DE4405152A1 - Bodeneffektfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bodeneffektfahrzeug mit Einrichtun­ gen zur Begrenzung des Luftkissens.

Bereits aus der DE-A-20 54 536 ist ein Bodeneffektfahrzeug be­ kannt, bei dem am Tragflügel schürzenartig verschwenkbare Klap­ pen zur Begrenzung eines Luftkissens angeordnet sind. Hierdurch wird ein Luftkissen mit relativ hohem Flächendruck geschaffen.

Um den selbsttätigen Übergang vom statischen Luftkissen zum aerodynamischen Luftkissen zu gewährleisten, wird in der DE 25 40 847 C3 vorgeschlagen, daß zur Erzeugung eines Stau­ kissens unter dem Tragflügel die im Bereich der Tragflügelvor­ derkante angeordnete schwenkbare Klappe unter dem Einfluß des zunehmenden Staudruckes bei steigender Vorwärtsgeschwindigkeit geöffnet wird. Vorzugsweise sollen die im Bereich der Tragflü­ gelvorderkante angeordnete schwenkbare Klappe und die Umlenk­ klappe für die Abzweigluft von einem Mantelschraubenantriebs­ aggregat miteinander gekoppelt sein.

Beim Starten dieses Bodeneffektfahrzeuges wird zunächst der aerostatische Auftrieb ausgenutzt, bei dem Luft durch das An­ triebsaggregat mittels eines Propellers (auch ohne Vorwärtsbe­ wegung) zwischen eine Fläche mit Spaltabdichtung zum Boden und den Boden geblasen und so ein Luftkissen erzeugt wird, dessen gegenüber der Umgebungsluft erhöhter Druck einen Auftrieb er­ zeugt. Wird dieses Fahrzeug vorwärtsbewegt, führt ein auf die am Tragflügel schwenkbar angeordneten Klappen anstehender Luftdruck zu deren Umklappen, so daß durch die nach vorne ge­ richtete Eintrittsöffnung Luft in den Raum zwischen Fahrzeugbo­ den und der Wasser- oder Landoberfläche strömen kann. Da an den Seiten und dem hinteren Rand der genannte Raum abgedichtet bleibt, erlaubt die Fahrzeugvorwärtsbewegung den Aufstau des aerodynamisch erzeugten Luftstromes und damit eine Überdrucker­ zeugung, die einen aerodynamischen Bodeneffektauftrieb bewirkt.

Während der aerostatische Auftrieb für Bewegungen mit geringer Geschwindigkeit und beim Startvorgang Vorteile hat, da dann für die Vorwärtsgeschwindigkeit ohne Verzögerung die volle Schub­ leistung bereitgestellt werden kann, besitzt der aerodynamische Auftrieb für den Reiseflug wegen des besseren Wirkungsgrades und für den Schnellflug wegen des geringeren Fahrwiderstandes Vorteile.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zwischen dem Antriebs­ aggregat und dem Stauraum zur Erzeugung eines Auftriebes einen Umlenkkanal anzuordnen, in dem steuerbare Kaskadenklappen ange­ ordnet sind und bei dem die Stauraumzuführung in Schließrich­ tung gehaltene Verschlußklappen aufweist. Je nach Ruhe- oder Fahrzustand werden die Verschlußklappen zum Stauraum geöffnet oder verschlossen.

Die nach dem Stand der Technik bekannten geschilderten Boden­ effektfahrzeuge haben jedoch den Nachteil, daß die aus dem aerostatischen Auftrieb resultierenden Kräfte in ihrer Summa­ tion einen anderen Angriffspunkt haben als die Summe der aero­ dynamischen Kräfte. Hieraus resultieren in der Transitionspha­ se, also bei Übergang vom aerostatischen zum aerodynamischen Auftrieb und umgekehrt, je nach Abstand der beiden Auftriebs­ mittelpunkte entsprechend starke Nickbewegungen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bodeneffektfahr­ zeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die ge­ nannten Nickbewegungen vermieden werden. Das Bodeneffektfahr­ zeug soll ohne großen konstruktiven Aufwand und ohne Ver­ schlechterung des Wirkungsgrades gegenüber bisher bekannten Konstruktionen geändert werden.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschriebene Boden­ effektfahrzeug gelöst, bei dem erfindungsgemäß der Raum zwi­ schen der Auftriebsfläche und der Boden- oder Wasserfläche durch mindestens 2 einstellbare Abdichtungsvorrichtungen in mindestens 2 Kammern geteilt wird, so daß mindestens eine der Kammern einer ersten Gruppe für den aerostatischen und minde­ stens eine der Kammern einer weiteren Gruppe ausschließlich und/oder zusätzlich für den aerodynamischen Auftrieb nutzbar sind. Dies schließt auch ein, daß die erste Kammer bzw. erste Gruppe von Kammern sowohl für den aerostatischen als auch den aerodynamischen Auftrieb genutzt wird, während die zweite Kam­ mer oder die zweite Gruppe von Kammern nur für den aerodynami­ schen Auftrieb genutzt wird. Auch teilweise Überlappungen der beiden Kammern sind im Sinne der Erfindung mit eingeschlossen. Durch diese erfinderische Maßnahme ist es möglich, den Auf­ triebsmittelpunkt, das ist der Punkt, an dem die Gesamtheit aller Auftriebskräfte angreift, für den aerostatischen Auftrieb möglichst nahe an den Auftriebsmittelpunkt des aerodynamischen Auftriebes heranzuführen. Hierdurch kann die bei nach dem Stand der Technik bekannten Bodeneffektfahrzeugen als nachteilig emp­ fundene Nickbewegung deutlich minimiert werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 18 beschrieben.

