DE3033884A1 - Vortriebsanlage fuer ein luftkissenfahrzeug - Google Patents

Vortriebsanlage fuer ein luftkissenfahrzeug

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DE3033884A1 DE19803033884 DE3033884A DE3033884A1 DE 3033884 A1 DE3033884 A1 DE 3033884A1 DE 19803033884 DE19803033884 DE 19803033884 DE 3033884 A DE3033884 A DE 3033884A DE 3033884 A1 DE3033884 A1 DE 3033884A1
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Luftkissenfahrzeuge, insbesondere auf Vortriebsanlagen für Luftkissenfahrzeuge. - . .
Die Erfindung kann bei der iSntwicklung von Luftkissenfahrzeugen, selbstfahrenden Transportplattformen and -apparaten verwendet werden, bei denen die Fortbewegung durch einen vom zurückgeworfenen Luftstrom erzeugten Schub zustande kommt. Druckluft wird· in diesen Anlagen der Schubdüse mittels eines Axinlgebläses zugeführt, dss in einem .Ringaufsatz angeordnet wird. Zur Verstärkung des erzeugten Schubs ist de.L .Si ng a Ui ä;i tz an'seinem iiingang mit einer ringförmigen Vorklsppe versehen.
In vielen Ländern finden Luftkissenfahrzeuge verschiedenartige Anwendung in mehreren Wirtschaftszweigen. Bin Umstand, der ihrem weiteren .Binsatz im Wege steht, ist der
selbst
verhaltnismassig niedrige erzeugte Schub bei betrachtlichen Abmessungen der Vortriebsanlage.
für
'-!ekannt ist eine Vortriebsanlage ein Luftkissenfahrzeug (siehe beispielsweise die GB-PS 130668?)
die ein Axialgebläse enthält, das ein Rad mit in einem Ringaufsatz angeordneten Laufschaufeln enthält.
Zur Durchführung der Schubumkehr ist der Ringaufsatz an seiner;: Ausgang mit verstellbaren Klappen versehen, die den Austrittsquerschnitt des Ringaufsatzes absperren und den Luft ström in die Umkehrrichtung umlenken.
Jedoch nimmt beim absperren dos /sustrittsquerschnitts
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durch Klappen der aerodynamische Wideretand des im Ringaufsatz vorgesehenen Luftwegs zu, was eine entsprecheude Luftdruckzunahme bedingt, wobei der Luftstrom an den Laufschaufeln des Axialgebläses abreiset und die Arbeitsleistung des Axialgebläses erheblich verringert wird, wodurch auch der erzeugte Schub gemindert wird.
Zur Vermeidung des erwähnten Luftstromabreissens an den Laufschaufeln des Axialgebläses müssen nicht ausgelastete Laufräder verwendet werden, die einen kleinen aerodynamischen Laufschaufeleinstellwinkel besitzen.
Jedoch. erzeugen diese Laufräder einen verhältnismässig niedrigen Schub, d.h. sie sind von niedriger Leistungsfähigkeit. Zur Steigerung des zu erzeugenden Schubs müssen in diesem Fall der Laufradclurchmesser des Axialgebläses vergrössert und die jeweiligen Abmessungen der Vortriebsanlage entsprech.enderweise erhöht werden.
Es ist ferner bekannt, dass der Schub, der von derj in einem Ringaufsatz angeordneten Laufschaufel des Axialgebläses erzeugt wird, mittels einer zusätzlichen ringförmigen Vorklappe beträchtlich erhöht werden kann, die in einem Abstand am Eingang vor dem Ringaufsatz der Vortriebsanlage angebracht wird (siehe z.B. die GB-PS 1532442 ).
Diese ringförmige Vorklappe gestattet, eine grössere Luftmenge durch den Eintrittsquerschnitt in den Ringaufsatz zu leiten, da die ringförmige Vorklappe zur Beseitigung
des Luftstromabreissens an der radialen Innenfläche des Sinin trittsteils des Ringaufsatzes beiträgt, wodurch entspreehen-
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der veise der durch die Vortriebsanlage erzeugte Schub erhöht wird.
