DE1506203A1 - Tragflaechen-Fahrzeug - Google Patents

Description

Tragflächenfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Tragflächenfahrzeug und insbesondere ein völlig neues und verbessertes Strebengebilde bzw. Tragflächengebilde für solch ein Fahrzeug. Die Strebengebilde gemäß der Erfindung arbeiten gemäß einem vollständig verschiedenen Prinzip gegenüber den bisher bekannten konventionellen Tragflügelbooten. Die neu entwickelten Tragflächen ermöglichen es gemäß der Erfindung, daß ein Fahrzeug mit hoher Reisegeschwindigkeit über große Entfernungen operieren kann und dabei sowohl in offener See als auch in geschützten Gewässern sich aufhalten kann β

Die bekannten Tragflügelfahrzeuge sind mit aerodynamischen flügelähnlichen Auftriebsflächen versehen, die entweder vollständig untergetaucht sind oder beim Betrieb die Wasseroberfläche aufreißen. Bei kommerzieller Verwendung der bekannten Boote ist es unwirtschaftlich, das Fahrzeug für Geschwindigkeiten ober-

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halb 40 Knoten auszulegen. Auch ist die Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs durch die von diesen Tragflügeln erzeugte Kavitation begrenzt. Solche Fahrzeuge können in rauher See nicht operieren und sind daher zur Verwendung in geschützten Gewässern bestimmt. Obwohl die Flügel nach rückwärts geschwungen, gewölbt oder die Oberfläche berührend usw. ausgebildet sein können, sind ihr Bau und die Fahrzeuggeschwindigkeit notwendigerweise durch die Kavitationseigenschaften des Mediums begrenzt- Es ist bekannt, daß diese Flügel mit bekanntem Querschnitt in der Weise einer Subkavitation arbeiten, um plötzliche Auftriebsverluste und unberechenbare senkrechte Kräfte zu vermeiden.

Der oben erwähnte obere Grenzwert von 40 Knoten berücksichtigt nicht die neuerdings bekannten Superkavitations-Tragflachen, doch begrenzt der Leistungsbedarf der Superkavitations-Tragflächenboote in ernsthafter Weise bzw. verhindert sogar deren Verwendung für kommerzielle oder private Zwecke.

Die Tragfläche mit Subkavitation eignet sich nicht für die Verwendung mit Superkavitation, da dies plötzliche und unkontrollierbare Auftriebsveränderungen ergeben würde, indem man bis zur vollen Kavitation an der oberen Auftriebsfläche herankommen würde. Die Verwendung einer Tragfläche mit Subkavitation würde sich auch durch den Leistungsbedarf verbieten. Um somit die Kavitation auf die Konstruktion einer Trag-

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BAD ORfQINAL

fläche mit Subkavitation zu beschränken, muß der Auftriebskoeffizient auf einem bescheidenen Wert, beispielsweise bei etwa 0,3 für ein bekanntes Fahrzeug bei 40 Knoten gehalten werden. Hieraus folgt, daß zum Vermeiden der Kavitation der effektive Angriffswinkel nicht über 2,9 liegen darf, der geometrische Angriffswinkel deshalb aber größer sein muß als 2,9° für ein Fahrzeug, das auch bei '."/ellengang betriebsfähig sein soll, wenn der Tragflügel die Oberfläche berührt. Wird das Schlankheitsverhältnis einer solchen Tragfläche mit dem allgemein befürworteten Wert von 2,5 festgelegt, so ist der induzierte Angriffswinkel 2,2° und der geometrische Angriffswinkel 13,1°. Dieser Wert des geometrischen Angriffswinkels ist für ein erfolgreiches Operieren in geschützten Wässern unabdingbar und aber auch zu klein, um das Befahren von rauher See zu erlauben.

Ein anderer Nachteil des Tragflügelfahrzeuges bekannter Bauweise sind die außerordentlichen Widerstandskräfte, die auf das System ausgeübt werden und die einen hohen LeJäbungsver-

brauch erfordern. Die grundlegende Theorie für ein Tragflügelboot besteht darin, den gesaraten Rumpf des Fahrzeugs aus dem Wasser zu heben, um die große Oberfläche des nassen Rumpfes zu verringern, sodaft die durch die Reibung verbrauchte Vorwärtsbewegung wesentlich verringert v/ird. Die'zum Herausheben des Rumpfes aus dem Wasser erforderliche Leistung muß kleiner sein als die vom Antriebssystem gelieferte Gesamtleistung,

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sodaß die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Erreichen der erforderlichen Geschwindigkeit beschleunigt werden kann. Bei den bekannten flügelähnlichen (Tragflächen ist jedoch noch ein verhältnismäßig großer Widerstand anzutreffen, der auf den großen wellenbildenden Widerstand bei geringen Geschwindigkeiten zurückzuführen ist, ferner auf den bei allen Geschwindigkeiten induzierten Widerstand, den Spritzwiderstand und den Widerstand, der von der großen befeuchteten Fläche der Tragflügel herrührt, die in Berührung mit dem Medium sind. Diese Widerstandskräfte sind insbesondere dann nachteilig, wenn das Fahrzeug sich gerade auf die Tragflügel erhebt.

Ein weiterer Nachteil des mit Flügeln versehenen Tragflächenfahrzeugs bekannter Bauweise besteht darin, daß es in ungeschützten Gewässern nicht mehr operieren kann. Es kann also auf offener See nicht- eingesetzt werden. Dies ist bekannt und ergibt sich aus den großen Flächen der Flügel, die durch die auf offener See vorhandenen Wellen stark beeinflußt werden.

Ein ernsthaftes Problem ist bei den mit Flügeln versehenen Tragflächenbooten beim Einsatz in offener See dadurch bedingt, daß die Flügel bei langen aufeinander folgenden Wellen (Dünung) dazu neigen, alle Auftriebseigenschaften infolge des geometrischen Angriffswinkels zu verlieren, den eine nachfolgende Welle dem Flügel erteilt, sogar dann, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 Knoten fährt. Dies ver-

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ι -ursacht eine verzögerte Beschleunigung und möglicherweise auch, ein Eintauchen von so großer Stärke, daß das Fahrzeug ins Wasser taucht.

Aus diesen Gründen können "bekannte Tragflügelboote auf hoher See fern von der Küste nicht eingesetzt werden, was auch nicht der Pail ist·

Ferner liegt ein Nachteil der bekannten Tragflügelboote darin, daß der erzeugte Auftrieb mit dem Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit wechselt, wenn die anderen Bedingungen die gleichen sind. Da das Fahrzeug eine obere Geschwindigkeitsgrenze infolge der Erfordernisse der Subkavitation hat, ist es verständlich, daß es auch eine untere Geschwindigkeitsgrenze infolge der Auftriebserfordernisse hat. Daher senkt sich der Rumpf ins Wasser infolge des nicht ausreichenden Auftriebs zurück, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb dieser Grenze absinkt.

Im Hinblick auf einige dieser Bauibeschränkungen für die bekannten Tragflügelboote ist verständlich, daß eine völlig verschiecjene Bauweise für ein Tragflächenfahrzeug angegeben werden muß, sodaß das Fahrzeug auf offener See eingesetzt werden kann, mit größerem Wirkungßgrad arbeitet und größere üeisebereiche zum Überqueren des Ozeans hat. Die vorliegende Erfindung schafft ein solches Fahrzeug und gibt eine völlig neue Bauweise eines solchen Fahrzeuges an. Die erfindungsge-

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mäße Bauweise ist insbesondere zur Verwendung in Wasser geeignet und stellt keine reine Übertragung eines aerodynamischen Elementes zur Verwendung im Wasser dar.

