Espacenet - Bibliographic data
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`Page 1 of 1
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`defermehie eeter eight, where eidee ere meeee te eeeh ether Eh ereee, eee
`eewetere et wing ie ehehgee he ehiftihg eteee e? rear edge et eieee
`
`|nventor(s):
`
`HUFENBACH WERNER PROF DR [DE]; LEPPER MARTIN DR
`[DE]; WERNER JENS [DE]; STELLING PEER [DE] :
`(HUFENBACH, WERNER, PROF. DR, ; LEPPER, MARTIN, DR, ;
`WERNER, JENS, ; STELLING, PEER)
`
`Applicant(s):
`
`LEICHTBAU ZENTRUM SACHSEN GMBH [DE] :: (LEICHTBAU-
`ZENTRUM SACHSEN GMBH)
`
`Classification:
`
`- international:3§4C3/44; FQSfi‘i/fle
`- cooperative: BEéCSit-ES; FfiSB’iifiSfig; Ffififltifififi; 530532240131;
`W
`
`Application
`number:
`
`Priority
`number(s):
`
`DE20101028490 20100503
`
`DE20101028490 20100503
`
`Also published DE1020100284§0 [34]
`as:
`
`Abett‘eet e"? {EE‘E fififi’ififiZfifii-Qfi {A1}
`
`The wing hee hee eieee (t, 2) that are extended between e temerci edge t?) and a rear
`edge {5). Rear edgee at the eidee ere termed ef e reeiiiehtiy determehie eater skin (3},
`where the Sides are meved te eeeh ether in ereee {63, 8h} fiuweture e? the wing is
`changed by Shifting ereee e? the rear edgee et the eieee. An inner regten e? the ferwerd
`edge eemprieee e ieree eeeiieetieh eiemeht (at) theiedihg e heiiew eeetieh, where the
`ereeeeeetieh ef the heiiew eeetieh ie eireuier, eiiiptieei er evei in Shape, The eater Skin
`parity eeheiete ei e fiber reihfereee eieetie meteriei.
`
`https://wor1dwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&l...
`
`5/31/2019
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`Patent- und Markenamt
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`11||1H|1||1|H|H1|HI|H|HIHIIWIHII)IIHIHIIHIWWI11H||1|1H||H1|1|HIH||1|H1||1HIIWIIWIHIHIIW1|)
`
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`(1°)DE 10 2010 028 490 A12011.11.03
`
`<12)
`
`Offenlegungsschrift
`
`(21)Aktenzeichen: 10 2010 028 490.4
`(51) Int C|.:
`F03D 1/06 2006 01
`)
`'
`8640 3/44 2006(01
`(22) Anmeldetag: 03.05.2010
`
`(43) Offenlegungstag: 03.11.2011 ) ( '
`
`
`(71) Anmelder:
`(56) FUr die Beurteilung der Patentféhigkeit in Betracht
`Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH, 01307,
`gezogene Druckschriften:
`
`Dresden, DE
`.
`..
`(74) Vertreter_.
`Kalluwelt & Uhlemann, Patentanwalte, 01187,
`Dresden, DE
`
`DE
`DE
`DE
`DE
`US
`
`198 52 944
`40 02 972
`102008016007
`20 41 145
`51 81 678
`
`c1
`C2
`A1
`A
`A
`
`
`
`(72) Erfinder:
`Hufenbach, Werner, Prof. Dr., 01324, Dresden, DE;
`Lepper, Martin, Dr., 01279, Dresden, DE; Werner,
`Jens, 01640, Coswig, DE; Stelling, Peer, 01217,
`Dresden, DE
`
`PrUfungsantrag gemérs § 44 PatG ist gestellt.
`
`Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
`
`(54) Bezeichnung: FIUQeIprofil mit veranderlicher KrUmmung
`
`(57) Zusammenfassung: Es wird ein FIUgeI mit verénderli—
`cher Kr'L'Immung vorgestellt, wobei der FI'L'IgeI eine erste und
`eine zweite Seite aufweist, die sich zwischen einer Vorder—
`kante und einer Hinterkante erstrecken und wobei die bei—
`
`den Seiten von einer elastisch verformbaren AuBenhaut ge-
`bildetwerden und im Bereich der Hinterkante fl'a'nchig und ver-
`schiebbaraufeinander Iiegen und die KrUmmung des FIUgeIs
`durch die Verschiebung der Bereiche der Hinterkanten ver-
`éndert wird. Der FIUgeI ist insbesondere fUr den Einsatz an
`
`Windkraftanlagen oder in der Luftfahrt vorgesehen.
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`Beschreibung
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`[0001] Die En‘indung betrifft ein Fliigelprofil, dessen
`Krtimmung tiber die gesamte Breite des Fliigels und
`ftir die beiden Fltigelseiten unabhangig voneinander
`verandert werden kann. Dabei wird auf Gelenke in
`
`der Aul'Senhaut des Fliigels verzichtet und es treten
`keine Knickstellen in der FlUgelaul’Senhaut auf.
`
`[0002] Veranderliche Fliigelprofile erlauben die An—
`passung an veranderte Stromungsbedingungen. Die—
`se Eigenschaft ist insbesondere fiir den Windkraft—
`anlagenbau und die Flugzeugindustrie von Interes—
`se.
