DE3614291A1

DE3614291A1 - Wasserfahrzeug

Info

Publication number: DE3614291A1
Application number: DE19863614291
Authority: DE
Inventors: Peter Labentz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-26
Filing date: 1986-04-26
Publication date: 1987-10-29
Also published as: DE3614291C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem motorischen Antrieb, dessen Rumpf mittels Stützen auf Schwimmern abgestützt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein seefähiges Wasserfahrzeug so zu gestalten, daß einerseits durch seine Form der Gesamtwiderstand so gering wie möglich bleibt, so daß auch für hohe Reisegeschwindigkeiten nur eine verhältnismäßig geringe Antriebsleistung erforder lich ist und daß andererseits größere Stampf-, Gier- und Schlingerbewegungen vermieden werden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Stützen an dem Rumpf schwenkbar gelagert sind und an jedem Schwimmer eine Rudereinrichtung und eine Strahlantriebseinrichtung angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den ab hängigen Ansprüchen beschrieben und nachstehend anhand des in den Zeichnungen schematisch dargestellten Wasser fahrzeugs näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Wasserfahrzeug in der Seitenansicht,

Fig. 2 das Wasserfahrzeug nach Fig. 1 in einer Ansicht von vorn,

Fig. 3 die Aufhängung des Rumpfes an einer Stütze in einer Detailansicht,

Fig. 4 die Ausbildung einer Strahldüse in einer sche matischen Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 5 die Ausbildung einer Querstrahldüse in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt.

Das Wasserfahrzeug 1 besteht aus einem Rumpf 2, der mittels vier Stützen 3, 4, 5, 6 mit zwei Schwimmern 7, 8 verbunden ist, die sich unter der Tiefganglinie 62 befinden (Fig. 1 und 2). Das Wasserfahrzeug 1 ist nur schematisch dargestellt. Insbesondere ist bei einer realen Ausführung der Rumpf 2 im Verhältnis zu den Schwimmer 7, 8 größer wie es auch in Fig. 2 angedeutet ist. Die Stützen 3, 4, 5, 6 sind am Rumpf 2 mittels Lagern 14 schwenkbar gelagert. Zum Ausschwenken der Stützen 3, 4, 5, 6 sind Stellzylinder 15, 16 vorgesehen, die jeweils mit einer Stütze 3, 5, 4, 6 und dem Rumpf 2 verbunden sind.

Die Stellzylinder 15, 16 sind vorzugsweise als Hydrau likzylinder ausgebildet und weisen einen Zylinder 17 auf, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange 20 gela gert ist. Der Zylinder 17 ist jeweils mittels eines Lagers 18 mit einem Lagerbock 19 verbunden, der an jeweils einer Stütze 3, 4, 5, 6 angeordnet ist. Die Kolbenstange 20 ist endabschnittseitig mit einem Lager 21 verbunden, das an einem Lagerbock 22 ausgebildet ist, der mit dem Rumpf 2 verbunden ist.

Die Stützen 3, 4, 5, 6 weisen jeweils zwei Trägerrohre 24 auf, deren einer Endabschnitt mit einem Schwimmer 7, 8 und deren anderer Endabschnitt mit jeweils einem Lager 14 verbunden ist. Die Lager 14 sind an zwei Rumpflager schalen 48 angeordnet, die in im Rumpf 2 ausgebildeten Rumpflagerbetten 49 drehbar gelagert sind. Die Träger rohre 24 sind von einem Mantel 25 umgeben, der bikonvex ausgebildet ist und daher einen strömungsgünstigen Querschnitt aufweist. In dem Mantel 25 ist ein begeh barer Schacht 26 angeordnet, der zur Aufnahme von Steu er- und Versorgungsleitungen dient. In diesem Schacht 26 kann auch zusätzlich ein Fahrstuhl angeordnet sein, um Personen und/oder Lasten vom Rumpf 2 in einen der Schwimmer 7, 8 oder von diesem zurück in den Rumpf 2 bringen zu können (Fig. 1 und 2).

Oberhalb der Lager 14, die als Trägerbolzenlager 56 ausgebildet sind, befindet sich jeweils eine Träger plattform 115, die vom Rumpf durch einen Zugang 52 betreten werden kann. Die Trägerplattform 115 ist von einer Plattformüberdachung 116 abgedeckt. Hierdurch ist es möglich, von dem Rumpf 2 über den Zugang 52 und die Trägerplattform 115 in den Schacht 26 mit einem Fahr stuhl zu gelangen.