Allgemein sieht die Erfindung in einem ersten Ausführungsbeispiel ein Fahrzeug vor, das unter Verwendung von Tragflächen über Wasser gehalten wird. Die Tragflächen sind durch stromlinienförmige vollwandige Strebengebilde gebildet, die einen sich unterhalb der Wasseroberfläche erstreckenden Boden aufweisen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Fußpunkt des Strebengebildes mit einer gewölbten Fläche versehen, sodaß positiver Druck und Auftriebskraft hierdurch erzeugt werden, wenn die Strebengebilde eine Geschwindigkeit oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit aufweisen. Das Steuern des Fahrzeuges wird durch die Strebengebilde selbst oder durch ein bekanntes Ruder bewirkt. Beim ersten Ausführungs- ^beispiel verändert sich die von den Strebengebilden erzeugte Auftriebskraft etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, sofern der Angriffswinkel nicht einstellbar ist, um den Auftrieb konstant zu halten.

Im zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fahrzeug mit mehreren Strebengebilden versehen, die sich unterhalb der Wasseroberfläche erstrecken. Diese Verstrebungen sind durch ihre gesamte Länge hohl ausgebildet und stehen mit einer Pumpe und mit einem Behälter im Fahrzeug in Verbindung· Nach Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit

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pumpt die Pumpe Wasser unter großem Druck aus der See durch die hohlen Verstrebungen, sodaß am Fußpunkt der Tragflächen ein hoher Druck entwickelt wird und ein großer Auftrieb erzeugt wird. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Antriebssystem aus der gleichen Pumpe bestehen, die das Fahrzeug zum Aufrichten bringt. Das Steuersystem für das Fahrzeug besteht ebenfalls aus der Fahrzeugtragfläche bzw. aus einem bekannten Ruder. Der von den unter Druck gesetzten Tragflächen entwickelte Auftrieb ist von der Geschwindigkeit unabhängig, solange das Fahrzeug in gehobenem Zustand ist.

Bei beiden Ausführungsbeispielen besteht jedes Strebengebilde aus einer paarweisen Anordnung von Tragflächen, die mittels mehrerer schmaler Streben miteinander verbunden sind. Die paarweise Anordnung der Tragflächen empfiehlt sich aus Konstruktionsgründen und der Raum zwischen ihnen bietet Schutz und eine sichere Befestigung der schmalen Streben. Diese Streben bzw. Stützen haben eine doppelte Funktion. Die Streben entwickeln bei jedem Strebengebilde einen Auftrieb und zwar in einer Größe, die vom Grad des Untertauchens des Strebengebildes unter den Wasserspiegel abhängig ist. Die Streben dämpfen außerdem die senkrechte Bewegung des Strebengebildes, wenn das Fahrzeug stampft, rollt bzw. krängt. Es wird angenommen, daß die Streben etwa 10 bis 20 ^:/o des Ge samt auftriebs liefern sollen, um eine gute Federkonstante und einen guten Dämpfungsfaktro vorzusehen.

Das 'Tragflächenfahrzeug- gemäß der Erfindung weist in vorteilhafter weise ein Auftrieb-Widerstandsverhältnis auf, das viel

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größer ist als das der bekannten mit Tragflügel versehenen Fahrzeuge.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Fahrzeug so ausgebildet, daß der Primärauftrieb durch einen Bereich positiven Druckes unter ^eder Tragfläche erzeugt wird. Jede Tragfläche ist stromlinienförmig ausgebildet und erstreckt sich vom Fahrzeugrumpf bis unter die Wasseroberfläche» Die neuartigen Tragflügel sind durch Kavitation niöht beschränkt und können deshalb so ausgelegt werden, daß sie überraschend große Belastungen ihres ebenen Bereiches aufnehmen können· Der kleine eingetauchte Bereich der Tragflächen (gegenüber den Tragflügeln bei bekannten Tragflügelfahrzeugen) ergibt einen größeren Wert des Auftrieb-Widerstandverhältnisses, wogegen dieses Verhältnis weiter vergrößert wird, wenn die Elimination des in-

duzierten Widerstandes berücksichtigt wird, der duroh. die unter Druck gesetzte Tragfläche vermittelt wird, nämlich die Elimination der abreißenden. Wirbel aum Unterschied von dem wellenbildenden Fluß, ^:

Ferner ist erfindungsgemäß eine Tragfläche vorgesehen, die ihren Auftrieb (etwa 80 - 90# des G-e samt auf triebe) unabhängig von der Fahrzeuggeschwi.ndigkeit innerhalb des Geschwindigkeitsbereiches, in dem das Fahrzeug im aufgerichteten Zustand ist, liefert.

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Ferner ist erfindungsgemäß eine Tragfläche vermittelt, die in Bezug auf den durch die unter Druck gesetzten Tragflächen' gelieferten Auftriebsbeitrag zum Unterschied von den Streben, nicht von dem Angriffswinkel oder der Wölbung zur Erzeugung des Auftriebs abhängig ist und in Bezug auf die Möglichkeit der Erteilung einer senkrechten Beschleunigung im Hinblick auf das Durchschneiden der Wellen bei jeder See recht unempfindlich ist·

Die erfindungsgemäße Tragfläche hat außerdem nur wenig oder keine Wirbelbildung an der Abreißkante, sodaß demzufolge der Sogwiderstand vernachlässigbar klein oder Null ist.

Die erfindungsgemäße Tragfläche weist ferner den Vorteil auf, daß ihre senkrechte Auftriebskomponente praktisch unabhängig vom Eintauchen (Rollen) des Fahrzeuges ist. Bei der Erfindung ist die von den unter Druck gesetzten Tragflächen erzeugte Auftriebskraft unabhängig vom Rollen des Fahrzeuges, sodaß man den resultierenden Auftrieb in senkrechter Richtung durch Anwenden des Kosinus des Eintauchwinkels erhält, ein Wert, der nahezu gleichförmig ist. Bei den bekannten mit Tragflügeln versehenen Fahrzeugen verändert jedes Eintauchen des Fahrzeugs den Angriffswinkel der Tragflügel und ändert somit vollständig den von den Tragflächen gelieferten Auftrieb. Beispielsweise hat ein bekanntes Tragflügelboot einen geometrischen Angriffswinkel einschließlich der Wölbung von 5°, wenn die Tragfläche ihren Sollauftrieb entwickelt, der

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Aufrichten des Fahrzeuges notwendig ist. Ist in irgendeinem Augenblick das Eintauchen des Fahrzeuges gegenüber der an dem Fahrzeug vorbeifLießenden Strömung derart, daß das Eintauchen von dem geometrischen Angriffswinkel der Tragflächen 5 abzieht, so verschwindet in diesem Augenblick die zum Aufrichten des Fahrzeugs notwendige Auftriebskraft.

