DE3843231A1 - Fahrzeugunterseite eines wasserstartenden, luftgetragenen fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugunterseite eines wasserstartenden, luftgetragenen Fahrzeugs, insbe­ sondere eines Tandemflügel-Fahrzeugs, bei dem an jeder Längsseite des Fahrzeugrumpfes symmetrisch je zwei, Tragflächen bildende Tragflügel im Abstand voneinander und hintereinander in etwa gleiche Höhe angeordnet und durch je eine an der Außenseite der Tragflügel be­ festigte flache Endscheibe miteinander verbunden sind, wobei die Tragflügel mit der zugeordneten Spiegelfläche einen in Fahrtrichtung offenen Stauraum bilden und die der Spiegelfläche zugeordnete Hinterkante eines jeden vorderen Tragflügels als formelastische, federnde Endkante ausgebildet ist.

Stauflügelboote mit solchen Merkmalen sind seit einiger Zeit bekannt. So werden beispielsweise in der DE-AS 17 56 013 und der DE-AS 23 03 972 eigenstabile aerody­ namische Bodeneffektfahrzeuge nach dem Tandemflügel­ prinzip beschrieben, bei denen die vordere Tragfläche durch die Stauluft im aerodynamischen Bodeneffekt vor­ wiegend auftriebsmäßig belastet wird, während die rück­ wärtige Tragfläche als weniger bodeneffektabhängig flug­ mechanische Regeleinheit die Schwebehöhe des Fahrzeugs stabilisiert.

Die während der Phase des Flairens (Fliegens) an die Tragflächen von Tandemstauflügelfahrzeugen gestellten Bedingungen machen eine differenzierte Profilgestal­ tung und Relativanordnung der Flügel nötig. So be­ schreibt die DE-AS 17 56 013 ein Tandembodeneffekt­ fahrzeug, bei dem die vordere Tragfläche als Parallel­ flügel mit Endscheiben und die hintere Tragfläche als in Richtung der Fahrzeuglängsachse pfeilförmige auslaufender Deltaflügel ausgebildet ist.

In der DE-AS 23 03 972 sind die Tragflächen als im Ab­ stand von etwa einer halben Profiltiefe angeordnete Parallelflügel ausgeführt, deren Profile entsprechend der vorwiegend tragenden bzw. stabilisierenden Funk­ tion derart gestaltet sind, daß die Vorderflügel auf­ triebsmäßig vor allem von der Druckseite, der Hinter­ flügel dagegen hauptsächlich von der Sogseite belastet ist.

Aus der DE-OS 39 31 020 ist ein Stauflügelboot bekannt, bei dem besonders gestaltete Tragflächen bzw. Trag­ flügel vorgesehen sind. Es sind Flügelstummel, die an beiden Seiten des Bootsrumpfes hintereinander angeordnet sind. Die beidseitige Außenflächen der vorderen und hinteren Flügelstummel sind durch je eine flache End­ scheibe miteinander verbunden, deren Kontur in wesent­ lichen der durch die Tragflügel bestimmte Linie des Bootes entspricht. Durch solche Endscheiben wird das Überströmen der Luft während des Flairens von der Druck­ seite zur Saugseite verhindert bzw. gebremst. Dieser Effekt führt zur Reduzierung des induzierten Widerstan­ des und erzeugt damit einen wesentlichen Teil des guten Flugwirkungsgrades der Tragflügel in Bodennähe.

Die DE-OS 25 41 177 beschreibt einen Tragflügel, der mit der zugeordneten Spiegelfläche einen in Fahrtrich­ tung offenen Stauraum bildet, wobei die der Spiegel­ fläche zugeordnete Hinterkante des Tragflügels als formelastisches, federndes Endstück ausgebildet ist. Solche federnden Endkanten bzw. Hinterkanten der vorderen Tragflügel bilden bei Fluggeräten und schnel­ len Wasserfahrzeugen ein Teil der Federung und helfen bei höherer Geschwindigkeit ein Stau-Luftkissen auf­ zubauen.

