DE1284865B - Hydrofoil with equipment for automatic roll and pitch stabilization - Google Patents
Hydrofoil with equipment for automatic roll and pitch stabilizationInfo
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Description
einer selbsttätig wirkenden Steuervorrichtung ge- ίο der künstlichen Stabilisierung, ausreichend groß vortrennt regelbare Luftmengen so zugeführt werden gesehen ist. Da weiterhin der eigenstabile Flügel auf können, daß die durch die Strömung an den Flächenteilen erzeugten Normalkräfte zum Fahrzeugschweran automatically acting control device ge ίο the artificial stabilization, separates sufficiently large controllable air quantities are thus seen to be supplied. Since the inherently stable wing continues can that the normal forces generated by the flow on the surface parts to the vehicle heavy
punkt je einen Hebelarm bilden, mit denen sie entgetauchten Flügeln, insbesondere im Bereich höherer Geschwindigkeit, eine bessere Seefähigkeit als die konventionellen Bootstypen, und ihre Geschwindig-point each form a lever arm with which they submerged wings, especially in the area of higher Speed, better seaworthiness than conventional boat types, and their speed
winkel und der Tauchungsschwingungen des Bugflügels das Einsetzen des Bootskörpers in die Wellenkämme weitgehend zu verhindern.angle and the submerged vibrations of the bow wing, the insertion of the hull into the wave crests largely to prevent.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Tragflügelboot mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß der Bugtragflügel als bei Fahrt teilweise austauchender, mit in an sich bekannter Weise um mindestens 35° zum WasserspiegelAccording to the invention, the object is achieved in a hydrofoil with the features mentioned at the beginning solved in that the bow wing as partially diverging when driving, with in itself known Point at least 35 ° to the water level
die Wellenkontur anspricht, muß die künstliche Stabilisierung bei den bisherigen Vorschlägen die vollen, von dem Flügel erzeugten Momente über-the wave contour responds, the artificial stabilization in the previous proposals must the full moments generated by the wing.
gegengesetzt gerichtete Drehmomente erzeugen. 15 winden, um die Roll- und Stampfwinkel verkleinern Bekanntlich besitzen Tragflügelboote mit teil- zu können. Außerdem sind die bisher verwendetengenerate oppositely directed torques. Wind 15 to reduce the roll and pitch angles It is well known that hydrofoils have to be able to part with. In addition, the previously used
elektronisch-hydraulischen Steuerungen mit Auftriebsbeeinflußung der Flügel durch Anstellwinkeloder Klappensteuerung, die zwei Kraftquellen zuelectronic-hydraulic controls with lift influence of the wings by angle of attack or Flap control, the two power sources shut
keit läßt sich in Wellenhöhen aufrechterhalten, bei ao ihrer Funktion erfordern, kompliziert, kostspielig und welchen die letzteren mit der Fahrt heruntergehen störungsanfällig.speed can be maintained at wave heights, if their function requires, complicated, expensive and which the latter go down with the journey prone to failure.
müssen. Als Nachteil werden jedoch bisher die stoß- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diehave to. However, as a disadvantage so far, the impact of the invention is based on the object
artig eingeleiteten Rollbewegungen empfunden, durch Roll- und Stampfwinkel von Tragflügelbooten mit
welche die Passagiere unangenehmen Vertikal- und teilweise ausgetauchten Tragflügeln im Seegang zu
Querbeschleunigungen ausgesetzt sind. Auch in der 25 verkleinern, die auftretenden Beschleunigungen zu
Fahrt gegen die Richtung der Wellen können die vermindern und durch Verkleinerung der Stampf-Vertikalbeschleunigungen
gelegentlich eine derartige
Größenordnung annehmen, daß sie auf die Dauer
nicht von den Passagieren ertragen werden. Das
Fahrverhalten in Richtung mit den Wellen, wo die 30
Wellenbegegnungs-Frequenz kleiner wird, ist zwar
weicher, aber hier können die Stampfbewegungen
unter dem Einfluß der Orbitalbewegung in den Wellen
so groß werden und in ihrer Phase gegenüber derfelt like initiated roll movements, through roll and pitch angles of hydrofoil boats with which the passengers are exposed to uncomfortable vertical and partially submerged hydrofoils in the sea to lateral accelerations. Also reduce in FIG. 25, the accelerations that occur when traveling against the direction of the waves can reduce them and, by reducing the pitching vertical accelerations, occasionally such
Order of magnitude assume they will in the long run
cannot be endured by the passengers. That
Driving behavior in the direction of the waves, where the 30th
Wave encounter frequency becomes smaller, though
softer, but here can the stomping movements
under the influence of the orbital movement in the waves
so big and in their phase opposite the
Wellenkontur eine so starke Verschiebung erfahren, 35 geneigten Seitenteilen versehenem Tragflügel ausgedaß das erwähnte Eintauchen des Bootskörpers in bildet ist, dessen Eintauchbreite bei Fahrt in der die Wellen unter erheblichen Geschwindigkeitsver- Fahrtwasserlinie so bemessen ist, daß der Bugtraglusten eintritt. flügel für sich dem Fahrzeug eine indifferente RoIl-Wave contour experienced such a strong shift that 35 inclined side panels provided hydrofoil extended the mentioned immersion of the boat hull in forms, the immersion width when driving in the the waves under considerable speed change is so dimensioned that the bow gusts entry. wing for the vehicle an indifferent role
Bei Tragflügelbooten mit vollgetauchten Trag- Stabilität, aber noch ausreichende Tauchtiefenstabilität flügeln ist es bekannt (britische Patentschrift 934 882, 40 verleiht.For hydrofoils with fully submerged carrying stability, but still sufficient diving depth stability wings it is known (British patent specification 934 882, 40 confers.
