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Luft- und Gaskissenfahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf ein Luft-
bzw. Gaskiissenfahrzeug.
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Es ist ein Fahrzeug dieser Art bekannt, bei dem das oder die Luft-
bzw. Gaskissen an ihrem Umfang mindestens durch einen Strömungsmittelvorhang begrenzt
sind, der aus einer oder mehreren am unteren Teil des Fahrzeuges in Verbindung mit
Zuleitungen für das Strömungsmittel angeordneten Ausstoßöffnungen austritt. Zusammen
mit Bauteilen des Fahrzeuges und der von dem Fahrzeug überschwebten Fläche umschließt
der Strömungsmittelvorhang einen Raum, in den ein Teil des Strömungsmittels aus
dem Vorhang oder ein anderes Gas derart einströmt, daß in diesem Raum das oder die
das Fahrzeug ganz oder teilweise unterstützenden Luft- bzw. Gaskissen gebildet werden.
Hierbei bewirkt der sich in dem Kissenraum aufbauende Druck eine Änderung der Bewegungsrichtung
des Strömungsmittels, wodurch einerseits das Strömungsmittel zusammengehalten und
andererseits eine Krümmung des Vorhangs herbeigeführt wird. Bei dem als bekannt
erwähnten Fahrzeug ist der gesamte Zuführungsquerschnitt für das Strömungsmittel
um ein Mehrfaches kleiner als die Grundrißfläche des bzw. der Luft- oder Gaskissen,
und der Vorhang wird in der Weise erzeugt, daß unter »Reiseflugbedingungen« die
Schubkraft, die auf den das Fahrzeug schließlich verlassenden Strömungsmittelstrom
zurückzuführen ist, erheblich kleiner ist als das Gewicht des Fahrzeuges im beladenen
Zustand.
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Solche Luft-'oder Gaskissenunterstützungen mit Strömungsmittelvorhängen
lassen sich auch bei ortsfesten oder beweglichen Plattformen anwenden, so daß der
Ausdruck »Fährzeug« sinngemäß auch eine derartige Plattform umfaßt.
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Für den einwandfreien Betrieb des bekannten Fahrzeuges mit Strömungsmittelvorhang
ist es erforderlich, daß der den Vorhang bildende Strömungsmittelstrom durch den
innerhalb jedes Vorhanges aufgebauten Druck gegenüber seiner anfänglich nach unten
und innen verlaufenden Bewegungsrichtung umgebbgen wird und nach dem Erreichen des
Gleichgewichtszustandes eine dem Kissenraum zugewendete konvexe Form annimmt. Unter
bestimmten Umständen kann es vorkommen, daß das Strömungsmittel diese Vorhangform
nicht annimmt oder daß diese Vorhangform unterbrächen wird und der Strömungsmittelstrom
an dem Boden des Fahrzeuges anhaften bleibt oder erneut am Fahrzeugböden anhaftet,
was auf -den bekannten »Coandaeffekt« zurückzuführen ist.
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` Eine solche Möglichkeit wird mindestens zum Teil dadurch veranlaßt,
daß sich nahe an der Bildungsstelle des Vorhangs auf dessen Innenseite ein oder
mehrere Bereiche ausbilden, in denen ein Druck herrscht, der infolge Mitreißens
von Luft aus diesem Bereich durch den Strömungsmittelstrom niedriger ist als der
mittlere Druck des durch den Vorhang zusammengehaltenen Luft- oder Gaskissens.