In vorteilhafter Weise ist die Tragfläche gemäß der Erfindung in ihrer Konstruktion sehr einfach, preiswert herzustellen und leicht auszufahren und einzuziehen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ferner ein Fahrzeug vermittelt, daß einen hohen Transportwirkungsgrad hat, der mit den bekannten Systemen bisher nicht erreichbar ist· Der Transportwirkungsgrad ist der Faktor, der dadurch erhalten wird, daß man das Produkt von Rumpfgewicht in Tonnen und Fahrzeuggeschwindigkeit in Knoten durch die tatsächliche Wellenleistung in HP dividert. Ferner vermittelt das erfindungsgemäße Fahrzeug ein Tragflächensystem, das keine Kavitation aufweist, unabhängig von den Schiffamanövern ist und ebenso unabhängig von Fahrzeugbewegungen infolge der Wellen ist. Ferner ist die erfindungsgemäße Tragfläche dazu geeignet, auch als Antrieb und zum Steuern des Schiffes zu .dienen»

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Die Erfindung 1st nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Flg. la eine Vorderansicht des unteren Teils einer erfindungsgemäßen Verstrebung und die schematische Darstellung der von der Verstrebung beim Durchfahren des Wassers bei einer bestimmten Geschwindigkeit erzeugten Druckverteilung,

Fig. Ib ein Schnitt von oben längs der Linie Ib-Ib der Fig. la,

Fig. Ic eine teilweise Seitenansicht des Fußes der Vorrichtung gemäß Fig. la,

Fig. 2 eine Seltenansicht des Tragflächenbootes mit den Verstrebungen der Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht des in Fig. 2 dargestellten Fahrzeuges,

Fig. 4 ein senkrechter Schnitt durch den Fuß einer weiteren erfindungpgemäßen Verstrebung unter Darstellung der örtlichen Druckverteilung am Fußpunkt der die

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Druckteilüng erzeugenden Verstrebung,

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Fig. 5 eine Ansicht der Verstrebung gemäß Fig. k von unten,

Fig. 6 ein senkrechter Längsschnitt des Fußpunktes der Verstrebung gemäß Fig. 4,

Fig. 7 ein senkrechter Schnitt durch den Fußpunkt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Verstrebung mit einer schematischen Darstellung der von der Verstrebung erzeugten örtlichen Druckverteilung,

Fig. 8 eine Ansicht der Verstrebung gemäß Fig. 7 von unten,

Fig. 9 ein senkrechter Längsschnitt längs der Linie 9-9 der Flg. 7,

Fig. Io eine Vorderansicht eines Teils der Verstrebung mit Verbindungsstützen entsprechend der Erfindung,

Fig. 11 eine Seitenansicht der in Fig. Io gezeigten Verstrebung mit Blick nach Innenbord,

Fig. 12 waagrechter Querschnitt durch den Streben längs der Linie 12-12 in Fig. 1,

Fig. 13 einen senkrechten Längsschnitt längs der Linie 13-13 der Fig. 12,

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Fig. 14 eine Seitenansicht eines Fahrzeuges mit erfindungsgemäß unter Druck gesetzten Streben,

Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug mit einer beispielhaften Steuereinrichtung,

Fig. 16 einen senkrechten Teil-Längsschnitt des Fußpunktes eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Tragfläche,

Fig. 17 eine schematische Darstellung der Pumpe und der Versorgungseinrichtung zum Beaufschlagen der erfindungsgemäßen Tragflächen.

Die Erfindung ist im Zusammenhang mit einem 3,5 Tonnen und 9 Meter Boot beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile in der Zeichnung.

Gemäß den Fign. la, Ib, Ic und 2 ist eine aus dem Vollen gearbeitete »tierörmige Tragfläche Io gemäß der Erfindung dargestellt. Das obere Ende der Tragfläche Io ist in der nachstehend beschriebenen Weise an dem Bootskörper 13 befestigt. Aus Fig. Ic ist ersichtlich, daß der Fußpunkt 12 der Fläche Io gewölbt ist, wobei der/gesamte erforderliche Auftrieb von jeder Tragfläche am Fußpunkt 12 entwickelt wird, wenn durch den Schiffsantrieb 14 eine bestimmte

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Geschwindigkeit erteilt wird. In dem erläuterten Ausführungsbeispiel weist in Pig. Ib der Stiel Io eine gleichbleibende Längs abmessung und einen, konstant en Viert des Schlankheitsverhältnisses von etwa l:ß auf (Dicken-Sehnenverhältnis linch:8inch). In Pig. Ib ist der Stiel Io stromlinienförmig ausgebildet, so daß er bei hoher Geschwindigkeit ohne Kavitation das Wasser besser durchschneiden kann.

Der Fußpunkt 12 des Stiels Io ist die Primärfläche zur Erzeugung des Hubes, und seine positive Wölbung gewährleistet, daß nur positiver Druck erzeugt wird. Somit ist die äuftriebserzeugende Fläche erfindungsgemäß nicht durch Kaviritation nachteilig beeinflußt, und es können entsprechend der Erfordernissen eine große Anzahl von Wölbungen verwendet werden. Die einzige Beschränkung für die Auswahl der Wölbung am Fußpunkt 12 liegt darin, daß der Fluß an dem gewölbten Fußpunkt nicht durch Durchsacken aerstört werden darf.

In Fig. la würde die normale Wasserlinie das Mittelprofil bei Abwesenheit des sich vorwärtsbewegenden Stieles Io sein. Der an der gewölbten Basis 12 der sich bewegenden Verstrebung Io erzeugte positive Druck hat jedoch radial geribhtete Stromlinien 18 zur Folge. Die Stromlinien 18

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erstrecken sich zu der freien Oberfläche 2o und tragen somit zu der Bildung eines Wasserschwalls 22 bei, der eine der Geschwindigkeit des Stieles Io gleiche Geschwindigkeitstranslation aufweist. Die Stromlinien 18 erstrecken sich in radialen Richtungen einer Halbkugel, so daß sich deshalb auch der Schwall 22 über die gesamte Wasseroberfläche erstreckt, d. h. theoretisch in allen Richtungen nach Unendlich, wenn der Wasserkörper so angesehen wird, als wenn er keine Begrenzung hätte. Die gestrichtelten Linien 24 sind '■qulpotentiallinien und sind konzentrisch mit dem angenommenen Usprungspunkt des positiven Druckes. Es Ist ersichtlich, daß der Druck unmittelbar unterhalb des Pußpunktes 12 des Stieles Io verhältnisnSßlg hoch 1st und der Druck mit zunehmenden Abstand vom Fußpunkt 12 schnell nachlaßt. Darüber hinaus ist der positive Druck unter dem gewölbten Fußpunkt 12 omnidlrektional und schiebt gegen den Stiel Io und die große Wassermasse, die sich oberhalb der horizontalen Stromlinien 18 befindet. Theoretisch ist es erforderlich, daß unter gleichbleibenden Betriebsbedingungen das Gewicht des Wasserschwalls genau gleich groß und im Vorzeichen umgekehrt in Bezug auf den durch den Stiel Io entwickelten Auftrieb Ist. Die Stromlinien und die Druckverteilung sind in der Fig. la nur schematisch dargestellt, wobei angenommen ist, daß der Ursprungspunkt des von dem Fußpunkt erzeugten positiven Druckes im Mittelpunkt dieses Fußpunktes li-egt.

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Zusätzlich zum Auftrieb wird der Tragfläche Io noch ein Widerstandsmoment aufgedrückt. Dieser Teil der von dem Antrieb des Bootes zur Überwindung des Widerstandes gelieferten Energie hält ebenfalls einen Fluß in Richtung zur Wasseroberfläche aufrecht, so daß der Schwall22 aufrechterhalten wird und der Qleichgewlchtsbedingung genüge getan ist. Dieser Fluß zur Wasseroberfläche ist gleich demjenigen Fluß, der von der Wasseroberfläche während konstanter Betriebsbedingungen abgezogen wird, so daß auf diese Weise eine kontinuierliche Energielieferung erforderlich ist, um den kontinuierlichen Energieverlust infolge der Wellenbildung auszugleichen. Die Wellenbildung stellt einen kontinuierlichen Wasserentzug an dem Wasserschwall dar, da der Sog Energieverlust in der Form von Wellen darstellt. Somit ist die Wellenbildung tatsächlich ein Widerstand, der bedeutet, daß es an der Tragfläche Io einen induzierten Angriffswinkel gibt. Dieser induzierte Angriffswinkel ist gleichbedeutend mit der Tatsache, daß die normale von der Tragfläche entwickelte Kraft aus der Vektorsumme des Auftriebs, der eine senkrechte Kraft darstellt und des Wellenbildenden Widerstands, der eine horizontale Kraft darstellt, gebildet wird.

