Wasserfahrzeug mit im Wasser befindlichen Tragflächen Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit im Wasser befindlichen Tragflächen, das grosse Sta bilität bei honen Geschwindigkeiten in rauher und ruhiger See zeigt. Eine beispielsweise Ausführungs form der Erfindung kann mit Geschwindigkeiten von über 110 km/Std. durch rauhes Wasser fahren und ist um alle drei Achsen statisch und @dynamisch stabil.
Es sind bereits Vorschläge zum Bau stabiler Wasserkraftfahrzeuge .mit Tragflächen gemacht wor den, die hohe Geschwindigkeiten in rauher See ent wickeln sollen. Diese Vorschläge haben aber bisher nicht zu dem gewünschten Erfolg hinsichtlich Ge schwindigkeit und Stabilität geführt.
Der Zweck der Tragflächeneinrichtungen bei Wasserfahrzeugen mit im Wasser befindlichen Trag flächen liegt in der Verringerung der benetzten Flä che des Rumpfes bei zunehmender Geschwindigkeit und darin, den Rumpf ganz oder teilweise aus den Wogen herauszuhalten, wenn das Schiff in rauhem Wasser betrieben wird.
Nur so lässt es sich ermög lichen., dass das Schiff bei ruhigem und bei rauhem Wasser mit hoher Geschwindigkeit fahren kann, ohne übermässig hohe Antriebskräfte anzuwenden. Bei diesem Anheben des Rumpffes über rauhes Wasser ist es erforderlich, :dass die auf den Rumpfboden einwirkenden Kräfte nicht .so gross werden, .dass die ser so stark gemacht werden muss, dass für die zah lende Last kein Gewicht mehr zur Verfügung steht.
Das erfindungsgemässe Waisenfahrzeug mit am Rumpf befestigten, im Wasser befindlichen Tragflä chen, die so ausgebildet sind, :dass sie bei horizon- taler Vorwärtsbew bgung den grössten Teil des Rumpfes über das Wasser hinausheben und ihre wirksame Fläche der jeweiligen Geschwindigkeit an passen, ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Haupt- tragflächeneinrichtung aus mindestens zwei Teilen besteht, die sich seitlich zur Mittellinie des Rumpfes erstrecken und mit einem bestimmten V Formwinkel schräg nach oben .gerichtete Flächen besitzen, die seit zunehmender Geschwindigkeit in wachsendem Masse aus dem Wasser auftauchen, und dass in ,
einem ge wissen Abstand von der Haupttragflächeneinrichtung am Rumpf eine Stabilisierungsflächeneinrichtung an gebracht ist, die so ausgebildet ist,dass sie bei Hori zontalbewegung des Fahrzeuges stets im Wasser ein getaucht bleibt und keine Veränderung ihrer wirk samen Fläche bei verschiedenen Geschwindigkeiten aufweist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht des auf dem Wasser ruhenden Fahrzeuges ; Fig. 2 eine Seitenansicht des Fahrzeuges bei ho her Geschwindigkeit, in welcher sich die Hülle vom Wasser abgehoben hat und die Haupttragflächen teil weise aus dem Wasser envportauchen, während die Stabilisierungsfläche im Wasser bleibt;
Fig. 3 eine Vorderansicht des Fahrzeuges nach Fig. 1 ; Fig. 4 eine Draufsicht dies Fahrzeuges nach Fig. 1 ; Fig. 5 ein schematischer Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig.4 zur Darstellung des Hilfsflächenprofils-; Fig. 6 eine Seitenansicht einer Haupttragflächen- einrichtung und ihrer Befestigung an der einen Hilfs fläche ;
Fig. 6a ein Diagramm des Angriffs von Wasser und Luft auf eine der Haupttragflächenstreben ; Fig. 7, 8 und 9 Schnitte längs der Linie 7-7, 8-8 und 9-9 in Fig. 6 zur Darstellung der Querschnitts- veränderung der Haupttragflächenstrebe von ihrer Befestigungsstelle am Hilfsflügel bis zum :unteren Ende;
Fig. 10 eine teilweise Vorderansicht eines der an der Hauptstrebe gemäss Fig. 6 befestigten Tragflä chenelemente im Schnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 6 und 7 ; Fig. 11, 12 und 13 Abwicklungen, der drei Trag flächenelemente der Einrichtung nach Fig. 6 ; Fig. 14 ein schematischer Schnitt zur Erläuterung des Profils der Tragflächenelemente nach Fig. 6 ;
Fig. 15 ein Diagramm zur Erläuterung des Auf tauchens der Haupttragfläche; Fig. 16 eine Seitenansicht .der Schwanzstrebe und der daran befestigten Stabilisierungsflächeneinrich- tung ; Fig. 17 eine Vorderansicht der Schwanzstrebe und ihrer Stabilisierungsflächeneinrichtung ; Fig. 18-20 Horizontalschnitte der Schwanzstrebe in Höhe der Linien 19-19, 20-20 und 2.1-21 in Fig. 16 ;
Fig. 21 eine teilweise Draufsicht ,der Stablisie- r ungsflächeneinrichtung in Neutralstellung, d. h. für Geradeausfahrt ; Fig. 22 eine Darstellung der Lage der Schwanz strebe und ihrer Stabilisierungsflosse nach Ausfüh rung einer Ruderbewegung; Fig. 23 eine Draufsicht der Stabilisierungsflosse mit Bemessungsangaben ;
Fig. 24 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Schwanzpartie .des Fahrzeuges zur Darstellung der Steuereinrichtung, welche .das. Einziehen der Schwanzflosse, ihre Verschwenkung um eine hori zontale Achse zwecks Trimmens und ihre Schwen kung um eine vertikale Achse zwecks Ruderwirkung ermöglicht ; Fig. 25 eine Ansicht längs .der Linie 25a-25a in Fig. 24;
Fig. 26 einen Schnitt längs der Linie 26-26 in Fig. 24; Fig. 27 ein teilweiser Längsschnitt eines Hilfs flügels mit der schematischen Darstellung einer Ein richtung zum Anheben und Einziehen der Haupt- trabgflächeneinrichtung ;
Fig.28 ein schematisches Schrägbild eines Rump fes, der mit einem Querträger .und Hilfsträgern an der Vorderkante versehen ist, welche die vertikalen Trägheitskräfte des Triebwerkes .und der Tragflä- cheneinrichtung sowie die vertikalen statischen und dynamischen Kräfte aufnehmen sollen, die während des Betriebes des.