Jedoch kann eine weitere Steigerung des durch diese Vortriebsanlage erzeugten Schubs durch Erhöhung der aerodynamischen Belastung mittels Vergrösserung des Einstellwinkels der Laufschaufeln am Axialgebläserad in diesem Fall wegen des Luftstromabreissens am Umfangsteil· der Laufschaufeln, das beim Umlenken der Klappen zur Erzielung der Schubumkehr entsteht, wie es vorstehend bei der Beschreibung der Funktion des Axialgebläses im Ringaufsatz beschrieben wurde, gleichfalls nicht erreicht werden.
Somit ermöglicht die Anordnung der ringförmigen Vorklappe vor dem Ringaufsatz in der Vortriebsanlage keine ausreichende Steigerung dos durch die Vortriebsanlage erzeugten Schubs für das Luftkissenfahrzeug.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend erwähnten Nachteile der Vortriebsanlage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
für
Konstruktion der Vortriebsanlage elin Luftkissenfahrzeug zu entwickeln, die es erlaubt, den Schub durch Anwendung von Axialgebläsen mit hohen aerodynamischen Einstellwinkeln der im Ringaufsatz mit einer ringförmigen Vorklappe angeordneten Laufschaufeln beträchtlich zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einer
für ein
Vortriebsanlage Luftkissenfahrzeug , die ein Axialgebläse mit Laufschaufeln enthält, das in einem Ringaufsatz mit einer ihm vorgelagerten ringförmigen Vorklappe angeordnet is L, die zwischen dem Ringaufsatz und der ringförmigen
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Vorklappe einen Eingkanal bildet, erf indungs^emäss im Ringkanal ein Schaufelgitter angebracht ist, das aus gebogenen Platten besteht, von denen jeweils d&r konkave
Teil der Druckseite der Laufschaufeln zugewandt ist, wobei der Ringkanalausgang vor den Laufschaufeln liegt.
es
Diese Ausfuhrung des Ringkanals gestattet, den in den
Umfangsquerschnitten der Laufschaufeln abgerissene Luftstrom bei hohen aerodynamischen Belastungen abzuleiten. Hierbei besitzt der abgerissene Teil des Luftstroms eine erhebliche Drallgeschwindigkeit zur .Rotationsseite der Laufscaaufeln und wird vor den Laufschaufeln ausgestossen. Beim Durchströmen des Schaufelgitters im Ringkanal wird der abgerissene Luftstrom in diesem Pail enüdrallt und übt
einer
keine schädliche Wirkung im Sinne Verdrallung des Haupt-
teils dos Luftstroms aus, der an den ü'intrittsquerschnitt der ringförmigen Vorklappe gelangt. Dadurch schreitet das Abreissen des Luftstroms an den Laufschaufeln nicht weiter, und das Axialgebläse führt weiterhin,stabilyeine grosse Luftmenge durch den Ringaufsatz hindurchlzu.
Zweckmässig beträgt die Ringkanalhöhe am Ausgang
5 bis 15% des Innendurchmessers des Ringaufsatzes. Derartige Höhenmasse des Ringkanals gestatten es, Wie Untersuchungen gezeigt haben, eine ürhbhung des Schubs zu erzielen.
Der üussendurchmesser der ringförmigen Vorklappe kann mit einem Verhältnis von 0,9 bis 1,1 zum Aussendurchmesser des Ringaufsatzes ausgeführt sein.
Der Verhältniswert 0,9 wird bei hohen Bewegun^sgeschwin-
1300U/1U4
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digkeiten des Luftkissenfahrzeugs empfohlen. In diesem Fall ist der aerodynamische Stirnwiderstand des fiingaufsatzes mit der ringförmigen Vorfclßppe minimal..
In den Fällen, die den iüinsatz des Luftkissenfahrzeugs mit niedrigen Bewe^'ungsgeschwindigkeiten betreffen, kann dc3S Verhältnis 1 ,,1 genommen werden. Hierbei ist die
Zunahme des Stirnwiderstandes gering, und der von der Vortriebsanlage erzeugte Schub ist beträchtlich grosser.
