwimmkörpern 210 verbunden sind.
Fig. 19 zeigt die Faltstruktur 23 des Wasserflugzeugs nach Fig. 18 in einer gefalteten Stellung. Der Fährbetrieb des Flugzeugs erfolgt auf den Laufflächen 100 der
Radpropeller 1 parallel zu der Querachse y des Fahrzeugs 2.
Fig. 20 zeigt einen Radpropeller 1 des Wasserflugzeugs nach Fig. 18-19 in einer perspektivischen Übersicht mit vektorieller Darstellung der von dem Ringflügel 11 bewirkten Luftkräfte und mit einer Schnittdarstellung des für den Fährbetrieb
vorgesehenen Vollgummireifens 101 mit der Lauffläche 100 am unteren Blattrand und mit einer Schnittdarstellung des für den Flugbetrieb vorgesehenen asymmetrischen Flügelprofils 13 des Ringflügels 11 am oberen Blattrand. Der Radpropeller 1 hat zwölf entlang einer Drehachse d mit einem Anstellwinkel g gegenüber der Rotationsebene R verstellbare radiale Propellerblätter 13, die die Nabe 14 mit dem Ringflügel 11 verbinden. An dem rotierenden Radpropeller 1 bewirken die radialen Rotorblätter 12 in der Rotationsebene R einen abrupten Druckabfall, sodass die resultierende Anströmung C den Ringflügel 11 mit dem Konuswinkel a anströmt. Der Ringflügel 11 wird in der mit einem Neigungswinkel ß gegenüber der Rotationsebene R geneigten Neigungsebene N von der resultierenden Anströmung C, die aus der
Strömungsgeschwindigkeit A, aus der Umlaufgeschwindigkeit B des Radpropellers 1 und aus der Fluggeschwindigkeit M sowie dem Konuswinkel a gebildet wird, derart angeströmt, dass die resultierende Auftriebskraft D in Drehrichtung T geneigt ist und sich in eine Vortriebskraft E und eine Sogkraft H teilt. Aus der Vortriebskraft E leitet sich die tangentiale Antriebskraft F und die Traktionskraft G ab. Der tangentialen
Antriebskraft F wirkt der Rotationswiderstand K entgegen, während der Traktionskraft G der Schubwiderstand L entgegenwirkt. Der Vollgummireifen 101 hat ein Reifenprofil, dessen Rillen oder Stollen parallel zu dem Neigungswinkel ß der Neigungsebene N gegenüber der Rotationsebene R ausgerichtet sind.
Fig. 21 zeigt ein Fahrzeug 2 als Solarflugzeug mit einer räumlichen Faltstruktur 23, bei der vierundzwanzig Tragflächen 22 jeweils an ihren Enden in den Drehachsen d der Faltgelenke 230 an sechzehn Knotenkörper angelenkt sind. Die Tragflächen 22 weisen Flügelklappen 220 auf und sind auf ihrer Oberseite vollflächig (bevorzugt mehr als 50 % der Fläche) mit PV-Zellen 221 belegt. In einer kreisringförmigen Öffnung eines
Knotenkörpers ist jeweils ein von einem Radnabenmotor 150 angetriebener
Radpropeller 1 kardanisch aufgehängt und nimmt für den Senkrechtstart des Flugzeugs eine liegende Stellung ein.
Fig. 22 zeigt einen Knotenkörper der Faltstruktur 23 des Solarflugzeugs nach Fig. 21 mit einer kardanischen Aufhängung des Radpropellers 1 an einer kreisringförmigen Gelenkanordnung 20 des Fahrwerks 16 an dem Knotenkörper der Faltstruktur 23. Gegenüber der in Fig. 20 dargestellten Startstellung nimmt der Radpropeller 1 für den Flugbetrieb eine um 90 Grad gedrehte Stellung ein. Im Flugbetrieb können die
Radpropeller 1 in der parallel zu der Querachse y des Flugzeugs ausgerichteten Drehachse d der Gelenkanordnung 20 um 90 Grad gedreht werden. Die kardanische Aufhängung des Radpropellers 1 in einer zu der in Fig. 20 dargestellten Flochachse z parallelen Drehachse d ermöglicht die Lenkung des Flugzeugs im Fährbetrieb.