Fahrzeuges .auftreten ; Fig. 29 ein Teilschnitt längs der Linie 29-29 in Fig. 28 zur Darstellung der Befestigung des Quer trägers am Rumpfrahmen ;
Fig. 30 eine teilweise gebrochene Vorderansicht zur Darstellung der nur Scherkräfte übertragenden Verbindung zwischen dem Hilfsflügel und des Rumpfes derart, dass das Verbindungsstück auf- und abbewegt werden kann, ohne Kräfte auf den Rumpf zu übertragen, jedoch Drehmomente über trägt ;
Fig. 31 einen Längsschnitt längs der Linie 31-31 in Fi,g. 30 zur Darstellung der Befestigung des Hilfs flügels am Rumpf<B>;</B> Fig. 32 ein. Querschnitt des Rumpfes längs der Linie 32-32 in, Fig. 1 ; Fig. 33 ein Querschnitt längs der Linie 33-33 durch den Rumpf ; Fig. 34 ein teilweiser horizontaler Querschnitt längs der Linie 34-34 in Fig. 1 ;
Fig. 35 eine s'c'hematische Vorderansicht einer abgeänderten Haupttragflächeneinrichtung, die mit dem Rumpf und der Schwanzfläche nach Fig. 1 ver wendet werden kann Fig. 36 eine schematische Vorderansicht einer weiteren Abänderung der Haupttragflächeneinrich- tung, und Fig. 37 ein schematischer Schnitt durch eine Haupttragfl:
ächenstrebe. <I>Allgemeine Beschreibung</I> Das vorliegende Wasserfahrzeug besitzt einen stromlinsenförmigen Rumpf, dessen Schlankheitsver hältnis (Länge :Breite) etwa 8 beträgt. Der Boden des Rumpfes ist vom Kiel stark seitlich nach oben geneigt, wobei der kleinste Winkel etwa 300 beträgt und die Winkel bis zu .etwa 500 gehen. Der Rumpf ist in seinem vorderen Teil mit kurzen seitlichen Stummelflügeln versdhen, ,die als Hilfsflügel bezeich net werden.
Diese Hilfsflügel verhindern nicht nur die langen schlanken Rumpfe am Rollen, wenn das Fahrzeug auf dem Wasser ruht, sondern dienen im vorliegenden Falle auch als Träger für das Trieb werk, das z. B. aus motorbetriebenen Luftschrauben besteht. Ferner dienen die Hilfsflügel als Träger für die Haupttragflächeneinrichtung des Wasserfahrzeu ges. Hierbei sind die Haupttragflächen einziehbar am äusseren Ende der Hilfsflügel angeordnet.
Die Hebe- und Senkvorrichtung für die Tragflächenein- richtungen befinden sieh vorzugsweise in den Hilfs- flügeln, die ausserdem noch als Brennstofftanks die nen können.
Der Schwanzteil des Rumpfes trägt eine Stabili- sierungsflächeneinrichtung, die gleichzeitig zum Trim men und Steuern .des Fährzeuges dient. Die Stabili- sierun.gsflächeneinriehtung ist vorzugsweise um eine quer zur Längsachse des Rumpfes verlaufende hori zontale Achse schwenkbar und lässt sich dadurch einziehen.
Die Haupttragflächen sind so ausgebildet und an geordnet,dass sie bei hohen Geschwindigkeiten min destens teilweise aus dem Wasserspiegel auftauchen und hierdurch ihre wirksame Fläche vermindern. Die Stabilisierungsflächen am Schwanz des Fahrzeuges bleiben dagegen während des Betriebes desselben stets eingetaucht. Normalerweise bleibt auch bei hohen Geschwin digkeiten ein Teil der Tragflächen untergetaucht, der ausreicht, um die Last zu tragen.
Um das Auftauchen bei zunehmenden, Geschwindigkeiten zu .ermöglichen, sind die Streben und die Tragflächenelemente so ge staltet, dass ihr Auftrieb .mit der Geschwindigkeit zu nimmt. Hierzu sind insbesondere der V Formwinkel und der Anstellwinkel der Tragflächen entsprechend gewählt.
Rumpfkonstruktion Gemäss Fig. 1-4 und 28-34 ist der stromlinien förmige Rumpf mit einem Tragwerk 11 (Fig. 28) versehen, das von aussen in bekannter Weise mit einer vorgespannten Haut 12 bedeckt ist. Die Haut kann z. B. aus Mahagonisperrholz, anderen Hölzern oder Blech bestehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Begrenzungslinien des Rumpfes .aus einer Reihe von Kegelschnitten, so dass die gespannte Haut 12 aus Mahagon.isperrholzkalt aufgebracht werden kann, Kiel, Träger und Hokne bestehen aus Maha goni, die Stringer aus Fichte und :die Spantenteile aus Mahagonisperrholz mit Fichtenflanschen.
Das ganze wird mit der gespannten Haut 12 überzogen., die wie gesagt hier aus Mahagoniholz besteht.
Der Rumpf 10 muss im VerhäItnis zu seiner Breite verhältnismässig lang sein, wobei sich in der Praxis ein Schlankheitsverhältnis von etwa 8 als gün stig erwiesen hat. Wie insbesondere aus Fig. 3, 32, 33 und 34 hervorgeht, hat der Rumpfboden 13 einen grossen Kielwinkel A auf seiner ganzen Länge.
Vor zugsweise beträgt der kleinste Kielwinkel A (Fig. 3) etwa 300 und kann bis zu etwa 500 aufweisen. Die hohen Kielwinkel A haben den Zweck, den Wider stand des Rumpfes zu vermindern, wenn er bei ho hen Geschwindigkeiten von Wellen. getroffen wird.
In diesem Falle schneidet der Kiel eher durch das Wasser, als dass er .durch dieses pflügt. Auch ver ringern die Kielwinkel A die Kräfte auf den Rumpf boden 13, wenn der letztere bei hoher Geschwindig keit auf einen Wellenberg aufschlägt. <I>Hilfsflügel</I> Zwei gleichartige Hilfsflügel 14 befinden sich am Vorderteil des Rumpfes 10. Sie verhindern ein Rol len des Rumpfes, wenn er im Wasser ruht. Sie er strecken sich oberhalb der normalen Wasserlinie beiderseits des Rumpfes 10.
Gemäss Fig. 4 verschmälern sich die Hilfsflügel im Grundriss nach aussen. Die Vordierkanten 14a der Hilfsflügel besitzen einen. hohen Pfeilwinkel von etwa 60,1. Im Querschnitt sind gemäss Fig. 5 die Oberseiten 14b der Hilfsflügel stromlinienförmig, während die unteren Auflageflächen 14c praktisch eben verlaufen.
Hierdurch werden Sogkräfte ver mieden, die bei gekrümmten Flächen auftreten könn ten, wenn diese während der Vorwärtsbewegung mit dem Wasser in Berifhrung stehen. Die Hinterkante 14d jedes Hilfsflügels ist stumpf. Die Haut der Hilfs- flügel besteht ebenfalls aus gespanntem Material. Dieses kann z. B. Mahagonisperrholz, Blech oder dergleichen sein.
Zur Verbindung ,der Hilfsflügel 14 mit dem Rumpf .dient ein querverlaufender Kastenträger 15 (Fig. 28), der vorzugsweise aus Aluminium oder einem ähnlichen leichten Werkstoff besteht. Dieser Kastenträger 15 erstreckt .sich quer durch das Trag werk 11 des Rumpfes in der Nähe der Hinterkante 14d der beiden Hilfsflügel 14. Der Träger 15 ist symmetrisch zum Rumpf angeordnet und erstreckt sich beiderseits etwa so weit, wie die Hilfsflügel 14 lang sind.
Zur Befestigung des Trägers 15 an den Tragwerkteilen 11a dienen z. B. Winkeleisen 16, die etwa am Träger 15 angenietet und an .den aus Holz besteheden Teilen 11a angeschraubt sind. Der Träger 15 ist .in einzelne Kammern unterteilt und kann ge- gebenenfalls. als Brennstofftank ausgebildet sein.
