DE538963C - Gleitboot - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitboot oder einen Flugzeugschwimmer, dessen Bootskörper durch eine federnde, vorn lie-. gende Hauptgleitfläche in seinem Hauptteil bei Fahrt über das Wasser gehoben wird, während er mit seinem Hinterteil mittels einer Schwanzflosse auf dem Wasser aufruht (wie im Patent 362701 beschrieben).
Das Wesentliche bei der Erfindung ist die selbsttätige Aufrechterhaltung günstiger Auftriebsverhältnisse an der Hauptgleitfläche auch bei den verschiedenen während des Hochsteigens sich ergebenden Schräglagen des Bootes, und zwar hinsichtlich der Anstellwinkel und der Verhütung von Ablösung des Wasserstroms, besonders auch an der Eintrittskante. Zum Aufrechterhalten günstiger Anstellwinkel ist die Federung der Hauptgleitfläche so auf das Bootsgewicht abgestimmt, daß sie beim stilliegenden, also in Verdrängungslage schwimmenden Boot günstigen Anstellwinkel etwa in der Größe bis zu 15⁰ gegen die Waagerechte besitzt, während sie beim allmählichen Aufnehmen von Last während des Anfahrens zunehmend hinten hochfedert, und zwar im wesentlichen um solche Winkelbeträge, wie sie das Boot selbst bei seiner Trimmlageänderung durchläuft; das bedeutet, daß der Anstellwinkel gegenüber der Waagerechten gleich groß bleibt oder je nach den Verhältnissen etwa sogar bei voller Fahrt kleiner als in Ruhelage wird, während ohne diese Abstimmung -der Anstellwinkel von einem Rutielagewert gleich 15⁰ bei etwa 20° Trimmlageänderung des Bootes auf den ungünstigen Winkel von 35° kommen würde, so· daß der Wasserstrom wirbeln und abreißen würde.

In dem gleichen Sinne wirkt weiter eine verhältnismäßig tiefe (in der Längsrichtung des Bootes gemessen) Fläche, also mit kleinem Seitenverhältnis, das beispielsweise bis 2:1 betragen kann. Diese große Flächentiefe ergibt zunächst verhältnismäßig große Unempfindlichkeit gegen Anstellwinkeländerungen, und sie gibt weiter die Möglichkeit zur Schaffung großer Längsentfernung zwischen dem vorn liegenden Abstützungspunkt der Fläche und den hinten liegenden gefederten Punkten und damit gute Abstimmung der Federung und ruhige Lage der Fläche. Außerdem ergibt diese tiefe Fläche starke Druckmittelpunktswanderung und damit noch in verschieden hoch ausgetauchter Lage verschieden große Drucke auf die Federungsstellen, und dies ergibt dann bei schnellster Fahrt größte Federzusammendrückung und kleinste Anstellwinkel, also auch für verschiedene Geschwindigkeiten im Bereiche voller Austauchung noch jeweils besonders 60 günstige Anstellwinkel.

Vorteilhaft ist weiter eine dreieckähnliche Ausbildung der Fläche mit vorn liegender Spitze, also weitgehend dem durch den vor-

deren Festpunkt und die weiter hinten liegenden gefederten Punkte gebildeten Abstützungsdreieck folgend. Abgesehen von der günstigen Seitenverhältniswirkung dieser Flächen ergibt diese Fläche vermöge ihrer stark zurückfliehenden Eintrittskanten die an diesen fast unvermeidliche Ablösung der Wasserströmung immer nur in einzelnen Punkten, weil beim Austauchen nicht etwa große Teile to der Eintrittskante zugleich die Wasseroberfläche durchschneiden, sondern immer nur einzelne Punkte; dies bedeutet Erreichung leichten Austauchens im Gegensatz zu Tragflächen mit zu großen Teilen gleichzeitig austauchender Vorderkante, und dies erleichtert sehr wesentlich das Aufstufekommen. Auch Tang und andere Fahrthindernisse können an dieser Fläche leicht seitwärts abgleiten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, indem die Eintrittskante zwischen Flächenoberseite und -Unterseite verhältnismäßig scharfkantig mit einem Winkel solcher Größe ausgebildet ist (etwa io°), daß im Bereiche der unvermeidlichen Anstellwinkeländerungen nach Möglichkeit nirgends eine Ablösung auftritt. Hierbei ergibt die scharfe Kante ein Durchschneiden des Wassers mit geringem Widerstand, und Ablösungen sind weitgehend zu verhindern, besonders indem eine derartige Fläche in der Regel - so starke x\nstellwinkel erhalten kann, daß vor dem Austauchen jeder Vorderkantenteil an der Oberseite etwa waagerecht oder wenig negativ angestellt ist.