Oberhalb der Trägerplattformen 115 ist der Rumpf 2 durch Trägerlagerringe 46 gehalten, die in Ringlagerbetten 114 jeweils beidseitig eines Zugangs 52 angeordnet. An den Trägerlagerringen 46 sind auch die Trägerlagerrohre 24 mittels der Trägerbolzenlager 56 befestigt.

In den Schwimmern 7, 8 sind zwei Antriebseinrichtungen 33, 34 vorgesehen, die zum Antrieb eines Pumpenblocks 30 und einer Hochdruckpumpe 32 dienen. Die Antriebseinrich tungen 33, 34 können elektrische Motoren oder Gasturbi nen sein. Sofern Gasturbinen verwendet werden, ist es möglich, die Ansaugluft und Abluft durch jeweils eine der Stützen 3, 4, 5, 6 zu führen. Die Pumpenblöcke 30 und Hochdruckpumpen 32 sind über Saugleitungen 38, 39 mit Ansaugschächten 37 verbunden, die jeweils in der Bodenfläche 36 der Schwimmer 7, 8 ausgebildet sind. Die Hochdruckpumpen 32 sind mittels Hochdruckleitungen 35 mit den Querstrahldüsen 13 verbunden, die im als Wulst 68 ausgebildeten vorderen Endabschnitt des Schwimmers 7, 8 angeordnet sind. Der Wulst 68 ist jeweils mittels eines Kollisionsschotts 67 von dem Maschinenraum des Schwimmers 7, 8 getrennt.

Jeder Pumpenblock 30 ist mittels Hochdruckleitungen 31 mit der Strahldüse 28 verbunden, die mittels eines Tragarms 29 mit dem heckseitigen Endabschnitt 11 des Schwimmers 7, 8 verbunden ist. An dem heckseitigen Endabschnitt 11 ist ferner die Rudereinrichtung 9 ange ordnet. Diese besteht aus Ruderblättern 12, die an einer Ruderaufhängung 60 mit der Ruderabweiserflosse 61 ver bunden sind. Die Ruderblätter 12 sind hierbei jeweils an einem Ruderschaft 64 befestigt. Im Bereich der Ruder einrichtung 9 sind seitlich am heckseitigen Endabschnitt 11 Abweiserflossen 63 angeordnet, die als Strömungsleit glieder für die Strahldüse 28 dienen. Der heckseitige Endabschnitt 11 ist mittels eines Schotts 65 von dem Maschinenraum der Schwimmer 7, 8 getrennt. Die Aggregate im Maschinenraum befinden sich auf einem Tankdeck 107, unter dem Versorgungs-, Trimm- oder Ballasttanks 70 angeordnet sind, die durch Tankschotts 66 voneinander getrennt sind.

Der Rumpf 2 ist in verschiedene Nutzungsräume unter teilt. Bodenseitig ist der Laderaum 47 vorgesehen, unter dessen Ladungsdeck 58 Versorgungs- und Ballasttanks vorgesehen sind. Diese sind mittels Tankschotts 59 voneinander distanziert. Der Laderaum 47 kann über die Bugklappe 44 bzw. Heckklappe 54 beladen werden. Oberhalb und seitlich des Laderaums 47 befinden sich auf Zwischendecks 118 z.B. Fahrgasträume 50, deren Dach teilweise als Schiebedach 51 für z.B. Sonnendecks aus gebildet sein kann. Die Brücke 45 mit den zentralen Steuereinrichtungen befindet sich oberhalb des Haupt decks 53. Zum Zwecke der aerodynamischen Optimierung ist der Rumpf 2 zur Mittelachse 55 rotationssymmetrisch ausgebildet. Rumpfstringer 83 erhöhen die Längsfestig keit.

Wie in Fig. 2 dargestellt, können die Schwimmer 7, 8 durch Verschwenken der Stützen 3, 4, 5, 6 mittels Stell zylindern 15, 16 seitlich in Richtung X ausgeschwenkt werden, wobei dann gleichzeitig der Rumpf 2 zur Tief ganglinie 62 abgesenkt wird. Vorzugsweise sind die Stellzylinder 15, 16 als hydraulische Stellzylinder ausgebildet, wobei beim Ausführungsbeispiel die Zylinder 17 mittels Gelenken 18 an Lagerböcken 19 gelagert sind, die an den Stützen 3, 4, 5, 6 befestigt sind. Die Kol benstangen 20 der in den Zylindern 17 befindlichen Kolben sind an ihren freien Endabschnitten in Lagern 21 gelagert, die an mit der Rumpflagerschale 48 verbundenen Lagerböcken 22 ausgebildet sind.