Ferner ist gemäss Fig. 28 ein Vorderkantenträ- ger 17 bei 18 jeweils fest mit dem äusseren Ende des Trägers 15 verbunden. Jeder Vorderkantenträ- ger 17 ist bei 19 am Rumpfgestell 11 angelenkt. Er weist etwa den gewünschten Pfeilwinkel .für dien betreffenden Hilfsflügel 14, also etwa 600 auf.
Längsrippen 20 mit .dem in Fig. 31 gezeigten Profil werden vom Kastenträger 15 und den Trägern 17 gehalten. Diese Rippen 20 sind in bekannter Weise ausgebildet. Wenn sie aus Metall bestehen, können sie wie üblich durch Öffnungen. leichter ge macht werden. Die Rippen 20 werden mit der ge spannten Hautdes Flügels 14 überzogen und bilden dann die stromlinienförmige Gestalt der Oberseite 14b und .die ebene Gestalt der Unterseite 14c sowie das stumpfe Ende 14d jedes Hilfsflügels 14.
Zum Anschluss .des Hilfsflügels an die Rumpf haut dient ein Teil 21 aus Deckmaterial gemäss Fig. 30, .der bei 22 und 23 derart am Rumpf be festigt ist, dass er nur Scherkräfte überträgt.
Das Übergangsmaterial kann also in Vertikalrichtung re lativ zum Rumpf frei auf- und abbewegt werden, ohne Kräfte auf den Rumpf zu übertragen, kann aber Drehmomente aufnehmen. Hierdurch werden un nötige Beanspruchungen des Rumpfes vermieden, die sonst auftreten. könnten, wenn eine zufällige Be lastung Vertik.alb.ewegungen der Haut der Hilfsflügel verursacht.
Die beschriebenen Hilfsflügel nehmen allein Druckkräfte auf. Haupttragf lächeneinrichtung Die Hilfsflügel 14 bzw. die äusseren Enden des Kastenträgers 15 dienen zur Anbringung und Hal terung von Haupttragflächeneinrichtungen 20 (Fig. 1-3 und. 6-14). Vorzugsweise befindet sich am äus seren Ende jedes Hilfsflügels 14 eine Tragflächen- einrichtung 25.
Da die beiden Einrichtungen über einstimmen, braucht nur eine beschrieben zu wer den.
Jede Tragflächeneinrichtung 25 besitzt eine Hauptstrebe 26. Diese Hauptstrebe 26 ragt bei 27 gelenkig von dem äusseren Ende des Trägers 15 weg. Die Achse des Gelenks 27 verläuft etwa in einem Winkel von 200 gegen eine Horizontalebene, welche die horizontale Längsachse des Rumpfes 10 enthält.
Dieser Winkel kann auch anders gewählt werden. Das Gelenk 27 kann in beliebiger Weise aus- gebildet sein, z.B. als Scharnier mit ineinandergrei- fenden Teilen, die am äusseren Ende des Kasten trägers 15 bzw. am oberen Ende der Hauptstrebe 26 angebracht sind.
Wie, aus Fig. 1, 2 und 6 hervorgeht, verläuft die Längsachse der Hauptstrebe 26 schräg nach vorn, von dem Gelenk aus gerechnet. Der Wiivlcel B gegen die Vertikale beträgt also mehr als 00 und liegt vorzugsweise unter 200. Der untere Teil der Strebe 26 hat einen grösseren Winkel C als der Winkel B. Der Winkel C kann etwa 0,35o ,gegen die Vertikale betragen.
Der Querschnitt der Strebe 26 gemäss Fig. 7, 8 und 9 ist stromlinienförmig gestaltet. Fer ner wird jede Strebe nach unten dünner. Dies ergibt sich aus Fig. 3 und einem Vergleich .der Dicken der Querschnitte in Fig. 7, 8 und 9.
Vorzugsweise haben die Hauptstreben 26 grundsätzlich den Querschnitt eines NACA-Profils Nr. 65-010 (National Advisory Commitee an Aeronautics) mit abgeänderten Vorder- und Hinterkanten gemäss Fig. 37.
Die symmetri schen Ordinaten zu beiden Seiten der Hauptsehne an verschiedenen Stellen der Sehne, ausgedrückt in Pro zent der Sehnenlänge SL, sind in oder folgerüden Ta belle I angegeben.
EMI0004.0051
Abszisse <SEP> Ordinate
<tb> 0 <SEP> 0
<tb> .50 <SEP> .7778
<tb> .75 <SEP> .9445
<tb> 1.25 <SEP> <B>1.1807</B>
<tb> 2.50 <SEP> 1.5835
<tb> 5.00 <SEP> 2.1807
<tb> 7.50 <SEP> 2.6530
<tb> 10.00 <SEP> 3.0419
<tb> 15.00 <SEP> 3.6670
<tb> 20.00 <SEP> 4.1392
<tb> 25.00 <SEP> 4.5004
<tb> 30.00 <SEP> 4.7504
<tb> 35:
00 <SEP> 4.9171
<tb> 40.00 <SEP> 5.0004
<tb> 45.00 <SEP> 4.9726
<tb> 50.00 <SEP> 4.8198
<tb> 55.00 <SEP> 4.5420
<tb> 60.00 <SEP> 4.1531
<tb> 65.00 <SEP> 3.6947
<tb> 70.00 <SEP> 3.1669
<tb> 75.00 <SEP> 2.6200
<tb> 80.00 <SEP> 2.1002
<tb> 85.00 <SEP> 1.6029
<tb> 90.00 <SEP> 1.0695
<tb> 95.00 <SEP> .5156
<tb> 100.00 <SEP> :
0000
<tb> Tabelle <SEP> <B>1</B> Die Vorderkanten 26a der Streben 26 sind ferner bis zu einer Stelle vorgezogen, die 6 a/o vor dem vor deren Ende 26b der in dieser Tabelle angegebenen Originalsehne 26c liegt und diese Stelle an der Vor derkante 26a ist über Tangenten 26d an das Normal- profil an den Ordinaten 26e verbunden, die 5 0/0 von der Originalsehne, gemessen vom vorderen Ende 26b, nach innen liegen. Wenn die Originalsehne bei dem Normalprofil also z.
B. 50cm lang ist, so wäre die Vorderkante der verwendeten Strebe bis zu einem Punkt vorgezogen, der sich um 3 cm vor der Vorderkante des Normalprofils befindet. Dieser Punkt ist mit Tangenten mit dem Profil verbunden, welche das Normalprofil an einer Stelle berühren, deren Ordinaten 5,% (2,5 cm) von der ursprüng- lichen Vorderkante nach innen liegen.
Die Streben haben einen glatt und sauber verlaufenden. Quer schnitt, der so gewählt ist, dass Sogkräfte möglichst klein gehalten werden.
Wie sich aus der Tabelle I ergibt, liegt die maxi male Dicke der Streben bei 40 19/o der Länge der Originalsehne. An dieser Stelle ist die Strebe doppelt so dick wie der Ordinatwert an der Stelle, also 2mal 5,0004 0/0 , d. h. 10,0008<B>DA</B> .
Wie aus Fig. 6-9 hervorgeht, nimmt die Sehnen länge der Strebe nach unten ab. Während also das Dickenverhältnis der Strebe gemäss Fi:g. 37 stets das gleiche bleibt, nimmt die tatsächliche Dicke des Strebenquersahnitts .entsprechend der kürzeren Seh nenlänge ab. Dies ergibt sich deutlich aus Fig. 3 und 7-9.
