DE8703880U1

DE8703880U1 - Flow body surrounded by air or water

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Publication number: DE8703880U1
Application number: DE8703880U
Authority: DE
Original assignee: MTB MANOEVRIERTECH BUERO
Current assignee: MTB MANOEVRIERTECH BUERO
Priority date: 1987-03-14
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1987-05-07

Description

Öie Erfindung betrifft einen Strömungskörper, wie Schiffsruder, Einlauf von Wasserturbinen, duf chst römte Düse/ starres profiliertes Segel u.dgl., der von Luft oder Wasser Umströmt ist.The invention relates to a flow body, such as a ship's rudder, inlet of water turbines, flowing nozzle/rigid profiled sail and the like, around which air or water flows.

Der Vorteil gekrümmter Mittellinien ist aus der Segeltechnik, der Luftfahrt und der Strömungsmechanik bekannt. Das
dünne Segel bildet ohne die sogenannte Dickenform eine
gekrümmte Strömungsfläche mit Druck- und Saugseite. Flugzeugtragflügel bestehen aus einer festen, gekrümmten
Mittellinie und einer dem Langstreckenflug angepaßten
Dickenform. Bei speziellen Flugzuständen, wie Start und Landung, werden Hochauftriebseigenschaften, d.h. großer Auftrieb bei vergrößertem bzw. großem Widerstand, durch ausfahrbare Vorflügel und Klappen bewirkt, die zu einer vergrößerten Profilkrümmung führen. Alle genannten Konstruktionen werden mechanisch betätigt und bestehen aus ein- oder mehrfachen festen Einzelteilen. Auch Strahlklappen sind mit Erfolg erprobt worden. Die Wirkung des Tragflügels geht aus den superponierbaren Druckverteilungen von Mittellinie und Dickenform und dem Einfluß des Anströmwinkels hervor.The advantage of curved centerlines is known from sailing technology, aviation and fluid mechanics.
thin sail forms without the so-called thickness form a
curved flow surface with pressure and suction side. Aircraft wings consist of a fixed, curved
center line and a long-distance flight adapted
Thickness shape. In special flight conditions, such as take-off and landing, high-lift properties, ie high lift with increased or high drag, are achieved by extendable slats and flaps, which lead to an increased profile curvature. All of the above-mentioned designs are mechanically operated and consist of one or more fixed individual parts. Jet flaps have also been tested successfully. The effect of the wing is the result of the superimposable pressure distributions of the centerline and thickness shape and the influence of the angle of attack.

In der Strömungsmechanik werden gekrümmte Mittellinien
bei den Leit- und Laufschaufeln von Strömungsmaschinen
in Ventilatoren, Kompressoren und Turbinen verwendet.
Wegen der starren Konstruktion derartiger Schaufeln ist die Mittellinie unveränderlich.In fluid mechanics, curved centerlines
in the guide vanes and rotor blades of turbomachines
used in fans, compressors and turbines.
Due to the rigid construction of such blades, the centerline is unchangeable.

Auch bei Schiffspropellern werden gekrümmte Mittellinien verwendet, da der Schiffspropeller wie die Laufräder von Strömungsmaschinen als rotierender Tragflügel angesehen werden kann. Der Vorteil gekrümmter Mittellinien wird
bei dem notwendigerweise symmetrisch nach beiden Seiten wirkenden Schiffsruder in zahlreichen Konstruktionen
genutzt.Curved centerlines are also used for ship propellers, since the ship propeller can be considered as a rotating airfoil, like the impellers of turbomachines. The advantage of curved centerlines is
in the ship's rudder, which necessarily acts symmetrically on both sides in numerous designs
used.

Feste gekrümmte MitteLUnien sind bei dem SLAUSEN-Dip(Tauch)-Ruiiär vorgesehen. Dieses CLAUSgN-Di &rgr; (Tauch) "Ruder ist ein Heckruder, bestehend aus einem öder mehreren sichelförmigen Tauchkörpern, die in Vertikalrichtung verfahrbar sind, wobei die Eintauchtiefe die Größe der Ruderkräfte bestimmt/· und dem herkömmlichen Ruderwinkel entspricht hier die Tauchtiefe. Mechanisch verstellbare Mittellinien verschiedener starrer Ruderteile führen durch externe und/oder interne Anlenkungen zu den Flossenrudern oder dem Zwei-Körper-Ruder mit Vorflügel.Fixed curved center lines are provided for the SLAUSEN dip rudder. This CLAUSgN dip rudder is a stern rudder consisting of one or more sickle-shaped dipping bodies that can be moved in the vertical direction, whereby the immersion depth determines the size of the rudder forces/· and the conventional rudder angle corresponds here to the diving depth. Mechanically adjustable center lines of various rigid rudder parts lead through external and/or internal linkages to the fin rudders or the two-body rudder with slats.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von von Luft oder Wasser umströmten gattungsgemäßen Strömungskörper zu schaffen, dessen äußere Körperform der jeweils gewünschten oder erforderlichen Betriebsform durch Veränderung der Mittellinie anpaßbar ist.The invention is based on the object of creating a generic flow body around which air or water flows, the outer body shape of which can be adapted to the desired or required operating mode by changing the center line.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Schutzanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.

