DE2428206A1

DE2428206A1 - Luftkissenfahrzeug

Info

Publication number: DE2428206A1
Application number: DE19742428206
Authority: DE
Inventors: Dominique Etienne Louis Pont
Original assignee: Pont Dominique E L
Current assignee: Pont Dominique E L
Priority date: 1973-08-07
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1975-02-20
Also published as: CA1015010A; SE7405918L; FR2240132A1; FR2240132B1; GB1465296A; SE406062B; US3921753A; JPS5043608A; IT1014667B

Description

luftkisaenfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf Luftkissenfahrzeuge, insbesondere solche großer Tonnage, die auf mindestens einem Luftkissen mit Druckkammer schweben, wobei das oder die Luftkissen mindestens teilweise von biegsamen Schürzen begrenzt sind, welche aus aneinandergereihten, senkrechten oder gegen das Innere des oder der Luftkissen gerichteten Fingern bestehen, die untereinander durch tangentia-Ie Vorhänge verbunden sind, die unter der Wirkung des Luftkissens nach außen gewölbt sind.

Bekannte biegsame Schürzen sind für Fahrzeuge kleiner Tonnage, nicht aber für Fahrzeuge großer Tonnage geeignet. Die Anwendung der Ähnliohkeitsgesetze führt zu Schürzen, deren Krümmungsradien mit den linearen Abmessungen des Fahrzeugs anwachsen. Der Luftdruck des Luftkissens und die hydrodynamischen Stoßkräfte (eigentliche Stöße und Schöpfkräfte) führen zu Beanspruchungen im Kissengewebe und in dessen Befestigungen an der steifen Fahrzeugstruktur, die annähernd mit der Tonnage wachsen.

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Brief vom 6.6.1974 BIaH t Dipl.-Ing. Q. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, Miinche.i Patentanwalt

Da der Elastizitätsmodul des Schürzenwerkstoffes unveränderlich oder höchstens im Rahmen einer begrenzten Werkstoffauswahl beschränkt veränderlich ist, wächst die Schürzendicke "schneller als ihre Größe, wodurch das Schürzengewebe steifer und bruchgefährdeter wird und die Schürzenverformungen nicht mehr ähnlich sind. Insbesondere wenn es sich um ein seegehendes Schiff handelt, werden die hydrodynamischen Stoßkräfte sehr stark, und der Schöpfeffekt (ecopage) führt besonders hinter dem Luftkissen zu Beanspruchungen, die Brüche der Schürzen oder Risse in ihnen hervorrufen.

Die Erfindung setzt sich ein Schürzensystem zum Ziel, das den starken Beanspruchungen, wie sie bei Fahrzeugen großer Tonnage auftreten, mit Schmiegsamkeit begegnet, indem aufblasbare Elemente kleiner Abmessungen zum Einsatz kommen.

Daraus stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, ein Schürzensystem mit Aufblaselementen zu schaffen, deren Aufblasdruck relativ gering und darauf abgestimmt ist, daß das Schürzensystem auch kleinsten Beanspruchungen beim Durchgang einer Welle nachgibt und unmittelbar danach schnell in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, wodurch sich ein guter Kompromiß zwischen dem Antriebswiderstand des Fahrzeugs und dem. Tragluftverbrauch ergibt.

Es sind bereits Schürzen mit Aufblaselementen zur Verbesserung ihrer Elastizitätseigenschaften bekannt. So wird in der FR-PS 1.517.469 ein aufblasbares blasenartiges. Kissen am Fahrzeugbug.hinter der eigentlichen Schürze angeordnet, um die V/i ed erne rs te llung der infolge einer V/elle stark deformierten Schürzenform zu beschleunigen. Jedoch wird dort die klassische Schürze mit einzelnen Wellungen oder "Fingern" im ganzen unteren Schürzenteil

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beibehalten, an dem man wieder die vorgenannten Probleme vorfindet. - Das gleiche Prinzip aufblasbarer Elemente, üie im oberen Teil einer Schürze mit unteren Fingern angeordnet sind, ist in der PR-PS 1.552.655 und in der PR-OS 2O/73/3OI beschrieben. Man erhält auf diese Weise eine nach unten zunehmende .Biegsamkeit der Schürze. Andererseits ist vorgesehen, daß alle aufblasbaren Elemente Luftauslässe aufweisen und zum Traglufteffekt beitragen. Es ist j edoch.unverkennbar, daß derartige Schürzen schwierig herzustellen sind.

