DE1531565B2

DE1531565B2 - HYDROWING ARRANGEMENT FOR A HYBRID BOAT

Info

Publication number: DE1531565B2
Application number: DE1967B0095631
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Bailey, David Zabriskie, Providence, R.I.(V.St.A.)
Priority date: 1966-12-02
Filing date: 1967-11-30
Publication date: 1977-01-20
Also published as: JPS527636B1; NL6716376A; NL157258B; DE1531565A1; US3407770A; GB1209759A

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragflügelanordnung für ein Tragflügelboot, mit mindestens zwei in Querrichtung getrennt zueinander am Tragflügelboot befestigten Stützen und zwischen diesen angeordneten Tragflügeln, deren Krümmung über die Spannweite gesehen ein oberes Maximum hat.The invention relates to a hydrofoil assembly for a hydrofoil, with at least two in the transverse direction supports attached to the hydrofoil separately from one another and hydrofoils arranged between them, whose curvature over the span has an upper maximum.

Eine solche Tragflügelanordnung läßt sich als bekannt der FR-PS 12 70 972 entnehmen. Die Fig. 3 dieser Patentschrift zeigt ein Tragflügelprofil, welches außen an zwei Stützen festgemacht ist und sich in Form beidseitiger gerader Träger, die dabei ganz leicht nach oben verlaufen, dem Bootsrumpf zur Mitte annähert. Die sich auf den Tragflügel in seiner geradlinigen Trägerform auswirkenden Auftriebskräfte führen zu beträchtlichen, sich über die Spannweite des Tragflügels auswirkenden Biegemomenten, so daß zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit die Tragflügelanordnung entsprechend massiv ausgebildet werden muß.Such an airfoil arrangement can be found in FR-PS 12 70 972 as known. Fig. 3 of this Patent shows an airfoil profile, which is attached to two supports on the outside and is in shape Straight straps on both sides, which run very slightly upwards, approaching the hull towards the middle. The lift forces acting on the wing in its straight support shape lead to considerable, bending moments acting over the span of the wing, so that to achieve a sufficient strength, the wing assembly must be made correspondingly massive.

Ganz allgemein gilt, daß der dynamische Wirkungsgrad eines in einem gasförmigen oder flüssigen medium angetriebenen Körpers im allgemeinen festgelegt ist durch das Seitenverhältnis (h/l), d. h. durch das Verhältnis der Spannweite (Abmessung von Flügelspitze zu Flügelspitze) zur Sehnenlänge (Abmessung zwischen Vorderkante zur Hinterkante des jeweiligen Tragflügelprofils) des sich vorwärts bewegenden Körpers. Will man ein hohes Seitenverhältnis mit zugeordnetem hohem dynamischen Wirkungsgrad erhalten, dann läßt sich die Spannweite des eintauchenden Tragflügelprofils dadurch auf maximal zulässige Werte bringen, daß zusätzliche Stützverstrebungen und dickere Tragflügelprofile benutzt werden, damit die vergrößerten Biegemomente absorbiert werden können, die auf das längliche Tragflügelprofil durch die Auftriebskraft des Wassers während des Betriebs ausgeübt werden. Dickere Tragflügelprofile erlauben zwar längere Spannweiten und hohe Seitenverhältnisse, sie steigern aber auch das Verhältnis von Strömungswiderstand zu Auftrieb des Tragflügels im gasförmigen oder flüssigen Medium und senken so den dynamischen Wirkungsgrad unter seinen Optimalwert. Eine Tragflügelprofildicke zwischen den in Frage kommenden Abmessungsgrenzen, die im Hinblick auf minimalen Strömungswiderstand und hohes Seitenverhältnis notwendig sind, muß im allgemeinen als Kompromiß für Auslegungszwecke hingenommen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tragflügelanordnung für ein Tragflügelboot zu schaffen, die ein wesentlich höheres Seitenverhältnis als bisher bei Tragflügelbooten als möglich angesehen, aufweist, ohne daß es infolge von Biegemomenten zu unzulässigen Spannungs- und Belastungsspitzen kommt.In general, the dynamic efficiency of a body driven in a gaseous or liquid medium is generally determined by the aspect ratio (h / l), i.e. by the ratio of the span (dimension from wing tip to wing tip) to the chord length (dimension between the leading edge and the Trailing edge of the respective airfoil) of the body moving forward. If one wants to obtain a high aspect ratio with an associated high dynamic efficiency, then the span of the immersing airfoil profile can be brought to the maximum permissible values that additional support struts and thicker airfoil profiles are used so that the increased bending moments can be absorbed, which through to the elongated airfoil profile the buoyancy of the water exerted during operation. Thicker airfoil profiles allow longer spans and high aspect ratios, but they also increase the ratio of flow resistance to lift of the airfoil in the gaseous or liquid medium and thus lower the dynamic efficiency below its optimum value. An airfoil thickness between the dimensional limits in question, which are necessary with regard to minimal flow resistance and high aspect ratio, must generally be accepted as a compromise for design purposes. The invention is based on the object of creating a hydrofoil arrangement for a hydrofoil which has a significantly higher aspect ratio than previously considered possible in hydrofoil boats, without inadmissible stress and load peaks due to bending moments.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei der eingangs genannten Tragflügelanordnung dadurch, daß der steife oder elastische Tragflügel eine Krümmung in Form einer Ketten- oder Seillinie aufweist, so daß die vom Tragflügel erzeugten Auftriebskräfte in ihm im wesent- ^ liehen nur Zugkräfte hervorrufen. νThe invention solves this task in the above-mentioned airfoil assembly characterized in that the rigid or elastic wings has a curvature in the form of a chain or cable line, so that the lift forces generated by the airfoil borrowed in it in essential ^ cause only tensile forces. ν

