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Wassertragflächenanordnung für Wasserfahrzeuge Die Erfindung bezieht
s;ich auf Was-serfahrzeuge, .die ihren Auftrieb während der Fahrt durch hintereinanderliegende
Wassertragflächen erhalten.
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Die Stabilität derartiger Fahrzeuge wurde bisher in erster Linie durch
Tragflächen erreicht, deren Enden während der Fährt über dem Wasserspiegel liegen
und bei denen die Stabilisations.kräfte durch ein- und austauchende Flächenteile
aufgebracht werden. Diese Tragflächenanordnungen weisen aber den Nachteil auf, daß
sie einerseits ihre Tauchtiefe bei Geschwindigkeitsänderung verändern und dadurch
der Bootskörper bei niedrigen Geschwindigkeiten unter Widerstandserhöhung zur Eintauchung
kommt, bei hohen Geschwindigkeiten aber so hoch über den Wasserspiegel steigt, daß
die Stabilität gefährdet wird und der Widerstand der im Wasser verbleibenden Fläche
infolge des sich einstellenden schlechten Seitenverhältnisses stark wächst. Andererseits
ist an den austauchenden Teilen der Tragflächen die Entstehung von Stößen besonders
bei 'kurzen Wellen unvermeidlich, die bei gewissen . Geschwindigkeiten in verstärktem
Maße an den
hinteren Tragflächen auftreten. Diese stärkte Std73wirlzung
erklärt sich aus d111 v@In der vorderen Fläche 1,.u lde@c@tt,::rschnitt, der einerseits
bei gewissen Gesc'liw-ind'igl,#eiten eine relative @Terlcleinerun@ dir Querneigung
der hinteren Fläche Zu,n`%."as@erspiegel hervorruft, wodurch be'l;anntermaf.''i.eii
die Stoßwirkung crhöht wird, und d.-Ir and-ererseits bei Tauchschwi.ngungeii der
vorderen Fläche sich periodisch verformt und dabei auf die hintere Fläche Stöll-e
ausübt. Die Stöi.i.e an den Tragflächen können durch @'ergröflerung der Querneigung
herabgemindert werden. Hierdurch werden aber wider d_.e T auchungsdifferenzen hei
Geschwindigl:eitsän@lerun_gen vergrößert. Ferner sind die @eega@gs.e@genschaften
der Fahrzeuge. di-e a111 Vorder- und Hinterschiff mit austauch@; nd:n Flächen versehen
sind, nicht günstig, da j-eile Fläche der Wellenbewegung zu folgen trachtet.
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Es sind bereits Fahrzeuge 1>1kanntgeword:n, bei welch°n nur eine `@'ass-ertragfläcli.e
mit austauchenden Enden verwendet wird, welclie derart pfeilförmig ausgebildet ist,
da1:i \ eiguxtgsänderungen derLängsachsve ein @t'andern des Auftriebsmitt°lpunktes
hervorrufen, so daß .ein entgegenwirkendes Trimmoment entsteht. Für d°rartige Fahrzuge,
die gegenüber Schwerpunktsverlagerun gen s.lir :inpfindlicli sind, ist auch schon
die Anbringqng w-eit-erer Flächen corg.eschlagen worden, cIi° vö11ig untergetaucht
am Heck liegen und als @tet:erflächen dienen. Diese im _@ustell#.vinha verst.-11baren
Fliiclien nehmen keine oder nur tuiw-esentliche Teile des Fahrzeul;@@ewichtes auf,
so daß das Fahrzeug lief starkeneigunen der Längsachse nicht selbsttätig w13, d
er in dic: Normallag, -z_uri'tuk',braC.it wird, son@i.@ri, , hierzu @teuerbew-gungcn
notwendig sinid. Es ist auch vorgeschlagen worden, 1>e1 weit nach der hinteren Tragfliiche
zu verlegtem Gew-ichtsschwerpunkt am Vorderschiff in der Nälie des ; Wass,.rspie-els
licgend:-e, ungehielte Hilfsflächen abzuordnen, die hei hec'klastigen V.crtrimmungen
austauchen und dadurch di: Tauchtiefe d°r unter dem @t'asserspiegel liegenden Hauptflächen
aufrechterhalten. Eine solche Bauart ist jedoch, insliesond,er.e lief Wellengang,
praktisch nicht brauchbar, da sich kein ruhiger Lauf des Falirzeti-es erzielen läßt.