USA.-Patentschrift 3 221698) Luftaustrittsöffnungen Unter Fahrtwasserlinie wird die Konstruktions-USA.-Patent 3 221698) Air outlet openings Under the fairway line, the construction
an den Tragflügeln vorzusehen und mit der Steuerung Wasserlinie (CWL) verstanden, welche der Flügel mit
des durch die Luftaustrittsöffnungen austretenden der normalen, in der Konstruktion vorgesehenen Zu-Luftstroms
eine Auftriebsänderung an der zugehörigen ladung und bei der Reisegeschwindigkeit des Bootes
Fläche zu erzeugen und so das Boot gegen Rollen 45 erreicht, d. h. bei der Geschwindigkeit, bei welcher
und Stampfen zu stabilisieren. Zur Steuerung werden die Antriebsmaschine ihre Dauerleistung abgibt.
Neigungs- und Vertikalbeschleunigungsmesser ver- Durch die erfindungsgemäße Lehre werden dieto be provided on the hydrofoils and with the waterline control (CWL) understood which of the wings can generate a change in lift on the associated cargo and the cruising speed of the boat surface with the normal supply air flow exiting through the air outlet openings, and so on reached the boat against rolling 45, ie at the speed at which and pitching to stabilize. For control purposes, the prime mover delivers its continuous power.
Inclination and vertical accelerometer are through the teaching according to the invention
wendet. vorteilhaften Eigenschaften eines teilweise getauchtenturns. advantageous properties of a partially submerged
Weiterhin ist bekannt (deutsche Patentschrift Tragflügels in bezug auf die Tiefenstabilität mit dem 951421), die Rollstabilisierung bei Kurvenfahrt eines 5° Vorteil des einfachen Ausbaus und der Zuverlässig-Tragflügelbootes mit teilgetauchten Tragflügeln da- keit einer Stabilisierung durch Luftausblasung an den durch zu erzielen, daß der Auftrieb der Seitenteile Flügeln verbunden, ohne daß die den bekannten des teilgetauchten Tragflügels ein aufrichtendes Dreh- teilgetauchten, vollstabilen Flügeln anhaftenden moment am Bootskörper erzeugt. Nachteile der großen Quermomente in Kauf genom-It is also known (German patent hydrofoil in relation to the depth stability with the 951421), the roll stabilization when cornering a 5 ° advantage of the simple expansion and the reliable hydrofoil with partially submerged wings there is a stabilization by blowing air to the by achieving that the buoyancy of the side panels is connected to the wings without the known ones of the partially submerged wing, an erecting, partially submerged, fully stable wing adhering to it moment generated on the hull. Disadvantages of the large transverse moments accepted
Bisher wurden die teilweise ausgetauchten Trag- 55 men werden müssen.So far, the partially submerged struts have had to be 55.
flügel an Tragflügelbooten mit einem teilweise aus- Besonders zweckmäßig ist es, die Stützen der Tragtauchendem Bugflügel und einem vollgetauchten flügel, vorzugsweise eine Mittelstütze, mit mindestens Heckflügel so bemessen, daß die ausgetauchten Trag- zwei Luftkanälen zu versehen, welche zu Luftausflächen allein den erforderlichen Stabilitätshebelarm trittsreihen führen, die an unterhalb der Fahrwasserzur Erzeugung rückführender Momente in die Sollage 60 linie befindlichen Teilen auf der einen Seite bzw. auf aufbringen. der anderen Seite der zugehörgien Stütze angeordnetWing on hydrofoil boats with a partially off- It is particularly useful to support the support diver Bow wing and a fully submerged wing, preferably a central support, with at least The rear wing is dimensioned so that the exposed supporting two air ducts are provided, which lead to air outward surfaces only the required stability lever arm leads to rows of steps that lead to below the fairway Generation of returning moments in the target position 60 line located parts on the one hand or on raise. arranged on the other side of the belonging support
Ein Tragflügel wird außerdem so bemessen, daß sind, und für jede Luftaustrittsreihe jeder Seite je er eine Tauchtiefenstabilität besitzt. Tauchtiefenstabi- ein Luftregelventil vorzusehen. Die Luftaustrittsreihen lität ergibt sich, wenn beim Verlassen einer in der werden dabei vorteilhafterweise an unterhalb des Konstruktion vorgesehenen Normaltauchtiefe in CWL 65 Tragflügels angeordneten, an sich bekannten Verrückführende Kräfte auftreten, welche den Flügel in längerungen der Stützen vorgesehen. Die Ventile die Normaltauchung zurückzuführen trachten. werden in ungekrängter Fahrt vorteilhafterweise ge-An airfoil is also dimensioned in such a way that, and for each air outlet row on each side, it has a diving depth stability. An air control valve is to be provided. The air outlet rows quality results when, when leaving a normal diving depth in CWL 65 airfoil, which are advantageously arranged at the normal diving depth provided below the construction, occur, which are known as displacement forces, which provide the wing in extensions of the supports. Try to return the valves to normal diving. are advantageously driven in a non-heeled ride
Die Stabilisierung dieser Boote erfolgt nach einer schlossen, und bei ihrer Betätigung in der einenThe stabilization of these boats takes place after one closed, and when they are operated in one
Richtung wird Luft in zunehmender Menge nach den Luftaustrittsöffnungen auf der einen Seite der Stützen und bei der Betätigung in der anderen Richtung nach den Luftaustrittsöffnungen auf der anderen Seite der Stützen geführt.Direction is air in increasing quantities towards the air outlet openings on one side of the supports and when actuated in the other direction to the air outlet openings on the other side of the Supports led.
