DE1157956B

DE1157956B - Schnellschiff mit Unterwassertragflaechen

Info

Publication number: DE1157956B
Application number: DEW30621A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Reder
Original assignee: IAWESERIA FLUGZEUGBAU GES MIT
Current assignee: IAWESERIA FLUGZEUGBAU GES MIT
Priority date: 1961-08-28
Filing date: 1961-08-28
Publication date: 1963-11-21
Also published as: GB1003592A; US3183871A

Description

Schnellschiff mit Unterwassertragflächen Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnellschiff für über- oder Unterwasserfahrt mit an schwenkbaren Tragsäulen angebrachten Unterwassertragflächen.
Bei bisher bekannten überwasserschiffen dieser Art können die Tragsäulen mit den Unterwassertragflächen bei Fahrt in flachem Wasser, z. B. bei Anlegemanövern im Hafen u. dgl., aus der Stellung für die überwasserschnellfahrt ganz aus dem Wasser herausgeschwenkt werden. Die für die Schnellfahrt benötigten, an den Tragsäulen oder Unterwassertragflächen angebrachten Propeller werden dann mit den Tragsäulen herausgeschwenkt; es müssen deshalb noch am Schiffsrumpf angebrachte, auch für flache Gewässer geeignete Propeller und deren Antriebe zusätzlich vorgesehen sein.
Nach einem anderen Vorschlag können die Tragsäulen mit den daran befindlichen tragenden Flächen in den Bootsrumpf eingezogen werden, um bei Unterwasserfahrt den Widerstand zu verringern.
Ferner wurde bereits vorgeschlagen, unbewegbar angebrachte senkrechte Tragsäulen und die an diesen angebrachten Wassertragflächen mit Steuerklappen zu versehen.
Weiter sind Antriebe bekannt, die es erlauben, den Propeller seitlich nach oben zu schwenken, ohne daß er aus dem Wasser taucht. Hierbei wird vor allem der Zweck verfolgt. durch die nun nicht mehr in der Schiffsmittellinie wirkende Vortriebskraft Steuermomente zu erzeugen.
Die hier beschriebene Erfindung zeigt nun, wie ein solches Schiff auf zweckmäßige Art für über- und Unterwasserfahrt ausgebildet werden kann.
Erfindungsgemäß sind die Tragsäulen mit den daran angebrachten Wassertragflächen derart seitlich schwenkbar, daß sie von der unteren Senkrechtstellung bis zur Waagerechten in mehreren betriebsfähigen Lagen feststellbar sind und in der waagerechten Stellung oder den etwa waagerechten Stellungen die Säulen als Ouertriebsflächen wirken, während die Wassertragflächen zur Seitensteuerung dienen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl Tragsäulen als auch Wassertragflächen mit an der Hinterkante angebrachten Steuerklappen versehen; auf diese Weise ist eine Steuerbarkeit des Schiffes um alle Achsen in jeder Schwenkstellung der Tragsäulen gewährleistet.
Ferner ist eine Umschaltvorrichtung für die Betätigung der Steuerklappen vorgesehen, die mit der Schwenkbewegung der Tragsäulen in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel so gekoppelt ist, daß die Umschaltung der Steuerleitungen auf die jeweils erforderliche Steuerfunktion selbsttätig erfolgt. Sind die Tragsäulen in eine solche Betriebslage verschwenkt, daß sie als Quertriebsflächen wirken, und sind die Steuerklappen der Tragflächen auf Untertrieb eingestellt, dann ist es vorteilhaft, den Tragsäulen eine negative V-Stellung zu geben. Dadurch erreicht man eine querstabilisierende Wirkung, weil die ganze Fläche stärkeren Untertrieb bewirkt als ihre durch die V-Stellung bedingte Projektion.
Will man bei bestimmten Schiffskonstruktionen einen stärkeren Untertrieb erzeugen, dann können die Tragsäulen von vornherein derart befestigt sein, daß sie bei einer Betriebslage, in der sie als Tragflächen wirken, einen negativen Anstellwinkel aufweisen; legt man besonderen Wert auf Auftriebswirkung, dann ist ein positiver Anstellwinkel zu wählen.