' Durch die Erfindun ,;,' wird eine Fahrzcu-Kauart gsc',iafteii, wache die g,-schilderten
:Nachteile d-r h:i@an;nten Bauarten nicht aufweist. Das Faarz,-ug ist vorn mit Tragflächen,
die austauch.ende Enden lialien, und aintea mit völlig untergetauchten Tragfläch,n
vcr @.elieii, und erfindungsgemäl-i w-erdzn die "hr<i,.;fläriien bei weit nach
dem Vordzrscliift zu ve@legzeivorderer Tragfläche so ang:ordn:t und ausgebildet.
daß die hintere Tragfläche etwa die Tlälft; des Gesamtauftriebes aufbringt. und
l:leincre @@nst°ll-winh°l hat als die vord-,re. -Bei dieseln System werden die Auftriebsänder-ung'°n
bei Gesclizv in.diglceitsänderungen an der vorderen Fläche durch aus- und eintauchende
Flächenteile ausgeglich°n, also durch Tauchungsdifferenzen, während laei der hinteren
Fläche, bei der !..eine Flächenteile während der Fahrt über <lein Wasserspiegel
liegen, die Auftri:ilisändertingen nur durch Anstellwinkelätiderungen ausgeglichen
werden können. Das Fahrzug wird demzufolge hei Änderung seiner Reisegeschwindigkeit
eine Drehung um die vordere Tragfläche in dem Sinne ausführen, daß bei Geschwindigkeitsverminderung
d-ive hintere Tragflüche absinkt und eine li@ecldastige Vertrimmung des Fahrretiges
unter Vergrößerung der Anstellwinkel h,eYl>eiführt, wobei infolge des vorgeselie.nen
kleineren .@nstellwiii:kcls an der hinteren Tragfläche der Auftriela dies; r Fläche
relativ stärker anwächst als bei der vorderen Tragfläche. Bei einer Geschwindi@heitserhöhung
steigt die hintere Tragfläche an und vertriniint das Fahrzeug kopflasti- unter Verkleinerung
der Tragfläch enanstellw-iaihel. Durch dies-°n Vorgang werden aber die Taucliungsdifferenz:n
der vorderen Tragfläche derart verkleinert, claß dieselben sogar bei starker hielung
dieser Fläche kleiner sind als bei eiiiein Fahrzeug, 1:-e1 welchem k,-ine @'ertriiiiinuii"en
in der -esciiild°rteii U'tise auftreten. Durch "ersuche konnte demzufolge nachg°tviesen
w-er@den, daß finit der neuartig:n Tragflächenkombination eine frühzeitigere .@ustaucliung
des Boots-- i <. körp°rs und dadurch lcle-ü@ei-°Anfahrtswid,.rstände erreicht
werden hö 1111e11 als mit Falirz.ugen. bei denen a111 Hach und am Bug austauc'lien4e
Tragflächen vorgeseh:n sind. Die stoßgefährdete liiirter2 Tragfläche liegt st"ts
unter dein @@'asserspiegel und läuft daher voll'komrnen ruhig. Auch di° vordere
Fläche läuft weicher, da ihre Ou°rneigung gegenüber den bisherigen Falirz,#-ugen
finit gleichartiger Heck-- und Bugfläche v°rgröl.'@ert w°_rd@en kann. Das Verhalten
im Se@°_gan g wird ganz wesentlich v.rhessert, da ein Anheben d:s Vorderschif.es
im Wellenberg eine Vei;gröfKrung des Aasstellwinkels der hinteren Fläche Hervorruft,
i wodurch ihr Auftrieb wächst, und zwar in stärkerem halle als Irei der vorderen
Fläche. Die l-ecktragfläch.e wird also anstei:-en, während sie bei @auchbew-egunen
des Vordereine :'nstellwinkelv; rlsleinerung mit Auftriehsabfallerfährt und alisi:nkt.