`lm Windkraftanlagenbau soll ein Rotor iiber ei—
`nen Generator in einem moglichst groBen Windge—
`schwindigkeitsbereich eine konstante Leistung abge—
`ben. Da die Kriimmung des Fltigels wesentlich fiir die
`an den Rotorblattern entstehende Kraft ist, kann die
`Kraft durch Variation der Flijgelgeometrie angepasst
`und gleichmalsig gestaltet werden.
`
`[0003] Aus dem Stand derTechniksind eine Vielzahl
`von Losungen sowohl aus dem Windkraftanlagenbe-
`reich als auch aus der Flugzeugindustrie bekannt, die
`eine teilweise oder vollstandige Veranderung der Flti-
`gelgeometrie leisten sollen.
`
`[0004] Die DE 198 52 944 C1 beschreibt eine Fl'Li—
`gelgeometrie, bei der, im Querschnitt des Fliigels ge—
`sehen, die vordere und hintere Fliigelkante ver'andert
`werden konnen. Wéhrend die vordere Kante in Ihrer
`
`Neigung zur Unterseite angepasst werden kann, ist
`es méglich, die Neigung der Hinterkante sowohl zur
`Unter- als auch zur Oberseite hin zu andern. Dariiber
`
`hinaus ist es moglich, die Hinterkante aufzuspreizen,
`so dass eine Kriimmung sowohl zur Ober- als auch
`zur Unterseite hin entsteht. Um Materialstau in den
`
`gestauchten bzw. Uberdehnung in den gestreckten
`Kriimmungsbereichen zu vermeiden, verftigt der Flu-
`gel tibereine elastische AufSenhaut. Angetrieben wird
`die Konstruktion von Aktuatoren, die tiber Gelenke
`aufdie inneren Strukturelemente in den zu kriimmen-
`
`den Bereichen einwirken. Bei dieser Losung werden
`nurVorder— und Hinterkante des Fltigelprofils in ihrer
`Kriimmung ver'andert. Abmessung und Form des Flii—
`gels im Mittelteil konnen hingegen nicht variiert wer—
`den.
`
`[0005] In der US 5,181 ,678 wird eine Fliigelkonstruk—
`tion offenbart, die unter einem flexiblen Oberfl'aichen—
`material eine, die Fliigelform unterstiitzende Kon—
`struktion aufweist, die eine veranderliche Kriimmung
`des gesamten Fliigelquerschnitts ermoglicht. Die un—
`tersttitzende Konstruktion wird mit einer Reihe ver—
`
`schiedenartiger Aktuatoren und Bewegungselemen—
`te an die erforderliche Krtimmung angepasst. Auf—
`grund der flexiblen Oberflache ist eine Dehnung oder
`Stauchung des Materials der Fliigeloberflache aus—
`geschlossen. |n anderen Ausfiihrungsformen wird ein
`dachziegelartiges Ubereinanderliegen von Teilen der
`
`Tragfltigelhaut vorgeschlagen. Bei einer einfachen
`elastischen Oberflache tritt ein Flattern bei hoheren
`
`Stromungsgeschwindigkeiten auf. Starre, sich ge-
`genseitig iiberlappende Oberflachensegmente sind
`jedoch ungiinstig fiir einen moglichst laminaren Stro-
`mungsverlauf.
`
`Im Folgenden wird die Kante des Flijgels, die
`[0006]
`unter iiblichen Bedingungen von der Stromung an-
`gestromt wird, als Vorderkante und die Kante, die
`in Richtung des abstromenden Fluidstroms liegt, als
`Hinterkante des Fliigels bezeichnet. Der Abstand von
`Vorder- zu Hinterkante wird nachfolgend als Breite
`des Fliigels bzw. Fliigelbreite bezeichnet. Die Vor-
`der- und die Hinterkante sind durch eine erste und ei-
`
`ne zweite Seite des Fliigels miteinander verbunden.
`Als Fliigelprofil wird der Querschnitt durch den Flu-
`gel entlang seiner Breite bezeichnet. Der symmetri—
`sche Zustand des Fltigelprofils ist erreicht, wenn die
`erste Seite und die zweite Seite des Fltigels identi—
`sche bzw. annahernd identische, jedoch gespiegel-
`te Kriimmungen aufweisen. Dabei wird an einer Ebe-
`ne, die zwischen Vorder- und die Hinterkante verlauft,
`gespiegelt.
`
`[0007] Die Begriffe W6|bung und Kriimmung wer-
`den nachfolgend synonym ven/vendet. Unter Kriim-
`mungsanderung wird die Veranderung des KehnNer-
`tes des Kriimmungsradius' der AuBenhaut im jeweili-
`gen Punkt verstanden. Bereiche starker Krtimmungs-
`anderung sind Bereiche, in denen verglichen mit an-
`deren Bereichen des Fliigelprofils, die Anderung des
`Krtimmungsradius' besonders grol's ist.
`
`[0008] Erste und zweite Seite stellen Bezeichnun-
`gen fiir gegeniiberliegende Seiten des Fliigelprofils
`dar. Dem Fachmann ist unmittelbar einsichtig, dass
`es sich ebenso um eine rechte oder linke Seite oder
`um Oberseite und Unterseite des Profils handeln
`
`kann. Durch die Symmetrie des FItigelprofils ist ledig—
`lich die en/vtinschte Kriimmung in Relation zur Stro-
`mungsrichtung relevant.