Bei einer Geschwindigkeit von 40 Knoten 1st der wellenbildende Widerstand der Tragfläche Io so klein, daß der

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induzierte Angriffswinkel infolge der Wellenbildung vernachlässigbar ist, und deshalb praktisch alle geometrischen Angriffswinkel an der Tragfläche den effektiven Angriffswinkel darstellen. Die Tragfläche gemäß der Erfindung erzeugt keine nacheilende Flußwirbel. Wie bereits erwähnt ist der praktische Wert des Auftriebskoeffizienten für subkavitierende Tragflächen, die bei einer maximalen Geschwindigkeit von etwa kO Knoten arbeiten, 0,3. Daraus ergibt sich, daß die stielförmigen Tragflächen Io gemäß der Erfindung in sicherer V/eise einen Koeffizienten von etwa 0,6 aufweisen können. Der erforderliche gewölbte Fußpunkt 12, der einen solchen besonderen Auftriebskoeffizienten entwickelt, ist 0,6/0,10*1, was eine Wölbung von 5,77° bedeutet. Es ist bekannt, daß der Winkel an jedem Ende des Fußpunktes 12 zwischen der Wölbungslinie und der Horizontalen das Doppelte der Wölbung beträgt, so daß dieser Winkel in dem Ausführungsbeispiel 11,5¹I⁰ beträgt.

Der dynamische Druck des Seewassers bei einer Geschwindigkeit von ¹IO Knoten beträgt 2,23- kg/cm und der Koeffizient 0,6 für die stielförmige Tragfläche Io ergibt einen positiven Druck von 1Λ A kg/cm über den Fußpunkt der Tragfläche Io. Dieser Druck ist gleich dem statischen Druck von Seewasser bei 13m. Somit läßt sich durch mathematische Ableitung zeigen, daß durch die Tragfläche Io eine ausreichende Auftriebskraft entwickelt wird, um

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das Boot oberhalb des Wasserspiegels zu erheben und dort zu halten.

Das in den Fign. 2 und 3 gezeigte Boot ist mit einem Rumpf 3o versehen, an dem vier Stützen 32 angebracht sind, von denen jede ein drehbares Gelenk 34 aufweist, das seinerseits am oberen Ende jedes der Tragflächen Io der Verstrebung 35 befestigt ist. Mit der Unterseite jeder Stütze 32 ist ein Anschlag 36 verbunden, der die Drehbewegung der Streben 35 begrenzt und diese in senkrechter Richtung hält, wenn das Boot sich auf die Tragflächen erhebt. Werden die Tragflächen nicht benutzt, so kann die Verstrebung 35 durch nicht gezeigte Mittel in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte senkrechte Lage gedreht werden.

Die Verstrebung 35 besteht aus inneren und äußeren Tragflächen Io wobei gemäß der Darstellung in den Fign. bis 13 die innenbordseitige Tragfläche der äußeren etwas vorangestellt ist. Mehrere schmale gewölbte Stützen 38 sind zwischen den inneren und äußeren Tragflächen Io fest verbunden, und zwar mit einem Winkel von 45° gegen die Senkrechte. Jede Stütze trifft mit ihrem oberen und unteren Ende auf das obere und untere Ende der benachbarten Stützen an den Verbindungspunkten mit den Tragflächen Io. Die Sehne jeder Stütze 38 ist im wesentlichen

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gleich der Sehne der Tragflächen Io, so daß jede Stütze 38 einen leichten Bogenwinkel aufweist.

Jede Stütze 38 liefert beim Untertauchen einen Auftrieb. Der von allen Stützen entwickelte Gesaratauftrieb ist proportional der unterhal-b der tatsächlichen Wasserfläche liegenden Stützenoberfläche. Somit vermitteln die Stützen 38 eine statische Stabilität gegen Verschiebungen beim Rollen, Gieren und Krängen des Bootes 12 und vermitteln gleichzeitig ein Dämpfungsmoment gegen Rollen, Krängen und Gieren.

Bei dem Fahrzeug nach der Erfindung, das eine Geschwindigkeit von ¹IO Knoten aufweist, ist vorgesehen, daß die

10-Stützen 38 nur etwa/20? des Gesamtauftriebs liefern müssen, um eine ausreichende Betriebsstabilität gegen das Rollen, Gieren und Krängen zu liefern. Somit behindern die Stützen 38 nicht den Betrieb in offener See, da das Fahrzeug auf den Tragflächen infolge des von den Tragflächen Io gelieferten Primärauftriebes gleitet, auch wenn zu irgendeinem Zeitpunkt der von den Stützen 38 gelieferte Gesamtauftrieb ausfällt.

Die Stützen 38 sind in einem Winkel von etwa H5° gegen die Waagrechte angeordnet, und vermitteln dadurch optimale Konstruktionsvorteile. Sie sind außerdem mit einem Winkel von etwa 30° zurückgebogen, um von irgendwelchen im Wasser befindlichen Hindernissen unbeeinflußt

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zu sein. Andererseits könnten jedoch auch die Stützen 38 waagrecht oder in anderer Form angeordnet sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Tragflächen Io dienen auch als Ehdplatten für die Stützen 38 und gewährleisten somit, daß der Fluß an den Tragflächen im wesentlichen zweidimensional ist, d. h. daß sich keine Wirbel an der Tragfläehenspitze oder der Abreißkante ausbilden. Aus diesem Grund wird bevorzugt, daß die Sehne jeder Stütze 38 über ihre Spannweite konstant ist. Da abreißende Wirbel nicht vorhanden sind erzeugen die Stützen 38 ausschließlich einen induzierten Widerstand, der von dem wellenbildenden Widerstand der Stützen 38 herrührt, so daß deshalb der von den Stützen 38 und den Tragflächen Io erzeugte Gesamtwiderstand verhältnismäßig klein ist, wenn er mit den von üblichen Schiffen erzeugten Widerständen verglichen wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird jede Verstrebung mit ihrem oberen Ende an die drehbare Welle 4o angeschlossen, die sich durch den Anschlag 36 in ein auf der Innenbordseite der innenbordseitigen Tragfläche io angeordneten Motorgehäuse 42 erstreckt. Ein nicht dargestellter

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Motor
/in dem Gehäuse 42 treibt die Welle 4o und die Verstrebung 35 in senkrechter Ebene parallel zur Mittschiffslinie des Bootes an, so daß der gewölbte Fußpunkt 12 Jeder Tragfläche Io verschiedene Angriffswinkel einnehmen kann, und zwar abhängig von der bestimmten Winkellage der Welle JJo. Wächst die Geschwindigkeit des Schiffes 13, so kann der Angriffswinkel des Pußpunktes 12 verringert werden, um den von der Tragfläche Io entwickelten Auftrieb auf eine bestimmte konstante Größe zu halten.