Fig. 23 zeigt ein räumlich faltbares Modul des Solarflugzeugs nach Fig. 21-22 in der Startaufstellung für den Senkrechtstart. Das aus vier Tragflächen, vier Knotenkörpern und vier Radpropellern 1 bestehende Modul steht auf vier Federbeinen 161 , die jeweils mit der Nabe 14 eines Radpropellers 1 verbunden sind.
Fig. 24 zeigt einen Knotenkörper der Faltstruktur 23 des Solarflugzeugs nach Fig. 21 -23 mit einer alternativen, von einem Fahrwerk 16 mit einem Federbein 161 gebildeten Aufhängung des Radpropellers 1 an der Gelenkanordnung 20.
Fig. 25 zeigt ein Fahrzeug 2 als Flugzeug mit einer Falt-Formation der räumlichen Faltstruktur 23. Das Flugzeug besteht aus einer Mehrzahl von im Fahr- und Flugbetrieb diagonal zu der Längsachse x angeordneten Tragflächen 22 mit Flügelklappen 220 und aus einer Mehrzahl von Knotenkörpern mit Radpropellern 1. Die räumliche Faltstruktur 23 wird bei Start und Landung mittels der Flügelklappen 220 der Reihe nach parallel zu der Querachse y des Flugzeugs gefaltet. Beim Start sind die Radpropeller 1 parallel zu der Längsachse x ausgerichtet. Diejenigen Radpropeller 1 , die als Erste den
Bodenkontakt verlieren, werden für den Flugbetrieb durch eine Drehung um 90 Grad in der Drehachse d der Gelenkanordnung 20 parallel zu der Querachse y des Flugzeugs ausgerichtet und liefern im Flugbetrieb Schub. Bei der Landung werden diejenigen Radpropeller 1 , die als Erste Bodenkontakt haben, erneut um 90 Grad gedreht, um vom Flugbetrieb in den Fährbetrieb wechseln zu können. Die räumliche Faltstruktur 23 wird bei der Landung vom Heck zum Bug des Flugzeugs mittels der Flügelklappen 220 der Reihe nach parallel zu der Querachse y gefaltet, wobei die Radpropeller 1 erneut parallel zu der Längsachse x ausgerichtet werden.
Fig. 26 zeigt den Flugbetrieb des Flugzeugs nach Fig. 25 mit einer Falt-Formation, bei der vierundzwanzig Tragflächen 22 jeweils an ihren Enden in den Drehachsen d der Faltgelenke 230 an sechzehn Knotenkörper angelenkt sind und die räumliche
Faltstruktur 23 voll entfaltet ist, sodass die Tragflächen 22 und die Knotenkörper in einer Ebene liegen. Das Flugzeug wird von sechzehn jeweils unter den Knotenkörpern parallel zu der Querachse y angeordneten Radpropellern 1 angetrieben.
Fig. 27 zeigt den Flugbetrieb des Flugzeugs nach Fig. 25-26 mit einer V-förmigen Falt- Formation, die eine Stabilisierung des Flugzeugs um die Längsachse x bewirkt. Fig. 28 zeigt den Flugbetrieb des Flugzeugs nach Fig. 25-27 mit einer treppenförmigen Falt-Formation, bei die räumliche Faltstruktur 23 vom Bug im Vordergrund bis zum Fleck im Flintergrund einen treppenförmig ansteigenden Verlauf mit einer Steigung von zehn Grad aufweist, sodass, wie in Fig. 29 gezeigt, eine Tragfläche 22 nicht im Windschatten der in Flugrichtung jeweils folgenden Tragfläche 22 liegt.