Bei einem solchen Tragflügelprofil treten über die Spannweite des Tragflügels gesehen keine Biegemomente mehr auf, sondern die sich auf das Profil auswirkenden Auftriebskräfte wandeln sich ausschließlich in Zugspannung um, die die Tragflügelanordnung lediglich in Längsrichtung beanspruchen.With such an airfoil profile, no bending moments occur over the span of the airfoil more, but the lift forces affecting the profile change exclusively in tensile stress that only stress the wing assembly in the longitudinal direction.

Es gelingt auf diese Weise, Tragflügelanordnungen mit wesentlich größeren Seitenverhältnissen zu schaffen und so zu einer wirksamen hydrodynamischen Auslegung zu gelangen, wobei das Strömungswiderstand-Auftriebsverhältnis verringert ist. Allgemein kann bei einer solchen Tragflügelanordnung mit größeren Spannweiten gearbeitet werden, wobei der zwischen den seitlichen Trägern befindliche steife oder elastische Tragflügel wegen seiner nach oben gekrümmten, einer Kettenlinie folgenden Form schon die Form aufweist, die sich bei einer .entsprechenden, durch den Auftrieb ausgeübten Beanspruchung und einer entsprechenden Nachgiebigkeit des Tragflügels ergeben würde. Da so sämtliche auf die Tragflügelanordnungen ausgeübten Auftriebskräfte gleichförmig (. und senkrecht zur hydrodynamischen Mittellinie einwirken, besitzt die Tragflügelanordnung entweder im steifen Zustand von Anfang an oder bei elastischer Ausbildung zumindest im Betrieb die besondere Form der Kettenlinie oder der sogenannten katenarischen Kurve. Bei der praktischen Auslegung ist die Höhe, in dei Mitte des Tragflügelprofils oberhalb seiner unterstützten Enden durch die zulässige Tiefe an den unterstützenden Enden und das notwendige Eintauchen der höheren Mittellage begrenzt. An sich besteht unter diesen Bedingungen nur ein relativ geringer Unterschied zwischen der Gestalt eines Kreisbogens und der Form der schon erwähnten sogenannten katenarischen Kurve oder Kettenlinie. Bei der folgenden Beschreibung wird von dieser Kettenlinie ausgegangen, bei der sämtliche auf das Tragflügelprofil einwirkenden Auftriebskräfte gleichförmig in vertikaler Richtung längs der Spannweite verteilt einwirken. It is possible in this way to create wing assemblies with significantly larger aspect ratios and so to arrive at an effective hydrodynamic design, with the drag-lift ratio is decreased. In general, with such a wing assembly with larger Spans are worked, with the stiff or located between the side beams elastic wing because of its upwardly curved shape following a chain line has the shape that is found in a corresponding, the load exerted by the lift and a corresponding flexibility of the wing would result. Since all the lift forces exerted on the wing assemblies are uniform (. and act perpendicular to the hydrodynamic center line, the wing assembly has either in stiff state from the start or, with elastic training, at least the special shape during operation the chain line or the so-called catenary curve. In the practical design, the height is in the middle of the airfoil above its supported ends by the permissible depth at the supporting ends and the necessary immersion of the higher middle layer. In itself there is under these conditions only a relatively small difference between the shape of an arc of a circle and the shape of the so-called catenary curve or chain line already mentioned. In the The following description is based on this chain line, in which all of the airfoil acting lift forces uniformly distributed in the vertical direction along the span.