`
`[0009] Es ist Aufgabe der vorliegenden En‘indung
`ein Fliigelprofil vorzuschlagen, das eine Ver'ande-
`rung der Kriimmung des Fliigelquerschnitts bis hin
`zur Umkehrung der Krtimmungsorientierung ermog-
`licht und dabei Spannungen, insbesondere Dehnun-
`gen und Stauchungen im Material derAuI'Senhautauf—
`grund der Ver'ainderung der Fliigelgeometrie weitge-
`hend vermeidet.
`
`[0010] En‘indungsgemars wird die Aufgabe miteinem
`Fliigel mit veranderlicher Krtimmung gelost, wobei
`der Fltigel eine erste und eine zweite Seite aufweist,
`die sich zwischen einerVorderkante und einer Hinter—
`kante erstrecken und wobei die beiden Seiten von ei—
`
`ner elastisch verformbaren AufSenhaut gebildet wer—
`den und im Bereich der Hinterkante flachig und ver-
`schiebbar aufeinander liegen und die KrUmmung ei-
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`ner oder beider Seiten durch die Verschiebung der
`Hinterkanten der beiden Seiten gegeneinander oder
`auch gleichsinnig und/oder die Neigung der Vorder-
`kante verandert wird.
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`[0011] Aufgrund der Steifigkeit und Biegsamkeit
`des Materials der elastisch verformbaren AuBenhaut
`
`wolbt sich diese mehr oder weniger auf. Auf diese
`Weise kann nicht nur der Grad der Kriimmung be—
`einflusst werden, sondem auch die Seite, auf der
`der Fliigel konvex bzw. konkav gewolbt ist, gewech—
`selt werden. Die Bereiche, der Hinterkanten, die fla—
`chig aufeinander liegen, sind weitgehend parallel
`und lediglich durch vorteilhaftvorhandene Ftihrungs—
`vorrichtungen und/oder Gleitmittel voneinander ge—
`trennt, die dafl'ir sorgen, class die Verschiebung der
`Bereiche gegeneinander kontrolliert erfolgt und die
`Bereiche sich nicht voneinander losen.
`
`[0012] Der Fll'igel weist in seinem lnneren bekann—
`te Stutz- und Tragwerkselemente auf, die die auf
`den Fliigel einwirkenden Krafte und Momente an ei-
`nen Trageroder ein Tragwerk (Flugzeugrumpf, Wind-
`kraftanlage, Rotor etc.) tibertragen. Die Stiitz- und
`Tragwerkselemente dienen auch als Halterung und
`Widerlager fl'ir im Fliigel angeordnete Aktuatoren und
`Krafteinleitungselemente. Der Fltigel weist bevorzugt
`im vorderen Teil an der Vorderkante mindestens ein
`
`Krafteinleitungselement auf, auf dem die AuBenhaut
`im Bereich derVorderkante aufliegtund flachig befes—
`tigt ist und das dem Fliigel an der angestromten Sei—
`te so seine Form verleiht und die auftretenden Krafte
`
`und Momente aufnimmt. Das Krafteinleitungselement
`ist bevorzugt ein Hohlprofil, an dem die elastisch ver—
`formbar ausgefiihrte AuBenhaut des Fliigels vorteil—
`haft im Bereich der Vorderkante, befestigt ist.
`
`[0013] In einer bevorzugten Ausfiihrungsform ist das
`Krafteinleitungselement
`rohrformig, mit kreisférmi—
`gem, elliptischem oder ovalem Querschnitt, ausge—
`fiihrt. Das Krafteinleitungselement besteht in einer
`weiteren bevorzugten Ausfiihrungsform aus polygo-
`nalen Elementen, diejedoch iiber abgerundete Teile
`verfiigen, die gew'ahrleisten, class die Fliigelvorder—
`kante eine abgerundete Form erhalt. Die Befestigung
`erfolgt vorteilhaft fl'achig entlang der Scheitellinie des
`Krafteinleitungselements, die der vordersten Kante
`des Flijgelprofils in seinersymmetrischen Einstellung
`entspricht. Das Krafteinleitungselement kann, ausge—
`hend vom symmetrischen Zustand, in Richtung zur
`ersten oder zweiten Seite geneigt werden. Wesent—
`lich ist, dass bei Neigung des Krafteinleitungsele—
`ments eine Kraft in Richtung der Seite, zu der die Nei—
`gung erfolgt, ausgetibt wird, so dass auf dieser Sei—
`te die konkave Kriimmungsrichtung vorgegeben wird
`und auf der entgegengesetzten Seite durch die Stei—
`figkeit in der Aursenhauteine Spannung erzeugtwird,
`die zu einer konvexen wolbung fiihrt.
`
`In einer bevorzugten Ausftihrungsform wird
`[0014]
`die Kriimmungsrichtung Uber einen Aktuator be-
`stimmt. Dies ist in Ausfiihrungsformen notwendig, in
`denen ausgehend vom symmetrischen Zustand die
`Krtimmungsrichtungen der ersten und der zweiten
`Seite ohne zusatzliche Neigung des Krafteinleitungs-
`elements festgelegt werden sollen.