Bei im Bereich von 1,0 bis 1,1 liegendem Verhältnis des Innendurchmessers der Vorklappe zum Innendurchmesser des Eingaufsatzes wird optimale axiale Länge der ringförmigen Vorklappe je nach dem gewählten Verhältnis ihres Aussendurchmessers im Bereich von 0,9 bis 1,1 gewährleistet. Es ist vorteilhaft, im inneren Durchgangsquerschnitt
derlringförmigen Vorklappe verstellbare Leitschaufel anzu-
bringen.
Diese Losung kanu in den Fällen benutzt werden, wenn · das Axialgebläse nichtverstellbare Laufschaufeln besitzt. Hierbei kann die aerodynamische Belastung der Laufschaufeln durch Umlenken der Leitschaufel verändert werden, die die Anströmwinkel des Luftstroms an die Laufschaufeln verändern lassen.
anhand von
Im folgenden wird die Erfindung Ausfuhrungsbei-
spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert j: in den Zeichnungen zeigt;
Fig. 1 schematische Darstellung mj_t Vertikalschnitt
für
der Vortriebsanlage ein Luftkissenfahrzeug gemass der Erfindung;.
UD0U/11U
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Fig. 2 Vertikalschnitt des Ringaufsatzes mit einer ringförmigen Vorklappe;
Fig. 3 Schnitt nach der Linie III-III von Fig. 2; Fig. 4 Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3; Fig. 5 Ausführungsform51116 Hub- und Vortriebsanlage mit
ringförmiger Vorklappe im Vertikalschnitt.
für
Die erfindangsgemasse Vortriebsanlage ein Luftkissenfahrzeug enthält einen Ringaufsatz 1 (Fig. 1), der am Singang mit einer ringförmigen Vorklappe 2 versehen ist. Im Bintrittsteil des Ringaufsatzes 1 ist ein Axialgebläse mit einem Laufrad 3 angeordnet, das von einem Antriebssystem 4 in Drehung versetzt wird. Im Austrittsteil· des Ringaufsatzes 1 befindet sich eine Schubdüse 5» die mit verstellbaren Klappen 6 und Schaufeln 7 zur Schubumkehr ausgestattet ist. Die ringförmige Vorklappe 2 bildet zusammen mit dem Ringaufsatz 1 einen Ringkanal 8 (Fig. 1, 2), der am Ausgang eine Höhe "a" besitzt. Hierbei liegt der Ausgang des Ringkanals 8 vor den Laufschaufeln 9 des Axialgebläses, und im Ringkanal 8 ist ein Schaufelgitter 10 angebracht, das sich aus gebogenen Platten 11 (Fig. 3) zusammensetzt, wobei Jeweils ein konkaver Teil 12 der Druckseite 13 der Laufschaufeln 9 (Fig. 3j ^) zugewandt ist. Das im Ringkanal· 8 angeordnete
hat
Schaufelgitter 10 (Fig. 1, 2) zwei Hauptfunktionen, die die Erhöhung der Arbeitsleistung des Axialgebl·äses mit dem Laufrad 3 bezwecken, wobei die Erhöhung der Arbeitsieistung zu einer entsprechenden Steigerung des von der Vortriebsanlage erzeugten Schubs führt.
Die erste Funktion des Gitters 10 besteht darin, dass
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die Platten 11 (Fig. 3) des Gitters 10 den in den Kanal 8 (Fig. 2) gelangenden Strom entgegen der Drehrichtung der Laufschaufeln 9 verdrallen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Platten 11 (Fig. 3) einen konkaven Teil 12 besitzen,
eine
der Ablenkung des in den Hingkanal· 8 (Fig. 2) in
t dee Pfeils
Richtung^i4 (Fig. 3) gelangenden Stroms entgegengesetzt zu der Drehrichtung 15 des Laufrades 3 gewährleistet. Diese
^-_Pfeil -/
EichtungX^^Kaes Luftstroms bedingt, wie aus der Praxis bekannt, eine Erhöhung der aerodynamischen Belastung der Laufschaufeln 9· Im "vorliegenden Fall führt dies zur Erhöhung der Luftstromgeschwindigkeit im Umfangsteil der Laufschaufeln 9, der in etwa von der Hohe "a" des Ringkanals 8 begrenzt ist, was wiederum zur Steigerung der Arbeitsleistung und dementsprechend zur Verstärkung des von der Vortriebssnlage gelieferten Schubs bei Vorwärtsfahrt des Luftkissenfahrzeugs beiträgt.
