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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auftriebserzeugung,
Steuerung und Vortrieb für
Luftkissenfahrzeuge, welche üblicherweise als
Hovercrafts bekannt sind, gemäß dem einleitenden
Teil des ersten Anspruchs.
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Luftkissenfahrzeuge
werden häufig
zum Befördern
von Personen und Gegenständen
unter rauen Bedingungen verwendet. Das Hauptmerkmal der Luftkissenfahrzeuge
ist ihre Fähigkeit,
sich unter jeglichen Bedingungen zu Wasser oder zu Lande ohne Unterschied
oder Behinderung zu bewegen. Dieses Merkmal, welches sie sehr vielseitig
einsetzbar macht, wird durch ein fahrzeugauftreibendes Luftkissen
erzielt, welches es vollständig
von der Oberfläche
trennt, auf der es sich bewegt, egal ob dies über Erdboden, Marschland, Wasser,
einem Fluss usw. ist. Das amphibische Fahrzeug weist dementsprechend
keine Art von Berührung
mit der Oberfläche auf, über welcher
es sich bewegt, außer
dem leichten Berühren
der Oberfläche
mit einem Teil der Vorrichtungen, welche verwendet werden, um die
Schürze auszubilden.
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Vorrichtungen
zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb für Luftkissenfahrzeuge sind
gemäß dem Stand
der Technik üblich.
Im Allgemeinen wird zur Auftriebserzeugung des Fahrzeugs ein erstes
Gebläse
mit einer üblicherweise
vertikalen Drehachse verwendet, um einen großen Luftstrom in den unteren
Teil des Fahrzeugs zu leiten. Das Gebläse ist üblicherweise von einem Motor
angetrieben. Die geeignet ausgeformte Schürze, welche im Allgemeinen aus
einem Gummimaterial gefertigt ist, erstreckt sich entlang dem äußeren Umfang
des Fahrzeugs, um den von dem Gebläse erzeugten Luftstrom einzufassen,
um somit unterhalb des Fahrzeugs einen Bereich eines Drucks, welcher
größer als
der atmosphärische
Druck ist, zu erzeugen; die Druckdifferenz erzeugt den Fahrzeugauftrieb.
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Das
Fahrzeug wird üblicherweise
von einem zweiten Gebläse
mit einer im Allgemeinen horizontalen Drehachse angetrieben, welches üblicherweise an
dem Heckende des Schiffsrumpfes befestigt ist. Das Gebläse kann
von der Art mit variablem Flügelanstellwinkel
sein, um in der Lage zu sein, den Schub und die Richtung des Schubs
ohne Umdrehen der Drehrichtung des Gebläses einzustellen. Die Vorwärts- oder
Rückwärtsrichtung
der Fahrzeugbewegung wird durch Verändern des Anstellwinkels der Flügel eingestellt,
um einen Schub einer veränderlichen
Intensität
und Richtung bei der gleichen Drehwellengeschwindigkeit zu erzeugen.
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Das
Fahrzeug wird im Allgemeinen durch bewegliche Strömungsablenker
gesteuert, welche derart angeordnet sind, die von dem Vortriebsgebläse erzeugte
Strömung
abzufangen, und geeignet sind, die Auslenkung aber nicht die Richtung
in einer derartigen Art und Weise zu verändern, um zu ermöglichen,
dass das Fahrzeug gesteuert wird.
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Diese
Konstruktion ermöglicht
jedoch keine ausreichend kleinen Kurvenradien und umfasst überdies
zwei Turbogebläse,
eines zur Auftriebserzeugung und das andere für einen Vortrieb und zum Steuern.
In diesem Fall bleiben die Kurvenradien sogar bei geringen Geschwindigkeiten
im Wesentlichen groß;
es ist nicht möglich,
das Fahrzeug um seine Achse zu drehen, wenn es stillsteht.
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Eine
andere Ausgestaltung der Vorrichtung für einen Vortrieb und zur Steuerung
umfasst zwei unabhängige
Gebläse
mit festem Flügelanstellwinkel,
welche an dem Heckende des Fahrzeugs angeordnet sind und sich um
eine Achse senkrecht zu der Geblä sedrehrichtung
drehen, um zu ermöglichen,
die von den zwei Gebläsen
erzeugte Strömung
auszurichten.
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Diese
Lösung
verleiht dem Luftkissenfahrzeug Mobilität und Wendigkeit, aber umfasst
mindestens drei Turbogebläse
und erhöht
somit sein Gewicht, konstruktive Schwierigkeiten und Kosten.