Zweckmäßigerweise ist bei dem erfindungsgemäßen Tragflügelboot der mittlere Teil des Bugflügels in an sich bekannter Weise umgekehrt V-förmig gekielt, und jede der beiden Seiten des Mittelteils ist mit Luftaustrittsreihen versehen, deren Luftzuführung, getrennt durch je ein Luftventil, geregelt wird.In the hydrofoil according to the invention, the middle part of the bow wing is expediently on as is known, inverted V-shaped keeled, and each of the two sides of the central part is with Air outlet rows are provided, the air supply of which is regulated separately by an air valve each.
Weiterhin sind zweckmäßigerweise an dem mittleren Teil des Bugflügels Luftaustrittsreihen vorgesehen, deren Luftregelventile in an sich bekannter Weise durch einen auf Vertikalbeschleunigung ansprechenden Beschleunigungsmesser gesteuert werden. Diese Luftregelventile können auch durch einen auf Orbitalwinkel der Wellenbewegung ansprechenden Fühler gesteuert werden.Furthermore, air outlet rows are expediently provided on the middle part of the bow wing, their air control valves in a manner known per se by a responsive to vertical acceleration Accelerometer can be controlled. These air control valves can also be controlled by an orbital angle The sensor responsive to the wave motion can be controlled.
Zur Herabsetzung des Auftriebs sind die Luftregelventil des mittleren Teiles des Bugflügels so eingerichtet, daß sie vom Pilotenstand aus geöffnet werden können. Dabei soll in an sich bekannter Weise der ganze Bugflügel im Anstellwinkel verstellbar sein. Der mittlere Teil des Bugflügels wird vorteilhafterweise mit einer einstellbaren Hilfsklappe an seiner Hinterkante versehen, wobei ebenfalls in an sich bekannter Weise der ganze Bugflügel im Anstellwinkel verstellbar ist.The air control valves are used to reduce buoyancy of the middle part of the bow wing set up so that it can be opened from the pilot's position can be. The entire bow wing should be adjustable in the angle of attack in a manner known per se. The middle part of the bow wing is advantageously provided with an adjustable auxiliary flap on its Provided rear edge, also in a known manner, the entire bow wing at the angle of attack is adjustable.
Zur Erzeugung von Rollmomenten können als die zwei zugeordneten Flächenteile die beiderseits des Schwerpunkts liegenden Flügelhälften des vollgetauchten Heckflügels oder die Hälften des Bugflügelmittelteils oder auch die beiden Profilseiten einer Bugflügelstütze, vorzugsweise einer Mittelstütze, benutzt werden. Zur Erzeugung von Stampfmomenten werden die vor und hinter dem Schwerpunkt liegenden Flächenteile des Heckflügels und des Bugflügels (Flügelmittelteil) herangezogen. Als Luftaustrittsreihe kann dabei eine Reihe getrennter Öffnungen oder auch ein durchgehender Schlitz vorgesehen sein.In order to generate rolling moments, the two associated surface parts can be those on both sides of the The center of gravity of the wing halves of the fully submerged rear wing or the halves of the middle section of the bow wing or the two profile sides of a bow wing support, preferably a center support, to be used. To generate pitching moments, those in front of and behind the center of gravity are used Surface parts of the rear wing and the bow wing (wing center part) are used. As an air outlet row a number of separate openings or a continuous slot can be provided.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß gute Seegangseigenschaften erreicht werden. Die Rollwinkel können je nach Wellenformation bis auf ein Fünftel und die Stampfwinkel etwa auf ein Drittel bis ein Viertel herabgesetzt werden. Die Vertikal- und Querbeschleunigungen werden dadurch so weit verkleinert, daß die Fahrgäste sie nicht mehr als unangenehm empfinden. Es können in der achterlichen See Wellenhöhen ohne wesentliche Berührung mit der Wasseroberfläche durchfahren werden, in welchen ungesteuerte Boote in die Wellenkämme einschlagen. Die Eigenstabilität des einfachen und zuverlässigen Flügelsystems der vorliegenden Erfindung ist gegenüber den bekannten Vorrichtungen stark verkleinert, so daß die künstliche Stabilisierung nur den reduzierten Störungsmomenten entgegenwirken muß, wodurch die neue Stabilisierungseinrichtung sehr viel wirksamer wird.The advantages achieved by the invention are in particular that good swell properties can be achieved. Depending on the wave formation, the roll angles can be up to a fifth and the pitch angles can be reduced to about a third to a quarter. The vertical and lateral accelerations are thereby reduced in size to such an extent that the passengers no longer find them uncomfortable. There can be wave heights in the aft sea without significant contact with the water surface are driven through, in which uncontrolled boats hit the crests of the waves. The inherent stability the simple and reliable wing system of the present invention is over the known Devices greatly reduced, so that the artificial stabilization only the reduced disturbance moments must counteract, whereby the new stabilization device is much more effective.
