1. Мускульный орнитоптер-планер, содержащий мускульный двигатель, с ним кинематически связанные одну или две пары машущих крыльев, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из стержней (8, 9, 10, 12) рама, к верхним задним углам которой наклоненные относительно горизонта оси (13, 14) машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных шаровых шарниров (15, 16), за которыми эти оси (13, 14) имеют продолжение в виде кронштейнов (30, 31), между которыми натянута струна (32), а для ее противовеса струна (33) натянута между передней частью осей (13, 14), между подвижными передними шаровыми шарнирами (17, 18), которые по кинематической цепи управления соединены через промежуточные тяги (19, 20), шаровые шарниры (21, 22) с плечевыми рычагами (23, 24) плечевого мускульного двигателя, которые упругими креплениями (28, 25, 26) скреплены соответственно с плечами, между собой и с плечевой опорой (7), которая подвижным шаровым шарниром (6) соединена с опорой туловища (1), к которой через оси (5) прикреплены бедренные рычаги (3), которые по кинематической цепи прямо соединены через шаровые шарниры (34, 35), промежуточные тяги (36, 37), шаровые шарниры (38, 39), рычаги крыльев (40, 41) с плоскостями машущих крыльев (42, 43), на которых закреплены поворотные лонжероны (44) с закрепленными на них ассиметрично относительно их осей перовидными плоскостями (45), которые формируют эффективно меняющиеся аэродинамические профили крыльев при разнообразных меняющихся режимах их машущих движений.

2. Мускульный орнитоптер-планер по п.1, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из стержней (8, 9, 10, 12) рама, к передней части которой прикреплен шаровой шарнир (11), к которому прикреплено крыло дельтоплана (53) и трапеция управления (54).

3. Мускульный орнитоптер-планер по пп.1, 2, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из сержней (8, 9, 10, 12) рама, к верхней задней части которой наклоненные относительно горизонта оси (55, 56) передней пары машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных задних шаровых шарниров (57, 58), за которыми сзади эти оси (55, 56) имеют продолжение в виде кронштейнов (101, 102), между которыми натянута струна (103), а для ее противовеса струна (104) натянута между передней частью осей (55, 56), между подвижными передними шаровыми шарнирами (71, 72), а к верху заднего угла рамы наклоненные относительно горизонта оси (59, 60) задней пары машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных передних шаровых шарниров (61, 62), за которыми спереди эти оси (59, 60) имеют кронштейны (105, 106), между которыми натянута струна (107), а для ее противовеса струна (108) натянута между задней частью осей (59, 60), между задними подвижными шаровыми шарнирами (77, 78), с которыми по кинематической цепи соединены промежуточные тяги (75, 76), шаровые шарниры (73, 74), рычаги (65, 66), прикрепленные к раме подвижными шаровыми шарнирами (63, 64), а в противоположном конце соединенные через шаровые шарниры (67, 68) с промежуточными тягами (69, 70), соединенные верхними концами с передними шаровыми шарнирами (71, 72) осей передней пары машущих крыльев, а нижними концами соединены с шаровыми шарнирами (21, 22), прикрепленными к плечевым рычагам (23, 24), которые упругими креплениями (28, 25, 26) скреплены соответственно с плечами, между собой и с плечевой опорой (7), которая подвижным шаровым шарниром (6) соединена с опорой туловища (1), к которой через оси (5) прикреплены бедренные рычаги (3), которые по кинематической цепи через шаровые шарниры (34, 35), промежуточные тяги (79, 80), промежуточные шарниры (81, 82, 91, 92), промежуточные тяги (83, 84, 93, 94), шаровые шарниры (85, 86, 95, 96), рычаги передних и задних пар крыльев (87, 88, 97, 98) соединены с плоскостями передних и задних крыльев (89, 90, 99, 100), на которых закрепленны поворотные лонжероны (44) с закрепленными на них ассиметрично относительно их осей перовидными плоскостями (45), которые формируют эффективно меняющиеся аэродинамические профили машущих крыльев при разнообразно изменяющихся режимах их машущих движений.

4. Мускульный орнитоптер-планер по пп.1, 2, 3, отличающийся тем, что смонтированные в плоскостях крыльев (42, 43, 89, 90, 99, 100) поворотные упругие лонжероны (44), к концам которых прикреплены кривошипы (46), которые вместе кинематически соединены параллельными шатунами (47, 48, 49), а к шатуну (48) жестко прикреплен подвижный упор (50), упирающийся в конце движения шатуна (48) в неподвижный упор (51), прикрепленный к конструкции плоскостей крыльев (42, 43, 89, 90, 99, 100), к которой также прикреплен один конец пружины (52), которая другим концом прикреплена к шатуну (48) и своим усилием поворачивает поворотные лонжероны (44) и упругие перовидные плоскости (45) в исходное сомкнутое полжение, в котором эти плоскости (45), имея сужения в концевой части крыла, образуют аэродинамический профиль, имеющий промежутки переменной ширины между смежными перовидными плоскостями (45), а в средней части образуют общий аэродинамический профиль, который в период движения крыла вверх-назад после разворота перовидных плоскостей (45) превращается в крыло, образованное из их ряда.

