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Die Erfindung betrifft ein Schnellboot, enthaltend ein
Cockpit für wenigstens einen Piloten zum Steuern von
Luftantriebsmitteln, zwei Tragflügel und einen
Kielflügel
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Aus der FR-A-1 579 611 ist ein Schnellboot bekannt,
enthaltend ein Cockpit für wenigstens einen Piloten,
Luftantriebsmittel, Tragflügel und einen
Hauptkielflügel, bei dem die Luftantriebsmittel wenigstens einen
einzigen, nicht ausrichtbaren Propeller mit
Steuerrudern enthalten, während die Tragflügel mit
Steuerklappen versehen sind. Das Boot wird durch Einwirken auf
die Steuerruder gesteuert, während die seitliche
Stabilität durch die Klappen beeinflußt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Schnellboot zu schaffen, das eine monolithische Struktur
aufweist und das, trotz der Abwesenheit von sich beweglich
erstreckenden Teilen, die die Steuerung beeinflussen,
wie beispielsweise sogenannte Klappen, mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten gesteuert werden kann und bei
erhöhter Geschwindigkeit aus dem Wasser herausgehoben
wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die Antriebsmittel wenigstens zwei Luftpropeller
enthalten, die jeweils individuell ausrichtbar sind und
daß die relativen, längsgerichteten Stellungen der
Propeller und des Kielflügels in bezug auf das Boot derart
sind, daß, wenn die Propeller so ausgerichtet sind, daß
sie eine nach unten gerichtete Antriebskomponente
erzeugen, diese Komponente eine Veränderung der
Längsausrichtung
des Bootes bewirkt, nämlich ein Ansteigen des
Buges im Verhältnis zum Heck, so daß das Schnellboot
durch Steuern der Luftpropeller gesteuert werden kann,
ohne daß Luftklappen notwendig sind.
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Gemäß der Erfindung liegt ferner das aerodynmische
Zentrum des Bootes, in Längsrichtung gesehen, hinter dem
Schwerpunkt des Bootes.
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Außerdem wird gemäß der Erfindung der Kielflügel mit
einem Abstand vom Bug befestigt, der im wesentlichen
der halben Länge des Rahmens des Schnellbootes
entspricht.
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Weiterhin greift erfindungsgemäß die durch die
Luftpropeller erzeugte Antriebskraft über dem Schwerpunkt des
Schnellbootes an.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die
Tragflügel ein sogenanntes Haifischprofil, d. h. eine
Dreiecksform mit einer starken oberen Abrundung, auf.
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In einer möglichen Alternative weisen die Tragflügel
ein Dreiecksprofil auf.
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Weitere Details und Vorteile der Erfindung werden
nachfolgend anhand der Beschreibung eines erfindungsgemäßen
Schnellbootes aufgezeigt. Die Beschreibung ist
lediglich beispielhaft und begrenzt nicht den Schutzumfang
der Erfindung. In der Zeichnung zeigen
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines
erfindungsgemäßen Schnellbootes,
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Fig. 2 eine Aufsicht eines Schnellbootes gemäß
der Fig. 1,
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Fig. 3 eine Aufsicht einer möglichen
Ausgestaltung des Schnellbootes gemäß den
Fig. 1 und 2,
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Fig. 4 eine Vorderansicht des Kielflügels,
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Fig. 5 eine Unteransicht des Kielflügels,
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Fig. 6 bis 9 schematische Darstellungen von vier
aufeinanderfolgenden Stellungen des
Schnellbootes, beginnend mit der Stellung des
Schnellbootes beim Stillstand und endend
mit einer komplett aus dem Wasser
gehobenen Stellung bei einer entsprechend
erhöhten Geschwindigkeit.
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Das Schnellboot gemäß den Fig. 1 bis 9 enthält einen
Rahmen 1, in dessen Mitte das Cockpit für einen, und in
einigen Fällen für zwei, Piloten angeordnet ist. Auf
beiden Seiten des Cockpits erstrecken sich seitliche
Flügel 3. Sie zeigen das wohlbekannte Haifischprofil,
d. h., es sich unterscheidet von dem ebenfalls
bekannten Dreiecksprofil durch eine obere sehr starke
Abrundung. Die Erfindung ist ebenfalls auf ein Schnellboot
mit dem bekannten Dreiecksprofil anwendbar, obwohl die
Stabilität des Schnellbootes mit solch einem Profil
nicht die Stabilität eines Schnellbootes mit einem
Haifischprofil erreicht. Die folgende Beschreibung
entspricht somit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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Die Fig. 2 und 3 beziehen sich auf zwei verschiedene
Ausführungsbeispiele, die sich nur durch die Tatsache
unterscheiden, daß sich die Kanten der Tragflügel 3
entsprechend der Form eines reinen Bogens (Fig. 2)
erstrecken oder durch zwei sich kreuzende, gerade Linien
gebildet werden (Fig. 3).