Für die erfindungsgemäße Tragflügelanordnung gibt es zwei unterschiedliche Konstruktionsmöglichkeiten. So kann dem Tragflügelprofil von Anfang an eine permanente Gestalt in steifer Ausbildung verliehenThere are two different construction options for the hydrofoil arrangement according to the invention. In this way, the airfoil profile can be given a permanent shape in a rigid configuration right from the start

werden, die so beschaffen ist, daß die hydrodynamische Mittellinie der Kettenlinie auch in Ruhestellung entsprichtwhich is such that the hydrodynamic The center line corresponds to the chain line even in the rest position

Andererseits kann die Tragflügelanordnüng auch aus einer Vielzahl getrennter, miteinander über die Spannweite des Profils verbundener Einzelabschnitte bestehen, wobei dann in diesem Fall die Tragflügelanordnüng die Kettenlinie während des Betriebs annimmt, da bei der gleichförmigen Verteilung der Auftriebskräfte diese Form von sich aus erreicht wird. In diesem Fall weist die Tragflügelanordnung den Vorteil auf, daß ein Durchbiegen des Profils über seine Länge während des Betriebs möglich ist, so daß auch lokale vertikale Wasserbewegungen aufgefangen werden können. Die Auftriebskräfte werden über die Länge der Spannweite integriert, gleichzeitig wird aber die Entwicklung irgendwelcher Biegemomente wegen der gelenkigen Verbindung der einzelnen Abschnitte, die durch lokale vertikale Wasserbewegungen entstehen können, verhindert.On the other hand, the hydrofoil assembly can also be made up of a plurality of separate, interconnected via the Span of the profile of connected individual sections exist, in which case the hydrofoil arrangement the chain line assumes during operation, because of the uniform distribution of the lift forces this form is achieved by itself. In this case, the wing assembly has the The advantage that a bending of the profile is possible over its length during operation, so that local vertical water movements can also be absorbed. The lift forces are about the Length of the span integrated, but at the same time the development of any bending moments is due the articulated connection of the individual sections created by local vertical water movements can prevent.

Bei dem ersten Falle einer steifen Tragflügelanordnung werden offensichtlich zeitweise kleine Biegemomente auftreten, wenn sich lokale Vertikalbewegungen des Wassers einstellen, dabei versteht es sich aber, daß größere Störungen außerhalb des Betriebsbereiches der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnüng stattfinden.In the first case of a rigid airfoil arrangement, small bending moments appear at times occur when local vertical movements of the water occur, of course but that major disturbances outside the operating range of the hydrofoil arrangement according to the invention occur.

Es ist daher vorteilhaft, wenn der Tragflügel aus einer Vielzahl gelenkig miteinander verbundener, hydrodynamisch ausgebildeter Abschnitte besteht, denn in diesem Fall ergeben auch lokale Vertikalbewegungen des Wassers keine höheren Biegemomente in der Tragflügelgesamtanordnung.It is therefore advantageous if the wing is made up of a large number of articulated, There is hydrodynamically designed sections, because in this case there are also local vertical movements of the water no higher bending moments in the overall wing assembly.

Die einzelnen Abschnitte des elastischen Tragflügels sind durch quer verlaufende Zugseile gehalten, die daher auch nur in der Lage .sind, die auftretenden Zugbelastungen aufzufangen, die sich schließlich bis in die entsprechend stark ausgebildeten seitlichen oder mittleren Stützstreben der Tragflügelanordnung fortsetzen. The individual sections of the elastic wing are held by transverse pull cables, which therefore are also only able to absorb the tensile loads that occur, which ultimately extend up to continue the correspondingly strong lateral or central support struts of the wing assembly.

Besonders vorteilhaft ist auch, wenn an der Abströmkante des Tragflügels über Stäbe starre oder einstellbare Profilkörper zur Korrektur des Anstellwinkels befestigt sind. Solche starren oder einstellbaren Profilkörper sind für sich gesehen bekannt aus der GB-PS 7 15 850, Fig. 12, wo sie dazu dienen, einen Vorflügel, der im Druckmittelpunkt gelagert ist, um eine Achse zu verschwenken. Der Flügel ist dabei von dem Profilkörper in der Weise kontrolliert, daß er in die Flußrichtung schwenkt, so daß dann, wenn diese Richtung sich verändert, die Größe der Auftriebskraft unverändert erhalten bleibt. Bei der Erfindung sind solche Profilkörper deshalb vorteilhaft, weil so lokale vertikale Wasserbewegungen ermittelt und der Anströmwinkel des Profilabschnittes der Tragflügelanordnung, an dem der Profilkörper befestigt ist, korrigiert werden kann.It is also particularly advantageous if rigid or rods on the trailing edge of the wing adjustable profile bodies for correcting the angle of attack are attached. Such rigid or adjustable Profile bodies are known per se from GB-PS 7 15 850, Fig. 12, where they serve a Slat, which is mounted in the center of pressure to pivot about an axis. The wing is there controlled by the profile body in such a way that it pivots in the flow direction, so that if this direction changes, the magnitude of the buoyancy force remains unchanged. In the invention Such profile bodies are advantageous because they determine local vertical water movements and the angle of incidence of the profile section of the airfoil assembly to which the profile body is attached can be corrected.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigtIn the following, the structure and mode of operation of exemplary embodiments of the invention are based on the Drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Stirnansicht eines von einer erfindungsgemäßen eintauchenden Tragflügelanordnung getragenen Wasserfahrzeuges,Fig. 1 is an end view of one of one according to the invention submerged hydrofoil assembly of carried watercraft,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,FIG. 2 shows a section along the line 2-2 in FIG. 1,