Wasserstartende, luftgetragene Fahrzeuge müssen in der Startphase stets die Bereiche: hydrostatischer Auftrieb (schwimmen), hydrodynamischer Auftrieb (gleiten) bis zum aerodynamischen Auftrieb (flairen oder fliegen) durchlaufen. Beim Anwassern erfolgen diese Phasen in umgekehrter Reihenfolge. Um während dieser Transition keine kritischen Phasen aufkommen zu lassen, ist es besonders wichtig, daß sich das Fahrzeug stets im wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft bewegt. Dies wird bei einem solchen wasserstartenden Flugzeug bei­ spielsweise durch geschicktes Manipulieren des Piloten mit dem Gashebel und dem Quer- sowie Höhenruder erreicht. Bei Rauhwasser hat aber ein solches Manipulieren bald sehr enge Grenzen und außerdem besteht die große Ge­ fahr des Über- oder Untersteuerns, das zu sehr hartem Anwassern bzw. zum Unterschneiden des Wassers führen kann. Das kann den Verlust des Fahrzeugs bedeuten. All dies sind auch wesentliche Gründe, daß sich die Wasser­ flugzeuge in der Neuzeit gegenüber den landstartenden Flugzeugen nicht so sehr durchsetzen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Rumpf- bzw. Fahr­ zeugunterseite, insbesondere von Tandemflügel-Boden­ effektfahrzeugen der eingangs genannten Art, derart zu gestalten, daß ein selbständiges Ab- und Anwassern sowohl bei glatten als auch bei rauhen Wasseroberflächen­ bedingungen ohne Verwendung eines steuerbaren Höhen­ ruders sicher durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugunterseite der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Unterseiten der Tragflügel und die Unterseite des Fahrzeugrumpfes herunter­ gezogen sind und im wesentlichen in einer Ebene liegen und die elastischen Endkanten der beiden vorderen Tragflügel durchgehend ausgeführt sind und das die Endkanten der Trag­ flügel verbindende Mittelstück unterhalb des Fahrzeugrumpfes verläuft.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Fahrzeugunterseite sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch eine solche Ausgestaltung der Fahrzeugunterseite wird der Bodeneffekt, also das Druckpolster unter den Tragflügeln beim Start und bei der Landung über die ge­ samte Rumpfbreite ausgenutzt. Es werden die auftreten­ den Kräfte und Beschleunigungen in Richtung und Wir­ kungsweise über die Dauer der drei Phasen Schwimmen, Gleiten und Flairen (Fliegen im Bodeneffekt) und umge­ kehrt berücksichtigt. Durch die Elastizität und damit Beweglichkeit der elastischen Endkanten im Schwimmbereich zusammen mit dem Luftpolster wird ein weiches Ab- und Anwassern erreicht.

Das Abwassern auf spiegelglattem Wasser ist für die meisten aerodynamischen, luftgetragenen Fahrzeuge schwieriger als bei Wellengang. Die Vorstufe an der Rumpfunterseite, die sich noch innerhalb des Druck­ bereiches der Tragflügel befindet, stellt hier eine erhebliche Verbesserung dar. Diese Stufe übt mehrere Funktionen aus. Sie schafft im vorderen Bereich einen steileren Winkel zu der Spiegel- bzw. Wasserfläche, wodurch ein schnelleres Aufschwimmen des Fahrzeuges und Kielen des Wassers erreicht wird. Das Fahrzeug erreicht bei Fahrt schnell das Abwasserniveau. Die Wasserströmung reißt vorzeitig ab, wobei Stauluft unter den Fahrzeugrumpf gelangt und zusätzlich aero­ dynamische Auftriebsleistung gewonnen wird. Der Vorteil der gestuften bzw. gekielten Fahrzeugunter­ seite besteht auch darin, daß die benetzte Ober­ fläche klein gehalten ist, was bei den beträcht­ lichen Scherwiderständen des Wassers über die Länge der Schwimmfläche von Bedeutung ist.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Tandemflügel-Fahr­ zeugs; und

Fig. 2 eine verkleinerte perspektivische Unteransicht eines Fahrzeugs, die jedoch lediglich die unterhalb des Fahrzeugrumpfes durchgehende federnde Hinterkante der vorderen Tragflügel veranschaulicht.

Das dargestellte Fahrzeug ist ein Tandemflügel-Fahr­ zeug, bei dem an jeder Längsseite des Fahrzeugrumpfes 6 symmetrisch je zwei, Tragflächen bildende Tragflügel 1-3 bzw. 2-4 vorgesehen sind. Die Tragflächen 1 und 3 sowie die Tragflügel 2 und 4 sind im Abstand vonein­ ander und hintereinander in etwa gleicherHöhe ange­ ordnet. Sie sind miteinander durch je eine an ihren Außenseiten befestigte flache Endscheibe 5 verbunden.

Die Hinterkante H eines jeden vorderen Tragflügels 1 und 2 ist als formelastische Endkante 7 bzw. 8 ausgebildet.

Alle diese Merkmale weist ein bekanntes Tandemflügel- Fahrzeug auf.

Es wurde nun gefunden, daß durch eine besondere konstruk­ tive Ausbildung der Fahrzeugunterseite erhebliche Vor­ teile sowohl beim Ab- als auch beim Anwassern und Manövrieren des Fahrzeugs erzielt werden können.