An Hand der Zeichnung werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Embodiments of the present invention are illustrated by way of example with the aid of the drawing.
F i g. 1 zeigt eine Ansicht des Fahrzeuges von unten mit dem Flügeltandem,F i g. 1 shows a view of the vehicle from below with the wing tandem,
F i g. 2 eine Ansicht des vollgetauchten Heckflügels von hinten mit Blick auf den Spiegel des Bootskörpers, F i g. 2 a view of the fully submerged stern wing from behind with a view of the mirror of the boat hull,
Fig. 2a eine Aufsicht auf den Heckflügel der F i g. 2, wobei die eine Flügelhälfte die Luftaustrittsreihen und die andere Hälfte gestrichelt die Luftkanäle zeigt,Fig. 2a is a plan view of the rear wing of the F i g. 2, with one wing half the air outlet rows and the other half shows the air ducts in dashed lines,
F i g. 3 eine Ansicht des teilgetauchten Bugflügels von hinten mit Schnitt durch den Bootskörper,F i g. 3 a view of the partially submerged bow wing from behind with a section through the hull,
F i g. 3 a eine Aufsicht auf den Bugflügel der F i g. 3, wobei auf der einen Seite die Luftaustrittsreihen und auf der anderen Seite gestrichelt die Luftkanäle dargestellt sind,F i g. 3 a is a plan view of the bow wing of FIG. 3, with the air outlet rows on one side and on the other side the air ducts are shown in dashed lines,
F i g. 3 b eine Seitenansicht der Mittelstütze des Bugflügels nach F i g. 3,F i g. 3 b a side view of the center support of the bow wing according to FIG. 3,
F i g. 4 eine andere Ausführungsform des teilgetauchten Bugflügels in Ansicht von vorn mit Schnitt durch den Bootskörper,F i g. 4 shows another embodiment of the partially submerged bow wing in a view from the front with a section through the hull,
F i g. 4 a eine Seitenansicht einer verlängerten Seitenstütze des Bugflügels nach F i g. 4.F i g. 4 a is a side view of an extended side support of the bow wing according to FIG. 4th
In der Fig. 1 ist 1 der Bootskörper des Tragflügelbootes, an welchem am Heck an der Stütze 4 (F i g. 2) der Heckflügel 2 und am Bug an den Stützen5, 6 und 7 (Abb. 3 und 4) der Bugflügel 3 angeordnet ist.In Fig. 1, 1 is the hull of the hydrofoil, on which at the stern on the support 4 (Fig. 2) the rear wing 2 and on the bow to the Supports 5, 6 and 7 (Fig. 3 and 4) of the bow wing 3 is arranged.
Der vollgetauchte Heckflügel 2 der F i g. 2 ist vorzugsweise eben ausgebildet. Er kann auch eine leichte V-Form besitzen, wodurch die Fahreigenschaften verbessert, aber die später beschriebene Stabilisierung unwirksamer wird, weil der Hebelarm hx bzw. Zi2 der Auftriebsresultierenden A t bzw. A2 der Flügelhälfte verkleinert wird. Durch eine umgekehrte V-Form, die gestrichelt dargestellt ist, wird der wirksame Hebelarm der Stabilisierung vergrößert, aber vor allem das Kurvenverhalten verschlechtert. Der Flügel ist in dem Beispiel durch eine einzige Mittelstütze oder Ruder 4 mit dem Bootskörper verbunden. Mit Vorteil können auch zwei Stützen bzw. Ruder vorgesehen werden, weil dadurch die Spannungen im Flügel herabgesetzt werden, so daß seine Streckung erhöht und eine größere Tiefe an den Flügelenden vorgesehen werden kann. Hierdurch wird der Hebelarm h und die Wirksamkeit der Steuerung vergrößert. Der Heckflügel trägt nicht zur Eigen-Querstabilität des Fahrzeuges bei.The fully submerged rear wing 2 of FIG. 2 is preferably flat. It can also have a slight V-shape, which improves the driving characteristics, but the stabilization described later becomes ineffective because the lever arm h x or Zi 2 of the lift resultant A t or A 2 of the wing half is reduced. An inverted V-shape, which is shown in dashed lines, increases the effective lever arm of the stabilization, but above all it worsens the cornering behavior. In the example, the wing is connected to the hull by a single central support or rudder 4. It is also advantageous to provide two supports or rudders, because this reduces the tension in the wing, so that its elongation is increased and a greater depth can be provided at the wing tips. This increases the lever arm h and the effectiveness of the control. The rear wing does not contribute to the vehicle's inherent lateral stability.