Wie erwähnt, sind die Streben 26 von oben nach unten vorwärts geneigt, um bei der Bewegung (Pfeil richtung<I>r)</I> weniger Luft L mitzureissen<I>(m).</I> Ferner hat wie ebenfalls bereits erwähnt, der untere Teil jeder Strebe 26 eine grössere Neigung als der obere Teil. Der Zweck dieser Massnahme ist die Verzö gerung des Ansatzes von Kaviationen, wenn die Strebe mit hoher Geschwindigkeit durch Wasser ge sogen wird, =sowie der Verhinderung des Mitführens von Luft. Dies ist schematisch in Fig. 6a erläutert.
Jede Strebe 26 dient zur Halterung von 3 über einander angeordneten Tragflächenpaaren 30, 31 und 32. Die Tragflächenpaare erstrecken sich seitlich zu beiden Seiten der Strebe 26. Jede Traggfläche der drei Paare hat den in Fig. 14 dargestellten Querschnitt. Dieser Querschnitt geht von dem Normalprofil_ NACA 65-206 aus, das, jedoch gemäss den: in der nach.stehen@den Tabelle 1I angegebenen Abmessungen abgeändert ist.
In dieser Tabelle sind die Abszisse längs der Sehne in Prozent der Sehnenlänge SL angegeben. Ebenso die Ordinaten im Prozent der Sehnenlänge an verschiedenen Stellen auf der Ober- und Unter seite der Sehne angegeben. Dieses Profil ist nicht symmetrisch zur Sehne.
Gemäss Fig. 1l-13 hat jedes Tragflächenelement einen Pfeilwinkel von 45,1. Dieser Winkel kann zwi schen 200 und 50,) gewählt werden. Ferner ist ge- mäss Fig. 10 jedes Tragflächenelement an der Hauptstrebe 26 mit :einem V -Formwinkel von 300 befestigt. Dieser Winkel kann zwischen. 200 und 400 gewählt werden.
Jedes Tragflächenelement hat ein maximales Dickenverhältnis. von etwa 6% bei der dargestellten Form.
Die Dickenverhältnisse können zwischen 4 und 10'% gewählt werden. Schliesslich ist jedes Tragflächenelement an :der Hauptstrebe 26 mit einem Anstellwinkel in Richtung der Vorwärts- bewegung befestigt, der zwischen 0 und etwa 40 liegt.
Bei einer praktischen Ausführungsform war der Ans#tel#lwin'kel des untersten Tragflächenpaares 30 1,250, derjenige :des mittleren Tragflächenpaares 31 1,750 und derjenige des obersten Tragflächenpaares 32 3,250.
Zwar können auch andere Anstellwinkel gewählt werden, aber es ist zu beachten, dass be kanntlich ein Grenzwert von 4o existiert, wenn auf tauchende Tragflächen noch bei höhen Geschwindig keiten befriedigend arbeiten sollen.
Bei Einhaltung der angegebenen Zahlenwerte wurde gefunden, dass die Tragflächen mit Geschwindigkeiten bis, zu 150 km/h das Wasser durchpflügen können, ohne dass Kavitation oder Luftmitnahme eintritt.
Der Pfeilwin kel erhöht nicht nur die Geschwindigkeit, bei wel cher Kavitation eintritt (Kavitationsgeschwindigkeit) und verhindert Luftmitnahme, sondern gestattet auch die Verwendung fliegend angebrachter Tragflächen elemente mit guten hydroelastischen Eigenschaften mit einem Dickenverhältnis von nur 6 % . Hierdurch werden die Fahreigenschaften des Schiffes in rauhem Wasser verbessert.
EMI0005.0053
Oberseite <SEP> Unterseite
<tb> Abszisse <SEP> Ordinate <SEP> Abszisse <SEP> Ordinate
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> :435 <SEP> .4914 <SEP> .565 <SEP> -.4314
<tb> .678 <SEP> .5994 <SEP> .822 <SEP> -.5154
<tb> 1.169 <SEP> .7638 <SEP> 1.331 <SEP> -.6354
<tb> 2.408 <SEP> 1.0542 <SEP> 2.592 <SEP> -.8310
<tb> 4.898 <SEP> 1.4946 <SEP> 5.102 <SEP> -1.1154
<tb> 7,
394 <SEP> 1.8414 <SEP> 7.606 <SEP> -<B>1</B>.3326
<tb> 9.894 <SEP> 1.1330 <SEP> 10.106 <SEP> -1.5126
<tb> 14.899 <SEP> 2.6028 <SEP> 15.101 <SEP> -1.7952
<tb> 19.909 <SEP> 2.9628 <SEP> 20.091 <SEP> -2.0076
<tb> 24.921 <SEP> 3.3282 <SEP> 25.079 <SEP> -2.1642
<tb> 29.936 <SEP> 3.4392 <SEP> 30.064 <SEP> -2.2728
<tb> 34.951 <SEP> 3.5724 <SEP> 35.049 <SEP> -2.3364
<tb> 39.968 <SEP> 3.6402 <SEP> 40.032 <SEP> -2.3550
<tb> 44.980 <SEP> 3.6348 <SEP> 45.016 <SEP> -2.3208
<tb> 50.00 <SEP> 3.5490 <SEP> 50.00 <SEP> -2.2254
<tb> 55.014 <SEP> 3.3750 <SEP> 54.986 <SEP> -2.0610
<tb> 60.027 <SEP> 3.1302 <SEP> 59.973 <SEP> -1.8450
<tb> 65.036 <SEP> 2.8272 <SEP> 64.964 <SEP> -1.5011
<tb> 70.043 <SEP> 2.4768 <SEP> 69.957 <SEP> -1.3994
<tb> 75.045 <SEP> 2.0874 <SEP> 74.955 <SEP> -<B>1</B>.1784
<tb> 80.044 <SEP> 1.6698 <SEP> 79.956 <SEP> -.9216
<tb> 85.038 <SEP> 1.2342 <SEP> 84.962 <SEP>
-.6996
<tb> 90.028 <SEP> .8490 <SEP> 89.972 <SEP> -.4858
<tb> 95.014 <SEP> .4481 <SEP> 94.986 <SEP> -.2160
<tb> 100.00 <SEP> .0000 <SEP> 100.00 <SEP> .0000
<tb> Tabelle <SEP> II Wie aus Fig. 11-13 .hervorgeht, sind die Ab messungen der Tragflächenelemente 30-32 verschie den gewählt, und zwar hat die unterste Tragfläche 30 die kleinste wirksame Fläche und die oberste Tragfläche 32 die grösste wirksame Fläche.
Die wirksame Fläche der mittleren Tragfläche 31 liegt zwischen :diesen beiden Werten. Die Fläche des un tersten Tragflächenpaares 30 ist so gewählt, dass es die maximale Last des Fahrzeuges bei :der höchsten Nenngeschwindigkeit tragen kann, wobei die Spitzen der unteren Tragflächen 30 gerade aus dem Wasser auftauchen., wie es in Fig. <B>15</B> dargestellt ist. Die bei den anderen:
Tragflächenpaare 31 und 32 haben solche Fläche, dass zusammen :mit der Fläche der unteren Tragfläche ein genügender Auftrieb entsteht, um den Rumpf bei geringeren Geschwindigkeiteri aus dem Wasser zu heben.
