DE2314366C3

DE2314366C3 - Hovercraft with automatic nozzle throttling

Info

Publication number: DE2314366C3
Application number: DE19732314366
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Hamann, Lutz, 8031 Olehing
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1976-03-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftkissenfahrzeug mit einem Gebläse, das mehrere Luftkissen gemeinsam mit Luft versorgt, wobei jedes Luftkissen ein Drosselventil aufweist, das bei Änderungen des statischen Druckes des Luftkissens durch eine zugehörige Regeleinrichtung eine Änderung seines wirksamen Luftaustrittsquerschnitts erfährt.The invention relates to a hovercraft with a fan that shares several air cushions supplied with air, each air cushion having a throttle valve which, when the static Pressure of the air cushion by an associated control device changes its effective Experiences air outlet cross-section.

Es ist bereits ein Luftkissenfahrzeug bekanntgeworden, bei dem das Luftkissen ein verstellbares Drosselventil aufweist, dessen Luftaustrittsquerschnitt entsprechend der benötigten Lultaustrittsmenge über ein Gestange verändert werden kann. Da an den Austrittsöffnungen der gesamte, vom Gebläse erzeugte Luftdruck gegen die Verstelleinrichuingen wirkt, muß das Gestänge erhebliche Kräfte übertragen, die ihrerseits von einer Steuer- oder Regeleinrichtung aufzubringen wären (US-PS 36 25 157).A hovercraft has already become known in which the air cushion has an adjustable throttle valve has, whose air outlet cross-section according to the required Lult outlet volume via a rod can be changed. Because at the outlet openings all the air pressure generated by the fan acts against the Verstelleinrichuingen, the linkage must transfer considerable forces, which in turn would have to be applied by a control or regulating device (U.S. Patent 3,625,157).

Weiterhin ist ein Luftkissenfahrzeug bekanntgeworden, das beiderseits einer Fahrzeuglängsachse je ein unabhängig regelbares Luftkissen aufweist, wobei der Druckunterschied zwischen dem statischen Gebläsedruck und dem statischen Druck im Luftkissen als Regel- und auch als Stellgröße dient. Hierbei treten aber in den verstellbaren Austrittsöffnungen strömungsbedingte dynamische Druckkräfte auf, die den Stellkräften entgegengerichtet sind und die das Gesamtrej:. 1-verhalten störend beeinflussen (US-PS 35 75 116).Furthermore, a hovercraft has become known that has one on both sides of a vehicle longitudinal axis has independently controllable air cushion, the pressure difference between the static fan pressure and the static pressure in the air cushion serves as a control variable and also as a manipulated variable. Here, however, occur in the adjustable outlet openings flow-related dynamic pressure forces that contribute to the actuating forces are opposed and the total rej :. 1-cautious disturbing influence (US-PS 35 75 116).

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Luftkissenfahrzeug zu schaffen, das mit einem oder nur wenigen Gebläsen arbeitet, eine selbsttätig wirkende Lageregelung über die Luftkissen besitzt, wobei weitgehender Neutralisie- 5; rung dynamischer Druckkräfte der Unterschied zwischen statischem Gebläsedruck und statischem Luftkissendruck als Regel- und Stellgröße ausgenutzt wird.It is the object of the invention. to create a hovercraft that has one or only a few fans works, has an automatically acting position control via the air cushions, with extensive neutralization 5; The difference between static fan pressure and static air cushion pressure is the difference between dynamic pressure forces is used as a control and manipulated variable.

Außerdem ist es Ziel der Erfindung, die zu einem Luftkissen gehörige Regeleinrichtung besonders einfach und billig auszubilden, so daß es möglich wird, ein Luftkissenfahrzeug ohne hohe Kosten mit einer Vielzahl voneinander unabhängig geregelter Luftkissen auszustatten und es somit insbesondere als schienengebundenes Luftkissenfahrzeug, das ja keinen großen Bodenabstand einhalten kann, anwendbar zu machen.In addition, the aim of the invention is to make the control device associated with an air cushion particularly simple and inexpensive to make, so that it becomes possible to produce a hovercraft with a plurality at low cost to equip independently regulated air cushions and thus in particular as rail-bound To make hovercraft, which cannot maintain a large ground clearance, applicable.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jedes Drosselventil einen scheibenförmigen Ventilteller aufweist, der in einer nach unten konisch verjüngten Düse angeordnet und durch eine in zwei Lagern geführte Stange in Richtung der Düsenachse treeen Rückstellfedern verstellbar geführt ist.This object is achieved according to the invention in that each throttle valve is a disk-shaped Has valve head, which is arranged in a downwardly tapered nozzle and through one in two Bearings guided rod is guided adjustable in the direction of the nozzle axis treeen return springs.