So kann die Kammer bzw. können die Kammern für den aerostati­ schen Auftrieb - in Bewegungsrichtung des Bodeneffektfahrzeuges gesehen - vor der Kammer bzw. den Kammern angeordnet sein, die nur für den aerodynamischen Auftrieb verwendet werden. Die längsversetzte Anordnung der genannten Kammern erlaubt es, daß auf die bisherigen Bodeneffektfahrzeugformen mit einer größeren Länge als Breite zurückgegriffen werden kann, auch Umbauten möglich sind, wenn die für den Auftrieb verwendete bisherige einzige Kammer entsprechend geteilt wird. Die Umschaltung zu Nutzung vom aerostatischen zum aerodynamischen Auftrieb wird durch entsprechend angeordnete Abdichtungsvorrichtungen gesteu­ ert, die vorzugsweise in Abhängigkeit von der Flughöhe und/oder der Vorwärtsgeschwindigkeit öffnen und schließen. Um die Steue­ rung der Abdichtvorrichtungen im Aufwand zu minimieren, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Abdichtvor­ richtungen oder deren Mechanik zum Öffnen oder Schließen unter­ einander verbunden. Vorzugsweise sollen die Abdichtvorrichtun­ gen selbsttätig, insbesondere in Abhängigkeit von der Vorwärts­ geschwindigkeit öffnen und schließen.

Im Idealfall sind die Kammern so angeordnet und die Abdichtvor­ richtungen so regelbar, daß die jeweiligen Auftriebsmittelpunk­ te für den aerostatischen Auftrieb und für den aerodynamischen Auftrieb sowie der gewichtsbedingte Schwerpunkt zur Deckung kommen oder bei Bodeneffektfahrzeugen mit Tragflügeln die sich aus den getrennten nebeneinanderliegenden Kammern ergebenden Auftriebsmittelpunkte auf einer Linie senkrecht zur Fortbewe­ gungsrichtung liegen.

Grundsätzlich kann auf alle nach dem Stand der Technik bekann­ ten Abdichtungsvorrichtungen sowie Lufteinströmvorrichtungen zurückgegriffen werden. Vorzugsweise werden als Abdichtvorrich­ tungen jedoch schwenkbare Klappen verwendet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Abdichtvorrichtungen für die Kammer bzw. die Kammern für den aerostatischen Auftrieb am Tragflügel und/oder an der Fahrzeug­ vorderseite schwenkbar angeordnete Klappen, vorzugsweise mehre­ re nebeneinander in einer Reihe angeordnete separat schwenkbare Klappen. Solche Klappen haben den Vorteil, daß Stoßlasten, wie sie durch Wellen bei Wasserfahrzeugen oder Was­ ser/Luftfahrzeugen auftreten können, minimiert werden. Die Klappen weichen einzeln gegenüber den Wasserlasten elastisch oder drehbar aus, können andererseits jedoch ihre Abdichtfunk­ tion schwerkraft- oder federkraftunterstützt hinreichend erfül­ len. Die Einzelaufhängung mehrerer nebeneinanderliegender Klap­ pen gegenüber einer einzigen Klappe hat den Vorteil, daß beim Abfedern von durch Wellen hervorgerufenen Wasserlasten nicht der gesamte Überdruck entweicht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die die Kammer(n) für den aerodynamischen Auftrieb abdichtenden Vor­ richtungen schwenkbare Klappen, die mittels eines luftdruckge­ steuerten Hohlkörpers, insbesondere Balges in Sperrichtung drückbar sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Bo­ deneffektfahrzeug ein Mantelschraubenaggregat als steuerbare Druckluftversorgung für das Verschwenken der Klappen in Sperrichtung. Die Versorgung des statischen Luftkissens kann alter­ nativ zur vorgenannten Ausführungsform auch aus der Abzweigluft von einem freien Propeller (ohne Mantel) oder von Fans oder von einem separaten Lufterzeuger erfolgen, beispielsweise mittels eines separaten Triebwerkes. Weiterhin vorzugsweise ist eine schwenkbare Klappe zur steuerbaren Umlenkung der Druckluft des Mantelschraubenaggregates in die Kammer(n) für den aerostati­ schen Auftrieb vorgesehen.