Fig. 29 zeigt das Flugzeug nach Fig. 25-28 im Flugbetrieb mit der treppenförmigen Falt- Formation der räumlichen Faltstruktur 23 nach Fig. 28 in der bugseitigen Ansicht.
Fig. 30 zeigt einen Knotenkörper der räumlichen Faltstruktur 23 des Solarflugzeugs nach Fig. 25-29 mit einer von einem Fahrwerk 16 mit vier Federbeinen 161 gebildeten Aufhängung des Radpropellers 1 an einer Gelenkanordnung 20 des Knotenkörpers.
Fig. 31 zeigt ein Fahrzeug 2, das von zwölf Radpropellern 1 angetrieben wird, als Wasserflugzeug mit einer räumlichen Faltstruktur 23, bei der zwanzig Tragflächen 22 jeweils an ihren Enden in den Drehachsen d der Faltgelenke 230 an acht als
Schwimmkörper 210 ausgebildete Rümpfe 21 angelenkt sind, in einer perspektivischen Untersicht des Flugbetriebs. Verteilt auf die acht Schwimmkörper 210 kann das
Wasserflugzeug als Feuerlöschflugzeug zweihunderttausend Liter Wasser fassen und dient damit nicht nur der Brandbekämpfung sondern auch der Bewässerung
landwirtschaftlich genutzter Flächen im Fall von Dürreperioden. Da die räumliche Faltstruktur 23 in zwei Richtungen beliebig erweiterbar ist, kann mit einem Flug ein mehrere Quadratkilometer großes Gebiet beregnet werden.
Fig. 32 zeigt die räumliche Faltstruktur 23 des Wasserflugzeugs nach Fig. 31 in einer gefalteten Stellung für den Fahr- und Standbetrieb an Land in der perspektivischen Ansicht. In gefaltetem Zustand kann das Wasserflugzeug raumsparend in einem
Hangar untergebracht werden.
Fig. 33 zeigt ein Fahrzeug 2, das als ein hybrides Luftschiff ausgebildet ist, dessen düsenförmig ausgebildeter Schiffskörper, wie in Fig. 34 gezeigt, eine obere und einer untere Tragfläche 22 aufweist, in einer bugseitigen perspektivischen Darstellung des Flugbetriebs. Das Luftschiff wird von acht Radpropellern 1 jeweils mit einem
Radnabenmotor 150 angetrieben. Die dem Boden zugewandten vier Radpropeller 1 können für den Fährbetrieb des Luftschiffs jeweils in der Drehachse d der Gelenkanordnung 20 um neunzig Grad gedreht werden, sodass das Luftschiff wie ein Flugzeug starten und landen kann.
Fig. 34 zeigt den Fährbetrieb des hybriden Luftschiffs nach Fig. 33 in einem
Längsschnitt. Bug- und Heckseitig durchqueren Tragflächen 22 mit Flügelklappen 220 den röhrenförmigen Schiffskörper und können als Querruder eingesetzt werden, um den Steigflug im Startbetrieb einzuleiten.
Fig. 35 zeigt ein Fahrzeug 2, das als ein Tauchfahrzeug ausgebildet ist und im
Tauchbetrieb von vier Radpropellern 1 angetrieben wird. Der Rumpf 21 des
Tauchfahrzeugs hat eine transparente Hülle, die von zylindrischen und sphärischen Schalen jeweils aus Acrylglas gebildet wird, sodass bis zu acht Passagiere Aussicht auf Unterwasserwelten haben können. Der Schalenkörper des Rumpfs 21 wird durch vier Ringträger ausgesteift und ist mit einem äquatorialen ringförmigen Schwimmkörper 210 verbunden, der für die Tauchfahrt Ballastwasser aufnehmen kann. Die Radpropeller 1 sind jeweils mittels eines Auslegers 160 des Fahrwerks 16 in dem Drehgelenk d der Gelenkanordnung 20 an den Schwimmkörper 210 angelenkt.