 

(57) Реферат / Формула:
Мускульный орнитоптер-планер, содержащий мускульный двигатель, с ним кинематически связанные одну или две пары машущих крыльев, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из стержней (8, 9, 10, 12) рама, к верхним задним углам которой наклоненные относительно горизонта оси (13, 14) машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных шаровых шарниров (15, 16), за которыми эти оси (13, 14) имеют продолжение в виде кронштейнов (30, 31), между которыми натянута струна (32), а для ее противовеса струна (33) натянута между передней частью осей (13, 14), между подвижными передними шаровыми шарнирами (17, 18), которые по кинематической цепи управления соединены через промежуточные тяги (19, 20), шаровые шарниры (21, 22) с плечевыми рычагами (23, 24) плечевого мускульного двигателя, которые упругими креплениями (28, 25, 26) скреплены соответственно с плечами, между собой и с плечевой опорой (7), которая подвижным шаровым шарниром (6) соединена с опорой туловища (1), к которой через оси (5) прикреплены бедренные рычаги (3), которые по кинематической цепи прямо соединены через шаровые шарниры (34, 35), промежуточные тяги (36, 37), шаровые шарниры (38, 39), рычаги крыльев (40, 41) с плоскостями машущих крыльев (42, 43), на которых закреплены поворотные лонжероны (44) с закрепленными на них ассиметрично относительно их осей перовидными плоскостями (45), которые формируют эффективно меняющиеся аэродинамические профили крыльев при разнообразных меняющихся режимах их машущих движений.

2. Мускульный орнитоптер-планер по п.1, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из стержней (8, 9, 10, 12) рама, к передней части которой прикреплен шаровой шарнир (11), к которому прикреплено крыло дельтоплана (53) и трапеция управления (54).

3. Мускульный орнитоптер-планер по пп.1, 2, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из сержней (8, 9, 10, 12) рама, к верхней задней части которой наклоненные относительно горизонта оси (55, 56) передней пары машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных задних шаровых шарниров (57, 58), за которыми сзади эти оси (55, 56) имеют продолжение в виде кронштейнов (101, 102), между которыми натянута струна (103), а для ее противовеса струна (104) натянута между передней частью осей (55, 56), между подвижными передними шаровыми шарнирами (71, 72), а к верху заднего угла рамы наклоненные относительно горизонта оси (59, 60) задней пары машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных передних шаровых шарниров (61, 62), за которыми спереди эти оси (59, 60) имеют кронштейны (105, 106), между которыми натянута струна (107), а для ее противовеса струна (108) натянута между задней частью осей (59, 60), между задними подвижными шаровыми шарнирами (77, 78), с которыми по кинематической цепи соединены промежуточные тяги (75, 76), шаровые шарниры (73, 74), рычаги (65, 66), прикрепленные к раме подвижными шаровыми шарнирами (63, 64), а в противоположном конце соединенные через шаровые шарниры (67, 68) с промежуточными тягами (69, 70), соединенные верхними концами с передними шаровыми шарнирами (71, 72) осей передней пары машущих крыльев, а нижними концами соединены с шаровыми шарнирами (21, 22), прикрепленными к плечевым рычагам (23, 24), которые упругими креплениями (28, 25, 26) скреплены соответственно с плечами, между собой и с плечевой опорой (7), которая подвижным шаровым шарниром (6) соединена с опорой туловища (1), к которой через оси (5) прикреплены бедренные рычаги (3), которые по кинематической цепи через шаровые шарниры (34, 35), промежуточные тяги (79, 80), промежуточные шарниры (81, 82, 91, 92), промежуточные тяги (83, 84, 93, 94), шаровые шарниры (85, 86, 95, 96), рычаги передних и задних пар крыльев (87, 88, 97, 98) соединены с плоскостями передних и задних крыльев (89, 90, 99, 100), на которых закрепленны поворотные лонжероны (44) с закрепленными на них ассиметрично относительно их осей перовидными плоскостями (45), которые формируют эффективно меняющиеся аэродинамические профили машущих крыльев при разнообразно изменяющихся режимах их машущих движений.

4. Мускульный орнитоптер-планер по пп.1, 2, 3, отличающийся тем, что смонтированные в плоскостях крыльев (42, 43, 89, 90, 99, 100) поворотные упругие лонжероны (44), к концам которых прикреплены кривошипы (46), которые вместе кинематически соединены параллельными шатунами (47, 48, 49), а к шатуну (48) жестко прикреплен подвижный упор (50), упирающийся в конце движения шатуна (48) в неподвижный упор (51), прикрепленный к конструкции плоскостей крыльев (42, 43, 89, 90, 99, 100), к которой также прикреплен один конец пружины (52), которая другим концом прикреплена к шатуну (48) и своим усилием поворачивает поворотные лонжероны (44) и упругие перовидные плоскости (45) в исходное сомкнутое полжение, в котором эти плоскости (45), имея сужения в концевой части крыла, образуют аэродинамический профиль, имеющий промежутки переменной ширины между смежными перовидными плоскостями (45), а в средней части образуют общий аэродинамический профиль, который в период движения крыла вверх-назад после разворота перовидных плоскостей (45) превращается в крыло, образованное из их ряда.

 

---

008331
Изобретение относится к воздушной технике, использующей мускульную силу.