Wird das Fahrzeug in seichtem Wasser bzw. mit langsamer Geschwindigkeit eingesetzt, so werden die Verstrebungen 35 in die in gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigte Lage gedreht, und das Boot arbeitet wie ein normales Schiff mit Verdrängung. Sollen jedoch die Tragflächen eingesetzt werden, so werden die Verstrebungen 35 In die untere Lage verbracht und die Geschwindigkeit des Bootes gesteigert. Die Verstrebungen 35 werden so gedreht, daß die Fußpunkte 12 der Tragflächen Io den maximalen Angriffswinkel einnehmen, so daß das Fahrzeug 13 sich auf die Tragflächen erhebt bei einer Geschwindigkeit , die erheblich unterhalb der maximalen Geschwindigkeit des Bootes liegt. Sind die Verstrebungen 35 in der maximalen Angriffswinkellage, so erreicht das Boot 13 die Geschwindigkeit und erreicht eine höhere Geschwindigkeit als die, bei der die Auftriebserzeugung ohne die Stützen 38 beginnt. Liefern die Tragflächen Io einen ausreichenden Auftrieb, so wird der Rumpf 3o

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über das Wasser gehoben^ Ist das Schiff 13 einmal oberhalb der auftriebserzeugenden Geschwindigkeit, so werden die Verstrebungen 35 gedreht, um den Angriffswinkel der gewölbten Basis 12 zu verringern. Erreicht das Fahrzeug 13 die Marschgeschwindigkeit, so stellt sich eine konstante bzw. stetige dynamische Bedingung ein. Das Rollen, Stampfen und Krängen des Fahrzeuges 13 wird durch die Stützen 38 in der bereits beschriebenen Weise gedämpft. Das Steuern erfolgt durch nicht gezeigte geeignete Mittel, wie durch ein bekanntes Ruder.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fign. 4 bis 6 dargestellt und weist eine stromlinienförmige Tragfläche 5o auf, die mit einer konstanten Sehne und einem konstanten Schlankheitsverhältnis von Dicke zu Sehne von etwa 1:8 versehen ist. Die konstante Sehnenabmessung ist bevorzugt, um den Reibungswiderstand der Tragflächen minimal zu machen. Gewünschtenfalls braucht jedoch die Sehne nicht konstant zu sein. Die Tragfläche 5o ist mit einer Anzahl von hohlen Kanälen 52 versehen, die sich senkrecht durch ihre Länge erstrecken und an einer inneren waagrechten Fläche 5¹* enden. Die Innenwände 57 sind leicht von der Fläche 5^ zum Boden 56 der Tragfläche 5o nach außen geneigt und bilden eine Kammer 58, die mit allen Kanälen 52 in Verbindung steht

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und naöh außen durch die Bodenöffnung der Tragfläche mündet. Die oberen Enden der Kanäle 52 sind über nicht gezeigte Mittel mit einer Druckwasserquelle in der nachstehend beschriebenen Weise verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel wird das Wasser auf einem Druck von etwa 22,2 kg/cm in der Bodenöffnung 56 gehalten und dieser Druck verursacht die Stromlinien und die Druckverteilung, die im wesentlichen in Pig. Ib dargestellt ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die stromlinienförmige Enddruckverteilung gemäß Fig. 4 als lokale Verteilung im unmittelbaren Bereich des Fußpunktes 56 gilt.

Die Druckhöhe von 22,2 kg/cm an der Bodenöffnung 56 ist frei wählbar und ist in dem Ausführungsbeispiel so festgesetzt, daß der Auftriebskoeffizient der Tragflächen 5o gleich 10 beträgt. Bei 40 Knoten beträgt

der dynamische Seewasserdruck 2,22 kg/cm . Es ist wesentlich, daß der Maximaldruck an der Unterseite der Tragfläche lo, wie in den Fign. 1 bis 3 beschrieben, den Stationsdruck des freien Stromes nicht überschreiten kann. Doch kann der Maximaldruck der unter Druck gesetzten Tragflächen gemäß der Fig. *1 oberhalb des Stationsdruckes des freien Stromes liegen.

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Der Druck von 22,2 kg/cm wird ungeachtet der Schiffsgeschwindigkeit konstant gehalten, so daß bei einer Reisegeschwindigkeit von 20 Knoten der von den Tragflächen 5o entwickelte Auftriebskoeffizient etwa 40 betragen würde.

Da die von den Stromlinien 18 beeinflußte große Flüssigkeitsmasse im wesentlichen eine Geschwindigkeit von Null hat, wenn die Tragfläche 5o sich mit ihrer Operationsgeschwindigkeit bewegt, greift der Druck am Boden 56 gegen eine enorme Flüssigkeitsmasse an und, umgekehrt hierzu, gegen die außerordentlich großen Trägheitskräfte der gegen die Flüssigkeit wirkenden Kraft von diesem hohen Druck. Auf diese Weise wird ein großer Auftrieb innerhalb der Flüssigkeit in dem Kanal 52 entwickelt und auf die Tragfläche 5o ausgeübt. Obwohl auf die Flüssigkeit von oben her vom Kanal 52 ein großer Druck ausgeübt wird, ist doch die zum Boden 56 der Tragfläche 5o strömende Flüssigkeitsmenge gering, und zwar infolge der großen Trägheitskräfte (Masse) der Umgebung.

Durch Berechnung läßt sich nachweisen, daß die unter Druck gesetzte Tragfläche 5o eine kleine Abwindgeschwindigkeit an der Auftriebslinie und einen niedrigen wellen-

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- 25 bildenden Widerstandswert aufweist.

In den Pign. IiJ und 15 sind die Verstrebungen 55, die mit den unter Druck gesetzten Tragflächen 5o versehen sind, an den Befestigungspunkten 32 mittels der Gelenke 34 drehbar befestigt. Eine Pumpe oder ein Flüsslgkeitskompressor So zum Speisen des Tanks 59 1st auf dem Schiff angeordnet. Hydraulische Hochdruckleitungen 62 verbinden den Tank mit den oberen Enden der Kanäle 52. Ein stromlinienförmiges Flüssigkeitseinlaßrohr 64 erstreckt sich unterhalb der Wasseroberfläche, so daß Wasser durch die öffnungen 66 am Boden des Rohres 64 eintritt, nach oben durch den Kanal 65 fließt und in die Pumpe 60 gelangt. Es läßt sich rechnerisch nachweisen, daß die aus den Tragflächen 5o austretende Flüssigkeitsmenge bei einer Geschwindigkeit des Bootes von 40 Knoten etwa 685 l/min beträgt, wobei alle Verluste einschließlich des wellenbildenden Widerstandes berücksichtigt sind. Die Pumpe 60, die Flüssigkeit unter hohem Druck an die Verstrebungen 55 liefert, kann eine hin- und hergehende Pumpe sein, die bei recht niedrigen Geschwindigkeiten arbeitet und deshalb einen Wirkungsgrad von bis zu etwa 90% aufweist. Hierzu vergleiche beispielsweise Seite 6O8 des Buches "Hydraulics and its application", siehe Seite 19 Zeile 4, von A.H. Gibbsen, 5. Auflage, Constable & Co.,Ltd., London, 1952.

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übliche Kreiselpumpen mit Trommelbauweise können bekanntlich 2700 l/min liefern und können ebenfalls als Pumpe 60 verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Pumpe und des Tanks zur Verwendung mit der Erfindung ist in Fig. 17 schematiech dargestellt. Die Pumpe 60 saugt Seewasser in der beschriebenen Weise und liefert das Wasser unter hohem Druck in ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse 92, das ein Volumen von etwa 3,81 hat. Ein Reservetank 59 mit einem Volumen von etwa 571 ist außerdem auf dem Schiff vorgesehen und steht mit dem Boden des Gehäuses 92 über das Rohr 96 in Verbindung. Der Kanal 62 verbindet eine andere Öffnung in dem Gehäuse 92 mit dem Ausströmkanal jeder Tragfläche 5o.