Der Zweck dieser Mass- nahme liegt darin, den Wasserwiderstanddes Rump fes und der Tragflächen so weit wie möglich zu ver mindern, wenn zu höheren Geschwindigkeiten über gegangen wird. Andernfalls würde der rasch an wachsende Widerstand .das Erreichen hoher Ge schwindigkeiten verhindern.
Anstelle der beiden oberen Tragflächenpaare 31 und 32 können :ein einziges Tragflächenpaar mit entsprechender Gesamtfläche vorgesehen sein, das beispielsweise an der Stelle sitzt, die im vorliegenden Beispiel von ;dem Tragflächenpaar 31 eingenommen wird.
Ein. Nachteil dieser Anordnung liegt jedoch darin, dass dann: das. entsprechende Tragflächenpaar so grosse Abmessungen haben. muss, dass. die Haupt streben nicht mehr ohne weiteres in eine unwirk same Stellung oberhalb der Hilfsflügel 14 ver- schwenkt werden können.
Aus diesem Grunde ist die Verwendung dreier Tragflächenpaare übereinander bequemer. Durch das mehr oder weniger starke Auf tauchen der Tragfläche wird bei jeder Ges:chwind'ig- keit ein Gleichgewicht zwischen dem Auftrieb und dem Gewicht hergestellt.
Die bereits erwähnte Abweichung des Profils von dem NACA-Profil 65-206 gemäss :den Zahlen werten der Tabelle II ist :erforderlich um Schwin- gungen der Hinterkante zu verhindern, wenn das Fahrzeug mit hohen Geschwindigkeiten fährt. Hierzu sind die konkaven Teile in :
der Nähe der Hinterkante des Normalprofils durch eine gerade Linie zwischen dem Wendepunkt und der Hinterkante ersetzt. Fer ner ist gemäss Fig. 14 jede Tragfläche an der Hinter kante durch einen Fortsatz 35 verlängert.
Dieser Forts.atz wird dadurch gebildet, dass ,die obere gerade Profillinie am Ende der ursprünglichen Hinterkante über ihren ursprünglichen Endpunkt umeinen Wert verlängert ist, der einen festen Prozentsatz der Länge der mittleren aerodynamischen Sehne der Tragfläche beträgt, und dass der Endpunkt :
der Verlängerung durch eine horizontale Linie mit dem betreffenden Schnittpunkt mit der Unterseite des Tragflächenpro- fils verbunden: wird.
Für die obersten Tragflächen 32 beträgt,die Verlängerung 20 %, für die mittleren Tragflächen 31 15 % und für die unteren Tragflä- chen 30 10 a/0 der mittleren aerodynamischen
Sehne. Diese Fortsätze dienten bei dem ausgeführten Bei spiel zur Schaffung einer zusätzlichen Fläche wegen einer nachträglichen Gewichtserhöhung des Fahr zeuges. In .anderen Fällen könnten diese Fortsätze vermutlich weggelassen werden.
Das Verbindungsstück der Tragflächenelemente mit der Strebe 26 besteht jeweils aus einem etwa ellipsoidförmigen Umdrehungskörper 36a, 36b. bzw. 36c gemäss Fig. 6.
Durch diese ,stromlinienförmige Ausbildung wird der Widerstand der Verbindungs stücke bei hoher Geschwindigkeit herabgesetzt und ausserdem eine sichere mechanische Verbindung der Tragflächenelemente mit der Strebe gewährleistet. Die Tragflächen sind so .an der Strebe 26 befestigt,
dass die grösste Profildicke der Tragflächenelemente sich um ein beträchtliches Stück hinter der grössten Profildicke der Hauptstrebe 26 an der Verbindungs stelle befindet. Dadurch wird verhindert, .dass die Staudrücke .der Strebe und :der Tragflächen sich addieren und Kavitation hervorrufen.
Die Befestigungsstelle der Tragflächeneinrichtung an den Hilfsflügeln 14 ist so gewählt, dass der Druck mittelpunkt d der Tragflächenelemente .gemäss Fig. 6 sich vor dem Schwerpunkt s des Wasserfahrzeuges in einem Abstand befindet, der mindestens 10 d/o der mittleren. Sehne der Tragflächenelemente und nicht mehr als etwa 500 % dieser Sehne beträgt.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Er findung wurde ein 16 m langes Wasserfahrzeug mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 8500 kg ge baut. Hierbei hatten die Tragflächen etwa die fol- genden Abmessungen:
Wirkliche Fläche des unteren Tragflächenpaares 30 etwa 0,55 rn2 (Grundrissfläche 0,48 m2), wirkliche Fläche des mittleren Tragflächen- paares 31 etwa 0,83n12 (Grundrissfläche 0,72 m2) und wirkliche Fläche des unteren Tragflächenpaares 32 1,
25 m2 (Grundrissfläche 1,08 m2). Die anderen Abmessungen ,der Tragflächen. sind aus Fig. 11-13 zu entnehmen. Die Anbringung an den Streben 26 geschah mit folgenden Werten :
Eintauchtiefe des unteren Tragflächenpaares 30, gemessen an der Strebe 26, unter dem Wasserspiegel bei ruhendem Fahrzeug<B>:</B> etwa 1,97 in Abstand des mittleren Trag- flächenpaares 31 vom unteren Tragflächenpaar, ge messen an, der Strebe: etwa 0,41 m Abstand des oberen Tragflächenpaares 32 vom mittleren Trag flächenpaar, gemessen an der Strebe, : etwa 0,435 :m.
Spannweite zwischen den Streben.<B>26:</B> etwa 5,50m.
Die Hauptstreben 26 waren .aus Stahl geschweisst und wärmebehandelt und besassen eine Zugfestigkeit von 10000 kg/cm?. Die Tragflächenelemente der bei den unteren Paare 30 und 31 .bestanden aus rost freiem Stahlguss, der wärmebehandel war und eine Zugfestigkeit von 10 000 kg/cm2 hatte.
Das obere Tragflächenpaar 32 kann aus dem gleichen rostfreien Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Natürlich können auch andere Metalle mit der er forderlichen Festigkeit, dem nötigen Korrosions- widerstand und geeignetem Gewicht verwendet wer den.
Wie bereits erwähnt, waren die Anstellwinkel der Tragflächen bei dem Ausführungsbeispiel beim un tersten Paar zu 1,250, beim mittleren Paar zu 1,750 und beim oberen Paar zu 3,250 gewählt (Fig. 6). Schwanzflossenvorrichtung Die Schwanzflossenvorrichtung 40 ist in Fig. 1-3 und im einzelnen in. Fig. 16-20 dargestellt.
Sie be steht aus einer Sahwanzflossie 41, die bei der prakti schen Ausführung aus Stahl geschweisst wurde, und trägt an ihrem unteren Ende :ein einziges Tragflä chenpaar 42, das z. B. aus rostfreiem Stahl besteht.
Die Tragflächenelemente 42 ;sind mit einem V-Form- winkel von 0,1 angeordnet, haben vorzugsweise we- niger als 3 % Dickenverhältnis, einen gleichmässigen symmetrischen Querschnitt und einen Pfeilwinkel von etwa 450. Die Tragflächenelemente 42 sind symmetrisch zu beiden Seiten der Schwanzflosse 41 angebracht.
In der Normallage, wenn die Schwanz- flosse 41 in ihrer Betriebsstellung nach unten weist, besitzen die Tragflächenelemente 42 .einen Anstell- winkel von 00.