Ein wesentliches Merkmal besteht darin, daß die beiden elastischen Endkanten 7 und 8 der vorderen Tragflügel 1 und 2 nicht nur den Tragflügeln zugeordnet sind. Sie sind durchgehend, über die gesamte Breite der Fahrzeugunter­ seite angeordnet, wobei das verbindende Mittelstück 9 der Endkanten 7 und 8 unmittelbar unterhalb des Fahrzeugrumpfes 6 verläuft. Die Endkanten 7-9-8 sind nicht nur aus ferti­ gungstechnischen, sondern auch aus kraftmäßigen Gründen in der Regel über die Spannweite unterteilt. Bei kleinen Modellen können die Endkanten auch einstückig gefertigt sein.

Zusätzlich zu dieser Anordnung sind Stufen in spezieller Kielung an der Fahrzeugunterseite vorgesehen. Noch unter­ halb des Druckbereiches der vorderen Tragflügel 1 und 2 ist eine erste Stufe 10 angeordnet. Diese bewirkt im vorderen Bereich des Fahrzeugs ein steileres Aufschwimmen des Fahr­ zeugs und Kielen des Wassers und weitere Vorteile, wie ein­ gangs erwähnt.

Auf diese erste Stufe 10 folgen bei der dargestellten Aus­ führungsform noch zwei weitere Stufen 11 und 12, die - wie aus den Positionen a, b und c ersichtlich ist - verschieden gekielt sind. Je nach Länge des Fahrzeugs können noch weitere Stufen vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß die Anstellwinkel der Bodenfläche zur Wasser­ strömung entsprechend gewählt werden, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß alle Stufen das gleiche unterste Niveau, also den gleichen Tiefstlevel auf­ weisen.

Das unterste Niveau des Endes 13 des Fahrzeugrumpfes 6, veranschaulicht durch Position d in Fig. 1, be­ findet sich ebenfalls im gleichen oder annähernd gleichen Niveau wie die einzelnen Stufen 10, 11 und 12 sowie der elastischen Endkante 7-9-8 der vorderen Tragflügel 1 und 2.

Claims (5)

1. Fahrzeugunterseite eines wasserstartenden, luftge­ tragenen Fahrzeugs, insbesondere eines Tandemflügel- Fahrzeugs, bei dem an jeder Längsseite des Fahrzeug­ rumpfes symmetrisch je zwei, Tragflächen bildende Tragflügel im Abstand voneinander und hintereinander in etwa gleicher Höhe angeordnet und durch je eine an der Außenseite der Tragflügel befestigte flache Endscheibe miteinander verbunden sind, wobei die Tragflügel mit der zugeordneten Spiegelfläche einen in Fahrtrichtung offenen Stauraum bilden und die der Spiegelfläche zugeordnete Hinterkante eines jeden vorderen Tragflügels als formelastische, federnde Endkante ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügel (1, 2 und 3, 4) bis an die Unterkante des Fahrzeugrumpfes (6) heruntergezogen sind und im wesentlichen in einer Ebene liegen und die elastischen Endkanten (7-9-8) der beiden vorderen Tragflügel (1 und 2) durchgehend ausgeführt sind das die Endkanten (7-8) der Traqflügel (1 und 2) verbindende Mittelstück (9) unterhalb des Fahrzeugrumpfes (6) verläuft.

2. Fahrzeugunterseite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß innerhalb des Druckbereichs eines jeden vorderen Tragflügels (1, 2) eine Stufe (10) vorge­ sehen ist, die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit der Spiegelfläche (B) einen spitzen Winkel und entgegen der Fahrtrichtung mit der Spiegelfläche (B) einen im wesentlichen rechten Winkel einschließt.

3. Fahrzeugunterseite nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf die erste Stufe (10) weitere, verschieden gekielte Stufen (11, 12) folgen, wobei alle Stufen (10, 11, 12) das gleiche unterste Niveau haben.

4. Fahrzeugunterseite nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das unterste Niveau der hinteren Tragflügel (3, 4) und aller Heckteile des Fahrzeugs dem Niveau der Stufen (10, 11, 12) der Fahrzeugunterseite sowie der elastischen Endkante (7-9-8) der vorderen Tragflügel (1 und 2) gleich oder annähernd gleich ist.

5. Fahrzeugunterseite nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (13) des Fahrzeugrumpfes (6) das gleiche oder annähernd das gleiche unterste Niveau aufweist wie die Stufen (10, 11, 12) sowie die elastische Endkante (7-9-8) der vorderen Tragflügel (1, 2).