`
`[0015] Als Aktuatoren kommen bevorzugt rotatori-
`sche oder translatorische Antriebe zum Einsatz, bei-
`spielsweise Elektromotoren oder elektn'sch, hydrau-
`lisch oder pneumatisch betriebene Linearantriebe.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausfiihrungs-
`[0016]
`form weist das Krafteinleitungselement ein oder meh-
`rere Formteile auf, aufdenen die AufSenhaut befestigt
`ist. So ist es misglich, durch Neigung des Krafteinlei-
`tungselements und damit Neigung der Formteile die
`Neigung der Vorderkante starker zu variieren.
`
`[0017] Die AuBenhaut des Fliigels besteht aus ei-
`nem elastisch verformbaren, biegsamen Material,
`das jedoch nicht biegeschlaff ist, wie es textile oder
`folienartige Materialien sind. Das Material derAuI'sen-
`haut lasst keinen Faltenwurf zu. Bevorzugte Materia-
`lien sind dtinne Metall-, besonders bevorzugt Leicht—
`metall-, weiterhin besonders bevorzugt Aluminium-
`bleche.
`
`[0018] Besonders geeignet sind ebenso Faserver-
`bundwerkstoffe, besonders bevorzugt faserverst'ark-
`tes Kunststoffmaterial.
`
`[0019] Bereiche der Aul'Senhaut konnen vorteilhaft
`aus unterschiedlich dicken und/oder unterschied-
`lich verstarkten Faserverbundwerkstoffen bestehen.
`Auf diese Weise sind Bereiche mit diinnerem bzw.
`schw'acher verst'arktem Faserverbundwerkstoff leich—
`
`ter zu kriimmen, als andere Bereiche. So kann vor—
`teilhaft der Bereich der kovexen Krtimmung auf der
`ersten Seite des Fliigels dl'inner ausgeftihrt sein, so
`dass dort die krtimmungsandemde Kraft starker wirk-
`sam wird, als in der Nahe der Vorder— oder Hinterkan-
`te. Eine analoge Ausfiihrung istfiir den konkaven Teil
`der zweiten Seite des Fltigels vorteilhaft.
`
`[0020] Vorteilhaft kommen unterschiedliche Faser-
`materialien fijrunterschiedliche Bereiche des Flijgels
`zum Einsatz. Aufgrund ihrer verschiedenen Eigen-
`schaften reagieren die Fasermaterialien mit unter-
`schiedlicher Steifigkeit auf die kriimmenden Krafte.
`So kann beispielsweise fiir Bereiche, die die starks-
`ten Kriimmungs'anderungen aufweisen mtissen, ein
`geeignetes Fasermaterial ausgewahlt werden, dass
`gemeinsam mit dem Fasermaterial ftir weniger be-
`anspruchte Bereiche gewickelt oder geflochten und
`anschliersend mit Matrixmaterial getrankt wird. Unter—
`schiedliche Fliigelbereiche miissen so nicht in ver—
`schiedenen Arbeitsgangen gefertigt und anschlie-
`Bend zusammengefiigt werden.
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`[0021] Vorzugsweise werden wenigstens starker be—
`anspruchte Teile der AuBenhaut aus faserverstark-
`tem Material hergestellt.
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`[0022] Die Veranderung der Krtimmung des Fltigel-
`profils erfolgt, indem die Hinterkanten der ersten und
`der zweiten Seite gegeneinander oder gegenl'iber
`der Vorderkante des Fliigelprofils verschoben wer—
`den. Vorteilhaft wird die Veranderung der Kriimmung
`durch die Ver'ainderung der Neigung der Vorderkante
`durch Verdrehung des Krafteinleitungselements un—
`tersttitzt.
`
`[0023] Es sind vier Grundvarianten der Verschie—
`bung moglich:
`a) Die erste Seite der AuBenhaut (siehe auch
`Ei_g,___§) wird an der Hinterkante gegeniiber der
`zweiten Seite zuriickgezogen. Dadurch wolbtsich
`die erste Seite des Fliigelprofils auf, so dass des—
`sen Kriimmung zunimmt. Da an der Hinterkan—
`te die erste und die zweite Seite des Fltigels fla-
`chig aufeinanderiiegen, wird durch die Aufwol-
`bung (konvex) an der Hinterkante eine Kraft auf
`die zweite Seite iibertragen, die dafiir sorgt, dass
`die konkave W6|bung an der zweiten Seite eben-
`falls,jedoch in geringerem Mal’Se, zunimmt. Dieser
`Effekt wird verstéirkt, indem das Krafteinleitungs—
`element weiter in Richtung der zweiten Seite ge—
`neigt wird.
`b) Die erste Seite der Aul'Senhaut (siehe auch
`Fig.
`6%) wird an der Hinterkante gegeniiber der
`zweiten Seite zuriickgeschoben. Die W6|bung der
`ersten Seite des Fliigelprofils nimmtab. Da an der
`Hinterkante die erste und die zweite Seite des Flii—
`
`gels flachig aufeinanderliegen, wird durch die Auf—
`wolbung (konvex) an der Hinterkante eine Kraft
`auf die zweite Seite iibertragen, die dafiir sorgt,
`class die konkave wolbung an der zweiten Seite
`ebenfalls, jedoch in geringerem Marse, abnimmt.
`Dieser Effektwird verst'arkt, indem das Krafteinlei—
`tungselement weiter in Richtung der ersten Seite
`geneigtwird.