Die Schwanzflosse 41 ist am hinteren Ende des Rumpfes derart angebracht, dass der Anstellwinkel der Tragflächenelemente 42 in einem gewissen Aus- mass durch Verschweriken der Schwanzflosse um eine horizontal verlaufende Querachse verändert wer den kann. Der Änderungsbereich des Anstellwinkels für Trimmzwecke ist gering.
Das Trimmen dient nur zum Ausgleich grosser Schwerpunktsverlagerungen und/oder Tri-ebwerksmomente. Wenn das Fahrzeug einmal ausgetrimmt wurde, braucht der Anstellwin- kel nicht mehr geändert zu werden, wenn die Ge schwindigkeit oder die Wasserbeschaffenheit sich während der Fahrt ändert. Die Schwanzflosse 41. verfläuft etwa im gleichen Winkel schräg nach vorne wie die Hauptstreben 26.
Die Schwanzflosse 41 ist derart am hinteren Ende des Rumpfes befestigt, dass sie um die erwähnte Querachse nach oben verschwenkt werden kann. Ferner kann die Schwanzflosse um ihre Längsachse gedreht werden, wodurch das Fahrzeug gesteuert wird. Die Einrichtungen hierfür werden noch be schrieben.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt betrifft den Querschnitt der Schwanzflosse. Experimente haben gezeigt, dass bei der Verwendung von. stromlinienför migen Querschnitten, die dünn genug sind, um eine Stromteilung zu verhindern, wenn die Flosse zur Steuerung gedreht wird, keine .ausreichende Festig keit gegenüber den hohen Biegemomenten erreicht werden kann, die .durch Seitenkräfte verursacht wer den.
Ferner wurde gefunden, dass es erforderlich ist, im Hauptbereich der Flossenlänge einen Querschnitt zu verwenden, der von der Vorderkante bis zur maximalen Dicke der Flosse etwa spitzbogenförmig verläuft und von dieser Stelle aus gerade nach hin- ten geht sowie in einer stumpfen Hinterkante endet.
Derartige Flossenquersühnitte sind in Fig. 18 und 19 dargestellt, die an den entsprechenden Stellen der Fig. 16 gelten. In diesen Horizontalebenen, die sich in der oberen Hälfte der Schwanzflosse 41 befinden, hat der Querschnitt nur den spitzbogenförmgen Teil 41a, die geraden Teile 41b und die stumpfe Hinter kante 41c.
Der spitzbogenförmige Teil 41a nimmt 20-40 % der Sehnenlänge von der Vorderkante 41d aus ein. Hierdurch ergibt sich ein Querschnitt, der dick genug ist, um die Biegemomente aufzunehmen, ohne eine Stromteilung während der Bewegung der Schwanzflosse durch das Wasser zu erzeugen.
Wenn aber dieser Spitzbogenquerschnitt sich bis zum unteren Ende .der Flosse fortsetzen würde, so könnte, wie Versuche gezeigt haben, der Wasser widerstand zu gross werden. Deswegen geht im un teren Teil der Flosse der Spitzbogenquerschnitt all mählich in einen sehr dünnen Stromlinienquerschnitt (Fi;
g. 20) über, bis die Stelle erreicht äst, wo die Momente gleich Null werden, d. h. die Befestigungs- stelle der Schwanztragflächen 42. Fig. 20, die für die angegebene Höhe .der F=ig. 17 gilt, stellt einen sol chen Übergangsquerschnitt dar. Der Übergang be- -innt unterhalb der Mitte der Flosse 41 und setzt sich allmählich bis zum unteren Ende fort.
Im Übergangsbereich ist ferner die Hinterkante bei 41e um etwa 15 % der ursprünglichen Sehnenlänge nach rückwärts verlegt.
In der dargestellten Ausführungsform :bestehen die am unteren Ende der Schwanzflosse 41 ange brachten Tragflächen 42 einfach aus ebenen Platten von symmetrischer Gestalt, die an die Flosse ange- schweisst sind. Diese Platten besitzen etwa einen Pfeilwinkel von 450, wie aus Fig. 23 hervorgeht, aus der auch die übrigen Abmessungen zu entnehmen sind.
Bei dem praktisch durchgeführten Beispiel be trug die Gesamtfläche der Tragflächenelemente 42 0,63 m2 und das Dickenverhältnis zur Sehnenlänge betrug etwa 2 1/2 o/o .
Dieses Verhältnis kann bis zu etwa 3 % gewählt werden. <I>Halterung und Betätigung der</I> Schwanzflosse In Fig. 16, 17, 24 und 26 ist :die Halterungs- und Betätigungsvorrichtung der Schwanzflosse 41 dargestellt, die zum Austrimmen, zum Steuern und zum Hochziehen der Schwanzflosse dient. In der Längsachse der Flosse ist an ihrem oberen Ende ein Wellenstummel 45 angebracht.
Dieser Wellen- stummel 45 ist gemäss Fig. 24 und 26 drehbar in einem Rohr 46 gelagert, das seinerseits an ,einem Winkel 47 befestigt isst. Der Winkel 47 ist bei 48 derart mit einem Tragwerkteil 49 am hinteren Ende des Rumpfes 10 verbunden, dass er um eine quer zur Längsachse des. Rumpfes 10 verlaufende hori- zontade Achse schwenkbar ist.
Der Wellenstummel 45 reicht durch das Rohr 46 hindurch und ist .an seinem oberen Ende mit einer festen seitlichen Kur bel 50 versehen. Ein Zug- und Druckkräfte über tragendes Rohr 51, das vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen festen Stoff besteht, ist mittels eines Kugelgelenkes bei 52 mit der Kurbel 50 verbunden. Das nicht dargestellte vordere Ende des.
Rohres ist in bekannter Weise überWinkelhebel und Schneckenrad mit dem Steuerrad des Wasserfahrzeuges verbunden. Der von dem Rohr 51 bei Betätigung des Steuer rades übertragene Zug und Druck bewirkt also eine Drehbewegung der Flosse 41 um ihre Längsachse und damit wegen dar Ruderwirkung der Schwanz- flosse 41 eine Steuerwirkung für das Wasserfahr <B>zeug.</B>
Die Schwenkbewegung der Flosse 41 um die von den Zapfen 48 des Winkels 47 definierten Horizon talachse geschieht vorzugsweise mittels einer hand- betätigten Seilwinde (nicht dargestellt) und eines Seiles 54, das um eine an dem Winkel 47 befestigte Seilscheibe 55 herumgeht.
Bei Betätigung der Seil winde wickelt sich also das Seil 54 auf die Seil scheibe 55 auf .oder .ab. Hierdurch wird der Winkel 47 und damit die Schwanzflosse 41 um die von den Zapfen 48 festgelegte Horizontalachse geschwenkt. Hierdurch kann die Flosse 41 um die Zapfen 48 aus ihrer in Fig. 24 gezeigten Betriebsstellung in eine gestrichelt in Fig. 1
eingezeichnete Ruhestellung ge bracht werden.
Das Rohr 46 ist reit zwei nach vorn weisenden Ösen 57 versehen, die mit dem äusseren Ende 59 einer Schraubenwinde 60 durch Stifte 61 verbunden sein können (Fig. 25). Die Verbindungszapfen 61 können mittels Pleuelstangen 62 von dem Kolben 63 eines hydraulischen Zylinders zurückgezogen werden.