Die Öffnung zwischen obm Kanal 62 und dem Gehäuse 92 bildet eine Drosselöffnung infolge der Einschnürung 94. Eine andere Einschnürung 98 bildet eine Drossel innerhalb des Rohrs 96 zwischen dem Tank 59 und dem Gehäuse 92. Die Wirkungsweise der Drosseln Sk und 98 ist untenstehend beschrieben.

Wirddie Pumpe 60 in Betrieb gesetzt, so wird V/asser eingesaugt und unter Druck in das Gehäuse 92 und in den Reservetank 59 gespeist. Die Lufträume oberhalb des Wassers in den Behältern vermitteln eine gewisse Dämpfung, so daß ein schneller Druckanstieg des Wassers die Behälterwände nicht beschädigt. Solange am Fußpunkt* der Tragfläche 5o

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infolge der großen umgebenden Wassermenge beim Vorwärtsbewegen des Schiffes einen wesentlichen Rückdruck ausübt, ist die relative Plußgeschwindigkeit durch die Drossel 94 in den Kanal 92 gering. Sollte jedoch der unwahrscheinliche Fall eintreten, daß der Fußpunkt der Tragfläche 5o den Wasserpiegel erreicht bzw. ist der Fußpunkt aus irgendeinem Grunde in einem Augenblick unbedeckt, so verhindern die Drosseln 9^ und 98 einen Wasserschwall mit hoher Geschwindigkeit aus dem Gehäuse 92 und dem Reservetank 99. Auf diese Weise wird eine plötzliche Druckverringerung im Gehäuse 92 und der Tragfläche 5o vermieden und die einzige Konsequenz ist ein augenblicklicher Auftriebsverlust, der den Fußpunkt der Tragfläche 50 schnell nach unten auf die Betriebshöhe bringt. Es ist ersichtlich, daß die Speisung und der Druck des Reservetanks 59 dazu dient, um das Wasser im Gehäuse 92 auf einem ausreichenden Pegel zu halten und um leichte Veränderungen auf der Druckseite der Pumpe auszugleichen.

Die vorderen Stützen 32 sind fest am Rumpf 3o befestigt. Die rückwärtigen Stützen 33 sind jedoch mit ihren innenbordseitigen Enden drehbar um eine senkrechte Achse 68 angeordnet, so daß die Stütze 33 und die Verstrebung 55, die mit ihr verbunden ist, in einer waagrechten Ebene drehbar sind. An der rückwärtigen Stütze 33 ist einstückig ein Finger 9o angeordnet, der drehbar mit der Betätigungs-

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Stange 92 mittels des Stiftes 94 verbunden ist. Die Winkelstellung der Betätigungsstange 92 wird durch den Steuermechanismus 96 eingestellt. Der Steuermechanismus 96 bewegt jeweils die Steuerbord-und Backbordstangen 92 in entgegengesetzter Weise nach vorne und rückwärts.

Erhebt sich das Schiff auf seine Tragflächen und bewegt sich mit Vorwärtsgeschwindigkeit, so wird das Steuern durch Drehen der rückwärtigen Verstrebungen 55 durchgeführt, so daß der dadurch geänderte Anstellwinkel ein Herumschwenken des Bootssternes 13 verursacht. Mit dieser Steuerung am Stern vollführt das Boot eine Wendung. Gewünschtenfalls können auch die vorderen Verstrebungen so angeordnet werden, daß sie das Steuern des Bootes bewirken.

Liegt das Boot mit aelnem Rumpf im Wasser, so können bekannte Antriebsmittel, wie z. B. eine Schraube Ik zum Antrieb des Fahrzeuges Verwendung finden. Befindet sich Jedoch das Boot auf den Tragflächen so kann die unter Druck gesetzte Tragfläche 5o erfindungsgemäß ihren eigenen Vorwärtsschub ohne Hilfe einer Schraube erzeugen. Im aufgerichteten Zustand des Bootes 13 werden nämlich die Verstrebungen 55 um einige Grad nach rückwärts gedreht, so daß die resultierende Kraft eine waagrechte Komponente aufweist, die das Fahrzeug 13 nach vorne treibt.

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Obwohl die Größe dieses Schubvektors nicht groß ist, sei darauf hingewiesen, daß der Qesamtwiderstand des ' Fahrzeuges außerordentlich klein ist und deshalb dadurch die Reisegeschwindigkeit vermittelt werden kann. Um dieses überraschende Ergebnis zu beleuchten, läßt sich zeigen, daß beim Vernachlässigen des Sprüh- bzw. Spritzwiderstandes und unter der Voraussetzung, daß die Tragflächenoberfläche als glatt angesehen wird, der Reibungswiderstandskoeffizient einen Wert von 0,005 aufweist bezogen auf eine plane Flächenform. Dieser Koeffizient erzeugt einen Reibungswiderstand pro Tragfläche bei 4o Knoten von 22 kg. Der erforderliche Drehwinkel der Verstrebung 55 zur Vermittlung dieses Schubes beträgt 1,4°. Die Leistung des resultierenden Schubes beträgt etwa 5,96 HP pro Tragfläche. Somit beträgt die von dem Fahrzeug aufzubringende Leistung zur Überwindung des Reibungswiderstandes der Tragflächen (U Verstrebungen pro Boot) und des wellenbildenden Widerstandes nur 24,7 HP. Somit ist das Verhältnis des Auftriebes zum Widerstand der Tragflächen allein,'ausgenommen der Spritzwiderstand, gleich 39,0.

Eine andere Steuerungsmöglichkeit für das Boot 13 besteht darin, den von den Verstrebungen 55 in der oben beschriebenen Weise erzeugten Schub zu verändern, so daß die eine Seite des Fahrzeuges einen größeren Schub als die andere Seite entwickelt. Die Schubdifferenz zwischen

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den beiden Bootsseiten liefert ein Moment, das das Schiff um die Qierachse zu drehen sucht. Die Stützen 38 dienen dazu, um ein übermäßiges Rollen zu verhindern, wenn das Boot 13 eine Wendung in der beschriebenen Weise vollführt. In engen Wendeschleifen können jedoch Mittel vorgesehen werden, um den Druck in den Verstrebungen 55, die auf der Außenseite des Schiffes während der Wendung sind, im Verhältnis zu steigern. Die Streben 38 vermitteln eine konstante Dämpfung während und nach der Wendung, so daß die Bootsstabilität beibehalten wird.

Werden die Verstrebungen 55 aus dem Wasser in die senkrechte Lage verbracht, so schwimmt der Rumpf 3o im Wasser und wird von der Schraube 14 vorangetrieben. Die Verstrebungen 55 werden dann in ihre senkrechte nach unten gerichtete Lage gedreht, die Pumpe 60 eingeschaltet und anschließend die Propeller-leistung zur Erhöhung der Vorwärtsgeschwindigkeit des Bootes vergrößert. Reicht die Vorwärtsgeschwindigkeit und der Tragflächendruck aus, so liefern die Tragflächen 5o genügend Auftrieb, um den Rumpf 3o aus dem Wasser und über den Wasserspiegel in der obenbeschriebenen Weise zu heben. Ist eine bestimmte Reisegeschwindigkeit erreicht, so werden die Verstrebungen 55 leicht nach rückwärts gedreht und entwickeln Schub, während et die Schraube Ik abgeschaltet werden kann oder aus dem Wasser herausgenommen wird. Der von den Verstrebungen 55 erzeugte

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ORIGINAL INSPECTED

Schub beschleunigt das Fahrzeug 13 bis mit den den auftretenden Widerstandskräften ein Gleichgewicht erzielt ist.

