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Boot oder ähnliches Wasserfahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf
ein auf einem Gaspolster gleitendes Boot oder ähnliches Wasserfahrzeug0 Ihre Aufgabe
besteht darin, den Reibungswiderstand, den ein solches im Wasser findet, auf einfache
und wirkungsvolle Weise herabzusetzen Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus,
daß ein beispielsweise rechteckiger Kasten mit Seitenwänden und einer Decke, jedoch
ohne Boden, mittels des eingeschlossenen Buftpolsters auf dem Wasser zu schwimmen
vermag. Dabei tauchen die Seitenwände teilweise in das Wasser ein, und zwar so weit,
bis das Gewicht des Kastens mitsamt einer eventuellen Beladung durch das eingeschlossene
Luftpolster, welches sich komprimiert, getragen wird. Gleichzeitig entspricht natürlich
das Gewicht der verdrängten Wassermenge demjenigen des Kastens samt Beladung, Wird
nun der zysten als eintaches auf einem Gaspolster aufruhendes Boot aufgefaßt, so
ist festzuhalten, daß der Wasserspiegel
unterhalb dieses "Bootes
tiefer liegt als derjenige des umgebenden Wassers, wobei die Differenz annähernd
dem iliefgang eines herkömmlichen Bootes von gleichem Gesamtgewicht entspricht.
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Wird ein solches einfaches "Boot" über das Wasser geführt, um eine
Transportaufgabe zu übernehmen, so treten zwei unerwünschte Effekte in Erscheinung.
Einer besteht darin, daß die Vorder- und die Rückwand der Bewegung durch das Wasser
einen beträchtlichen Widerstand entgegensetzen, der andere darin, daß das 'Boot"
eine schlechte Stabilität aufweist, so daß es zum Kippen neigt, wobei Zuluft aus
dem Hohlraum austreten und das "Boot" infolgedessen sinken kann. Wohl aus diesem
Grunde ist ein solches Boot bisher nie zur Anwendung gekommen.
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Im weiteren zielt die Erfindung folglich darauf ab, Maßnahmen zu
ergreifen, um die genannten Nachteile auszuschalten.
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Mit der Erfindung soll also ein auf einem Gaspolster gleitendes Wasserfahrzeug
geschaffen werden, das einen ungewöhnlich niedrigen Wasserwiderstand neben einer
guten Stabilität aufweist.
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Das erfindungsgemäße Boot bzw. Wasserfahrzeug kennzeichnet sich dadurch,
daß es auf der Unterseite seines im wesentlichen herkömmlichen Bootskörpers einen
sich über den wesentlichen Teil seines Bodens erstreckenden, gasgefüllten Hohlraum
aufweist, der zum Wasser hin offensteht, jedoch nach allen Seiten und nach oben
hin abgedichtet ist.
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Dieses Boot bedarf zur Verdrängung des Wassers vor seinem Bug der
gleichen Antriebsleistung wie ein herkömmliches Boot, jedoch ist bei letzterem außer
diesem unvermeidlichen Leistungsanteil ein wesentlicher Teil der verfügbaren Gesamtantriebsleistung
dafür aufzuwenden, die Flüssigkeitsreibung des Wassers
gegenüber
dem an den Bug anschließenden Teil des Bootskörpers zu überwinden.
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Im Gegensatz zu den herkömmlichen Booten gleitet nun das erfindungsgemäße
in diesem Bereich vorwiegend auf einem Gaspolster, welches eine weit geringere Viskosität
besitzt áls das Wasser, so daß auch zur Überwindung der dortigen Reibung eine weit
geringere Antriebsleistung erforderlich ist als bei herkömmlichen Booten mit gleicher
Größe und Geschwindigkeit0 Die Einsparung an Antriebsleistung fällt besonders irsGewicht
bei Booten bzw. Wasserfahrzeugen beträchtlicher Größe und Geschwindigkeit, da die
für die Überwindung des Reibungswiderstandes erforderliche Antriebsleistung proportional
der benetzten Rumpfoberfläche ist und etwa im Quadrat mit der Geschwindigkeit wächst.
Die in Betracht kommenden Ausführungen ermöglichen weiterhin in einigen Fällen Einsparungen
an Unterhaltungs- und Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Booten.
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Die erfindungsgemäße Konzeption eignet sich für kleine Sportboote,
Fahren, Lastkahne und Schiffe, denen sie eine über gewöhnliche Geschwindigkeit ermöglicht.
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Bezeichnung "Boot" der Einfachheit halber
alle denkbaren Wasserfahrzeuge, auch solche, die nur selten oder nie bewegt werden,
wie z. B. Ponton, Schwimmdocks und schwimmende Brücken, einschließen.
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Es verdient besondere Beachtung, daß die erfindungsgemäßen, von einem
Gaspolster getragenen Boote sich grundlegend von Luftkissenfahrzeugen naph Art der
sog. t'Hovercrafts" unterscheiden, die auf einem Luftstrom dynamisch aufruhen, Gemäß
der Etfindung wird die Luft oder das sonstige Gas beständig innerhalb
des
Hohlraumes unter dem Rumpf festgehalten, wobei im Idealfall keinerlei Leckverluste
auftreten, die auf irgendwelche Weise ergänzt werden müßten, Infolgedessen ruht
das erfindungsgemäße Boot auf dem Gaspolster selbst dann auf, wenn es sich in Ruhe
befindet und alle Antriebe stillgesetzt sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung hervor. In
dieser ist, jeweils schematisch, Fig. 1 ein Grundriß eines erfindungsgemäßen Bootes;
Fig. 2 ein Aufriß desselben Bootes; Fig. 3 ein Querschnitt desselben; Fig. 4 ein
Aufriß einer Ausführung mit flossenartig nach unten verlängerten Seitenwänden; Fig.
5 ein Querschnitt durch die letztgenannte Ausführung; Fig. 6 ein Querschnitt durch
ein ebensolches Boot, welcher zusätzliche längsflossen erkennen läßt; Fig. 7 ein
Grundriß eines Bootes mit einer weiterhin hinzugetretenen Querwand; Fig. 8 ein Aufriß
mit eingezeichneten Querwänden besonderer Ausgestaltung und Fig. 9 ein Querschnitt
eines erfindungsgemäßen Bootes, das ein abgesetztes Querprofil aufweist.
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Aus den Figuren 1, 2 und 3 ist ersichtlich, daß der Bootskörper oder
Rumpf 1 des dargestellten Bootes im wesentlichen die gleiche Form wie derjenige
eines herkömmlichen Bootes gleicher Größe aufweist mit Ausnahme desjenigen Teiles,
der zwischen dem Brgabschnitt 2 und dem Heckabsohnitt 3 des Bootes unterhalb des
Wasserspiegels 4 liegt. Dieser mittlere Rumpfabschnitt
5 besitzt
einen im wesentlichen flachen Boden 6, solange sein Querschnittsprofil nicht abgesetzt
ist, wie dies später noch anhand der Fig. 9 beschrieben ist. Durch den Boden 6 wird
nun aber ein Hohlraum 7 nach oben begrenzt, der zuluft oder ein anderes Gas unter
geringem Überdruck enthält, wovon der überwiegende Teil des Bootsgewichtes getragen
wird0 Dieser Hohlraum 7 wird ferner von den beiden Seitenwänden 8 und 9 sowie einer
Vorderwand 10 und einer Rückwand 11 begrenzt, welche die rückwärtige bzw. vordere
Begrenzung des Bug- bzw. Heckabschnittes darstellen. Nach unten hin-wird der Hohlraum
7 durch das Wasser begrenzt.
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Normalerweise wird der Hohlraum 7 mit Luft gefüllt sein, jedoch kommen
auch andere Gase in Betracht, wie z. B. die Abgase einer Brennkraftmaschine, welche
die Antriebsmaschine des Bootes sein kann. Wenn nachfolgend von einem "Gas" die
Rede ist, soll darunter folglich in erster Linie Luft verstanden werden0 Der erforderliche
Druck wird sich stets nach dem Niveauunterschied des Wassers unterhalb und außerhalb
des Bootskörpers richten.
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Dieser Druckunterschied beträgt etwa 0,1 at pro Meter Niveaudifferenz
des Wassers. las Gas unter einem Boot mit 1,20 Meter Tiefgang wird daher etwa unter
einem Druck von 0,72 at stehen.