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Das Cockpit erstreckt sich in Längsrichtung so weit und
wird so weit durch den profilierten Mittelflügel
verlängert, daß die Richtungsstabilität des Schnellbootes
in beachtlichem Maße erhöht wird.
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Auf seiner Unterseite ist das Schnellboot mit einem
wesentlichen Teil, nämlich dem Kielflügel 5, versehen.
Der Kielflügel ist ungefähr auf halber Länge, beginnend
vom Bug des Bootes, angeordnet. Der Kielflügel weist
eine vertikale und eine horizontale Komponente auf. Die
vertikale Komponente 6 bestimmt den Abstand zwischen
dem Kiel des Schnellbootes und der Kufe 7, die die
horizontale Komponente des Kielflügels bildet. Der
Kielflügel zeigt eine Form, die in den Fig. 1, 4, ,5 und 6
bis 9 klar erkennbar ist.
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Die Seitenansicht des Kielflügels zeigt eine Form, die
zu der Kufe 7 hin stark abgerundet ist, während er in
der Vorderansicht spitz nach vorne zuläuft. Der
Mittelteil des Kielflügels verbreitert sich zur Rückseite
hin. Unter dem hydrodynamischen Gesichtspunkt können
mehr Alternativen von Kielflügeln gebildet werden, als
in den Figuren gezeigt sind.
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Die wesentliche Funktion der Kufe 7 des Kielflügels ist
das Herausheben des Schnellbootes aus dem Wasser, wenn
sich die Geschwindigkeit erhöht. Der Kielflügel,
wenigstens
die vertikale Komponente desselben, spielt eine
wichtige Rolle für die Richtungsstabilität, die in
erster Linie dem sogenannten Haifischprofil zuzurechnen
ist.
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Der Antrieb, die seitliche Stabilität und die
Handhabbarkeit des Schnellbootes sind aufgrund zweier
ausrichtbarer Luftpropeller 8 gegeben, die am Heck des
Schnellbootes angebracht sind. Es ist wesentlich, daß
die Antriebskraft durch den Piloten durch mehrere
Komponenten, die unabhängig voneinander sind, ausgerichtet
werden kann. Dank der wesentlichen Eigenschaft zeigt
das Schnellboot, das bei hoher Geschwindigkeit aus dem
Wasser gehoben wird und mittels seiner Kufe auf dem
Wasser bleibt, bemerkenswerte Navigiereigenschaften.
Das erfindungsgemäße Schnellboot kann, unabhängig von
seiner Geschwindigkeit und an erster Stelle von der
Richtung seiner Luftpropeller, verschiedene Stellungen
einnehmen:
- Ohne Antrieb schwimmt das Schnellboot auf dem
Wasser;
- Wenn die Propeller im Sinne eines horizontalen
Antriebs aktiviert sind, wird das Schnellboot
angetrieben, während es noch auf dem Wasser schwimmt.
- Durch Anwendung einer schräg nach unten gerichteten
Komponente zum Antriebsvektor der Propeller, richtet
sich das Boot selbst mit seinem Bug aus dem Wasser
aus. Bei einer genügenden Geschwindigkeit wird das
Boot mittels der Kufe aus dem Wasser gehoben, die
dann auf dem Wasser liegt.
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- Die Steuerung der Luftpropeller, indem auf sie eine
unterschiedliche vertikale und nach unten gerichtete
Komponente ausgeübt wird, ist daher wesentlich, um
mit dem Schnellboot Kurven zu fahren, ohne daß seine
Stabilität verlorengeht. Wenn die Propeller des
Bootes wie gewünscht ausgerichtet werden, reagiert das
Schnellboot unmittelbar.
- Bei einer Wegnahme der Antriebskraft geht das
Schnellboot sofort zum Wasserspiegel runter.
