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Dynamisch getragenes Wasserfahrzeug Die Erfindung betrifft ein dynamisch
getragenes Wasserfahrzeug mit aus dem Wasser ragendem Rumpf, der ein dynamisches
Stützsystem mit wenigstens einem Tragflügel, vorzugsweise mit eigener seitlicher
Stabilisierungswirkung aufweist, das .so angeordnet ist, daß die aufwärts gerichtete
resultierende Kraft des Systems kurz hinter dem Schwerpunkt des Fahrzeuges angreift,
so daß es den Hauptteil des Fahrzeuggewichts trägt, und an dem eine Kippsicherung
vorgesehen ist, die in gewissem Abstand vom Rumpf vor dem Schwerpunkt in wesentlich
größerem Abstand von diesem als die Resultierende des Stützsystems angebracht ist,
so daß sie nur einen kleinen Teil des Gewichts trägt, wobei die Kippsicherung aus
zwei Gleitflächen besteht, die einzeln auf jeder Seite der Längsachse des Rumpfes
angebracht und so ausgebildet sind, daß sie bei normaler Geschwindigkeit auf der
Wasseroberfläche liegen. Gemäß der Erfindung hat die Kippsicherung seitliche, äußere
Teile mit aufwärts geneigten Flächen, die über den Wasserspiegel ragen, wenn die
Gleitflächen auf der Wasseroberfläche ruhen, sowie einwärts und aufwärts geneigte
innere Teile.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Seitenansicht des Schiffsrumpfes eines Wasserfahrzeuges
mit einem daran angebrachten Tragflügel und einer vorderen Kippsicherung, wobei
der Schiffsrumpf aus dem Wasser herausgehoben ist, Fig. s in der gleichen Art wie
Fig. i ein Wasserfahrzeug mit zwei Tragflügeln, Fig. 3 den Rumpf des Wasserfahrzeuges
gemäß Fig. i in Draufsicht, Fig. q. einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.
i, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. q., Fig. 6 einen Schnitt nach
der Linie VI-VI der Fig. i und Fig. 7 in derselben Weise wie Fig. 6 eine Kippsicherung
in abgeänderter Ausführung; Fig. 8, 9 und io Zeigen Schnitte nach den Linien VIII-VIII,
IX-IX und X-X .der Fig. 6, während Fig. i i in graphischer Darstellung einen Schnitt
nach der Linie IV-IV der Fig. i mit eingezeichneten dazugehörigen seitlichen Kippkräften
des Tragflügels zeigt; die ausgezogenen Linien stellen das Wasserfahrzeug in normaler
Lage dar, während die gestrichelten Linien das Fahrzeug durch eine äußere Kraft
geneigt zeigen; Fig. 12, zeigt in graphischer Darstellung einen Schnitt nach der
Linie VI-VI der Fig. i durch die vordere Kippsicherung mit eingezeichneten seitlichen
Kippkräften. Die ausgezogenen Linien zeigen das - Fahrzeug in normaler Lage, während
die gestrichelten Linien das Fahrzeug durch eine äußere Kraft geneigt darstellen.
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In der Zeichnung bezeichnet i den Rumpf eines Wasserfahrzeuges mit
dem Angriffspunkt G der Gravitationskraft. Ein Tragflügel 3, beispielsweise
bekannter. Art, ist mittels Stützen 2 am Rumpf i befestigt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich
ist, ist die Unterseite des Tragflügels eben und hat eine Neigung von ungefähr 3
° gegen die Horizontalebene. Der Tragflügel ist hinter dem Schwerpunkt G angebracht.
Am vorderen Teil des Rumpfes, vorzugsweise am Bug, ist eine Kippsicherung q. so
angebracht, daß diese bei normaler Geschwindigkeit des Wasserfahrzeuges auf der
Wasseroberfläche ruht und so den vorderen Teil des Schiffsrumpfes aus dem Wasser
hebt (Fig. i und 6), während der Tragflügel 3 zu gleicher Zeit den hinteren Teil
des Schiffsrumpfes oberhalb des Wasserspiegels hält.
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Die Kippsicherung q. besteht nach der Ausführungsform der Fig. i und
6 aus einem Mittelstück, das zwei Gleitflächen -5 und 6, an jeder Seite des Rumpfes
eine, bildet. Die Vorderkante der Flächen 5 und 6 ist waagerecht. Das äußere Ende
der horizontalen Flächen 5 und 6 geht jeweils in die nach oben gerichteten Teile
7 bzw. 8 über, die, wenn der Mittelteil der Kippsicherung q. auf der Wasseroberfläche
ruht, über den Wasserspiegel hinausragen. Die beiden Gleitflächen 5 und 6 sind miteinander
und mit dem Rumpf i beispielsweise durch aufwärts und einwärts geneigte Platten
12 verbunden,-die längs des Rumpfes verlaufen. Die Gleitflächen 5 und 6 sind außerdem
durch,Stützen 9 und io am Rumpf i befestigt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, haben
die Teile: 5 und 6 einen Querschnitt, der ähnlich dem der Tragflügel ist. Die Gleitflächen
5 und 6 haben jedoch in der Längsrichtung des Rumpfes i vorzugsweise eine größere
Ausdehnung als die Tragflügel 3. Außerdem hat die das Wasser berührende Unterseite
der Gleitflächen 5 und 6, die eben oder konkav sein kann, eine Neigung v' gegen
die horizontale Ebene, die mehr als 3°, vorzugsweise etwa 5°, beträgt. Die Gleitflächen
5 und 6 nehmen so einen Anstellwinkel gegen die Wasserfläche ein, der größer ist
als der des Tragflügels 3. Die Vorderkante der Gleitflächen 5 und 6 wird vorzugsweise
scharf ausgebildet, und ihr Profil ist, wie in Fig. 8 ersichtlich, ähnlich dem des
Tragflügels. Auch die aufwärts gerichteten seitlichen Teile 7 und 8 dei Kippsicherun9
q. zeigen, von der Vorderkante aus gesehen, eine rückwärts und abwärts gerichtete
Neigung. Diese Neigung v2 (Fig. 9) ist vorzugsweise größer als die der Gleitflächen
5 und 6, z. B. 7°. Andererseits zeigen die unteren ebenen Flächen der geneigten
Platten 12 keine Neigung in bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeuges (Fig. io).
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Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Kippsicherung q..
Die Außenflächen 17 und 18 sind hier vom Mittelteil aus kurvenförmig nach oben gebogen,
wobei der Mittelteil auch in dieser Ausführung eine waagerechte Vorderkante besitzt
und auf der Wasseroberfläche gleitet. Die Kipp- -sicherung besteht vorzugsweise
aus Metall und besitzt daher keine eigene Schwimmkraft. Die Gleitflächen 5 und 6
können auch so gestaltet sein, daß sie sich ohne Unterbrechung in Querrichtung unter
dem Schiffsrumpf i erstrecken, während sie nach anderen Ausführungsformen auch in
mehr als zwei Teile aufgeteilt sein können.
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F ig. 2 zeigt ein Wasserfahrzeug mit zwei Kippsicherungen q. nach
Art der Fig. i, wobei der Rumpf mit zwei Tragflügeln 3' ausgestattet ist. Falls
verlangt, können auch drei oder mehr Tragflügel angeordnet werden. Das dynamische
Stützsystem, das durch die Tragflügel geschaffen wird, ist so angeordnet, daß die
aufwärts gerichtete resultierende Kraft R des Systems hinter den Schwerpunkt G zu
liegen kommt. Es können auch einer oder mehrere Tragflügel 3' so ausgebildet werden,
daß keine eigenen seitlichen Kippmomente auftreten. Die Kippsicherung q. oder die
vorderen Gleitflächen 5 und 6 oder das ,System der Flächen wird im folgenden Vorderebene
genannt. Sie erfüllt bei der Verwendung als dynamische Abstützung eines Wasserfahrzeuges
fünf deutlich erkennbare Aufgaben: i. Selbsttätige Regelung des Anstellwinkels der
Tragflügel (dynamisches Stützsystem): Die Wirkung der sich in der Ebene der Wasseroberfläche
bewegenden Vorderfläche besteht in einer selbsttätigen Regelung des Anstellwinkels
zwischen Wasser und Tragflügel, die in einem gegebenen
Winkel zum
Rumpf des Wasserfahrzeuges fest eingestellt sind, in der folgenden Weise: Wenn die
Vorderfläche z. B. durch eine Welle oder durch eine andere ähnliche Oberflächenstörung
des Wassers aufwärts gehoben wird, dann wird diese Aufwärtsbewegung der Vorderebene
auf den Bug des Schiffes übertragen und daher auf den Tragflügel, wodurch der Anstellwinkel
zwischen Wasser und Tragflügel größer wird und die Auftriebskraft des Tragflügels
wächst. Dadurch wird das Heck des Schiffes um einen etwas geringeren Betrag, als
die Anhebung des Bugs ausmacht, jedoch proportional zu dieser angehoben.
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2. Stoßausgleich in bewegtem Wasser: Das scharfe Profil und die Flügelform
der Vorderebene zugleich mit dem Fehlen eigener Schwimmkraft ermöglichen es, in
einer Ebene mit der üblichen Wasseroberfläche zu fahren, und zwar ohne die ständigen
Schwankungen dieser Oberfläche, die durch Wellen oder ähnliche Störungen verursacht
werden. Die Führungskante der Gleitfläche durchschneidet sozusagen die Spitzen der
kleinen Wellen und gibt dem Schiff eine weiche gleichmäßige Fahrt.
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3. Die Tragflügelwirkung im Augenblick des Anhebens: Angenommen, das
Tragflügelprofil der Vorderebene, das vor der Beschleunigung unter Wasser steht,
befinde sich in der Lage, wo die wirklichen Tragflügel oder dynamischen Stützen
den Rumpf von der Wasseroberfläche abgehoben haben. Die Vorderebene wirkt dann auf
Grund ihres Tragflügelprofils bei dieser langsamen Geschwindigkeit selbst als dynamische
Stütze und führt zu einem starken Anheben ihrer selbst und somit des vorderen Teiles
des Schiffes.
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4. Längsstabilisierung: In der Natur der Tragflügel, die sich ganz
oder teilweise unter Wasser befinden, liegt es, daß sie keine Stabilisierungswirkung
der Längsrichtung des Schiffes, an dem sie angebracht sind und das sie ganz oder
teilweise tragen, ausüben. Um eine solche Längsstabilisierung zu erreichen, sind
Mittel zur Orientierung der Schiffsbewegung auf einer Bestimmungsebene parallel
zur Ebene der Wasseroberfläche nötig. Diese Orientierung wird durch die Vorderebene
erreicht, die der Wasseroberfläche selbst folgt und das Boot daran hindert, niederzukanten
oder sich im Wasser aufzubäumen, sofern die Vorderebene gemäß der Zeichnung mit
Abstand vom Schwerpunkt des Schiffes angebracht wird.
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Seitliche Stabilisierung: Ein gebogener Tragflügel gemäß der Zeichnung
besitzt eine starke eigene seitliche Stabilisierungskraft, aber diese Kraft wirkt
nicht eher, als die Neigung eine Größe erreicht hat, bei der der senkrechte Abstand
der Linie, die das Gewicht des Wasserfahrzeuges im Schwerpunkt darstellt, und der
Linie, die die Neigungskraft im Angriffspunkt des Flügels darstellt, so groß ist,
daß ein wirksames Stabilisierungsmoment erzeugt wird (Fig. z1). Dies tritt jedoch
nicht ein, ehe nicht ein Neigungswinkel von mehreren Grad erreicht wird. Die Vorderebene
jedoch erzeugt eine unmittelbare seitliche Stabilisierungskraft beim erstenAnzeichen
einer Neigung. Die aufwärts gerichteten seitlichen Teile 7 und 8 der Vorderebene,
deren Anstellwinkel gegen das Wasser größer sind als die der normalen Gleitflächen
5 und 6, werden während der Neigung in Berührung mit dem Wasser gebracht und erzeugen
unmittelbar eine Stabilisierungskraft senkrecht zu ihrer unteren Fläche (Fig. i2).
Die V-förmige Lücke, die durch die Platten 12 im Mittelteil der Vorderebene gebildet
wird, bedingt, daß das Neigungszentrum des Systems während des Neigens rasch weiter
zur Unterseite des Systems verlegt wird und erzeugt so ein schnell aufrichtendes
Moment.
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Die beschriebene Funktion der Vorderebene ist, auch wenn diese mit
einem Tragflügel, der selbst eine seitliche Stabilisierung zeigt, verbunden ist,
bei verhältnismäßig langsamer Geschwindigkeit des Schiffes besonders wichtig, denn
die Stabilisierungswirkung des gebogenen Tragflügels kommt nicht eher zu einer vollen
Wirkung, als die nötige Geschwindigkeit erreicht ist, wogegen die beschriebene Funktion
der Vorderebene selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten wirksam ist. Aus der Zeichnung
ist ersichtlich, daß der Angriffspunkt der Gravitationskraft G des Schiffes selbst
einschließlich seiner Maschinen in relativ kurzem Abstand vor der aufwärts gerichteten
resultierenden Kraft des dynamischen Stabilisierungssystems und in beträchtlicher
Entfernung hinter der Kippsicherung liegt.