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Durch die vorliegende Erfindung soll die Möglichkeit einer solchen
fehlerhaften Vorhangbildung mindestens teilweise beseitigt werden. Die Erfindung
geht hierbei von dem Gedanken aus, den durch den erwähnten Effekt hervorgerufenen
Druckabfall zu verringern und hierdurch eine fehlerhafte Arbeitsweise des den Vorhang
bildenden Strömungsmittelstromes mindestens teilweise zu verhüten. Demgemäß besteht
die Erfindung bei einem Luft- bzw. Gaskissenfahrzeug, bei dem das oder die Luft-
bzw. Gaskissen am Umfang mindestens durch einen Strömungsmittelvorhang begrenzt
sind, darin, daß zum Auffüllen des an der Innenseite des Vorhanges unter der Innenkante
der Ausstoßöffnung bzw. -öffnungen entstehenden Unterdruckbereiches eine oder mehrere
zusätzliche Austrittsöffnungen im Bereich der Innenkante der Ausstoßöffnungen am
Fahrzeugboden zur Zuführung eines zusätzlichen Strömungsmittels angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind die Austrittsöffnung oder -öffnungen für das zusätzliche
Strömungsmittel durch einen unmittelbar an der Innenkante der Ausstoßöffnung oder
-öffnungen für den Vorhang in der Umfangsrichtung des Fahrzeuges, entlanggeführten
ringförmigen Auslaßschlitz gebildet, der gegebenenfalls in mehrere aneinander anschließende
Einzelschlitze unterteilt ist.
Das zusätzliche Strömungsmittel kann
dabei dem Luft- oder Gaskissen entnommen werden, wenn in weiterer Ausbildung der
Erfindung der Auslaßschlitz zur Zuführung des zusätzlichen Strömungsmittels mit
einer oder mehreren, am Fahrzeugunterteil im Bereich des Luft- oder Gaskissens angeordneten,
weiter innen liegenden Einlaßöffnungen verbunden ist.
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Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen senkrechten
Längsschnitt durch ein Fahrzeug, der in idealisierter Weise den Verlauf der Luftströmungen
unterhalb des Fahrzeuges veranschaulicht, F i g. 2 den Grundriß des Fahrzeuges nach
F i g. 1, F i g. 3 einen etwas vergrößerten senkrechten Schnitt durch einen Teil
des Fahrzeugbodens mit einer ersten Ausführungsform zur Zuführung des zusätzlichen
Strömungsmittels, F i g. 4 einen der F i g. 3 entsprechenden Schnitt mit einer anderen
Ausführungsform und F i g. S einen entsprechenden Schnitt mit einer weiteren Ausführungsform
zur Zuführung des zusätzlichen-Strömungsmittels.
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Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Luftkissenfahrzeug ist zur Fortbewegung
über Land- und/oder Wasserflächen geeignet. Es besitzt einen Rumpf 1 mit einem Unterteil
2. Am vorderen Ende des Fahrzeuges befindet sich ein Lufteinlaß 3, in dem eine von
einem Motor 5 aus über eine Welle 6 angetriebene Luftschraube 4_ angeordnet ist.
Dieser Lufteinlaß 3 steht über einen Kanal? in Verbindung mit einer in dem Unterteil
2 ausgebildeten Kammer 8, die ihrerseits über Kanäle 9 und 10 mit den beiden ringförmigen
Ausstoßöffnungen 11 und 12 an der Unterseite des Fahrzeuges verbunden ist. Die äußere
ringförmige Ausstoßöffnung 11 ist in der Nähe des äußeren Randes des Fahrzeugbodens
ausgebildet, während die innere Ausstoßöffnung 12 gemäß F i g. 2 in einigem Abstand
von der äußeren Ausstoßöffnung 11 und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft.
Ferner ist ein Bedienungsraum 13 für einen Fahrzeugführer vorgesehen: Der Rumpf
1 des Fahrzeuges nimmt nicht nur den Motor 5 auf; sondern bietet auch Raum für eine
Zuladung oder- für Passagiere, Um das Lenken des Fahrzeuges zu erleichtern, kann
weiterhin am hinteren Ende des Fahrzeuges eine Schwanzflösse 14 vor= gesehen sein.
