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Dokumentenidentifikation DE19857749A1 21.06.2000
Titel Tragflügelprofil und Bodeneffektfahrzeug
Anmelder Matjasic, Klaus, 41366 Schwalmtal, DE
Erfinder Matjasic, Klaus, 41366 Schwalmtal, DE
Vertreter Vomberg, F., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 42653 Solingen
DE-Anmeldedatum 15.12.1998
DE-Aktenzeichen 19857749
Offenlegungstag 21.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2000
IPC-Hauptklasse B64C 3/14
IPC-Nebenklasse B64C 39/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Tragflügelprofil (10) mit einer runden Nase (11) und einer schlank auslaufenden Hinterkante, insbesondere als Tragflügel (10) eines Bodeneffektfahrzeuges.
Um ein ohne weitere aerodynamische Maßnahmen längs- und höhenstabiles Tragflügelprofil zu schaffen, wird vorgeschlagen, die Skelettlinie (23) nach unten zu wölben, wobei das in positivem Drehsinn in Richtung der Hinterkante (22) wirkende Drehmoment (24) durch Anordnung des Schwerpunktes vor dem Auftriebsmittelpunkt kompensiert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Tragflügelprofil mit einer runden Nase und einer schlank auslaufenden Hinterkante, insbesondere als Tragflügel eines Bodeneffektfahrzeuges.

Zur Erzeugung eines aerodynamischen Auftriebes werden geometrisch unterschiedlich geformte Tragflügelprofile verwendet, die unter einem Anstellwinkel α in bezug auf die wirkende Luftströmung ausgerichtet werden. Hierbei erfährt der angeströmte Tragflügel eine senkrecht zur Anströmrichtung wirkende Auftriebskraft und eine Widerstands kraft, die parallel zur Strömungsrichtung gerichtet ist. Aus den genannten Kräften ergibt sich eine Kraftresultierende. Es ist bekannt, daß die aerodynamischen Eigenschaften eines Tragflügels mit seiner Profilform zusammenhängen. So erhöht eine Vergrößerung des Nasenradius den Anstellwinkelbereich der ablösungsfreien Strömung. Je dicker ein Profil ist, desto stärker wirkt sich der Formwiderstand aus. Dünne Profile haben bei kleinen Anstellwinkeln nahezu lediglich einen Reibungswiderstand, erlauben aber auch nur kleine Anstellwinkeländerungen. Solche Profile eignen sich lediglich für hohe Geschwindigkeiten. Durch eine starke Tragflügeloberseitenwölbung kann man die günstigsten Gleitzahlen nach höheren Auftriebswerten verlegen, muß aber eine stärkere Wanderung des Druckpunktes bei Anstellwinkeländerungen in Kauf nehmen. Druckpunktfest sind symmetrische Profile oder solche mit einer s-förmigen Profilmittellinie (sogenannte s-Schlagprofile). Daneben sind noch unsymmetrische Profile je nach gewünschtem Gebrauchszweck bekannt. Der geometrische Aufbau von Tragflügelprofilen erfolgt durch die genannte Profilmittellinie, die Skelettlinie, welche die Wölbung und Wölbungsverteilung des Tragflügelprofiles vorgibt, um die eine Dickenverteilung des Tragflügelprofiles vorgenommen wird.

Symmetrische Profile besitzen eine gerade Skelettlinie mit einer symmetrischen Dickenverteilung, d. h., die Tragflügeloberseite und die Tragflügelunterseite liegen spiegelsymmetrisch zu der geraden Skelettlinie. Die von solchen Tragflügelprofilen erzeugten Auftriebskräfte und Drehmomente werden bei einem Anstellwinkel α gleich 0° zu 0.

Nach dem Stand der Technik bekannte unsymmetrische Profile haben eine nach oben gewölbte Skelettlinie, womit neben weiteren Eigenschaften insbesondere eine Erhöhung des Auftriebsbeiwertes ca angestrebt wird. Flügel dieser Art, von denen ein Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dargestellt ist, erzeugen ein kopflastiges Moment. Aus diesem Grund können mit solchen Tragflügelprofilen keine im Bodeneffekt eigenstabile Flügel formen realisiert werden. Verwendet man solche Tragflügelprofile, so sind zusätzliche stabilisierende aerodynamische Maßnahmen erforderlich, wie beispielsweise die Verwendung eines Höhenleitwerkes oder die Ausgestaltung eines Canardflügels oder einer Tandem-Anordnung von zwei Tragflächen.