Ist das Boot 13 aufgerichtet, so ist ein Gleichgewicht zwischen dem Bootsgewicht und dem Gewicht des Wasserschwalls 22 in der bereits beschriebenen Weise hergestellt. Anschließend ist der von den Tragflächen 55 erzeugte Auftrieb unabhängig von der Bootsgeschwindigkeit und einzig von dem von der Pumpe 60 gelieferten Druck abhängig.

Die Ausflußgeschwindigkeit des Wassers aus den öffnung am Boden 56 der Tragflächen 50 hängt von dem Gesamtwiderstand des Bootes mal der Geschwindigkeit ab. Die erforderliche Leistung und die effektive Leistung sind sich fast gleich, da der Wirkungsgrad des Antriebs in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei 20 Knoten etwa 99$ be-

Bei ^O Knoten ist der wellenbildende Widerstand unwesentlich und beträgt nur etwa 9377 kg pro Tragfläche in dem betrachteten Ausführungsbeispiel. Bei 15 Knoten ist jedoch der wellenbildende Widerstand wesentlich und beträgt 6,25 kg pro Tragfläche. Der Reibungswiderstand bei HO Knoten ist bei glatter Fläche 22,0 kg pro Tragfläche, bei 15 Knoten jedoch nur 3,1 kg pro Tragfläche.

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ORIGIN^ I

Eine Geschwindigkeit von 15 Knoten kann als mögliche Startgeschwindigkeit wünschenswert sein und ebenso als eine Möglichkeit für die Reisegeschwindigkeit, bei der der Transport-Wirkungsgrad und Bereich von vordringlicher Bedeutung ist. Ein anderes AusführungsbeiBpiel der Erfindung ist in den Pig. 7-9 dargestellt und arbeitet mit einem niedrigen wellenbildenden Widerstand und wird somit vorzugsweise benutzt, wenn das Schiff mit einer Geschwindigkeit von 15 Knoten sich fortbewegen soll. Die Tragfläche 70 dieses Ausführungsbeispiels ist durch Innenwände 71 gekennzeichnet, die bis zum Boden 72 der Tragfläche senkrecht ausgebildet sind. Die Wände 71 weisen Jedoch schmale abgerundete Kanten auf, so daß keine plötzlichen Wechsel in der Strömung auftreten. Der Boden 72 ist mit flachen Abschnitten 7¹I um den einzigen Kanal 76 herum versehen, der sich durch die Tragfläche 70 erstreckt und mit dem umgebenden Wasser durch die Öffnung 72 in Verbindung steht.

Die Wirkung des flach ausgebildeten Fußpunktes 7¹J um die öffnung des Kanals J6 herum ist, daß ein Teil des unter dem Pußpunkt 72 entwickelten Druckes eine an der Fläche lh angreifende Auftriebskraft liefert und somit auf das

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Boot überträgt. Ist die Fläche 74 nicht vorhanden, so . würde der hohe Druck unter der Veretrebung 70 nur die Größp« des Wasserschwalle 22 vorgrößern und somit nicht zu der Wirksamkeit der Tragfläche 70 beitragen. Auftrieb wird auch durch die Flüssigkeit in Kanal 76 in der gleichen Weise wie von der Flüssigkeit im Kanal 52 der Fig.4 geliefert. Es ist erinnerlich, daß beim Fahren mit niedrigeren Geschwindigkeiten sich ein größerer wellenbildend»r Widerstand einstellt, so daß eine unnötig große Flüssigkeitsmenge an den Öffnungen der Tragflächen 50 ausströmt. Diese Erscheinung ist jedoch nun teilweise durch den verringerten Querschnitt der Kanalöffnung am Boden 72 der Tragfläche 50 gemäß Fig. 7 aufgehoben. Notwendigenfalls kann der Betriebsdruck im Kanal 76 gesteigert werden.

ist Eine andere erfindungsgemäße Tragfläche/In der Fig. 16 dargestellt. Die Tragfläche 80 weist mehrere Kanäle 82 auf, deren obere Enden mit dem Reservedrucktank 59 und der Pumpe 60 in Verbindung stehen und deren unteren Enden mit einer großen Öffnung 84 verbundenslnd, die durch die Wandungen 86 am Fußpunkt der Tragfläche 80 gebildet sind. Die Vorderkante der Tragfläche 80 ist mit mehreren Wassereinlaßkanälen 88 versehen, die mit dem Flüssigkeitsspeisekfcnal 90 in Verbindung stehen. Der Speisekanal 90 erstreckt

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sich nach oben durch die Tragfläche 80 und führt über nicht gezeigte Rohrleitungen zur Pumpe 6o. Es ist ersichtlich, daß die Vorwärtsgeschwindigkeit der Tragfläche 8o das Ansteigen der Flüssigkeit durch den Kanal 9o zur Pumpe 6o verbessert. In Pig. I¹I wird also das
nach unten gerichtete Flüssigkeitseinlaßrohr 64 nicht verwendet, wenn die Atm Tragfläche 8o für eine oder mehrere der Verstrebungen 55 Verwendung findet.

Wie bereits oben erwähnt, kann das Schiff 13 auch auf hoher See und in ungeschützten Gewässern operieren.
Alle beschriebenen unter Druck gesetzten Verstrebungen erzeugen je einen untergetauchten Ursprungspunkt durch Beaufschlagen des Wassers mittels der spärischen, vom Fußpunkt ausgehenden Druckausdehnung.

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Am Fußpunkt ist der Druck so hoch, daß der St agnations druck der Wellenenergien zur örtlichen Durchdringung dieses Bereiches hohen Druckes fast unwesentlich ist. Deshalb ist das Schiff 13 gegenüber Wellen fast unempfindlich, sofern ein wesentlicher Abschnitt der Verstrebungen 55 unterhalb des Wasserspiegels gehalten wird. Die Wirkung der Wellen wird die Größe des von den Stützen 38 erzeugten Auftriebes beeinflussen. Angesichts des von diesen Stützen gelieferten Beitrags zum Ge samt auf trieb und infolge der'■verhältnismäßig großen Masse und Momentes des Bootes verhält sich jedoch das Boot im W wesentlichen unempf-indlich gegen die Wellen. Die Längenabmessungen der Verstrebungen 55 können so gewählt werden, daß zwischen dem Wasserspiegel und dem aufgerichteten Boot genügend Spielraum besteht. ■

Schätzungsweise beträgt der Gesamtwiderstand für die unter Druck gesetzten Verstrebungen des in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Bootes bei 40 Knoten 124 kg, während der Gesamtwiderstand für ein Boot gleicher Größe mit bekannten Tragflä- w chen (vollständig untergetaucht) bei 40 Knoten 275 kg beträgt. Die Auftriebs-Widerstandsverhältniszahlen werden auf 28,6 bzw. 12,9 geschätzt. Darüber hinaus arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung im Gegensatz zu bskannten Booten bei 20 Knoten mit gutem Wirkungsgrad mit einem geschätzten Gesamtwiderstand von 3S,2 kg und ainem Äuftriebs-'.iiiderstandsvernaltnis von 93,1. .ün das Schiff mit unter Druck gesetzten

