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Regeleinrichtung und Verfahren zur Regelung der Schwebehöhe eines
Gaskissenfahrzeuges Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung sowie ein Verfahren
zur Regelung der Schwebehöhe bei im Bereich der Fahrzeuglänge und darüberliegender
Wellenlänge der überschwebten Oberfläche für ein Gaskissenfahrzeug mit mindestens
einem das Fahrzeug beim Betrieb im Abstand über der überschwebten Fläche unterstützenden
Gaskissen.
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Es ist ein Wasserfahrzeug bekannt, bei dem beim Betrieb zur Verringerung
der Reibung zwischen Schiffskörper und Wasser am Boden des Fahrzeuges ein Luftkissen
gebildet wird, das, soweit es eine Begrenzung erfährt, durch feste Teile des Fahrzeuges
begrenzt wird. Bei diesem bekannten Luft- bzw. Gaskissenfahrzeug wird zur Vermeidung
eines durch die Vorwärtsbewegung des Schiffes bewirkten erhöhten Luftdruckes im
hinteren Teil des Kissens das Kissen an seinem vorderen und hinteren Ende an einen
geschlossenen Luftkreislauf in der Weise angeschlossen, daß der in dem Luftkissen
strömenden Luft eine Längsgeschwindigkeit solcher Größe gegeben wird, daß die zwischen
dem Kissen und dem Schiffsboden auftretenden Reibungskräfte und die zwischen dem
Kissen und dem Wasser auftretenden Reibungskräfte sich im wesentlichen aufheben.
Hierdurch soll der statische Luftdruck über die gesamte Länge des Kissens konstant
gehalten werden. Die Längsgeschwindigkeit der Luft in dem Luftkissen soll dabei
auch die Stabilisierung des Kissens bei mäßigen Rollbewegungen des Schiffes unterstützen.
Für große Rollbewegungen des Schiffes sind dagegen Mittel vorgesehen, durch welche
die Luft in dem Luftkissen mit periodisch veränderlicher Geschwindigkeit und Richtung
quer zu dem Schiffsboden bewegt wird, wozu das Luftkissen in einen quer zum Schiff
gerichteten Luftkreislauf eingeschaltet werden kann, in dem ein oder mehrere Gebläse
angeordnet sind, welche die Luft mit wechselnder Geschwindigkeit und Richtung quer
bewegen. Auch sind bei diesem bekannten Wasserfahrzeug Mittel vorgesehen, durch
welche die Luft in dem Luftkissen beim Stampfen des Schiffes in dessen Längsrichtung
mit periodisch veränderlicher Geschwindigkeit und Richtung derart bewegt wird, daß
die Druckänderung in dem Kissen in der Längsrichtung des Schiffes in jedem Augenblick
etwa gleich der Druckänderung in der Längsrichtung des Schiffes in dem Wasser direkt
unter dem Luftkissen ist.
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Weiterhin ist ein Wasserfahrzeug bekannt, bei dessen Betrieb unter
seinem Boden zunächst zwischen drei Längswänden und begrenzt beweglichen Querklappen
am vorderen und hinteren Fahrzeugende ein Luftkissen gebildet wird, welches das
Fahrzeug mit seinem Boden über die Wasserfläche anhebt. Da der durch die drei Längswände
in zwei Längskanäle unterteilte Raum zwischen dem Fahrzeugboden und dem Wasserspiegel
allseitig umschlossen ist, kann aus diesem Raum zunächst keine Luft entweichen,
so daß das Schiff, das durch nach hinten aus dem Luftkissen ausgestoßene Luft seinen
Vorwärtsantrieb erhalten soll, still liegen bleibt. Wenn der Druck und die Geschwindigkeit
der durch ein Gebläse gelieferten Luft größer werden, so öffnet sich die Heckklappe,
so daß Luft ausströmen und das Fahrzeug vorwärts bewegen kann. Wenn dabei ein ständiger
Luftstrom hoher Geschwindigkeit erreicht ist, so soll ein Venturieffekt eintreten,
durch den die Bugklappe geöffnet und beim Vorwärtsbewegen des Schiffes in das vordere
Ende des strömenden Luftkissens zusätzlich Luft zugeführt wird, wodurch das Schiff
mit Ausnahme der drei Längswände vollständig aus dem Wasser herausgehoben wird.
Hierbei sollen vorn und hinten offene Luftkanäle unter dem Schiffsboden gebildet
werden, durch welche die Luft ständig mit großer Geschwindigkeit strömt, die dabei
das Schiff im Schwebezustand hält und vorwärts bewegt. Die mittlere Längswand ist
angeordnet, um das Schiff gegen Rollbewegungen zu sichern, und zwar in der Weise,
daß der durch die Schräglage des Fahrzeuges in dem einen Längskanal erhöhte Druck
und der
herabgesetzte Druck in dem anderen Längskanal das Schiff
gerade richten soll. Diese Wirkung kann noch unterstützt werden, indem eine bewegliche
Leitfläche angeordnet wird, durch deren Betätigung dem beim Rollen des Schiffes
tiefer in das Wasser eintauchenden Längskanal mehr Luft zugeführt wird, als dem
angehobenen Längskanal. Die Wirkungsweise dieser nur gegen eine Rollbewegung des
Schiffes angewendeten Ausbildung ist dabei derart, daß bei der durch eine Verringerung
des Luftkissenvolumens in dem einen Kanal auftretenden Druckerhöhung die vertikale
Hubkraft des Luftkissens erhöht und umgekehrt durch die Vergrößerung des Volumens
des Luftkissens in dem anderen Kanal und der damit verbundenen Druckverringerung
die vertikale Schubkraft des Kissens verringert wird. Abgesehen davon, daß diese
bekannte Ausbildung nur gegen eine Rollbewegung des Schiffes wirken kann (in der
Längsrichtung des Schiffes kann das Luftkissen, weil es ein strömendes Luftkissen
ist, nicht unterteilt werden), ist es hierbei möglich, daß sich die Veränderung
der vertikalen Schubkraft mit der Wellenlänge oder der Bewegung des Fahrzeuges deckt
und in Resonanz hiermit auftritt. In einem solchen Fall wird aber das Fahrzeug in
zunehmendem Maße hin- und herbewegt.