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Während des Betriebes treibt der Motor 5 die Luftschraube 4 an; so
daß ein großes Luftvolumen über den Kanal 7 in die Kammer 8 gedrückt wird. Diese
Luft strömt über die Kanäle 9 Und 10 zu den Ausstoßöffnungen 11 und 12, aus denen
sie unter Bildung von Vorhängen 16 aus strömender Luft austritt. Anfänglich .strömt
die die Ausstoßöffnungen 11 und 12 verlassende Luft in im wesentlichen waagerechter
Richtung dem Raum unter der Mitte des Fahrzeugbodens zu. Wenn der Druck in dem Raum
unterhalb des Fahrzeuges ansteigt, werden die Vorhänge flach außen abgelenkt und
außerdem das Fahrzeug angehoben. Schließlich stellt sich ein Gleichgewichtszustand
ein, bei dem der Druck der unterhalb des Fahrzeuges gebildeten Luftkissen ausreicht,
um das Fahrzeug in einem bestimmten Abstand über der unter ihm befindlichen Boden-
oder Wasserfläche zu tragen; hierbei lenkt der Druck der Luftkissen. die Luftvorhänge
so um, daß sie im Querschnitt eine gekrümmte Form aufweisen, deren mittlerer Krümmungsradius
etwa. gleich der Hälfte des Abstandes zwischen dem Fahrzeugböden und der darunter
befindlichen Fläche ist, wobei -die Krümmungsmittelpunkte außerhalb des Vorhangs
und im wesentlichen senkrecht unterhalb der AUsSstäßöffnung liegen, aus welcher
der betreffende Vorhang austritt. Dieser Verlauf der Vorhänge ist in F i g. 1 durch
mit Pfeilen versehene Linien dargestellt.
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Das Ausströmen von Luft aus den Ausstoßöffnungen 11 und 12 bewirkt,
daß Luft längs der Oberfläche jedes einen Vorhang bildenden Luftstroms mitgerissen
wird. Diese Luft wird insbesondere aus den in F i g. 1 mit A bezeichneten Bereichen
mitgerissen und strömt in der Richtung der Pfeillinien B und C längs gekrümmter
Bahnen, wobei sie bei einwandfreiem Arbeiten des Systems etwa die Wirbel
15 bildet. Durch das Abströmen von Luft aus den Bereichen A wird der Druck
in diesen Bereichen allmählich herabgesetzt.
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Unter normalen Betriebsbedingungen ist der in F i g. 1 dargestellte
Strömungsverlauf für die Vor hänge stabil, solange der Druck bei A größer ist als
der Druck außerhalb des betreffenden Vorhangs. Wenn jedoch der Druck bei A anfängt
kleiner zu wer= den als der Druck außerhalb des Vorhanges, kann sich ein anderer
Strömungsverlauf einstellen, bei dein der Vorhang nicht mehr nach außen umgelenkt
wird, sondern seine .Bewegungsrichtung nach innen beibehält, wobei er entweder erneut
zur .Anlage. an 'dem Boden des Fahrzeuges kommt oder daran festhaftet, was auf den
erwähnten Coandaeffekt zurückzuführen ist. Dies führt infolge Einer Herabsetzung
des Drucks in dem Luftkissen zu einem Verlust an Auftriebskraft: Die Größe des Drucks
in den Bereichen A richtet sich nach verschiedenen Konstruktionsparametern des Fahrzeuges,
z.-B. dem Verhältnis zwischen dein Druck des Luftstroms und dem Druck des Luftkissens,
dem Austrittswinkel des Luftstroms und der Form. des Fahrzeugbodens. Ferner richtet
sich der Druck bei A nach bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeu= ges. So kann
zwar ein Fahrzeug einen stabilen -Strömungsverlauf gemäß F i g. .1 aufweisen, wenn
das Fahrzeug richtig getrimmt ist, doch wenn ein Kippen des Fahrzeugs erfolgt, kann
sich örtlich in dem Bereich, in dem sich das Fahrzeug. nach unten bewegt, ein unerwünschter
Strömungsverlauf einstellen. Der an der betreffenden Stelle auftretende Verlust
an Auftriebskraft führt zu dem Bestreben, das Fahrzeug noch weiter zu kippen, -so
daß sich der schon tiefer liegende Teil des Fahrzeuges noch weiter nach unten bewegt.