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Die Dicke des Gaspolsters unterhalb des Bootskörpers liegt normalerweise
in der Größenordnung zwischen 0,1 und 1 Meter, je nach dem Wellengang des Wassers,
auf welchem das Boot zum Einsatz kommt, nach dessen Geschwindigkeit und weiteren
Faktoren, Um einen Gasverlust aus dem Hohlraum 7 beim Schlingern des Bootes auszusclialten,
können die Seitenwände des letzteren in Gestalt von Flossen 12 bzw. 13 über den
Hohlraum nach unten verlängert sein, wie dies in den Figuren 4 und 5 zum Ausdruck
kommt.
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Das Boot kann so gebaut sein, daß das Gas, insbesondere Luft, jederzeit
in den Hohlraum nachgeführt oder aus ihm entlassen
werden kann.
Zuführung von Gas ist dann erforderlich, wenn das Boot zunächst mit seiner gesamten
Bodenfläche auf dem Wasser aufliegt oder wenn ein Teil des Gases zu beiden Seiten
oder an den Enden des Hohlraumes unbeabsichtigt entwichen ist.
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Zu diesem Zweck kann das Boot in Verbindung mit entsprechenden Rohren,
Steuerventilen und dgl. eine Luftpumpe aufweisen, sofern nicht, wie bereits erwähnt,
Abgase einer Brennkraftmaschine zur Füllung des Hohlraumes Verwendung finden. Handelt
es sich um einen lastkahn oder ein Ponton , so kann es vorteilhaft sein, den-jbzw.
dasselbe mittels des Gaspolsters anzuheben bzw. abzusenken, um das Ladedeck in gleiche
Höhe mit einem angrenzenden Eai oder dgl. zu bringen. Auch zu diesem Zweck müssen
Mittel vorgesehen sein, um Luft bzw. Gas zuzuführen und entweichen zu lassen. Ein
weiterer wichtiger Fall, bei dem die schnelle Entlüftung des Hohlraumes erwünscht
sein kann, liegt dort vor, wo u. U. die Geschwindigkeit des Bootes rasch reduziert
werden soll.
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Zu diesem Zweck kann das Boot mit einer Schnellbremseinrichtung ausgestattet
sein, bei deren Betätigung große Klappen oder Ventile in den Sanden des Hohlraumes
geöffnet werden, so daß das Boot mit dem Boden 6 des Hohlraumes auf das Wasser absinkt
und durch dessen Viskosität in Verbindung mit der abgesetzten Unterseite des Rumpfes
eine kräftige Bremswirkung erfährt.
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Die Seitenstabilität des soweit beschriebenen Bootes kann wesentlich
dadurch verbessert werden, daß weitere längsverlauende Flossen, z. B. 14 und 15
in den Figuren 6 und 7, hinzugefügt werden. Durch diese innerhalb des Hohlraumes
7 nach unten ragenden Flossen, die sich von der Vorderwand 10 bis zur Rückwand 11
des Hohlraumes erstrecken, werden in dem Hohlraum Zellen, beispielsweise 16, 17
und 18 (Fig. 6) abgeteilt, zwischen denen das Gas beim Schlingern des Bootes nicht
überzutreten vermag.
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Legt sich das Boot auf die Seite, so wird das Gas in den auf dieser
Seite befindlichen Zellen in stärkerem Maße komprimiert, während sich das Gas in
den Zellen der anderen Seite zu entspannen vermag. Diese beiden Vorgänge lassen
gemeir.sxm Kräfte
entstehen, die bestrebt sind, das Boot wieder
aufzurichten.
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Eine Erhöhung der Stabilität in allen Richtungen erfährt das Boot
dadurch, daß die Seitenflossen 12 und 13 wie ggfO auch die dazwischenliegenden Flossen,
z. B. 14 und 15, mit beträchtlicher Stärke hohl oder aus leichtem Material ausgebildet
werden, so daß sie einen nicht unerheblichen Auftrieb im Wasser erfahren. Diese
Flossen wirken dann in ähnlicher Weise stabilisierend wie die Schwimmkörper eines
Katamaransc Zumeist bereitet die Erzielung der Stabilität um die Querachse des Bootes
keine Schwierigkeiten, da Bug- und Heckabschnitt 2 bzw0 3 stets das Wasser berühren.
Soll jedoch einem möglichen Stampfen noch weiter entgegengewirkt werden, so kann
dies durch Einfügung einer oder mehrerer bis auf das Wasser hinunterreichender,
querverlaufender Zwischenwände, z. B. 19 in Fig. 7, geschehen, durch die der Hohlraum
7 nun auch in Längsrichtung in Zellen unterteilt wird. Diese Zellen wirken im wesentlichen
auf gleiche Weise zur Herstellung der Stabilität des Bootes um die Querachse, wie
die vorausgehend beschriebenen Zellen 16 bis 18 zur Verbesserung der Stabilität
um die Längsachse beitragen.