Die genannten Ausführungen für die Abdichtvorrichtungen sowohl für die Kammern, die ausschließlich zur Ausnutzung des aerosta­ tischen Luftdruckes verwendet werden als auch für die Kammern, die allein oder ggf. zusätzlich zu den vorgenannten Kammern für die Ausnutzung des aerodynamischen Auftriebes verwendet werden, können auch derart miteinander kombiniert werden, daß zum Auf­ bau eines aerostatischen Druckes das Mantelschraubenaggregat Druckluft in eine erste Gruppe von Kammern über einen dann geöffneten Zuführkanal fördert, wobei die seitlichen und vorde­ ren Abdichtungsklappen durch diesen Luftdruck gestützt geschlossen sind. Mit zunehmender Fahrt öffnet der anstehende Luftdruck die vorderen Abdichtvorrichtungen, die über eine ent­ sprechende Regelung oder Steuerung synchron die Abdichtvor­ richtungen der vorzugsweise dahinterliegenden zweiten Gruppe von Kammern öffnet, so daß sich allmählich in allen Kammern ein aerodynamisch bedingter Auftrieb aufbaut. Gleichzeitig mit dem Aufbau dieses aerodynamischen Druckes wird eine Abdichtung zum Zuführkanal geschlossen, über den das Mantelschraubenaggregat zuvor Luft gefördert hatte.

Vorzugsweise sind die beim aerostatischen Auftrieb benutzten wirksamen Flächen etwa gleich groß den Flächen, die zusätzlich und ausschließlich beim aerodynamischen Auftrieb wirken.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf Bodeneffektfahrzeuge bezogen, die mehrere in Bewegungsrichtung hintereinander ange­ ordnete Tragflügel mit jeweiligen hieran schwenkbar angelenkten Klappen besitzen, die eine Kammer begrenzen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Bodeneffektfahrzeug als Tandemtragflächen­ boot (Airfoil-Boot) ausgebildet sein. Hierbei werden über eine gemeinsame Zuführleitung Zweigleitungen zur Druckluftzufuhr in die verschiedenen gebildeten Kammern abgeleitet. Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die vorgesehenen Klappen eine horizontale Schwenkachse besitzen, die weiterhin in ihrer Höhe verstellbar ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Klappenstellung den äußeren Bedingungen, sei es durch eine rauhe Wasseroberfläche oder durch hohe Fahrgeschwindigkeiten bedingt, angepaßt werden kann. Ferner kann das Öffnen der Klappen auf eine gewünschte Mindestgeschwindigkeit eingestellt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Ab­ dichtvorrichtungen, vorzugsweise die Klappen, ggf. zusätzlich mittels eines Servomotors steuerbar sein. Die Klappen sind federnd aufgehängt, um mittels eines Anschlages eine stets reproduzierbare Ruhestellung zu erhalten.

Die größtmögliche Effektivität besitzen Bodeneffektfahrzeuge, wenn sie sehr dicht am Boden operieren und das aufgestaute tra­ gende Luftkissen möglichst wenig entweichen kann. Hierzu besitzt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Bodeneffektfahrzeug jeweils mindestens zur Begrenzung einer, vorzugsweise beider Kammern seitlich angeordnete, in der Höhe verstellbare Schwerter. Diese Schwerter wirken mit der Flügel­ hinterkante einerseits und den einstellbaren Abdichtungsvor­ richtungen, insbesondere schwenkbaren Klappen derart zusammen, daß oberhalb der Wasseroberfläche im wesentlichen abgeschlos­ sene Kammern entstehen.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß der Winkel zwischen der Sehne des Tragflügels und der Wasserfläche, der im Startvorgang den Anstellwinkel bildet, möglichst beim Startvorgang zwischen 10° bis 14° liegen sollte, während für den Reiseflug die opti­ male Gleitzahl bei einem Anstellwinkel von 3° bis 5° erhalten wird. Bei Ausführungen nach dem Stand der Technik ist letzteres deshalb nicht möglich, weil ein vorgesehenes vorderes Schwimm­ werk zu tief herunterhängen würde. Bei größerem Abstand wird wiederum die Flügelhinterkante so stark angehoben, daß der benötigte Staueffekt mangels Abdichtung verlorengeht. Außerdem ginge dann die automatische Höhenhaltung verloren, das Boden­ effektfahrzeug würde zum tieffliegenden Flugzeug statt einem Stauflügelgerät. Um den aufwendigen Ausweg eines einziehbaren Schwimmwerkes zu umgehen, ist nach Weiterbildungen der Erfin­ dung vorgesehen, daß die Schwerter um eine horizontale senk­ recht zur Fahrzeuglängsachse liegende Achse drehbar sind und/oder im Bereich ihres unteren freien Endes, vorzugsweise an ihrem unteren freien Ende, Auftriebskörper, vorzugsweise als wasserskiartig ausgebildete Horizontaltragflächen, aufweisen. Die letztgenannte Maßnahme gewährleistet, daß die Schwerter nicht tiefer als notwendig in das Wasser eintauchen, wodurch ihr Wasserwiderstand bei allen Beladezuständen kleinstmöglich gehalten wird. Die erstgenannte Maßnahme berücksichtigt unter­ schiedliche Anstellwinkel.