`c) Erste Seite und zweite Seite werden zurtickge-
`zogen, so dass derAbstand zwischen Vorder- und
`Hinterkante abnimmt. Dadurch werden die konve—
`
`xe Kriimmung auf der ersten Seite und die kon—
`kave Kriimmung auf der zweiten Seite des Flii—
`gels vergrol'Sert. Die Breite des Fliigels wird ver—
`ringert. Das Krafteinleitungselement beh'alt seine
`Neigung bei.
`d) Erste Seite und zweite Seite werden vorge—
`schoben, so dass der Abstand der zwischen Vor—
`der- und Hinterkante zunimmt. Dadurch werden
`
`die konvexe Kriimmung auf der ersten Seite und
`die konkave Kriimmung auf der zweiten Seite des
`Fliigels verringert. Die Breite des Fliigels wird
`erhoht. Das Krafteinleitungselement behalt seine
`Neigung bei.
`
`[0024] Die einzelnen Grundtypen der Verschiebun—
`gen konnen miteinander kombiniert werden, um die
`gewtinschte W6|bung des Fliigelprofils zu erreichen.
`Beispielhaft wird auf die Fig. 5 verwiesen, in der ge-
`zeigt ist, wie, ausgehend vom symmetrischen Zu-
`stand des Fltigelproflls, durch gleichzeitiges Zurtick-
`ziehen der Hinterkanten der Abstand zwischen Vor-
`
`der- und Hinterkanten abnimmt. Es wird ein symme-
`trischer Fliigelzustand beibehalten, bei dem jedoch
`die Fliigelbreite ab- und die Fltigeldicke zunehmen.
`
`[0025] Besonders vorteilhaft ist, dass durch unab-
`hangige Bewegung der Hinterkanten der beiden Sei-
`ten die Kriimmung jeder Seite weitgehend getrennt
`von der der anderen Seite veranderbar ist. Bei der
`
`Bestimmung der Kriimmungsanderung istjedoch zu
`berticksichtigen, dass an der Hinterkante die erste
`und die zweite Seite des Fliigels flachig aufeinander—
`Iiegen und die kriimmende Kraft zumindest teilweise,
`auch auf die andere Seite iibertragen wird. Dadurch
`wird, wie in den Grundvarianten a) und b) dargestellt,
`auch die Seite, deren Hinterkante nicht unmittelbar
`bewegt wird, in ihrer Kriimmung verandert.
`
`[0026] Der Fliigel weist in seinem Inneren einen oder
`mehrere Aktuatoren auf, die das Krafteinleitungsele-
`ment in seiner Neigung zur ersten und zweiten Sei-
`te und/oder die Position der Hinterkanten zueinan-
`
`der und zu dem Krafteinleitungselement steuern. Die-
`se Aktuatoren finden ebenfalls in den Stiitz- und
`
`Tragwerkselementen im Fliigelinneren ihr Widerlager
`bzw. sind an diesen befestigt.
`
`[0027] Uber die Steuerung des Krafteinleitungsele-
`mentes kann in Verbindung mit der Verschiebung
`der Hinterkanten die Funktion von erster und zwei-
`
`ter Seite vertauschtwerden. Wenn im symmetrischen
`Zustand des Fliigelprofils die Neigung des Kraftein—
`leitungselementes in Richtung der zweiten Seite er—
`folgt, und die erste Seite der AufSenhaut zurtickge—
`zogen wird, entsteht die konvexe wolbung auf der
`ersten Seite des Fltigelprofils. Wird die Neigung des
`Krafteinleitungselementes in Richtung der ersten Sei-
`te verandert und die zweite Seite der Aul'Senhaut
`
`zuriickgezogen, entsteht die konvexe W6|bung auf
`der zweiten Seite der Aul'senhaut. Vorteilhaft wird
`
`die Ausbildung der entsprechenden Kriimmungen
`durch einen oder mehrere Aktuatoren im Fliigelinne-
`ren unterstiitzt, die auf die Innenseiten der Aul'Aen-
`haut in Richtung der gewiinschten Kriimmung ein-
`wirken. Auch die Verschiebebewegungen der ersten
`und zweiten Seiten wird durch entsprechende aufdie
`Hinterkanten einwirkende Aktuatoren ausgefiihrt.
`
`[0028] Die Hinterkanten der ersten und zweiten Sei-
`te liegen flachig aufeinander. Damit sie von den wir—
`kenden Auftriebskraften nicht in unkontrollierte Be—
`
`wegungen versetzt oder sogar auseinandergerissen
`werden sind sie mit Vorrichtungen zu ihrer Fixie-
`rung versehen. wahrend die Bewegung der Hinter-
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`kanten gegeneinander durch die Aktuatoren gesteu—
`ert und damit auch beschrankt wird,
`ist ein Able-
`sen der Kanten voneinander zu verhindern, ohne die
`Bewegung gegeneinander zu behindern. Derartiges
`lasst sich vorteilhaft durch magnetische Schichten
`in den Hinterkanten bzw.
`in den flachig aufeinan-
`derliegenden Bereichen der Hinterkanten erreichen.
`Die magnetischen Schichten kt'jnnen als Magnetfo—
`lien, die im Bereich der Hinterkanten verklebt sind,
`realisiert werden. Zwischen der ersten und der zwei—
`
`ten Seite wird vorteilhaft eine Schmierung oder eine
`Gleitfolie vorgesehen, um die Reibung zu minimie—
`ren.