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Eine jede der querverlaufenden Wände am vorderen oder hinteren Ende
der dadurch gebildeten Zellen kann aus starrem oder auch aus nachgiebigem Material
ausgeführt sein, ebenso wie sie schwenkbar angebracht sein kann, um stets, jedoch
nur in geringem Maße in das Wasser unter dem Boot einzutauchen0 Das Ausmaß, in dem
die querverlaufenden Wände nachgiebig sein sollen, hängt von der Amplitude der unterhalb
des Bootes in dem Hohlraum zu erwartenden Wellenbewegung abO Sämtliche längsverlaufenden
wie querverlaufenden Wände-bzw.
Flossen können ausfahrbar bzw. einziehbar-gestaltet
werden, so daß damit unter dem Boot je nach den jeweiligen Bedürfnissen ein dickeres
oder dünneres Gaspolster geschaffen werden kann0 Dies gestattet es beispielsweise
auch, das Freibord des Bootes zu erhöhen, wenn dieses schwer beladen ist.
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Abweichend von den bisher beschriebenen Ausführungen kann der Boden
6 des Rumpfes, der die obere Begrenzung des Hohlraumes 7 bildet, auch gekrümmt oder
abgesetzt ausgebildet sein, wobei unter jedem Absatz getrennte Zellen 16', 17' und
1d' vorhanden sind (Fig. 9), die den Zellen 16, 17 und 18 aus Fig0 6 vergleichbar
sind. Ein Grund dafür, solche Zellen auf verschiedener Höhe anzuordnen, besteht
darin, daß es erwünscht sein mag, das Eintauchprofil des Bootes abzuwandeln. Liegen
die Zellen an den Seiten des Bootes höher als die mehr der mitte zu gelegenen, so
besitzt das Boot naturgemäß an den Seiten einen geringeren Tiefgang, was vorteilhaft
sein kann beim Befahren von Flüssen und Kanälen, Unabhängig von den einzelnen vorausgehend
beschriebenen Ausgestaltungen können die einzelnen Zellen Gaspolster verschiedener
Stärke erhalten, wie sich auch die Eintauchtiefe der Flossen bzw. Wande an den einzelnen
Zellen ändern kann.
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Dies läßt dem Konstrukteuer des Bootes einen genügenden Spielraum,
um eine geeignete Wahl zwischen Höhen, Stärken und Arbeitsdrücken für die einzelnen
Zellen zu treffen und damit die bestmöglichen Betriebseigenschaften für jeden einzelnen
Bootstyp zu erzielen. Es ist auch denkbar, das Gasvolumen in den einzelnen Zellen
während des Betriebes zu verändern, um das Boot bei veränderlicher Lastverteilung
zu trimmen.
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Schließlich kommt es im Rahmen der Erfindung auch noch in Betracht,
den Bootskörper als genormte Einheit auszubilden, die
mit ähnlichen
Einheiten zu einem Zug zusammengeschlossen werden kann. Eine jede solche Einheit
braucht nur einen geringen oder gar keinen Bug- oder Heckabschnitt aufzuweisen,
so daß sie stumpf enden kann, um mit den darauffolgenden Einheiten kurzgekuppelt
zu werden, ohne daß ein wesentliches Wasservolumen dazwischentreten kann0 Unter
Hinzutritt einer geeigneten Antriebseinheit kann ein solcher Zug an jeder gewünschten
Stelle einzelne Einheiten aufnehmen oder abgeben, oder es kann die Kapazität einer
Fähre auf gleiche Weise verändert werden. Die einzelnen Einheiten können gelenkig
miteinander verbunden sein, um die Navigation des Zuges auf einem gewundenen Fluß
zu verbessern. Sofern die Beweglichkeit in vertikaler Richtung besteht, kann der
Zug über große Meereswellen hinweggleiten, anstatt sie anzuschneiden. Weiterhin
können ähnliche Einheiten seitlich aneinander gekuppelt werden, um auf diese Weise
eine schwimmende Brücke zu bilden, die einer Strömung nur einen geringen Widerstand
entgegensetzt.