Das Fahrzeug hat also das Bestr°-l:en, paralla mit sich selbst zu schwingen und
die @-t'ellen mit ge- -ringsten Stampfbesve@@ungen zu durchfahren.
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Die Erfindung sieht ferner für die hintere Tragfläche besondere Formen
mit Querneigung vor. durch die - bei zeitweiser teilweiser
Austauschung.-im
.Seegang die Strömungsäblösung und das Auftreten von Stößen verhindert wird. : ,
.- Die aus, der "erfinden, sgemäß,en Tragflächenkombination .entstehende Wirkung
kann noch durch weitere Beschränkung der Tauchungsänderungen der vord,#nenTragfläche
verbessert werden. Dies geschieht in weiterer Ausbildung :der Erfindung- durch-
die Anwendung einer Tragfläche. mit sich nach außen zu :verbreiternden Enden oder
noch wirkungsvoller durch eine Tragfläche, :die '-ents:pnech"end" der Geschwindigkeit
selbsttätig oder auch durch Hand auf konstanten Auftrieb eingesteuert wird, und
zwar -indem .der -Anstellwinkel der Tragfläche geändert wird oder am der Fläche--angebrachte
Klappen geschwenkt oder.Hilfsflächeri bewegt werden. Hierbei sind kleinere Ausschläge,-erforderlich
als bei Fahrzeugen ohne selbsttätige Vertrimmung. Die hinter--Fläche benötigt bei
dem erfindungsgemäßen Fahrzeug .Izeine Steuerung. -- Die Querstabilität des Fahrzeuges
ist in vielen Fällen klein, da die. -untergetauchte Hecktragfläche keinen Beitrag
zur Erhaltung der Querlage liefert: Durch die Verbreiterung .der Enden -d--r-vorderen
Tragfläche nach außen hin. tritt "eine Erhöhung .der Querstabilität ein. Um diese
weiterhin zu.-v"erbessern, sieht die Erfindung weiterhin .eine< selbsttätige
oder durch-Hand gesteuerte.entgegengesetzt!e Auftriebsänderung der rechten und linken
vorderen Tragflächenhälften vor, also eine entgegengesetzte Anstellwinkeländerung,
Klappen- oder :l'Ii"lfsflächenachwenku.ng an den Hälften dieser :Fläche. _ Die Erfindung
ist in .den Abb. r bis 6 beispielsweise.dargestellt. Es zeigt-- Abb. t ein Fahrzeug
in Draufsicht, Abb. 2 ein Fahrzeug in Seitenansicht, Abb. 3 eine vordere Tragfläche
mit Bootskörper irr. Schnitt nach der Linie x-x, Abb. d. bis 6 eine - hintere Tragfläche
mit Bootskörper im:Schnitt nach der Linie v-v.
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In den Abbildungen ist mit a. der Bootskörper,- der eine.-beliebige
Form 'haben kann, bezeighnet. Die- Bugtragfläche b hat im-. normalen Fahrtzustand
einen unter dem Wasserspiegel WL liegenden Teil d , der die
Auftriebskräfte aufbringt, und einen über dem Wasserspiegel liegenden nTeil e,der
di"estabil isienenden Kräfte hervorbringt. Die Kieleng dieser Fläche, d. h. der
Winkel 19, beträgt etwa 30 bis 40°. Die austauchenden :Endelf .-dieser Fläche sind
in dem Beispiel der Abb. r nach außen zu ziemlich stark verbreitert und greifen
an den Flossen f an. Außerdem sind am rückwärtigen Teil der Fläche Klappen k angeordnet,
wobei die Klappen des parallelen Tragflächenteiles von den Klappen des sich verb,nedternden
Teiles getrennt sind, um die Bewegung bei ge!knicktor Drehachse zu ermöglichen.