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Schließlich ist für ein Gaskissenfahrzeug mit einem Gaskissen, das
am Umfang durch aus Düsen ausgestoßenen Luftvorhängen begrenzt wird, vorgeschlagen
worden, die Mündung der Düsen im Fahrzeugboden in Richtung senkrecht zum Kissenumfang
verschiebbar oder um zum Kissenumfang parallele Achsen schwenkbar anzuordnen, um
hierdurch die Lage des Druckmittelpunktes des Gaskissens ändern und das Fahrzeug
stabilisieren zu können.
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Mit dieser Einrichtung ist ein Verfahren angegeben worden, das Luftkissen
im wesentlichen ungeändert und als Ganzes gegenüber seiner Basis zu verschieben.
Hierdurch wird nur eine Neigungsstabilisierung des Fahrzeugs selbst erreicht.
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Auch ist eine Einrichtung vorgeschlagen worden, die ein Haupt- und
ein Nebenkissen aufweist, wobei das Nebenkissen zwischen einem das Hauptkissen umgebenden
Gasvorhang und einem äußeren, das Nebenkissen umgebenden Vorhang gebildet wird.
Bei dieser Einrichtung kann die Luftzufuhr beliebig auf die Vorhänge verteilt werden.
Auch zu dieser Einrichtung wurde lediglich ein Arbeitsverfahren angegeben, nach
dem der Druck im Nebenkissen nur an diametral gegenüberliegenden einzelnen Stellen
gegensinnig verändert werden soll, um eine Trimmung des Fahrzeugs bei Schräglage
zu erreichen.
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Durch die Erfindung soll jedoch die Möglichkeit gegeben werden, ein
durch ein Luft- oder Gaskissen im Schwebezustand über einer Wasserfläche oder auch
über einer Landfläche gehaltenes Fahrzeug, das bei seiner Vorwärtsbewegung über
größere Geländewellen oder über starke Wellen bildendes Wasser hinwegbewegt wird,
ohne den durch die aufeinanderfolgenden Wellenkämme und Wellentäler verursachten
ständigen Verringerungen und Vergrößerungen der Schwebehöhe des Fahrzeuges (über
der von ihm überschwebten Fläche) zu folgen, auf einer dem durchschnittlichen Höhenverlauf
der überschwebten Fläche folgenden, im wesentlichen in jeder Richtung waagerechten
Schwebebahn zu führen.
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Demgemäß besteht die Regeleinrichtung nach der Erfindung für ein Gaskissenfahrzeug
mit mindestens einem das Fahrzeug beim Betrieb im Abstand über der überschwebten
Fläche unterstützenden Gaskissen darin, daß zwischen Gaskissen und Atmosphäre zwefseitig
wirkende überdruckventilanordnungen vorgesehen sind, deren Schließdruck dem einzuregelnden
Gaskissendruck entspricht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Schwebehöhe eines
Gaskissens mit mindestens einem das Fahrzeug beim Betrieb im Abstand über der überschwebten
Fläche unterstützenden Gaskissen geht von dem erwähnten älteren Vorschlag und demgemäß
von einem solchen Fahrzeug aus, das eine Verstellvorrichtung zur Änderung der Lage
der Umfangsbegrenzung des Gaskissens in Richtung senkrecht zur Normallage der Begrenzungsfläche
aufweist. Zur Regelung der Schwebehöhe eines solchen Fahrzeuges besteht die Erfindung
bei einer Ausführungsform des Verfahrens darin, daß die im gesamten Umfangsbereich
des Gaskissens angeordnete Verstellvorrichtung so betätigt wird, daß die Grundfläche
des Gaskissens bei Vergrößerung des mittleren Höhenabstandes zwischen dem Fahrzeugboden
und der überschwebten Fläche symmetrisch vergrößert und bei Verringerung dieses
Abstandes symmetrisch verkleinert wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung
wird für ein Gaskissenfahrzeug mit mindestens einem das Fahrzeug beim Betrieb im
Abstand über der überschwebten Fläche unterstützenden Gaskissen und einem das Gaskissen
umgebenden Druckgas-Nebenkissen sowie mit einer Verstellvorrichtung zur Änderung
der Gaszufuhr zu den Kissen die Schwebehöhe so geregelt, daß die Verstellvorrichtung
zur gegenläufigen Änderung der Gaszufuhr zwischen Haupt- und Nebenkissen in der
Weise betätigt wird, daß der Druck in dem Nebenkissen bei sich vergrößerndem Höhenabstand
zwischen dem Fahrzeugboden und der überschwebten Fläche erhöht und der Druck in
dem Nebenkissen verringert wird, wenn sich dieser Abstand verringert.