Die Erfindung strebt demgegenüber ein Schürzensystem mit Aufblaselementen oder Fingern an, bei dem diese Aufblaselemente oder Pinger bis zum unteren Schürzenende reichen.

Es wurden schon Aufblaselemente benutzt, um die Umhüllung des Luftkissens in ihrer Form zu versteifen. So ist in der US-Po 3,248,086 eine Luftkissenumhüllung mit doppelten Wänden beschrieben. Zwischen die Wände wird Luft eingeblasen, um eine Stützglocke zu bilden. Eine derartige Struktur ist aber nicht hinreichend biegsam in waagrechter iiLehtung und eignet sich nicht für ein Fahrzeug, das sich über Wellen h^wegbewegen soll. In der FR-PS 1.421.331 ist eine Schürze für ein Luftkissenfahrzeug beschrieben, die einen Winkel aufweist. Hierbei ist die Schürze mit einem biegsamen Fuß kombiniert, der dem Bestreben der Schürze entgegenwirkt, eine Kreisform anzunehmen. Der Fuß kann konisch sein und aufgeblasen werden. Indes bildet dieser Fuß aber nicht Teil der eigentlichen Schürze und besitzt keinen Vorhang, der ihn mit der Fahrzeugstruktur verbindet. Wenn das Fahrzeug mehrere derartige Füße besitzt, sind diese schließlich nicht nebeneinander angeordnet.

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Die Aufgabe wird bei einem Luftkissenfahrzeug der eingangs genannten Art in der Weise gelöst, daß jeder Finger die Form eines sich nach unten verjüngenden Kegelstumpfes hat, dessen große Grundfläche an der steifen Unterstruktur des Luftkissenfahrzeuges befestigt ist, und daß jeder Finger nahezu oder vollkommen geschlossen ist und unter einem deutlich über dem Jruck des zugehörigen Luftkissens liegenden Aufblasdruck steht. Jeder tangential^ Vorhang zwischen zwei Fingern oder ^ufblaselementen ist mit diesen längs einer Liantellinie verbunden und hat eine wesentlich größere Fläche als die scheinbare .Stirnfläche zwischen zwei nebeneinander angeordneten Elementen, so daß der Vorhang eine Wellung zwischen den beiden Elementen bildet, die unter der Einwirkung des Luftkissendruckes nach außen gerichtet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die biegsame Struktur der ochürze durch Bebeneinandersetzung zahlreicher Elemente kleiner Abmessung und kleiner Krümmungsradien realisiert ist, wobei jedes Element nur relativ begrenzte Kräfte aufzunehmen hat.

Bach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind teilweise diese Vorhänge über die Verbindungslinien mit den Fingern hinaus in das Luftkissen hinein verlängert und am verlängerten Ende mit dem Boden der steifen Fahrzeugunterstruktur verbunden. Auf diese "..'eise zeigen die Aufblaselemente oder Finger eine variable Biegsamkeit, die zwischen ihnen angeordneten Vorhänge stellen die Dichtigkeit des Luftkissens sicher, und die mit der steifen Unterstruktur des Fahrzeuges verbundenen Vorhänge verhindern ein Ausbrechen der ochürze nach außen unter der Wirkung des Luftkisseninnendruckes. Dieses iJchürzensystem löst die Probleme der Bugschürze eines Fahrzeuges großer

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Tonnage, es sind aber auch die Probleme am Heck zu betrachten, wo der Schöpfeffekt auftritt.

