Titelbild

Hoe Ornithopters Vliegen

Flagge flag vlag pavillon

Kruktapmechanisme
van de ornithoptermodellen EV1 tot EV6

Inhoud:

Note:

toets

1. Kardan kruktapmechanisme algemeen

Met een Kardan kruktapmechanisme is het mogelijk om een roterende beweging in een rechtlijnige beweging om te zetten. Dit principe is in de 16e eeuw uitgevonden door de Italiaanse wiskundige Girolame Cardano.

Het kruktapmechanisme van Cardano bestaat hoofdzakelijk uit een tandwiel met binnenvertanding en een planeetwiel met een kruktap. De steekcirkel van het binnentandwiel is precies twee keer zo groot als het planeetwiel. Iedere kruktap op de steekcirkel van het planeetwiel maakt een lineaire beweging ten opzichte van een rechte lijn van het binnentandwiel.

  • Alleen de hoofdaandrijfas in het midden van het krukasmechanisme wordt door de motor aangedreven. De as van het planeetwiel is met deze as verbonden.

  • Voor het realiseren van een vleugelslagbeweging is slechts één kruktap nodig.

  • Voor een actieve verdraaiing van de slagvleugel zijn verschoven geplaatste kruktappen benodigd. De hoofdkruktap (blauw, volgende afbeelding) zorgt voor de slagbeweging en de in faseverschoven beweging van de stuurkruktap (lila) zorgt voor de vleugelverdraaiing of scheluwtrekking.

  • Bij de krachtvlucht ijlt de stuurkruktap altijd voor op de hoofdkruktap, net als de voorlijst van de vleugel ten opzichte van vleugelligger.

  • De loodrechte bewegingen van de beide kruktappen worden via kruissleuven aan de slagvleugel overgedragen. Voor de bevestiging zie Aandrijfmechanisme van de EV4.

  • In de glijvluchtpositie staan beide kruissleuven in het midden van hun slag en daarmee ook de slag- en de instelhoek van de vleugels.

  • Als de aandrijving tijdens de glijvlucht in een dood punt van de kruk wordt gestopt dan kan het in de loodrechte richting naar believen krachten van de vleugel opnemen. Een rem of blokkering van de krukdraaibeweging is daarom niet nodig.

krukasmechanisme

Cardan kruktapmechanisme
geproduceerd voor het EV1. Deze speciale aandrijving, die bestaat uit resp. een elektromotor, een vertragingskast en kruktapmechanisme, zet de draaiende beweging van de elektromotor (Nominaal ingangsvermogen 85 Watt) om naar een lineaire op- en neergaande beweging van de kruktap. Een kruisleuf (scotch yoke) wordt alleen gebruikt om te schakelen tussen de glij- en de vermogensvlucht.

  • Glijden wordt bereikt door de kruktap in het horizontale vlak te stoppen.
  • Vermogensvlucht wordt bereikt door de kruktap in de verticale richting te bewegen.
single components of the crank drive unit

Het tandwielhuis boven de twee pinnen voor de twee glijvluchtinstellingen te zien.

Onderdelen van de kruktap

Hier kan men het verzet van 2 mm tussen de hoofd- en de stuurkruktap herkennen.

overlangse doorsnede van de krukasmechanisme

Tekening
van het kruktapmechanisme

Voor verdere gedetailleerde en technische informatie, zie:

aandrijfmechanisme vooraanzicht

Aanzicht van de kruisleuf (scotch yoke) in de aandrijfmechanisme van de EV4. De horizontaal verlopende hoofdkruissleuf (met stalen glijvlakken) is goed te zien. Ook de daarachter liggende schuinliggende stuurkruissleuf is nog net te herkennen.

toets

2. Glijvlucht-Krachtvlucht-overgang door omkering van de draairichting van de aandrijfmotor in het EV1 tot EV4

Bij iedere omkering van de draairichting van de aandrijving wordt binnenvertandingstandwiel 90 graden gedraaid. Het kan zich tussen de eindaanslagen vrijelijk bewegen.

Benodigd voor de omschakeling en instandhouding van de krachtvluchtinstelling van het binnenvertandingstandwiel is dat er een remmende werking bestaat bij de hoofdkruktap of zijn kruissleuf.

Functie, zie de noot hierboven
(Animation 1.1 MB, in het Duits)

Beeld van de kruktap versie 1

De bij de glijvlucht schuin verlopende baan van de kleinere stuurkruktap (stuurkruktap lila, hoofdkruktap blauw) is aan de hand van zijn kruissleuf goed te herkennen.

toets

3. Glijvlucht-Krachtvlucht-overgang door en stap schakelsysteem met een servo in het EV5 en EV6

omschakeling door een servo

Omgebouwd kruktapmechanisme
De omschakeling tussen de glij- en krachtvlucht werd niet meer gerealiseerd door middel van het omkeren van de draairichting maar door een servogestuurde stappenschakeling van het binnentandwiel van het kruktapmechanisme.

Dus deze variatie is ingesloten in het Tekeningen van de onderdelen (PDF 1.4MB) met 18 technische tekeningen in het Duits.

Alleen tijdens de omschakeling tussen glij- en krachtvlucht is een constant aanwezige remmende kracht op de hoofdkruktap of de kruissleuf noodzakelijk. Aansluitend wordt de positie van het binnentandwiel vergrendeld.

Functie, zie de noot hierboven
(Animation 1.9 MB, in het Duits)

Beeld van de kruktap versie 2
toets

4. Traploze instelling van de slaghoek met een hulpaandrijving

Naast de hoofdaandrijving met slechts één draairichting is een hulpaandrijving, die van draairichting kan wisselen, noodzakelijk.

Het vermogen van de hulpaandrijving stelt zich in op de optredende krukkrachten en de gewenste stuursnelheid. De aandrijving is geschikt voor een korte inschakelduur.

Functie, zie de noot hierboven
(Animation 4.2 MB, in het Duits)

Beeld van de kruktap versie 3

De slaghoek van de vleugel is traploos instelbaar.

De banen van de hoofdkruktap in de separate stappen worden met een witte stippellijn aangegeven.

Bij deze variant was als hoofdaandrijving een dieselmotor en als hulpaandrijving een elektromotor gepland. Dit aandrijvingsconcept voor ornithopters is zeer bedrijfszeker omdat ook bij het uitvallen van de hoofdaandrijving de overgang naar de glijvlucht gerealiseerd kan worden.

Een dergelijke aandrijving met instelbare slag is tot dusverre nog niet gebouwd.