Durch die vordere Abdichtvorrichtung, insbesondere eine dort angelenkte Pendelklappe entsteht ein Auftaueffekt, der die anströmende Luft zwingt, mit großem Winkel über die Flügelnase zu strömen. Dieser steile Winkel kann zur Ablösung der Strömung auf der Oberseite führen, was einen großen Auftriebsverlust und eine große Widerstandserhöhung bedeuten würde. Zur Abhilfe wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, über der vorderen Abdichtvorrichtung einen um eine horizontale Achse schwenkbaren Vorflügel am Fahrzeugbug anzuordnen. Vor­ zugsweise ist der Vorflügelbetätigungsmechanismus mit der Schwenkeinrichtung für die vordere Abdichtvorrichtung derart gekoppelt, daß beim Öffnen der vorderen Abdichtvorrichtung der Vorflügel an den Rumpf angelegt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Bodeneffektfahrzeug im Bereich des Überganges vom Rumpfkörper zum Tragflügel seitliche Strakes mit horizontal nach außen spitz zulaufenden Flächen, die im horizontalen Luftstrom bei dichtem Bodenabstand einen Anstellwinkel von etwa 0° aufweisen. Vorzugsweise reichen diese Strakes im wesentlichen von der vor­ deren seitlichen Kante des Fahrzeugrumpfes bis zum Tragflügel und weisen eine in bezug auf die Fahrzeuglängsachse in Drauf­ sicht betrachtet unter einem Winkel von bis zu 60°, weiterhin vorzugsweise 30° bis 45°, reichende Außenkante auf. Die Strakes besitzen in einer Vorderansicht betrachtet jeweils eine konkave Dach- und Bodenfläche.

Bei den erfindungsgemäßen Bodeneffektfahrzeugen baut das Flü­ gelmittelstück zwischen den Katamaranen (Rumpfdachteil) einen hohen Auftrieb durch den dynamischen Staudruck auf. Bei höherem Seegang kann es notwendig werden, den Bodenabstand größer zu wählen. Dann wird der Überdruck um die Katamarane, die wie End­ scheiben wirken, wie bei jedem Flügel besonders mit geringem Seitenverhältnis, entweichen wollen. Dieser als induzierte Widerstand bezeichnete Effekt ist um so größer, je geringer das Seitenverhältnis ist. Stellt sich aufgrund eines extrem gering gewählten Seitenverhältnisses eine starke Querströmung ein, kann diese beim Flügelrumpf zu einem sehr hohen Anstellwinkel mit der Gefahr des Ablösens der Strömung führen. Dieser Gefahr wirkt die vorbeschriebene Ausgestaltung entgegen, wobei die Strakes im dichten Bodeneffektflug mit 0° Anstellwinkel keinen nennenswerten Widerstand erzeugen, allerdings bei größerem Abstand durch den entsprechend höheren Anstellwinkel einen hohen Wirbelauftrieb erzeugen, womit das Ablösen der Strömung an der Flügelwurzel verhindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein Tragflügel aufweisendes Bodeneffektfahrzeuges,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Bodeneffektfahrzeuges nach Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Bodeneffektfahrzeuges nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 bis 6 entsprechende Ansichten gemäß Fig. 1 bis 3 mit Darstellungen der Auftriebsmittelpunkte der Kammern,

Fig. 6a eine schematische Detailansicht einer Klappe,

Fig. 7 eine schematische Teilansicht eines Boden­ effektfahrzeuges mit "Entenflügel",

Fig. 8 eine Teilansicht zur Darstellung der Klappen­ steuerung beim Anfahren des Bodeneffektfahrzeu­ ges,

Fig. 9 dieselbe Teilansicht wie Fig. 8 zur Darstellung der Klappensteuerung während des Fluges des Bodeneffektfahrzeuges,

Fig. 9.1 dieselbe Teilansicht wie Fig. 8 zur Darstellung der Klappensteuerung während des Startes des Bodeneffektfahrzeuges

Fig. 10 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Boden­ effektfahrzeuges mit Darstellung aller Abdicht­ klappen und

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht eines Tandem- Tragflächenbootes.

Fig. 12a bis c jeweils teilweise geschnittene Seitenansichten eines Bodeneffektfahrzeuges mit seitlichen Schwertern,

Fig. 13a, b jeweils Vorderansichten des Bodeneffektfahr­ zeuges nach Fig. 12 vor dem Start und in der Startphase,

Fig. 14a, b eine Draufsicht und eine Vorderansicht auf ein mit Strakes ausgestattetes Bodeneffektfahrzeug und

Fig. 15a, b jeweils zwei Seitenansichten des Bodeneffekt­ fahrzeuges nach Fig. 14 bei unterschiedlichen Abständen von der Wasseroberfläche im Boden­ effektflug.