Aufgrund ?iner derartigen Ausgestaltung eines StrömungsKÖrpers, der ein Schiffsruder, den Einlauf einer Wasserturbine, eine durchströmte Düse, ein Hinterschiff oder ein starres profiliertes Segel darstellen kann, ist das gemeinsame Merkmal aller dieser Ausführungsformen die regulierbare, elastische Überführung eines Strömungskörpers in einen Strömungskörper mit veränderter Berandung zur Erzeugung strömungskorrigierbarer Übergeschwindigkeiten und demzufolge regulierbarer Unterdruckfelder, wozu ein fester Trägerkörper mit einer von innen durch Überdruck gespannten Membran verwendet wird. Zwischen dem Strömungskörper als Festkörper und der Membran wird ein komprimiertes Medium, beispielsweise Luft, Wasser oder Hydraulikflüssigkeit eingepumpt, die zu einer veränderten äußeren Körperberandung und damit zu einer dem erwünschten Betriebszustand angepaßten äußeren Körperform führt. Hieran führt das vorbeigeströmteDue to such a design of a flow body, which can represent a ship's rudder, the inlet of a water turbine, a nozzle through which water flows, a stern or a rigid profiled sail, the common feature of all these embodiments is the adjustable, elastic transfer of a flow body into a flow body with a modified edge to generate flow-correctable excess speeds and consequently adjustable negative pressure fields, for which a solid support body with a membrane tensioned from the inside by excess pressure is used. A compressed medium, for example air, water or hydraulic fluid, is pumped in between the flow body as a solid body and the membrane, which leads to a modified outer body edge and thus to an outer body shape adapted to the desired operating state. The flow past this

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Medium, wie Luft oder Wasser/ zu über-' uhd Unterdrückteldern* die dem technischen Einsatzzweck förderlich sirid und bei Bedarf durch den überdruck zwischen Festkörper und Membran regelbar sind.Medium, such as air or water/ to over-' and suppressed fields* that are conducive to the technical application and can be regulated if necessary by the overpressure between the solid body and membrane.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. They show

Fig. 1 ein Schiffsruder mit auf seiner Außenbeplattung angeordneter Membran in einer Seitenansicht,Fig. 1 a ship's rudder with a membrane arranged on its outer plating in a side view,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt gemäö Linie II-II in Fig. 1 ,Fig. 2 a horizontal section along line II-II in Fig. 1 ,

Fig. 3 einen konventionellen Strömungskörper mit einer ausgedehnten Membran zur Ausbildung einer zusätzlichen Dickenform in einem senkrechten Schnitt,Fig. 3 a conventional flow body with an extended membrane to form an additional thickness shape in a vertical section,

Fig. 4 das Hinterschiff eines Schiffskörpers als Strömungskörper mit an der Außenbep lattung angeordneter Membran in einer Ansicht von oben,Fig. 4 the stern of a ship's hull as a flow body with a membrane arranged on the outer plating in a view from above,

Fig. 5 ein starres profiliertes Segel eines Segelschiffes mit auf der Saugseite des Segels aufgespannter Membran in einer waagerechten Schnittdarstellung,Fig. 5 a rigid profiled sail of a sailing ship with a membrane stretched on the suction side of the sail in a horizontal sectional view,

Fig. 6 eine Düse mit an der Innenwandfläche des Düsenmantels angeordneter Membran, teils in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt,Fig. 6 a nozzle with a membrane arranged on the inner wall surface of the nozzle casing, partly in view, partly in a vertical section,

Fig. 7 ein Schiffsruder mit an beiden Wandaußenflächen angeordneten Membranen, die zueinander versetzt sind, in einer Ansicht von oben.Fig. 7 a ship's rudder with membranes arranged on both outer wall surfaces, which are offset from each other, in a view from above.

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Fig. 8 das Schiffsruder gemäß Fig. 7 in einem waagerechten Querschnitt im oberen Ruderbereich undFig. 8 the ship’s rudder according to Fig. 7 in a horizontal cross-section in the upper rudder area and

Fig. 9 das Schiffsruder gemäß Fig. 7 in einem waagerechten Querschnitt im unteren Ruderbereich.Fig. 9 shows the ship's rudder according to Fig. 7 in a horizontal cross-section in the lower rudder area.

