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Wassertragfläche Wassertragflächen für Wasserfahrzeuge, insbesondere
für Boote, welche die Wasseroberfläche durchschneiden, sind bekannt. Hierbei sind
die Wassertragflächen entweder kreisbogenförmig, trapezförmig oder V-förmig ausgebildet,
oder sie sind aus zwei Einzeltragflächen hergestellt.
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Es ist ferner bekannt, daß Wasserfahrzeuge beim Durchfahren einer
Kurve schieben, d. h. einer Bewegungsrichtung folgen, die einen Winkel mit der Mittschiffsebene
einschließt. Es ist jedoch nicht bekannt, wie sich dieser Vorgang beim Tragflächenboot
auswirkt.
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Die Erfindung hat erkannt, daß das Abreißen der Strömung am Tragflächenprofil
stets in der Nähe der Wasseroberfläche zuerst eintritt. Es wurde .erkannt, daß es
genügt, .den Anstellwinkel in der Nähe der Wasseroberfläche zu verringern, während
er weiter unten, d. h. in größerem Abstand von der Wasseroberfläche, größer sein
darf.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Größe des Anstellwinkels der
seitlichen schrägen Tragflächenteile in der Nähe der Wasseroberfläche geringer ist
als weiter unterhalb der Wasseroberfläche.
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Dabei ist es ferner neu, daß dis Größe des Anstellwinkels der Tragflächenteile
an den oberen, oberhalb der Wasseroberfläche befindlichen Tragflächenenden geringer
ist als in der Nähe der Wasseroberfläche.
In der Zeichnung sind
in Abb. I bis 3 kreisförmige, trapezförmige oder V-förmige Tragflächen bekannter
Art dargestellt.
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In Abb. 4 und 5 ist gezeigt, wie an Stelle einer durchlaufenden Tragfläche
zwei voneinander getrennte Einzeltragflächen Anwendung finden. Diese waren bisher
entweder mit überall gleichem Anstellwinkel versehen oder aber so ausgebildet, daß
der Anstellwinkel an den seitlichen schrägen Tragflächenteilen, insbesondere an
deren oberen Enden, größer war als an den mehr nach der Mitte des Schiffes zu und
tiefer befindlichen Teilen der Tragflächen.
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Die seitlichen, die Wasseroberfläche durchschneidenden Teile. der
Tragflächen dienen bekanntlich dazu, die Quer- und Längsstabilität der Boote zu
sichern, indem bei etwaigem Vertrimmen des Bootes in Quer- oder Längsrichtung zusätzlich
bisher über Wasser befindliche Teile der Tragfläche in das Wasser eintauchen und
einen zusätzlichen Auftrieb hervorrufen, welcher ein das Boot aufrichtendes Moment
ergibt. Da die Stabilität des Bootes von der Größe dieses Momentes abhängt, ist
es in den meisten Fällen erwünscht, dieses Moment trotz geringer Breite der ganzen
Tragfläche möglichst groß zu machen. Dieses erreichte man bisher entweder durch
eine größere Profiltiefe der Tragfläche nach den Enden zu oder durch einen nach
den Enden zu vergrößerten Anstellwinkel.
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In der Zeichnung ist in Abb. 6 ein Tragflügelprofil P gezeigt, welches
gegen die Wasserströrnung W einen Ansbellwinkel a hat. Abb. 7 zeigt eine Tragfläche,
deren Seitenteile a im oberen Teil einen größeren Anstellwinkel als im unteren aufweisen
(s. die angegebenen Gradzahlen). Durch den vergrößerten Anstellwinkel wird also
der Auftrieb des zusätzlich eintauchenden Teiles größer. Dieses gilt jedoch nur
bis zu denn Grenzfall, bei welchem infolge eines zu großen Anstellwinkels die Wasserströmung
plötzlich abreißt, so daß der Auftrieb schlagartig zum größten Teil verschwindet.