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Wie
aus der vorhergehenden Analyse ersichtlich ist, verwenden herkömmliche
Luftkissenfahrzeuge mindestens zwei Gebläse, wobei mindestens eines
zur Auftriebserzeugung des Fahrzeugs bestimmt ist und mindestens
ein zweites für
seinen Vortrieb und seine Steuerung bestimmt ist. Diese Konfiguration
ermöglicht
es nicht, ein besonders wendiges und leichtgewichtiges Fahrzeug
herzustellen.
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Überdies
bleibt in beiden der vorhergehenden Konfigurationen das Problem
des Anhaltens des Fahrzeugs; ein Umdrehen der Vortriebsströmung ist schwierig
und bei beiden bekannten Lösungen
nicht unmittelbar, und häufig
besteht der einzige Weg, scharf zu bremsen, darin, die Strömung, welche
das Fahrzeug auftreibt, aufzuheben, was ein plötzliches Anhalten durch eine
abrupte Berührung
mit der Oberfläche,
auf welcher es sich bewegt, bewirkt. Dieses Verfahren ist offensichtlich
gefährlich
und unerwünscht
und nur wirksam, wenn sich das Luftkissenfahrzeug auf einer festen
Oberfläche,
wie zum Beispiel dem Erdboden, befindet.
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Die
US 4,848,501 (Oberbegriff
von Anspruch 1) und die
US 5,007,495 offenbaren
eine Vorrichtung, welche ferner ausgestaltet ist, das Fahrzeug anzuhalten.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Auftrieberzeugung,
Steuerung und Vortrieb für
Luftkissenfahrzeuge bereitzustellen, welche gegenüber Lösungen gemäß dem Stand
der Technik verbessert ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung
zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb für Luftkissenfahrzeuge bereitzustellen,
welche von einfacher Konstruktion, zuverlässig, wirtschaftlich und einfach
zu verwenden ist.
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Eine
weitere Aufgabe ist, eine Vorrichtung gemäß dem zuvor genannten bereitzustellen,
welche nur ein Gebläse
zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb des Fahrzeugs benötigt, dem
Fahrzeug eine bessere Wendigkeit bereitstellt und ihm ermöglicht,
einfach angehalten zu werden.
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Diese
und weitere Aufgaben, welche aus der folgenden detaillierten Beschreibung
deutlicher werden, werden durch eine Vorrichtung zur Auftriebserzeugung,
Steuerung und Vortrieb für
Luftkissenfahrzeuge gemäß der beigefügten Ansprüche gelöst.
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Die
Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
davon, welche in Form eines nicht beschränkenden Beispiels gegeben ist
und in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist, deutlicher werden, in denen:
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1 eine
Draufsicht eines Luftkissenfahrzeugs ist, in welchem eine Vorrichtung
zur Antriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung installiert ist;
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2 eine
Rückansicht
des Fahrzeugs der 1 ist;
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3a, 3b und 3c eine
Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht der Vorrichtung
zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb für Luftkissenfahrzeuge der vorliegenden
Erfindung sind;
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4 eine
Draufsicht ist, welche die internen Komponenten der Vorrichtung
der 3a zeigt;
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5 eine
Perspektivansicht der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
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Unter
Bezugnahme auf 1–5 wird eine
Vorrichtung zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb für Luftkissenfahrzeuge
gemäß der vorliegenden
Erfindung allgemein mit 1 bezeichnet. Unter Bezugnahme
auf 1 und 2 ist die Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung auf einem Luftkissenfahrzeug installiert, welches allgemein
mit 2 bezeichnet wird; die Vorrichtung zur Auftriebserzeugung,
Steuerung und Vortrieb 1 ist, wie in 1 gezeigt,
in einer hinteren Position des Luftkissenfahrzeugs 2 befestigt.
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Mit
spezieller Bezugnahme auf 5 besteht
die Vorrichtung zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Vortrieb 1 aus
einem vorzugsweise zylindrischen hohlen Gehäuse 5, welches an
einem Rahmen des Fahrzeugs 2 mittels geeigneter Befestigungsmittel 18 befestigt
ist, welche es starr an dem Fahrzeug 2 befestigen. Ein
Gebläse 3 ist
zumindest teilweise innerhalb des hohlen zylindrischen Gehäuses 5,
welches ausgestaltet ist, die Hauptströmung des Gebläses 3 zu
befördern,
angeordnet und wird von einem Motor 4 angetrieben, wobei
die Welle von diesem drehstarr zu einer Welle des Gebläses 3 ist,
wobei der Motor 4 fest an dem hohlen zylindrischen Gehäuse 5 mit
geeigneten Haltern 8 befestigt ist. Ein Antiturbulenzmittel 9,
welches ausgeformt ist, eine Turbulenz zu verhindern und die von
dem Gebläse 3 erzeugte
Schubströmung
auszurichten, ist in die Hauptströmung des Gebläses 3 eingetaucht
und durch Stützstäbe 10 an
dem hohlen zylindrischen Gehäuse 5 befestigt.