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Bei allen Ausführungsformen der Erfindung wird das Fahrzeug mit einfachen
Mitteln trotz wechselnder Erhöhungen und Vertiefungen der überschwebten Fläche auf
einer etwa gleichmäßigen durchschnittlichen Schwebehöhe bzw. auf einem durchschnittlichen
Abstand über der überschwebten Fläche gehalten. Hierbei wird die gleichmäßige Schwebehöhe
des Fahrzeuges durch eine Druckerhöhung oder Druckerniedrigung im Gaskissen in der
Weise erreicht, daß z. B. bei einer Verringerung des Volumens des Gaskissens und
damit verbundenem Ansteigen des Kissendruckes der Druck im Kissen oder die Größe
der Fläche, auf die der erhöhte Druck wirkt, herabgesetzt wird. Hierdurch wird vermieden,
daß die Fahrzeuglage unstabil wird.
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Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
oder Einrichtungen zur Durchführung der Verfahren an Hand der Zeichnungen näher
erläutert.
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F i g. 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch eine typische
Oberflächenwelle und veranschaulicht die Bahn, längs deren sich der Schwerpunkt
des Fahrzeugs bewegt, wenn die Erfindung bei dem Fahrzeug nicht angewendet wird;
F i g. 2 ist ein senkrechter Querschnitt einer Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugs; F i g. 3 ist ein senkrechter Querschnitt eines etwas abgeänderten Fahrzeugs,
das dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ähnelt;
F i g. 4 :-eranschaulicht
eine Abwandlung des Fahrzeugs nach F i g. 2; F i R. 5 ist ein F i -. 2 ähnelnder
Querschnitt, der ei-ne äbueärder:e Aushildunasfor_m erkennen läßt; F i g. 6 ist
ein F i g. 3 ähnelnder Querschnitt, der die Anwendung einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels
nach F i g. 3 erkennen läßt; F i g. 7 zeigt das Fahrzeug nach F i g. 2 im Grundriß;
F i g. 8 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für die zwangläufige
Steuerung der in F i g. 2 bis 5 gezeigten Ventile; F i g. 9 ist ein F i g. 2 ähnelnder
senkrechter Querschnitt eines Fahrzeugs, bei dem ein anderes System von Strömungsmittelvorhängen
benutzt wird; F i g. 10 ist ein schematischer Teilschnitt durch den Boden einer
Ausbildungsform eines Fahrzeugs, mit dem das Verfahren nach Anspruch 3 durchgeführt
werden kann; F i g. 11 zeigt eine Variante der Ausbildungsform nach F i g.10; F
i g.12 zeigt eine weitere Abwandlung der Ausbildungsform nach F i g.10; F i g. 13
veranschaulicht eine weitere Abwandlung der Ausbildungsform nach F i g. 10; F i
g. 14 ist ein Stück des Grundrisses einer Klappe, wie sie bei den verschiedenen
Ausführungsbeispielen nach F i g. 10 bis 13 verwendet wird; F i g. 15 ist ein schematischer
Teilschnitt durch den Boden eines Fahrzeugs, das mit einer weiteren Ausbildungsform
zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 ausgerüstet ist; F i g. 16 A und
16 B veranschaulichen eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
2; F i g. 17 ist ein senkrechter Teilschnitt durch den äußeren Rand eines Fahrzeugs
und läßt eine weitere Ausbildungsform erkennen, mit der das Verfahren nach Anspruch
2 durchgeführt werden kann; F i g. 18 veranschaulicht eine Variante der Ausbildungsform
nach F i g. 17.
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Wenn sich das Fahrzeug oberhalb einer welligen Fläche bewegt, oder
wenn es oberhalb einer Wasserfläche schwebt, unter der sich Wellen hinwegbewegen,
richtet sich die Wirkung der Änderung des Abstandes zwischen dem Fahrzeugboden und
der darunter befindlichen Fläche nach der Länge der Wellen im Vergleich zur Länge
des Fahrzeugs. Wenn die Länge des Fahrzeugs ein ganzes Vielfaches der Wellenlänge
ist, wird das Fahrzeug im wesentlichen einer waagerechten Bahn folgen und sich nur
dann heben und senken, wenn es isolierten höheren Wellenkämmen oder tieferen Wellentälern
begegnet. Im entgegengesetzten Extremfall, d. h., wenn die Längc der 'Vellen ein
Mehrfaches der Fahrzeuglänge beträgt, wird das Fahrzeug dem Profil der Wellen folgen,
ohne daß das Fahrzeug in übermäßiger Weise in senkrechter Richtung beschleunigt
wird. Es hat sich gezeigt, daß derjenige Bereich der Wellenlängen, innerhalb dessen
unzulässig starke senkrechte Beschleunigungen auftreten können, im allgemeinen zwischen
dem 1- und 2,5fachen der Fahrzeuglänge, also im Bereich der Fahrzeuglänge und darüber
liegt. Wenn es gelingt, Vorkehrungen zu treffen, um das Fahrzeug zu veranlassen,
einer modifizierten Bahn zu folgen, bei der sich geringere Höhenänderungen innerhalb
dieses Wellenlängenbereichs ergeben, kann man die anderenfalls auftretenden übermäßigen
senkrechten Beschleunigungen auf einen zulässigen W ert - herabsetzen oder
sie sogar nahezu vollständig ausschalten. F i g. 1 veranschaulicht schematisch das
Profil einer :wellenförmigen Fläche, wobei die Wellenlänge in der Größenordnung
des Zweifachen der Fahrzeuglänge liegt, und außerdem ist die Bahn angedeutet, längs
deren sich der Fahrzeugschwerpunkt normalerweise bewegen würde. Wie weiter unten
erläutert, ist angenommen, daß die gewellte Fläche nach F i g. 1 durch die Wellen
einer Wasserfläche gebildet wird; es sei jedoch bemerkt, daß sich die Erfindung
auch bei einem Fahrzeug anwenden läßt, das sich über andere Flächen mit ähnlichen
Charakteristiken hinwegbewegt, z. B. über Sanddünen u. dgl. Die Linie A gibt das
Profil einer Welle wieder, während die gestrichelte Linie B die Bahn andeutet, längs
deren sich der Fahrzeugschwerpunkt normalerweise bewegen würde. An den Punkten
C, D und E ist die Höhe gleich derjenigen, in der das Fahrzeug betrieben
werden soll, d. h. an diesen Punkten besitzen das Volumen des Polsters, der mittlere
Druck in dem Polster und die Höhe der Vorhänge die richtigen Werte, die hier als
Bezugswerte aufgefaßt werden. Wenn der Fahrzeugschwerpunkt den Punkt C in F i g.