Den Wassertragflächen kann man durch entsprechende Aufhängung und Kinematik ebenfalls einen positiven oder negativen Anstellwinkel geben, der beliebig und kontinuierlich einstellbar ist.
Die erfindungsgemäßen Tragsäulen und Wassertragflächen erlauben es, in der unteren Senkrechtstellung der Tragsäulen die Wassertragflächen paarweise zu einer einzigen Tragfläche zusammenzufassen; dadurch erzielt man ein verbessertes Seitenverhältnis.
Antriebsmittel brauchen nur an den Tragsäulen oder den Wassertragflächen, nicht mehr am Schiffsrumpf, angebracht zu sein. Es können Strömungs-oder Strahlantriebe oder Propeller verwendet werden. Ferner können Verstelleinrichtungen zum Ändern der Blattwinkelsteigung vorgesehen sein.
Weitere Vorteile und Besonderheiten ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus den Zeichnungen.
Die- Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 4 beispielsweise dargestellt: Fig.1 zeigt ein tauchfähiges Schnellboot bei Schnellfahrt über Wasser- auf Wassertragflächen fahrend; in Fig. 2 ist das gleiche Boot mit nahezu waagerecht geschwenkten Tragsäulen in Sehrohrtiefe fahrend dargestellt; Fig. 3 gibt das gleiche Boot in Ansicht von hinten wieder; Fig.4 zeigt ein nicht tauchfähiges Schiff in Ansicht von hinten mit den schwenkbaren Tragsäulen in verschiedenen Betriebslagen.
Der Bootskörper 1 eines U-Bootes (Fig. 1 bis 3) oder 1' eines nicht tauchfähigen Schnellbootes, z. B. eines gekielten Stufengleitbootes (Fig. 4), trägt zwei vordere Gelenke 2 und (ein oder) zwei hintere Gelenke 2'. An diesen Gelenken 2 und 2' sind die Tragsäulenpaare 3 und 3' schwenkbar angebracht. Diese Tragsäulen sind mit Ruderklappen 4 und 4' versehen. Am unteren Ende der Tragsäulen befinden sich Wassertragflächen 5 und 5' mit Ruderklappen 6 und 6'. Die vorderen Tragsäulen 3 sind mit einem Gehäuse 7 für ein Umlenkgetriebe und mit einem Antriebspropeller 8 versehen, der als Zug- oder Druckpropeller ausgebildet sein kann; auch die hinteren Tragsäulenenden können mit (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Vortriebsmitteln versehen sein. Statt eines Propellerantriebes kann auch ein geeigneter Strömungs- oder Strahlantrieb verwendet werden.
Eine senkrechte oder nahezu senkrechte Betriebslage der Tragsäulenpaare 3 und 3' (Fig. 1) dient vorzugsweise der überwasser-Schnellfahrt, kann aber in genügend tiefen Gewässern auch bei Tauchfahrt verwendet werden und ermöglicht dadurch einen sehr schnellen übergang von überwasser-Schnellfahrt zu Tauchfahrt, und umgekehrt. Bei Überwasser-Schnellfahrt wird der gesamte Auftrieb dynamisch durch die Wassertragflächen 5 und 5' erzeugt. Die von Hand oder mittels Hilfsantriebs oder einer Steuerautomatik betätigten Ruderklappen 6 oder/und 6' regeln bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Tragsäulen 3 und 3' die Tauchtiefe und die Querlage bei über- und Unterwasserfahrt, während die Ruderklappen 4 oder/und 4' zur Seitensteuerung dienen. Außerdem können die Wassertragflächen 5 oder/und 5' derart aufgehängt sein, daß deren Anstellwinkel positiv oder negativ geändert werden kann. Eine Steuerung ist somit allein durch den Ausschlag der Ruderklappen 4 oder/und 4' oder allein durch die Änderung des Anstellwinkels der Wassertragflächen 5 oder/und 5' oder durch die Kombination dieser Möglichkeiten erzielbar. Für Fahrten in flachen Gewässern und bei Tauchfahrten können die Tragsäulen 3 und 3' in eine horizontale oder nahezu horizontale Lage geschwenkt werden (Fig.2). In dieser Betriebslage wirken die Tragsäulen 3 und 3' als Tragflächen, die mit ihren Ruderklappen 4 und 4' je nach Ruderausschlag dynamischen Auftrieb oder Untertrieb erzeugen. Die großen Flächen der Tragsäulen können auch bei langsamer Fahrt so starken Untertrieb erzeugen, daß ein U-Boot ohne Fluten von Tauchtanks unter Wasser gedrückt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei dieser Betriebslage besteht darin, daß der Propellerschub in Höhe des Fahrzeugschwerpunktes wirkt, so daß keine starken aufbäumenden Momente auftreten können, die ausgesteuert werden müßten.