Zur Erreichung günstiger Abstimmbarkeit der Federung und günstiger Lagerung der Fläche ist eine Ausgestaltung solcher Art vorteilhaft, daß die Fläche vorn in einem Kreuzgelenk mit Längsachse und waagerechter Querachse gelagert und hinten durch Streben gehalten ist, die an oben im Bootskörper gelagerten Federhebeln angreifen; diese Federhebel können durch einzelne oder eine gemeinsame geschichtete Feder belastet sein. Die Federn liegen hierbei gut zugänglich und vor Wasser geschützt im Boot, die Streben ergeben geringen Wasserwiderstand und besonders bei etwas rückwärts geneigter Lage gutes Abgleiten von Schwimmkörpern und Verkrautungen, und der Bootskörper erhält nirgends im wasserbespülten Bereich gefährdende Durchbrechungen.

Wichtig ist endlich eine solche Ausgestal- . tung der Tragfläche, daß bei gegebener Schwerpunktshöhe das Boot auf dieser Tragfläche mit reiner Flugzeugstabilität kentersicher ist. In Ruhelage schwimmt das Boot mit Form- oder Verdrängungsstabilität, und beim Gleiten mit ausgetauchter Fläche besitzt es eine Stabilität, die durch die Strömungsauftriebe entsteht. In der Zwischenlage, also bei ausgetauchtem Bootskörper, aber noch untergetauchter Gleitfläche, wo der Wasserspiegel keine dieser beiden Teile in wesentlichem Ausmaß schneidet, ist keine der beiden genannten Stabilitäten vorhanden; in dieser Lage muß nun die ganz untergetauchte Gleitfläche eine nicht metazentrische Stabilität, ähnlich wie beim Flugzeug, sichern, und dies wird durch Hochziehung der seitlichen Flächenteile in V-Form gegebenenfalls unter gleichzeitiger Krümmung der Gleitfläche im Sinne sich nach hinten verringernder Anstellwinkel, ähnlich wie bei Flugzeugen, erreicht.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel nebst einer Abänderung, und zwar ist Abb. ι Seitenansicht des Bootes, Abb. 2 Oberansicht.

Abb. 3 Teilansicht bei anderer Schwimmlage als Abb. 1,

Abb. 4 Längsschnitt einer abgeänderten Gleitfläche.

Ein ,an Bug, Kiel und Heck scharf stromlinienförmig ausgebildeter Bootskörper 1 der dargestellten Form ist oben durch Vorderdeck 2 und Achterdeck 3 abgeschlossen und gegebenenfalls mit einer,verglasten Kabine4 gegen Seeschlag gesichert. Der Schwerpunkt dieses Bootskörpers einschließlich Maschinenanlage und allem Zubehör ist bei 5 angedeutet. Eine Trieb schraube 6 ist, wie üblich, hinten angebracht, und zwar unterhalb einer Schwanzflosse 7, die durch eine geschichtete Feder 8 elastisch ausgebildet ist, um bei hohen Geschwindigkeiten, auch etwa beim Springen des Fahrzeuges in Wellen, die Stöße abzupuffern.

