Rotationssegelapparat mit drei Tragflügeln in Boxwing-Konfiguration (Y-Type)

Traktat

über die Beiträge zum Stand der Technik und zu den „Transactions in Suffering Innovations"

Die „Transactions in Suffering Innovations" bilden eine Sammlung von Schriften über Artefakte im Themenfeld Biologie Technik, die in loser Reihenfolge erscheint. Es besteht durchaus die Absicht, den Stand der Technik zu verändern.

Gegenstand der Beiträge zu den Schriften der „Transactions in Suffering Innovations" sind Artefakte, Problemlösungen, Gestaltungsfragen und die kritische Auseinandersetzung mit Themen der Bionik, also Technik nach Vorbildern aus der belebten und unbelebten Natur und ihre Umsetzung. In ausgesuchten Fällen sind Technische Beschreibungen nach Standards des Deutschen Patent und Markenrechts¹ verfasst.

Mit den „Transactions in Suffering Innovations" soll der Fortschritt auf dem Gebiet der angewandten Bionik dadurch gefördert werden, dass die dargestellten notleidenden Artefakte, Problem- und Gestaltungslösungen frei von Rechten Dritter sind und mit ausdrücklicher Genehmigung dem Leser zur Nutzung verfügbar werden.

In den „Transactions in Suffering Innovations" werden ausschließlich Artefakte offeriert, die nicht unter das Arbeitnehmererfindungsgesetzes ArbErfG² fallen oder in der Vergangenheit fielen.

Die in den „Transactions in Suffering Innovations" dargestellten Artefakte sind insofern notleidend, da sie einerseits aus materieller Not nicht weiterverfolgt werden, ein Umstand der sich vielleicht wieder ändern mag. Andererseits sind die dargestellten Artefakte notleidend, weil sie möglichweise auftretender oder voranschreitenden geistigen Umnachtung zum Opfer zu fallen drohen; ein Umstand der sich wohl nicht mehr ändern wird.

Als Übergeordneter Absicht gilt es solche Forschung anzustoßen, die Lösungswege der Übertragung biologischer Phänomene untersucht und Fragestellungen betrifft, die im Zusammenhang stehen mit Natur und Technik.

Die Beiträge zum Stand der Technik und den „Transactions in Suffering Innovations" sind in deutscher Sprache verfasst. Dem Text wird gegebenenfalls eine teilweise oder vollständige Übersetzung in englischer Sprache beigestellt. In einer Ausgabe der Schriftensammlung wird jeweils nur ein Werk platziert. Den Ausführungen wird gegebenenfalls ein Prolog vor und ein Epilog nachgestellt.

Mi. Dienst

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Rotationssegelapparat mit drei Tragflügeln in Boxwing- Konfiguration

Technische Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Rotationssegelapparat in der Art eines Bumerangs. Betriebs- und Flugweise des Rotationssegelapparats entsprechen denen eines traditionellen Bumerangs. Die Erfindung betrifft ferner eine Tragflügelanordnung in Box-Wing-Konfiguration, nach-folgend Box-Wing benannt. Als Boxwing (englisch: box wing oder box-wing bzw. joint wing) wird eine besondere Tragflächenanordnung nach Stand der Technik, insbesondere für Flugzeuge bezeichnet.

Stand der Technik und Entgegenhaltungen

Der Bumerang ist eine traditionelle Wurfwaffe. Rotationssegelapparate wie Bumerangs sind Freiflieger. Der Ursprung des Bumerangs ist bislang keiner indigenen Kultur explizit zuordenbar. In Nordafrika ist der Gebrauch des Wurfholzes seit dem Neolithikum (ab ca. 6000 v.Chr.) nachgewiesen. In der Neuzeit wird der Bumerang vor allem als Sportgerät genutzt. Bumerangs können aus Holz, Knochen, Metall oder Kunststoffen gefertigt sein. Während Sportbumerangs bei korrektem Wurf zum Werfer zurückkehren, war dies beim traditionellen australischen Wurfholz (Kylie) dagegen nicht zwingend der Fall. Der Vorteil des Kylie besteht darin, dass er weiter, geradliniger und damit auch zielsicherer fliegt als ein rückkehrender Bumerang.

Für das Freifluggebaren eines Bumerangs gibt es derzeit noch kein befriedigendes physikalisches Modell. Gleichzeitig existiert eine enorme Vielfalt funktionstauglicher gestalterischer Lösungen. Abhängig von dem Gewicht, der Massenverteilung und dem aerodynamischen Auftrieb der Rotationstragflächen kommt dem lokalen und dem Gesamt-Drehimpulsgeschehen der entscheidende Einfluss auf die Flugbahn jedes Rotationssegel-apparates zu. Letztendlich trägt die Wurftechnik Anteil am aerodynamischen Geschehen.

In Sicherheitsbereichen (Polizei, Militär) sind Observationskameras Stand der Technik. Rotierende oder extrem beschleunigte Bildaufzeichnungsgeräte stellen hierbei kein technisches Problem dar, sondern sind vielmehr Grundlage räumlicher Darstellungen der observierten Szenerie. Die Komplexität der Auswertung des Bildmaterials wird über Software vom Stand der Technik geleistet. Die Auswertung der Bilddaten erfolgt während des Fluges per Funk oder nach der Landung.