1 passiert, vergrößert sich die Höhe des Fahrzeugs gegenüber der Wellenoberfläche
über den Mittelwert hinaus, und es ergibt sich eine entsprechende Vergrößerung des
Volumens des Polsters, was wiederum bewirkt, daß der Druck in dem Polster bis unterhalb
des Mittelwertes zurückgeht. Diese Volumenzunahme, die von einer Verminderung des
Polsterdrucks begleitet ist, führt zu einer Verminderung der nach oben gerichteten
Schubkraft, und diese Verminderung setzt sich fort, bis der Fahrzeub Schwerpunkt
den Punkt D erreicht. Wenn der Fahrzeugschwerpunkt den Punkt D durchläuft, verringert
sich die Schwebehöhe des Fahrzeugs bis unterhalb ihres Mittelwertes, was zu einer
entsprechenden Verminderung des Polstervolumens und einer Erhöhung des Polsterdrucks
bis oberhalb des Mittelwertes führt, so daß sich die nach oben wirkende Schubkraft
vergrößert, bis der Punkt E erreicht ist. Die Änderungen der nach oben gerichteten
Schubkraft bewirken Änderungen der von dem Fahrzeug aus erzeugten Auftriebskraft,
die zu senkrechten Beschleunigungen führen können, die ziemlich groß werden können.
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Um diese Änderungen des Auftriebs, die zu entsprechenden Änderungen
der nach oben gerichteten Schubkraft führen, zu verringern oder ganz auszuschalten,
werden die Veränderungen des Polsterdrucks herabgesetzt oder vermieden. Wenn man
z. B. dem Polster zusätzliche Luft zuführt, während sich der Fahrzeugschwerpunkt
von C nach D bewegt, und wenn man dem Polster Luft entzieht, während sich der Fahrzeugschwerpunkt
von D nach E bewegt, kann man die Druckschwankungen verringern.
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Dies kann bei der einfachsten Ausbildungsform der Erfindung in der
in F i g. 2 und 3 gezeigten Weise mit Hilfe von Klappenventilen geschehen. F i g.
2 zeigt ein Fahrzeug, bei dem das Druckmittelkissen 1, im folgenden Polster -enannt,
durch einen Strömungsmittelvorhang 2, der im allgemeinen aus Luft besteht, ausgebildet
und an seinem Umfang zusammengehalten wird. Der Luftvorhang 2 tritt aus einer ringförmigen
Öffnung 3 am Boden eines nach unten
vorspringenden, sich längs des
Fahrzeugumfangs erstreckenden Organs 4 aus, dem die Luft über einen Kanal
s zugeführt wird. Bei der Anordnung nach F i g. 3 wird das Luftpolster durch ein
flexibles, nach unten ragendes, sich längs des Umfangs erstreckendes Organ 6 zusammengehalten;
die Luft wird hierbei in den von dem Polster eingenommenen Raum über eine Öffnung
7 von einem Kanal 8 aus eingeblasen, der im Boden des Hauptkörpers des Fahrzeugs
angeordnet ist; aus dem Polster entweicht die Luft unterhalb des nach unten ragenden
Organs 6 nach außen. Bei beiden Fahrzeugen sind Einwegventile 9 und 10 vorgesehen,
die in ihrer normalen Stellung Öffnungen oder Kanäle 11 verschließen, welche sich
durch die nach unten ragenden Organe 4
bzw. 6 erstrecken. Die Ventile 9 am
vorderen Ende des Fahrzeugs öffnen sich nach innen in Richtung auf das Luftpolster,
während sich die Ventile 10 am hinteren Ende des Fahrzeugs nach außen öffnen,
was eine zweiseitig wirkende überdruckventilanordnung ergibt. Wenn der Druck in
dem Luftpolster 1 bis unterhalb des Atmosphärendrucks zurückgeht, öffnen sich die
vorderen Ventile 9 und lassen Luft in das Polster 1 eintreten, wodurch die Druckschwankung
im Kissen gedämpft wird, was zur Folge hat, daß sich das Fahrzeug mit geringerer
Vertikalbeschleunigung nach unten bewegt. Wenn der Druck des Luftpolsters einen
vorbestimmten Wert überschreitet, öffnen sich die hinteren Ventile 10, um
einen Teil der das Polster bildenden Luft in die Atmosphäre entweichen zu lassen.
Dies wirkt in gleicher Weise dämpfend. Es ist zweckmäßig, in der in F i g. 7 gezeigten
und weiter unten erläuterten Weise jeweils Sätze von Öffnungen oder Kanälen 11 vorzusehen,
damit große Werte des Luftdurchsatzes erzielt werden können.