Die Klappen der rechten und linken Tragflächenhälfte sind voneinander getrennt und
können für sich bewegt "verden, um auch eine Verstellung der beiden Teile gegeneinander
vornehmen zu können und dadurch die Querstabilität zu vergrößern. In vielen Fällen
genügt es auch, nur Klappen über dem untergetauchten- Teil d värzüseh@n, also bei
dem Beispiel -der Abb. r z. B. nur über dem parallelen Flächenteil. Die Stützen
s, von denen auf der rechten Hälfte der Abb. 3 zw@wi Stück vorgesehen sind, verbinden
den. Bootskörper mit den Tragflächen.
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Die 'hintere Tragfläche ist mit c bezeichnet. Sie-befindet sich, wie
aus den Abbildungen ersichtlich, während der Fahrt völlig untergetaucht so weit
unter dem Wasserspiegel WL,
daß keine Luft von der Oberfläche her in das Unterdruckgebiet
der Oberseite eingesaugt werden kann. Um jedoch im Seegang, bei dem gel"egentlieh
Teile der Fläche zur Austauchung kommen können, eine weitere Sicherheit gegen Lufteinbruch
zu geben und Stoßwirkungen an austauchenden Teilen klein zu erhalten, erhält diese
Fläche eine Querneigung, die vorzugsweise-kleiner als die der vorderen Fläche b
ist und im. Mittel etwa 15 bis 30° beträgt. Bei Abb. d: hat die hintere Tragfläche
eine W-Form, um den Propeller p zwischen den mittleren Flächenteilen mit geringerer
Tauchtiefe anordnen zu können. Die Stützen s sind als Endscheiben g ausgebildet.
Um das unter dem Boden- schräg nach außen- austretende Spritzwasser zu führen und
eine verstärkte Spritzwasserbildung zu verhindern, setzen auf der rechten Hälfte
der Abbildung -.die Stützen s seitlich in Richtung der Querneigung des Bodens an
und sind in einer Krümmung la in den vertikalen Teil übergeführt. Abb. 5 zeigt ein
Ausführungsbeispiel für eine Doppel:propelleranordnung mit V-förmiger Tragfläche.
Die seitlichen Stützen s sind als Propellerböcke ausgebildet. Die Tragflächen stehen
über die Stützen über. Bei Abb. 6 haben nur -die Tragflächenteile, die bei Seegang
zur Austauchung kommen können, eine Querneigung, und zwar .ist auf der linken Seite
ein Knick vorgesehen, wähnend auf der rechten Seite eine Krümmung derart gewählt
ist, daß die Querneigung um so stärker wird, je näher die Tragflächenteile nach
dem Wasserspiegel zu liegen. Die Tragflächen gehen ohne Unterbrechung oder nur mit
einem leichten Knick in die Stützen über, wobei sich das Tragflächenprofil in das
Stützenprofil kontinuierlich wandelt. Es ist jede Kombination aus den drei Berispiele
n möglich. Die Hecktragfläche hat keine Klappen und ist auch im Anstellwinkel nicht
verstellbar. Der Anstellwi.nkel der hinteren Tragfläche wird ungefähr nur 'halb
so groß
gewählt wie der Anstellwinkel der vorderen Tragfläche, um
bei Trimmbewegung an der hinteren Fläche größere Auftriebsänderungen zu erhalten
als an der vorderen Tragfläche.
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Wird zwischen der vorderen und hinteren Tragfläche eine dritte Tragfläche
vorgesehen, so erhält diese vorzugsweise die Zwischenform zu der vorderen und hinteren
Tragfläche, also bis an den Wasserspiegel heranreichende Flächenenden.