Der Hauptgewichtsanteil des Bootes ist durch eine Hauptgleitfläche 9 aufgenommen, die an einer Bugflosse 10 mittels eines Kreuzgelenkes befestigt ist, dessen Querachse 11 an der Flosse 10 und dessen Längsachse 12 an der Gleitfläche 9 gebettet ist. Dieses Kreuzgelenk ist im darges^llteft Beispiele einer aus Blech hergestellten Gleitfläche 9 durch eine auf diese aufgesetzte fischähnldche Verkleidung 13 verkappt. An der Fläche 9 greifen ferner in Kugelgelenken 14 Streben 15 an, die in oberen Kugelgelenken 16 an Federhebeln 17 angelenkt sind. Die Federhebel 17 sind in Gelenken 18 am Bootskörper gebettet und durch die beiden Enden einer geschichteten Feder 19 belastet, derart, daß sie die Gleitfläche 9 steller zu stellen streben. Anschläge begrenzen die vordrückende Wirkung der Feder 19. Die Feder 19 ist durch Vordrückspindeln 21 nachspannbar, und zwar getrennt für jede Bootsseite, um" aufrechte Einstellung oder auf Wunsch für Kurvenfahrt auch eine S chief einstellung des Bootskörpers gegenüber der Gleitfläche (nach der Innenseite der Kurve

hin geneigt) zu ermöglichen. Die Gleitfläche 9 ist in ihrem hinteren Teil mit seitlichen Lappen 22 zu einer V-Form aufgebogen, derart, daß der mittlere Hauptteil der Hinterkante im wesentlichen waagerecht, geradlinig oder nur schwach gekrümmt und nur an den Enden stärker hochgekrümmt ist. Diese Seitenteile 22 erhalten außerdem zweckmäßig etwas verringerte Anstellwinkel gegenüber dem Hauptteil. Die Fläche erstreckt sich hier mit ihrem Hinterteil merklich bis hinter die Streben 15 und hinter die versteifende Kappe 13, um in diesem Hinterteil elastisch ausgeführt sein zu können und dadurch kleine Wellenstöße unmittelbar an der Stoßstelle abzufedern.

Abb. 4 zeigt eine im ganzen dicker, etwa im Sinne der Verkappung 13 ausgeführte Hauptgleitfläche, die naturgemäß gleichfalls hohl aus Blech hergestellt sein kann. Hier ist die Eintrittskante 23 scharf, aber mit solchem Winkel zwischen Oberseite und Unterseite ausgebildet, daß genügende Unempfmdlichkeit gegen verschiedene Anstellwinkelgrößen erreicht ist.

Das Boot arbeitet wie folgt. In Ruhelage schwimmt es auf der strichpunktierten Wasserlinie 24. Beim Aufnehmen von Fahrt durchläuft es eine kritische Lage, etwa beim Durchgehen durch die gestrichelte Wasserlinie 25, um dann nach dem Austauchen des Vorderteils der Gleitfläche 9 auf eine ausgezogene Fahrtwasserlinie 26 zu kommen. In der ersten und letzten Lage besitzt es bekannte metazentrische Stabilität Statischer bzw. dynamischer Art. In der Zwischenlage mit ausgetauchtem Rumpf, aber noch voll untergetauchter Gleitfläche ergibt diese vermöge ihrer querstabilen Ausgestaltung die Stabilität eines völlig in einem Medium untergetauchten Körpers mit dynamischem Auftrieb, also wie bei Flugzeugen.

Der Trimmwinkelveränderung zwischen der Ruhewasserlinie 24 und der Fahrtwasserlinie 26 paßt sich die Gleitfläche vermöge ihrer Federung an wie folgt. Bei Ruhe liegen die Federhebel 17 an den· Anschlägen gegebenenfalls unter Vorspannung 20 an und halten die Gleitfläche etwa mit 15 ° Anstellwinkel gegenüber der Wasserlinie 24. Beim Aufnehmen von Fahrt lösen sich die Federhebel 17 von den Anschlägen ab, sobald der Bootskörper auszutauchen und die Gleitfläche ihn zu tragen beginnt; dadurch verringert sich der Anstellwinkel relativ zum Boot so weit, daß die Trimmwinkeländerung des Bootes im erforderlichen Maße ausgeglichen wird und der Anstellwinkel in günstigen Grenzen bleibt. Dies ist durch passende Bemessung und nötigenfalls Vorspannung der Feder 19 erreich-