Der Kolben 63 wird vom Druckzylinder 63a betätigt, der seinerseits mittels eines Winkels 64 am Ende 59 der Schraubenwinde 60 befestigt ist.
Das Schraubenwindegehäuse 65 ist derart im hinteren Teil des Rumpfes angebracht, :dass es pa rallel zur Längsachse des Rumpfes gedreht werden kann. Die Drehung in der einen oder anderen Rich tung dient zur Verlängerung oder Verkürzung der Spindel 60 relativ zu ihrem Gehäuse 65.
Die Ver längerung oder Verkürzung braucht nicht gross zu sein, da die einzige Aufgabe dieser Bewegung im Trimmen der Schwanzflosse um nicht mehr .als .etwa 1-2o liegt.
Inder Praxis wurde gefunden, :dass schon Winkeländerungen von der Grössenordnung von 1/8 deutliche Einflüsse ausüben. Die Trimmanordnung braucht also höchstens um einige Grad verstellbar zu sein.
Die Drehung des Windengehäuses 65 kann z. B. mittels eines Schneckenrades 69 und einer Schnecke 70 geschehen. Die Schnecke 70 kann von einem end losen Seil 71 gedreht werden, das um eine mit der Achse der Schnecke 70 fest verbundene Seilscheibe 72 gewickelt ist.
Um das Trimmen .durchzuführen, müssen die Verbindungszapfen 61 sowohl in die Ösen 57 als in das Ende 59 der Spindel 60 eingreifen. Wenn da gegen die Flosse 41 ausgeschwenkt werden soll, so müsen die Kupplungszapfen 61 aus den Ösen 57 zurückgezogen werden.
Mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung ist es also möglich, die Schwanzflosse 41 zur Steuerung des Wasserfahrzeuges zu verwenden. Ferner ist die Aus- führung kleiner Trimmbewegungen der Flosse in der Betriebsstellung möglich. Schliesslich kann die Flosse aus ihrer nach :
unten weisenden Betriebsstellung in eine Ruhestellung gebracht werden, in welcher sie die Oberseite des Schwanzendes des Rumpfes überragt. Selbstverständlich kann die mechanische Einrichtung zur Betätigung der Schwanzfloss:, 41 auch anders ge staltet sein.
Hauptstrebenhebevorrichtung Die Haupttragflächenstreben 26, die je um eine Achse 27 schwenkbar sind, lassen sich aus ihrer nach unten weisenden, in Fig. 1, 2 und 27 dargestell ten Betriebsstellung .in eine Ruhestellung schwenken, in welcher sie sich oberhalb der Oberseite der Hilfs- flügel 14 befinden. Hierzu kann jede beliebige Vor richtung dienen.
Beipielsweise ist in Fig. 27 jede Strebe 26 mit einer daran befestigten Kurbel 90 ver sehen. Jede Kurbel 90 ist über eine Pleuelstange 91 mit einem Kreuzkopf 92 verbunden. Der Kreuzkopf 92 ist ferner über eine Stange 93 mit -einem fest am Rumpf angebrachten Zapfen 94 verbunden. Der Kreuzkopf 92 besitzt einen Schlitz 95, in welchem der Verbindungszapfen 96 zwischen den Stangen 91 und 93 verschiebbar ist.
Der Kreuzkopf 92 ist sei nerseits am Ende einer Kohlenstange 97 befestigt, die in einem Druckzylinder 98 hydraulisch hin- und herbewegbar ist. Wenn die Kolbenstange 97 nach aussen geschoben wird,
so bewirkt sie durch die Wechselwirkung des Kreuzkopfes 92 und der Pleuel- stangen 91 und 93 auf die Kurbel 90 eine Schwenk bewegung der betreffenden Strebe 26 aus der aus gezogenen Stellung in Fig. 27 in die gestrichelte Stellung. Durch Bewegung der Kolbenstange 97 in umgekehrter Richtung wird die Strebe 26 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt.
Die ausgezo gen gezeichnete Stellung ist die normale Betriebs- stellung der Strebe 26.
Um ein;, zufällige Verlagerung aus der letzten Stellung zu verhindern, ist ein hydraulisch betätigter Sperrzapfen 100 so beweglich, dass er in ein Loch <B>101</B> in der Strebe 26 eingreifen kann. Wenn der Sperrzapfen 100 in das Loch 101 eingreift, so ist die Strebe 26 gegen Drehung um ihre Achse 27 ge sichert.
Wenn die Strebe 26 freigegeben werden soll, um eine Betätigung durch den Druckzylinder 98 zu ermöglichen, so muss erst der Zapfen 100 durch .ent sprechende Betätigung seines Druckzylinders 103 zu rückgezogen werden. Diese beispielsweise beschrie bene Anordnung hat sich als vorteilhaft :erwiesen.
Die Betätigungsvorrichumg für die Schwanzflosse 41 und die Hauptstreben 26, um diese anheben zu können, sind wesentlich, weil sie die L7berwachung der Tragflächenelemente des Schwanzes und der Haupttragflächen erleichtern, während das Wasser fahrzeug sich auf dem Wasser befindet.
Auch können hierdurch die Tragflächen in flachem Wasser oder zur Umgehung von unterseeischen Hindernissen hoch gehoben werden, so dass das Fahrzeug als einfaches Schiff betrieben wird.
<I>Triebwerk</I> Das Triebwerk für die dargestellte Ausführungs form des beschriebenen Wasserfahrzeuges besteht aus zwei Pratt , & Whitney R 985 Wasp. jr. Motoren, die je 450 PS entwickeln. Diese Motoren 105 (Fig. 1-4) sind auf Stützen<B>106</B> gelagert, die von dem Kasten träger 15 getragen werden. Die Motoren<B>105</B> sind also in einer gewissen Höhe über der Oberseite der betreffenden Hilfsflügel 14 angebracht.
Als Luftschrauben 107 wurden in dem Ausfüh rungsbeispiel zweiblättrige Propeller vom Durchmes ser 250 cm mit verstollbarem Anstellwinkel verwen det. Selbstverständlich können auch andere Propeller ähnlicher Leistung verwendet werden.
<I>Andere Ausführungen der Haupttragflächen</I> Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Haupttragflächeneinrich- tung 25 je aus drei Paaren 30, 31 und 32 von Trag flächenelementen, die an einer Hauptstrebe 26 be festigt sind. Unter gewissen Umständen, insbesondere für kleinere Fahrzeuge, kann hierfür auch die Trag- flächeneinrichtiing 125 nach Fig. 35 eingesetzt wer den.
Hierbei sind die drei Tragflächenpaare durch ein einziges Tragflächenpaar 130 ersetzt, das am un teren Ende jeder Hauptstrebe 126 angeordnet ist. Diese Hauptstreben 126 sind wieder am äusseren Ende von Hilfsflügedn 114 befestigt und in gleicher Weise wie oben schwenkbar. Der Querschnitt der Haupttragflächen 126 sowie der Querschnitt der ein zelnen Tragflächenelemente 130 sind in gleicher Weise wie oben gewählt.
Die Fläche des einzigen Paares von 130 ist natürlich grösser als die Flächen der übereinander angeordneten Tragflächenelemente. Die Gesamtfläche eines Paares 130 hängt von der Gesamtlast ab, welche bei Höchstgeschwindigkeiten aus :dem Wasser herausgeschoben werden soll.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 35 ist die Schwanzflo:ssenvorrichtung 140 in Bau und Anord nung praktisch identisch mit derjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Schwanzflosse 141 ist in gleicher Weise am Hinterende, des Rumpfes 110 angebracht wie die Flosse 41. Sie hat den glei chen Querschnitt und die gleiche Gestalt und die daran befestigten Schwanzflächen 142 entsprechen den Schwanzflächen 42.