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Durch.eine. Verminderung der nachteiligen Wirkungen auf die Druckverteilung,
.die auf das Mitreißen von Luft durch den den Vorhang bildenden Strömungsmittelstrom
zurückzuführen sind, kann der Übergang des Strömungsverlaufs aus dem erwünschten
Zustand in den unerwünschten Zustand verzögert oder sogar verhindert werden. Eine
Möglichkeit, die Wirkung des Mitreißens vors Luft herabzusetzen, ist in F i g. 3
veranschaulicht. Der einen Vorhang bildende Luftstrom tritt aus einer Ausstoßöffnung
20 aus und strömt zuerst nach unten und nach innen und wird dann durch den Druck
des Luftkissens in der dargestellten Weise .nach außen abgelenkt. -In dein der Innenseite
des Vbrhangs benachbarten Teil des Luftkissens bildet sich ein Wirbel 21. aus. Diesem
wird zusätzliche Luft unterhalb des Fahrzeuges durch Düsen 22 zugeführt, die auf
den Bereich A zu gerichtet sind. Diese zusätzliche Luft tritt somit in der Nähe
des Bereichs
A auf der Innenbordseite des Vorhangs aus und kann
den Düsen 22 von einer beliebigen Quelle aus zugeführt werden, die Zusatzluft unter
einem Druck liefert, der höher ist als der in dem Bereich A herrschende Druck. Vorzugsweise
ist dabei der Druck der Zusatzluft höher als der mittlere Druck des durch den Vorhang
am Umfang begrenzten Luftkissens. Die aus den Düsen 22 austretende Luft strömt in
den Bereich A ein und erhöht den dort herrschenden Druck. Außerdem kann durch sie
dem Wirbel 21 Energie zugeführt werden. Zu diesem Zweck sind die Düsen 22 daher
etwa am höchsten Punkt des Wirbels und derart angeordnet, daß die Luft gegenüber
dem Wirbel in tangentialer Richturig austritt. Durch die Zuführung der zusätzlichen
Luft wird schon infolge der Druckerhöhung im Bereich A, unterstützt durch die Zufuhr
von Energie zu dem Wirbel 21, die Tendenz des Vorhangs verringert, einen unerwünschten
Strömungszustand anzunehmen, bei dem sich der Vorhang entweder erneut an die Bodenfläche
des Fahrzeugs anlegt oder an ihr festhaftet.
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An Stelle von Düsen 22 nach F i g. 3, die voneinander getrennt sind,
kann auch eine einzige ringförmige Düse vorgesehen sein. Ferner kann an Stelle solcher
Düsen auch eine Öffnung in der Bodenfläche des Fahrzeuges angeordnet sein, wie in
F i g. 4 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform wird Luft über einen Kanal 24 zu
einer Öffnung 25 geleitet. Die Öffnung 25 ist auf der Innenbordseite der Ausstoßöffnung
20 für den Luftvorhang angeordnet, jedoch in einem geringeren Abstand von der Öffnung
20 als bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3. Der Kanal 24 und die Öffnung 25
sind so angeordnet, daß die Luft in Richtung auf die Ausstoßöffnung 20 zu
austritt und die Zusatzluft unmittelbar in den Bereich A einströmt. Hierbei wird
jedoch dem Wirbel 21 eine etwas geringere Energiemenge zugeführt.
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Die Zuführung der Zusatzluft zu der Öffnung 25 nach F i g. 4 oder
auch zu den Düsen 22 nach F i g. 3 kann von einer gesonderten Druckquelle aus erfolgen.