Bei den in den Fig. 1,4,5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung ist ein Strömungskörper mit 100 bezeichnet, der verschiedenstartig ausgebildet sein kann, nämLich als Schiffsruder 10 (Fig. 1 und 2), als Hinterschiff 30 eines Schiffes (Fig. 4), als starres profiliertes Segel 40 eines Segelschiffes (Fig. 5) und als von einem Medium durchströmte Düse 50 (Fig. 6), wobei über diese Ausführungsformen auch noch weitere andersartig ausgebildete Strömungskörper erfindungsgemäß ausgebildet sein können.In the embodiments of various embodiments of the invention shown in Figs. 1, 4, 5 and 6, a flow body is designated by 100, which can be designed in a variety of ways, namely as a ship's rudder 10 (Figs. 1 and 2), as the stern 30 of a ship (Fig. 4), as a rigid profiled sail 40 of a sailing ship (Fig. 5) and as a nozzle 50 through which a medium flows (Fig. 6), whereby in addition to these embodiments, other differently designed flow bodies can also be designed according to the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte Schiffsruder 10 ist in an sich bekannter Weise und z.B. auch plattenförmig ausgebildet. Sein Ruderschaft ist mit 11 bezeichnet. Die Rudermaschine und weitere Antriebseinrichtungen für das Schiffsruder 10 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Auf einer der beiden Außenwandflächen bzw. der AußenbepI attung des Schiffsruders 10 ist eine elastische Membran 20 angeordnet. Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Membran 20 auf der Außenwandfläche bzw. Außenbeplattung 16 des Schiffsruders 10 angeordnet und auf dieser Wandfläche 16 durch Randbefestigung auf diese aufgespannt. Im Nichtbetriebszustand liegt die Membran 20 dicht wie ein Farbanstrich an der Außenwandfläche des Schiffsruder 10 an und bläht sich be'm Einführen des Druckmediums in die in Fig. 2 gezeigte Stellung auf. Die Membran 20 weist Z.B. im ungedehnten Zustand eine Form auf, die der Formgebung der Wartd-fläche 16 entspricht* Im cjedehriten Zustand behält die Meftibrär) 20 die vorgegebeneThe ship's rudder 10 shown in Fig. 1 is designed in a manner known per se and, for example, is also plate-shaped. Its rudder shaft is designated 11. The rowing machine and other drive devices for the ship's rudder 10 are not shown in the drawing. An elastic membrane 20 is arranged on one of the two outer wall surfaces or the outer plating of the ship's rudder 10. In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, the membrane 20 is arranged on the outer wall surface or outer plating 16 of the ship's rudder 10 and is clamped onto this wall surface 16 by means of edge fastening. When not in operation, the membrane 20 lies tightly like a coat of paint on the outer wall surface of the ship's rudder 10 and inflates when the pressure medium is introduced in the position shown in Fig. 2. For example, in the unstretched state, the membrane 20 has a shape that corresponds to the shape of the surface 16. In the stretched state, the membrane 20 retains the specified

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Form bei, d.h. eine eintretende Dehnung der Membran 20 erstreckt sich gleichmäßig auf den gesamten Flächenbereich der Membran, so daß im gedehnten Zustand (Fig. 2) die Membran 20 in etwa diejenige Form einnimmt, die der Formgebung der Wandfläche 16 entspricht. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Wandfläche 16 leicht gekrümmt verlaufend ausgebildet; eine entsprechende Gestaltung weist auch die Membran 20 auf. Handelt es sich um ein plattenf örmi ges Sch i f f srt, Jer mit parallel zueinander verlaufenden Außenbep lattungen, dann kommt eine Membran 20 zur Anwendung, die flach auf der Außenbeplattung des Schiffsruders liegend ist, jedoch letztlich eine Formgebung besitzt, aufgrund der die Membran im gedehnten Zustand nicht in eine unkontrollierte Formgebung übergeht, sondern eine Formgebung einnimmt, wie diese aus Fig. 2 ersichtlich ist.shape, i.e. an expansion of the membrane 20 extends evenly over the entire surface area of the membrane, so that in the expanded state (Fig. 2) the membrane 20 takes on approximately the shape that corresponds to the shape of the wall surface 16. As Fig. 2 shows, the wall surface 16 is slightly curved; the membrane 20 also has a corresponding design. If it is a plate-shaped ship, Jer with outer plating running parallel to one another, then a membrane 20 is used that lies flat on the outer plating of the ship's rudder, but ultimately has a shape due to which the membrane does not change into an uncontrolled shape in the expanded state, but takes on a shape as can be seen in Fig. 2.