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2,3 shows a section along the line 3-3 in FIG. 2,

Fig.4 ist ein Vektordiagramm und zeigt die Verteilung der Kräfte längs des Tragflügelprofils für den Fall, daß alle Auftriebskräfte.vertikal angreifen und gleichmäßig über die Spannweite verteilt sind,Fig. 4 is a vector diagram showing the distribution of the forces along the airfoil in the event that all lift forces act vertically and are evenly distributed over the span,

Fig. 5 ist eine Stirnansicht einer gelenkigen Tragflügelanordnung,
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Tragflügelanordnung nach Fig. 5 undFig. 5 is an end view of an articulated airfoil assembly;
6 is a top plan view of the airfoil assembly of FIGS. 5 and 6

Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie7-7 in Fig. 5.FIG. 7 is a section taken along line 7-7 in FIG. 5.

Die Zeichnungen zeigen insbesondere in Fig. 1 eineThe drawings show in particular in FIG. 1 a

Stirnansicht eines Tragflügelbootes 10 mit einem Bootsrumpf 11, an dem eine Stützenanordnung 12 befestigt ist, die im wesentlichen symmetrisch zu einer die von vorne nach hinten durch den Bootsrumpf 11 laufenden Mittellinie enthaltenden Vertikalebene liegt. Die Stützenanordnung 12 besitzt einen Aufhängemechanismus 13 zum Ändern des Anströmwinkels eines der Stützenanordnung 12 zugeordneten Tragflügels. Hierdurch kann der Tragflügel 14 schwenkbar um eine querliegende Achse angenähert der hydrodynamischen Mittellinie durch Bewegung der Aufhängung 13 gegenüber dem Bootskörper 11 verschwenkt werden. Die Stützenanordnung 12 weist auch einen tragenden, fest mit dem Mechanismus 13 verbundenen Ausleger 15 auf, der quer zum Bootskörper sich auf jeder Seite zu Stellen erstreckt, die erheblichen Abstand vom Bootskörper 11 besitzen. Die Enden des tragenden Auslegers 15 tragen nach unten weisende Stützen 17 α und ITb, wobei es sich bei der Stütze 17 α um die Steuerbordstütze und bei 17 b um die Backbordstütze handelt, während kurz außerhalb des Bootskörpers 11 der tragende Ausleger 15 jeweils eine Stütze 18 a auf der Steuerbordseite des Rumpfes 11 und eine Stütze 18* auf der Backbordseite trägt. Die Stützen 17 a, YIb, 18 a und 18 b sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie einen wünschenswert dünnen hydrodynamischen Querschnitt bieten. Wegen der Biegemomente dieser Auslegungsform liegen die dicksten Querschnitte der Stützen 17 α und 17 b am oberen Ende, während die größten Querschnitte der Stützen 18 α und 18 b zwischen deren Enden liegen.
Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß der Tragflügel 14 in drei Abschnitte 14 α, 14 b und 14 c unterteilt ist, die jeweils im Abstand zueinander zwischen den Stützen 17 α und 18 α, 18 α und 18 b und 18 b und YIb angeordnet sind. Jeder Abschnitt 14 α, 146 und 14 c besteht aus einer festen einheitlichen Konstruktion mit einer Außenhaut 19 aus Metall, die mit geschäumtem Polystyrol 20 gefüllt ist und gestreckt um ein Stück größer als der Abstand zwischen zwei der Stützen 17 α, 18 α, ISb und YIb ist, zwischen denen sie angeordnet und an deren unteren Enden sie mit ihren Enden fest verbunden sind. Innen ist die Haut 19 an einer Vielzahl von Stäben 21 befestigt, die in Längsrichtung jedes Abschnitts 14 a, 14 b und 14 c verlaufen und die auch mit ihren Enden an den entsprechenden Stützen 17 o, 18 o, 18 b, Yl b befestigt sind. Die Stäbe 21 sind so verteilt, daß sie in Richtung der Spannweite wirkende Beanspruchungen, die am Tragflügelabschnitt 14 α, 14 b und 14 c zur Auswirkung kommen, aufnehmen. Der Sehnenabschnitt des Tragflügelprofils 14 wird über seine Länge derart geändert, daß die Auftriebskräfte während der Fahrt oder des Fluges gleichmäßig vertikal längs des Tragflügelprofils 14 verteilt werden; die hydrodynamische Mittellinie jedes tragflügelabschnittes 14 α, 14 b und 14 c besitzt daher die erwähnte katenarische Gestalt.Front view of a hydrofoil 10 with a boat hull 11 to which a support arrangement 12 is attached, which is essentially symmetrical to a vertical plane containing the center line running through the boat hull 11 from front to back. The support arrangement 12 has a suspension mechanism 13 for changing the angle of attack of a wing associated with the support arrangement 12. As a result, the hydrofoil 14 can be pivoted about a transverse axis approximating the hydrodynamic center line by moving the suspension 13 relative to the hull 11. The support assembly 12 also has a load-bearing boom 15 fixedly connected to the mechanism 13, which extends transversely to the hull on each side to locations which are a considerable distance from the hull 11. The ends of the load-bearing jib 15 carry downward-pointing supports 17 α and ITb, the support 17 α being the starboard support and 17 b being the port support, while just outside the hull 11 the supporting jib 15 is one support 18 each a on the starboard side of the hull 11 and a support 18 * on the port side. The supports 17 a, YIb, 18 a and 18 b are preferably designed so that they offer a desirably thin hydrodynamic cross section. Because of the bending moments of this design form, the thickest cross sections of the supports 17 α and 17 b are at the upper end, while the largest cross sections of the supports 18 α and 18 b lie between their ends.
From Figs. 2 and 3 it can be seen that the wing 14 is divided into three sections 14 α, 14 b and 14 c, each at a distance from one another between the supports 17 α and 18 α, 18 α and 18 b and 18 b and YIb are arranged. Each section 14 α, 146 and 14 c consists of a solid, unitary construction with an outer skin 19 made of metal, which is filled with foamed polystyrene 20 and stretched a bit larger than the distance between two of the supports 17 α, 18 α, ISb and YIb , between which they are arranged and at the lower ends of which they are firmly connected to their ends. Inside, the skin 19 is attached to a plurality of rods 21 which run in the longitudinal direction of each section 14 a, 14 b and 14 c and which are also attached with their ends to the corresponding supports 17 o, 18 o, 18 b, Yl b . The rods 21 are distributed so that they absorb stresses acting in the direction of the span, which come into effect on the wing section 14 α, 14 b and 14 c. The chord section of the airfoil 14 is changed over its length in such a way that the lift forces are distributed evenly vertically along the airfoil 14 during travel or flight; the hydrodynamic center line of each wing section 14 α, 14 b and 14 c therefore has the catenary shape mentioned.

Da der Sehnenabschnitt des Tragflügelprofils 14 extrem dünn zur weitest möglichen Herabsetzung des hydrodynamischen Wirkungsgrades ausgebildet ist - er braucht ja nicht erhebliche Biegemomente aufzu-Since the chord section of the airfoil 14 is extremely thin to reduce the as much as possible hydrodynamic efficiency - it does not need to generate significant bending moments.

nehmen, um Schwankungen des Tragflügelprofils 14 über seine Länge aufgrund lokaler vertikaler Wasserbewegungen zu verhindern - ist eine Reihe von flachen Profilkörpem 22 unter gleichen Abständen über die Spannweite des Profils verteilt und mittels starrer Stäbe 23 am Tragflügel befestigt; die Profilkörper sind gegen den Tragflügel 14 festgelegt, die Profilkörper 22 sind im Stromlinienweg des Tragflügels 14 hinter diesem vorgesehen. Die Profilkörper 22 sind auch so angeordnet, daß sie horizontal liegen, ferner nicht nur in gleichen Abständen längs der Spannweite des Tragflügels 14 angeordnet sind, sondern auch gleichgroße Flächen haben.take to fluctuations of the airfoil 14 along its length due to local vertical water movements to prevent - is a series of flat profile bodies 22 at equal intervals across the span of the profile distributed and fixed to the wing by means of rigid rods 23; the profile bodies are fixed against the wing 14, the profile bodies 22 are in the streamlined path of the wing 14 behind this intended. The profile body 22 are also arranged so that they lie horizontally, also not only in are arranged equal distances along the span of the wing 14, but also of the same size Have surfaces.