`In einer bevorzugten Ausfiihrungsform besteht
`die Aursenhautaus faserverstarktem Material, beson—
`ders bevorzugt faserverst'arktem Kunststoff, wobei
`die Magnetschichten als Magneteinlagen bereits bei
`der Herstellung der Faserverstarkung mit integriert
`bzw. beim Tranken mit Matrixmaterial miteingebracht
`werden.
`
`[0029] In einer weiteren bevorzugten Ausfiihrungs-
`form werden die erste und zweite Seite mittels einer
`
`Schwalbenschwanzfiihrung oder einer anderen ge-
`eigneten formschliissigen Fiihrung aufeinander ge-
`halten. Eine Schwalbenschwanzfiihrung erlaubt da-
`bei vorteilhaft eine formschliissig gefl'ihrte Bewegung
`der beiden Seiten gegeneinander.
`
`[0030] In einer bevorzugten Ausfiihrungsform erfolgt
`die Steuerung der die Fliigelkriimmung bestimmen—
`den Aktuatoren fiber ein rechnergestiitztes System.
`
`Figuren
`
`[0031] Die Figuren zeigen schematische Darstellun—
`gen von Ausftihrungsformen des erfindungsgema—
`Ben FIUgelprofils. Aus dem Stand der Technik be—
`kannte Einbauten und nicht unmittelbar zur Erlaute—
`
`rung des Aufbaus des FIUgelprofils notwendige De—
`tails sind nicht dargestellt. Dem Fachmann sind diese
`jedoch bekannt und er wird sie im Rahmen der Aus-
`fiihrung der Erfindung hinzufiigen.
`
`[0032] E§_g.___’i_ zeigt den prinzipiellen Aufbau des er-
`findungsgemarsen Fliigels mit einer ersten Seite (1)
`und einer zweiten Seite (2). Das Fliigelprofll ist hier
`an der Hinterkante (5) aufgeklappt, wie es vorteilhaft
`f'Lir Reparaturen oder Inspektionen notwendig werden
`kann. Die beiden Bereiche (6a) und (6b) liegen im Be—
`triebszustand jedoch plan aufeinander (siehe nach—
`folgende Figuren Fig. 2—Fig. S, Fig.?—Fig.12). Nahe
`der Vorderkante (7) ist das Krafteinleitungselement
`(4) dargestellt.
`
`[0033] Fig. 2 zeigt den Fliigel im symmetrischen Zu—
`stand. Der Fltigel erreicht seine maximale Breite (b0).
`Das Krafteinleitungselement (4) weist keine Neigung
`auf.
`
`[0034] Fig.3 zeigt wie durch Verschieben des Be—
`reichs (6a) der Hinterkante der ersten Seite in Rich-
`tung der Vorderkante (7) und Ieichte Neigung (a) des
`Krafteinleitungselements (4) in Richtung der zweiten
`Seite (2) eine konvexe Kriimmung des Fliigels auf
`der ersten Seite (1) und eine konkave Kriimmung des
`Fliigels auf der zweiten Seite (2) erreicht wird. Die
`konkave Kriimmung auf der zweiten Seite (2) wird
`nunmehr durch anschliel'Aendes Zurijckziehen auch
`
`des Bereichs (6b) der Hinterkante der zweiten Seite
`(2) erhéht, so dass die AuBenhaut (3) an der zwei-
`ten Seite die Kontur (3') mit erhéhter Kriimmung an-
`nimmt, wobei die Kriimmung der ersten Seite weitge-
`hend unverandert bleibt.
`
`[0035] Fig. 55 stellt den entgegengesetzten Fall zu
`Fig.3 dar. Der Bereich (6b) der Hinterkante der zwei-
`ten Seite wird in Richtung der Vorderkante (7) ver-
`schoben und das Krafteinleitungselement (4) in Rich—
`tung der ersten Seite (1) um einen Winkel (B) geneigt.
`Es bildet sich auf der zweiten Seite (2) eine konvexe
`Krtimmung heraus, wahrend aufder ersten Seite (1)
`eine konkave Kriimmung entsteht.
`
`[0036] Eig_.__§ zeigt, wie durch Verschieben der bei-
`den Bereiche (6a) und (6b) der Hinterkanten in Rich-
`tung auf die Vorderkante (7) die Breite (b) des Fll'i-
`gels gegen'Liber der Breite (b0) im symmetrischen Zu-
`stand abnimmt und die Krijmmung (hier reprasentiert
`durch die Dicke (d)) auf beiden Seiten (1) und (2) des
`Fliigels gegeniiber der Kriimmung im symmetrischen
`Zustand (Dicke d0) zunimmt.
`
`[0037] Fig. 6 zeigt den vorderen Bereich des erfin-
`dungsgemaBen Fliigels in einerAusfiihrungsform, in
`der das Krafteinleitungselement (4) ein Formteil (8)
`aufweist. Uber die Klebschicht (9) ist die AuBenhaut
`(3) mit dem Formteil (8) verbunden.