Lösuntren der durch das Schöpfen gestellten Probleme wurden bereits in den FR-Od 20 44 633 und 21 25 147 beschrieben. In der ersten Veröffentlichung besteht die ochürze aus zwei übereinanderliegenden Bahnen, die,übereinander gleiten können, während in der zweiten Veröffentlichung . eine Schürze beschrieben ist, die mehrere Schlitze besitzt, die von aufgesetzten Wänden versperrt sind, welche Balgen bilden. Es ist leicht einzusehen, daß diese Systeme nicht zu einer Verminderung der Krümmungsradien der ochürzen führen und daß sie den weiter oben erwähnten Machteilen unterliegen.

besteht ein weiteresZiel der Erfindung in einem Schürzensystein, welches, das Schöpf en und insbesondere den Effekt der sich an der Heckachürze bildenden iuulde (cuillere) vermindert..

Hierzu w. ei st erfindungsgemäß die Schürze an ihrem Heckteil ebenfalls aufblasbare Elemente auf, die mindestens in der untersten Schürzenzone von kleiner Größe und geringem Krümmungsradius sindo_

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist bei einem Luftkissenfahrzeug mit einer Heckschürze, welche teilweise aus jeweils einem Wulst besteht, der oie Grundform eines Zylinders · oder eines Bibendums hat, waagrecht verläuft, unter einem deutlich über dem Druck des zugehörigen Luftkissens liegenden Aufblasdruck steht und längs zweier I'.iantellinien mit der Unterstruktur verbunden ist, erfindungsgemäß-der V/ulst zusätzlich über mindestens einen schrägstehenden, von einer Llantellinie des Wulstes ausgehenden Vorhang mit der Struktur verbunden, wobei an

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den inTulst nach unten zu kegelstumpfförmige Pinger angeschlossen sind, die aneinandergeschmiegt senkrecht oder vorn luftkissen aus nach außen stehen und eine Druckluft-Verbindung zum V/ulst haben.

Das Schürzensystem nach der Erfindung eignet sich für seegehende Fahrzeuge großer Tonnage, die sich bei beliebigem Seegang mit großer Geschwindigkeit bewegen können.

Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Die Unteransicht eines Luftkissenfahrzeuges mit Schürzen nach der Erfindung und in vergrößertem ι-.aßstab zu Fig. 1

Fig. 2 in seitlicher Ansicht,

Fig. 3 in der Ansicht von vorn

zwei durch einen Vorhang verbundene Aufblaselemente als Teil der üugschürze des Luftkissenfahrzeuges;

Fig. 4 im Schnitt die Hecküchürze und

Fig. 5 im schnitt eine Abwanulungsform der Heckschürze des Luftkissenfahrzeuges.

Das Luftkissenfahrzeug (Fig. 1) besitzt eine Unterstruktur 1, an der das Bugschürzensystem 2 und das Eeckschürzensystem befestigt sind, das eine eigentliche Keckschürze 3 und zwei Seitenschürzen 4 und 5 umfaßt. Die Gesamtheit dieser Schürzen umkränzt das Luftkissen, das von einem symbolisch durch 6 gekennzeichneten Verdichter gespeist ist.

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Die Bugschürze 2 besteht aus nach innen geneigten Aufblaselementen oder Fingern wie 7 und 8, die durch Vorhänge wie 9 oder 10 miteinander verbunden sind. In Fig. 2 sind im Ausschnitt in perspektiver Darstellung zwei Aufblaselemente 7 und 8 sowie der Vorhang 9 gezeigt, und zwar als einzeln betrachtete benachbarte Elemente. In Fig. 3 sind die gleichen Elemente 7 und. 8 sowie der Vorhang 9 in Ansicht von vorne gezeigt. Alle Aufbinselemente können identisch sein. die haben, wie z.B. das Element 7, eine ländliche xCe^elstumpf-Grundform und er.Jen an ihrem unteren Teil in kontinuierlichem Übergang in Kalotten.