Bodeneffektfahrzeuge haben gemeinsam, daß sie auf einem Kissen aus verdichteter Luft schweben, welches bei Luftkissenfahrzeu­ gen als statischer Druck durch Ausblasen von Luft unter die Fahrzeugunterseite entsteht, während es bei Airfoilgeräten in­ folge der Vorwärtsgeschwindigkeit durch den Staudruck dynamisch aufgebaut wird. Das Bodeneffektfahrzeug kann als reines Luft­ kissenfahrzeug bis hin zum Tragflächenboot ausgestattet sein. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform besitzt einen Rumpfkörper 20 sowie beidseitig jeweils einen Tragflügel 21. Die Kabinenanordnung und das Antriebsaggregat sind in Fig. 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber fortgelassen. An der Fahr­ zeugunterseite besitzt der Rumpf nach unten gerichtete Seiten­ schenkel 22, die lediglich nach der Vorderseite hin durch eine Reihe einzeln aufgehängter Klappen 23 unterbrochen sind. Die Klappen 23 (die in Fig. 1 als Einheit dargestellt sind) sind um eine Horizontalachse schwenkbar aufgehängt und befinden sich während des Starvorganges in Schließstellung. Diese Schließ­ stellung kann entweder durch die Aufhängung schwerkraftunter­ stützt oder auch durch Steuer- bzw. Regelvorrichtungen, wie pneumatisch oder hydraulisch betriebene Zylinder, eingestellt werden. Unterhalb der Fahrzeugunterseite sind zwei Kammern 24 und 25 gebildet, die durch eine weitere Anordnung von Klappen oder einer einzigen Klappe 26 gegeneinander getrennt sind. Diese Klappe 26 ist ebenfalls schwenkbar aufgehängt und dient dazu, zur Überleitung vom aerostatischen Auftrieb zum aerodyna­ mischen Auftrieb die Öffnung zur Kammer 25 freizugeben, so daß der aerodynamische Auftrieb in den Kammern 24 und 25 wirkt, während beim Startvorgang allein der aus der Kammer 24 resul­ tierende Auftrieb genutzt wird. Das heißt, die Klappe 26 ist beim Start geschlossen, die zur Erzeugung des statischen Auf­ triebes benötigte Druckluft wird allein in die Kammer 24 gege­ ben. Hierdurch ergibt sich beim Start ein Auftriebsschwer­ punkt 27, der etwa mittig der Kammer 24 liegt und mit dem ge­ wichtsbedingten Fahrzeugschwerpunkt zusammenfällt. An den Punk­ ten 28 ist während des Startes kein Auftrieb zu registrieren - im Gegensatz zur Situation während des Fluges, auf die zu Fig. 4 noch eingegangen werden wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird der Aufbau des Druckkissens dadurch bewirkt, daß ein Antriebsaggregat 29 in Form einer Man­ telschraube Druckluft über einen Kanal 30 in die durch die Klappen 23 und 26 begrenzte Kammer 24 fördert. Die um die Achse 31 schwenkbare Klappe 23 befindet sich beim Start in Schließstellung, was durch den Überdruck in der Kammer 24 unterstützt wird. Ein Teil des vom Antriebsaggregat 29 geför­ derten Luftstromes wird in einen Balg 32 gepumpt, der dazu dient, die um die Drehachse 33 schwenkbar aufgehängte Klappe 26 in Schließstellung zu pressen. Insgesamt ergibt der in der Kam­ mer 24 anstehende Druck eine durch Pfeil 34 demonstrierte Auf­ triebskraft, die der durch Pfeil 35 dargestellten Schwerkraft entgegenwirkt. Die Auftriebskraft wie die Schwerkraft wirken etwa im Bereich des Punktes 27 (siehe Fig. 1). Die Wasserober­ fläche ist mit Bezugszeichen 36 kenntlich gemacht. Geht das Bodeneffektfahrzeug, wie aus Fig. 4 ersichtlich, in die Flugphase über, so öffnet sich Klappe 26, wodurch sich ein ein­ heitlicher für den Auftrieb genutzter Raum aus Kammern 24 und 25 bildet. Durch die Flugbewegung entsteht an den Punkten 28 ein zusätzlicher Auftrieb, wobei der dynamische Auftrieb des Fahrzeugkörpers 20 ebenso im Punkt 27 angreift wie zuvor der statische Auftrieb. Die aus den Pfeilen 37, 38 und 39 ersicht­ lichen Auftriebskräfte greifen insgesamt an Punkten 27 und 28 an, die auf einer Linie 40 liegen. Während des Fluges sind die Klappen 23 in Öffnungsstellung verschwenkt, wobei diese Schwenkstellung durch den anstehenden Luftdruck aus der Flugbewegung aufrechterhalten wird. Durch Schließen der Klappe 42 wird die Luftzufuhr durch das Antriebsaggregat 29 unterbunden, was dazu führt, daß sich der Balg 32 zusammenpressen und die Klappe 26 in die geöffnete Stellung bringen läßt. Nach Öffnung der Klappe 26 wirkt auf die gesamte Fahrzeugunterseite, d. h. auch im Bereich der Kammer 25, ein dynamischer Auftrieb, der durch den Pfeil 41 als Gesamtauf­ triebskraft dargestellt werden soll. Diese Gesamtauftriebskraft wirkt entgegen der Schwerkraft, symbolisiert durch Pfeil 35.

Wie aus Fig. 6a ersichtlich, kann die Schwenkachse 31 auch höhenverstellbar sein, etwa in Richtung des Doppelpfeiles 43. Hiermit ist es auch möglich, die Öffnungsgeschwindigkeit der Klappe 23 variabel zu gestalten.

Eine weitere Alternative des Bodeneffektfahrzeuges zeigt

Fig. 7. Zusätzlich ist hier ein weiterer Flügel 44 (Entenflügel) vorgesehen, an dessen Unterseite weitere Klappen 45 um einen Drehpunkt 46 schwenkbar angeordnet sind. Für diese Klappe 45 bzw. deren Schwenkachse 46 gilt Entsprechendes wie für Klappe 23 bzw. Schwenkachse 31.