Известен планер-орнитоптер, имеющий две пары машущих крыльев, тяги, шнуры, соединяющие между собой лонжероны, стремена (патент СССР № 1205). Известно летательное устройство с мускульным двигателем, содержащее два машущих крыла, два различающихся варианта стоек и рычагов с пружинящими элементами (заявка Германии DE 19509774). Известен орнитоптер-планер БИЧ 18, содержащий две пары машущих крыльев, тяги, кабину пилота с корпусом, привод крыльев, педали, тяги (М.К.Тихонов "Полет птиц и машин с машущими крыльями" М. 1949, 168 с). Известен моторный махо-циклет, содержащий машущие крылья, которые содержат поворотные перовидные лопатки, поворотами лонжеронов которых под нужным углом автоматически управляет механизм (а.с. СССР № 187533). Известно летательное устройство, содержащее два машущих крыла с осями крыльев, наклоненными относительно горизонта, а крылья имеют первую часть - сплошную плоскость и вторую часть крыла, образованную из лопаток-клапанов, смонтированных на поворотных лонжеронах (патент Франции № 2171946).
Недостатком крыльев этих летательных аппаратов является то,что несовершенны их аэродинамические профили, движения лонжеронов и поэтому крылья в период подъема-взмаха вверх создают отрицательную подъемную аэродинамическую силу, направленную вниз, поэтому эти аппараты не могут лететь с малыми скоростями.
Целью настоящего изобретения является повышение возможностей человека-пилота, наиболее эффективно используя все наиболее мощные группы мышц: бедер, туловища, плеч, рук, которые позволили бы ему лететь попеременно машущим или планирующим полетом, плавно снижаться, легко маневрировать и управлять во время полета, используя эффективные двигательные и управляющие механизмы.
Указанная цель достигается тем, что используются два мускульных двигателя: бедренный мускульный двигатель и плечевой мускульный двигатель по изобретению автора настоящего изобретения Р.Дайниса а.с. СССР № 945491 и по его изобретению по международной публикации WO 03/035186. Изобретение мускульного орнитоптера-планера предназначено для создания возможностей человеку-пилоту, используя только свою мускульную силу взлететь с земли, лететь в режиме машущего или планирующего полета, свободно маневрировать, совершать различные виражи, плавно или круто снижаться вниз, уменьшая скорость полета, практически уменьшая ее до нуля в момент приземления. Такие возможности полета и планирования могут быть созданы, используя как первый, так и второй вариант компоновки орнитоптера-планера, отличающиеся существенной новизной, которая состоит в том, что применены бедренный и плечевой двигатели, а с ними сопряженные, скрепленные основные части тела человека: туловище, бедра, плечи, руки образуют интегрированные, цельные двигательные-управляющие механизмы. По первому варианту орнитоптер-планер скомпонован из одной пары машущих крыльев и крыла дельтоплана. По второму варианту он скомпонован из двух пар машущих крыльев и крыла дель-топлана. Крыло дельтоплана в этом изобретении используется как хорошо освоенный летательный аппарат, хотя вместо его может быть эффективнее испоьзована любая конструкция, имеющая значительно более совершенные параметры аэродирамических профилей.
Существенную новизну содержит использование бедренного двигателя в машущем механизме. К опоре туловища бедренного двигателя прикреплена рама, к которой прикреплены концевые шарниры относительно горизонта наклоненных осей крыльев. Передние подвижные шаровые шарниры осей машущих крыльев через промежуточные тяги, промежуточные шаровые шарниры соединены с рычагами плеч, скрепленными креплениями между собой, с плечами и с опорой плеч, которая подвижным шаровым шарниром соединена с опорой туловища. Кинематическую цепь машущего механизма образуют прикрепленные к опоре туловища бедренные рычаги, которые через промежуточные шарниры, промежуточные тяги и рычаги крыльев соединены с машущими крыльями.
Существенная новизна в том, что машущие крылья содержат плоскости крыльев с поворотными упругими лонжеронами, к которым ассиметрично относительно их осей прикреплены упругие перовид-ные плоскости, имеющие к концам сужения и образующие в конце крыла аэродинамический профиль с промежутками между смежными перовидными плоскостями, а у середины крыла образующие сплошной аэродинамический профиль при планировании или в период движения машущего крыла вниз. Такой профиль создает увеличенные подъемные и движущие аэродинамические силы, которые образуются из-за продольных и поворотных деформаций упругих лонжеронов и из-за поворотных деформаций концевых краев перовидных плоскостей, вызываемых сильными воздушными вихрями и потоками, образующимися в промежутках между перовидными плоскостями. Такая конструкция машущего крыла в период его движения вверх-назад заставляет перовидные плоскости повернуться и превратиться несплошным крылом, образованным из ряда повернувшихся перовидных плоскостей, создающих подъемные и дви-жушие аэродинамические силы. Эффективная работа машущих крыльев важна в начале полета орнитоптера и может позволить пилоту взлетать почти вертикально или, махая крыльями, коротко "повисеть" на одной высоте.
Первый вариант орнитоптера-планера обеспечивает существенно новые возможности выполнять такие управляющие-рулевые движения. Непосредственная кинематическая связь между рычагами бедра и машущими крыльями позволяет пилоту фиксировать одно крыло или оба крыла в позициях под разными углами посредством фиксации бедра в соответствующем положении, или двигая бедрами неравно
- 1 -
008331
мерно с различными скоростями, или отставая движениями бедер по фазам машущего цикла, когда любое изменение углов наклона машущих крыльев изменяет равновесие их аэродинамических сил и позволяет пилоту делать повороты лишь неравномерными движениями бедер.
