DE3490269T - Fahrzeug mit einstellbarem Tiefgang - Google Patents

Description

Fahrzeug mit einstellbarem Tiefgang.

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug.

Zweck der Erfindung ist, ein Fahrzeug zu schaffen, das auf sehr seichtem Wasser fahren kann und dennoch hinreichende Stabilität und hinreichenden Tiefgang hat, um auf grober See zu fahren. Die Kombination von seichtem und schwer fahrbarem Wasser tritt z.B. in Flussmündungen, Baien in einer Meeresküste oder Meeren z.B. dem niederländischen Wattenmeer auf. Der zum Fahren auf seichtem Wasser erforderliche geringe Tiefgang ist sehr ungünstig für die Fahreigenschaften auf grober See z.B. infolge Wind und Wellen.

Bei einem Fahrzeug nach der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erzielt, dass der Rumpf auf der Unterseite eine nach oben gerichtete Einstülpung in Form einer Rumpfausnehmung und Luftzufuhrmittel für die Zufuhr von Druckluft an die Rumpfausnehmung enthält. Zum Fahren auf seichtem Wasser werden die Luftzufuhrmittel eingeschaltet, so dass Luft in die Rumpfausnehmung eintritt. Dadurch nimmt der Tiefgang des Fahrzeugs bei gleichbleibender Wasserverdrängung ab. Da die Wellen des seichten Wassers nur eine geringe Höhe erreichen, kann sogar bei rauhem Wetter noch auf seichtem Wasser gefahren werden. Zum Fahren auf hinreichend tiefem Wasser wird

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die Luft aus der Rumpfausnehmung abgeführt, wodurch das Fahrzeug seinen normalen Tiefgang annimmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Rumpf mindestens zwei nach unten vorstehende, in der Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufende Rumpfteile, zwischen denen die Rumpfausnehmung begrenzt wird, wobei mit dem Rumpf mindestens ein Klappenkörper verbunden ist, der zwischen einer Ruhestellung, in der ein minimaler Strömungswiderstand erzeugt wird, und einer Arbeitsstellung bewegbar ist, in der die Rumpfausnehmung seitlich derart gesperrt wird, dass diese nur nach unten offen ist. In dieser Ausführungsform hat das Fahrzeug eine vorteilhafte Catamaran-Rumpfform mit hoher Stabilität unter normalen Fahrbedingungen und mit niedrigem Strömungswiderstand.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird mindestens ein zusätzlicher Klappenkörper an einer zwischenliegenden Stelle in der Rumpfausnehmung verwendet. Dadurch wird die Rumpfausnehmung in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt. Die in diese Abschnitte eingepumpte Luft bleibt darin gesperrt und kann sich nicht versetzen. Bei Kippbewegungen des Fahrzeugs bleibt der Wasserpegel in jedem Abschnitt also durchschnittlich konstant, so dass die Stabilität des Fahrzeugs gewährleistet ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Klappenkörper um eine sich zwischen den Rumpfteilen nahe der Oberseite der Rumpfausnehmung erstreckende Querwelle verschwenkbar, wobei in der Ruhestellung der Klappenkörper sich rückwärts von dieser Welle erstreckt. In dieser Ruhestellung ist die Klappe nahezu einheitlich mit der oberen Fläche der Rumpfausnehmung, wodurch der Strömungswiderstand sehr gering ist. Im Falle einer derartigen Störung des Klappenbewegungsmechanismus, dass die Klappe nicht völlig in die Ruhestellung bewegt werden kann oder locker hängt, ist die im normalen Fahrzustand erfahrene Hemmung gering.

Eine besonders günstige Rumpfform ergibt sich, wenn erfin-

dungsgemäss im normalen Fahrzustand die Unterseite der Rumpfteile nach hinten abläuft und die obere Begrenzungswand der Rumpfausnehmung sich nach vorne erstreckt bis zu nahezu der Ebene der Unterseite der beiden Rumpfteile.
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Gemäss der Erfindung enthalten die Luftzufuhrmittel eine von einem Motor angetriebene Zentrifugalluftpumpe. Eine solche Zentrifugalluftpumpe kann eine verhältnismässig grosse Menge Luft aber bei geringem Druck liefern. Für die vorliegende Verwendungsart ist dies vorteilhaft, da in sehr kurzer Zeit die Rumpfausnehmung vollgepumpt werden kann. Auch beim Weglecken von Luft z.B. infolge Bewegungen des Fahrzeugs oder Wellenschlags wird der Luftverlust schnell kompensiert.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung haben die Luftzufuhrmittel einen derart in der Rumpfausnehmung ausmündenden Auslass, dass die durch den Auslass abgeführte Luft bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs sich in Form einer Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Rumpfs und dem Wasser ausdehnt. In dem normalen Fahrzustand d.h. mit den Klappenkörpern in der Ruhestellung und mit eingeschalteten Luftzufuhrmitteln wird in dieser Weise während der Fahrt eine Luftschicht gebildet, die den Fahrwiderstand beträchtlich verringern kann. Es kann daher eine hohe Fahrgeschwindigkeit erreicht werden.