Fig. 8 stellt eine vergrößerte Detailansicht nach der Darstellung in Fig. 3 dar, so daß auf vorstehende Ausführungen verwiesen wird.

Aus Fig. 9 ist ersichtlich, wie bei geschlossener Klappe 42 über einen Kanal 47 Luft aus dem Balg 32 herausgesogen werden kann. Diese Sogwirkung entsteht durch die an der Fahrzeugober­ seite abströmende Luft (Venturi-Effekt).

Fig. 9.1 zeigt den entsprechenden Ausschnitt nach Fig. 9 beim Start. Die Klappe 42 ist geöffnet, so daß Luft sowohl in den Kanal 30 als Zufuhr für die Kammer 24 als auch in den Balg 32 über Kanal 48 geführt wird. Die Klappe 42 regelt hierbei die Luftzuführung zum Druckbalg.

Fig. 10 zeigt, daß die einzelnen Klappen 23, 26 und 42, bei­ spielsweise über ein mechanisches Gestänge 49 miteinander ver­ bunden sind. Diese Verbindung kann jedoch auch durch andere Steuer- und Regelmechanismen elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgeführt werden.

Fig. 11 zeigt ein Tandem Airfoil Boot mit einem Seitenschwim­ mer 50 mit daran befestigter Tragfläche 51, an dessen Unter­ seite eine um die Schwenkachse 52 drehbare Klappe 53 aufgehängt ist. Der Raum 54 unterhalb des Seitenschwimmers wird zur Erzeu­ gung eines aerostatischen Auftriebes mit Druckluft aus dem Luftkanal 55 gespeist. Für die Tragflügel 21 gilt Entsprechen­ des wie zuvor beschrieben. Bei diesem Bodeneffektfahrzeug kann zusätzlich die in dem Raum 54 erzeugte Auftriebskraft ausge­ nutzt werden.

Durch eine Anordnung von mehreren, mindestens jedoch zwei Abdichtungen in Form von Klappen 23, 26, 53, die auch durch elastische Dichtlippen oder sonstige Dichtflächen ersetzt wer­ den können, wird die jeweilige Staufläche vorne und hinten be­ grenzt, so daß für den aerostatischen Auftrieb nur ein, z. B. der vordere Teil der Gesamtfläche genutzt wird, während beim Übergang vom Start in die Bewegung durch geeignete Geometrie oder durch Schwenken der Klappen eine andere Fläche für den aerodynamischen Auftrieb nutzbar wird. Wenn die auftriebsgeben­ den Flächen beispielsweise längsversetzt sind, kann durch Fahr­ zeuggeometrie in jeder Phase und in allen Mischzuständen beider Phasen während des Beschleunigungsvorganges und der Transition vom aerostatischen Auftrieb zum aerodynamischen Auftrieb eine resultierende Auftriebskraft erhalten werden, die stets an der gleichen Stelle angreift, so daß keine Drehmomente entstehen. Der Raum unter der Tragfläche eines solchen Fahrzeuges kann durch abgezweigte Luft aus dem Vortriebspropeller 29 durch den Kanal 30 mit Staudruck aus dem Luftschraubenstrahl beaufschlagt werden. Der Raum 24 ist nach vorne durch eine oder mehrere Klappen 23 abgedichtet, die pendelnd aufgehängt sind und bei zunehmender Geschwindigkeit durch den wachsenden Staudruck der Vorwärtsfahrt gegen den konstanten bzw. wegen zunehmender Spaltverluste abnehmenden aerostatischen Staudruck öffnet und den Raum 25 nach hinten durch Verschwenken der Klappe 26 oder dortiger Dichtlippe öffnen kann. Die Rotationsbewegung der Klappe kann gesteuert werden, vorzugsweise derart, daß die hin­ tere Klappe 26 mit der vorderen Klappe 23 direkt über ein Gestänge 49 oder Seilzüge beliebiger Hebelübersetzung verbunden ist, also synchron bzw. in einer gewünschten Phasenlage mit­ schwenkt oder über einen beliebigen Kraftservoantrieb gefahren und von der Position der vorderen Klappe gesteuert wird. Wie in den Fig. 3 und 8 dargestellt, kann auch ein elastischer Balg, dessen Volumen verändert wird, die Klappenbewegung steuern, wobei der Druck in diesem druckdichten Raum vom Staudruck aus dem Kanal zur aerostatischen Auftriebserzeugung gespeist wird. Da sich der Überdruck unter der Auftriebsfläche während der Transition mindert, da beim aerodynamischen Auftrieb einerseits die Fläche im Regelfall größer wird und außerdem Auftriebsan­ teile der Flügeloberseite hinzukommen, während der Gesamtauf­ trieb jedoch konstant gleich dem Fahrzeuggewicht bleibt, bedeu­ tet abnehmender Überdruck auch eine Verminderung des Druckes in dem druckdichten Raum und damit eine stabilisierende Öffnungs­ bewegung der hinteren Klappe.

Es ist jedoch auch möglich, ein separates Aggregat zur Erzeu­ gung des aerostatischen Auftriebes und ein anderes Triebwerk beliebiger Bauart für den Vortrieb zu nutzen und damit die Vorwärtsbewegung und den dynamischen Staudruck auf eine teil­ weise gemeinsam genutzte Auftriebsfläche zu regeln, wobei eben­ falls die geschilderte Klappenanordnung die Stabilisierungs­ kräfte durch Öffnen und Schließen einzelner Kammern in Längspo­ sition regelt.