Im.ir.deot im gekrümmten Teil der Bugschürze 2 pinJ lic ..c]:cen der Aufblaselemente leicht nach innen gerichtet, was in Fi^. 1 .ihre Frontseiten 11 erscheinen läßt, ijer Vorhang Q (Fig. 2) ist fest mit den Elementen 7 und 8 liniga deren laantellinien 12 und 13 verbunden. Außerdem ist der Vorhang in !Richtung- auf das Innere des Luftkissens durch Flügel 14 und 15 mit dreieckiger Grundform verlängert (Fig. 1, 2), die mit der struktur 1 des Fahrzeuges verbunden sind und zwar einerseits am oberen Teil der IJantellinien 12 und 13 und 'andererseits am entfernten oberen Dreiecksscheitel. Einige Vorhänge, wie z.I3. 10, besitzen hingegen keine Flügel, sondern nur den Frontteil des Vorhanges 9. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist vorausgesetzt, daß nur ein Vorhang von zweien oder dreien als einfacher Vorhang 10 ausgebildet ist, während es sich bei den anderen um Vorhänge 9 mit Flügeln handelt. Eine andere Aufteilung ist möglich. Die Aufblas elemente oder Finger 7 und die Vorhänge 9 oder 10 sind mit der struktur 1 durch Befestigungsmittel verbunden, die klassischer Art sein können und beispielsweise für die Aufblaselemente aus einer dchiene bestehen können, die in entsprechender ..eise an der struktur 1 befestigt ist, sowie aus zugehörigen Anschlußmitteln. Die Aufblaselemente

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sind mit Aufblasvorrichtungen verbunden, z.B. mit einer Öffnung in der Struktur, welche von einer Druckluftquelle gespeist wird, die einen höheren Druck liefert, als er für das Luftkissen vorgesehen ist.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Bugschürze läßt sich wie folgt erklären:

Zunächst besitzen die Aufblas elemente 7, 8 durch ihre kegelstumpfförmige Form eine von oben nach unten leicht sinkende Steifigkeit, die als günstig zu betrachten ist; nach dem Überqueren einer Welle fügt sich die Elastizität der Elemente 7, 8 dem Druck des Luftkissens hinzu, um die Schürze 2 schnell in ihre G-leichgewichtsstellung zurückzuführen. Die Frontseite 11 und die unteren Endteile 16 der Vorhänge 9, 10 tragen zur Abdichtung der Schürze bei. In einer waagrechten Ebene kann man beobachten, daß die Schürze aus einer Reihe von Elementarflächen mit schwachen Krümmungsradien besteht, welche'mit differenzierten Biegsamkeiten auf eine äußere Beanspruchung reagieren und so eine Übertragung von Beanspruchungen auf weiter entfernte Elemente vermeiden. Die Dreiecksflügel 14 und 15 können den schrägen Verlauf des vorderen Teiles der Schürze 2 zum Inneren des Luftkissens hin unterstützen und die Schürze im Falle eines I/uftkissenüberdruckea halten. Zur Verminderung des Verlustquerschnittes des Luftkissens am unteren Ende der Schürze können die unteren Endteile 16 der Vorhänge 9 und 10 leicht unter das Niveau der Kalotten der Aufblaselemente 7, 8 reichen. Außerdem können in den Elementen 7, 8 Ausblasöffnungen vorgesehen sein, deren Querschnitt so klein ist, daß die aus diesen Öffnungen tretende Luft nicht wesentlich zur Speisung des Luftkissens beiträgt. Diese Ausblasöffnungen verstärken aber die Dämpfung von '

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Schwingungen, die von den Elementen 7, 8 unter bestimmten Bedingungen ausgehen können,,

Als Werkstoff für die Elemente 7, 8 und die Vorhänge 9, 10 kommen synthetische Fasern (Tergal, Nylon, usw.) in Präge, die mit neopren überzogen sind, ein Werkstoff, der üblicherweise für Schürzen von Luftkissengleitern verwendet wird.