Die Membran 20 besteht aus elastischen, gut dehnbaren Werkstoffen, wie Gummi oder gummi ahn Iichen Werkstoffen, wobei auch Folienzuschnitte aus geeigneten Kunststoffen Verwendung finden können, wobei jedoch Voraussetzung ist, daß diese Kunststoffolien die erforderlichen Dehnungseigenschaften besitzen. Durch abschnittsweise in der Membran 20 angeordnete Versteifungen oder durch verschiedene Membrandicken, also verschiedene Membrandicken in verschiedenen Membranbereichen kann die Formgebung im gedehnten Zustand der Membran vorgegeben werden. Die Membran 20 selbst kann auf einen in der Zeichnung nicht dargestellten Rahmen aufgespannt sein, der dann mit der Außenwandfläche 16 des Schiffsruder 10 oder überhaupt des Strömungskörpers 100 befestigt ist. Die Membran ist dabei dann so ausgebildet, daß sie sich bei Schräganströmung dem jeweils entstehenden Druckfeld anpaßt.The membrane 20 consists of elastic, easily stretchable materials, such as rubber or rubber-like materials, whereby foil cuts made of suitable plastics can also be used, provided that these plastic foils have the required stretching properties. The shape of the membrane in the stretched state can be specified by means of stiffeners arranged in sections of the membrane 20 or by means of different membrane thicknesses, i.e. different membrane thicknesses in different membrane areas. The membrane 20 itself can be stretched onto a frame (not shown in the drawing), which is then attached to the outer wall surface 16 of the ship's rudder 10 or of the flow body 100 in general. The membrane is then designed in such a way that it adapts to the pressure field that arises in the event of an oblique flow.

Die Ausdehnung der auf der Außenwandfläche 16 des Schiffsruders 10 angeordneten Membran 20 wird durch Einführen eines Druckmediums in den Zwischenraum 25 zwischen der AußenwandfLache 16 des Schiffsruders 10 und der Membran 20 erreicht. Die Zuführung des Druckmediums erfolgtThe expansion of the membrane 20 arranged on the outer wall surface 16 of the ship's rudder 10 is achieved by introducing a pressure medium into the space 25 between the outer wall surface 16 of the ship's rudder 10 and the membrane 20. The pressure medium is supplied

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über eine in Fig. 1 bei 12 angedeutete Zuführungs Leitung, über die vermitteLs einer Pumpe 15 das Druckmedium in den Zwischenraum 25 gedruckt wird. Bei 13 ist eine AbLeitung angedeutet. Der Fluß des Druckmediums wird über das beivia a supply line indicated at 12 in Fig. 1, via which the pressure medium is pressed into the intermediate space 25 by means of a pump 15. A discharge line is indicated at 13. The flow of the pressure medium is controlled via the

14 angedeutete Steuerventil geregelt. Die Zuführung des Druckmediums erfolgt in PfeiIrichtung X. Soll in dem Zwischenraum 25 befindliches Druckmedium aus dem Zwischenraum 25 abgesogen werden, dann erfolgt durch entsprechende Umschaltung des Steuerventils 14 und der Pumpe 15 eine Rückführung des Druckmediums aus dem Zwischenraum 25.14. The pressure medium is supplied in the direction of arrow X. If pressure medium located in the gap 25 is to be sucked out of the gap 25, the pressure medium is returned from the gap 25 by switching the control valve 14 and the pump 15 accordingly.

The returned pressure medium is then pumped

15 in Pfei Lrichtung X1 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälter gedrückt, aus dem auch das Druckmedium entnommen wird, wenn Druckmedium in den Zwischenraum 25 eingeführt werden soll. Die Anordnung der Zu- und Ableitungen 12,13 erfolgt vorzugsweise im Ruderschaft 1&Iacgr; des Schiffsruders 10, wobei die Anordnung der Zu- und Ab eitungen 12,13 und deren Anschlüsse so ausgestaltet sind, daß die Zu- und Ableitungen 12,13 bei einer Betätigung des Ruders 10 in keiner Weise beeinträchtigt werden.15 is pressed in the direction of arrow X1 into a storage container not shown in the drawing, from which the pressure medium is also taken when pressure medium is to be introduced into the intermediate space 25. The arrangement of the supply and discharge lines 12, 13 is preferably carried out in the rudder shaft 11 of the ship's rudder 10, whereby the arrangement of the supply and discharge lines 12, 13 and their connections are designed in such a way that the supply and discharge lines 12, 13 are not impaired in any way when the rudder 10 is operated.

Die Zuführung des Druckmediums in den Zwischenraum 25 zwischen der Außenwandfläche 16 des Schiffsruders 10 und der Membran 20 kann über eine einzige Zuführungsleitung 17 erfolgen, über die auch sich im Zwischenraum 25 befindliches Druckmedium bei entsprechender Umschaltung der Pumpe 15 abgesogen werden kann. Um jedoch eine gleichmäßige Dehnung der Membran 20 zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Druckmedium über eine größere Anzahl von Zuführungskanälen 17 dem Zwischenraum 25 zugeführt wird, wobei dann die öffnungen dieser Zuführungskanäle 17 in der Außenwandfläche 16 liegen. Es besteht auch die Möglichkeit, das Schiffsruder 10 mit einer undurchlässigen Längsunterteilung zu versehen oder als Plattenruder auszubilden, so daß darin das Ruder aus dieser undurchlässigen ebenen Platte besteht, die über den Ruderschaft 11 mit dem SchiffskörperThe supply of the pressure medium into the intermediate space 25 between the outer wall surface 16 of the ship's rudder 10 and the membrane 20 can be carried out via a single supply line 17, via which pressure medium located in the intermediate space 25 can also be sucked out by switching the pump 15 accordingly. However, in order to achieve a uniform expansion of the membrane 20, it is advantageous if the pressure medium is supplied to the intermediate space 25 via a larger number of supply channels 17, with the openings of these supply channels 17 then being located in the outer wall surface 16. It is also possible to provide the ship's rudder 10 with an impermeable longitudinal division or to design it as a plate rudder, so that the rudder consists of this impermeable flat plate, which is connected to the ship's hull via the rudder shaft 11.

drehbar verbunden ist. Bei einem profilierten Verdrängungsruder schließt sich dann hieran über Versteifungen die Außenbeplattung an, auf der dann die elastische Membran 20 aufgespannt ist, die bei Betätigung über die Pumpe 15 und das Steuerventil 14 einseitig oder beidseitig von einem über geeignete Zuführungskanäle 17 mit überdruck durch Preßluft, Wasser oder Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird und in gespanntem Zustand in die in Fig. 2 dargestellte Form übergeführt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, die die Membran 20 tragende Wandfläche 16 doppe l.wardi g auszubilden. Die Außenwand kann dann mit einer Vielzahl von Durchbrechungen CPerforation) versehen sein. In den Zwischenraum dieser doppeIwandigen Ausgestaltung wird dann das Druckmedium eingeführt, welches über die Durchbrechungen in der Außenwandfläche dann in den Zwischenraum 25 zwischen dieser Außenwandfläche und der Membran eingedrückt wird. Aufgrüne dieser Ausgestaltung ist eine gleichmäßige Zuführung des Druckmediums gewährleistet.is rotatably connected. In the case of a profiled displacement rudder, the outer plating is then connected to this via stiffeners, onto which the elastic membrane 20 is then stretched, which, when actuated via the pump 15 and the control valve 14, is pressurized on one or both sides by means of compressed air, water or hydraulic fluid via suitable supply channels 17 and, in the stretched state, is converted into the shape shown in Fig. 2. It is also possible to design the wall surface 16 supporting the membrane 20 in a double-walled manner. The outer wall can then be provided with a large number of perforations (perforation). The pressure medium is then introduced into the space between this double-walled design and is then pressed into the space 25 between this outer wall surface and the membrane via the perforations in the outer wall surface. This design ensures a uniform supply of the printing medium.

Die Membran 20 ist auf der Außenwandfläche 16 des Schiffsruders 10 so angeordnet, daß ein allseitig geschlossener Zwischenraum 25 zwischen der AußenwandfIac he 16 und der Membran erhalten wird. Der jeweils erforderliche Innendruck entspricht im wesentlichen dem hierdurch bewirkten äußeren Strömungsdruck und der Membranspannung. Durch diese elastische Deformation des ProfiIschnitts entsteht eine gekrümmte Mittellinie M (Fig. 2 und 3) und somit eine über die Pumpe und das Steuerventil 14 sehr empfindlich pneumatisch oder hydraulisch regulierbare Druckverteilung um das Profil. Ein derart ausgebildetes Schiffsruder· 10 kann zum Steuern eines Schiffes verwendet werden, ohne daß die Hauptrudermaschine betätigt wird.The membrane 20 is arranged on the outer wall surface 16 of the ship's rudder 10 in such a way that a space 25 closed on all sides is obtained between the outer wall surface 16 and the membrane. The internal pressure required in each case corresponds essentially to the external flow pressure and the membrane tension caused thereby. This elastic deformation of the profile section creates a curved center line M (Fig. 2 and 3) and thus a pressure distribution around the profile that can be very sensitively regulated pneumatically or hydraulically via the pump and the control valve 14. A ship's rudder 10 designed in this way can be used to steer a ship without the main steering machine being operated.

Ein derart ausgebildetes Schiffsruder 10 kann ohne elastische Deformation der Profi Ischnitte als konventionelles 2in-Körper- bzw. mehrteiliges f lossenruder durch mechanische Rudvjrverstellurig eingesetzt werden, oder als Hochleistungsruder beide Merkmale vereinen, wodurch bei einem Flössenru- A ship's rudder 10 designed in this way can be used as a conventional 2-inch body or multi-piece fin rudder with mechanical rudder adjustment without elastic deformation of the profile sections, or can combine both features as a high-performance rudder, whereby in a fin rudder

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der mit mechanisch bewirkter Mi ttel I iniehkrümmung eine zusätzliche Prof i !.krümmung entsteht.which creates an additional profile curvature with mechanically induced center line curvature.