ßo bar. Bei Fahrt mit voller Austauchung des größten Teils der Gleitfläche 9, also etwa bei der Wasserlinie 26, ergibt sich mit zunehmender Austauchung des Gleitflächenvorderteils ein Rückwärtswandern des Druckmittelpunktes und dadurch stärkere Belastung der Federstreben 15, folglich stärkere Durchdrückung der Feder 19 und weitere Anstellwinkelverringerung der Gleitfläche bis etwa 5⁰, wie dies in Abb. 3 veranschaulicht ist. Wie ersichtlich, hat hier die Gleitfläche 9 gegenüber der Ruhe-Wasserlinie 24 einen merklich negativen Anstellwinkel, so daß also beim starren Festhalten dieser Lage das Boot aus der Ruhe überhaupt nicht anfahren könnte, während infolge der federnden Selbsteinstellung der Gleitfläche in allen Lagen günstige Anstellwinkel vorhanden sind.

Boote oder auch große Schiffe dieser Art haben, wie Modellversuche erwiesen haben, nicht nur vollkommene Quer- und Längsstabi-Etat in allen Schwimmlagen, auch sogar gegen quer überkommende Sturzseen, sondern sie bewahren auch volle Stabilität und weiche, wenig stoßende Fahrt selbst beim völligen Herausspringen und Wiedereintauchen an Wellen, weil die Hauptgleitfläche sich in jedem Augenblicke genau den Beanspruchungen anpaßt und immer den gewünschten höchst zulässigen Auftrieb ergibt, den die Feder bestimmt. Dementsprechend eignen sich derartige Schiffe auch für Fahrt in welligem Gewässer, wie etwa im Seegang des Meeres.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι . Gleitboot mit vorn durch eine federnde Gleitfläche aus dem Wasser gehobenem Bootskörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächenfederung auf das auf sie entfallende Bootsgewicht (gegebenenfalls auch hinsichtlich Vorspannung) so abgestimmt ist, daß sich die Gleitfläche mit zunehmender Belastung auf kleinere Anstellwinkel gegen das Boot und auf gleichbleibende oder kleiner werdende Anstellwinkel gegen den Wasserspiegel einstellt.
2. 2. Gleitboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche eine Tiefe von etwa gleicher oder halber Breite (Seitenverhältnis gleich 2 bis 1) hat, um starke Druckmittelpunktswanderung im Verlauf des Austauchens zu ergeben.
3. 3. Gleitboot nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche als Dreieck mit vorn nahe der Spitze liegendem, festem Stützpunkt und hinten liegenden, abgefederten Stützpunkten ausgebildet ist.
4. 4. Gleitboot nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche an der Vorderkante scharf, aber mit einem zwischen Ober- und Unterseite eingeschlossenen Winkel ausgebildet ist, der

   im wesentlichen die gleiche Größe hat wie die größte auftretende Anstellwinkeländerung.
5. 5. Gleitboot nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche vorn in einem Kreuzgelenk mit Längsachse und waagerechter Querachse gelagert und hinten durch Streben (15) an oben im Bootskörper liegende Abfederungen angeschlossen ist.
6. 6. Gleitboot nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (15) an Hebeln (17) angelenkt sind, die ihrerseits durch je eine oder durch eine gemeinsame, vorzugsweise geschichtete Feder (19) belastet und durch Anschläge (20) für höchsten Gleitflächenanstellwinkel abgefangen sind.
7. 7. Gleitboot nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche zu voller Querstabilisierung des ausgetauchten Bootes im Zustande voller Untertauchung der Fläche ausgebildet ist, insbesondere mit V-ähnlich aufgebogenen Seitenteilen im Sinne querstabiler Flugzeugflächen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen