DE1580911C3 - Luftkissen-Landfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Landfahrzeug, das an ein Führungsmittel gebunden ist, mit Rädern und mit Luftkissen, welche bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs durch einer Staueffekt erzeugt werden.

Es ist schon bekannt, Fahrzeuge auf Stütz- und Führungsbahnen mit einem dazwischen befindlichen Luftkissen sich bewegen zu lassen. Diese Luftkissen erhält man durch einen Kompressor, der den nötigen Überdruck unter ihnen herstellt. Die Leistung eines solchen Kompressors hängt offensichtlich von der Ausströmmenge ab, d. h. von der Luftmenge, die von dem Luftkissen nach außen entweicht. Für ein Fahrzeug jedoch, das sich mit großer Geschwindigkeit bewegen soll, wird dieser Luftverlust sehr bedeutend auf Grund unvermeidbarer dynamischer Wirkungen, z. B. Schwingungen wie Stampfen, Schlingen, Rollen, durch Windstöße hervorgerufene Bewegungen usw. Dies hat zur Folge, daß ein starker Kompressor benutzt werden muß, der sperrig und schwer ist, wodurch das Gewicht des Fahrzeugs und dadurch der benötigte Luftkissendruck und die damit notwendige Leistung weiter vergrößert werden. Man muß hierbei also zu schweren, teueren und viel Energie verbrauchenden Anordnungen greifen, die außerdem noch lärmerzeugend sind.

Angesichts dieses Nachteils wurden bereits schienengebundene Landfahrzeuge vorgeschlagen (beispielsweise in der US-Patentschrift 32 38 894), bei denen durch geeignete Formgebung der tragenden Fahrzeugteile ein das Luftkissen stabilisierender Staueffekt entsteht. Die Tragteile werden hierbei zur Schiene derart angeordnet, daß ein keilförmiger ssRaum für die Luftkissen entsteht, der sich in Fahrtrichtung nach hinten verengt. Offenbar hat man mit derartigen Maßnahmen zwar die Stabilität der Luftkissen bei schneller Fahrt verbessern können, konnte jedoch nicht völlig auf Kompressoren verzichten, durch die zusätzlich Luft in den Luftkissenraum eingeblasen wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein schienengebundenes Luftkissenfahrzeug zu schaffen, bei dem das Luftkissen ohne Kompressoren stabilisiert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Landfahrzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die die Luftkissen an der Fahrzeugunterseite begrenzenden Stützflächen eine Vielzahl von Nuten aufweisen, die von den seitlichen Rändern der Stützflächen ausgehen und in Richtung zum Fahrzeugheck hin jeweils schräg zu den in Fahrtrichtung liegenden Mittellinien der Stützflächen verlaufen.

Die an den seitlichen Kanten der Stützfläche befindliehe atmosphärische Luft wird auf diese Weise in die Nuten hineingepumpt. Es bildet sich ein freies Luftkissen zwischen dieser Stützfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Verkehrsweges.

Im Gegensatz zu den bekannten Kompressorvorrichtungen, bei denen die Luft. im Zentrum der zu unterstützenden Fläche eingeführt wird und durch die Ausströmungsöffnung geringen Widerstandes zwischen dieser Fläche und dem Verkehrsweg nach außen entweicht, wird die Luft hier von außen nach innen gepumpt und kann nur durch eine Öffnung großen Widerstandes entweichen.

Eine besonders wirksame Anordnung zur Erzeugung eines sich selbst bildenden freien Luftkissens besteht darin, ein System von Nuten zu verwenden, bei dem die Nuten mehrere, aus einander parallelen Nuten bestehende Netze bilden, die derart verlaufen, daß die von den beiderseitigen Rändern der Stützfläche ausgehenden, breiten Querschnitt aufweisenden und gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung geringfügig geneigten Nuten eines ersten Netzes sich jeweils in mehrere, geringeren Querschnitt aufweisende und gegenüber den Nuten des ersten Netzes wenig geneigte Nuten eines zweiten Netzes verzweigen, die sich wiederum.je in mehrere noch geringeren Querschnitt aufweisende und gegenüber den Nuten des zweiten Netzes wenig geneigten Nuten eines dritten Netzes verzweigen.

Es ist günstig, um die größtmögliche Anzahl von Nuten unterzubringen, die Nuten eines jeden Netzes mit demselben Winkel gegenüber den Nuten des vorhergehenden Netzes zu neigen. Das heißt, daß die Nuten der Netze mit geradzahliger Numerierung und die Nuten der Netze mit ungeradzahliger Numerierung in sich parallel sind.

Diese fortgesetzte Verzweigung der Nuten der verschiedenen Netze ermöglicht es, gleichzeitig die hohe Viskosität der Luft in den Nuten kleinen Querschnitts und die dynamische Druckwirkung, die in den Nuten großen Querschnitts stattfindet, zu nutzen. Man bildet gleichzeitig eine Anzahl von Nuten, die viel dichter sind als die, die man mit Nuten, die alle von den seitlichen i Kanten der zu unterstützenden oder zu leitenden Flä- I ehe ausgingen und zu deren Zentrum führten, erhalten j / könnte. Die Druckverluste sind reduziert und können noch vermindert werden durch Ausbildung der Quer- j : schnitte und der Nutenprofile bei der Verzweigung von ι Ζ zwei aufeinanderfolgenden Netzen.

Die Nuten jedes Netzes haben vorteilhafterweise te: einen vom Ursprung bis zu ihren Enden abnehmenden

Querschnitt. Diese Abnahme ist durch Verringerung der Tiefe und/oder der Breite der Nuten erreicht. Vorzugsweise wird die Abnahme durch Verringerung der Tiefe der Nuten des ersten Netzes oder der ersten Netze und durch Verringerung der Breite der Nuten des folgenden Netzes oder der folgenden Netze erreicht. Die Einmündungen der Nuten des ersten Netzes können vergrößert und so geformt sein, daß dort der Eintritt der Luft erleichtert wird.

Um die Ausströmungsöffnung des Luftkissens maximal zu begrenzen, wird der Abstand zwischen der Fahrzeugfläche und der Stütz- und Führungsbahn vorteilhafterweise so gering wie möglich gehalten.

Um indessen die beträchtlichen Verschiebungen des Fahrzeugs, die durch Stampfen, Rollen, Schlingern und Windstöße hervorgerufen werden, zu absorbieren und ohne Schaden die zufällige Anwesenheit von kleinen Hindernissen, wie z. B. Steinchen zu ertragen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die zu unterstützende Fahrzeugfläche mit einer im Innern abgeteilten Luftmatratze zu verkleiden, auf deren äußerer Oberfläche die Nuten in der vorher beschriebenen Form vorgesehen sind.

So erhält man zwischen der starren Oberfläche des Fahrzeugs und der gegenüberliegenden Bahnfläche ein Luftbett großer Stärke, das sich aus einem dicken, durch eine Luftmatratze gebildetem Luftbett, welches das Dämpfen von Bewegungen der Fahrzeugstützfläche mit gewisser Amplitude sichert, und aus einem winzigen selbst gebildeten und selbst stabilisierten freien Luftkissen, welches die Trennung des Fahrzeugs von der Bahnfläche sichert, zusammensetzt.

In der Zeichnung sind die hier interessierenden Teile der Ausführungsform eines Landfahrzeugs der erfindungsgemäßen Art beispielsweise schematisch veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch das an ein Führungsmittel gebundene Landfahrzeug und die Schiene, auf der es sich bewegt,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1 im verkleinerten Maßstab und

F i g. 3 die teilweise Unteransicht der Fahrzeugstützfläche.

Das Landfahrzeug, das durch ein Gehäuse 1 gebildet wird, bewegt sich auf einer Schiene 2, die die Form eines umgekehrten T hat. Das Landfahrzeug besteht aus einem oberen Teil 3, der für Passagiere vorgesehen ist, und einem unteren Teile 4, der eine zentrale Kehlung zum Aufnahmen des vertikalen Teils 5 der Schiene 2 aufweist. Der obere Teil 3 ist durch einen Innenboden 6 begrenzt und der untere Teil 4 durch einen äußeren Boden 7 und durch vertikale Wände 8 der zentralen Kehlung.

Um vertikale Drehzapfen 9 können sich Träger 10 drehen (s. F i g. 3), die jeder einen Elektromotor 11 mit vertikaler Achse aufweisen, auf der ein Rad 12 mit luftgefüllten Reifen sitzt. Nicht gezeigte Andruckvorrichtungen sichern das Erfassen des vertikalen Schienenteils 5 durch die Räder 12.

Senkrechte zurückziehbare Räder 13 sichern die Unterstützung des Fahrzeugs bei Stillstand oder bei geringer Geschwindigkeit.

Bei großen Geschwindigkeiten wird die Unterstützung des Fahrzeugs durch das Luftkissen erreicht. Zu diesem Zweck trägt der äußere Boden 7 über seine ganze Länge eine Luftmatratze 14, die im Innern abgeteilt ist (wird in den Zeichnungen nicht gezeigt) und die ;auf der Unterseite mit einem Reliefgebilde ausgestattet ist, das die Nuten 15 in schuppenartig angeordneten Pfeilzähnen bildet, deren Spitzen zum hinteren Ende des Fahrzeugs gerichtet sind.

Die Luftmatratze 14, die aus einem Stück oder aus mehreren aneinander gefügten Stücken bestehen kann, hat einen Durchmesser, der sich zwischen zehn und einhundert Zentimeterniewegen kann. Es handelt sich um eine Zellenmatratze bekannter Herstellungsweise, deren Zellengröße in der Größenordnung eines Millimeters oder eines Zentimeters liegt. Die Matratze besteht aus Kautschuk oder aus aufgeblasenem oder massivem Plastikmaterial. Sie ist mit dem Fahrzeug durch Kleben oder durch Anhaken, Einspannen usw. verbunden.

Durch die an der unteren Fläche der Luftmatratze 14 vorgesehenen Nuten 15 stellt sich der Druck der Unterstützungsluft während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs ein. Dieser Druck, der das Luftkissen bildet, steigt stark in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit an und entlastet so die Stützräder 13 allmählich. Da der Durchmesser des Luftkissens sehr gering bleiben soll und es vorteilhaft ist, die Unterstützungsräder sobald wie möglich, d. h. schon bei mittleren Geschwindigkeiten, zu entlasten, wird, um den Gebrauch von Reifen zu vermeiden, eine automatische Rückziehvorrichtung, die nicht gezeigt ist, verwendet. Dieses System stellt eine besondere Sicherheit dar, d. h., im Falle einer Verzögerung oder eines plötzlichen Haltes fallen die Räder automatisch wieder zurück. Man könnte auch ein regelbares Aufblasen der Luftmatratze 14 vorsehen. Um die Unterstützungsräder 13 zu entlasten, würde der Druck in der Luftmatratze 14 erhöht werden.

Das Fahrzeug erhebt sich, indem der Anteil der aus dem Luftkissen ausströmenden Luft vergrößert wird, solange bis der Luftdruck auf einen Wert abgesunken ist, der dem Gewicht des Fahrzeugs das Gleichgewicht hält. Die so durch das Fahrzeug eingenommene Lage ist stabil. Jegliche Lasterhöhung ruft eine Erhöhung des Unterstützungsdrucks des Luftkissens hervor.

In gleicher Art sind die vertikalen Wände 8 mit Luftmatratzen 16 ausgestattet, die im Innern abgeteilt und auf ihrer Außenseite mit einem Reliefgebilde ausgestattet sind, das die Nuten 14 in schuppenartig angeordneten Pfeilzähnen bildet, deren Spitzen zum hinteren Ende des Fahrzeugs gerichtet sind. Die seitliche Führung des Fahrzeugs wird bei großen Geschwindigkeiten durch die von den Luftmatratzen 16 gebildeten Luftkissen gesichert. Bei geringen Geschwindigkeiten und beim Stillstand wird die Führung durch die Räder 12 hergestellt.

F i g. 3 zeigt eine verbesserte Ausführung von Nuten auf einer Fahrzeugstützfläche. Diese Nuten werden aus drei aufeinanderfolgenden Netzen 18, 19 und 20 gebildet, die jeweils parallele Nuten formen. Die Nuten des Netzes 18 mit großem Querschnitt (z. B. mehreren zehn Zentimetern) gehen von der Kante aus zur Mitte der betrachteten Fahrzeugstützfläche, indem sie einen kleinen Winkel von einigen Grad bis zu einigen zehn Grad mit der Längsachse des Fahrzeugs bilden. Das Netz 18

60'^verzweigt sich in das Netz 19, das durch Nuten kleineren Querschnitts gebildet wird, die parallel zur Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Das Netz 19 verzweigt sich so weiter in das Netz 20, das durch Nuten kleinen Querschnitts (z. B. in der Größenordnung eines oder mehrerer Millimeter), die den Nuten des Netzes 18 parallel sind, gebildet wird. Die Tiefe der Nuten liegt in der gleichen Größenordnung wie ihre Breite. Der Zwischenraum zwischen den Nuten ist von

der gleichen Größenordnung wie ihre Breite. Entsprechend der Größe des Fahrzeugs kann die Zahl der Netze auf zwei verringert oder auf mehr als drei erweitert werden.

Um die Zeichnung zu vereinfachen, wurden zusammenfassend nur die drei Netze gezeigt, die sich in einem Teil der betrachteten Fahrzeugstützfläche befinden. An den Seitenkanten der betrachteten Fahrzeugstützfläche hat man zwischen die Nuten des Netzes 18 Nuten 21 entsprechend denen des Netzes 20 eingeführt und in direkter Verbindung zur äußeren Luft gespeist, um so die verfügbare Stützfläche voll zu nutzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen _φ

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Landfahrzeug, das an ein Führungsmittel gebunden ist, mit Rädern und mit Luftkissen, welche bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs durch einen Staueffekt erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luftkissen an der Fahrzeugunterseite begrenzenden Stützflächen eine Vielzahl von Nuten (15) aufweisen, die von den seitlichen Rändern der Stützflächen ausgehen und in Richtung zum.Fahrzeugheck hin jeweils schräg zu den in Fahrtrichtung liegenden Mittellinien der Stützflächen verlaufen.

2. Landfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten mehrere, aus einander parallelen Nuten bestehende Netze (18, 19, 20) bilden, die derart verlaufen, daß die von den beiderseitigen Rändern der Stützfläche ausgehenden, breiten Querschnitt aufweisenden und gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung geringfügig geneigten Nuten eines ersten Netzes (18) sich in mehrere, geringeren Querschnitt aufweisende und gegenüber den Nuten des ersten Netzes (18) wenig geneigten Nuten eines zweiten Netzes (19) verzweigen, die sich wiederum je in mehrere noch geringeren Querschnitt aufweisende und gegenüber den Nuten des zweiten Netzes (19) wenig geneigte Nuten eines dritten Netzes (20) verzweigen.

3. Landfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15) sich auf der Außenfläche einer im Innern abgeteilten Luftmatratze (14) befinden, die ihrerseits auf der Stützfläche aufliegt.