DE2121338B2 - Tragflügelschiff - Google Patents

Description

gels bei einem voll auftauchenden Schiffsrumpf angesprochen.

Im übrigen geht die Abnahme der Querneigung dieses bekannten Unterwasserbugflügels so weit, daß seine Enden wieder abwärts geschwungen sind, so daß schon unter diesem Gesichtspunkt die Flügelenden nicht auftauchen würden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des obigen Erfindunesvorschlags ist es, daß der Anstellwinkel des mittleren Abschnitts des Bugtragflügels im Normalschnitt kleiner als der Anstellwinkel der anschließenden seitlichen Abschnitte im Normalschnitt ist.

Es kann dabei zur Verbesserung der Übergangsfahrt weiterhin zweckmäßig sein, daß oberhalb des Bugtragflügels ein weiterer Tragflügel angeordnet ist, dessen Spannweite die Breite des Schiffsrumpfes an dieser Stelle überschreitet. Dabei übersteigt zweckmäßigerweise der Höhenabstand dieses weiteren Tragflügels vom Bugtragflügel nicht die Länge der Sehne des Bugtragflügels auf dessen seitlichen Abschnitten. Der weitere Tragflügel kann auch geteilt ausgeführt sein, wobei der Abstand zwischen den inneren Enden der Teiltragflügel die Breite des Schiffsrumpfes an dieser Stelle nicht übersteigt.

Eine weitere zweckmäßige Möglichkeit zur Verbesserung der Übergangsfahrt kann es sein, daß zwischen dem Bugtragflügel und dem Hecktragflügel hinter dem Gewichtsschwerpunkt und oberhalb der Wasserlinie ein Mitteltragflügel mit einem kleineren Querneigungswinkel und einer nicht geringeren Spannweite als die Kimmbreite des Schiffsrumpfes an der Anschlußstelle des Mitteltragflügels angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die Gesamtansicht eines Tragflügelschiffes gemäß der Erfindung,

F i g. 2 die Seitenansicht des Tragflügelschiffes mit der Andeutung der Wasserlinie für die Tragflügelfahrt,

F i g. 3 den Bug- und Hecktragflügel in perspektivischer Darstellung,

F i g. 4 die Ansicht des Bugtragflügels in Richtung A der Fig. 2,

F i g. 5 die Ansicht des Bugtragflügels in Richtung B der Fig. 4,

F i g. 6 den Schnitt C-C in F i g. 4,

F i g. 7 den Schnitt D-D in F i g. 4,

F i g. 8 den Schnitt E-E in F i g. 2,

F i g. 9 den Schnitt E-E in F i g. 2 mit einer zweiten Ausführungsvariante der Stabilisierungsfläche,

F i g. 10 den Schnitt F-F in F i g. 2,

Fig. 11 den Mittellängsschnitt durch das Tragflügelschiff gemäß der Erfindung.

Das Tragflügelschiff hat einen Rumpf I (Fig. 1), an dessen Unterteil mittels Stützen 2 ein Bugtragflügel 3 und ein Hecktragflügel 4 befestigt sind. Diese in einer Tandemanordnung hintereinander, nämlich vor bzw. hinter dem Gewichtsschwerpunkt 5 (F i g. 2) angeordnete Tragflügel 3 bzw. 4 erzeugen einen das Schiffsgewicht bei der Fahrt mit der Reisegeschwindigkeit ausgleichenden hydrodynamischen Auftrieb. Der Bugtragflügel 3 besteht aus einem mittleren horizontalen Abschnitt 3 a (Fig. 3) und sich an diesen beiderseits anschließenden geneigten seitlichen Abschnitt 3 6, die die Wasseroberfläche bei der Reisegeschwindigkeit (Tragflügelfahrt) des Schiffes durchschneiden. Die oberen Enden der seitlichen Abschnitte 3 b befinden sich also bei Tragflügelfahrt oberhalb einer Wasserlinie 6, während der mittlere Abschnitt 3 a dieses Tragflügels unterhalb der Wasserlinieo in der TauchtiefeH (Fig.4) liegt. Hierbei ist diese Tauchtiefe// größer als die Hälfte der an der Schnittstelle der seitlichen Abschnitte 3 b mit der Wasseroberfläche bei Reisegeschwindigkeit gemessenen Sehne c des Bugtragflügels 3 (F i g. 5).