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Bei normaler Geschwindigkeit, d. h. wenn das
Schnellboot sich mit seinem Rahmen außerhalb des Wassers
befindet, wird die notwendige Zugkraft durch die Kufe 7
auf der Unterseite des Kielflügels 5 bereitgestellt.
Die Tragflügel 3, die aufgrund der Nähe zum
Wasserspiegel im sogenannten Grundeffekt arbeiten, tragen
ebenfalls zur Zugkraft bei.
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Da die durch die Kufe 7 bedingte Zugkraft relativ nah
an der rückwärtigen Bordseite 9 des Schnellbootes
angreift, liegt das aerodynamische Zentrum, d. h. der
Punkt, um den das Moment der gesamten Zugkraft, bei
einer bestimmten Geschwindigkeit, unabhängig vom Winkel
des Schnellbootes ist, relativ nahe am Heck des Bootes.
Dieser Punkt liegt in jedem Fall, in
Navigationsrichtung des Schnellbootes gesehen, weit hinter dem
Schwerpunkt des Schnellbootes. Dies erklärt die
Längsstabilität des Schnellbootes.
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Die seitliche Stabilität läßt sich durch den
Grundeffekt der Tragflügel 3 erklären. Zwischen den
Tragflügeln und dem Wasserspiegel wird ein Überdruck
aufgebaut, der mit abnehmendem Abstand zwischen den
Tragflügeln
und dem Wasserspiegel wichtiger wird. Auf der
Oberseite der Tragflügel wird ein Unterdruck aufgebaut,
der durch die auf der Vorderseite durch das Profil
erzeugte Verwirbelung hervorgerufen wird.
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Bei einer seitlichen Kränkung des Bootes erhöht sich
der Überdruck unter den Tragflügeln auf der Seite, wo
der Abstand zwischen dem Wasserspiegel am kleinsten ist
und verringert sich auf der Seite, wo der Abstand am
größten ist, während die Strömung auf der Oberseite im
wesentlichen nicht verändert wird. Dies erklärt die
Ursache für das seitlich stabilisierte Drehmoment.
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Experimente haben gezeigt, daß die zwei wichtigsten
Phänomene, die die auf die Struktur des Schnellbootes
wirkenden Kräfte verursachen, einerseits der
hydrodynamische Effekt auf dem Kielflügel und andererseits die
aerodynmischen Kräfte auf dem Flügelprofil sind.
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Die aerodynamischen Kräfte, die auf die Struktur
wirken, können in den Grundeffekt und das Arbeiten des
Profils unterteilt werden. Die Zugkraft auf die
Struktur aufgrund des Arbeitens des Profils ist, aufgrund
des kleinen Verhältnisses von der Flügelbreite zu der
Profiltiefe, in der Tat sehr klein. Es ist auch
ersichtlich, daß die Befestigung der beiden
Luftpropeller für die Gewährleistung der Stabilität des
Schnellbootes eines wesentliche Rolle spielt. Die voneinander
unabhängige Befestigung der beiden Luftpropeller ist
zudem auch eine wichtige Eigenschaft der Erfindung. Es
ist ebenso wichtig, daß die durch jene Propeller
erzeugten Kräfte an einem Punkt auf dem Schnellboot
angreifen, der oberhalb des Schwerpunktes des Bootes
liegt.
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Schließlich kann noch ein kleineres Konstruktionsdetail
erwähnt werden, das darin liegt, daß die äußeren
Bereiche der Tragflügel entweder schwenkbar oder
abmontierbar sind. Die Linie, an der die Schwenkbewegung der
seitlichen Enden der Tragflügel 3, oder im anderen
Falle die Demontierbarkeit derselben, ermöglicht werden
kann, ist durch die Linie 10 angezeigt. Durch eine
zeitweilige Verkleinerung der Flügelbreite der
Tragflügel, können gewisse Transportprobleme auf einfache Art
und Weise gelöst werden.
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Das Vorhandensein von zwei schwenkbeweglichen oder
abnehmbaren Strukturen der Tragflügel steht nicht der
Tatsache entgegen, daß das erfindungsgemäße Schnellboot
eine monolithische Struktur aufweist.
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Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf das oben
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist und eine
Vielzahl von Modifikationen vorgenommen werden kann,
ohne daß der Schutzbereich der Patentanmeldung
verlassen wird.