Die zweite Funktion des Gitters 10 besteht darin, dass es eine stabile Arbeit des Axialgebläses ohne Entstehung von Luftstromabreissen am Umfang der Laufschaufeln 9 bsi erheblicher Zunahme des aerodynamischen Widerstandes im Luftweg der Schubdüse 5 gewährleistet, der bei Schubumkehr, bei Absperren der Schubdüse 5 durch Klappen 6 und Schaufeln 7 (Fig. 1) eintritt. Bei diesen Betriebszuständen nimmt der Luftdruck in der Schubdüse 5 und dementsprechend hinter den Laufschaufeln 9 zu, und bei hohen Einstellwinkeln <=<· (Fig. 4) der Laufschaufeln 9 in einem Bereich von 20 bis 40° entsteht ein Luftstromabreissen am Umfang der Laufschaufeln 9· De^ abgerissene Luftstrom besitzt, wie aus der Praxis bekannt,
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3033864 - ίο -
eine hohe ^Fallgeschwindigkeit in der Drehrichtung 15 (E1Lg.3)
des Laufrades 3» und strömt im vorliegenden Fall in den Ring-Pfeils
kanal 8 in Sichtung des 16 (Fig. 2, 3). Jedoch wird der abgerissene Luftstrom dank dem Gitter 10 mit den gebogenen Platte 11 (Fig. 3) entdrailt und tritt über den Einlaufsatz 1 (Fig. 2) hinaus,ohne eine schädliche Verdrallungswirkung auf den Hsuptteil des Luftstroms auszuüben, der in den iäintrittsquerschnitt der ringförmigen Vorklappe 2 in einer
des Pfeils sich
Richtung/l7 gelangt. Dadurch pflanzt das Abreissendes
fort
Luftstroms am Umfang der Laufschaufeln 9 nicht weiter, und das Axialgebläse setzt seine stabile Arbeit fort, indem es eine grosse Luftmenge der Schubdüse 5 zuführt, was zur Erhöhung des von der Vortriebsanlage erzeugten Schubs bei Rückwärtsfahrt des Luftkissenfahrzeugs beiträgt.
Somit gestattet es die Anwendung des Gitters 10 mit den gebogenen Platten 11, ein Laufrad 3 mit hohen, im Bereich von 20 bis 4-0° liegenden läinstellwinkeln «c (Fig. 4) der Laufschaufeln 9 zu verwenden, wodurch das Axialgebläse im Ringaufsatz 1 (Fig. 1) mit der ringförmigen Vorklappe 2 einen Vortriebsschub erzeugt, der gegenüber der Leistung einer ähnlichen Vortriebsanlage ohne Einsatz der Gitter 10 um 15 - 25% grosser ist.
In einer optimalen Ausführungsform kann die Höhe "a" des Ringkanals 8 am Ausgang von 5 bis 15% des Innendurchmessers D. des Ringaufsatzes 1 betragen. Die Hohe "a" des Ringkanals 8 kann steigerung des von der Vortriebsanlage erzeugten Schubs hervorrufen. Mit grosser werdendem »a"-Wert nimmt auch der Schub zu, da die Masse des verdrall-
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ten Luftstr.oms, die durch den Ringkanal 8 geleitet wird, dabei grosser wird.
Das Verhältnis des Aussendurchmessers Dp der ringförmigen Vorklappe 2 zum Aussendurchmessers D7 des Ringaufsatzes 1 beträgt 0,9 bis 1,1. Diese Verhältnisse sind durch
die Bewegungsgeschwindigkeit des Luftkissenfahrzeugs bedingt. Bei hoher Bewegungsgeschwindigkeit des Luftkissenfahrzeugs kann das Verhältnis Do/D7 etwa gleich 0,9 angenommen werden, wobei der aerodynamische Stirnwiderstand des Ringaufsatzes 1 kleiner wird. Jedoch wird auch der von der Vortriebsanlage gelieferte Schub bei geringer Fahrtgeschwindigkeit mit einem Verhältnis D~/ D7 von etwa 0,9 etwas geringer.