Sollen größere Untertriebs- oder Auftriebskräfte erzielt werden, so können die Tragsäulen von vornherein mit negativem oder positivem Anstellwinkel versehen sein, indem man die Gelenke 2 und 2' in einen entsprechenden Winkel geneigt zur Fahrtrichtung einbaut.
In der in Fig.2 gezeigten Betriebsstellung der Tragsäulen 3 und 3' nehmen die Wassertragflächen 5 und 5' eine annähernd senkrechte Lage ein, so daß sie mit ihren Ruderklappen 6 und 6' als Seitenleitwerke wirken; auch in dieser Stellung ist hinsichtlich der Steuerung die zu Fig. 1 beschriebene Auswahl- bzvw. Kombinationsmöglichkeit gegeben. In der Steueranlage ist eine nicht gezeichnete Umschaltvorrichtung (z. B. ein hydraulisch wirkendes Umschaltventil) vorgesehen, die die Umschaltung der Steuerleitungen durch die Schwenkung der Säulen selbsttätig bewirkt, sobald diese einen bestimmten Winkel erreicht.
In der Ansicht des U-Bootes, von hinten (Fig. 3) taucht das Boot im Ruhezustand bis zur Wasserlinie WL1 ein. Aus dem Wasser ragen nur kleine Aufbauten 9 und das Sehrohr bzw. der Schnorchel 1ü, die nur geringen statischen Auftrieb erzeugen, der für Tauchfahrten leicht durch den dynamischen Untertrieb der Tragsäulen in der Betriebslage B kompensiert werden kann. Soll auch in Ruhelage getaucht werden können, so sind nur relativ kleine Fluttanks erforderlich.
Bei der in Fig. 2 dargestellten und in Fig. 3 voll ausgezogenen Stellung der Tragsäulen in der Betriebslage B fährt das U-Boot auf Sehrohrtiefe mit der Wasserlinie WL 3; dabei ist es günstig, den Tragsäulen eine negative V-Stellung mit dem Winkel a und ä zu geben, die bei Untertrieb eine querstabilisierende Wirkung ergibt.
Bei der in Fig.3 strichpunktiert gezeichneten Stellung der Tragsäulen in der Betriebslage A mit der Wasserlinie WL2 fährt das U-Boot in überwasser-Schnellfahrt, wie zu Fig. 1 beschrieben.
Die Verwendung der Erfindung für überwasserschiffe ist in Fig. 4 für ein gekieltes Stufengleitboot dargestellt.
Bei der Stellung der Tragsäulen 3 und 3' in der (voll ausgezogenen) Betriebslage A wird das Boot bei Schnellfahrt durch die Wassertragflächen 5 und 5' ganz aus dem Wasser herausgehoben wie das U-Boot in Fig. 1; die Wasserlinie verläuft bei WL 2. Hierbei ist weiter gezeigt, daß die Wassertragflächen 5' unter der Schiffsmitte so weit zusammengebracht werden können, daß sie eine zusammenhängende Fläche von verbessertem Seitenverhältnis bilden. Die gleiche Verbindung von zwei seitlichen Tragflächen zu einer zentralen Tragfläche ist auch mit den vorderen Wassertragflächen 5 möglich.