Eine vorteilhafte Form des Auslasses der Luftzufuhrmittel ist erfindungsgemäss ein in der Querrichtung verlaufender Schlitz. Dieser Schlitz schafft eine gute Verteilung der Luft über die Breite des Rumpfs.

Mit Rücksicht auf die besonderen Verwendungsarten des Fahrzeugs nach der Erfindung wird es vorzugsweise aus einem leichten Material z.B. Aluminium hergestellt. In der Praxis hat es sich ergeben, dass bei einer Gesamtlänge von 16 m eine Wasserverdrängung von 15 bis 20 Tonnen bei einem entsprechenden, sehr geringen Tiefgang von 0,4 bis 0,5 m mit der Rumpfausnehmung in vollgepumpten Zustand erreichbar ist.

Fahrzeuge mit zwei oder drei in der Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Rumpfteilen sind an sich bekannt. Insbesondere bei Segelbooten aber auch bei grösseren Schiffen wird diese Rumpfform benutzt. Die Rumpfteile bilden dabei jedoch mehr oder weniger gesonderte Schwimmer, die nicht gemeinsam mit Klappenkörpern eine Rumpfausnehmung begrenzen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführunqsform eines Fahrzeugs nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Hinteransichten des Fahrzeugs nach Fig. 1 mit dem Klappenkörper in der Ruhe- bzw. Arbeitsstellung,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Fahrzeugs nach der Erfindung in einer anderen Ausführungsform,
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Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf den Boden des Fahrzeugs nach Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht von unten her des Fahrzeugs nach den Fig. 4 und 5,

Fig. 7 und 8 teilweise den Fig. 4 und 5 entsprechende Ansichten,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs nach der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug 1 bildet eine Fähre. Die Fähre 1 hat einen Rumpf 2, die zwei Rumpfteile 3, 4 enthält. Die Rumpfteile 3, 4 erstrecken sich in der Längsrichtung auf den Seiten des Schiffs. Zwischen den Rumpfteilen 3 und 4 wird eine Rumpfausnehmung gebildet. Die Rumpfausnehmung 5 wird auf den Längsseiten durch die Rumpfteile 3 und 4 begrenzt und ist nach vorne, nach hinten und nach unten offen.

Auf der Hinterseite und der Vorderseite der Rumpfausnehmung 5 sind Klappenkörper 6 bzw. 8 angebracht. Diese Klappenkörper sind schwenkbar mit dem Rumpf 2 verbunden und in schematisch angedeuteten Lagern 7 auf der Oberseite der Rumpfausnehmung gelagert, wobei die Klappenkörper um je eine Querwelle 11 schwenkken können. Die Klappenkörper 6, 8 können aus einer in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung, in der die Klappenkörper eine horizontale Lage einnehmen und somit einen minimalen Strömungswiderstand erzeugen, in eine in Fig. 3 angegebene Arbeitsstellung schwenken, in der sie sich vertikal erstrecken. In der in Fig. 3 angegebenen Arbeitsstellung sperren die Klappenkörper 6, 8 die Rumpfausnehmung 5 nur noch nach unten offen. Gemäss der Erfindung sind im Fahrzeug 1 Luftzufuhrmittel vorgesehen. Diese Luftzufuhrmittel werden durch eine in Fig. 3 schematisch angegebene Zentrifugalluftpumpe 9 gebildet, die einen in der Rumpfausnehmung 5 ausmündenden Luftauslass 10 besitzt. Mittels der Luftzufuhr 9 kann Luft in die von den Klappenkörpern 6, 8 abgeschlossene Rumpfausnehmung gepumpt werden. In der Ruhestellung der Klappen 6 und 8, also in dem Zustand, in dem die Rumpfausnehmung nach vorne und nach hinten offen ist, hat das Fahrzeug 1 einen für eine normale Fahrt in hinreichend tiefem Wasser geeigneten Tiefgang. In Fig. 2 zeigt dies der angegebene Wasserpegel 12. Mit den Klappenkörpern 6, 8 in der wirksamen Stellung, nach Einpumpen von Luft in die Rumpfausnehmung ist der Tiefgang des Fahrzeugs 1 erheblich verringert, was in Fig. 3 mit dem Wasserpegel 13 angedeutet ist. In diesem Zustand kann das Fahrzeug 1 in sehr seichtem Wasser fahren, so dass mit einer üblichen Fähre unerreichbare Stellen mit der Fähre 1 nach der Erfindung bequem erreicht werden können. Da erfindungsgemäss die Luftzufuhrmittel eine Zentrifugalluftpumpe enthalten, die ein grosses Luftvolumen mit geringer Druckerhöhung liefern kann, kann die Rumpfausnehmung 5 in kurzer Zeit mit Luft gefüllt werden. Der Tiefgang des Fahrzeugs 1 lässt sich somit sehr schnell anpassen, so dass das Fahrzeug 1 in hinreichend tiefem Wasser mit dem normalen Tiefgang und beim Erreichen eines Teils geringerer Wassertiefe sofort mit einem an diese geringere Wassertiefe angepassten geringeren Tiefgang fahren kann.