Die Heckschürze 3 (Fig. 4) besteht aus einem Aufblaswulst 17, an dessen unterem Teil kurze senkrechte Aufblaselemente 18 angebracht sind mit der Grundform eines Kegelstumpfes, dessen kleine Grundfläche den unteren Abschluß bildet, der-wieder in einer Kalotte endet. jJie Aufblaselemente 18 stehen unter dem gleichen Druck wie der Aufblaswulst 17-, wozu Durchlässe 19 dienen. Der Aufblaswulst 17 ist mit der Struktur 1 des Fahrzeuges über se'ine Oberkanten verbunden, sowie durch einen ebenen schrägen Vorhang 20, der eine gewisse Elastizität aufweisen kann. In der Praxis stehen die Aufblaselemente 18 nicht streng senkrecht, sondern sind bezüglich des Luftkissens leicht nach außen geneigt, d.h. nach hinten, wie in Fig. 1 und 4 gezeigt ist. Die Ausrichtung 'und Verbindung der sich aneinanderschmiegenden Aufblaselemente 18 geht aus Fig. 1 hervor.

Der Vorhang 20 hat eine doppelte Aufgabe: Einerseits hält er die dem Druck ues Luftkissens unterworfene hintere Schürze 3» und andererseits lenkt er das wasser beim Durchgang von Wellen nach unten ab. Beim Durchgang einer Welle gestattet der Vorhang 20 ein Anheben der hinteren Schürze und ein Eindrücken des Aufblaswulstes 17, der anschließend hinter der Welle zurückfedert, die Schürze 3 nach unten holt und so den Tragluftverlust auf ein Minimum reduziert. Außerdem können sich die kurzen

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Äufblaselemente 18 voneinander entfernen, um die Wassernienge hindurchzulassen und anschließend in ihre Ausgangsstellungen zurückzukehren.

In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind die Jeitenschürzen 4 und 5 nach Art eier Eeckschürze 3 ausgebildet, d.hr sie bestehen aus einem Hauptwulst, der vergleichbar mit dem Wulst 17 ist und aus kurzen J-. le ment en 21, die den Elementen 18 vergleichbar .sina. Die Elemente 21 (Fig. 1) stehen mehr in senkrechter Richtung als die nach hinten gerichteten Elemente 18. Außerdem sind die Elemente 21 in gerader Linie ausgerichtet, während die Elemente 18 längs einer Linie ausgerichtet sind, die in der Fahrzeugmitte gerade ist und sich in Bögen an die Linien der Elemente 21 endseitig anschließt. Dies ermöglicht einen vollständig dichten Abschluß der ochürze nach hinten. In einer Abwanalungsform kann ein Teil der Elemente 21 ebenfalls längs einer gekrümmten Linie angeordnet sein, die in die Anordnungslinie der Elemente. 18 übergeht.

Das Heckschürzensystem könnte auf die eigentliche Eeckschürze 3 begrenzt sein, und die Bugschürze 2 könnte sich über die beiten des Fahrzeuges bis zum Heck erstrecken. Luftkissenfahrzeuge sind aber bekanntlich dem >/ind unterworfen und ihre Fahrtrichtung muß nicht mit ihrer Längssymmetrieachse übereinstimmen. Deshalb ist es vorteilhafter, wenn die Ileckschürze auch Seitenteile v/ie 4 und 5 besitzt und daß die Bugsclrirse 2 nctch hinten nicht über die Fahrzeugmitte hinausgeht.

Bei einer Abv/anu lungs form der ociiürzen 3, 4 und 5 (Fig. 5) ist der Aufblaswulst 17 durch drei »miste 22, 23 und 24 abnehmenden Querschnittes ersetzt, die miteinander verbunden sind wie die Elemente eines Bibendums, d.h, sie haben gemeinsame Wände und Luftdurchtrittsoffnungen.

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p.

Das obere Element 22 ist wie der Aufblaswulst 17 mit der Unterseite der Struktur 1 verbunden. Me Elemente 22, 23, 24 sind andererseits mit der Struktur 1 über tangentiale Vorhänge 25, 26 und 27 verbunderi, die vergleichbar mit dem Vorhang 20 sind. An der Grundfläche des Elementes 24 sind kegelstunipfförmige Aufblaselemente nach Art des Elementes 18 in Pig. 4 befestigt.

jie Dreiecksflügel 14 und 15 der Vorhänge -9 der Bugschürze 2 können an den von den Hantellinien 12 und 13 abgewandten oberen Scheiteln Ösen tragen, die über Schäkel oder -entsprechende Befestigungseinrichtungen mit der Struktur 1 verbunden sind. Die freien Händer der Dreiecksflügel 14 und 15 können konkav gekrümmt sein (Fig. 2), um in ihrem oberen Teil nicht an der Struktur 1 zu reiben.