`
`[0038] Fig. Y stellt Bereiche des FIUgels dar, in de—
`nen unterschiedliche Fasermaterial— oder Matrixma—
`
`terialdicken realisiert sind. So zeigen die Bereiche
`(1a) und (2a) eine geringere Wanddicke. Hierbei han-
`delt es sich auch um die Bereiche, die die starkste
`Krtimmung und die haufigsten Kriimmungswechsel
`realisieren miissen. Die Bereiche (1 b) und (2b) im
`Bereich der Hinterkante (5) benétigen eine geringe-
`re Flexibilitat.
`lm Bereich der Vorderkante (7) ist der
`Bereich (2c) ausgebildet, der eine besonders grol'Se
`Materialst'arke aufweist. Dieser Bereich (2c) soil vor-
`teilhafteine geringere Biegsamkeit haben, damit Nei-
`gungen und Drehmomente des Krafteinleitungsele-
`ments (4) die Kriimmungsrichtung auf die gesamte
`Seite (hier die zweite Seite (2)) tibertragen.
`
`[0039] Fig. 8 zeigt die raumliche schematische Dar-
`stellung eines Fltigels, bei dem in verschiedenen Be-
`reichen des FIUgels unterschiedliche Faseranordnun—
`gen (10), (11) und (12) realisiert sind. So zeigt die
`Faseranordnung (10) eine Verstarkung des Bereichs,
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`6b
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`1000‘]
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`10
`11
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`12
`13
`14
`15
`16
`17
`18
`19
`20
`21
`22
`
`flachig aufeinanderliegender Bereich der
`Hinterkante der AuBenhaut der zweiten
`Seite
`Vorderkante
`
`Formteil des Krafteinleitungselements
`Klebschicht zur Verbindung von Aul'Sen-
`haut und Formteil
`Faserverlauf im Bereich der Vorderkante
`Faserverlauf im Bereich der st'arksten
`
`Kriimmungsverandemngen
`Faserverlauf im Bereich der Hinterkante
`Linearantrieb
`
`Umlenkung
`Spindelantrieb
`Verschraubungen
`Schwalbenschwanzfiihrung
`Magnetfeldlinien
`magnetische Schichten (Magnetfolie)
`Klebeschicht
`Gleitschicht
`
`Aktuator zur Definition der Kriimmungsrich-
`tung
`Motor
`
`Neigungswinkel des Krafteinleitungsele-
`ments
`
`aktuelle Breite des Fliigels
`Breite des Fltigels im symmetrischen Zu-
`stand
`
`aktuelle Dicke des Fltigels
`Dicke des Fltigels im symmetrischen Zu-
`stand
`
`der den starksten Kriimmungsanderungen ausge—
`setzt ist. Die Faseranordnungen bestehen aus unter-
`schiedlichen Fasermaterialien.
`
`[0040] Eiggug und _Eig_,___f£__£}_ zeigen schematisch zwei
`Losungen, wie mit Aktuatoren in Form von Linear-
`antrieben ((13) in E_Eg_.___8) oder Elektromotoren ((M)
`in Fig" :2) iiber Umlenkungen (14) die Lage der Hin—
`terkanten zueinander und zur Vorderkante ver'andert
`werden kann. Ebenso wird durch Aktuatoren die Nei—
`
`gung des Krafteinleitungselements ver'andert (nicht
`dargestellt).
`
`[0041] Fig“ 11 zeigt, wie die beiden Seiten (1, 2)
`in den Bereichen (6a, 6b) der Hinterkanten flachig
`aufeinanderliegen und dabei verschiebbar gegenein—
`ander sind. Die Bereiche (6a) und (6b) weisen eine
`Schwalbenschwanzfiihrung (17) auf, die mittels Ver—
`schraubungen (16) an denjeweiligen Seiten (1 , 2) be—
`festigt sind. Die Verschiebung der Hinterkanten (6a,
`6b) istentlang der Schwalbenschwanzfiihrung (senk—
`recht zur Zeichenebene) meglich.
`
`[0042] Fig. 12 zeigt eine flachige und verschieb-
`bare Verbindung in den beiden Bereichen (6a) und
`(6b) der Hinterkanten. Die magnetischen Schichten
`(19) sind mittels Klebeschicht (20) auf die Berei—
`che (6a) und (6b) der Hinterkanten aufgeklebt. Die
`Gleitschicht (21) ermoglicht eine reibungsarme Be—
`wegung. Die magnetische Orientierung der beiden
`magnetischen Schichten (19) istgleichsinnig, so dass
`ein geschlossener Magnetfeldflul's (18) zwischen den
`beiden Schichten moglich ist und eine anziehende
`Kraftwirkung zwischen den beiden Seiten entsteht.
`Fiihrungselemente, die die Verschiebungsmoglich—
`keiten der beiden Bereiche (6a, 6b) der Hinterkan—
`te (5) auf Verschiebungen parallel zur Breitenaus—
`dehnung des Fliigelprofils begrenzen, sind vorteilhaft
`vorhanden, hierjedoch nicht mit dargestellt.