Unter der Veröffentlichungsnummer US906206 A wurde den Amerikanern Clarence L. und Erwin M Dawes 1908 ein Patent über einen Bumerang erteilt.

Stand der Technik. Tragflächen in Mehrdeckerkonfiguration.

Strömungsmechanische Berechnungen und theoretische Überlegungen legen nahe, dass Arbeitstragflügel in Mehrdecker-Tragflächenkonfiguration mit gleicher Fläche und spezi-fischer Tragflächenbelastung einer entsprechenden Eindeckerkonfiguration auf betrags-mäßig gleiche Auftriebs- und Widerstandskräfte führen, sofern nicht die durch das Auftriebsgebaren der induzierten Widerstände betrachtet werden. Hier sind die Schlankheitsgrade der Teiltragflächen und die Profiltiefe von großem Einfluss und können glückliche Konfigurationen oder ungünstige Verhältnisse annehmen. Immer jedoch bedeuten sie ein mehr oder ein etwas weniger an Verzehr der in das Tragflächensystem eingespeisten Antriebsleistung je nachdem, wie der Mehrdeckertragflügel konfiguriert ist. Die Kontrolle der durch das Auftriebsgebaren einer (oder mehrerer) Kraft- und Arbeitstragflächen induzierten Verluste ist Gegenstand rezenter Forschung.

Stand der Wissenschaft. Tragflügeln in Boxwing-Konfiguration

Als Boxwing (englisch: box wing oder box-wing bzw. joint wing) wird eine besondere Tragflächenanordnung nach Stand der Technik insbesondere für Flugzeuge bezeichnet. Flugzeugtragflächen nach Stand der Technik in Boxwing-Konfiguration wird stabiles Flugverhalten zugesprochen. Durch die Kompaktheit der Boxwing- Bauweise für Flugzeugtragflächen nach Stand der Technik ist die mechanische Festigkeit hoch.

Louis Bleriot konstruierte 1906 einen Doppeldecker mit Tragflügeln in einer boxwing-artigen Konfiguration. Die ersten aerodynamischen Berechnungen zur Boxwing-Konfiguration wurden 1924 von Ludwig Prandtl veröffentlicht. Die erste Anwendung des Boxwing-Konzepts in der heute angewendeten Form geht auf Alexander Lippisch zurück, der Anfang der 1930er einen entsprechenden Doppeldecker entwarf.

Anmerkung: Louis Charles Joseph Bleriot (* 1. Juli 1872 in Cambrai; + 2. August 1936 in Paris) war ein französischer Luftfahrtpionier. Mit der Bleriot XI überquerte er am 25. Juli 1909 als erster Mensch den Ärmelkanal in einem Flugzeug. Sein Flug von Calais nach Dover dauerte 37 Minuten bei einer durchschnittlichen Flughöhe von 100 Metern. Ludwig Prandtl (* 4. Februar 1875 in Freising; + 15. August 1953 in Göttingen) war ein deutscher Ingenieur. Er lieferte bedeutende Beiträge zum grundlegenden Verständnis der Strömungsmechanik und entwickelte die Grenzschichttheorie. Alexander Martin Lippisch (* 2. November 1894 in München; + 11. Februar 1976 in Cedar Rapids, Iowa, USA) war ein in Deutschland und in den USA tätiger deutscher Flugzeugkonstrukteur. Er gilt international als „Vater" des Deltaflügels.

Tragflügel für Bumerangs in Boxwing-Konfiguration sind nicht Stand derTechnik.

Stand der Wissenschaft. Der induzierte Widerstand.

Nach der Tragflügeltheorie hängt die Auftriebskraft einer umströmten Tragfläche alleine von der Zirkulation ab [Kutta-Jankowski]. Überlagern sich an einem Strömungskörper (bei einer zweidimensionalen Modellvorstellung in der Profilebene des Strömungskörpers) ein translatorisches und ein rotatorisches Strömungsfeld, kommt es infolge der Zirkulation um diesen Körper zu Verzögerung der Strömung auf der einen und zu einer Beschleunigung der Strömung auf der anderen Seite. Nach der Bernoullischen Gleichung führt die Beschleunigung zu einer Druckminderung, die Verzögerung zu einer Druckerhöhung, was im Falle eines Tragflügels als Auftriebs-kraft spürbar wird. Für einen angeströmten, endlichen Tragflügel ist die Auftriebskraft elliptisch über den Auftrieb erzeugenden Körper verteilt. Infolge des Druckgradienten kommt es am freien Ende jeder Tragfläche zu einer Umströmung der Tragflächen-kante. Im Nachlauf der Kantenumströmung bildet sich nun ein kompakter Wirbel aus, der als durch den Druckgradienten

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¹ https://www.dpma.de/patent/anmeldune/index.html

² Am 7. Februar 2002 trat die Novellierung des Arbeitnehmererfindungsgesetzes ArbErfG in Kraft.