In anderen Fällen können die beiden Tragflä- chenpaare 125 nach Fig. 35, die je an. einem Hilfs- flügel 114 befestigt sind, durch eine einzige Trag flächeneinrichtung 225 gemäss Fig. 36 ersetzt wer den, die in der Mitte unterhalb des Rumpfes ange- bracht ist.
In dies.em Falle dienen drei Hauptstreben 226 zur Halterung des Tragflächenpaares 230 unter dem Rumpf 210 und den Hilfsflügeln 214. Die Querschnitte der Streben 226 entsprechen dem Querschnitt der Streben 26. Ebenso stimmen die Querschnitte der Tragflächenelemante 230 mit den jenigen der Tragflächen 30 in oben beschriebenem Ausführungsbeispiel überein.
Die Schwanzfllossenvorrichtung 240 stimmt wie der mit der obigen Beschreibung überein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 36 ist die wirksame Fläche des Haupttragflächenpaares 230 :etwa gleich der Summe der wirksamen Fläche der beiden Paare 130 in Fig. 35 für :
ein. Fahrzeug von gleicher Grösse und Belastung wie in Fig. 35. Sonst wird die Fläche natürlich entsprechend anders gewählt.
<I>Zusammenfassung</I> Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung er gibt, besitzt das. beschriebene Wasserfahrzeug einen schlanken röhrenförmigen Rumpf 10, der so vorge spannt ist, dass er örtliche Bodenbelastungen sowie Biegemomente ausschalten kann, die durch Aufschla gen des Rumpfes auf eine Wedle auftreten können. Die Schli:
nger- und Rollbewegungen des Rumpfes werden durch die Trägheitskräfte und die von den Tragflächeneinrichtungen 25 und 40 hervorgerufenen Kräfte gedämpft.
Der Rumpf isst ;auch fest genug, um die Torsionskräfte .und die Biegemomente aufzu- nehmen, die beim Wenden auftreten. Die Hilfsflügel 14 verhindern, dass der Rumpf Rollbewegungen aus führt, wenn er im Wasser ruht.
Sie widerstehen auch örtlichen Bodenbelastungen .und Tosionsbelastun- gen, die durch die Schub-und Widerstandsmomente erzeugt werden.
Der quer durch :die Hilfsflügel 14 und den Rumpf 10 verlaufende Hauptkastenträger 15 erhöht zusammen mit den Hilfsträgern 17 die Fes@tig- kes@t weiter. Der Hauptträger 15 nimmt die senkrech ten Trägheitskräfte des Triebwerkes, z. B. der Mo toren 105, und der Haupttragflächeneinrichtung 25 auf.
Ferner dient,er zur Aufnahme der statischen und dynamischen Kräfte in Vertikaleinrichtung, die im Betrieb von der Haupttnagflächeneinr ichtung ausge übt werden.
Beim Entwurf wurde dafür gesorgt, dass der Druckmittelpunkt d der Hauptflächeneinrichtung 25 sich vor denn Schwerpunkt des Fahrzeuges als gan zes befindet, und zwar um einen Abstand, der min destens 10 % und nicht mehr als 500 % der mitt leren Sehnenlänge der Haupttragflächenelemente be trägt.
Ferner muss der Abstand zwischen dem Druck- mittelpunkt der Haupttragflächeneinrichtung 25 und dem Druckmittelpunkt der Schwanztragflächenvor- richtung mehr als 1000 /o der mittleren Sehnen länge der Haupttragflächenelemente betragen.
Je grösser dieser Abstand ist, desto besser ist es hin- sichtlich der dynamischen Längsstabilität.
Bei Einhaltung de angegebenen Winkel, Ver- hähnise, Abmessungen und Gestalten der Tragflä- chenelemente,Streben und anderen Teilen und Kräfte- verteilung besitzt das Fahrzeug eine @so gute dyna mische Längsstabilität,
dass bei Anwendung einer Zwangskraft die erregte Schwingung in weniger als einer Periode auf die Hälfte ihrer Amplitude ge- dämpft ist. Versuche haben gezeigt, dass eine solche Stabilität sehr zur Sicherheit :und Bequemlichkeit bei trägt.
Wie erwähnt, isst ein solches Wasserfahrzeug tat- sächlich gebaut und erprobt worden. Dieses Fahrzeug ist 16 m lang und in allen drei Achsen statisch und dynamisch stabil. Es wurde in einem Geschwindig keitsbereich von 0-110 km/h unter Seebedingungen geprüft, die von spiegelglatter See bis zu Wellen von 1-1,2 m mal 15-22 m reichten.
Das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand. beträgt bei 110 km/h etwa 7. Ferner wurde in ruhigem Wasser eine Höchst- geschwindigkeit von mehr als 120 km/h längs einer abgemessenen Strecke erreicht. Die Abmessungen der Haupttragflächenelemente und der Schwanzvor richtung entsprachen
hierbei genau dien oben ange gebenen Zahlenwerten. Das Eigengewicht des Fahr zeugs betrug etwa 6700 kg und sein höchstes Ge samtgewicht 8500 kg. Die Antriebskraft wurde durch die oben .erwähnten Motoren 105 ,geliefert.
Bei dem gleichen Fahrzeug wurden auch Schwanzflossenvorrichtungen .ausprobiert, bei denen von Tragflächenelementen Gebrauch gemacht wurde, die an der Schwanzflosse übereinander angeordnet sind, ähnlich wie bei den,
Elementen der Hauptbrag- flächeneinrichtung. Hierbei wurden ähnliche V-Form- winkel und Anstellwinkel sowie asymmetrische Quer schnitte gewählt, Diese Einrichtungen ergaben kein Fahrzeug mit der Richtungsstabilität, Längsstabilität,
die für Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten wesent- lich sind. Es trat hierbei heftiges Gieren, erhöhter Widerstand, Durchsacken, Längsschwingungen, Rich tungsstabilität, Luftansaugen und andere uner- wünschte Erscheinungen auf.
Die gewünschte Ge- schwindigkeit konnte nicht erreicht werden. Wenn dagegen die beschriebene Schwanzfilos@senvorrichtung verwendet wurde, so :ergab sie im Zusammenhang mit der beschriebenen Haupttragflächeneinrichtung eine Anordnung, bei der :
alle diese Probleme nicht auftraten. Die Ausbildung der Schwanzflos envor- richtung und der Haupttragflächeneimrichtung sind hierbei eng miteinander verknüpft.
Das Fahrzeug hatte bei verschiedenen Geschwin- digkeiten bemerkenswert gute SteueTeigenschaften. Beim Wenden wurden keine unsicheren Zustände oder Gefühle beobachtet. Wie :aus Fig. 3 hervorgeht, wird der Rumpf bei :
einer Geschwindigkeit von 50 km/h derart hochgehoben, dass. die Wasscrlime an der oberen Kante des Tragflächenpaares 32 ver läuft. Bei 80 km/h verläuft sie an der oberen Kante des Tragflächenpaares 31 und bei 110 km/h an der oberen. Kante des untersten Tragflächenpaares 30.