Ein zusätzlicher Vorteil des Fahrzeugs nach der Erfindung liegt darin, dass wenn das Fahrzeug z.B. infolge Ebb- und Flutbewegungen in seichtem Wasser festzulaufen droht oder bereits festgelaufen ist, das Fahrzeug einfach wieder schwimmend gemacht werden kann, indem der Tiefgang erfindungsgemäss verringert wird.

Das Fahrzeug nach den Fig. 4 bis 6 ist in Form eines Schleppoder Wirkboots insbesondere für Gebiete mit seichtem Wasser ausgebildet. Der Rumpf 21 des Fahrzeugs 20 hat zwei Rumpfteile 22, 23. Zwischen den Rumpfteilen 22, 23 wird eine Rumpfausnehmung 18 gebildet. Die obere Begrenzungswand der Rurnpfausnehmung 18 d.h. der Boden 24 neigt ab in Richtung auf den Bug des Fahrzeugs im wesentlichen bis zum Pegel der Unterseite der beiden Rumpfteile 22, 23. Die so erhaltene Rumpfform, die in Fig. 6 deutlich dargestellt ist, erteilt dein Fahrzeug 20 günstige Fahreigenschaften z.B. eine grosse Stabilität und einen verhältnismässig geringen Strömungswiderstand bei höherer Geschwindigkeit. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die Rumpfausnehmung 18 nur auf der Hinterunder der Unterseite offen ist. Zum Verringern des Tiefgangs genügt es somit, eine einzige Klappe 25 auf der Hinterseite des Fahrzeugs zu verwenden. Diese Klappe 25 ist um eine Querwelle 19 drehbar, die in einer Ausnehmung 29 im Boden 24 gelagert ist.

An den Enden der Querwelle 19 sind Arme 40 angebracht, deren freie Enden von hydraulischen Schraubenwinden 27 angegriffen werden können. Mittels der hydraulischen Schraubenwinde 27 kann die Klappe 25 aus der Ruhestellung, in der sie in der Ausnehmung 29 liegt, in eine Arbeitsstellung bewegt werden, in der sie sich vertikal nach unten erstreckt.

Das Fahrzeug 20 ist mit einer zweiten Klappe 26 versehen, die in entsprechender Weise in einer Ausnehmung 30 untergebracht ist und mittels Arme 41 und Schraubenwellen 28 aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung und umgekehrt geschwenkt werden kann. Die zweite Klappe 26 ist dazu vorgesehen, die Rumpfausnehmung 18 in zwei Teile aufteilen zu können, wodurch die in die von den Klappen abgeschlossene Rumpf-

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ausnehmung 18 gepresste Luft besser festgehalten wird, was einen günstigen Einfluss hat auf die Längsstabilität des Fahrzeugs 20 bei einem eingestellten, geringen Tiefgang.

Der Rumpf 21 des Fahrzeugs 20 hat eine Luftzufuhrvorrichtung 31. Diese Luftzufuhrvorrichtung 31 enthält eine Zentrifugalluftpumpe 32, die durch Leitungen 33 mit der Rumpfausnehmung 18 verbunden ist. Die Leitung 33 ist abgezweigt, so dass jedem der durch die Klappe 26 voneinander getrennten Teile Luft zugeführt werden kann. Die Leitung 33 enthält Sperrglieder 34. In dem nicht wirksamen Zustand der Luftzufuhrvorrichtung 31 verhüten diese Sperrglieder, dass Wasser in die Leitung 33 eindringt. Ausserdem ist es mittels der Sperrglieder 34 möglich, selektiv einem der durch die Klappe 26 voneinander getrennten Teile Luft zuzuführen. In dieser Weise kann der Stand des Fahrzeugs 20 in bestimmten Fällen geändert werden.