Очень разнообразные, существенно новые управляющие-рулевые движения можно выполнять, используя плечевой мускульный двигатель, наклоняя верхнюю часть туловища вперед, назад, поворачивая плечи вокруг оси позвоночника в противоположные стороны или делая движения по тем же самым направлениям, двигая только плечи. Все эти управляющие движения от плечевых рычагов через прямую кинематическую цепь, через промежуточные тяги и шарниры передаются подвижным передним шарнирам осей машущих крыльев. Поворотом плечевых рычагов назад поворачиваются крылья назад, увеличивается угол атаки, крылья поднимаются вверх и наоборот, поворачивая плечевые рычаги вперед -аэродинамические силы крыльев уменьшаются, крылья снижаются. Поворачивая одно плечо вперед или назад, или поворачивая плечи в противоположные направления, крылья двигаются в противоположные направления и тогда выполняются повороты конечной части орнитоптера - виражи.Все эти управляющие и рулевые движения подъема, снижения, виражей могут быть синхронно, согласованно выполняться и в сочетании с управляющими-рулевыми движениями бедер. Более того, все перечисленные управляющие движения машущих крыльев могут быть выполнены совместно, согласованно с разнообразными управляющими движениями крыла дельтоплана и могут быть выполнены в периоды взлета, активного машущего или планирующего полета или при посадке. Поэтому такое большое разнообразие возможностей управляющих движений и тем более их сочетаний позволяет пилоту выполнять аналогичные управляющие движения, какие делают некоторые птицы. Снижаясь вертикально в режиме "парашютирования", можно снижаться в любом направлении или с поворотами вокруг вертикальной оси. По второму варианту отличающийся существенной новизной орнитоптер-планер может быть смонтирован из крыла дель-топлана и двух, передней и задней пар машущих крыльев. И в этом варианте бедренный двигатель используется для выполнения движущих-машущих движений. В этом случае к раме, прикрепленной к опоре туловища, неподвижно прикрепляются конечные шаровые шарниры осей передней пары машущих крыльев и передние шаровые шарниры осей задней пары машущих крыльев. Новизна в этом случае состоит в том, что непосредственной кинематической цепью соединяется левый бедренный рычаг с передней парой машущих крыльев, а правый бедренный рычаг - с задней парой машущих крыльев. Кинематические цепи управления содержат промежуточные тяги, рычаги и шарниры, соединяющие плечевые рычаги с подвижными шаровыми шарнирами осей передней пары крыльев и через дополнительные рычаги и шарниры - с задними подвижными шаровыми шарнирами задней пары машущих крыльев. Движущие взмахи обеими парами крыльев пилот может осуществлять, двигая бедра вместе, выполняя эти движения обеими парами крыльев вверх-назад и вниз-вперед. Но существенное отличие этого варианта в том, что пилот может в одно и то же время двигать бедрами в противоположных направлениях, подобно тому, как это делает бегущий по земле человек. Существенная новизна этого варианта в том, машущие крылья передней и задней пар двигаются в противоположных направлениях, одни вверх, другие вниз и поэтому создают более равномерные аэродинамические силы. В этом варианте управляющие движения выполняются фиксацией машущих крыльев в различных положениях, вследствие чего возникают различные аэродинамические силы. Управляющие-рулевые движения при помощи плечевого мускульного двигателя выполняются точно также как и в первом варианте орнитоптера-планера посредством очень разнообразных перемещений плечевых рычагов и посредством соответствующих изменений углов атаки машущих крыльев. Существенно новое отличие и новые возможности в этом случае возникают при режиме снижения-парашютирования, когда при этом используются только крыло дельтоплана и задняя пара машущих крыльев. В этом случае возникает возможность регулировать или уменьшать скорость снижения, выполняя медленные взмахи передней парой машущих крыльев. Во втором варианте имеются более благоприятные возможности выполнить ветикальный взлет или зависать дольше на одной высоте, выполняя движения бедрами в противоположных направлениях в режиме "бега", так как в это время "выравниваются" аэродинамические силы обеих пар машущих крыльев.
Сущность изобретения поясняются чертежами, где
фиг. 1 изображен вид сбоку первого варианта мускульного орнитоптера-планера, имеющего одну пару машущих крыльев и крыло дельтоплана;
фиг. 2 - тот же фиг. 1, первый вариант вид сверху;
фиг. 3 - вид центральной части первого варианта в аксонометрии;
фиг. 4 - тот же фиг. 1 первый вариант, вид сзади;
фиг. 5 - часть машущего крыла;
фиг. 6 - разрез ВВ машущего крыла из фиг. 5;
фиг. 7 - разрез СС машущего крыла из фиг. 5;
фиг. 8 - разрез ВВ из фиг. 5 с развернутыми перовидными плоскостями, когда горизонтальная скорость полета VH равна нулю;
фиг. 9 - разрез ВВ из фиг. 5 с развернутыми перовидными плоскостями, когда горизонтальная скорость полета есть VH ;
фиг. 10 - аэродинамические силы и скорости движущихся вверх-назад перовидных плоскостей на
- 2 -
008331
фиг. 8 согласно изображенному случаю, когда скорость полета равна нулю;
на фиг. 11 изображены аэродинамические силы и скорости движения перовидных плоскостей вверх-назад на фиг. 9 согласно изображенному случаю;
фиг. 12 - вид сбоку второго варианта мускульного орнитоптера-планера, имеющего две пары машущих крыльев и крыло дельтоплана, а перовидные плоскости задней пары крыльев изображены развернутыми как на фиг. 8 и 9;
фиг. 13 - тот же фиг. 12 второй вариант, вид сверху;
фиг. 14 - тот же фиг. 12 второй вариант вид центральной части в аксонометрии, а левая часть рамы изображена для варианта с неподвижным задним шарниром оси задней пары машущего крыла.