Fig. 36 zeigt das Tauchfahrzeug nach Fig. 35 im Fährbetrieb an Land. Die Radpropeller 1 werden von Radnabenmotoren 150 angetrieben und übertragen die Antriebsenergie der vier Radnabenmotoren 150 über die Laufflächen 100 der Reifen 10 auf den sandigen oder steinigen Untergrund eines Küstenstreifens.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich. Bezugszeichenübersicht
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Claims

Patentansprüche
1. Radpropelleranordnung (1 , 16) für den Antrieb von Fahrzeugen (2) im Fahr-, Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb, welche Radpropelleranordnung (1 , 16) einen
Radpropeller (1 ) und ein Fahrwerk (16) aufweist, welcher Radpropeller (1 ) eine
Rotationsachse (t), eine Rotationsebene (R), einen Ringflügel (11 ), eine Nabe (14), ein Triebwerk (15) sowie eine Mehrzahl radialer, die Nabe (14) mit dem Ringflügel (11 ) verbindender Propellerblätter (12) aufweist, an welchem Ringflügel (11 ) ein Reifen (10) ausgebildet ist, welches Fahrwerk (16) eine Gelenkanordnung (20) aufweist, und welches Fahrwerk über die Gelenkanordnung (20) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, in welcher ersten Position und zweiten Position die Rotationsebenen (R) des Radpropellers (1 ) nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, welche erste Position dazu vorgesehen ist, einen Bodenkontakt des Reifens (10) zu ermöglichen, und welche zweite Position dazu vorgesehen ist, einen Schub für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb zu ermöglichen, bei welchem Radpropeller (1 ) der Ringflügel (11 ) in einem senkrecht zu der Rotationsebene (R) entlang der
Rotationsachse (t) geführten Schnitt ein für den Fährbetrieb geeignetes Profil mit einer Lauffläche (100) des Reifens (10) aufweist, während der Schrägschnitt des Ringflügels (11 ) in der mit einem Neigungswinkel (ß) gegenüber der Rotationsebene (R) geneigten Neigungsebene (N) ein für den Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb geeignetes, strömungsdynamisch wirksames asymmetrisches Flügelprofil (13) mit einer der
Rotationsachse (t) zugewandten Saugseite und einer äußeren Druckseite sowie mit einer kreisförmigen Druckpunktlinie (q) aufweist.
2. Radpropelleranordnung (1 , 16) nach Anspruch 1 , bei welcher der Schrägschnitt des Ringflügels (11 ) in der mit einem Neigungswinkel (ß) gegenüber der Rotationsebene (R) geneigten Neigungsebene (N) eine sich von der Flügelnase (n) bis zur
Flügelhinterkante (e) erstreckende, bezüglich der Rotationsachse (t) parallele oder abfallende Profilsehne (p) aufweist.
3. Radpropelleranordnung (1 , 16) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Ringflügel (11 ) in einem schrägen Schnitt in einer mit dem Neigungswinkel (ß) zu der
Rotationsebene (R) und der Rotationsachse (t) geneigten Neigungsebene (N) das asymmetrische Flügelprofil (13) mit einer der Rotationsachse (t) zugewandten Saugseite und einer äußeren Druckseite aufweist und der Ringflügel (11 ) im Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb in der Neigungsebene (N) von einer aus der von den Propellerblättern (12) induzierten Strömungsgeschwindigkeit (A) und aus einer
Umlaufgeschwindigkeit (B) des Ringflügels (11 ) resultierenden Anströmung (C) mit einem Konuswinkel (a) derart angeströmt wird, dass das asymmetrische Flügelprofil (13) über den gesamten inneren Umfang des Ringflügels (11 ) eine Auftriebskraft (D) generiert, aus der eine in Drehrichtung (T) wirkende tangentiale Antriebskraft (F) und eine senkrecht zu der Rotationsebene (R) wirkende Traktionskraft (G) herleitbar sind.