Eine denkbare Ausführungsform einer Strahldüse 28 für die Schwimmer 7, 8 ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Strahldüse 28 ist als Diffusordüse ausgebildet und weist einen Diffusormantel 85 auf, der koaxial zur Mittelachse 79 und zum Düsenkegel 94 angeordnet ist. Der Diffusor mantel 85 ist mittels Stützstegen 86 mit dem Düsenhalter 108 verbunden. Dieser besteht aus einem Vorlaufkammer ring 100 und einem Vorlaufkammerschott 104. Durch die Stützstege 86 sind Druckleitungen 105 geführt, die in einen Düsenringmantel 88 münden, der in dem Diffusor mantel 85 ausgebildet ist. Der Düsenringmantel 88 weist einen in Fahrtrichtung gerichteten Düsenringschlitz 90 auf. Die Druckleitungen 105 sind mittels Umsteuerven tilen 103 mit den Hochdruckleitungen 31 verbunden. Der Düsenringmantel 88 dient in Verbindung mit dem Düsen ringschlitz 90 zum Fahrtrichtungswechsel des Wasser fahrzeugs 1 und kann z.B. beim Rückwärtsmanövrieren eingesetzt werden. Mittels Durchbrechungen 106 in dem Vorlaufkammerschott 104 des Düsenhalters 108 sind die Druckleitungen 31 bei entsprechender Stellung der Um steuerventile 103 mit der Vorlaufkammer 93 verbunden, von der das Hochdruckwasser durch am Düsenkegel 94 ausgebildete Düsennuten 91 in den Ringkanalabschnitt 81 an dem Diffusorzylinder 118 mit Nabe 80 vorbei strömt. Durch die umlaufenden Düsennuten 91 ist ein Düsenkranz 87 gebildet. Hierdurch wird in dem Ringkanal abschnitt 81 eine gleichmäßige Strömung erzielt, die über den Ringkanal 82 zusätzlich Wasser ansaugt, so daß die aus der Strahldüse 28 austretende Wassermasse ver größert wird. Der Düsenkegel 94 ist mittels eines Düsen kegelschaftes 99 in einer Schaftlagerbuchse 101 gehalten und kann in dieser axial mittels eines Stellmotors 102 verschoben werden. Hierdurch ist der freie Durchström- querschnitt im Bereich des Düsenkranzes 87 einstellbar. Es ist auch möglich, statt einer nur zum Fahrtrichtungs wechsel vorgesehen Ringdüse 97 in dem Diffusormantel 85 auch eine in Richtung der Hauptstrahls wirkende weitere Ringdüse 97 vorzusehen. Hierzu wäre es lediglich erfor derlich, die Druckleitungen 105 mittels Umschaltventilen mit dem Düsenringmantel dieser Ringdüse zu verbinden.

Die in Fig. 5 schematisch dargestellte Querstrahldüse 13 ist in jedem Schwimmer 7, 8 quer zur Mittelachse 69 in einem Kanalmantel 43 angeordnet. In dem Kanalmantel 43 sind radiale Stützstege 86 vorgesehen durch die ein Düsenhalter 108 koaxial zum Kanalmantel 43 gehalten ist. Der Düsenhalter 108 besteht aus einem Vorlaufkammerring 100 und einem Vorlaufkammerschott 104. In dem Vorlauf kammerschott 104 ist der Düsenkegelschaft 99 eines Düseneinsatzstückes 112 axial verschiebbar gelagert. Der Düsenkegel 94 weist randseitig umlaufend Düsennuten 91 auf, die mit dem Vorlaufkammerring 100 einen Düsenkranz 87 bilden. Das Druckwasser wird über die Druckleitung 35 in die Vorlaufkammer 93 eingeführt und strömt von dort durch den Düsenkranz 87 in den ausströmseitigen Strö mungskanal 42, wobei vom anströmseitigen Strömungskanal 41 zusätzlich Wasser durch Induktion angesaugt wird. Der durch den Düsenkranz 87 austretende Wasserstrahl wird durch einen am Vorlaufkammerring 100 angeordneten Abriß ring 109 so gerichtet, daß eine optimale Induktionswir kung erzielt wird. Das Düseneinsatzstück 112 weist endseitig eine Nabe 80 auf. Die an dem Vorlaufkammer schott 104 angeordnete Schaftlagerbuchse 101 a sowie der mit einer elektrischen oder hydraulischen Steuerleitung 40 verbundene Stellmotor 102 sind ebenfalls mittels einer Nabe 110 abgedeckt.