Мускульный орнитоптер-планер, по первому варианту содержащий бедренные и плечевые двигатели по а.с. СССР № 945491 и по изобретению международной публикации WO 03/035186 содержащий опору туловища 1, крепления туловища 2, два бедренных рычага 3 с креплениями бедра 4 и две оси 5, соединяющие опору туловища 1 с бедренными рычагами 3. Опора туловища 1 подвижным шаровым или карданным шарниром 6 впереди соединена с опорой плеч 7. К краям опоры туловища 1 прикреплены правый и левый каркас рамы, образованной из пар стержней 8, 9, 10. Впереди пары стержней 9 и 10 сведены, скреплены между собой и к ним прикреплен шаровой или карданный шарнир 11. Образованные из пар стержней 8 и 10 концевые углы рамы скреплены между собою стержнем 12. К задним углам рамы левая 13 и правая 14 оси крыльев закреплены неподвижными левым 15 и правым 16 шаровыми шарнирами. Оси крыльев 13, 14 наклонены относительно горизонта и этот угол наклона можно легко изменять разнообразными управляющими движениями. Левый 17 и правый 18 подвижные шаровые шарниры осей 13, 14 через промежуточные правую 19 и левую 20 тяги соединены с левым 21 и правым 22 плечевыми шаровыми шарнирами, которые скреплены соответственно с левым 23 и правым 24 плечевыми рычагами. Рычаги 23, 24 впереди скреплены упругим креплением 25 между собой, со стороны спины левым 26 и правым 27 креплениями скреплены с плечевой опорой 7, а левым 28 и правым 29 креплениями плеча прикреплены к плечам. Оси 13, 14 имеют жестко к ним прикрепленные левый 30 и правый 31 кронштейны, представляющие собой продолжение осей 13 и 14 дальше за неподвижными шаровыми шарнирами 15, 16. Концы кронштейнов 30, 31 соединены между собой сильно натянутой струной 32, для которой, как противодействующая натянута струна 33 между подвижными шаровыми шарнирами 17, 18. Противодействие между струнами 32, 33 обеспечивает и гарантирует стабильность поддержания расстояния между подвижными шарнирами 17, 18 при выполнении плечевыми рычагами 23, 24 всех управляющих движений машущими крыльями. К бедренным рычагам 3 прикреплены соответственно левый 34 и правый 35 шаровые шарниры, которые через левую 36 и правую 37 промежуточные тяги соединены с левым 38 и правым 39 шаровыми шарнирами, прикрепленными к левому 40 и к правому 41 рычагам крыльев, которые жестко скреплены с осями крыльев 13, 14.
Рычаги крыльев 40, 41 жестко скреплены соответственно с левой 42 и правой 43 плоскостями машущих крыльев. Внутри плоскостей крыльев 42, 43 на фиг. 5 в показанном варианте смонтированы четыре поворотных упругих лонжерона 44, к внешним концам которых ассиметрично относительно их осей прикреплены упругие перовидные плоскости 45, имеющие аэродинамические профили. Поворотные оси лонжеронов смонтированы так, что в средней части крыла, в разрезе ВВ (фиг. 6) перовидные плоскости 45 смыкаются между собой и формируют общий аэродинамический профиль крыла, а в концевой части, в разрезе СС они формируют аналогичный аэродинамический профиль, который имеет сужающиеся промежутки между смежными перовидными плоскостями 45. Внутри плоскостей крыльев 42, 43 смонтирован механизм равномерного разворота лонжеронов. Он состоит из смонтированных на лонжеронах 44 кривошипов 46, объединенных парами между собой параллельными шатунами 47,48, 49. К шатуну 48 прикрепленный подвижный упор 50 ограничит разворот лонжеронов 44, упираясь в неподвижный упор 51, закрепленный к конструкции плоскостей крыльев 42, 43. К этой же конструкции прикреплен конец пружины 52, а ее другой конец прикреплен к шатуну 48. Пружина 52 возвращает шатуны 47, 48, 49, лонжероны 44 в исходное положение и тем самым возвращает перовидные плоскости 45 в исходное сомкнутое положение.
Как по первому, так и по второму варианту орнитоптера-планера, имеющего одну или две пары машущих крыльев, впереди рамы, к шаровому шарниру 11 прикреплено крыло дельтоплана 53 с трапецией управления 54.