Der in F i g. 3 dargestellte Bugflügel besitzt während der Fahrt austauchende Außenteile, deren Querneigung δ mindestens 35° beträgt. Da dieser Querneigungswinkel größer als bei den bisher verwendeten Flügeln ist, besitzt der Bugflügel eine kleinere Tauchungschar akteristik dAldT (Auftriebsänderung mit der Tauchung), so daß er weicher auf die in seiner Längsachsrichtung ankommenden Wellen anspricht. Die Eintauchbreite b des Flügels wird nur so groß vorgesehen, daß das Fahrzeug in der Fahrtwasserlinie höchstens eine indifferente Rollstabilität besitzt, d. h., bei Querneigungen des Fahrzeuges werden höchstens Gleichgewichtserhaltende, aber keine rückführenden Momente erzeugt. Das hat zur Folge, daß die Rollbewegungen bei quer anlaufender See nicht mehr stoßartig eingeleitet werden und die sonst bei eigenstabilen Flügeln auftretenden Beschleunigungen ganz erheblich vermindert werden.The in F i g. The bow wing shown in FIG. 3 has outer parts which extend during the journey and whose transverse inclination δ is at least 35 °. Since this bank angle is greater than that of the wings previously used, the bow wing has a smaller Tauchungschar akteristik dAldT (change in lift with the dive), so that it responds more smoothly to the waves arriving in its longitudinal direction. The immersion width b of the wing is only provided so large that the vehicle has at most an indifferent roll stability in the waterline, that is, when the vehicle is banked, at most equilibrium-maintaining, but no restoring moments are generated. The consequence of this is that the rolling movements are no longer initiated abruptly when the sea is approaching transversely, and the accelerations that otherwise occur with inherently stable wings are considerably reduced.
Der Flügel ist in dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 durch eine Mittelstütze 5 und zwei Flossen 7 mit dem Bootskörper verbunden. Unter Flossen werden asymmetrisch profilierte Stützen verstanden, die bei ihrer Eintauchung eine Auftriebskraft in aufrichtendem Sinne erzeugen.The wing is in the embodiment of FIG. 3 by a central support 5 and two fins 7 connected to the hull. Fins are asymmetrically profiled supports that generate a buoyancy force in the righting sense when they are immersed.
Die beiden zugeordneten Flächenteile, die am Heckflügel zur Rollstabilisierung des Fahrzeuges herangezogen werden, sind die beiden Flügelhälften,The two assigned surface parts that are used on the rear wing for roll stabilization of the vehicle are the two halves of the wing,
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deren AuftriebsresultierendeA1 und A2 je einen geber geöffnet und die Querkraft, z.B. A4, herab-Hebelarm H1 und Zz2 zum Fahrzeugschwerpunkt 5 mit gesetzt, so daß die Auftriebskraft A S auf der der entgegengesetztem Drehsinn bilden (Fig. 2). Drehrichtung zugekehrten Seite überwiegt und einwhose lift resultant A 1 and A 2 each open a transmitter and the transverse force, for example A4, down lever arm H 1 and Zz 2 set to the vehicle center of gravity 5, so that the lift force AS forms on the opposite direction of rotation (Fig. 2). Direction of rotation facing the side predominates and one
Jede Flügelhälfte ist entsprechend der Fig. 2a mit aufrichtendes Moment um den Schwerpunkte entzwei Reihen von Luftaustrittsöffnungen 8 ν und 8 h 5 steht. Die Gegenkraft in dem Schwerpunkt ist in versehen, denen die Luft durch die beiden Kanäle 9 ν diesem Falle die Beschleunigungskraft Bs. und 9h zugeführt wird. Der Luftzulaß wird für jede Gemäß Fig. 4 können statt einer MittelstützeEach wing half is in accordance with FIG. 2a with a righting moment around the center of gravity in two rows of air outlet openings 8 ν and 8 h 5. The counterforce in the center of gravity is provided in, which the air through the two channels 9 ν in this case the acceleration force B s . and is fed for 9 h. According to FIG. 4, the air inlet is for each one instead of a central support
Austrittsreihe einer Flügelhälfte getrennt durch ein auch die beiden unterhalb des Tragflügels vorgesehe-Luftventil 10 geregelt; diese Ventile werden Vorzugs- nen Verlängerungen 13 der Seitenstützen 6 (in F i g. 4 weise in den Flügel an die Stelle des Stützenan- io nur auf der rechten Flügelseite dargestellt) zur Herschlusses gelegt. Die Ventile werden durch die auf vorbringung stabilisierender Rollmomente verwendet die Seegangsbewegungen ansprechende Geräte bzw. werden. Die Ausbildung und Steuerung der beiden Meßwertgeber, die in dem Schutzkasten 11 unter- Verlängerungen ist die gleiche, wie sie für die Mittelgebracht sind, über ein sich innerhalb der Stütze 4 stütze beschrieben ist. Es können aber auch jede der befindliches Verbindungsglied, z. B. eine Druckstange 15 beiden Verlängerungen 13 nur Luftaustrittsöffnun- bzw. ein Druckrohr, betätigt. In dem in Fig. 2a gen 8 nach je einer, zueinander entgegengesetzten dargestellten Beispiel wird die Luftmenge für die Seiten erhalten, so daß jede ein Rollmoment nach linke Flügelhälfte durch das vorderste und hinterste nur einer Seite auslöst.Exit row of one wing half separated by an air valve also provided for the two below the wing 10 regulated; These valves are preferably extensions 13 of the side supports 6 (in FIG. 4 wise in the wing instead of the support anio shown only on the right wing side) to the conclusion placed. The valves are used by applying stabilizing roll moments the swell movements responding devices or become. The training and control of the two Transmitter, which is in the protective box 11 under-extensions is the same as those placed for the funds are, about a support within the support 4 is described. However, any of the located link, e.g. B. a push rod 15 two extensions 13 only Luftaustrittsöffnun- or a pressure pipe, actuated. In the gene in Fig. 2a 8 after each one, opposite to each other In the example shown, the air volume for the sides is obtained, so that each has a roll moment after left wing half triggered by the foremost and rearmost only one side.