Das Fahrzeug 20 wird mittels zweier Antriebsschrauben 35 angetrieben, die mit nicht dargestellten, je in einem der Rumpfteile 22, 23 untergebrachten Motoren verbunden sind. In der Mitte des Hinterschiffs ist eine drehbare Vorstossvorrichtung angebracht, die in diesem Falle in Form eines Wasserstrahls ausgebildet ist. Mittels dieses drehbaren Vorstossrohrs lässt sich das Schiff 20 sehr gut manövrieren, während das Rohr zum Antrieb beim Geradeausfahren beiträgt. Die drehbare Vorstossvorrichtung 36 wird von einem Motor 3 7 angetrieben. Die Uebersetzung kann vorteilhaft eine hydraulische Uebersetzung sein.

Fig. 4 zeigt das Schiff 20 in dem Zustand verringerten Tiefgangs. Der Wasserpegel ist mit 38 bezeichnet. Zum Vergleich ist der Wasserpegel 39 im normalen Fahrzustand gezeichnet. Es ist ersichtlich, dass das Schiff 20 im Zustand verringerten Tiefgangs in bezug auf den normalen Fahrzustand nach vorne gekippt ist. Die obere Begrenzungswand 24 der Rumpfausnehmung verläuft in dem normalen Fahrzustand nahezu parallel zum Wasserpegel, während die Unterseite der Rumpfteile 22, 23 nach hinten geneigt ist. Dabei kann das Fahrzeug bei höherer Geschwindigkeit planieren. Im Hinblick auf die besondere

Rumpfform ist es möglich, dass beim Fahren mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit auf der Vorderseite der Rumpfteile 22, 23 in der Rumpfausnehmung 18 ein Unterdruck auftritt. IJm die ungünstigen Wirkungen davon zu verhüten, sind an dieser Stelle Oeffnungen 42 im Rumpf vorgesehen, die durch Rückschlagventile 45 und einen Luftkasten 43 mit einem Lufteinlass 44 in Verbindung stehen. Beim Auftreten eines Unterdrucks wird somit Luft eingesaugt, so dass der Unterdruck behoben wird. Die Rückschlagventile 45 sind dazu vorgesehen, zu verhüten, dass mittels der Luftzufuhrvorrichtung 31 in die Rumpfausnehmung 18 eingepumpte Luft durch die Oeffnungen 42 wegfliessen würde.

Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Fahrzeug 50 hat einen Rumpf 51 der gleichen Form wie der Rumpf 21 des Fahrzeugs 20 nach Fig. 4 bis 6. Die Klappe 52 ist um eine vertikale, zentrale Welle 61 verdrehbar. Die Welle 61 ist mit einem Triebwerk 53 verbunden, das von einem Motor 54 angetrieben wird. Der Motor 54 kann über das Triebwerk 53 die Klappe 52 aus der in den Figuren dargestellten Ruhestellung in eine wirksame, quer dazu gerichtete Stellung führen. Die wirksame Stellung ist in Fig. 8 mit einer gestrichelten Linie angedeutet. In der angegebenen Ruhestellung ergibt die Klappe 52 einen minimalen Strömungswiderstand.

Die Luftzufuhrvorrichtung 55 des Fahrzeugs 50 ist erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass die aus dem in der Rumpfausnehmung ausmündenden Auslass fliessende Luft bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs sich in Form einer Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Rumpfs 51 und dem Wasser verbreitet. Der Auslass der Luftzufuhrvorrichtung 55 ist dazu in Form von Schlitzen ausgebildet. Der im vorderen Teil ausmündende Luftzufuhrauslass besteht aus zwei schrägen Schlitzen, denen über ein Verteilerrohr 57 und eine Leitung 56 Luft von der Pumpe 62 zugeführt wird. Bei dieser Anordnung der Schlitze 58 können sie ausserdem die gleiche Funktion erfüllen wid die Oeffnungen 42 des Fahrzeugs 20. Dazu ist in der Leitung 56 ein nicht dargestelltes Rückschlagventil untergebracht.