ίο Der Hecktragflügel 4 ist hinter dem Bugtragflügel 3 in solch einem Abstand angeordnet, daß er auf dem aufsteigenden Stück 6 a (F i g. 2 und 3) der durch die Verformung der freien Wasseroberfläche hinter dem Bugtragflügel 3 bei der Reisegeschwindigkeit des Schiffes entstehenden Welle liegt.

Jeder seitliche Abschnitt 3 b des Bugtragflügels 3 ist mit veränderlichen, in Richtung von der Mittellängsschiffsebene 7 zur Schiffsseite hin abnehmenden Querneigungswinkeln q_v φ., und t/₃ (Fig.4) ausgeführt, und zwar so, daß ?, ><£_ä:> r/-, gilt. Dieses Verhältnis der Querneigungswinkel q_v q„ und q₃ gilt, ausgehend von einer nicht weniger als der Hälfte der obengenannten Sehne c des Bugtragflügels 3 entsprechenden Tauchtiefe// bezüglich der Wasserlinie 6, also oberhalb dieser Eintauchtiefe.

Der Querneigungswinkel φ₀ des mittleren Abschnittes 3 a darf nicht den Winkel φ₁ der seitlichen Abschnitte 3 b an deren Anschlußstelle an den mittleren Abschnitt 3 a übertreffen und kann beispielsweise gleich Null sein, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist.

Die Art und Weise, wie sich die Querneigungswinkel γ_ν ψ.-, und ψ₃ der seitlichen Abschnitte 3 b, angefangen von der genannten Tauchtiefe//, ändern, kann auch anders, beispielsweise kontinuierlich sein, wenn die seitlichen Abschnitte 3 b nach einem Kreisbogen ausgebildet werden.

Falls der mittlere Abschnitt 3 a mit einer Querneigung von Null oder mit einem Winkel φ₀, der kleiner als der Winkel <?, ausgeführt wird, sind die Anstellwinkel λ₀ (F i g. 6) im Normalschnitt C-C des mittleren Abschnittes 3 a kleiner als die Anstellwinkel a, (Fig. 7) im Normalschnitt D-D der in einer mehr als der halben Sehne c entsprechenden Tauchtiefe H befindlichen seitlichen Abschnitte 3 b.

Hinter dem Bugtragflügel 3 ist in einem die Größe der Endsehne c (F i g. 5) der seitlichen Abschnitte 3 b nicht übersteigenden höhenmäßigen Abstand K (F i g. 8) ein weiterer Tragflügel 8 angeordnet, wobei die Spannweite L dieses Flügels größer oder gleich der Breite M des Rumpfes 1 des Tragflügelschiffes an der Befestigungsstelle des weiteren Tragflügels 8 ist.

Der weitere Tragflügel 8 kann aus zwei symmetrisch zur Mittellängsschiffsebene'7 liegenden Abschnitten 8 a (F i g. 9) ausgeführt werden. Hierbei ist der Abstand N zwischen den der Mittellängsschiffsebene 7 zugewandten Innenenden dieser Abschnitte 8 a kleiner als die Breite M des Rumpfes 1 des Tragflügelschiffes an dieser Stelle.

Zwischen dem Bugtragflügel 3 und dem Hecktragflügel 4 ist hinter dem Gewichtsschwerpunkt und oberhalb der Wasserlinie 6 ein Mitteltragflügel 9 mit einem kleinen, vorzugsweise nicht über 15° betragenden Querneigungswinkel y₄ und einer größeren Spannweite P als die Kimmbreite des Schiffsrumpfes 1 an der Anschlußstelle (F ig. 10) angeordnet.