Luftventil und diejenige für die rechte Flügelhälfte Als zugeordnete, Rollmomente erzeugende Flä-Air valve and the one for the right wing half As assigned, rolling moments generating surface
durch die beiden mittleren Ventile getrennt gesteuert, ao chenteile können auch die beiden Hälften des Bug-Die Luft für die Speisung der Flügel wird über die flügelmitelteils 3m dienen (Fig. 3 und 3a). Die Anhohle Stütze bzw. das Ruder 4 den Ventilen züge- Ordnung der Luftaustrittsreihen, der Ventile und der führt. Die Betätigung derselben durch die Meßwert- Steuerung ist dann die gleiche wie sie für den Heckgeber ist derart vorgesehen, daß der Auftrieb durch flügel2 beschrieben wurde und in Fig. 2 und 2a die hintere Reihe8h gesteuert wird und daß die 35 dargestellt ist. Um die Hebelarmen der Auftriebsvordere Reihe 8 ν nur zur Erreichung der Auftrieb- resultierenden A gegenüber dem Fahrzeugschwerkleinstwerte zugeschaltet wird, wenn die Luftmenge punkt S, zwecks Erhöhung der Wirksamkeit der der hinteren Reihe den Sättigungsgrad des Flügels Stabilisierung, zu vergrößern, kann das Flügelmittelerreicht hat. In der ungekrängten Fahrt sind die Ven- teil, wie in F i g. 4 gestrichelt dargestellt, umgekehrt tile für die hinteren Reihen beider Flügelhälften so 30 V-förmig (dachförmig) gekielt werden. Die Luft weit geöffnet, daß eine Luftmenge austritt, die einen kann, sofern keine Mittelstütze angeordnet ist, nach mittleren Auftrieb ergibt. Zur Erzeugung von rück- jeder Hälfte des Mittelteils 3 m auch durch je eine führenden Momenten beim Eintritt einer Roll- Seitenstütze 6 zugeführt werden, bewegung werden die Ventile der beiden Flügel- Zur Erzeugung von stabilisierenden Stampfhälften durch die Meßwertgeber im entgegengesetzten 35 momenten dienen als zugeordnete Flächenteile der Sinne in der Weise betätigt, daß auf der sich heben- Heckflügel 2, dessen Auftriebskraft den Hebelarm Zi4 den Flügelhälfte die austretende Luftmenge vermehrt zum Fahrzeugschwerpunkt S bildet, und das Bug- und damit der Auftrieb vermindert wird, während flügelmittelteil 3 m, dessen Auftriebskraft den Hebelauf der sich senkenden Hälfte die Luftmenge ver- arm hB zum Schwerpunkt mit entgegengesetztem kleinert und dadurch der Auftrieb erhöht wird. 40 Drehsinn besitzt (Fig. 1). Zur Bekämpfung der Die Außenteile des Bugflügels 3 derFig. 3 können Stampfschwingungen werden dann die Ventile 10 nicht zur Erzeugung von stabilisierenden Rollmomen- der beiden Hälften des Heckflügels 2 sowie die Venten benutzt werden, da ihre Auftriebsresultierende As tile 10 der beiden Hälften des Bugflügelmittelteils einen unzureichenden Hebelarm zum Schwerpunkt5 3m (Fig. 3 und 4) durch die Meßwertgeber im gleibildet. Die Erfindung benutzt daher als zugeordnete 45 chen Sinne in der Weise betätigt, daß die Luftmenge Flächenteile die beiden sich unter der Wasserlinie an dem sich hebenden Flügel vermehrt und an dem CWL befindlichen Profilseiten der Mittelstütze 5. Ihre sich senkenden Flügel gedrosselt wird. Querkraftresultierenden Ai und A5 besitzen die sehr In den meisten Fällen genügt es, die rückführen-controlled separately by the two middle valves, ao chenteile can also be used for the two halves of the bow-The air for feeding the wing is used via the wing center part 3m (Fig. 3 and 3a). The hollow support or the rudder 4 the valves pull-order of the air outlet rows, the valves and the leads. The operation thereof is represented by the measured value controlling then the same as for the rear transmitter is provided such that the lift has been described by flügel2 and the rear Reihe8 is controlled h in Fig. 2 and 2a and that the 35 is shown. In order to activate the lever arms of the front row of lift 8 ν only to achieve the lift resulting A compared to the vehicle gravity minimum values, when the air volume point S, in order to increase the effectiveness of the stabilization of the rear row, the degree of saturation of the wing, the wing center has reached. In the non-heeled travel, the valves are, as in FIG. 4 shown in dashed lines, reversed tile for the back rows of both wing halves so 30 V-shaped (roof-shaped) are keeled. The air is wide open so that an amount of air escapes which, if no central support is arranged, results in medium buoyancy. To generate back each half of the middle part 3 m also by one leading moment each at the entrance of a rolling side support 6, the valves of the two wings are used as associated movement Area parts of the senses actuated in such a way that on the lift-up rear wing 2, the lift force of which the lever arm Zi 4 forms the wing half, the amount of air exiting increases to the vehicle's center of gravity S , and the nose and thus the lift is reduced, while the wing center part 3 m, whose buoyancy force reduces the lever on the lowering half of the air volume h B to the center of gravity with the opposite, and thereby increases the buoyancy. Has 40 sense of rotation (Fig. 1). To combat the outer parts of the bow wing 3 derFig. 