Das Luftkissenfahrzeug kann anstelle der Seitenteile der Bugschürze 2 und der Heckschürzen 4 und 5 Seitenkiele besitzen, wobei die Bugschürze auf den gebogenen Bugteil und die Heckschürze auf die eigentliche Heckschürze 3 begrenzt sind. Die Erfinuung bezieht sich in gleicher ./eise auf ein Luftkissenfahrzeug, bei dem außer Seitenkielen ein fiittelkiel vorgesehen ist. Bei derartigen Fahrzeugen können die Vorhänge mit den benachbarten Kielen anstatt mit der Struktur verbunden sein.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche
Luftkissenfahrzeug, das auf mindestens einem Luftkissen mit Druckkammer schwebt, wobei das oder die Luftkissen mindestens teilweise von biegsamen Schürzen begrenzt sind, welche aus "aneinandergereihten, senkrechten oder gegen das Innere des oder der Luftkissen gerichteten Fingern bestehen, die untereinander durch tangentiale Vorhänge verbunden sind, die unter der wirkung des Luftkissens nach außen gewölbt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Finger (7, b) die Form eines sich nach unten verjüngenden Kegelstumpfes hat, dessen große Grundfläche an der steifen Unterstruktur (1) des Luftkissenfahrzeuges befestigt ist, und daß jeder Finger nahezu oder vollkommen reschlossen ist und unter einem deutlich über dem .
Jruck aes zugehörigen Luftkissens liegenden Aufblasdruck steht.
Luftkissenfahrzeug nach .üisrTuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß teilv/eise die Vorhänge (9) über die Verbind un._; 3 linien (12, 13) niit den Fingern (7, 8) hinaus in das Luftkissen hinein verlängert und am verlängerten Ende mit dem Boden der steifen Fahrzeugunterstruktur (1) verbunden sind..
5. Luftkissenfahrzeug nach Αη^ν.ruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß uie Verlängerungen der Vorhänge (9) als Flügel (14, 15) von dreieckiger Grundform mit gerader oder konkav-krummliniger .Begrenzung ausgebildet sind, wobei der der:i Finger (7, 8) gegenüber stehende obere i^reiecksscheitel durch ein Befestigungselement mit der Unterstruktur (1) verbunden ist.

Luftkissenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Heckschürze, v/elche teilv/eise aus

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jeweils einem Wulst besteht, der die Grundform eines Zylinders oder eines Bibendums hat, waagrecht verläuft, unter einem deutlich über dem Druck des zugehörigen Luftkissens liegenden Aufblasdruck steht und längs zweier I/iantellinien mit der Unterstrüktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der V/'ulst (17) zusätzlich über mindestens einen schrägstehenden, von einer Mantellinie des V/ulstes ausgehenden Vorhang (20) rait der struktur (1) verbunden ist_r wobei an den V/ulst (17) nach unten zu kegelsturnpfförmige Pinger (18) angesetzt sind, die aneinandergeschmiegt senkrecht oder vom Luftkissen aus nach außen stehen und eine Druckluftverbindung (19) zum Vulst (17) haben»

5. Luftkissenfahrzeug, gekennzeichnet durch Bugschürzen nach Anspruch 1 bis 3 und durch Heckschürzen sowie hintere oeitenschürzen nach Anspruch 4.
6. Luftkissenfahrzeug mit steifen, oeitenkielen, gekennzeichnet durch Bugschürzen nach Anspruch 1 bis 3 und Heckschürzen nach Anspruch 4.

7ο Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen I.Iittelkiel, IBugschürzen nach Anspruch 1 bis 3 und Heckschürzen nach Anspruch 4.

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