Bei ö-eringer. Faartgeschwindigkeit kann das Verhältnis
auf
Dp/D7 bis 1,1 angesetzt werden, wobei der aerodynamische
Stiriiwiderstand des 'Ringaufsatzes 1 etwas grosser wird, der erzeugte Schub aber beträchtlich zunimmt.
Das Verhältnis des Innendurchmessers D^ des ringförmigen
Vorflugels 2 zum Innendurchmesser D-1 des Ringaufsatzes 1
zwischen
wird vorzugsweise 1,0 bis 1,1 gewählt. .
Bei diesem Verhältnis von D^ zu Dx, wird optimale axiale Länge der ringförmigen Vorklappe je nach dem angesetzten Verhältnis Dp/D7 gewählt.
~ denen
Für die Fälle, in das Laufrad 3 nichtverstellbare
Laufschaufeln 9 zur Regelung der Arbeitsleistung des Axialgebläses und des dementsprechend erzeugten Schubs besitzt, können im inneren Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Vorklappe 2 Leitschaufeln (Fig. 1$. 4) angebracht sein, die
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aus einem feststehenden Flügel 18 und ein«r verstellbaren ',VÖ Ib ungs klappe 19 bestehen, die in eine Stellung 20 autele nkt werden kann·
für
Die Arbeit der Vortriebsarilage ein Luftkissenfahrzeug
vollzieht sich wie folgt.
Das Antriebssystem 4 (Fig. 1) versetzt das Laufrad 3 des Axialgebläses in Drehung, wodurch die Luft in den mit einer ringförmigen Vorklappe 2 ausgestatteten Ringaufsatz
der Pfeile
in Richtung 14 und 17 angesaujt wird, die Laufschaufeln 9 durchströmt, in die Schubdüse 5 gelangt und durch geöffnete
des Pfeils
Klappen 6 in Richtung 21 austritt, wobei sie einen bchub
erzeugt, der das Luftkissenfahrzeug fortbewegt.
Zur Erzielung eines Umkehrschubs sperren die Klappen den Querschnitt der Schubdüse 5 ab, und die Luft tritt durch die ümkehrsc häufe In 7 nach aussen aus, wodurch ein Umkehrschub entsteht. Hierbei nimmt der Luftdruck in de; Schubdüse 5 und hinter den Laufschaufeln 9 zu, was d ie Entstehung von. Luftstromabreissen an den Laufschaufeln 9 herbeiführt, das jedoch wie vorstehend beschrieben , durch die V/irkung des im
Ringkanal 8 angebrachten Schaufelgitters 10 lokalisiert werden kann« Dadurch kann sich kein Abreißen entwickeln und das Axialgebläse arbeitet stabil.
Wird es notwendig, die Schubgrösse zu verändern, so können die Laufschaufeln 9 in eine Löge 22 (Fig. 4) verstellt werden. Wenn das Laufrad 3 (Fig. 3) mit nichtverslellbaren Laufschaufeln 9 ausgeführt ist, so ist die Veränderung der Schubgrösse mittels Wo Ib ungsk V3I^01O er Leitschaufeln 19 (Fig. 4) durch deren /,!,lenken in die Lage 20 erzielbar.
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_ 13 -
Jedoch wird in manchen Fällen, insbesondere bei LuTt-
mit
kis jenfahrzeugen niedriger Tragfähigkeit, eine vereinigte Hub- und Vortriebsaηlage verwendet. In diesem Fall wird die Hub- und Yort;riobsanlage mit einem vorstehend beschriebenen Eingaufsatz mit einer ringförmigen Vorklappe ausgestattet.
Im folgenden wird nun eine Variante von. vereinigter Hub- und Vortriebsanlage mit einem Jiingaufsatz und einer ringförmigen Vorklappe erläutert.
