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Bodeneffekt-Fahrzeug
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Die Erfindung betrifft ein Bodeneffekt-Fahrzeug mit einem zentralen,
flügelartigen Tragkörper, auf beiden Seiten des Tragkörpers angeordneten Schwimmern
und/oder Fahrwerken, einem vor dem Tragkörper angeordneten Schuberzeuger, einem
Leitwerk sowie einer oben auf dem Tragkörper angeordneten Kabine für mindestens
eine Person und gegebenenfalls für Nutzlasten.
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Bei Bodeneffekt-Fahrzeugen erzeugt die in den Hohlraum unter dem Tragkörper
einströmende Luft beim Flug in Boden- oder Wasseroberflächennähe einen Luftstau,
der ähnlich wie bei einem Luftkissen wirkt und auf dem das Fahrzeug gleiten kann.
Dadurch wird der Widerstand erheblich gemindert und das Fahrzeug wird in einer der
eingestellten Triebwerksleistung entsprechenden Höhe automatisch stabilisiert. Aufgrund
des geringen Widerstandes kommt das Fahrzeug mit geringen Antriebsleistungen aus.
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Bei einem bekannten Bodeneffekt-Fahrzeug der genannten Art (GB-Z.:
Air-Cushion Vehicles (Flight International Supplement) vom 25. Juli 1964, Seite
80),
welches als Ein-Propeller-Flugzeug konstruiert ist, ist der
als Propeller ausgebildete Schubantrieb unmittelbar vor dem Tragkörper angeordnet,
wobei die Rotationsachse des Propellers oberhalb der Tragflächen liegt. Bei diesem
bekannten Fahrzeug dient also der Propeller in erster Linie zur Erzeugung eines
Schubes, wobei die durch den Propeller erzeugte Luftströmung im Stand des Fahrzeugs
sowie im Anfahrstadium im wesentlichen über das Fahrzeug und über die Tragflächen
hinweggeht. Erst bei höheren Geschwindigkeiten baut sich durch die Fahrtgeschwindigkeit
ein Luftstau unter dem Tragkörper auf, der zum Wirksamwerden des Bodeneffektes führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bodeneffekt-Fahrzeug
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Bodeneffektwirkung verstärkt
wird, wobei der Bodeneffekt auch bereits bei geringen Geschwindigkeiten wirksam
werden soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Tragkörper
eine weit nach vorn gezogene Bugspitze vorgeschaltet ist, die einen unter den Tragkörper
gerichteten Luftströmungskanal bildet, und daß der Schuberzeuger unter dem vorderen
Bereich der Bugspitze in oder unmittelbar vor dem Luftströmungskanal angeordnet
ist.
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Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird erreicht, daß die von
dem Schubantrieb erzeugte Luftströmung nicht nur den Vortrieb erzeugt, sondern gleichzeitig
auch den Luftstau unter dem flächenhaften Tragkörper erzeugt, wodurch unmittelbar
ein kräftiger Auftrieb durch Bodeneffekt erzeugt wird und damit einhergehend sich
eine rasche Geschwindigkeitszunahme einstellen kann.
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Vorzugsweise ist die Bugspitze im vordersten Bereich als Einlaufdiffusor
ausgebildet, wobei der Schuberzeuger zweckmäßig im vorderen Abschnitt des Einlaufdiffusors
angeordnet ist.
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Der Luftströmungskanal kann durch ein nach oben gewölbtes und nach
unten freies, dachartiges Führungsprofil gebildet sein, das sich an den Einlaufdiffusor
anschließt.
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Das Führungsprofil ist zweckmäßig zum Tragkörper hin verbreitert,
und zwar der Gestalt, daß es im Anschlußbereich an den Tragkörper annähernd die
gleiche Breite wie dieser aufweist. Dadurch wird gewährleistet, daß die gesamte
Breite des Tragkörpers auch bereits bei geringen Geschwindigkeiten angeströmt wird.
Zur Unterstützung dieses Effekts können an der Unterseite des Führungsprofils Luftleitbleche
zur optimalen Verteilung des durch den Schubantrieb erzeugten Luftstroms über die
gesamte Breite des Tragkörpers vorgesehen sein. Diese können entsprechend dem Flugzustand
verstellbar und bei hohen Geschwindigkeiten eventuell sogar in das Profil einfahrbar
sein.