Мускульный орнитоптер-планер по второму варианту скомпонован из крыла дельтоплана и двух пар машущих крыльев, имеющий бедренные и плечевые двигатели по изобретениям а. с. СССР № 945491 и по WO 03/035186, содержит опору туловища 1, крепления туловища 2, два бедренных рычага 3 с креплениями бедер 4 и две оси 5, соединяющие опору туловища 1 с бедренными рычагами 3. Опора туловища 1 шаровым шарниром 6 впереди соединена с опорой плеч 7. К краям опоры туловища 1 прикреплен каркас рамы, образованный из пар стержней 8, 9, 10. Впереди пары стержней 9 и 10 сведены, скреплены между собой и к ним прикреплен шаровой шанир 11. Концевые углы рамы из стержней 8 и 10 образованы с продлением стержней 8, скрепленных межу собой стержнем 12. К концам стержней 10 левая 55 и правая 56 оси передней пары машущих крыльев закреплены неподвижными задними левым 57 и правым 58 шаровыми шарнирами. К продолжениям стержней 8 левая 59 и правая 60 оси задней пары машущих
- 3 -
008331
крыльев закреплены неподвижно передними левым 61 и правым 62 шаровыми шарнирами. К стержням 10 подвижно прикреплены левый 63 и правый 64 шаровые шарниры, с которыми скреплены левый 65 и правый 66 рычаги, к передним концам которых прикреплены левый 67 и правый 68 шаровые шарниры, скрепленные каждый соответственно с левой 69 и правой 70 промежуточными тягами, которые вверху скреплены с левым 71 и правым 72 подвижными шаровыми шарнирами осей 55, 56 передней пары крыльев. Нижние концы тяг 69, 70 скреплены с шаровыми шарнирами 21, 22, прикрепленными к левому
23 и к правому 24 плечевым рычагам, которые впереди упругим креплением 25 скреплены между собой, со стороны спины креплениями 27, 28 скреплены с плечевой опорой 7 и креплениями предплечий 28, 29 скреплены с плечами. Рычаги 65, 66 в концевой части скреплены с левым 73 и правым 74 шаровыми шарнирами, соединенными через промежуточные тяги 75 и 76 с левым 77 и правым 78 задними подвижными шаровыми шарнирами осей 59, 60 задней пары машущих крыльев. Бедренные рычаги 3 через левый 34 и правый 35 шаровые шарниры соединены с левой 79 и правой 80 тягами. Левая тяга 79 через промежуточные шарниры 81 и 82 соединены с левой 83 и правой 84 промежуточными тягами, которые через шаровые шарниры 85, 86 соединены с левым 87 и правым 88 рычагами передней пары крыльев, скрепленными жестко с осями 55, 56 передней пары крыльев. Рычаги крыльев 87, 88 жестко скреплены с левой 89 и правой 90 плоскостями передней пары машущих крыльев, в которых аналогично как и в первом варианте орнитоптера-планера смонтированы упругие поворотные лонжероны 44 с перовидными плоскостями 45 и аналогичный механизм равномерного разворота лонжеронов. Правая тяга 80 через промежуточные шарниры 91, 92 соединена с левой 93 и правой 94 промежуточными тягами, которые через шаровые шарниры 95, 96 соединены с левым 97 и правым 98 рычагами задней пары машущих крыльев, которые жестко скреплены с левой 99 и правой 100 плоскостями задней пары крыльев, имеющими как и в передней паре крыльев смонированые лонжероны 44, перовидные плоскости 45, механизм равномерного разворота лонжеронов. Левая и правая оси 55, 56 передней пары крыльев имеют свои продолжения, левый и правый кронштейны 101, 102, концы которых соединены натянутой струной 103, а ей противодействующая струна 104 натянута между передними подвижными шаровыми шарнирами 71, 72. Аналогично оси 59, 60 задней пары крыльев имеют левый и правый кронштейны 105, 106, концы которых соединены натянутой струной 107, а ей противодействующая струна 108 натянута между задними шарнирами 77, 78 осей 59, 60 задней пары крыльев. Для второго варианта орнитоптера-планера при варианте исполнения с неподвижной осью 59 задний шарнир 77 жестко прикреплен к стержню 109, который жестко скреплен с продолжением 110 стержня 10.
При первом варианте исполнения орнитоптера-планера пилот выполняет двигательные машущие движения равномерно, одновременно двигая и бедренные рычаги 3, а управляющие-рулевые движения выполняет, двигая плечевые рычаги 23, 24. Пилот может выполнять управляющие-рулевые движения двигая неравномерно бедра, замедляя или останавливая одно из бедер. В этом случае разные наклоны крыльев изменяет их суммарную аэродинамическую силу в сторону меньше наклоненного крыла. Движения бедренных рычагов 3 через шаровые шарниры 34, 35, промежуточные тяги 36, 37, шаровые шарниры 38, 39, рычаги крыльев 40, 41 передаются плоскостям крыльев 42, 43. При сгибании бедер крылья поднимаются вверх-назад, при выпрямлении - опускаются вниз-вперед.
Управляющие-рулевые движения машущих крыльев пилот может выполнять, двигая плечи, сгибая или поворачивая верхнюю часть туловища или все эти движения выполняя совмещенно. Все эти движения от плечевых рычагов 23, 24 через шарниры 21, 22, промежуточные тяги 19, 20, подвижные шарниры 17, 18, оси крыльев 13, 14, рычаги крыльев 40, 41 передаются плоскостям крыльев 42, 43. Плечевые рычаги 23, 24 можно двигать вперед и назад вместе или в противоположные направления, одно вперед, другое назад, или можно двигать только одно из них, зафиксировав второй. Движения плечевых рычагов 23,
24 назад увеличивают угол атаки крыла а (см. фиг. 6, 7), и возросшая аэродинамическая сила поднимает крыло вверх, а движения рычагов 23, 24 вперед уменьшают угол атаки крыла а, уменьшают аэродинамическую силу крыла, и орнитоптер снижается.
Разнообразные управляющие движения пилот может выполнять, применяя трапецию управления 54 дельтоплана, изменяя углы наклона крыла дельтоплана 53. Все разнообразные движения управления, применяемые пилотами дельтопланов, могут широко применяться и при управлении мускульным орнитоптером.