Um die Schubkraft der Strahldüsen 28 oder der Quer strahldüsen 13 in der jeweils gewünschten Richtung zu erhöhen, ist es auch möglich, die Hochdruckleitungen 31, 35 des Pumpenblocks 30 und der Hochdruckpumpe 32 mittels geeigneter Umschaltventile miteinander zu verbinden.

Das beschriebene Wasserfahrzeug 1 zeichnet sich durch eine hohe Seetüchtigkeit und eine sichere Stabilität durch die hydraulisch ausstellbaren Schwimmer 7, 8 aus. Durch die Rudereinrichtung 9 in Verbindung mit den Querstrahldüsen 13 sind sehr gute Manövriereigenschaften gegeben. Die Querstrahldüsen 13 sind zum manövrieren in den Schwimmer 7, 8 fest eingebaut. Alternativ ist jedoch auch möglich, die Querstrahldüsen als Bugstrahldüsen zum manövrieren um 360° drehbar auszubilden. In diesem Fall könnten sie zusätzlich als Antriebsdüse verwendet wer den. Eine derartige Düse könnte wie die Strahldüse 28 als Diffusordüse ausgebildet sein, müßte jedoch mittels eines am Diffusorringmantel 85 angeordneten Zapfens entweder am Schwimmerboden fest montiert, durch Teles koprohre ausfahrbar oder durch Dreh- und Schwenkgelen krohre ausfahrbar sein. Durch den Zapfen würde dann das Druckwasser der Düse zugeführt werden. Durch die opti mierte hydro- und aerodynamische Formgebung vom Rumpf 2 und Schwimmern 8 ist ein nur geringer Strömungswider stand vorhanden, so daß mit dem Wasserfahrzeug 1 hohe Reisegeschwindigkeiten erzielt werden können. Die Bal lasttanks dienen dazu, einen konstanten Tiefgang zu halten und gleichen unterschiedliche Gewichte der Ladung aus.

Von besonderem Vorteil ist es, daß das Wasserfahrzeug 1 bedingt eisgängig ist. Durch Trimmung kann erreicht werden, daß die Wulste 68 der Schwimmer 7, 8 sich unter die Eisdecke schieben, sie anheben und aufbrechen.

Stabilisierungseinrichtungen sind nicht erforderlich, da der Seegang am Fahrzeug unbehindert durch die getauchten Schwimmer 7, 8 gut abrollen kann, so daß größere Stampf-,Gier- und Schlingerbewegungen nicht auftreten. Unabhängig von der anrollenden See bleibt der axial gelagerte Rumpf 2 durch seine Schwerkraft und Massen trägheit im Lot ausgerichtet. Einseitige Gewichtsver lagerungen werden durch Trimmzellen 77 ausgeglichen, die über einen Betriebsgang 71 begangen werden können und durch Tankwände 74 vom Laderaum 47 getrennt sind. Durch die Art der Antriebseinrichtungen und deren Dis tanz von dem Rumpf 2 ist dieser vibrations- und geräu scharm. Durch die Verwendung der Bugklappe und der Heckklappe ist ein schnelles Be- und Entladen des Lade raums 47 möglich. Um beim Laden und Löschen auftretende Gewichtsverlagerungen aufzufangen, kann der Rumpf 2 durch z.B. eine elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebene Schwingungsbremse festgesetzt werden. Da auch der Rumpf 2 schwimmfähig ausgebildet wird, besitzt das Wasserfahrzeug 1 eine hohe Transportsicherheit.

