DE1157956B - Fast ship with underwater hydrofoils - Google Patents
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Description
Schnellschiff mit Unterwassertragflächen Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnellschiff für über- oder Unterwasserfahrt mit an schwenkbaren Tragsäulen angebrachten Unterwassertragflächen.High speed ship with underwater hydrofoils The invention relates on a high-speed ship for over- or underwater travel with swiveling support columns attached underwater hydrofoils.
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.In previously known surface ships of this type, the support pillars with the underwater hydrofoils when driving in shallow water, e.g. B. during mooring maneuvers in the harbor and the like, from the position for the overwater speed trip completely out of the water be swung out. The ones required for high-speed travel on the support pillars Propellers attached to underwater hydrofoils are then attached to the support pillars swiveled out; therefore, there must still be attached to the ship's hull, even for flat ones Propellers suitable for waters and their drives must also be provided.
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.According to another proposal, the support columns with the attached load-bearing surfaces are drawn into the boat hull in order to prevent the Decrease resistance.
Ferner wurde bereits vorgeschlagen, unbewegbar angebrachte senkrechte Tragsäulen und die an diesen angebrachten Wassertragflächen mit Steuerklappen zu versehen.Furthermore, it has already been proposed that immovable vertical Support pillars and the attached water support surfaces with control flaps Mistake.
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.Drives are also known which allow the propeller to be moved laterally to swivel upwards without diving out of the water. This is mainly the purpose pursued. by the now no longer acting in the ship's center line Propulsion force to generate control torques.
Die hier beschriebene Erfindung zeigt nun, wie ein solches Schiff auf zweckmäßige Art für über- und Unterwasserfahrt ausgebildet werden kann.The invention described here now shows how such a ship can be trained in an expedient way for sailing above and below the water.
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.According to the invention are the support columns with the attached water support surfaces can be swiveled sideways in such a way that it extends from the lower vertical position to the horizontal can be determined in several operational positions and in the horizontal position or the approximately horizontal positions, the columns act as Ouertriebsflächen, while the hydrofoils are used for lateral steering.
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.In a further embodiment of the invention, both support columns are as also provide water support surfaces with control flaps attached to the rear edge; in this way the ship can be steered about all axes in every pivot position the support pillars guaranteed.
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.Furthermore, there is a switching device for the actuation of the control flaps provided with the pivoting movement of the support columns depending on the pivot angle is coupled so that the switching of the control lines to the required Control function takes place automatically. Are the support pillars in such an operating position pivoted that they act as transverse drive surfaces, and the control flaps are the If the wings are set to underdrive, then it is advantageous to use the support columns to give a negative V-position. This achieves a cross-stabilizing effect Effect, because the whole surface causes more underdrive than yours due to the V-position conditional projection.
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.If you want a stronger understatement in certain ship designs generate, then the support columns can be attached from the outset in such a way that they in an operating position in which they act as wings, a negative angle of attack exhibit; If you place particular emphasis on the buoyancy effect, then it is a positive one To choose angle of attack.
Den Wassertragflächen kann man durch entsprechende Aufhängung und Kinematik ebenfalls einen positiven oder negativen Anstellwinkel geben, der beliebig und kontinuierlich einstellbar ist.The water bearing surfaces can be fixed by appropriate suspension and Kinematics also give a positive or negative angle of attack, whichever and is continuously adjustable.
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.The support columns and water support surfaces according to the invention allow in the lower vertical position of the support columns, the water support surfaces in pairs to combine into a single wing; this achieves an improved one Aspect ratio.
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.Propulsion means only need on the support pillars or the water support surfaces, no longer to be attached to the ship's hull. It can be flow or jet propulsion or propellers can be used. Adjustment devices can also be used be provided to change the pitch of the blade angle.
Weitere Vorteile und Besonderheiten ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus den Zeichnungen.Further advantages and special features emerge from the description of the exemplary embodiments and from the drawings.
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.The invention is illustrated with reference to FIGS. 1 to 4, for example: Fig. 1 shows a submersible speedboat at high speed over water on water hydrofoils driving; in Fig. 2 is the same boat with support columns pivoted almost horizontally shown driving in periscope depth; Fig. 3 gives the same boat in view of back again; 4 shows a non-submersible ship in a view from the rear with the swiveling support columns in different operating positions.
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.The hull 1 of a submarine (Fig. 1 to 3) or 1 'one is not submersible speedboat, e.g. B. a keeled step boat (Fig. 4), carries two front joints 2 and (one or) two rear joints 2 '. At these joints 2 and 2 ', the pairs of supporting columns 3 and 3' are pivotably attached. These supporting pillars are provided with rudder flaps 4 and 4 '. Located at the bottom of the support pillars water wings 5 and 5 'with rudder flaps 6 and 6'. The front support pillars 3 have a housing 7 for a deflection gear and a drive propeller 8 provided, which can be designed as a pulling or pushing propeller; also the rear ones Support column ends can be propelled with (not shown in the drawings) be provided. Instead of a propeller drive, a suitable flow or jet propulsion can be used.