Bei einem Schiffsruder 10 ist es erförder I ich, die Membran 20 über die gesamte Fläche der Außenbeplattung des Schiffsruders auf einer seiner beiden Seiten anzuordnen; jedoch besteht auch die Möglichkeit, falls dies erforderlich sein sollte, auch nur einen Teilbereich der Schiffsruderfläche 1ü mit einer Membran 20 sussugssts.ten;In the case of a ship's rudder 10, it is necessary to arrange the membrane 20 over the entire surface of the outer plating of the ship's rudder on one of its two sides; however, if necessary, it is also possible to cover only a portion of the ship's rudder surface 10 with a membrane 20;

Ein derart mit einer dehnbaren, die Oberfläche des Schiffsruders 10 vergrößernden Membran ausgebildetes Schiffsruder erbringt den Vorteil eines energiesparenden Betriebes bei langen Seereisen und dabei abgeschatteter Hauptruderanlage, Die Oberflächenvergrößerung des Schi ffsruders ist sensibel regulierbar. Eine Kopplung des Schiffsruders 10 mit einer zusätzlichen Oberflächenkrümmung durch die Membran führt zu einerVerbesserung der Manovriereigenschaften, z.B. in Häfen und bei Revierfahrt; es ist keine Störanfälligkeit gegeben und da die Membran bei ihrer Ausdehnung den physikalischen Gesetzen folgt, ist eine strömungsgünstige Aufblähung gegeben. Vorhandene Strömungskörper 100 können mühelos nachträglich mit einer derartigen zusätzlichen Einrichtung in Form dieser Membran 20 ausgerüstet werden. Der besondere Vorteil besteht in der geringen Störanfälligkeit: verliert die Membran durch mechanische Beschädigungen die Betriebsfähigkeit, verbleibt der Strömungskörper in der konventionellen Grundform betriebsklar. Materialermüdungen der Membran sind durch Austausch derselben bei einer Routineuntersuchung des Trägerkörpers, wie z.B. des Schiffsruders 10, ohne großen Aufwand möglich. Eine nachträgliche Umrüstung von vorhandenen Strömungskörpern ist ohne großen Aufwand möglich. Die Wirksamkeit kann unmittelbar durch Vergleichsversuche am Strömungskörper mit und ohne Betätigung der Membran 20 überprüft uerden.A ship's rudder designed in this way with an expandable membrane that enlarges the surface of the ship's rudder 10 offers the advantage of energy-saving operation during long sea voyages with the main rudder system shaded. The enlargement of the surface of the ship's rudder can be sensitively regulated. Coupling the ship's rudder 10 with an additional surface curvature through the membrane leads to an improvement in the maneuvering properties, e.g. in harbors and when traveling in the area; there is no susceptibility to failure and since the membrane follows the laws of physics when expanding, a flow-optimized inflation is provided. Existing flow bodies 100 can easily be retrofitted with such an additional device in the form of this membrane 20. The particular advantage is the low susceptibility to failure: if the membrane loses its operational capability due to mechanical damage, the flow body remains operational in its conventional basic form. Material fatigue of the membrane can be remedied without great effort by replacing it during a routine inspection of the carrier body, such as the ship's rudder 10. Subsequent conversion of existing flow bodies is possible without great effort. The effectiveness can be checked directly by comparative tests on the flow body with and without activation of the membrane 20.

Fig. 4 zeigt als weiteres Anwendungsgebiet die Anordnung einer Membran 20 im Bereich eines Hinterschiffs 30. AufFig. 4 shows another application area, the arrangement of a membrane 20 in the area of a stern 30.

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die HifiterschiffsbepLattung 31 ist eine Membran 20 aufgespannt, die bei stark hecklastigem Trimm durch Preßluft oder Wasserdruck statisch aufblasbar ist und in die in Fig. 4 gezeigte Form übergs'nt. Hierdurch wird ein zusätzlicher Hinterschiff sauftrieb erzeugt und die Form der Wasserlinie in strömungsgünstiger Weise beeinflußt*A membrane 20 is stretched over the rear ship plating 31, which can be statically inflated by compressed air or water pressure when the trim is very stern-heavy and takes on the shape shown in Fig. 4. This creates additional buoyancy for the rear ship and influences the shape of the waterline in a streamlined manner*