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Tragflachen zu betreiben, beträgt die erforderliche Leistung 35,7 HP bei 40 Knoten und 5,15 HP bei 20 Knoten. Demgegenüber beträgt die erforderliche Leistung zum Betreiben eines bekannten Tragflügelbootes bei 40 Knoten 74,6 HP. Beträgt der Wirkungsgrad der Pumpe und des 'Drucksystems 0.89 für ein Boot mit unter Druck gesetzter Tragfläche, so beträgt die erforderliche Wellenleistung bei 40 Knoten 37,8 HP und bei 20 Knoten 5,8 HP. Dies im Vergleich zu einem Wirkungsgrad von 0,45 für bekannte Tragflächenboote, bei denen für 40 Knoten die erforderliche Wellenleistung 165,8 HP beträgt. Es wird geschätzt, daß der Transportwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Schiffes bei 40 Knoten 3,7 und bei 20 Knoten 12,1 beträgt. Deshalb sind Bereiche von 1000 bis 3000 nautischen Meilen mit dem erfindungsgemäßen Schiff erzielbar.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. .

Bei der Schilderung des Ausführungsbeispieles sind zahlrei-• ehe Zahlenangaben gemacht worden, die jedoch den Anwendungsbereich der Erfindung nicht beschränken sollen, sondern vielmehr zu Zwecken der Erläuterung dienen, um insbesondere die Betriebseigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber bekannten Tragflächensystemen besser zu erläutern» Ferner ist die Erfindung bezüglich der Entwicklung des Tragflächenauftriebs nicht auf die geschilderte Theorie beschränkt.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   Tragflächenboot mit einem Bootskörper und einem Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bootskörper (30) eine sich in nach unten gerichteter Lage erstreckende verlängerte Tragfläche: (10, 50) befestigt ist, deren Fußpunkt mit Mitteln zum Erzeugen eines positiven hydraulischen Drucks unterhalb des Fußpunktes beim Untertauchen des Fußpunktes unter den Wasserspiegel und beim Fahren der Tragfläche durch das Wasser zum Erzeugen eines wesentlichen Beitrags zum Aufrichten des Sumpfes über die Wasseroberfläche versehen ist ο
2. 2. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere im Abstand voneinander angeordnete Trag-' flächen vorgesehen sind und die Tragflächen die zum Anheben des Rumpfes über die Wasseroberfläche notv/endige aufwärts gerichtete Kraft auf das Fahrzeug ausüben.

   — 2 —

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   DSDT(CHl HHK ΙΟ,ΙΚηΐΟ, WB. β'07800 · TnHK(HZBANK AO..

   ₁ HB. β /1488158 ■ ΡΟΙΙΙΟΙΙΟΚΙ KAKBDBQ 1200 Θ6
3. 3. Tragflächenfahrzeug nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen stromlinienförmig sind und ein Schlankheitsverhältnis kleiner als 1 haben, und daß die Vorder- und Abreißkante normalerweise mit der Richtung der Vorwärtsbewegung fluchten, wobei die Befestigung der Tragfläche an dem Rumpf derart einstellbar ist, daß.wahlweise der waagrechte Angriffswinkel der Tragfläche zum Steuern des Fahrzeuges veränderbar ist.
4. 4. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (10) zum Erzeugen des Auftriebs am Boden der Tragfläche mit einer positiven gewölbten Fläche (12) versehen sind.
5. 5. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tragfläche (50, 70, 80) ein Kanal (52,,71, 82) vorgesehen ist, dessen eines Ende mit der Umgebung über den Boden der Tragfläche in Verbindung steht, und daß zur Auftriebserzeugung ein Drucksystem zum Liefern von Flüssigkeit mit positivem Druck durch den Kanal an die Bodenmündung der Tragfläche vorgesehen ist,
6. 6. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflächenbodenabschnitt mit eine Kammer (58, 84) bildenden Innenwänden versehen ist und die Kammer

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   einen größeren Querschnitt als der Kanal aufweist, daß das untere -Kanalende mit der Oberseite der Kammer in Verbindung steht und die Unterseite der Kammer zur Umgebung offen ist,
7. 7. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwandungen gegen die Außenfläche des Tragfläehenbodens zu geneigt sind.
8. 8. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflächenboden mit einer waagrechten Fläche versehen ist,
9. 9. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drueksystem aus einer Pumpe (60), einem mit

   . der Pumpe verbundenen Wassereinlaßstutzen (64-, 88) zum Zuführen von Flüssigkeit zur Pumpe und aus Druckleitungen zum Einspeisen von Flüssigkeit mit hohem Druck von der zum oberen Ende des Tragflächenkanals besteht.

   10. -'f ragf 1-äelienf ahr zeug nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß der ./aGsereinlai? rvus mehreren Offnungen (88) an der /orderkante der Tra^fl'lchsn besteht, und von den Einlaif öffnung en der sich durch, die '.Ora^flache nach oben erstr-Ξjkende Jinlaßkanal ('9O) beliefert wird«,

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   BAD ORIGINAL

   1_β Tragflächenfahrzeug nach Anspruch. 9j .dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß aus einem sich nach unten erstreckenden verlängerten stromlinienförmigen und an dem Rumpf "befestigten Teil besteht, dessen unteres Ende unter die Wasserfläche bei aufgerichtetem Fahrzeug ragt, wobei das stromlinienförmige Teil (64) mit Einlaßöffnungen an der Vorderkante des unteren Endes und mit einem Einlaßkanal versehen ist, der sich durch das stromlinienförmige Teil nach oben erstreckt und mit den Einlassen (66) verbunden ist»

   12* Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (60) und den Druckleitungen (62) ein Druckgehäuse (92) vorgesehen ist, das wenigstens bei Pumpenbetrieb teilweise mit unter Druck gesetzter flüssigkeit gefüllt ist, und daß eine eine Drossel bildende. Einschnürung (94·) am Auslaß des Gehäuses (92) vorgesehen ist, um: einen Ausfluß von Flüssigkeit aus diesen mit hoher Geschwindigkeit zu vermeiden.

   13„ Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eeservedrucktank (59) vorgesehen ist, dessen öffnung mit dem Gehäuse (92) unterhalb des Flüssigkeitspegels verbunden ist und der normalerweise teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei das Fassungsvermögen des Tanks (59) großer als das Fassungsvermögen des Gehäuses (92) ist, und daß eine Einschnürung (98) zur Vermeidung

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   BAD ORIGtNAt,

   eines Auslaufs aus dem Tank (59) mit hoher Geschwindigkeit vorgesehen ist_o

   Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strebengebilde (35» 55) an dem Rumpf (30) befestigt ist und von zwei in Querrichtung voneinander im Abstand angeordneten Tragflächen gebildet ist, die mittels mehrerer Auftrieb erzeugender Stützen (38) miteinander verbunden sind, wobei die Stützen senkrecht solche Abstände aufweisen, daß normalerweise einige Stützen zum Erzeugen φ von Auftrieb untergetaucht sind, und die anderen Stützen oberhalb der Wasser sind₀

   15· Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragfläehenpaar vor dem anderen angeordnet ist und die Spannweiten der Stützen in einem Winkel zur V/aagrechten angeordnet sind.

   16. Tragflächenfahrzeug nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen durch die Befestigungsmittel in einer Längsebene auf der senkrechten Lage drehbar sind, derart, daß eine waagrechte Schubkomponente zur Unterstützung des .Fahrzeugantriebes erzeugt wird.

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