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Der Tragkörper des Fahrzeugs kann ein Delta-Flügel sein. Die Deltaspitze
des Tragkörpers kann dabei beispielsweise nach hinten weisen. Die hintere Deltaspitze
des Tragkörpers ist zweckmäßig abgestumpft.
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An seiner Unterseite überspannt der Tragkörper einen nach oben gewölbten
Raum, während die seitlichen und hinteren Ränder nach unten gezogen sind. Durch
diese Form wird die Bildung des Luftstaus unterstützt.
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Der hintere Rand und/oder die seitlichen Ränder des Tragkörpers können
mit verstellbaren Klappen versehen sein, so daß sich die Bildung des Luftstaus an
den jeweiligen Flugzustand anpassen läßt.
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Da die Vorteile des Bodeneffekt-Fahrzeugs insbesondere in Verbindung
mit Wasseroberfl ächen zum Tragen kommen, sind die Fahrwerke vorzugsweise als Schwimmer
ausgebildet. Damit aber das Fahrzeug auch auf festen Pisten starten und landen kann,
können zusätzlich auch Fahrwerke angeordnet sein. Wenn der Tragkörper als Delta-Flügel
ausgebildet ist, sind die Schwimmer und/oder Fahrwerke zweckmäßig an oder unter
den beiden Seitenenden des Delta-Flügels angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs
sind die Schwimmer und/oder Fahrwerke in einer vertikalen, parallel zur Fahrtrichtung
liegenden Ebene kippbar. Dadurch wird erreicht, daß die Neigung des Fahrzeugs im
Zustand der Wasser-bzw. Bodenberührung eingestellt werden kann. In der Startphase
ist es zweckmäßig, die Spitze des Fahrzeugs relativ hoch zu stellen. Dadurch wird
einerseits das Startverhalten verbessert und andererseits wird, insbesondere wenn
der Schuberzeuger eine Luftschraube ist, eine Wasser- oder Bodenberührung der Luftschraube
wirksam vermieden.
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Die Kippachsen der Schwimmer und/oder Fahrwerke könnetn an ihren hinteren
Enden angeordnet sein. Dadurch wird der Schwenkpunkt des Fahrzeugs relativ weit
nach hinten verlegt, wodurch die Wirksamkeit der Schwenkbewegung verbessert wird.
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Die Schwimmer und/oder Fahrwerke oder diejenigen Teile der Schwimmer,
die ins Wasser eintauchen bzw. diejenigen Teile der Fahrwerke, die mit dem Boden
in Berührung kommen, können relativ zu dem Fahrzeug elastisch federnd eingebaut
sein. Dadurch wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs bei Wasser- oder Bodenberührung
verbessert.
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Jeder Schwimmer kann aus einer oberen und einer unteren Schale bestehen,
die dicht ineinander eingreifen, wobei die obere Schale starr mit dem Fahrzeug verbunden
ist, während die untere Schale relativ zu der oberen verstellbar ist.
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Zum Verschwenken der Schwimmer und/oder Fahrwerke bzw. der Schalen
relativ zueinander, kann eine Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen sein, die gleichzeitig
als Feder-Dämpfer-Element ausgebildet ist.
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Bei größeren Fahrzeugen bzw. bei Fahrzeugen, die größere Lasten transportieren
sollen, kann der Schuberzeuger auch zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Triebwerke
aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Bodeneffekt-Fahrzeug kann bei entsprechender
Ausstattung auch ohne weiteres als Flugzeug verwendet werden. Zu diesem Zweck sind
vorzugsweise an dem Delta-Flügel auf beiden Seiten zusätzliche Tragflächen vorgesehen,
die den Auftrieb erhöhen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig.
1 die Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Bodeneffekt-Fahrzeugs, Fig.
2 eine Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV -IV aus Fig. 3, Fig. 5 einen
Schnitt entlang der Linie V - V aus Fig. 3, Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie
VI -VI aus Fig. 3, Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII -VIIJaus Fig. 3, Fig.
8 drei verschiedene Betriebsphasen des Fahrzeugs.
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Nach Fig. 1 bis 3 der Zeichnung besteht das Bodeneffekt-Fahrzeug im
wesentlichen aus einem zentralen, flächenhaften Tragkörper 1, der die Form eines
Flügels aufweist. Die Form des Flügels ist an einen Delta-Flügel angelehnt, dessen
Spitze 2 nach hinten gerichtet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
allerdings die Spitze abgestumpft.