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Stromabwärtig der
Hauptströmung
des Gebläses 3 sind
zwei Strömungsablenker 6, 6a in
der Ausgestaltung von Abschnitten eines hohlen Zylinders angeordnet.
Die Strömungsablenker 6, 6a bestehen
aus Halteoberflächen 10, 11, 10a, 11a,
welche die Strömungsablenkmittel 12, 12a halten,
wobei die Strömungsablenkmittel
in einer Position näherungsweise
vertikal zu der Hauptrichtung der von dem Gebläse 3 erzeugten Schubströmung gehalten werden.
Geeignete Halter 7, 7a, welche starr zu dem Fahrzeug 2 sind,
halten die Strömungsablenker 6, 6a mittels
Gelenkverbindungen 13, welche den Strömungsablenkern 6, 6a ermöglichen,
manipuliert durch geeignete Stellglieder 14, die mit den
Strömungsablenkern 6, 6a und
dem Fahrzeug 2 verbunden sind, in die von dem Gebläse 3 erzeugte
Hauptströmung
eingeführt
zu werden oder daraus entfernt zu werden, um sie teilweise oder
vollständig
abzulenken.
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Die
Stellglieder 14 werden unabhängig voneinander von dem Fahrer
des Luftkissenfahrzeugs 2 durch geeigneten Steuereinheiten,
welche zum Beispiel an einer normalen Steuereinheit angeordnet sind,
betätigt.
Wenn die Strömungsablenker
in einer derartigen Position sind, dass sie nicht einen Teil der von
dem Gebläse 3 erzeugten
Vortriebsströmung
abfangen, wird der maximale Vortriebsschub erzielt und es wird eine
Kraft erzeugt, welche das Luftkissenfahrzeug 2 in die entgegengesetzte
Richtung zu dem von dem Gebläse 3 erzeugten
Luftstrom schiebt. Im Gegensatz dazu, wenn die Strömungsablenker
um ei nen gleichen Winkel in eine Position derart geneigt sind, dass
sie die gesamte oder einen großen
Teil der Schubströmung
abfangen und sie aufgrund ihrer besondere Ausgestaltung in eine
Richtung so gut wie entgegengesetzt zu der Richtung der ursprünglichen Strömung leiten,
wird eine Kraft entgegengesetzt zu der in dem vorhergehenden Fall
erzeugt, welche bewirkt, dass das Fahrzeug, in Abhängigkeit
von seinen aktuellen Bedingungen vor dem Manöver, in eine Rückwärtsrichtung
weiterfährt
oder gebremst wird.
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Unterschiedliche
Winkelpositionen der Strömungsablenker
erzeugen Momente, welche das Luftkissenfahrzeug in einer beliebigen
Richtung und mit einem beliebigen Kurvenradius drehen können; bei speziellen
Winkelpositionen der Strömungsablenker kann
sich das Fahrzeug sogar aus einer Ruheposition praktisch um seine
Achse drehen.
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Stromabwärts von
der von dem Gebläse 3 erzeugten
Hauptströmung
ist eine Strömungsübertragungsöffnung 15 bereitgestellt,
welche einen Teil der von dem Gebläse 3 erzeugten Vortriebsströmung entnimmt
und sie zur Auftriebserzeugung des Fahrzeugs in eine Luftleitung 16,
welche entlang dem gesamten Umfang des Luftkissenfahrzeugs 2 angeordnet
ist, verteilt. Die Luftleitung 16 befördert die Luft, welche zum
Aufblasen jedes unabhängigen
Sektors 18 der Schürze,
die den äußeren Umfang
des Fahrzeugs 2 umgibt, erforderlich ist, um die unabhängigen Sektoren 18 mit
Luft über
geeignete Löcher
aufzufüllen,
wodurch somit ein Luftkissen erzeugt wird, welches das Fahrzeug
auftreibt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
wurde dargestellt, weitere können
jedoch unter Verwendung des gleichen erfinderischen Konzepts entwickelt
werden.