4. Radpropelleranordnung (1 , 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Ringflügel (11 ) entweder einteilig ausgebildet ist und mit dem Reifen (10) eine strukturelle Einheit aus Metall oder Kunststoff bildet oder zweiteilig aufgebaut ist und ein Felgenprofil (110) für einen Vollgummireifen (101 ) oder für einen Luftreifen (102) aufweist, sodass im Falle eines schlauchlosen Luftreifens (102) zwischen einem Reifenwulst (103) des Luftreifens (102) und einem äußeren und einem inneren
Felgenhorn (111 ) des Felgenprofils (110) eine luftdichte Verbindung hergestellt ist oder dass der Luftreifen (102) im Fährbetrieb von einem aufgeblasenen Schlauch (104) gestützt ist und eine konvexe Lauffläche (100) aufweist, wobei der Luftreifen (102) im Flugbetrieb zusammen mit dem luftleeren Schlauch (104) die konkave Druckseite des asymmetrischen Flügelprofils (13) bildet und in eine konkave Vertiefung des
Felgenprofils (110) eingepasst ist.
5. Radpropelleranordnung (1 , 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Triebwerk (15) entweder
- einen elektrischen Radnabenmotor (150) aufweist, welcher bevorzugt als Drehstrom- Synchron-Motor mit einer Generatorfunktion ausgebildet ist, um bei jedem Abbremsen des Fahrzeugs (2) die kinetische Energie in elektrischen Strom wandeln zu können, oder
- ein thermodynamisches Turboprop-Triebwerk (151 ) aufweist,
wobei im Fährbetrieb der Reifen (10) des Ringflügels (11 ) die Antriebs- und Bremskräfte auf die Fahrbahn überträgt und im Flug-, Schwimm- oder Tauchbetrieb das
asymmetrische Flügelprofil (13) des Ringflügels (11 ) für eine vorgegebene
Schnelllaufzahl (l) ausgelegt ist und innerhalb eines definierten Bandbereichs von Schnelllaufzahlen (l) die Auftriebskraft (D) bewirkt. 6. Radpropelleranordnung (1 , 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher mindestens ein radiales Propellerblatt (12) an einer radialen Drehachse (d) drehbar mit dem Ringflügel (11 ) und der Nabe (14) verbunden ist, sodass ein variabler Anstellwinkel (y) des Propellerblatts (12) gegenüber der Rotationsebene (R) ermöglicht wird und der Radpropeller (1 ) entweder als Flugzeugpropeller oder als Schiffspropeller ausgebildet ist und im Flugbetrieb, im Schwimmbetrieb oder im Tauchbetrieb des Fahrzeugs (2) als Verstellpropeller arbeitet.
7. Radpropelleranordnung (1 , 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Gelenkanordnung (20) mindestens ein Drehgelenk aufweist, um eine Bewegung um mindestens eine Drehachse zu ermöglichen.
8. Fahrzeug (2), welches mindestens zwei Radpropelleranordnungen (1 , 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, welches eine in Fahrtrichtung ausgerichtete Längsachse (x), eine Querachse (y) und eine Hochachse (z) hat und im Fährbetrieb von einer Mehrzahl von Radpropellern (1 ) durch Bodenkontakt des Reifens (10) des Ringflügels (11 ) antreibbar ist.
9. Fahrzeug (2) nach Anspruch 8, bei welchem im Fährbetrieb die Rotationsebene (R) mindestens eines Radpropellers (1 ) in der Geradeausfahrt entweder in einer zu der Längs- und der Hochachse (x,z) oder zu der Quer- und der Hochachse (y,z) parallelen Ebene liegt und der Radpropeller (1 ) beim Lenken um eine zu der Hochachse (z) parallelen Drehachse (d) der Gelenkanordnung (20) des Fahrwerks (16) gedreht wird und einen Lenkeinschlag gegenüber der Längs- oder der Querachse (x,y) aufweist.
10. Fahrzeug (2) nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem im Flugbetrieb die
Rotationsebene (R) des Radpropellers (1 ) entweder eine stehende, zu der Quer- und der Hochachse (y,z) parallele Ebene oder eine liegende, zu der Längs- und der Querachse (x,y) parallele Ebene einnimmt oder in jede beliebige Stellung zwischen den von jeweils zwei der Achsen (x,y,z) aufgespannten Ebenen gedreht werden kann.
11. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, welches als Multicopter ausgebildet ist, bei welchem im Fährbetrieb die Radpropeller (1 ) mit einem Ausleger (160) des Fahrwerks (16) in einer Drehachse (d) der Gelenkanordnung (20) an einen für den Transport von Personen und/oder Gütern ausgebildeten Rumpf (21 ) angelenkt sind, wobei der Rumpf (21 ) in einer Parkstellung des Multicopters für die Vorbereitung des Flugbetriebs mittels eines Ständers oder mittels eines aufblasbaren Kissens aufbockbar ist, um die Ausleger (160) der Radpropeller (1 ) für den Flugbetrieb mit einem Drehwinkel (d) gegenüber dem Rumpf (21 ) drehen zu können, sodass die Radpropeller (1 ) in der Startphase den für das Abheben des Multicopters erforderlichen Schub liefern und im Flugbetrieb mit einer variablen Drehzahl die Stabilisierung und Steuerung des Multicopters ermöglichen, welcher Drehwinkel (d) bevorzugt zwischen 90 Grad und 120 Grad beträgt.
12. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , welches als Flugzeug mit mindestens einem Rumpf (21 ) und mit mindestens einer Tragfläche (22) mit
Flügelklappen (220) ausgebildet ist, bei welchem Flugzeug die Tragfläche (22) starr mit dem Rumpf (21 ) verbunden ist und mindestens zwei Radpropeller (1 ) trägt, wobei die Radpropeller (1 ) für den Fährbetrieb bei Start und Landung parallel zu der Längsachse (x) ausrichtbar sind und das Fahrwerk (16) ein Federbein (161 ) aufweist, das in der Drehachse (d) der Gelenkanordnung (20) an die Tragfläche (22) so angelenkt ist, dass die Radpropeller (1 ) im Flugbetrieb gedreht werden können.
13. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, das eine Faltstruktur (23) aufweist, die bei einem Flugzeug entweder als eine lineare Faltstruktur (23) ausgebildet ist und in einer gefalteten Betriebsstellung eine Mehrzahl von Abschnitten einer
Tragfläche (22) aufweist, welche Abschnitte der Tragfläche (22) untereinander durch Faltgelenke (230) mit Drehachsen (d) verbunden und an einen Rumpf (21 ) angelenkt sind, wobei die Tragflächen (22) in einer entfalteten Betriebsstellung arretierbar sind, sodass die Tragflächen (22) für den Flugbetrieb eine zusammenhängende, starr mit dem Rumpf (21 ) verbundene Tragfläche (22) bilden, oder als eine räumliche, in zwei Richtungen erweiterbare Faltstruktur (23) ausgebildet ist und aus einer geraden Anzahl von Knotenkörpern jeweils mit einem Radpropeller (1 ) und aus diagonal zu der
Längsachse (x) des Flugzeugs angeordneten Tragflächen (22) besteht, die in den Drehachsen (d) der Faltgelenke (230) derart an die Knotenkörper angelenkt sind, dass eine zusammenhängende kinematische Faltstruktur (23) aus quadratischen oder rautenförmigen Modulen gebildet wird. 14. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, welches als Flugzeug mit einer räumlichen Faltstruktur (23) ausgebildet ist, welche eine Mehrzahl von im Flugbetrieb diagonal zur Längsachse (x) angeordneten Tragflächen (22) mit Flügelklappen (220) aufweist und eine Mehrzahl von Knotenkörpern jeweils mit einem Radpropeller (1 ) aufweist, wobei das Flugzeug dazu ausgebildet ist, bei Start und Landung des
Flugzeugs mittels der Flügelklappen (220) der Reihe nach parallel zur Querachse (y) einzufalten, wobei beim Start die Radpropeller (1 ) parallel zur Längsachse (x) ausgerichtet sind und diejenigen Radpropeller (1 ), die als Erste den Bodenkontakt verlieren, für den Flugbetrieb jeweils durch eine Drehung um die Drehachse (d) der Gelenkanordnung (20) parallel zur Querachse (y) des Flugzeugs ausgerichtet werden und im Flugbetrieb Schub liefern, während bei der Landung die heckseitigen
Radpropeller (1 ), die als Erste Bodenkontakt aufnehmen, um 90 Grad gedreht werden, um vom Flugbetrieb in den Fährbetrieb zu wechseln und bei der Landung der Reihe nach erneut parallel zu der Längsachse (x) ausgerichtet werden, um die räumliche Faltstruktur (23) für den Fährbetrieb des Flugzeugs vollständig zu entfalten.
15. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, welches als Wasserflugzeug mit einer linearen oder mit einer räumlichen Faltstruktur (23) ausgebildet ist,
- welche lineare Faltstruktur (23) mindestens einen als Schwimmkörper (210) ausgebildeten Rumpf (21 ) und eine Tragfläche (22) aufweist, deren Längsabschnitte in den Drehachsen (d) der Faltgelenke (230) an den Rumpf (21 ) angelenkt sind, welche Drehachsen (d) bevorzugt in einer von der Längsachse (x) und der Querachse (y) aufgespannten Ebene liegen, oder
- welche räumliche Faltstruktur (23) eine Mehrzahl jeweils diagonal zu der Längsachse (x) des Wasserflugzeugs angeordnete und jeweils in den Drehachsen (d) der
Faltgelenke (230) an eine Mehrzahl von Schwimmkörpern (210) angelenkte Tragflächen
(22) aufweist,
wobei das Wasserflugzeug im Ruhezustand gefaltet und dazu ausgebildet ist, auf den Reifen (10) der Ringflügel (11 ) zu stehen, und welches Wasserflugzeug im Fährbetrieb sowohl in einer gefalteten als auch in einer entfalteten Betriebsstellung der Faltstruktur
(23) dazu ausgebildet ist, auf den Reifen (10) der Ringflügel (11 ) zu rollen, während für den Flug- und für den Schwimmbetrieb eine entfaltete Betriebsstellung der Faltstruktur (23) vorgesehen ist und das Wasserflugzeug als Löschflugzeug ausgebildet ist. 16. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, welches als Solarflugzeug mit einer räumlichen Faltstruktur (23) ausgebildet ist, welche eine Mehrzahl von im
Flugbetrieb diagonal zu der Längsachse (x) angeordneten, mit Flügelklappen (220) und mit Photovoltaik-Zellen (221 ) bestückte Tragflächen (22) sowie eine Mehrzahl von Knotenkörpern jeweils mit einem Radpropeller (1 ) aufweist und für den Fahr- und Flugbetrieb unterschiedliche Faltformationen einnehmen kann, sodass die Tragflächen (22) mit den Photovoltaik-Zellen (221 ) im Flugbetrieb zur Sonne ausgerichtet werden können, wobei die räumliche Faltstruktur (23) im Fährbetrieb des Flugzeugs entfaltet ist und als Fahrzeug (2) auf den Reifen (10) der Radpropeller (1 ) rollen und mit einem synchron gesteuerten Lenkeinschlag der Radpropeller (1 ) gelenkt werden kann.
17. Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei welchem die
Gelenkanordnungen (20) zumindest teilweise eine Drehachse aufweisen, welche parallel ist zu einer Fahrzeugachse aus der Gruppe bestehend aus
- Längsachse (x),
- Querachse (y), und
- Hochachse (z).
PCT/EP2020/053619 2019-02-13 2020-02-12 Radpropelleranordnung und fahrzeug mit radpropelleranordnungen WO2020165264A1 (de)

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DE102019001130.9A DE102019001130B3 (de) 2019-02-13 2019-02-13 Radpropeller und Fahrzeuge mit Radpropellern
DE102019001130.9 2019-02-13

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