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Der Delta-Flügel ist an seiner Unterseite nach oben gewölbt ausgebildet
und überspannt einen Hohlraum 3.
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Im Bereich der beidseitig nach außen gerichteten Ecken 4 des Delta-Flügels
sind Schwimmer 5 angeordnet, die ein Schwimmen des Fahrzeugs auf einer Wasseroberfläche
ermöglichen. Anstelle der Schwimmer 5 können ohne weiteres auch Fahrwerke vorgesehen
sein, so daß das Fahrzeug auf festen Pisten starten und landen kann. Alternativ
ist auch eine Kombination von Schwimmern und Fahrwerken möglich.
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Dem Tragkörper 1 ist eine weit nach vorn gezogene Bugspitze 6 vorgeschaltet,
die einen unter den Tragkörper 1 gerichteten Luftströmungskanal 7 bildet.
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Das vordere Ende der Bugspitze 6 ist als Einlaufdiffusor 8 ausgebildet,
der im Bereich der Schnitte IV und V eine geschlossene, sich allmählich nach hinten
verbreiternde Gestalt aufweist. Hinter dem Einlaufdiffusor ist der Luftströmungskanal
7 durch ein nach oben gewölbtes und nach unten freies, dachartiges Führungsprofil
9 gebildet, das sich zum Tragkörper 1 hin verbreitert und im Anschlußbereich 10,
der in Fig. 1 punktiert dargestellt ist, annähernd die gleiche Breite wie der Tragkörper
aufweist. Das eigentliche, den Auftrieb erzeugende Flügelprofil beginnt also erst
im Anschlußbereich 10, während die nach vorn gezogene Bugspitze im wesentlichen
zur Leitung der Luft unter den Tragkörper dient.
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Im vorderen Abschnitt des Einlaufdiffusors 8 ist ein als Luftschraube
11 ausgebildeter Schuberzeuger angeordnet, der in Kombination mit dem Luftströmungskanal
7 bereits im Stand seine gesamte Förderluft unter den Tragkörper drückt, so daß
sich unter diesem ein Luftpolster aufbaut. Damit tatsächlich die gesamte Breite
des Tragkörpers 1 von der aus dem Luftströmungskanal 7 herangeführten Luft angeströmt
wird,
sind im hinteren Abschnitt des Luftströmungskanals 7 an der Unterseite der Bugspitze
6 Luftleitbleche 12 vorgesehen, die die Luft bereits im Stand des Fahrzeugs über
die gesamte Breite des Flügelprofils verteilen. Die Luftleitbleche 12 sind verstellbar,
so daß ihre Stellung dem jeweiligen Flugzustand angepaßt werden kann.
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Die Antriebsmaschine 13 der Luftschraube 12 ist relativ weit nach
hinten versetzt angeordnet, damit der Schwerpunkt des Fahrzeugs nicht zu weit vorn
liegt.
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Zur Steuerung des Fahrzeugs dienen verschiedene Leitwerke. Im vorderen
Bereich der Bugspitze 6 unmittelbar hinter der Luftschraube 11 ist ein beidseitiges
Höhenleitwerk 14 vorgesehen, das teilweise zu beiden Seiten der Bugspitze 6 liegt
und sich darüber hinaus quer durch den Luftströmungskanal 7 erstreckt. Im Bereich
des Luftströmungskanals 7 ist auch ein kleines Seitenleitwerk 15 angeordnet. Zusätzlich
sind oben auf dem hinteren Ende des Tragkörpers 1 zwei in seitlichem Abstand voneinander
angeordnete größere Seitenleitwerke 16 vorgesehen.
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Oben auf dem Tragkörper 1 befindet sich eine Kabine 17, die bei den
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen Platz für vier bis sechs Personen
und zusätzlich für Gepäck bietet.
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Insbesondere zur Erleichterung des Startens und Landens sind die zu
beiden Seiten des Tragkörpers 1 angeordneten Schwimmer 5 in einer vertikalen, parallel
zur Fahrtrichtung liegenden Ebene kippbar. Die beiden Kippachsen 18 der Schwimmer
5 sind dabei im Bereich ihrer hinteren Enden angeordnet. Bei dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel be-
stehen die Schwimmer 5 aus
zwei schalenförmigen Teilen 19 und 20, wobei die obere Schale 20 fest an dem Tragkörper
1 sitzt, während die untere, in das Wasser eintauchende Schale 19 über die Kippachse
18 an der oberen Schale angelenkt und wasserdicht gegenüber dieser abgedichtet ist.