Der Vorteil der in Fig. 1 dargestellten Tragflügelprofile besteht darin, daß diese Tragflügel auch bei einem Anstellwinkel von 0° bereits eine Auftriebskraft erfahren.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tragflügelprofil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches ohne weitere aerodynamische Maßnahmen, wie z. B. ein Höhenleitwerk, längs- und höhenstabil ist. Diese Aufgabe soll durch die geometrische Gestaltung insbesondere die Wölbung, Wölbungsverteilung, Hinterkantengestaltung in Kombination mit der Schwerpunktlage erreicht werden. Der Tragflügel soll insbesondere unter variierbarem Anstellwinkel in einem Bodeneffektfahrzeug verwendbar sein.

Die Aufgabe wird durch ein Tragflügelprofil nach Anspruch 1 gelöst, bei dem die Skelettlinie nach unten gewölbt ist. Durch diese Maßnahme entsteht ein "schwanzlastiges" Moment, d. h., das aerodynamisch wirksame Drehmoment wirkt im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Fall entgegengesetzt, d. h. im Uhrzeigersinn. Das im positiven Drehsinn in Richtung der Hinterkante wirkende Drehmoment wird durch entsprechende Anordnung des Schwerpunktes vor dem Auftriebsmittelpunkt kompensiert, so daß sich eine statisch stabile aerodynamische Konfiguration ergibt. Der Nachteil, daß das Tragflügelprofil aufgrund der nach unten gerichteten Wölbung der Skelettlinie bei kleinen Anstellwinkeln eine nach unten gerichtete Kraft erzeugt, kann durch einen entsprechend erhöhten Anstellwinkel ausgeglichen werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Um den Anstellwinkel zu minimieren, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Wölbung der Skelettlinie so ausgebildet werden, daß die Lage der größten Wölbung der Skelettlinie im Bereich zwischen 30% und 90% der Profiltiefe liegt, d. h., die stärkste Krümmung der Skelettlinie wird in den hinteren Bereich des Tragflügelprofiles verlegt. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Skelettlinie im vorderen Bereich, vorzugsweise bis zu einem Bereich von 35% bis 55% der Profiltiefe im wesentlichen linear ausgebildet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung und zur Vermeidung eines überhöhten Anstellwinkels wird die Wölbungsverteilung derart gestaltet, daß die Hinterkante nach unten bis zu einer Länge von maximal 50% der Profiltiefe ausgeschlagen wird. Hierdurch wird die Wirkung wie bei einer Landeklappe erzielt, d. h., der Auftriebsbeiwert wird auf Werte über 1 vergrößert bei weiterhin positivem Drehmoment.

Nach weiteren Ausgestaltungen werden die Tragflügeloberseite und die Tragflügelunterseite zumindest bis 40% der Profiltiefe konvex gewölbt ausgebildet oder die Tragflügelunterseite im vorderen, sich bis zu 40% der Profiltiefe erstreckenden Bereich konvex, im mittleren Bereich leicht konkav und im hinteren Bereich (durch Ausbildung einer nach unten ausgeschlagenen Hinterkante) wieder konvex ausgebildet. Der hintere Bereich liegt bei 50 bis 100% der Profiltiefe. Die vorstehend beschriebenen Tragflügel werden erfindungsgemäß bei Bodeneffektfahrzeugen verwendet, insbesondere in Form eines Bodeneffektfahrzeuges mit nur einem Tragflügel. Die Ausgestaltung des Tragflügels kann vor- oder rückgepfeilt oder auch ungepfeilt ausgeführt sein. Ebenso ist es möglich, eine Tragfläche mit negativer V-Form zu verwenden, um den Auftriebsanteil durch Aufstauen der Luft unter dem Tragwerk zu nutzen. Dementsprechende Bodeneffektfahrzeuge sind grundsätzlich nach dem Stand der Technik, beispielsweise aus der WO 98/10968 bekannt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein nach dem Stand der Technik bekanntes Tragflügelprofil mit nach oben gewölbter Skelettlinie,

Fig. 2 bis 4 Tragflügelprofile gemäß der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Ausführungsformen.

Unter dem Tragflügelprofil versteht man die Form der Querschnittskontur eines Tragflügels.