Im mittleren Abschnitt 3 α des Bugtragflügels 3 ist symmetrisch zur Mittellängsschiffsebene 7 an der

Profilhinterkante eine schwenkbare Klappe 10 (Fig. 1) montiert. Derartige Klappen 11 sind an den seitlichen Enden des Hecktragflügels 4 angeordnet.

Bei der Tragflügelfahrt des Tragflügelschiffes verformt der Bugtragflügel 3 die freie Wasseroberfläche, wodurch eine Welle entsteht, in deren aufsteigendem Stück 6 a der Hecktragflügel 4 gleitet. Diese Ausführung des Bugtragflügels 3, also die mit Annäherung der seitlichen Abschnitte 3 ft an die freie Wasseroberfläche abnehmenden Querneigungswinkeln q_v <p₂ und q>_s der seitlichen Abschnitte und der festgelegte Zusammenhang zwischen den Anstellwinkeln λ₀ und (X₁ gewährleisten eine in Querrichtung gleichmäßigere Form 12 (Fig. 3) des Wellentals an der Anschlußstelle des Hecktragflügels 4 und eine gleichmäßigere Verteilung der Anströmungswinkel <* der positiven Strömungsschräge des Tragflügels über dessen Spannweite. Dies vergrößert die Wirksamkeit der Zusiammenwirkung der Tragflügel 3 und 4 in Tandemanordnung und gewährleistet eine Vergrößerung des hydrodynamischen Auftriebs.

Darüber hinaus läßt diese Ausführung des Bugtragflügels 3 infolge der Querneigung der unteren Enden der seitlichen Abschnitte 3 ft eine beträchtliche Tauchtiefe des mittleren Abschnittes 3 a zu, während die oben beschriebene Verkleinerung des Querneigungswinkels der seitlichen Abschnitte 3 ft zur Verringerung der Driftkräfte bei der Fahrt im schrägen Seegang beiträgt und eine Vergrößerung des Hebelarmesd (Fig.8) der aufrichtenden Kräfte 13 (Fig. 8) bezüglich des Gewichtsschwerpunkts5 bei Krängung zur Folge hat, was die Schiffsstabilität bei Tragflügelfahrt bei vergrößertem Anstauchen und verkleinerter Spannweite des Tragflügels 3 sicherstellt.

Dies alles gewährleistet in seiner Gesamtheit eine Verbesserung der Seefähigkeit und der Betriebseigenschaften des Tragflügelschiffs.

Beim Übergang auf die Tragflügelfahrt trägt dej weitere Tragflügel 8, indem er den dynamischen Auftrieb erhöht, dazu bei, den Vorderteil des Schiffsrumpfes 1 bei kleinen Geschwindigkeiten vom Wasser abzuheben. Hierbei gewährleistet der weitere Tragflügel 8 eine Stabilitätsreserve des Schiffes in den Übergangsphasen der Fahrt ohne Vergrößerung der Spannweite des Bugtragflügels 3, wenn der Vorderteil des Schiffsrumpfes 1 sich zu heben beginnt

ίο und die seitlichen Abschnitte 3 ft des zur Erhöhung der Seefähigkeit vom Schiffsrumpf entfernteren Bugflügels 3 noch voll eingetaucht sind, z.B. bei einer der Wasserlinie 14 (F i g. 11).

Der Mitteltragflügel 9 gewährleistet, indem er in den Übergangsphasen der Fahrt die Strömungsschräge des Bugtragflügels wirksam ausnutzt und einen kleinen Querneigungswinkel <p_t aufweist, bei relativ hoher Auftriebseigenschaft eine Vergrößerung des gesamten hydrodynamischen Auftriebes und eine Verkleinerung der Wellen- und Spritzwasserbildung im Heck durch Verformung der auflaufenden Wasserströmung, beispielsweise bei der Wasserlinie 15, was eine Verminderung des Widerstandes beim Übergang auf Tragflügelfahrt sowie eine Verbesserung der Starteigenschaften zur Folge hat.

Die von einem nicht gezeigten Stabilisierungssystem gesteuerten schwenkbaren Klappen 10 und 11 werden zum teilweisen Ausgleich der bei der Fahrt des Schiffes im Seegang entstehenden Störkräfte ausgenutzt, was eine Verringerung der Spitzenbeanspruchungen und eine Erhöhung der Bequemlichkeit und des Komforts für die Fahrgäste und Besatzung, d. h. eine Erhöhung der Seetüchtigkeit des Schiffes, gewährleistet.

Zur Regelung des Auftriebes der Tragflügel 3 und 4 können auch andere bekannte Verfahren der Auftriebsänderung, beispielsweise eine Belüftung der Tragfläche, verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Bei Reisefahrt wird der Schiffskörper von einen Patentansprüche: vorderen und einem hinteren Tragflügel getragen Der Abstand dieser beiden Tragflügel voneinandei

1. Tragflügelschiff mit mehreren hintereinan- ist so gewählt, daß der Hecktragflügel im Bereich de: der angeordneten Tragflügeln, wobei der V-för- 5 aufsteigenden Schräge, der durch die Verformunt mige Bugtragflügel zwei geneigte seitliche Ab- der freien Wasserfläche durch den Bugtragflügel entschnitte aufweist, deren obere Enden sich ober- siandenen Welle liegt.

halb der Wasserlinie bei Tragflügelfahrt befinden Bei der bekannten Ausbildung weist der Bugtrag·

und der einen mittleren Abschnitt hat, dessen fluge! einen konstanten Querneigungswinkel (Winke Tauchtiefe bei Tragflügelfahrt größer ist als die 10 der V-Stellung) seiner seitlichen Abschnitte auf. E;

halbe Sehne an der Schnittstelle des Bugtragflü- sind auch Bugtragflügel bei Schiffen der vorausge-

gels mit der Wasseroberfläche, dadurch ge- setzten Bauart bekannt, deren Querneigungswinke

kennzeichnet, daß die seitlichen Abschnitte mit wachsender Entfernung von der Mittschiffsebene

(3 b) mit in Richtung von der Mittellängsschiffs- zunimmt.

ebene (7) zur Schiffsseite hin abnehmenden Quer- i₅ Nachteilig ist bei solchen Schiffen, daß bei Reiseneigungswinkeln (φ_ν φ.,, <p_s) geneigt sind und der fahrt und in denjenigen Übergangsphasen, bei denen mittlere Abschnitt (3 aj einen Querneigungswin- die Bugflügelenden bereits aufgetaucht sind, die Strökel ((P₀) hat, der den Winkel Op₁) der anschlie- mung durch den Bugtragflügel eine erhebliche Verßenden Abschnitte nicht übersteigt. formung in Querrichtung erfährt, was zu einer ent-

2. Tragflügelschiff nach Anspruch 1, dadurch 20 sprechenden Ungleichmäßigkeit des Querprofils der gekenzeichnet, daß der Anstellwinkel (t₀) des im Bereich des Hecktragflügels entstehenden Welle mittleren Abschnitts im Normalschnitt (C-C) führt. Der Hecktragflügel wird also ungünstig angekleiner als der Anstellwinkel (λ,) der anschlie- strömt, was seine Wirkung und sein Verhältnis von ßenden seitlichen Abschnitte (3 b) im Normal- Auftrieb zu Widerstand ungünstig beeinflußt,
schnitt (D-D) ist. 25 Es kommt hinzu, daß bei den bekannten Schiffen

3. Tragflügelschiff nach Anspruch 1 oder 2, zur Frzielung ausreichender Stabilität und Seetüchdadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Bug- tigkeit der Bugtragflügel eine beträchtliche Breite hatragflügels (3) ein weiterer Tragflügel (8) an- ben muß, was wiederum beim Manövrieren hindergeordnet ist, dessen Spannweite (L) die Breite Hch ist.