Das Vektordiagramm der Fig.4, das einen halben Abschnitt des Tragflügels 14, beispielsweise die äußere Hälfte des Abschnittes 14 α darstellt, zeigt, daß der durch Wasser erzeugte Auftriebsdruck in Abhängigkeit von der Vorwärtsbewegung des Wasserfahrzeuges 10, allgemein durch vertikale Vektorkräfte L angedeutet - gleichmäßig über die Länge des Tragflügelabschnittes 14a, wie durch die Vektoren V angedeutet, verteilt ist. Da der Tragflügelabschnitt 14 α von katenarischer Gestalt ist und keine merklichen Biegemomente aufgrund der Auftriebsvektoren V entwickelt, wird der Hauptteil des nach oben gerichteten Auftriebes L durch das Tragflügelprofil als Zugbelastung Tauf eine Stütze 17 übertragen, mit der die Zugbelastung einen Winkel Φ bildet. Die Zuglast T setzt sich zusammen aus einer Vertikalkraft L, die gleich T' cos 0 und gleich einem Viertel des auf die Stützenanordnung 12 ausgeübten Anteiles des Gewichtes des Tragflügelbootes 10 ist (unter der Annahme, daß die Abschnitte 14 a, IAb und 14 c gleich groß sind und daß die Stützen 17 α, 18 α, 18* und 17 b gleichen Abstand voneinander besitzen und symmetrisch bezüglich der von vorne nach hinten verlaufenden Mittellinie des Bootskörpers 11 sind); hinzu kommt eine horizontale Seitenbelastung H auf die Stütze 17 a, die gleich T- sin Φ istThe vector diagram of FIG. 4, which represents half a section of the wing 14, for example the outer half of the section 14 α , shows that the lift pressure generated by the water as a function of the forward movement of the watercraft 10, generally indicated by vertical vector forces L - uniformly is distributed over the length of the wing section 14a, as indicated by the vectors V. Since the wing section 14 α has a catenary shape and does not develop any noticeable bending moments due to the lift vectors V , the main part of the upward lift L is transmitted through the wing profile as tensile load T to a support 17 with which the tensile load forms an angle Φ . The tensile load T is composed of a vertical force L which is equal to T ' cos 0 and equal to a quarter of the weight of the hydrofoil 10 exerted on the support arrangement 12 (assuming that the sections 14 a, IAb and 14 c are equal are large and that the supports 17 α, 18 α, 18 * and 17 b have the same distance from each other and are symmetrical with respect to the front-to-rear center line of the hull 11); there is also a horizontal side load H on the support 17 a, which is equal to T- sin Φ

Da die Tragflügelabschnitte in Form einer Kettenlinie eine größere Wasserverdrängung als ein horizontales Profil für einen gegebenen Zustand des Untertauchens in Fahrt hervorrufen, ist es bei der praktischen Anwendung wünschenswert, die geometrische Form der Tragflügelabschnitte 14 α, 14 b und 14 c so einzustellen, daß der Winkel Φ relativ klein wird. Die so auf die Stützen 17 α und 17 b ausgeübten Seitenbelastungen Hsteigen mit dem Cosinus des abnehmenden Winkels Φ, was zusätzliche Stärke sowohl für die Stützenanordnung 12 wie für die Stützen 17 α und 17 b erforderlich macht, um die vergrößerten Seitenbelastungen aufzunehmen. Die Stützen 18 α und 18 b brauchen nur die Vertikalbelastungen zu absorbieren, da jeder katenarische Tragflügelabschnitt identisch ist, während die Seitenbelastung an den Stützen 17 α und YIb. nur gleich der eines halben katenarischen Abschnittes, der von diesem getragen wird, ist.Since the wing sections in the form of a chain line cause a greater water displacement than a horizontal profile for a given state of submersion while driving, it is desirable in practical use to adjust the geometric shape of the wing sections 14 α, 14 b and 14 c so that the Angle Φ becomes relatively small. The side loads H exerted on the supports 17 α and 17 b increase with the cosine of the decreasing angle Φ, which requires additional strength both for the support arrangement 12 and for the supports 17 α and 17 b in order to absorb the increased side loads. The supports 18 α and 18 b only need to absorb the vertical loads, since each catenary wing section is identical, while the side loads on the supports 17 α and YIb. is only equal to that of half a catenary section carried by it.