Die in Fig. 1 nach dem Stand der Technik bekannten Tragflügel 10 besitzen eine runde Nase 11 und eine schlank auslaufende Hinterkante 12. Die Skelettlinie 13 des unsymmetrisch ausgebildeten Tragflügels verläuft nach oben gewölbt. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein durch den Pfeil 14 angedeutetes negatives Drehmoment. Mit einem solchen Tragflügel lassen sich positive Auftriebsbeiwerte, die maximal > 1 sind, erreichen.

In einer ersten Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt der dort dargestellte Tragflügel 20 mit runder Nase 21 und schlank auslaufender Hinterkante 22 eine Skelettlinie 23, die nach unten gewölbt ist. Diese Ausgestaltung führt zu einem positiven Drehmoment (siehe Pfeil 24). Die Tragflügeloberseite 25 ist ebenso wie die Tragflügelunterseite 26 konvex ausgebildet. Die bei einem Anstellwinkel α von 0° vorliegenden negativen Auftriebsbeiwerte lassen sich durch entsprechend höhere Anstellwinkel kompensieren.

Nach einer Weiterbildung des Tragflügels 30 gemäß Fig. 3 wird eine Wölbungsverteilung gewählt, bei der die Skelettlinie 33 im vorderen, an die runde Nase 31 folgenden Bereich linear ausgebildet und im hinteren Bereich, d. h. in der Nähe der Hinterkante 32, gewölbt verläuft. Das ebenfalls positive Drehmoment ist mit Pfeil 34 bezeichnet. Die Tragflügelunterseite ist auch in diesem Ausführungsbereich konvex ausgebildet, während die Tragflügeloberseite 35 im vorderen Bereich konvex und im hinteren Bereich leicht konkav ausgebildet sind.

Eine weitere Ausführungsform des Tragflügels 40 ist Fig. 4 zu entnehmen. Dieser Tragflügel besitzt einen nach unten abgesenkten Hinterkantenbereich 42, d. h., die Skelettlinie 43 ist im vorderen Bereich, etwa bis zur Hälfte der Profiltiefe linear ausgebildet und erst im hinteren Bereich leicht gewölbt. Die Tragflügeloberseite 45 ist im vorderen Bereich konvex ausgebildet und erst im hinteren Bereich leicht konkav. Die Tragflügelunterseite ist aufgrund der abgesenkten Hinterkante 42 von der Nase 41 ausgehend zunächst konvex, im mittleren Bereich konkav und schließlich wieder konvex im hinteren Bereich ausgebildet.


Anspruch[de]
  1. 1. Tragflügelprofil (10) mit einer runden Nase (11) und einer schlank auslaufenden Hinterkante (12), insbesondere als Tragflügel (10) eines Bodeneffektfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Skelettlinie (23, 33, 43) nach unten gewölbt ist, wobei das in positivem Drehsinn in Richtung der Hinterkante (22, 32, 42) wirkende Drehmoment (24, 34, 44) durch Anordnung des Schwerpunktes vor dem Auftriebsmittelpunkt kompensiert wird.
  2. 2. Tragflügelprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Wölbung der Skelettlinie (33) im Bereich zwischen 30% und 90% der Profiltiefe liegt.
  3. 3. Tragflügelprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Skelettlinie (33, 43) im vorderen Bereich, vorzugsweise bis zu einem Bereich von 35% bis 55% der Profiltiefe im wesentlichen linear verläuft.
  4. 4. Tragflügelprofil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine bis zu einer Länge von maximal 50% der Profiltiefe nach unten ausgeschlagenen Hinterkante (42).
  5. 5. Tragflügelprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügeloberseite (25) und die Tragflügelunterseite (26) zumindest bis 40% der Profiltiefe konvex gewölbt sind.
  6. 6. Tragflügelprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügelunterseite (46) im vorderen, sich bis zu 40% der Profiltiefe erstreckenden Bereich konvex, im mittleren Bereich leicht konkav und im hinteren Bereich, vorzugsweise 50% bis 100% der Profiltiefe wieder konvex ausgebildet ist.
  7. 7. Bodeneffektfahrzeug mit mindestens einem Tragflügel, der ein Tragflügelprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
  8. 8. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Tragflügel mit einem Tragflügelprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist.






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