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Bei dem System nach F i g. 2 bzw. 3 werden die Druckschwankungen in
einem gewissen Ausmaß herabgesetzt, und die Bahn des Fahrzeugschwerpunktes wird
gegenüber der in F i g. 1 gezeigten Bahn etwas modifiziert, doch treten immer noch
Änderungen des Polsterdrucks und damit auch der Auftriebskraft auf. Dies ist zum
Teil darauf zurückzuführen, daß dem Polster erst dann zusätzliche Luft zugeführt
wird, wenn der Druck in dem Polster bis unterhalb des Atmosphärendrucks zurückgegangen
ist. Eine verbesserte Wirkung läßt sich erzielen, wenn man dafür sorgt, daß die
zusätzliche Luft in den von dem Polster 1 eingenommenen Raum eingeleitet wird, bevor
der Druck in dem Polster bis unter den Druck der Umgebungsluft absinkt. Zu diesem
Zweck benötigt man unter höherem Druck stehende Luft. Eine weitere Verbesserung
ist möglich, wenn man Maßnahmen trifft, um Luft aus den Polstern in einen Bereich
hinein abzusaugen, in dem ein unteratmosphärischer Druck herrscht. Bei den Fahrzeugen
nach F i g. 2 und 3 läßt sich dies leicht bewirken, wenn sich das betreffende Fahrzeug
in Bewegung befindet, denn am vorderen Ende des Fahrzeugs überschreitet der Druck
den Atmosphärendruck, während der Druck am hinteren Ende des Fahrzeugs etwas unter
dem Atmosphärendruck liegt. Entsprechend verteilte öffnungen sind in F i g. 7 gezeigt.
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Bei den in F i g. 2 und 3 gezeigten Fahrzeugen ergibt sich der Nachteil,
daß man ein im wesentlichen starres, nach unten vorspringendes Organ vorsehen muß,
nämlich das gesamte Organ 4 nach F i g. 2 bzw. einen verhältnismäßig großen
Teil des Organs 6 nach F i g. 3, wodurch sich die Höhe der Konstruktion vergrößert.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann man in dem Hauptkörper des Fahrzeugs
in der aus F i g. 4 ersichtlichen Weise Kanäle oder Öffnungen 12 vorsehen. Bei dieser
Anordnung sind Kanäle 12 im Umfangsteil des Fahrzeugs ausgebildet, und in diesen
Kanälen sind Ventile 13,13' angeordnet, die ähnlich wirken wie die in F i g. 2 und
3 gezeigten Ventile 9
und 10. Während F i g. 4 eine Abwandlung der Anordnung
nach F i g. 2 zeigt, kann man eine ähnliche Abänderung auch bei der Konstruktion
nach F i g. 3 vornehmen.
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Eine weitere Alternative besteht darin, sich durch den Körper des
Fahrzeugs erstreckende Kanäle vorzusehen, die es ermöglichen, Luft sowohl einströmen
als auch ausströmen zu lassen; diese Kanäle werden durch ein zweiseitig wirkendes
überdruckventil gesteuert. Eine derartige Anordnung ist in F i g. 5 und 6 dargestellt;
das Fahrzeug nach F i g. 5 ähnelt demjenigen nach F i g. 2, während das in F i g.
6 gezeigte Fahrzeug demjenigen nach F i g. 3 ähnelt.
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Bei den Fahrzeugen nach F i g. 5 und 6 ist ein Kanal 15 in dem Hauptkörper
16 des Fahrzeugs ausgebildet, und dieser Kanal steht an einem Ende mit dem von dem
Polster 1 eingenommenen Raum und am anderen Ende mit der Atmosphäre in Verbindung.
Zwei Ventile 17 verschließen die Kanäle 15 normalerweise unter der Wirkung von Federn
18, jedoch können sich die Ventile oder Klappen in der bei 19 mit
strichpunktierten Linien angedeuteten Weise in der einen oder anderen Richtung drehen,
so daß Luft in den Raum des Polsters einströmen oder aus diesem Raum ausströmen
kann. Die Ventile 17 werden so gesteuert, daß ein begrenzter Druckbereich vorhanden
ist, innerhalb dessen die Ventile geschlossen bleiben, so daß dieser Schlußdruck
dem einzuregelnden Gaskissendruck entspricht. Bei dem Fahrzeug nach F i g. 5 braucht
die Austrittsöffnung 20 nur ein kurzes Stück nach unten über den Boden des
Fahrzeugs hinauszuragen, oder sie kann mit der Bodenfläche bündig sein. Ebenfalls
braucht in F i g. 6 das nach unten vorspringende Organ 21 nicht so lang zu sein
wie in F i g. 3. An Stelle eines einzigen großen Kanals 15 kann man auch
mehrere kleinere Kanäle vorsehen.
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F i g. 7 veranschaulicht schematisch die Beziehung zwischen den Kanälen
11 und dem Fahrzeug nach F i g. 2. Die Kanäle 11 sind gemäß F i g. 7 am vorderen
und hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet. Die Luft für die Erzeugung des Luftvorhangs
2 tritt über den Einlaß 22 ein und wird durch die Luftschrauben 23 in den
Kanal 5 gefördert. Das Fahrzeug nach F i g. 3 hat im Grundriß ein sehr ähnliches
Aussehen, wobei jedoch ein Unterschied darin besteht, daß die durch die Luftschrauben
23 geförderte Luft gemäß F i g. 3 dem Kanal 8 zugeführt wird. Die Grundrißform
der Fahrzeuge nach F i g. 5 und 6 ähnelt ebenfalls derjenigen des Fahrzeugs nach
F i g. 7, jedoch wird bei dem Fahrzeug nach F i g. 5 der Kanal 15 für das
Zu- und Ableiten von Luft zu bzw. aus dem Polster benötigt, und bei dem Fahrzeug
nach F i g. 6 wird die durch die Luftschrauben geförderte Luft dem Kanal 8 zugeführt.
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Statt die Ventile mittels Federn vorzuspannen bzw. sie zu steuern,
kann man eine zwangläufige Betätigung der Ventile durch eine oder mehrere Vorrichtungen
vorsehen, die durch den Druck in dem
Luftpolster gesteuert werden.