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.A vertical or almost vertical operating position of the pairs of supporting pillars 3 and 3 '(Fig. 1) is preferably used for overwater high-speed travel, but can do enough deep waters can also be used during diving trips and thus enables a very quick transition from overwater high-speed to diving, and vice versa. During high-speed overwater travel, the entire buoyancy is generated dynamically by the hydrofoils 5 and 5 'generated. By hand or by means of an auxiliary drive or an automatic control system actuated rudder flaps 6 and / or 6 'regulate in the position shown in FIG of the support pillars 3 and 3 'the diving depth and the bank position when traveling above and below the water, while the rudder flaps 4 and / or 4 'are used for side steering. Also can the water bearing surfaces 5 and / or 5 'be suspended in such a way that their angle of attack can be changed positively or negatively. A control is thus through alone the deflection of the rudder flaps 4 and / or 4 'or just by changing the Angle of attack of the water bearing surfaces 5 and / or 5 'or through the combination of these Opportunities achievable. For trips in shallow water and for diving trips you can the support columns 3 and 3 'pivoted into a horizontal or almost horizontal position (Fig. 2). In this operating position, the support columns 3 and 3 'act as wings, the dynamic lift with their rudder flaps 4 and 4 'depending on the rudder deflection or create understatement. The large areas of the support pillars can also be used at slower speeds Drive so strong an understatement that a submarine without flooding of diving tanks is pressed under water. Another major advantage in this operating location consists in the fact that the propeller thrust acts at the level of the vehicle's center of gravity, so that no strong rearing moments can occur that are controlled would have to.
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.If greater downforce or uplift forces are to be achieved, so the support columns can have a negative or positive angle of attack from the outset be provided by tilting the joints 2 and 2 'at an appropriate angle to the direction of travel.
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 the operating position of the support columns 3 and 3 'shown in FIG. take the water bearing surfaces 5 and 5 'an approximately vertical position, so that they act as rudders with their rudder flaps 6 and 6 '; also in this position is the selection or described for Fig. 1 with regard to the control. Possible combinations given. A switching device (not shown) is installed in the control system (e.g. B. a hydraulically acting changeover valve) is provided, the switching of the Control lines automatically caused by the pivoting of the columns as soon as they are reached a certain angle.
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.In the view of the submarine, from behind (Fig. 3), the boat emerges in the Rest state up to the water line WL1. Only small structures protrude from the water 9 and the periscope or the snorkel 1ü, which only generate low static buoyancy, which is easy for diving trips thanks to the dynamic underdrive of the support columns in the Operating position B can be compensated. Should it be possible to dive in a resting position, so only relatively small flood tanks are required.
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.In the position of the support columns in the operating position B shown in FIG. 2 and fully extended in FIG. 3, the submarine travels to periscope depth with the water line WL 3; It is advantageous to give the support columns a negative V-position with angles a and a, which results in a transversely stabilizing effect when underdrive.
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.In the position of the support columns shown in dash-dotted lines in FIG in operating position A with waterline WL2, the submarine travels at high speed above the water, as described for FIG.
Die Verwendung der Erfindung für überwasserschiffe ist in Fig. 4 für ein gekieltes Stufengleitboot dargestellt.The use of the invention for surface ships is shown in Fig. 4 for a keeled stepped planing boat shown.
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.When the support columns 3 and 3 'are in the (fully extended) operating position A, the boat is lifted completely out of the water when traveling at high speed through the water-bearing surfaces 5 and 5', like the submarine in FIG. 1; the water line runs at WL 2. It is also shown that the water bearing surfaces 5 'under the ship's center can be brought together so far that they form a coherent surface with an improved aspect ratio. The same connection of two side wings to form a central wing is also possible with the front water wings 5.
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.If the automatic control system fails, the diving depth at high speed steers in automatically, or for other reasons, one may have regard to the diving depth controlled wing flight may be desirable. The support pillars only need in the operating position C shown in dash-dotted lines to be pivoted, whereby the moving boat is lifted out to waterline WL 4. The hydrofoils and the support pillars then represent partially submerged wings.
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.In the idle state and at slow speed, the planing boat sinks to Waterline WL 1 a. For trips in shallow waters, the support pillars are like this pivoted far upwards that the drive propeller 8 is still below the water level remain, as the operating position D (shown in phantom in FIG. 4) can be seen leaves. The front or rear pair of supporting pillars can then be completely removed from the water Swing out, as in Fig. 4 (operating position D) for the rear not with drive means provided support column pair 3 'is indicated.
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.When mooring in port and for cleaning or repair, the The support columns of the submarines and planing boats are completely folded up, as shown in Fig. 4 is indicated by the position E shown in dash-dotted lines.
Das Verschwenken der Tragsäulen kann z. B. hydraulisch mittels einer hier nicht näher beschriebenen an sich bekannten Kinematik bewirkt werden.The pivoting of the support columns can, for. B. hydraulically by means of a Kinematics known per se, not described in more detail here, are effected.
Der Antrieb kann beispielsweise durch einen Strömungsmotor u. dgl. oder auch durch Propeller erfolgen.The drive can, for example, by a flow motor and the like. or by propellers.
Claims (7)
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