Zum Verschwenken der unteren Schwimmerschale 19 dient eine Kolben-Zylinder-Einheit
21, die gleichzeitig als Feder-Dämpfer- Element wirkt.
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In der in Fig. 8a veranschaulichten Startphase befinden sich die Schwimmer
5 in ihrer am weitesten ausgefahrenen Kipplage, so daß das vordere Ende der Bugspitze
6 schräg nach oben weist. Bereits bevor sich das Fahrzeug in Bewegung setzt, wird
die gesamte, durch den Schuberzeuger geförderte Schubluft unter den Tragkörper 1
geleitet. Damit sich unter dem Tragkörper 1 ein Luftstau ausbilden kann, sind am
hinteren und an den seitlichen Rändern des Delta-Flügels vorgesehene Luftklappen
22 in ihre tiefste Stellung geschwenkt, so daß die Luft aus dem Hohlraum 3 nicht
so schnell entweichen kann. Durch den Bodeneffekt gewinnt das Fahrzeug sehr schnell
an Fahrt und hebt schon nach einer kurzen Startstrecke leicht vom Wasser ab. Damit
auch in dieser Startphase, wenn die Schwimmer 5 nicht mehr oder nicht mehr ganz
in das Wasser eintauchen, die schräg nach oben gerichtete Starthaltung beibehalten
wird, sind die Steuerklappen 23 des Leitwerks 14 schräg nach unten gerichtet. Wenn
das Fahrzeug keine Wasserberührung mehr hat und seine stabile Reiselage einnehmen
soll, werden gemäß Fig.
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8b die Steuerklappen 23 in die entgegengesetzte Lage geschwenkt, bis
die Bugspitze 6 eine etwa horizontale Stellung einnimmt. Gleichzeitig werden die
Luftklappen 22 am hinteren Rand des Delta-Flügels nach oben
geschwenkt,
um den Luftwiderstand zu reduzieren. Wenn das Fahrzeug dann seine endgültige Reiselage
eingenommen hat, werden die Steuerklappen 23 des Höhenleitwerks 14 in ihre in Fig.
8b dargestellte neutrale Lage geschwenkt.
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Zur Einleitung der Landung wird das Fahrzeug durch entsprechende Betätigung
der Steuerklappen 23 sowie der Luftklappen 22 in die in Fig. 8a dargestellte Lage
gebracht und die Schwimmer 5 werden in ihre Kippstellung gefahren, so daß das Fahrzeug
auch noch nach dem Aufsetzen seine Schräglage mit angehobener Bugspitze beibehält.
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Das beschriebene Bodeneffekt-Fahrzeug ist äußerst wirtschaftlich.
Das Fahrzeug erhält bereits unmittelbar nach dem Anfahren aufgrund des Bodeneffektes
bei relativ geringen Geschwindigkeiten einen starken Auftrieb, so daß der Fahrtwiderstand
stark reduziert wird und das Fahrzeug relativ schnell abheben kann.
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Die Fahrtgeschwindigkeit kann ohne größeren Energieaufwand schnell
erhöht werden.
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Das Fahrzeug ist auch sehr vielfältig in seiner Anwendung. Bei Ausrüstung
mit einer Luftschraube kann das Fahrzeug als einfaches, schnellfahrendes Boot eingesetzt
werden, das sich mit wachsender Geschwindigkeit leicht aus dem Wasser heraushebt.
In der nächsten Ausbaustufe kann das Fahrzeug, das entweder mit einer Luftschraube
oder auch mit einem Strahltriebwerk ausgerüstet sein kann, als Bodeneffekt-Fahrzeug
verwendet werden, welches in einem Abstand über einer Wasseroberfläche oder über
einem ebenflächigen Boden schweben kann. Starts und Landungen sind je nach Ausrüstung
sowohl auf dem Wasser als
auch auf Pisten möglich. In den folgenden
Ausbaustufen ist das Fahrzeug als Flugboot und auch als Flugzeug einsetzfähig. Wenn
das Fahrzeug als Flugzeug verwendet werden soll, können zur Erhöhung des Auftriebs
auf beiden Seiten des Delta-Flügels zusätzliche Tragflächen 24 vorgesehen sein.
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