Der im hinteren Teil der Rumpfausnehmung ausmündende Auslass der Luftzufuhrvorrichtung 55 hat die Form eines quer verlaufenden Schlitzes 60. Diesem Schlitz 60 wird durch ein Verteilerrohr 59 und die Leitung 56 Luft von der Pumpe 62 zugeführt. Wenn der Tiefgang des Fahrzeugs 50 in der vorher beschriebenen Weise verringert werden soll, wird die Klappe 53 nach unten geschwenkt und die Klappe 52 in die Querstellung gebracht. Darauf wird in der vorstehend beschriebenen Weise der Rumpfaufnehmung Luft zugeführt, wodurch der Tiefgang sich verringert. Die besondere Form der Luftauslässe in Form der Schlitze 58, 60 wird beim normalen Fahren benutzt. Die Klappen 53 und 52 befinden sich dabei in der Ruhestellung, während die Rumpfausnehmung normalerweise mit Wasser gefüllt ist. Indem während dieser normalen Fahrt die Luftzufuhrvorrichtung 55. betätigt wird, wird Luft aus den Schlitzen 58 und 60 herausgepresst. Diese Luft wird von dem entlang fliessenden Wasser mitgeführt und verbreitet sich als eine dünne Luftschicht längs der oberen Begrenzungswand der Rumpfausnehmung d.h. des Bodens 63. Infolgedessen verringert sich in bekannter Weise der Strömungswiderstand, wodurch das Fahrzeug 50 eine höhere Geschwindigkeit erreichen kann oder bei gleicher Geschwindigkeit weniger Energie verbraucht.

Das Fahrzeug 71 nach Fig. 9 hat eine Rumpfausnehmung 78, die auf beiden Längsseiten durch Rumpfteile 72 und 73 begrenzt wird, während die Begrenzung auf der Vorder- und der Rückseite durch den sich nach unten nach der Ebene der Unterseite der Rumpfteile 72, 73 erstreckenden Boden 74 gebildet wird. Die hier nicht dargestellten Luftzufuhrmittel münden bei 75 in der Rumpfausnehmung aus. Zum Erzielen einer guten Stromlinie soll der Boden fliessend verlaufen.

Um die vorteilhaften Möglichkeiten des Fahrzeugs nach der Erfindung optimal ausnutzen zu können, wird es aus einem leichten Material z.B. Aluminium hergestellt. Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs und somit die Wasserverdrängung bleiben dabei gering, so dass auch der minimale Tiefgang sehr gering sein kann. Um einen für eine gute Stabilität hinreichenden Tief-

gang beim Fahren in rauhem Wetter in Wasser hinreichender Tiefe zu erzielen, können im Fahrzeug Ballasttanks verwendet werden.

Claims (9)

PATEKTANWaLYE TISCHER · KERN & BREHM Albert-Rosshaupter-Strasse 65 D 8000 München 70 ■ Telefon (089) 7605520 ■ Telex ^ £ 14y Öl) Telegramme Kernpatent München 34 90269 Me1"7335 Fahrzeug mit einstellbarem Tiefgang. Patentansprüche

1. Fahrzeug mit einem Schwimmvermögen schaffenden Rumpf dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf auf der Unterseite eine nach oben gerichtete Einstülpung in Form einer Rumpfausnehmung und Luftzufuhrmittel zum Zuführen von Druckluft an die Rumpfausnehmung enthält.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf mindestens zwei nach unten vorstehende, in der Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufende Rumpfteile enthält, die zweischen sich die Rumpfausnehmung bedingen und dass mindestend ein Klappenkörper vorgesehen ist, der mit dem Rumpf bewegbar zwischen einer Ruhestellung, in der ein minimaler Strömungswiderstand erzielt wird, Und einer Arbeitsstellung verbunden ist, in der die Rumpfausnehmung seitlich derart gesperrt wird, dass sie nur nach unten offen ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch mindestens einen an einer zwischenliegenden Stelle in der Rumpfausnehmung angebrachten zusätzlichen Klappenkörper.

4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenkörper um eine sich zwischen den Rumpfteilen nahe der Oberseite der

Rumpfausnehmung erstreckende Querwelle schwenkbar ist und sich in der Ruhestellung rückwärts von dieser Welle ab erstreckt.

5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennze ichnet, dass in dem normalen Fahrzustand die Unterseiten der Rumpfteile nach hinten geneigt sind und dass die obere Begrenzungswand der Rumpfausnehmung sich nach vorne im wesentlichen bis zur Ebene der Unterseiten der beiden Rumpfteile erstreckt.

6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrmittel eine von einem Motor angetriebene Zentrifugalluftpumpe enthalten.

7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrmittel einen derart in der Rumpfausnehmung ausmündenden Auslass enthalten, dass bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs die durch den Auslass abgeführte Luft sich in Form einer Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Rumpfs und dem Wasser verbreitet.

8. Fahrzeug nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass durch einen in der Querrichtung verlaufenden Schlitz gebildet wird.

9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem leichten Material z.B. Aluminium hergestellt ist.