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Beim Durchfahren von Kurven verleihen die Wassertragflächen der vorbeschriebenen
Systeme dem Boot die erforderliche Querstabilität dadurch, daß das Boot in der Kurve
nach außen schiebt, so daß am schräg gestellten Teil des Tragflügels. der Anstellwinkel
zwischen dem Tragflügelprofil und dem anströmenden Wasser an der Kurvenaußenseite
größer wird als an der Kurveninnenseite. Infolge des größeren Anstellwinkels überträgt
also die Tragfläche, welche sich an der Kurvenaußenseite des Bootes befindet, einen
größeren Auftrieb und erzeugt dadurch ein aufrichtendes Moment M2 (s. Abb. 8), welches
der Wirkung der Zentrifugalkraft MI entgegengesetzt ist und diese aufhebt. Abb.
8 zeigt ferner, wie durch das Schieben des Bootes in :der Kurve nach außen der Anstellwinkel
auf der rechten Seite der Tragfläche größer wird. wodurch dort größerer- Auftrieb
A entsteht, und der resultierende Gesamtauftrieb AR dem Boot das Moment M2 erteilt.
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Die bisher bekannten und oben angeführten Tragflächensysteme mit gleichbleibendem
oder an den schrägen Teilen, insbesondere nach deren Enden zu vergrößertem Anstellwinkel,
zeigen nun bei starkem Schieben des Bootes, also bei Durchfahren einer verhältnismäßig
engen Kurve bei hoher Geschwindigkeit den Nachteil, daß hier der größt zulässige
Anstellwinkel (d. h. derjenige, bei welchem die Wasserströmung gerade noch nicht
abreißt) sehr bald erreicht und überschritten wird. Sobald er überschritten ist,
reißt die Wasserströmung ab, wobei der Auftrieb schlagartig erheblich vermindert
wird und das Gleichgewicht dies Bootes gestört ist, so daß es durch die Zentrifugalkraft
stark nach außen überkrängt und im schlimmsten Fall sogar kentert.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß der gemäß Konstruktion
den Tragflächen im Verhältnis zur horizontalen Längsschiffrichtung fest gegebene
Anstellwinkel a an den seitlichen schrägen Tragflächenteilen a, insbesondere in
der Nähe der Wasseroberfläche und darüber nach den Tragflächenenden zu kleiner ist
als der Anstellwinkel der tiefer unter Wasser befindlichen Teile der Tragflächen.
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Wie aus Abb. g aus den angegebenen Gradzahlen ersichtlich ist, ist
erfindungsgemäß der Anstellwinkel an den schrägen Tragflächenteilen a, insbesondere
in der Nähe des oberen Endes der Tragflächen kleiner als der Anstellwinkel bei den
anderen, tiefer unter Wasser befindlichen und mehr nach der Schiffsmitte gelegenen
Teilen der Tragfläche. Dabei beginnt die Verkleinerung des Anstellwinkels schon
kurz unter der Wasseroberfläche (s. Abb. g), so daß der Anstellwinkel am unteren
Ende .der seitlichen Tragflächenteile 4°, kurz unter der Wasseroberfläche 3° und
am oberen Ende a° beträgt.
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Je nach dem Verwendungszweck des Schiffes und nach dem gewünschten
Kurvenradius wird der Anstellwinkel bei der Herstellung und beim Anbringen der Tragfläche
an dem schrägen Teil, insbesondere in der Nähe der Wasseroberfläche, und nachdem
oberen Ende =kleiner eingestellt als an den übrigen Teilen. Ein so ausgerüstetes
Boot kann jetzt sehr stark schieben, d.h., es kann eine sehr enge Kurve fahren,
bevor der höchstzulässige Anstellwinkel an der Kurvenaußenseite erreicht wird.
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Die erforderliche Stabilität des Bootes in Quer-und Längsrichtung
bei Geradeausfahrt wird nur noch durch :die anderen, das aufrichtende Moment beeinflussenden
Faktoren, nämlich durch die Größe des zusätzlich eintauchenden Tragflächenteiles
und die metazentrische Höhe bewerkstelligt.
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Die Erfindung kann sowohl bei Tragflächensystemen mit quer unter dem
Bootsboden durchlaufendem Flügelteil (Abh. r bis 3) als auch bei Systemen mit getrennten
Einzelflügeln (Abb. q. und 5) angewendet werden.