3 pitch vibrations, the valves 10 cannot be used to generate stabilizing roll moments of the two halves of the rear wing 2 and the vents, since their lift resultant A s tile 10 of the two halves of the bow wing center part has an insufficient lever arm to the center of gravity 5 3m (Fig. 3 and 4) formed by the transducers in the same. The invention therefore uses as associated 45 chen sense actuated in such a way that the amount of air surface parts the two under the waterline on the rising wing and on the CWL located profile sides of the center support 5. Your lowering wing is throttled. Shear force resulting A i and A 5 have the very In most cases it is sufficient to return the
großen Hebelarme h4 und hS gegenüber dem den Rollmomente nur durch den Heckflügel 2 aufSchwerpunkt S, so daß die Steuerung trotz der ver- 50 bringen zu lassen. In diesem Fall wird der gesamte hältnismäßig kleinen Flächen an der Stütze sehr Bugflügelmittelteil 3 m nur durch einen Ventilsatz wirksam ist. Jede Seite der Stütze S ist entsprechend gesteuert, d. h., die ganze Reihe 8V sowie die ganze Fig. 3b mit Luftaustrittsreihen 8ν und Sh versehen, Reihe 8Λ erhalten nur je ein Luftventil, zu denen je ein getrennter Luftkanal 9 ν und 9h Folgende Meßwertgeber (auf die Seegangsbewe-large lever arms h 4 and hS compared to the rolling moments only through the rear wing 2 on the center of gravity S, so that the control can be moved in spite of the. In this case, the entire relatively small area on the support very bow wing center part 3 m is only effective through a valve set. Each side of the support S is controlled accordingly, that is, the whole row 8 V as well as the whole of Fig. 3b are provided with air outlet rows 8ν and Sh , row 8 Λ only receive one air valve each, to which a separate air duct 9 ν and 9h the following transducers (on the swell
führt, so daß in der Stütze insgesamt vier getrennte 55 gungen ansprechende Fühler) werden vorzugsweise Kanäle vorgesehen sind. Oberhalb der Luftaustritts- für die Stabilisierung der vorliegenden Erfindung öffnungen ist eine Abdeckplatte 12 angeordnet, um verwendet.leads, so that in the support a total of four separate 55 responses sensors) are preferred Channels are provided. Above the air outlet for the stabilization of the present invention openings, a cover plate 12 is arranged to be used.
einen Lufteinbruch von der Atmosphäre her zu ver- Für die Rollwinkel bzw. Rollschwingungen wer-to prevent an ingress of air from the atmosphere.
hindern. den Wendekreisel und gedampfte Pendel benutzt,prevent. uses the rate gyro and steamed pendulum,
Fig. 3 zeigt, daß in diesem Beispiel die Ventile 60 deren addierte Meßwerte auf das Ventil übertragen (symbolisch als Kreis dargestellt) innerhalb des werden. Das Pendel gibt das Rückführungskomdie Meßwertgeber aufnehmenden Schutzkastens 11 mando bei statischen Krängungen, da die Querin dem Bootskörper 1 untergebracht sind. Für jeden Eigenstabilität des Bugflügels nicht ausreichend ist. der vier Kanäle ist je ein Ventil 10 vorgesehen. In Zudem führt das Pendel ein nach dem Drehkreisder ungekrängten Fahrt sind alle Ventile geschlos- 65 mittelpunkt drehendes Moment herbei, wenn es in sen. Beim Eintritt eines Rollwinkels, z. B. nach der Kurvenfahrt unter der Wirkung der Zentrifugal-Steuerbord, werden die Ventile der der Drehrichtung kraft steht, wodurch Außenkrängungen des Bootes entgegengesetzten Stützenseite durch die Meßwert- vermieden werden.3 shows that in this example the valves 60 transmit their added measured values to the valve (symbolically represented as a circle) within the will. The pendulum gives the comedy of return Measuring transducer receiving protective box 11 mando with static heeling, since the transverse the hull 1 are housed. For each intrinsic stability of the bow wing is not sufficient. a valve 10 is provided for each of the four channels. In addition, the pendulum leads according to the turning circle all valves are closed when the drive is not heeled sen. When a roll angle occurs, e.g. B. after cornering under the action of the centrifugal starboard, the valves of the direction of rotation are force, which causes the boat to heel outside opposite side of the support can be avoided by the measured value.