Во втором варианте орнитоптера-планера движения левого бедренного рычага 3 через шарнир 34, промежуточную тягу 79, промежуточные шарниры 81, 82, промежуточные тяги 83, 84 шаровые шарниры 85, 86, рычаги передних крыльев 87, 88 передаются плоскостям крыльев 89, 90. Аналогично движения правого бедренного рычага 3 через шарнир 35, промежуточную тягу 80, промежуточные шарниры 91, 92, промежуточные тяги 93, 94, шаровые шарниры 95, 96, рычаги задних крыльев 97, 98 передаются плоскостям задних крыльев 99, 100. При сгибании обеих бедер обе пары крыльев поднимаются вверх-назад, а при выпрямлении бедер снижаются вниз-вперед. Управляющие движения пилот может выполнять только бедрами, фиксируя бедра и крылья под различными углами или же двигая бедрами и крыльями неравномерно с отставаниями углов или скоростей машущих крыльев.
Во втором варианте орнитоптера-планера управляющие-рулевые движения пилота от плечевых ры
- 4 -
008331
чагов 23, 24 через шарниры 21, 22, промежуточные тяги 69, 70, подвижные шарниы 71, 72, оси крыльев 55, 56 передаются плоскостям передней пары крыльев 89, 90, а через промежуточные тяги 69, 70, шаровые шарниры 67, 68, рычаги 65, 66, шаровые шарниры 73, 74, промежуточные тяги 75, 76, задние подвижные шарниры 77, 78, оси задних крыльев 59, 60 передаются плоскостям задней пары крыльев 99, 100. Разнообразные движения плеч и плечевых рычагов 23, 24 прямо передаются подвижным передним шарнирам 71, 72 передних крыльев и подвижным задним шарнирам 77, 78 задних крыльев. Движения плечевых рычагов 23, 24 назад поднимает вверх подвижные шарниры 71, 72 и одновременно двигают вниз подвижные шарниры 77, 78 задней пары крыльев. Этим одновременно увеличиваются углы атаки а (см. фиг. 6, 7) и аэродинамические силы обеих пар машущих крыльев. А движения плечевых рычагов 23, 24 вперед уменьшают углы атаки а и орнитоптер будет снижаться. Если выполняются движения назад или вперед только одним из плечевых рычагов 23 или 24 и изменяются углы атаки а только левых или правых машущих пар крыльев, тогда суммарные изменения аэродинамических сил позволяют выполнять повороты, виражи орнитоптера.
Для второго варианта орнитоптера-планера, для его второго исполнения (см. фиг. 14 конструкция левого каркаса рамы) плечевыми рычагами 23, 24 можно управлять только передней парой машущих крыльев.
Во втором варианте пилот также может управлять крылом дельтоплана 53 поворотами трапеции управления 54. Пилот может использовать трапецию 54 как опору для рук, отталкиваясь или подтягиваясь к ней усилиями мышц рук при управляющих движениях, выполняемых плечевыми рычагами 23, 24.
Машущее крыло при движении вниз-вперед встречает повышенное сопротивление воздуха и тогда упругие лонжероны 44 дополнительно изгибаются и поворачиваются вокруг своей оси под воздействиями аэродинамических сил более широкой стороны перовидных плоскостей 45. Одновременно упруго отклоняются края перовидных плоскостей 45 в воздушных промежутках, как показано на фиг. 7 в разрезе СС. Вследствие этой деформации дополнительно возрастают подъемные и движущие аэродинамические силы. В период этого движения перовидные плоскости 45 формируют сплошной аэродинамический профиль, показанный на фиг. 6. При движении крыла вверх-назад возникшие аэродинамические силы действуют сильнее на более широкую часть ассиметричной плоскости 45. Эти силы поворачивают плоскости 45, лонжероны 44 и прикрепленные к ним кривошипы 46, одновременный поворот которых обеспечивают параллельные шатуны 47, 48, 49. Шатун 48, перемещаясь, натягивает пружину 52 и останавливается, когда подвижный упор 50 достигает неподвижного упора 51. Движение до упора 51 происходит, когда горизонтальная скорость орнитоптера мала или равна нулю в начале полета. В этот момент развернувшиеся перовидные плоскости 45 занимают положение, приведенное на фиг. 8 и тогда возникают аэродинамические силы Р и Т, приведенные на фиг. 10. После достижения орнитоптером горизонтальной скорости VH перовидные плоскости 45 разворачиваются на меньший угол, приведенный на фиг. 9. и возникают меньшие аэродинамические силы как на фиг. 11. Показан вектор горизонтальной скорости Ун орнитоптера, вектор скорости машушего крыла Vs, его горизонтальная проекция Уш. Очевидно, что после достижения горизонтальной скорости орнитоптером Ун > Уш плоскости не смогут развернуться. После окончания очередного движения крыла вверх-назад исчезают действовавшие прежде аэродинамические силы и тогда пружина 52 возвращает весь механизм и перовидные плоскости 45 в исходное положение на фиг. 6.
Пилот при взлете резкими движениями бедренных рычагов 3 может увеличивать аэродинамические силы (см. фиг. 10) машущих крыльев посредством синхронных наклонов вперед туловища и плечевых рычагов 23,24.