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Hierbei ergeDen sich luigcnu«. mu^.unaiuiiiic: Oberhalb des Ventiltellers herrscht der statische Gebläsedruck, unterhalb des Ventiltellers herrscht der statische Druck des Luftkissens. Rund um den Ventilteller wirken die dynamischen Druckkräfte die in der verstellbaren Ausströmzone des Ventils auf Grund der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeit ständig variieren. Diese dynamischen Kraftanteile. die den statischen Druck verringern, sind kreisförmig um den Ventilteller angeordnet und radial derart nach innen gerichtet, daß sich ihre waagerechte Komponente ineinander aufhebt und somit nicht mehr störend in das Regelverhalten eingreifen kann. Je nach der Abschrägung des Ventilteller ist die axiale Komponente, die der strömungsbedingte Unterdruck hervorruft, derart einstellbar, daß sie grundsätzlich immer in einer Grolle gehalten wird, die auf das allgemeine Regelverhalten des Ventils keinen Einfluß hat. Im übrigen ist die erfindungsgemäße Regelung schon allein deshalb besonders feinfühlig, weil wegen der nennenswerten flächigen Ausdehnung des Ventiltellers selbst ein ge.inger Druckunterschied zwischen seiner Ober- und Unterseite zu nennenswerten Stellkräften führt, wobei diese Stellkräfte groß sind im Vergleich zu den dynamischen Kraftameilen, die bei den früher bekannten Luftkissen regelun-jen störend wirken können. Schließlich ist noch auf die einfache Ausbildung hinzuweisen sowie auf die hieraus resultierenden, konstruktiven und wirtschaftlichen Vorteile: Tatsächlich be</?ht die Regelungseinrichtung grundsätzlich nur aus einem bewegten Teil, aus der aus Ventilteller und Stange gebildeten Baueinheit, die sich über die Rückstellfeder auf dem festen Gehäuse abstützt. Hierdurch erst wird die für ein Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeug mit Luftkissenabstützung notwendige hohe Betriebssicherheit erreicht; da im übrigen bei einem Regel- oder Stellvorgang nur sehr wenig Teile zu bewegen sind, wobei zur Bewegung dieser Teile hohe Kräfte zur Verfügung stehen, ergibt sich hieraus ein besonders schnelles Ansprechen, das erst den Betrieb bei hoher Geschwindigkeit ermöglicht.This results in luigcnu «. mu ^ .unaiuiiiic: The static blower pressure prevails above the valve disk, the static blower pressure prevails below the valve disk Air cushion pressure. The dynamic pressure forces act around the valve disc, which are adjustable in the Constantly vary the outlet zone of the valve due to the different flow rates. These dynamic force components. which reduce the static pressure are circular around the valve disc arranged and directed radially inward in such a way that their horizontal components fit into one another cancels and can therefore no longer interfere with the control behavior. Depending on the bevel of the valve disc is the axial component that the causes negative pressure caused by the flow, adjustable in such a way that it is always in a grudge which has no influence on the general control behavior of the valve. In addition, the inventive Regulation is particularly sensitive, if only because of the noteworthy two-dimensional Expansion of the valve disc itself a little Pressure difference between its top and bottom leads to significant actuating forces, these Adjusting forces are large compared to the dynamic ones Miles of strength that can have a disruptive effect on the previously known air cushions. Finally is still to point out the simple training as well as the resulting, constructive and economical training Advantages: In fact, the control device is present basically only from a moving part, from the structural unit formed from valve disc and rod, which is supported by the return spring on the fixed housing. Only then does the for a High-speed rail vehicle with air cushion support achieved the necessary high level of operational reliability; since, moreover, only very few parts have to be moved during a regulating or adjusting process, with for Movement of these parts, high forces are available, this results in a particularly fast response, that only enables operation at high speed.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen dem Ventilteller und seinem Gehäuse ein dynamischer Dämpfer angeordnet ist. Der dynamische Dämpfer dient dazu, Schwingungen im Regelsystem abzubauen und zu verhindern, sowie ein unzulässig schnelles Ansprechen des erfindungsgemäßen Regelungssystems auf kleine, instationäre Druckstörungen zu verhindern.One embodiment of the invention is that between the valve plate and its housing a dynamic Damper is arranged. The dynamic damper is used to reduce vibrations in the control system reduce and prevent, as well as an impermissibly rapid response of the control system according to the invention to prevent small, unsteady pressure disturbances.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung noch näher erläutert; es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing; it shows

F i g. 1 die schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Anordnung in der Draufsicht undF i g. 1 the schematic sketch of an inventive Arrangement in plan view and

F i p. 2 einen Schnitt nach Linie 11-11 in F i g. 1 bei abgestelltem Fahrzeug.F i p. 2 shows a section along line 11-11 in FIG. 1 at parked vehicle.