Eine solche Vorrichtung ist in F i g. 8 schematisch dargestellt. Ein insgesamt mit
30 bezeichnetes hydraulisches Ventil steuert das Strömen von Drucköl von dem Einlaß
31 aus zur einen oder anderen Seite eines in einem Zylinder 33 beweglichen Kolbens
32, der durch ein geeignetes Gestänge 34 mit einem dem Ventil 17 in F i g. 5 und
6 entsprechenden Ventil 35 verbunden ist. Der Druck des Luftpolsters wird
einem Einlaß 36 des Steuerventils 30 zugeführt. Auf beiden Seiten des Kolbens 32
angeordnete Federn 37 sind bestrebt, den Kolben in seiner Mittelstellung zu halten,
bei der die Ventilklappe 35 geschlossen ist.
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Während des Betriebs wirken sich Änderungen des Polsterdrucks über
den Einlaß 36 auf das Steuerventil 30 aus, so daß der einen oder anderen Seite des
Kolbens 32 Drucköl zugeführt wird. Wenn sich der Kolben in dem Zylinder 33 bewegt,
wird die Ventilklappe 35 in der einen oder anderen Richtung gedreht. Wenn der Polsterdruck
auf seinen normalen Wert zurückkehrt, wird die Druckölzufuhr abgesperrt, und der
Druck wird von beiden Seiten des Kolbens weggenommen, woraufhin die Federn 37 den
Kolben in seine Mittelstellung zurückführen, um das Ventil 35 zu schließen.
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Wenn sich die Ventilklappe 35 nur in einer Richtung zu bewegen braucht,
z. B. bei den Fahrzeugen nach F i g. 2 und 3, wird nur ein einseitig zu beaufschlagender
Kolben 32 benötigt. Die Ventile 9,10 und 17 können auch in Abhängigkeit von anderen
Parametern gesteuert werden, die sich in Abhängigkeit von dem Polsterdruck ändern,
z. B. in Abhängigkeit von dem Austrittswinkel des Vorhangs 2 in F i g. 2 und 4,
oder in Abhängigkeit von einer direkten Messung der Schwebehöhe des Fahrzeugs.
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F i g. 9 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei einem Fahrzeug
mit einem komplizierter geformten Luftvorhang. Bei solchen Vorhangsystemen wird
mindestens ein Teil der den Vorhang bildenden Luft über Eintrittsöffnungen 40 zurückgewonnen,
die an der Innenseite des Fahrzeugs gegenüber der Austrittsöffnung nach Innenbords
versetzt angeordnet sind. Ansonsten ähnelt das Fahrzeug nach F i g. 9 dem in F i
g. 5 gezeigten.
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Die in F i g. 8 dargestellte Servoeinrichtung kann auch durch die
Vertikalgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder eine vertikale, von der Gaskissendruckänderung
herrührende Beschleunigung des Fahrzeugsystems gesteuert werden. Es wird dadurch
eine bessere Dämpfung der Schwingungen erzielt. Derartige Servosteuerungen können
bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele angewendet werden, jedoch ist eine
besonders leichte Anwendung bei den in F i g.10 bis 18 beschriebenen Ausführungsbeispielen
möglich.
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F i g. 10 bis 15 zeigen Einrichtungen zur Durchführung des Schwebehöhenregelverfahrens,
wonach bei Gaskissenfahrzeugen mit Nebenkissen die Versteileinrichtungen zur gegenläufigen
Änderung der Gaszufuhr zwischen Haupt- und Nebenkissen in der Weise betätigt werden,
daß der Druck in dem Nebenkissen bei sich vergrößerndem mittlerem Höhenabstand zwischen
dem Fahrzeugboden und der überschwebten Fläche erhöht und der Druck in dem Nebenkissen
verringert wird, wenn sich dieser Abstand verringert.
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F i g. 10 zeigt eine einfache Anordnung, bei der zwei Austrittsöffnungen
54 und 55 über Kanäle 56 und 57 mit Luft versorgt werden. An der Verbindungsstelle
zwischen den beiden Kanälen 56 und 57 ist eine Verstellvorrichtung zur gegenläufigen
Änderung der Gaszufuhr in Form einer in Scharnieren beweglichen Klappe 58 angeordnet,
welche die anteiligen Luftmengen regelt, die den Kanälen 56 und 57 über einen Kanal
59 von einem Verdichter aus zugeführt werden. Wenn die Klappe 58 gemäß F
i g.10 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht wird, ergibt sich eine Verminderung der
dem inneren Vorhang zugeführten Luftmenge und eine Vergrößerung der dem äußeren
Vorhang zugeführten Luftmenge. Dies führt zu einer Steigerung des Drucks in dem
zweiten Polster, dem Nebenkissen, das sich zwischen den beiden Luftvorhängen bildet,
was einen zusätzlichen Auftrieb zur Folge hat. Eine Drehung der Klappe 58 im Uhrzeigersinne
hat die entgegengesetzte Wirkung.