Claims

1. Wasserfahrzeug mit einem motorischen Antrieb, dessen Rumpf mittels Stützen auf Schwimmern abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (3, 4, 5, 6) an dem Rumpf (2) schwenkbar gelagert sind und an jedem Schwimmer (7, 8) eine Rudereinrichtung (9) und eine Strahlantriebseinrichtung (10) angeordnet ist.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Rumpf (2) in zwei Rumpflagerschalen (48) drehbar gelagert ist, die mit den Stützen (3, 4, 5, 6) gelenkig verbunden sind.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rudereinrichtung (9) aus an den heck seitigen Endabschnitten (11) der Schwimmer (7, 8) angeordneten Ruderblättern (12) besteht.

4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rudereinrichtung (9) aus an den heck seitigen Endabschnitten (11) der Schwimmer (7, 8) angeordneten Ruderblättern (12) und an den Schwim mern (7, 8) angeordneten Querstrahldüsen (13) be steht.

5. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stützen (3, 4, 5, 6) mittels mit dem Rumpf (2) verbundener Lager (14) schwenkbar gelagert und mittels zwischen dem Rumpf (2) und den Stützen (3, 4, 5, 6) angeordneten Stellzylindern (15, 16) betätigbar sind.

6. Wasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Stellzylinder (15, 16) als Hydraulikzy linder ausgebildet sind.

7. Wasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Lager (14) mittels einer Verkleidung (23) abgedeckt sind.

8. Wasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Lager (14) an Rumpflagerschalen (48) angeordnet sind, die in Rumpflagerbetten (49) am Rumpf (2) drehbar gelagert sind.

9. Wasserfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Stützen (3, 4, 5, 6) Trägerrohre (24) aufweisen, deren einer Endabschnitt mit jeweils einem Lager (14) und deren anderer Endabschnitt mit einem Schwimmer (7, 8) verbunden ist.

10. Wasserfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Trägerrohre (24) von einem Mantel (25) umgeben sind.

11. Wasserfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Mantel (25) ein begehbarer Schacht (26) für Steuer- und Versorgungsleitungen und gegebenenfalls einen Fahrstuhl angeordnet ist.

12. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schwimmer (7, 8) als rota tionssymmetrische Schwimmkörper ausgebildet sind.

13. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strahlantriebseinrichtung (10) aus an den heckseitigen Endabschnitten (11) der Schwimmer (7, 8) angeordneten umsteuerbaren Strahl düsen (28) besteht.

14. Wasserfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strahldüsen (28) jeweils an einem mit dem Schwimmer (7, 8) verbundenen Kragarm (29) befestigt sind, durch den mit einem Pumpenblock (30) verbundene Hochdruckleitungen (31) geführt sind.

15. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenblock (30) und die mit den Querstrahldüsen (13) verbundenen Hochdruckpumpen (32) mit einer als Motor oder Gasturbine ausgebilde ten Antriebseinrichtung (33, 34) verbunden sind.

16. Wasserfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß an den Bodenflächen (36) der Schwimmer (7, 8) Ansaugschächte (37) für die Saugleitungen (38, 39) des Pumpenblocks (30) und der Hochdruck pumpe (32) ausgebildet sind.

17. Wasserfahrzeug nach Anspruch 4 und 13 dadurch ge kennzeichnet, daß die Strahldüsen (28) und Quer strahldüsen (13) als Diffusordüsen ausgebildet sind.

18. Wasserfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß in jedem Schwimmer (7, 8) quer zur Mittelachse (69) ein Kanalmantel (43) angeordnet ist, in dem mittels radial ausgerichteter Stützstege (86) ein Vorlaufkammerring (100) mit einem Vorlauf kammerschott (104) im Abstand von der Kanalinnenwand (111) angeordnet ist, das in dem Vorlaufkammerschott (104) der Düsenkegelschaft (99) eines Düseneinsatz stücks (112) axial verschiebbar gelagert ist, der mit einem an dem Vorlaufkammerring (100) unter Ausbildung eines Düsenkranzes (87) anliegenden Düsenkegel (94) verbunden ist.

19. Wasserfahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß der Düsenkranz (87) durch in dem Düsenkegel (94) ausgebildete Düsennuten (91) gebil det ist.

20. Wasserfahrzeug nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennnzeichnet, daß durch den Vorlaufkammerring (100), das Vorlaufkammerschott (104) und den Düsen kegel (94) eine Vorlaufkammer (93) ausgebildet ist, die über die Hochdruckleitung (35) mit Druckwasser beaufschlagbar ist.

21. Wasserfahrzeug nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Vorlaufkammerring (100) ein den Düsenkranz (87) umgebender Abreißring (109) angeordnet ist.