Bei Segelschiffen mit starren, profilierten Segeln 40 gemäß Fig. 5 ist auf der saugseite des Segels eine Membran 20 aufgespannt, die durch Preßluft gespannt die in der Fig. 5 dargestellte Form einnimmt und hierdurch zu einer erhöhten Profilkrümmung des Segels und damit zu einem erhöhten Vortrieb des Schiffes führt. Damit ist gleichzeitig aufgezeigt, daß dieses Prinzip auch mit Erfolg in der Luftfahrt einsetzbar ist, wobei das aerodynamische Problem, wie in Fig. 5 dargestellt, aus der Vertikalebene in die Horizontalebene zu verdrehen ist. Als zusätzliche Startoder Landehilfe wird die Oberseite eines Tragflügels | dann mit einer elastischen Membran 20 bespannt und durch | geeignete Steuerkanäle aktiviert. Hierdurch wird die Profilkrümmung und damit der Auftrieb beträchtlich vergrößert gjIn sailing ships with rigid, profiled sails 40 according to Fig. 5, a membrane 20 is stretched on the suction side of the sail, which, when stretched by compressed air, takes the shape shown in Fig. 5 and thereby leads to an increased profile curvature of the sail and thus to an increased propulsion of the ship. This also shows that this principle can also be used successfully in aviation, whereby the aerodynamic problem, as shown in Fig. 5, has to be rotated from the vertical plane to the horizontal plane. As an additional take-off or landing aid, the top of a wing | is then covered with an elastic membrane 20 and activated by | suitable control channels. This considerably increases the profile curvature and thus the lift gj

und durch Abschalten der Druckzufuhr selbsttätig in den |and by switching off the pressure supply automatically into the |

I festen Tragflügel übergeführt. II fixed wing. I

Auch bei Einlaufen von Wasserturbinen oder von durchströmten Düsen 50 (Fig. 6) sind regulierbare, strömungskorngierende Maßnahmen durchführbar. Bei der Düse 50 ist eine den Ei &eegr; laufquerschnitt kragenförmig umschließende Membran 20 angeordnet, die in gespannter Form die in Fig. 6 im Düsenprofil 51 dargestellte Form einnimmt und damit die durch Pfeile Y gekennzeichnete Düsenzirkulation erhöht.Regulated flow-controlling measures can also be implemented when water turbines or nozzles 50 through which flow occurs (Fig. 6). A membrane 20 is arranged at the nozzle 50, which encloses the flow cross-section in the form of a collar and, when stretched, takes on the shape shown in Fig. 6 in the nozzle profile 51 and thus increases the nozzle circulation indicated by arrows Y.

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Bei dem in den Fig* 7 bis 9 gezeigten AusfuhrungsbeispieL einis Schiffsruders 10 ist die Membran 20 derart zweigeteilt, daß ein Membranteil 120 auf der einen Außenwandfläche des Schiffsruders (Fig. 8) Und der andere MembranteiL 120a auf der anderen Außenwandfläche des Schiffsruders angeordnet ist (Fig. 9), wobei die beiden Membranteile 120,120a derart zueinander auf den beiden Außenwandflächen des Schiffsruders angeordnet sind, daß der eine Membranteil &Lgr;&iacgr;&udiagr; im oberen Membranteil iZüa auf der anderen Seite des Schiffsruders in dessen unteren Bereich liegt. Hiernach ist die Membran 20 unter Ausbildung eines oberen Membranteils 120 und eines unteren Membranteils 120a geteilt, wobei der obere Membranteil 120 an der einen Außenwandfläche des Strömungskörpers und der untere Membranteil 120a an der anderen Außenwandfläche des Strömungskörpers zum Zwecke einer asymmetrischen Betätigung in den membranbespannten Teilen des Strömungskörpers 100 und zur Erzeugung eines der Strömung angepaßten verwundenen Profils angeordnet ist. Die Membran 20 ist horizontal in die beiden Membranteile 120,120a geteilt, so daß bei Einleitung des Druckmediums in die Zwischenräume zwischen den Außenwandflächen des Strömungskörpers 100 und den beiden Membranteilen 120,120a der obere und der untere Membranteil asymmetrisch der Dra11 strömung des Propellers angepaßt sind. Die Teilung der Membran erfolgt in der Ebene Mitte eines in der Zeichnung nicht dargestellten Propellers.In the exemplary embodiment of a ship's rudder 10 shown in Figs. 7 to 9, the membrane 20 is divided into two parts such that one membrane part 120 is arranged on one outer wall surface of the ship's rudder (Fig. 8) and the other membrane part 120a is arranged on the other outer wall surface of the ship's rudder (Fig. 9), the two membrane parts 120, 120a being arranged relative to one another on the two outer wall surfaces of the ship's rudder such that one membrane part Λ in the upper membrane part iZüa on the other side of the ship's rudder in its lower region. The membrane 20 is then divided to form an upper membrane part 120 and a lower membrane part 120a, with the upper membrane part 120 being arranged on one outer wall surface of the flow body and the lower membrane part 120a on the other outer wall surface of the flow body for the purpose of asymmetrical actuation in the membrane-covered parts of the flow body 100 and for producing a twisted profile adapted to the flow. The membrane 20 is divided horizontally into the two membrane parts 120, 120a, so that when the pressure medium is introduced into the spaces between the outer wall surfaces of the flow body 100 and the two membrane parts 120, 120a, the upper and lower membrane parts are asymmetrically adapted to the draught of the propeller. The division of the membrane takes place in the plane in the middle of a propeller (not shown in the drawing).