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F i g.11 und 12 zeigen Abwandlungen des Systems nach F i g. 10. Hierbei
wird der äußere Luftvorhang mit Hilfe von zwei Austrittsöffnungen 60 und
61 erzeugt, die über zwei Kanäle 62 und 63 gespeist werden, während der innere
Luftvorhang mittels einer einzigen Öffnung 64 erzeugt wird, deren Speisung über
einen Kanal 65 erfolgt. Die Verstellvorrichtung ist in Form einer in Scharnieren
beweglichen Klappe 66 vorgesehen, mittels deren die Luftzufuhr zu den Kanälen 63
und 65 variiert werden kann, während dem Kanal 62 die Luft gesondert zugeführt
wird. Wenn die Klappe 66 betätigt wird, werden die den Austrittsöffnungen 61 und
64 zugeführten anteiligen Luftmengen variiert, wobei die weiter oben beschriebenen
Wirkungen erzielt werden. Bei der Anordnung nach F i g. 11 sind die Kanäle 62 und
63 nach oben versetzt, so daß die von dem Verdichter kommende Luft ungestört in
den Kanal 65 einströmen kann. In F i g. 12 sind die Kanäle 62 und 63 nicht nach
oben versetzt, sondern es ist ein gekrümmtes Umlenkorgan 67 vorgesehen, das mit
der Klappe 66 verbunden ist, um die Luft störungsfrei in den Kanal 65 eintreten
zu lassen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 13 wird jeder der beiden Luftvorhänge
mit Hilfe von zwei Austrittsöffnungen erzeugt, und zwar der äußere Luftvorhang mit
Hilfe der über Kanäle 72 und 73 gespeisten Öffnungen 70 und 71 und
der innere Luftvorhang mit Hilfe der über Kanäle 76 und 77 gespeisten Öffnungen
74 und 75. Bei jedem Paar von Kanälen ist der äußere Kanal, d. h. der Kanal 72 und
der Kanal 76, breiter als der innere Kanal. Die Verstellvorrichtung, ein
in Scharnieren bewegliches Ventilorgan, das sich aus zwei parallelen Klappen zusammensetzt,
ist an der Verbindungsstelle zwischen den Kanälen angeordnet; wenn dieses Ventilorgan
verstellt wird, variiert es die Luftmenge, die jeweils dem äußeren Kanal der beiden
Systeme zum Erzeugen von Vorhängen zugeführt wird. Die Luft strömt zwischen den
parallelen Klappen hindurch in den inneren Kanal 73 des äußeren Luftvorhanb systems
sowie unterhalb des Ventilorgans in den inneren Kanal 77 des inneren Luftvorhangsystems.
Die zu den inneren Kanälen 73 und 77 strömenden Luftmengen werden durch beliebige
Bewegungen des Ventilorgans praktisch nicht beeinflußt, sondern es wird nur die
den äußeren Kanälen 72 und 76 zugeführte Luftmenge variiert.
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Bei den Anordnungen nach F i g. 10 bis 13, wo die Klappe bzw. das
Ventilorgan kreisrung ausgebildet
ist, muß dieses Bauteil aus einem
flexiblen Material oder aus Sektoren aus einem steifen Material mit radialen Verbindungen
aus flexiblem Material in der aus F i g. 14 ersichtlichen Weise hergestellt sein;
F i g. 14 zeigt im Grundriß eine bei dem Fahrzeug nach F i g. 12 verwendbare Klappe.
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F i g. 15 zeigt schematisch ein alternatives Verfahren zum Variieren
der den Austrittsöffnungen zuzuführenden Luftmengen, wobei als Verstelleinrichtung
zur Änderung der Gaszufuhr eine einfache verschiebbare Platte verwendet wird. Diese
Platte 85 ist an der Oberseite des Fahrzeugbodens so angeordnet, daß sie nach innen
und außen über die Austrittsöffnungen 86 und 87 geschoben werden kann. Die Austrittsöffnungen
86 und 87 sind in radialer Richtung erheblich breiter, als es normalerweise der
Fall ist, und die verschiebbare Platte 85 weist Öffnungen 88 und 89 auf,
die die eigentlichen Öffnungen bilden, durch die die die Vorhänge bildende Luft
austritt. Die Öffnungen 88 und 89 besitzen eine etwas größere Breite
ais normale Öffnungen, d. h., sie sind um so viel breiter, wie es erforderlich ist,
um die maximale zusätzliche Luftmenge austreten zu lassen. Diese Öffnungen sind
in der Platte 85 so angeordnet, daß dann, wenn die Platte ihre mittlere Stellung
einnimmt, die äußere Kante der Öffnung 88 etwas außerhalb der Außenkante
der Öffnung 86 liegt, während die Innenkante der Öffnung 89 etwas innerhalb der
Innenkante der Öffnung 87 liegt; die freien Durchtrittsquerschnitte der Öffnungen
88 und 89
sind so gewählt, daß normale Luftvorhänge erzeugt werden
können. Die Luft wird den Öffnungen über einen Kanal 90 zugeführt, und man erkennt,
daß eine Bewegung der Platte 85 nach innen oder außen eine Änderung der anteiligen
Luftmengen herbeiführt, die über die Öffnungen 88 und 89 austreten. In den breiteren
Öffnungen 86 und 87 können Leitorgane vorgesehen sein. Zwar zeigt F i g. 15 eine
innerhalb des Fahrzeugbodens angeordnete Platte, doch kann sie auch an der Außenseite
des Bodens angeordnet sein, wo sie allerdings leicht beschädigt werden könnte. Ferner
kann man die relative Anordnung der breiten und der schmalen Öffnungen umkehren
und die schmalen Öffnungen 88 und 89 im Fahrzeugboden und die breiten Öffnungen
86 und 87 in der verschiebbaren Platte 85 ausbilden.
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Es sei bemerkt, daß Luft von dem inneren Luftvorhangsystem zu dem
äußeren Luftvorhangsystem umgelenkt wird, wenn bei Vergrößerung des Höhenabstandes
zwischen Fahrzeugboden und überschwebter Fläche der Druck im Nebenpolster erhöht
werden soll. Das Fahrzeug wird so ausgebildet, daß im normalen Betriebsfall der
Druck im Nebenpolster der Hälfte des Drucks in dem Hauptpolster entspricht. Es ist
dann möglich, die senkrechte Schubkraft über den normalen Wert hinaus durch eine
Erhöhung des Drucks in dem zweiten Polster zu vergrößern, und eine Verminderung
der senkrechten Schubkraft durch eine Herabsetzung des Drucks in dem zweiten Polster
herbeizuführen.