Insbesondere in den Fig. 5 bis 7 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines Tragflügels 40 dargestellt, der zwischen einem Paar von Stützen 37 und 38 angeordnet und mit seinen Enden an den unteren Enden dieser Stüzen befestigt ist. Der Tragflügel 40 kann an-, statt eines Tragflügels 14 benutzt werden, wobei in diesem Fall die Stützen 37 und 38 den Stützen 17 a und Π b jeweils entsprechen würden. Der Tragflügel (=/^>40) setzt sich zusammen aus einer Vielzahl von Profilabschnitten 42, die durch Zugseile 44 gegeneinander gehalten werden, wobei diese Seile quer durch die hydrodynamischen Querschnittsflächen jedes der Profilabschnitte 42 verlaufen. Jedes benachbarte Paar von Profilabschnitten 42 ist durch eine Polsterungsschicht aus verdichtetem Neoprenkautschuk 45 ge- trennt und bietet eine gleichmäßige Oberfläche für die Wechselwirkung mit dem Wasser, wobei dann der Tragflügel 40 eine geometrische Gestalt entsprechend einer Ketten- oder Seillinie in Abhängigkeit von den Auftriebskräften annimmt, die am Tragflügel 40 aufgrund der Vorwärtsbewegung des Wasserfahrzeugs 10 relativ zum Wasser hervorgerufen werden. Alternativ können die Profilabschnitte 42 schwalbenschwanzförmig ohne Zwischenschichten 45, die fortgelassen werden können, ausgebildet sein, insbesondere, wenn die Profilabschnitte 42 sehr geringe Spannweiten haben.In particular in FIGS. 5 to 7 a further exemplary embodiment of a wing 40 is shown, which is arranged between a pair of supports 37 and 38 and is fastened with its ends to the lower ends of these supports. The wing 40 can be used instead of a wing 14, in which case the supports 37 and 38 would correspond to the supports 17 a and Π b, respectively. The wing (= / ^> 40) is composed of a large number of profile sections 42, which are held against one another by tension cables 44, these cables running transversely through the hydrodynamic cross-sectional areas of each of the profile sections 42. Each adjacent pair of profile sections 42 is separated by a padding layer made of compressed neoprene rubber 45 and offers a uniform surface for interaction with the water, the wing 40 then assuming a geometric shape corresponding to a chain or rope line depending on the buoyancy forces, which are caused on the wing 40 due to the forward movement of the watercraft 10 relative to the water. Alternatively, the profile sections 42 can be dovetail-shaped without intermediate layers 45 which can be omitted, in particular if the profile sections 42 have very small spans.

Eine Füllung 47 geschäumten Polystyrols ist in jedem der Profilabschnitte 42 vorhanden und dient zur Positionierung der tragenden Zugseile 44 innerhalb der Profilabschnitte, wobei auch das Einsickern von Wasser verhindert wird. Die Zugseile 44 sind im allgemeinen entweder in der hydrodynamischen Druckmittellinie 48 angeordnet oder um diese symmetrisch verschoben, (j um die von jedem der Seile aufgenommenen Zugkräfte auszugleichen. Die größere, der gelenkigen Bauart dieses Tragflügels 40 zugeordnete Flexibilität macht es erforderlich, daß stabilisierende Profilkörper, beispielsweise die Profilkörper 22 benutzt werden, wie sie auch für den Tragflügel 40 Verwendung gefunden haben. Die Anwendung der Profilkörper erfolgt abhängig von Dicke und Seitenverhältnis des Tragflügels. So sind eine Anzahl stabilisierender Profilkörper 52 mit dem Tragflügel40 über Stäbe, wie in Fig. 7 gezeigt, verbunden. Dabei kann sich die Anzahl der stabilisierenden Profilkörper sowie die Gestalt der durch den Tragflügel gebildeten Kettenlinie mit den besonderen Anforderungen an die Auslegung verändern.
Wie in Fig. 7 gezeigt, ist jeder Profilkörper52 soA filling 47 of foamed polystyrene is present in each of the profile sections 42 and serves to position the load-bearing traction ropes 44 within the profile sections, whereby the infiltration of water is also prevented. The traction cables 44 are generally either arranged in the hydrodynamic pressure center line 48 or shifted symmetrically about it, (j to compensate for the tensile forces absorbed by each of the cables. The greater flexibility associated with the articulated design of this wing 40 makes it necessary that stabilizing profile bodies, For example, the profile bodies 22 can be used, as they have also been used for the wing 40. The profile bodies are used depending on the thickness and aspect ratio of the wing The number of stabilizing profile bodies and the shape of the chain line formed by the wing can change with the special design requirements.
As shown in Fig. 7, each profiled body 52 is like this

ausgebildet, daß eine Änderung seines Anströmwinkels mit Bezug zu dem Anströmwinkel des Profilabschnittes 42, an dem er befestigt ist, möglich ist. Die Profilkörper 52 können also nicht nur zur Stabilisierung des Tragflügels 40 dienen, sondern auch zum Steuern dienen.designed that a change in its angle of attack with reference to the angle of attack of the profile section 42, to which it is attached, is possible. The profile body 52 can therefore not only be used for stabilization of the wing 40 are used, but also serve to control.

Die Steuerung der Lage des Profilkörpers 52 erfolgt dadurch, daß der Stab 53 als hohles Rohr mit einem vertikalen, an dessen Abströmende befestigten Flachteil 54 ausgebildet ist, wobei die Mitte der Anströmkante des Profilkörpers 52, wie bei 55 dargestellt, zur Aufnahme des Flachteils 54 geschlitzt ist und ein zentraler Schwenkstift 56 horizontal im Profilkörper 52 festgelegt ist und drehbar in einer geeigneten, mittigen Bohrung 57 im Flachteil 54 aufgenommen wird.The control of the position of the profile body 52 takes place in that the rod 53 as a hollow tube with a vertical flat part 54 attached to its downstream end is formed, the center of the leading edge of the profile body 52, as shown at 55, is slotted for receiving the flat part 54 and a central pivot pin 56 is set horizontally in the profile body 52 and rotatable in a suitable, central Bore 57 is received in the flat part 54.