Bei Ausfall der Steuerautomatik, die die Tauchtiefe bei Schnellfahrt selbsttätig einsteuert, oder aus sonstigen Gründen kann eine hinsichtlich der Tauchtiefe angesteuerte Tragflächenfahrt erwünscht sein. Dazu brauchen die Tragsäulen nur in die strichpunktiert gezeichnete Betriebslage C verschwenkt zu werden, wodurch das fahrende Boot bis zur Wasserlinie WL 4 herausgehoben wird. Die Wassertragflächen und die Tragsäulen stellen dann teilgetauchte Tragflächen dar.
Im Ruhezustand und bei langsamer Fahrt sinkt das Gleitboot bis zur Wasserlinie WL 1 ein. Für Fahrten in seichten Gewässern werden die Tragsäulen so weit nach oben verschwenkt, daß die Antriebspropeller 8 noch unter dem Wasserspiegel bleiben, wie die (in Fig. 4 strichpunktiert gezeichnete) Betriebslage D erkennen läßt. Man kann dann das vordere oder hintere Tragsäulenpaar ganz aus dem Wasser herausschwenken, wie es in Fig. 4 (Betriebslage D) für das hintere nicht mit Antriebsmitteln versehene Tragsäulenpaar 3' angedeutet ist.
Beim Anlegen im Hafen und zwecks Reinigung oder Reparatur können die Tragsäulen der U-Boote und Gleitboote ganz hochgeklappt werden, wie es in Fig.4 durch die strichpunktiert gezeichnete Stellung E angedeutet ist.
Das Verschwenken der Tragsäulen kann z. B. hydraulisch mittels einer hier nicht näher beschriebenen an sich bekannten Kinematik bewirkt werden.
Der Antrieb kann beispielsweise durch einen Strömungsmotor u. dgl. oder auch durch Propeller erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schnellschiff für Über- und Unterwasserfahrt mit Wassertragflächen, die an seitlich schwenkbaren Tragsäulen angebracht und mit Antriebsmitteln versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragsäulen (3, 3') mit den daran angebrachten Wassertragflächen (5, 5') derart seitlich schwenkbar angebracht sind, daß sie von der unteren Senkrechtstellung bis zur Waagerechten in mehreren betriebsfähigen Lagen feststellbar sind, so daß die Säulen (3, 3') in waagerechter oder etwa waagerechter Lage als Quertriebsflächen und die Wassertragflächen (5, 5') als Seitenleitwerke wirken.
2. Schnellschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Wassertragflächen (5, 5') und Säulen (3, 3') mit an sich bekannten Steuerklappen (6, 6' bzw. 4, 4') versehen sind.
3. Schnellschiff nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine mit der Schwenkbewegung der Säulen (3, 3') derart gekoppelte Umschaltvorrichtung für die Steuerung der Steuerklappen (4, 4'; 6, 6'), daß die Umschaltung der Steuerleitungen auf die jeweils erforderliche Steuerfunktion selbsttätig in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel der Säulen (3, 3') erfolgt.
4. Schnellschiff nach Anspruch 1 bis 3, bei dem die Steuerklappen (4, 4') der Säulen (3, 3') auf Untertrieb eingestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als Quertriebsflächen dienenden Säulen (3, 3') eine negative V-Stellung besitzen.
5. Schnellschiff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Quertriebsflächen dienenden Säulen (3, 3') einen positiven oder negativen Anstellwinkel besitzen, wenn sie insbesondere als Auftriebs- oder Untertriebsflächen verwendet werden.
6. Schnellschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Wassertragflächen (5, 5') in an sich bekannter Weise verstellbar ist.
7. Schnellschiff nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertragflächenpaare (5, 5') in der unteren Senkrechtstellung der Säulen (3, 3' in Fig. 4) in an sich bekannter Weise eine zusammenhängende Tragfläche bilden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 882 517, 755 324; französische Patentschriften Nr. 400 491,1154146; USA.-Patentschrift Nr. 2 749 871; »Hansa«, 1960, S. 449, Bild 11 und 12.