F i g. 1 zeigt schematisch ein Luftkissenfahrzeug gemäß der Erfindung mit einem Gebläse 2 und vier Luftleitungen 3, welche die Gebläseluft zu den vier Luftkissen 4 leiten.F i g. 1 shows schematically a hovercraft according to the invention with a fan 2 and four air ducts 3, which guide the blower air to the four air cushions 4.

In F i g. 2 ist ein abgestelltes, auf einem ebenen Boden ruhendes Luftkissenfahrzeug im Schnitt dargestellt. In der Mitte oben ist das Gebläse 2 angedeutet. Rechts und links befinden sich die beiden sich nach unten kegelförmig verjüngenden Ausströmdüsen, die mit jeIn Fig. 2 is a parked one, on a level floor stationary hovercraft shown in section. The fan 2 is indicated in the top center. Right and on the left are the two outflow nozzles that taper conically downwards, each with

einem selbstregelnden Ventilteller 5 versehen sind und die mittels einer Stange 6 in zwei Lagern 7 axial ver-SL-hicblich geführt s>nd. Als Federung und zim Abstützen des Gewichts der Ventilteller S sowie zum Einstellen einer Ansprechempfindlichkei: ist jeder Ventilteller S über seine Stange 6 auf einer Rückstellfeder 8 abgestützt. Parallel zur Feder wirkt jeweils ein dynamischer Dämpfer 10, der beispielsweise Regelsehwii.gungen dampft.a self-regulating valve disk 5 are provided and which by means of a rod 6 in two bearings 7 axially ver-SL-hicblich led s> nd. As suspension and support the weight of the valve disc S as well as for setting a response sensitivity: is every valve disk S is supported on a return spring 8 via its rod 6. A dynamic one acts parallel to the spring Damper 10, which, for example, dampens Regelsehwii.gungen.

In normaler Betriebsstellung hat der Ventilteller 5 vom Boden den Abstand Δ Pst, der bei völlig ordnungsgemäßem und ungestörtem Betrieb unverändert bleibt. Hierbei muß ein bestimmtes Druckverhältnis /wischen den Drücken oberhalb und unterhalb des Veniiliellers 5 vorliegen. Ist dieses Druckverhältnis gestört, wird der Ventilteller 5 eine andere Lage einnehmen und somit den Alisströmquerschnitt des Ventils erhöhen oder verringern. Erreicht das erfindungsgemäße Luftkissenfahrzeug an einem seiner Luftkissen in Betrieb einen unzulässig hohen Bodenabsiand, dann nimmt der statiscne Hr-HfL' Hp«. L"fi!-'!ssep.s ab du \ve^iTep. des. /u hohen Bodenabsiandes unzulässig viel Luft umer dem Fahrzeug abfließen kann. In diesem Fall ändert sich das Druckverhältnis am Ventilteller derart, d;>ß ei nach unten gezogen wird und das Ventil verengt. Hierdurch triit noch weniger Luft aus als vorher, und das Luftkissenfahrzeug senkt sich an der Stelle dieses Luftkissens ab.In the normal operating position, the valve disk 5 is at the distance Δ Pst from the floor, which remains unchanged in the case of completely correct and undisturbed operation. A certain pressure ratio between the pressures above and below the valve 5 must be present here. If this pressure ratio is disturbed, the valve disk 5 will assume a different position and thus increase or decrease the alis flow cross-section of the valve. If the hovercraft according to the invention reaches an impermissibly high ground clearance on one of its air cushions in operation, then the static Hr-HfL takes 'Hp'. L "fi! - '! Ssep.s from du \ ve ^iT ep. Des. / U high ground clearance, inadmissible amount of air that can flow away from the vehicle. In this case, the pressure ratio at the valve plate changes in such a way that it goes downwards is pulled and the valve narrows, which means that even less air escapes than before, and the hovercraft lowers at the point of this air cushion.

Ist der Bodenabstand des Luftkissenfahrzeugs bei einem der Luftkissen zu klein, dann steigt unterhalb des Ventiltellers der Druck, der Ventilteller wird daher gehoben, es kann somit aus diesem Ventil mehr Luft austreten und es uird somit das Luftkissenfahrzeug an dieser Steile wieder angehoben.If the ground clearance of the hovercraft is too small for one of the air cushions, it increases below the Valve disk the pressure, the valve disk is therefore raised, so more air can escape from this valve and the hovercraft is thus raised again at this point.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

25 14 claims:

1. Hovercraft with a blower that several air cushions are jointly supplied with air. each air cushion having a throttle valve, when the static pressure of the air cushion is changed by an associated control device experiences a change in its effective air outlet cross-section, characterized. that each throttle valve has a disc-shaped valve head (5) which is conical in a downward direction tapered nozzle and arranged by a guided in two bearings rod (6) in the direction of the The nozzle axis is adjustable against return springs (8).

2. Air cushion according to claim 1, characterized in that between the valve plate (5) and his Housing a dynamic damper (10) is arranged.