Ein in Längsrichtung des röhrenförmigen Stabes 53 sich erstreckender Steuerstab 58 ist schwenkbar an einem Ende am Profilkörper 52 in der Nähe des Flachteiles 54 befestigt, wie bei 59 etwa unterhalb des Schwenkstiftes 56 angedeutet ist. Ein hydraulisches Steuersystem ist innerhalb des Profilabschnittes 42 vorgesehen, an dem der röhrenförmige Stab 53 befestigt ist, wodurch eine hin- und hergehende Bewegung des Stabes 58 im Stab 53 ermöglicht ist und hierdurch der Profilkörper 52 sich um den Schwenkstift 56 drehen kann. Das hydraulische Steuersystem kann einen an das vordere Ende der Stange 58 befestigten Balg 60, eine Stellungsfühlervorrichtung 61 zur Ermittlung der Stellung der Stange 58 und einen hydraulischen Ver-A control rod 58 extending in the longitudinal direction of the tubular rod 53 is pivotable on one end attached to the profile body 52 in the vicinity of the flat part 54, as at 59 approximately below the Pivot pin 56 is indicated. A hydraulic control system is provided within the profile section 42, to which the tubular rod 53 is attached, causing reciprocating movement of the Rod 58 is made possible in rod 53 and thereby the profile body 52 rotate about the pivot pin 56 can. The hydraulic control system may include a bellows 60 attached to the forward end of rod 58, a position sensor device 61 for determining the position of the rod 58 and a hydraulic

stärker 62 aufweisen, der teilweise durch die Stellungsfühlervorrichtung 61, wie durch die Wirkungslinie 63 teilweise angedeutet ist, und darüber hinaus bezüglich eines Bezugssystems gesteuert wird, das an dem Tragflügelboot, an dem der Tragflügel 40 befestigt ist, angeordnet ist. Ein Rohr 64 ist in Längsrichtung durch den Tragflügel 40 in der gleichen Art wie die Seile 44 verlaufend, vorgesehen, wobei das Rohr entlang einer der Stützen 37 und 38 hinauf bis zu einem hydraulischen Hauptsystem verläuft, um hydraulische Flüssigkeit zur Speisung des Balgs 60 durch den Verstärker 62 zu liefern. Wünscht man eine Änderung der Stel-have more 62, partially by the position sensing device 61, as is partially indicated by the line of action 63, and also with respect to a reference system is controlled, which is arranged on the hydrofoil to which the hydrofoil 40 is attached is. A pipe 64 is longitudinally through the airfoil 40 in the same manner as the ropes 44 running, provided, the pipe along one of the supports 37 and 38 up to a hydraulic Main system runs to hydraulic fluid to feed the bellows 60 through the booster 62 to deliver. If you wish to change the position

lung des Profilkörpers 52, so gibt die Bedienungsperson des Tragflügelbootes ein Steuersignal an einen Verstärker 62, das mit der Stellung des Stabes 58 verglichen wird, die durch die Stellungsfühlervorrichtung 61 in üblicher Weise ermittelt wurde. Mit dem Ausgang wird ein Verstärker 62 betätigt, der das Druckmittel zum Balg 60 vom Rohr 64 strömen oder vom Balg 60 in eine Rückführleitung 65 ausfließen läßt, wobei diese Leitung durch den Tragflügel 40 in der gleichen Weise wie das Rohr 64 durch eine der Stützen 37 und 38 geführt istment of the profile body 52, the operator of the hydrofoil gives a control signal to an amplifier 62 compared to the position of rod 58 determined by position sensing device 61 in FIG was determined in the usual way. With the output, an amplifier 62 is actuated, which the pressure medium flow to the bellows 60 from the pipe 64 or can flow out of the bellows 60 into a return line 65, this Line passed through the wing 40 in the same manner as the pipe 64 through one of the supports 37 and 38 is

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

609 583/3609 583/3

Claims

Patent claims:

1. Hydrofoil assembly for a hydrofoil, with at least two separated from one another in the transverse direction attached to the hydrofoil supports and between these arranged hydrofoils, their Curvature over the span has an upper maximum, characterized in that that the rigid or elastic wing (14, 40) has a curvature in the form of a chain or rope line has, so that the lift forces generated by the wing (14, 40) in it substantially only cause tensile forces.

2. hydrofoil assembly according to claim 1, characterized in that the airfoil (40) from a plurality of articulated, hydrodynamically designed sections (42) that are connected to one another.

3. hydrofoil arrangement according to claim 2, characterized in that the sections (42) are held by transverse pull cords (44).

4. hydrofoil arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the trailing edge of the wing (14, 40) via rods (23, 53) rigid or adjustable profile supports (22, 52) are attached to correct the angle of attack.