(M) des Schiffsrumpfes (1) an dieser Stelle über 30 Schließlich entstehen an der Stelle des Durchschreitet, schneidens der Wasserlinie durch den Bugtragflügel

4. Tragflügelschiff nach Anspruch 3, dadurch bei den bekannten Ausbildungen erhebliche Quergekennzeichnet, daß der Höhenabstand (K) des komponenten der Auftriebskräfte, was insbesondere Tragflügels (8) vom Bugtragflügel (3) die Länge bei Fahrt in schrägem Wellengang zu Driftkräften der Sehne (C₁) des Bugtragflügels (3) auf dessen 35 führt, die die Seetüchtigkeit des Schiffes beeinträchtiseitlichen Abschnitten (3 b) nicht übersteigt. gen.

5. Tragflügelschiff nach Anspruch 3 oder 4, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflügel (8) Tragflügelschiff mit Tragflügeln in Tandemanordgeteilt ausgeführt ist, wobei der Abstand (N) zwi- nung zu entwickeln, das bei geringen Abmessungen sehen den inneren Enden der Teiltragflügel (8 a) 40 des Bugtragflügels gute Seetüchtigkeit und einen gudie Breite (M) des Schiffsrumpfes (1) an dieser ten Wirkungsgrad aufweist.

Stelle nicht übersteigt. Ausgehend von der eingangs beschriebenen be-

6. Tragflügelschiff nach einem der An- kannten Ausbildung wird hierzu erfindungsgemäß Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorgeschlagen, daß die seitlichen Abschnitte des zwischen dem Bugtragflügel (3) und dem Heck- 45 Bugtragflügels mit in Richtung von der Mittellängstragflügel (4) hinter dem Gewichtsschwerpunkt schiffsebene zur Schiffsseite hin abnehmenden Quer-(5) und oberhalb der Wasserlinie (6) ein Mittel- neigungswinkeln geneigt sind und der mittlere tragflügel (9) mit einem kleinen Querneigungs- Abschnitt einen Querneigungswinkel hat, der den winkel (<p₄) und einer nicht geringeren Spann- Winkel der anschließenden Abschnitte nicht überweite (P) als die Kimmbreite (R) des Schiffsrump- 50 steigt.

pfes (1) an der Anschlußstelle des Mitteltragflü- An sich ist aus der deutschen Patentschrift

gels (9) angeordnet ist. 6 83 298 ein Schiff mit Unterwasser-Auftriebsflächen

in Tandemanordnung bekannt, bei dem der Bugtragflügel eine nach beiden Seiten hin abnehmende

55 Querneigung aufweist. Bei dieser bekannten Ausbildung handelt es sich jedoch nicht um ein vorliegend gattungsmäßig vorausgesetztes Tragflügelboot mit

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein voll auftauchendem Schiffskörper, und insbesondere

Tragflügelschiff mit mehreren hintereinander an- bleibt auch der Bugtragflügel während des gesamten

geordneten Tragflügeln, wobei der V-förmige Bug- 60 Betriebs voll eingetaucht.

tragbügel zwei geneigte seitliche Abschnitte aufweist, Erreicht werden soll mit diesem bekannten Unterderen obere Enden sich oberhalb der Wasserlinie bei wasser-Bugflügel eine Verbesserung der Umströ-Tragflügelfahrt befinden und der einen mittleren Ab- mung des Schiffsrumpi's im Sinne einer Widerstandsschnitt hat, dessen Tauchtiefe bei Tragflügelfahrt verringerung. Es ist also hier nichts von der vorliegrößer ist als die halbe Sehne an der Schnittstelle 65 gend gestellten Aufgabe einer Verbesserung der Fahrdes Bugtragflügels mit der Wasseroberfläche. eigenschaften durch Beeinflussung der Querausbil-Ein solches Tragflügelschiff ist aus der USA.-Pa- dung der Fahrtwells durch den Bugtragflügel mit tentschrift 29 17 016 bekannt. auftauchenden Enden im Bereich des Hecktragflü-