Für die Stampfschwingungen werden Wendekreisel verwendet. Die statische Eigen-Längsstabiltiät ist ausreichend groß, so daß ein auf Neigung ansprechendes Gerät in den meisten Fällen entbehrt werden kann. Zudem würde das Pendel durch Längsbeschleunigungen gestört werden. Es ist vorteilhaft, zur Bugflügelsteuerung zusätzlich einen Beschleunigungsmesser oder/und einen Orbitalwinkelfühler vorzusehen, um die Tauchungsschwingungen zu reduzieren, die der Bugflügel infolge der Änderung seiner wirksamen benetzten Flügelfläche und des Anströmwinkels (Orbitalbewegung) in den Wellen erfährt.Rate gyroscopes are used for pitching vibrations. The static inherent longitudinal stability is sufficiently large that a tilt-responsive device is dispensed with in most cases can. In addition, the pendulum would be disturbed by longitudinal accelerations. It is beneficial an accelerometer and / or an orbital angle sensor in addition to the bow wing control to reduce the diving vibrations that the bow wing as a result of the change its effective wetted wing surface and the angle of attack (orbital movement) in the waves learns.
Wenn die Flügelhälften getrennt gesteuert werden, wird für jede Hälfte ein Wendekreisel, dessen Achse z. B. etwa 45° zur Fahrtrichtung steht, und ein Pendel, dessen Achse in Fahrtrichtung zeigt, vorgesehen, so daß die Kreisel bei Rollbewegung in entgegengesetztem Sinn und bei Stampfbewegungen in gleichem Sinn ausschlagen, während die Pendel nur auf Rollwinkel ansprechen. Für den Fall, daß das gesamte Bugflügelmittelteil nur zur Dämpfung der Stampf- und Tauchungsschwingungen benutzt wird, genügt es selbstverständlich, nur einen Kreisel und einen Beschleunigungsmesser bzw. Orbitalfühler anzuordnen. If the wing halves are controlled separately, there is a rate gyro for each half, its axis z. B. is about 45 ° to the direction of travel, and a pendulum, the axis of which points in the direction of travel, is provided, so that the tops are in the opposite direction when rolling and in the same direction when pitching Make sense, while the pendulums only respond to roll angles. In the event that the entire The middle section of the bow wing is only used to dampen pitch and dive vibrations, It is of course sufficient to arrange only a gyro and an accelerometer or orbital sensor.
Mit dem beschriebenen Tragflügelsystem kann das Fahrzeug noch seine Fahrt mit einer tieferen Eintauchung des Bugflügels als CWL (Fig. 3) fortsetzen, wenn die Stabilisierung versagen sollte. Um in solchen Fällen die Querstabilität des Bugflügels erhöhen zu können, wird derselbe im Anstellwinkel verstellbar angeordnet.With the wing system described, the vehicle can continue its journey with a deeper immersion of the nose wing than CWL (Fig. 3) if the stabilization should fail. In order to be able to increase the transverse stability of the bow wing in such cases, the same is arranged to be adjustable in the angle of attack.
Das kann dadurch erfolgen, daß die Flossen 7 und die Stützen 6 an einem quer durch den Bootskörper laufenden, drehbar gelagerten Tragrohr 15 befestigt sind, das durch einen hydraulischen Zylinder geschwenkt werden kann. Gleichzeitig wird eine Einrichtung vorgesehen, die es erlaubt, die Ventile 10 des Bugmittelteiles 3 m vom Pilotenstand aus öffnen zu können, wodurch der Auftrieb des Mittelteils herabgesetzt wird. Bei ganz oder teilweise geöffneten Ventilen wird dann der Anstellwinkel des Flügels vergrößert, daß der Flügel das Fahrzeug zu tragen vermag. Dadurch tritt eine völlige Auftriebsverteilung nach den Flügelenden zu ein, was eine Erhöhung der Stabilität zur Folge hat. Statt der Luftspeisung des Bugflügelmittelteils kann auch die in F i g. 1 gezeigte Hilfsklappe 14 an seinen rückwärtigen Flügelteil angeordnet werden, durch welche sich der Auftrieb vermindern läßt.This can be done in that the fins 7 and the supports 6 are attached to a rotatably mounted support tube 15 running transversely through the hull and which can be pivoted by a hydraulic cylinder. At the same time, a device is provided which allows the valves 10 of the bow middle section to be opened 3 m from the pilot's position, as a result of which the buoyancy of the middle section is reduced. When the valves are fully or partially open, the angle of attack of the wing is increased so that the wing is able to carry the vehicle. This results in a complete distribution of lift towards the wing tips, which results in an increase in stability. Instead of the air feed of the bow wing center part, the one shown in FIG. 1 shown auxiliary flap 14 are arranged on its rear wing part, through which the lift can be reduced.
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