Die Stabilisierung bzw. Auftriebserhöhung ist nutzbar für alle Fahrzeuge, die einen dynamischen Bodeneffektauftrieb erzeugen können, wobei gleichgültig ist, ob dieser Bodeneffekt alleini­ ger Auftriebserzeuger wie bei Hover Crafts oder Airfoil Booten ist oder ein widerstandsvermindernder Zusatzauftrieb, wie z. B. bei Side Wall Ships oder Katamaranen oder dergleichen. Hinsichtlich der schwenkbaren Klappen wird im übrigen auf die DE 25 40 847 C3 verwiesen.

Eine weitere Ausgestaltung des Bodeneffektfahrzeuges ist in Fig. 12a bis c dargestellt. Dieses Bodeneffektfahrzeug besitzt zusätzlich möglichst dünnwandige Schwerter 58, die in der Höhe verstellbar sind. Diese Schwerter besitzen im Bereich ihres unteren freien Endes Auftriebskörper 59, die wasserskiartig auf der Wasseroberfläche vor und während des ersten Teiles der Startphase (siehe Fig. 13a und b) aufliegen. Das Querschnitts­ profil der Auftriebskörper 59 ist dem eines Flügels angenähert, d. h., es besitzt einen möglichst geringen Luftwiderstand, um den bodenfernen Gleitflug nicht zu stören.

Die seitlich angeordneten Schwerter sorgen sowohl entsprechend Abbildung Fig. 12a oder 13a für die Bildung eines statischen Luftkissens als auch bei größerem Anstellwinkel (siehe Fig. 12b und 13b) für eine seitliche Abdichtung. Erfindungsgemäß werden die dünnen seitlichen Abdichtungen an den Katamaranenden so angelenkt, daß sie nach vorn gegen einen Endanschlag herunter­ fallen können. Mit 57 ist der Drehpunkt bzw. ist die Drehachse bezeichnet. Die Abdichtung nach vorn erfolgt durch die Schräg­ stellung der vorderen Pendelklappe 23, womit eine Abdichtung ohne Durchdringen der Wasseroberfläche auch bei unterschiedli­ chem Heraushängen der Seitenschwerter erreicht wird. Im Fluge werden die Seitenschwerter zweckmäßigerweise hochgezogen, bei­ spielsweise durch Kopplung mit der vorderen Pendelklappe, d. h., sobald diese geöffnet wird, werden auch die seitlichen Schwer­ ter angehoben.

Zusätzlich besitzt das Bodeneffektfahrzeug noch einen Vorflü­ gel 56, der ebenfalls um eine Horizontalachse schwenkbar am Bug des Rumpfkörpers 20 angeordnet ist. Dieser Vorflügel 56 vermei­ det, daß es zur Ablösung der Strömung auf der Rumpfoberseite kommt. Der Vorflügel 56 lenkt (siehe Fig. 12a) die Strömung bei geschlossener Kammer 24 in entsprechender, durch Pfeile darge­ stellter Weise um. Sobald die Kammer 44 durch Hochschwenken der Klappe 23 geöffnet wird, wird der Flügel entsprechend Darstel­ lung Fig. 12c angelegt.

Fig. 14a, b und 15a, b zeigen die Anordnung, Ausbildung und Funktion der Strakes 60. Hierbei handelt es sich um jeweilige Körper, die zwischen dem Rumpf 20 und der vorderen Tragflü­ gel 21 angeordnet sind. Diese Strakes weisen nach außen hin eine spitz zulaufende Querschnittskontur (siehe Fig. 14b) auf, wobei die Dachfläche 62 und die Bodenfläche 63 jeweils konvex gewölbt sind. Die Strakes sind etwa mittig zur Flügelhöhe ange­ ordnet und erstrecken sich vom vorderen seitlichen Rumpfende bis zum Tragflügel 21. Die Strakes 60 verursachen in dem Fall, in dem keine seitliche Abdichtung der Kammern 24 oder 25 mehr vorliegt, entsprechend ihrem hohen Anstellwinkel einen hohen Wirbelauftrieb, womit das Ablösen der Strömung an der Flügel­ wurzel verhindert wird.

Claims (26)

1. Bodeneffektfahrzeug mit Einrichtungen zur Begrenzung des Luftkissens, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Auftriebsfläche und der Boden- oder Wasserfläche (36) durch mindestens 2 einstellbare Abdichtungsvorrichtungen (23, 26) in mindestens 2 Kammern (24, 25) geteilt wird, so daß mindestens eine der Kammern (24) einer ersten Gruppe für den aerostatischen und mindestens eine der Kammern (25) einer weiteren Gruppe ausschließlich und/oder zusätzlich für den aerodynamischen Auftrieb nutzbar sind.

2. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kammer(n) (24) für den aerostatischen Auf­ trieb - in Bewegungsrichtung des Bodeneffektfahrzeuges gesehen - vor der/den Kammer(n) (25) für den aerodynami­ schen Auftrieb angeordnet sind.

3. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtungen (23, 26) in Ab­ hängigkeit von der Flughöhe und/oder der Vorwärtsgeschwin­ digkeit öffnen und schließen.

4. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtungen (23, 26) oder deren Mechanik (29) zum Öffnen oder Schließen un­ tereinander verbunden sind.

5. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtungen (23, 26) selbsttätig öffnen und schließen.

6. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern 24, 25) so ange­ ordnet und die Abdichtvorrichtungen (23, 26) so regelbar sind, daß die jeweiligen Auftriebsmittelpunkte (27) für den aerostatischen Auftrieb und für den aerodynamischen Auftrieb sowie der gewichtsbedingte Schwerpunkt zur Deckung kommen oder bei Bodeneffektfahrzeugen mit Trag­ flügeln (21) die sich aus getrennten Kammern ergebenden Auftriebsmittelpunkte (27, 28) auf einer Linie (40) senk­ recht zur Fortbewegungsrichtung liegen.

7. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtungen schwenkbare Klappen (23, 26, 53) sind.

8. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtungen für die Kammer(n) (24, 54) für den aerostatischen Auftrieb am Tragflügel (21) und/oder an der Fahrzeugvorderseite schwenkbar angeordnete Klappen (23, 53), vorzugsweise meh­ rere nebeneinander in Reihe angeordnete separate schwenk­ bare Klappen (23, 53) sind.

9. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammer(n) (25) für den aerodynamischen Auftrieb abdichtenden Vorrichtungen schwenkbare Klappen (26) sind, die mittels eines luft­ druckgesteuerten Hohlkörpers, vorzugsweise Balges (32), in Sperrichtung drückbar sind.

10. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (23, 26, 53) durch ein Mantelschraubenaggregat (29) als steuerbare Druckluft­ versorgung in Sperrichtung schwenkbar sind oder daß das statische Luftkissen durch Abzweigluft aus einem freien Propeller, von Fans oder von einem separaten Lufterzeuger, der vorzugsweise von einem separaten Triebwerk antreibbar ist, versorgbar ist.

11. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - dadurch gekennzeichnet, daß eine schwenkbare Klappe (42) zur steuerbaren Umlenkung der Druckluft des Mantelschrau­ benaggregates (29) in die Kammer(n) (24, 54) für den aero­ statischen Auftrieb vorgesehen ist.

12. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beim aerostatischen Auf­ trieb wirksame Fläche etwa gleich groß der Fläche ist, die zusätzlich beim aerodynamischen Auftrieb wirkt.

13. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnete Tragflügel (51, 21, 44) mit je­ weiligen hieran schwenkbar angelenkten Klappen (23, 45, 53) vorgesehen sind und/oder eine gemeinsame Kammer (24) begrenzen.

14. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es als Tandemtragflächenboot ausgestattet ist.

15. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von einer gemeinsamen Zuführleitung (30) Zweigleitungen (55) zur Druckluftzufuhr in verschiedene Kammern (54) münden.

16. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (31) der Klappen (23) horizontal liegt und/oder in der Höhe ver­ stellbar ist.

17. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtvorrichtungen, vor­ zugsweise Klappen (23, 26, 42, 53) ggf. zusätzlich mittels eines Servomotors steuerbar sind.

18. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (23, 26, 42, 53) federnd aufgehängt sind.

19. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kammern, vorzugsweise beide Kammern (24, 25), durch seitlich angeordnete in der Höhe verstellbare Schwerter (58) begrenzbar sind.

20. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwerter (58) um eine horizontale senkrecht zur Fahrzeuglängsachse liegende Achse drehbar sind.

21. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerter (58) im Bereich ihres unteren freien Endes, vorzugsweise an ihrem unteren freien Ende, Auftriebskörper (59), vorzugsweise als wasserskiartig ausgebildete Horizontaltragflächen (59) aufweisen.

22. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß über der vorderen Abdichtvorrichtung (23) ein um eine horizontale Achse schwenkbarer Vorflügel (56) am Fahrzeugbug angeordnet ist.

23. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorflügelbetätigungsmechanismus mit der Schwenkeinrichtung für die vordere Abdichtvorrichtung (23) derart gekoppelt ist, daß beim Öffnen der vorderen Abdichtvorrichtung (23) der Vorflügel (56) an den Rumpf (20) angelegt wird.

24. Bodeneffektfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Überganges von Rumpfkörper (20) zum Tragflügel (21) seitliche Strakes (60) mit horizontal nach außen spitz zulaufenden Flächen angeordnet sind, die im horizontalen Luftstrom bei dichtem Bodenabstand einen Anstellwinkel von etwa 0° aufweisen.

25. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strakes (60) im wesentlichen von der vorderen seitlichen Kante des Fahrzeugrumpfes (20) bis zum Tragflügel (21) reichen und eine in bezug auf die Fahrzeuglängsachse in Draufsicht betrachtet unter einem Winkel von bis zu 60°, vorzugsweise 30° bis 45°, reichende Außenkante (61) aufweisen.

26. Bodeneffektfahrzeug nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Strakes in einer Vorderansicht betrachtet jeweils eine konkave Dach- (62) und Bodenfläche (63) aufweisen.