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F i g. 16A und 16B zeigen eine Einrichtung zur Durchführung des Schwebehöhenregelverfahrens,
wonach die Grundfläche des Gaskissens bei Vergrößerung des mittleren Höhenabstandes
zwischen dem Fahrzeugboden und der überschwebten Fläche symmetrisch vergrößert und
bei Verringerung dieses Abstandes symmetrisch verkleinert wird. F i g. 16 A und
16 B zeigen schematisch ein solches Verfahren zum Verlagern einer Austrittsöffnung
gegenüber dem Fahrzeugboden. Die normale schmale Öffnung zum Erzeugen eines Luftvorhangs
ist hier durch eine breite Öffnung 91 ersetzt. Oberhalb der Öffnung 91 befindet
sich als Verstellvorrichtung zur Änderung der Lage der Umfassungsbegrenzung des
Gaskissens eine verschiebbare Platte 92 mit einer schmalen Öffnung 93. Diese Öffnung
93 ist der normalen Öffnung im Boden der vorstehend beschriebenen Fahrzeuge gleichwertig,
und wenn Luft aus dieser Öffnung austritt, bildet sie einen ersten Luftvorhang;
die Öffnung 93 ist ringförmig ausgebildet, oder sie setzt sich aus einem ringförmigen
Satz von Öffnungen zusammen. In F i g. 17 A befindet sich die Öffnung 93 in ihrer
mittleren Stellung. Durch Verstellen der Platte nach innen oder außen in einer allgemein
radialen Richtung kann man die Öffnung verlagern und somit den Luftvorhang entsprechend
verändern. Wenn die Öffnung 93 nach innen verlagert wird, d. h. auf den Mittelpunkt
des Fahrzeugs nach F i g. 16 B zu, bewegt sich die Kante des Polsters nach innen,
und dies hat eine Verkleinerung der Polsterfläche zur Folge. Bewegt man dagegen
die Öffnung 93 vom Fahrzeugmittelpunkt aus weiter nach außen, so vergrößert sich
die Polsterfläche. Eine bewegliche Platte 92 läßt sich leicht bei geraden Abschnitten
der Öffnung am Boden des Fahrzeugs vorsehen; wenn die Öffnungen gekrümmt sind, ist
es erforderlich, dafür zu sorgen, daß die Platten übereinander hinweggleiten können,
wenn sie nach innen oder außen verstellt werden, um so die Änderung ihrer Umfangsabstände
auszugleichen. In der breiteren Öffnung 91 können Leitorgane 94 angeordnet
sein. Bei Anwendung des Verfahrens werden die Platten 92 so verschoben, daß das
Gaskissen symmetrisch verkleinert oder vergrößert wird.
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Ein alternatives Verfahren zum Variieren der wirksamen Polsterfläche
bei Vorhangsystemen, bei denen mindestens ein Teil der die Vorhänge bildenden Luft
zurückgewonnen wird, ist in F i g. 17 dargestellt. Hierbei ist im Boden des Fahrzeugs
eine Austrittsöffnung 100 am äußeren Rand des Bodens vorgesehen, und eine
Rückgewinnungsöffnung 101
ist ebenfalls am Fahrzeugboden gegenüber der Austrittsöffnung
100 etwas nach innenbords versetzt ausgebildet. Eine weitere Rückgewinnungsöffnung
102
ist im Fahrzeugboden noch weiter innenbords als die erste Rückgewinnungsöffnung
101 vorgesehen. Die Rückgewinnungsöffnungen 101 und 102 stehen über Kanäle
103 und 104 mit einem gemeinsamen Rückgewinnungskanal 105 in Verbindung.
Als Verstellvorrichtung ist eine verschiebbare Platte 106 zwischen den beiden
Rückgewinnungsöffnungen so angeordnet, daß der Durchtrittsquerschnitt der öffnungen
variiert werden kann. Während des Betriebs tritt Luft aus der Öffnung
100 aus, und ein Teil der einen Vorhang bildenden Luft wird über die Öffnung
101
zurückgewonnen, wobei weitere Luft über die Öffnung 102 zurückgewonnen
bzw. zurückgesaugt wird. Die verschiebbare Platte 106 kann die eine oder andere
Rückgewinnungsöffnung vollständig verschließen; wenn z. B. die äußere Rückgewinnungsöffnung
101 geschlossen ist, erstreckt sich das Polster praktisch nur bis zu der
inneren Rückgewinnungsöffnung 102. Wenn dagegen die innere Rückgewinnungsöffnung
102 geschlossen ist, erstreckt sich das Polster nach außen bis zu der äußeren Rückgewinnungsöffnung
101.
Eine Abstufung der wirksamen Polsterfläche läßt sich zwischen diesen beiden Grenzen
durch Verschieben der Platte 106 erzielen.
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F i g.18 veranschaulicht ein Verfahren zum Variieren der Polsterfläche
ähnlich dem in F i g. 17 gezeigten Verfahren; hierbei ist als Verstellorgan eine
drehbare Platte oder Klappe 107 vorgesehen, um die anteiligen Luftmengen zu variieren,
die über die Rückgewinnungsöffnungen 101 und 102 zurückgeleitet wird; die schwenkbare
Platte 107 ist an Stelle der verschiebbaren Platte 106 vorgesehen.