Verwundene Profile können somit dem jeweiligen Strömungszustand angepaßt werden. Bei Schiffsrudern im Propellerstrahl ist hiernach beispielsweise durch eine gekrümmte Hittellinie eine Anpassung der Rudergeometrie an die DraI Iströmung möglich, insbesondere bei großen Drallwinkeln, wo im Oberen und unteren Ruderteil entgegengerichtete Strömungsdrücke durch die Schräganströmung entstehen. Durch eine horizontale Teilung der Membran in der Ebene Mitte Propel-Twisted profiles can thus be adapted to the respective flow conditions. For example, in the case of ship rudders in the propeller jet, it is possible to adapt the rudder geometry to the swirl flow by means of a curved center line, especially at large twist angles, where opposing flow pressures arise in the upper and lower rudder sections due to the oblique flow. By dividing the membrane horizontally in the plane in the middle of the propeller

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1414

Ler können die unteren und oberen Membranteile asymmet *i seil der DraLLströmung des PropeLLers angepaßt werden.The lower and upper parts of the membrane can be adjusted asymmetrically to suit the swirling flow of the propeller.

Claims

1- Flow body around which air or water flows, such ^as a ship's rudder, inlet of water turbines, nozzle through which air flows, stern, rigid, profiled sail and the like, characterized in that an elastic membrane (20) is stretched over the surface or a partial surface of the flow body or a plate-shaped flow body (100) by edge-side fastening to the sides of the flow body (100), and that in order to change the outer body edge and to adapt the outer body shape of the flow body (100) to the respectively required or desired operating state, a gaseous or liquid hedium, such as air, water or a hydraulic fluid, is pumped into the intermediate space (25) between the wall surface (16) of the flow body (100) and the membrane (20).

Flow body according to claim 1, characterized in that the elastic membrane (20) consists of rubber, an elastic rubber-like material _or the like, the material thickness or consistency of which is adapted to the desired curvature.

&igr; . Flow body according to claim 1 and 2, characterized in that a pressure medium that can be regulated and used on one or both sides, such as water, compressed air or hydraulic fluid, is used for the flow body (100) from a carrier body, such as a ship's hull.

4. Flow body according to claims 1 to 3, characterized in that the supply of the pressure medium into the intermediate space (25) between the wall surface (16) of the flow body (100) and the membrane (20) takes place via a perforated plating on the wall surface (16) of the flow body (100) supporting the membrane (20) and via a supply line arranged in the latter or via a number of channels (17) with openings located in the turning surface (16) of the flow body (100) facing the membrane (20).

5. Flow body according to claims 1 to 4, characterized in that the membrane (20) is stretched around a frame and adapts to the pressure field that arises when the flow is oblique.

6. Flow body according to claim 1 to 5, characterized in that the membrane (20) in the unstretched state is attached to the outer wall surface (16) of the flow body

(100) and has a shape corresponding to the shape of the outer wall surface (16) of the flow body, wherein in the stretched state of the membrane (20) the membrane expansion extends evenly over the entire surface of the membrane or is unevenly distributed by using membrane sections with different thicknesses.

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II

Flow body/ like ship's rudder/ with a this 1

associated propeller / according to one of the preceding claims 1 to 6 / characterized / § that the membrane (20) is divided to form an upper membrane part (1E0) and a lower membrane part (120a) / wherein the upper membrane part (120) is attached to the one outer wall surface of the flow body &iacgr;

and the lower membrane part (120a) at the other I

i outer wall surface of the flow body is arranged for the purpose of asymmetrical actuation in the membrane-covered parts of the flow body (100) and for producing a twisted profile adapted to the flow.

8. Flow body according to claim 7, characterized in that the membrane (20) is divided horizontally into an upper membrane part (120) and a lower membrane part (120a), so that when the pressure medium is introduced into the spaces between the outer wall surfaces of the flow body (100) and the two membrane parts (120, 120a), the upper and lower membrane parts are asymmetrically adapted to the swirl flow of the propeller.

9. Flow body according to claim 7 and 8, characterized in that the division of the membrane (20) into an < upper membrane part (120) and a lower membrane part (120ä) takes place in the plane in the middle of the propeller. s_