In der vereinigten Hub- und Vortriebsanlage eines Luftkissenfahrzeugs, die ein Laufrad 3 (Fig. 5) enthält, das in einem Hingaufsatz 1 mit einer ringförmigen vorklappe 2 und einem Schaufelgitter 10 angeordnet ist, das in einem Ringkanal 8 angebracht ist, wird der Luftstrom hinter den Laufschaufeln 9 getrennt und gelangt in einen ausseren Ringkanal 23, der mit einem Luftkissen 24· verbunden ist, und in eine Schubdüse 25, die mit einer Umkehr- und Steuervorrichtung 26 versehen ist. In diesem Fall kann der Druck hinter den Laufschaufeln 9 bei Veränderung des aerodynamischen Widerstandes in den Luftwegen des Hingkanals 23 und der Schubdüse 25 zunehmen, <£ > findet dabei kein Abreissen des Luftstroms an den Laufschaufeln 9^&ank der V/irkung des Gitters 1c£>statt, wie es bereits beschrieben wurde.
arbeitet
Im übrigen die vereinigte Hub- und Vortriebsanlage hinsichtlich Steigerung des zu erzeugenden Schubs und stabiler jirbeit bei erhöhten aerodynamischen Belastungen an den Laufschaufeln 9 genauso wie die vorstehend beschriebene
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BAO QR|GINAL
Vortriebsanlage nach 1'1I . Λ .
Somit wird durch die angeführten Varianten dar Vortriebsanlago und der vereinigten Hub- und Voriiriöbsanlage mit einem Ringaursatz 1, der mit einer rin^föri-ii^en Vorklpppe 2 und einem Sch auf el.-jitter 10 versehen ist, eine betcächtliche Steigerung des erzeugten ,Schubs gegenüber ähnlichen Anlagen bei gleichen Durchmessern der Laufräder des Axialgebläses ermöglicht.
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Claims (4)

3Q33884 Donetsky gosudarstvenny proektno-konstruktoisk y i experimentalny institut komplexnoi mekhanizatsii shakht, Donetsk/UdSSR P 83 115-M-61 9. Sept. 198o L/Kdg EIN . LUFTKISSENFAHRZEUG PATEiWA NSPRÜCHE für
1. Vortriebsanlage ein Luftkissenfahrzeug , die enthält:
einen Riagaufsatz;
ein Axialgebläse mit im Ringaufsatz angebrachten Laufschaufeln;
eine ringförmige Vorklagte, die vor dem Ringaufsatz liegt; und
einen Ringkanal·, der zwischen dem Ringaufsatz und der ringförmigen Vorklappe gebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass
im Ringkanal (8) ein Schaufelgitter (10) angebracht ist, das sich aus gebogenen Platten (11) zusammensetzt, bei denen jeweils der konkave Teil (12) einer Druckseite
(13) der Laufschaufeln (9) zugewandt ist; ^a der Ausgang des Ringkanals (8) vor den Laui'scnaufein
(9) liegt.
für
2. Vortrieosanlage ein Luftkissenfahrzeug nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
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— 2 —
die Höhe (a) des Ringkanals (8) am Ausgang 5 bis Λ3%
des Innendurchmessers des Ringaufsatzes (1) beträgt.
für
3. Vortriebsanlage ein Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet, dass das Verhältnis des Aussendurchmessers der ringförmigen Yorklappe (2) zum Ausuendurchmessör des Hingaufsatzes (1)
0,9 bis 1,1 beträgt, während das Verhältnis des Innendurchmessers der ringförmigen Vorklappe (2) zum Innendurchmesser
des Ringaufsatzes (1) 1,0 bis 1,1 beträgt.
für
4. Vortriebsanlage ein Luftkissenfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3» dadurch geke nnze rennet , dass im inneren Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Vorklappe (2) verstellbare Leitschaufeln angebracht sind.
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BAD ORIGINAL
DE3033884A 1979-09-10 1980-09-09 Vortriebsanlage für ein Luftkissenfahrzeug Expired DE3033884C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU2804005 1979-09-10

Publications (2)

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DE3033884A1 true DE3033884A1 (de) 1981-04-02
DE3033884C2 DE3033884C2 (de) 1983-10-20

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DE3033884A Expired DE3033884C2 (de) 1979-09-10 1980-09-09 Vortriebsanlage für ein Luftkissenfahrzeug

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FI (1) FI66794C (de)
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