Мускульный орнитоптер-планер может быть использовын в летательном спорте, для развлечений и досуга.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Мускульный орнитоптер-планер, содержащий мускульный двигатель, с ним кинематически связанные одну или две пары машущих крыльев, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из стержней (8, 9, 10, 12) рама, к верхним задним углам которой наклоненные относительно горизонта оси (13, 14) машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных шаровых шарниров (15, 16), за которыми эти оси (13, 14) имеют продолжение в виде кронштейнов (30, 31), между которыми натянута струна (32), а для ее противовеса струна (33) натянута между передней частью осей (13, 14), между подвижными передними шаровыми шарнирами (17, 18), которые по кинематической цепи управления соединены через промежуточные тяги (19, 20), шаровые шарниры (21, 22) с плечевыми рычагами (23, 24) плечевого мускульного двигателя, которые упругими креплениями (28, 25, 26) скреплены соответственно с плечами, между собой и с плечевой опорой (7), которая подвижным шаровым шарниром (6) соединена с опорой туловища (1), к которой через оси (5) прикреплены бедренные рычаги (3), которые по кинематической цепи прямо соединены через шаровые шарниры (34, 35), промежуточные тяги (36, 37), шаровые шарниры (38, 39), рычаги крыльев (40, 41) с плоскостями машущих крыльев (42, 43), на которых закреплены поворотные лонжероны (44) с закреп
- 5 -
008331
ленными на них ассиметрично относительно их осей перовидными плоскостями (45), которые формируют эффективно меняющиеся аэродинамические профили крыльев при разнообразных меняющихся режимах их машущих движений.
2. Мускульный орнитоптер-планер по п.1, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из стержней (8, 9, 10, 12) рама, к передней части которой прикреплен шаровой шарнир (11), к которому прикреплено крыло дельтоплана (53) и трапеция управления
(54).
3. Мускульный орнитоптер-планер по пп.1, 2, отличающийся тем, что к опоре туловища (1) мускульного двигателя прикреплена образованная из сержней (8, 9, 10, 12) рама, к верхней задней части которой наклоненные относительно горизонта оси (55, 56) передней пары машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных задних шаровых шарниров (57, 58), за которыми сзади эти оси (55, 56) имеют продолжение в виде кронштейнов (101, 102), между которыми натянута струна (103), а для ее противовеса струна (104) натянута между передней частью осей (55, 56), между подвижными передними шаровыми шарнирами (71, 72), а к верху заднего угла рамы наклоненные относительно горизонта оси (59, 60) задней пары машущих крыльев одним концом прикреплены посредством неподвижных передних шаровых шарниров (61, 62), за которыми спереди эти оси (59, 60) имеют кронштейны (105, 106), между которыми натянута струна (107), а для ее противовеса струна (108) натянута между задней частью осей (59, 60), между задними подвижными шаровыми шарнирами (77, 78), с которыми по кинематической цепи соединены промежуточные тяги (75, 76), шаровые шарниры (73, 74), рычаги (65, 66), прикрепленные к раме подвижными шаровыми шарнирами (63, 64), а в противоположном конце соединенные через шаровые шарниры (67, 68) с промежуточными тягами (69, 70), соединенные верхними концами с передними шаровыми шарнирами (71, 72) осей передней пары машущих крыльев, а нижними концами соединены с шаровыми шарнирами (21, 22), прикрепленными к плечевым рычагам (23, 24), которые упругими креплениями (28, 25, 26) скреплены соответственно с плечами, между собой и с плечевой опорой (7), которая подвижным шаровым шарниром (6) соединена с опорой туловища (1), к которой через оси (5) прикреплены бедренные рычаги (3), которые по кинематической цепи через шаровые шарниры (34, 35), промежуточные тяги (79, 80), промежуточные шарниры (81, 82, 91, 92), промежуточные тяги (83, 84, 93, 94), шаровые шарниры (85, 86, 95, 96), рычаги передних и задних пар крыльев (87, 88, 97, 98) соединены с плоскостями передних и задних крыльев (89, 90, 99, 100), на которых закрепленны поворотные лонжероны (44) с закрепленными на них ассиметрично относительно их осей перовидными плоскостями (45), которые формируют эффективно меняющиеся аэродинамические профили машущих крыльев при разнообразно изменяющихся режимах их машущих движений.
4. Мускульный орнитоптер-планер по пп.1, 2, 3, отличающийся тем, что смонтированные в плоскостях крыльев (42, 43, 89, 90, 99, 100) поворотные упругие лонжероны (44), к концам которых прикреплены кривошипы (46), которые вместе кинематически соединены параллельными шатунами (47, 48, 49), а к шатуну (48) жестко прикреплен подвижный упор (50), упирающийся в конце движения шатуна (48) в неподвижный упор (51), прикрепленный к конструкции плоскостей крыльев (42, 43, 89, 90, 99, 100), к которой также прикреплен один конец пружины (52), которая другим концом прикреплена к шатуну (48) и своим усилием поворачивает поворотные лонжероны (44) и упругие перовидные плоскости (45) в исходное сомкнутое полжение, в котором эти плоскости (45), имея сужения в концевой части крыла, образуют аэродинамический профиль, имеющий промежутки переменной ширины между смежными перо-видными плоскостями (45), а в средней части образуют общий аэродинамический профиль, который в период движения крыла вверх-назад после разворота перовидных плоскостей (45) превращается в крыло, образованное из их ряда.
- 6 -
008331
008331
Фиг. 4
- 8 -
008331
008331
- 10 -
008331
Фиг. 14
^^j) Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 11 -