Sie kann aber durch die Druckluftquelle erfolgen, welche die Luft zur Bildung des
Vorhangs bzw. der Vorhänge liefert. Ferner kann die Zusatzluft über Kanäle auch
aus dem Luftkissen zugeführt werden, das durch den betreffenden Vorhang zusammengehalten
wird, oder aber von irgendeinem anderen, unter einem höheren Druck stehenden Kissen
aus. Wenn mit einem System von mehreren Vorhängen gearbeitet wird, wie z. B. bei
der Anordnung nach F i g. 1, kann die dem Bereich A beim äußeren Vorhang zugeführte
Zusatzluft der Luft entnommen werden, mit der die eine oder andere der zum Ausbilden
der Vorhänge dienenden Ausstoßöffnungen 11 und 12 gespeist wird. Sie
kann aber auch einer gesonderten Druckluftquelle oder dem einen oder anderen der
Luftkissen, d. h. dem durch den inneren Vorhang zusammengehaltenen primären inneren
Luftkissen oder dem durch den äußeren Vorhang zusammengehaltenen ringförmigen sekundären
äußeren Luftkissen entnommen werden. Ferner können in jedem Zuführungskanal für
die Zusatzluft Verdichter vorgesehen sein, um den Druck der hindurchströmenden Luft
zu steigern. Bei der Anordnung nach F i g. 4 strömt z. B. Luft von dem Luftkissen
aus durch eine Einlaßöffnung 23 in einen Kanal 26 ein, der mit dem Kanal 24 über
einen Verdichter 27 in Verbindung steht, durch den der dem Luftkissen entnommenen
Luft erneut Energie zugeführt wird. Eine abgeänderte Ausführungsform, bei der die
Zuführung von Zusatzluft durch strömungstechnisch günstige Formgebung erleichtert
wird, ist in F i g. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind an den Enden
von Kanälen 52 und 53 Öffnungen 36 und 37 angeordnet, die gegenüber der Unterseite
des Fahrzeuges nach unten vorspringen. Um den Kanälen 52 und 53 eine ausreichende
Festigkeit zu verleihen, damit sie einer gelegentlichen Berührung mit der Fläche
standhalten, über die sich das Fahrzeug Hinwegbewegt, sind sie durch Platten 54
abgestützt. Die Platten 54 sind jeweils in der Mitte mit Schlitzen oder Gittern
55 versehen, wobei die Mitten der Platten annähernd den Mittelpunkten der Luftkissen
entsprechen. Außerdem sind an den Rändern der Platten Schlitze oder Gitter 56 vorgesehen,
so daß die Luft von den Schlitzen oder Gittern 55 zu den Schlitzen oder Gittern
56 strömen kann. Wenn durch das aus dem Kanal 52 ausgestoßene Strömungsmittel, z.
B. Luft, unter dem mittleren Bereich des Fahrzeugbodens ein von dem Strömungsmittelvorhang
umschlossenes Hauptkissen gebildet ist, so tritt Luft aus dem Hauptkissen durch
die Schlitze oder Roste 55 in der Mitte der mittleren Platte 54 ein und strömt zwischen
der Platte und dem Fahrzeugboden nach außen auf dem Kanal 52 zu. Die innere Wand
des Kanals 52 ist im Querschnitt gekrümmt, so daß die von dem Schlitz oder dem Rost
55 in Richtung auf den Kanal 52 zu strömende Luft beim Auftreffen auf die innere
Wand des Kanals 52 nach unten umgelenkt wird und nun an der Innenseite des Vorhanges,
der durch die aus der Öffnung 36 austretende Luft gebildet wird längs einer gekrümmten
Bahn nach unten strömt. In ähnlicher Weise strömt Luft aus dem zwischen den Vorhängen
gebildeten ringförmigen Nebenkissen nach oben durch die Schlitze oder Gitter 55
in der Mitte der äußeren Platte 54 in den Raum zwischen dieser und dem Fahrzeugboden.
Die Luft strömt in diesem Raum teilweise nach außen in Richtung auf den Kanal
53, aus dem der äußere Vorhang ausgestoßen wird, und teilweise nach innen
auf den Kanal 52 zu, aus dem der innere Vorhang ausgestoßen wird. Auch die Außenwand
des Kanals 52 ist so gekrümmt, daß die aus dem Nebenkissen kommende Luft nach unten
abgelenkt wird, so daß sie nahe der Außenseite des inneren Vorhangs an diesem entlangströmt.
Ebenso ist die Innenwand des äußeren Kanals 53 in ähnlicher Weise gekrümmt wie diejenige
des inneren Kanals 52, so daß die Luft auch an ihr nach unten umgelenkt wird. Es
entsteht dabei durch die Krümmung der Innenwände der Kanäle 52 und 53 die mit Pfeilen
angedeutete Luftströmung, wodurch den Unterdruckbereichen an den Seiten der Vorhänge
Zusatzluft unter Erleichterung des Zuströmens in diese Bereiche zugeführt wird.