`
`1
`1a
`
`1b
`
`2
`2a
`
`2b
`
`2c
`
`3
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`4
`5
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`6a
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`Bezugszeichenliste
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`erste Seite
`Bereich der AuBenhaut der ersten Seite
`
`mit geringerer Dicke
`Bereich der AuBenhaut der ersten Seite
`mit hoherer Dicke
`zweite Seite
`Bereich der AuBenhaut der zweiten Seite
`
`mit geringerer Dicke
`Bereich der AuBenhaut der zweiten Seite
`mit hoherer Dicke
`Bereich der AuBenhaut der zweiten Seite
`mit besonders hoher Dicke
`Aul'senhaut
`
`Krafteinleitungselement
`Hinterkanten
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`flachig aufeinanderliegender Bereich der
`Hinterkante der AuBenhaut der ersten Sei—
`te
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`ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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`Diese Liste der vom Anmelder aufgefuhn‘en Dokumente wurde automatisien‘ erzeugt und ist ausschlieB/ich
`zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nichz‘ Bestandteil der deutschen Patent- bzw.
`Gebrauchsmusz‘eranmeldung. Das DPMA Libernimmt keinerlei Haftung fL‘ir etwaige Fehler oderAus/assungen.
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`Zitierte Patentliteratur
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`- DE 19852944 C1 [fififiéj
`- US 5181678 [519135]
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`Patentansprijche
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`weist, die ausgehend vom symmetrischen Zustand
`des Fliigels die Richtung der Kriimmung steuern.
`
`10. Fliigel nach Anspruch 9 dadurch gekennzeich-
`net, dass die Steuerung der die FItigelkrtimmung be-
`stimmenden Aktuatoren tiber ein rechnergestiitztes
`System erfolgt.
`
`11. Fliigel nach einem der vorhergehenden An-
`spriiche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
`Seiten (1, 2) im Bereich (6a, 6b) der Hinterkante (5)
`durch in den beiden Seiten (1, 2) der Aul'Senhaut an-
`geordnete magnetische Schichten (19) fléchig und
`verschiebbar aufeinander gehalten werden.
`
`12. Fliigel nach einem der Anspn'iche 1 bis 10, da-
`durch gekennzeichnet, dass die beiden Seiten (1, 2)
`im Bereich (6a, 6b) der Hinterkante (5) durch form—
`schliissige FUhrungen (17) in den beiden Seiten (1,
`2) derAuBenhaut (3) fléchig und verschiebbar aufein—
`ander gehalten werden.
`
`13. VenNendung eines Fltigels nach einem dervor—
`hergehenden Ansprtiche in einem Luftfahrzeug oder
`einer Windkraftanlage.
`
`Es folgen 5 Blatt Zeichnungen
`
`1. Fltigel mit verénderlicher Kriimmung, wobei der
`Fliigel eine erste (1) und eine zweite Seite (2) auf-
`weist, die sich zwischen einer Vorderkante (7) und ei-
`ner Hinterkante (5) erstrecken und wobei die beiden
`Seiten (1 , 2) von einer elastisch verformbaren AuBen—
`haut (3) gebildetwerden und im Bereich (6a, 6b) der
`Hinterkante (5) fléichig und verschiebbar aufeinander
`liegen und die Krijmmung des Flijgels durch die Ver—
`schiebung der Bereiche (6a, 6b) der Hinterkante (5)
`einer oder beider Seiten (1, 2) verénderbar ist.
`
`2. Fltigel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich—
`net, dass der Fltigel im Bereich der Vorderkante (7) in
`seinem Inneren mindestens ein Krafteinleitungsele—
`ment (4) aufweist.
`
`3. FItigeI nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich—
`net, dass das Krafteinleitungselement (4) ein Hohl—
`profil mit vorzugsweise kreisférmigem, elliptischem
`oder ovalem Querschnitt ist.
`
`4. Fliigel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge-
`kennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement (4)
`ein oder mehrere Formteile (8) aufweist und/oder mit
`diesen verbunden ist, an denen die AuBenhaut (3)
`befestigt ist, wobei die Formteile (8) die Form im Be—
`reich der Vorderkante (7) des Flijgels bestimmen.
`
`5. Fliigel nach einem der Anspn'iche 2 bis 4, da—
`durch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsele—
`ment (4) ausgehend vom symmetrischen Zustand in
`Richtung der ersten (1) oder der zweiten Seite (2) ge—
`neigt werden kann.
`
`6. Fliigel nach einem der vorhergehenden Anspru-
`che, dadurch gekennzeichnet, class die Aursenhaut
`(3) wenigstens teilweise aus mindestens einem faser—
`verstérkten Kunststoffmaterial besteht.
`
`7. Fltigel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-
`net, dass die Dicke des Kunststoffmaterials und/oder
`dessen Faserverst'airkung und/oder das Faserver—
`st'eirkungsmaterial in Bereichen starker Krl'immungs—
`énderungen unterschiedlich zu Bereichen geringer
`Krflmmungsénderung sind.
`
`8. Fliigel nach einem der vorhergehenden Anspru-
`che, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliigel in sei—
`nem Inneren mindestens einen Aktuator (13, M) auf—
`weist, der das Krafteinleitungselement (4) in seiner
`Neigung zurersten (1) und zweiten Seite (2) und/oder
`die Position der Hinterkanten (5) zueinander und zu
`dem Krafteinleitungselement (4) steuert.
`
`9. FIUgeI nach einem der vorhergehenden Anspru-
`che, dadurch gekennzeichnet, dass der FIUgeI in sei—
`nem Inneren einen oder mehrere Aktuatoren (22) auf—
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`Anhfingende Zeichnungen
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`or
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`NF.9“.
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`:.9”.
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