DE2121338C3 - Tragflügelschiff - Google Patents

Description

mittleren Abschnitts im Normalschnitt (C-C) kleiner als der Anstellwinkel («,) der anschließenden seitlichen Abschnitte (3 ft) im Normalschnitt (D-D) ist.

3. Tragflügelschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Bugtragflügels (3) ein weitereir Tragflügel (8) angeordnet ist, dessen Spannweite (L) die Breite

C3 O tJ

bei den bekannten Ausbildungen erhebliche Querkomponenten der Auftriebskräfte, was insbesondere bei Fahrt in schrägem Wellengang zu Driftkräften

mittlere Abschnitt (3 a) einen Querneigungswinkel ((P₀) hat, der den Winkel (^₁) der anschließenden Abschnitte nicht übersteigt.

2. Tragflügelschiff nach Anspruch 1, dadurch 20 sprechenden Ungleichmäßigkeit des Querprofils der gekenzeichnet, daß der Anstellwinkel («„) des im Bereich des Hecktragflügels entstehenden Welle

führt. Der Hecktragflügel wird also ungünstig angeströmt, was seine Wirkung und sein Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand ungünstig beeinflußt.
25 Es konjmt hinzu, daß bei den bekannten Schiffen zur Erzielung ausreichender Stabilität und Seetüchtigkeit der Bugtragflügel eine beträchtliche Breite haben muß, was wiederum beim Manövrieren hinderlich ist.

(M) des Schiffsrumpfes (1) an dieser Stelle über 30 Schließlich entstehen an der Stelle des Durchschreitet, schneidens der Wasserlinie durch den Bugtragflügel

4. Tragflügelschiff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenabstand (K) des Tragflügels (8) vom Bugtragflügel (3) die Länge

der Sehne (C₁) des Bugtragilügels (3) auf dessen 35 führt, die die Seetüchtigkeit des Schiffes beeinträchtiseitlichen Abschnitten (3 b) nicht übersteigt. gen.

5. Tragflügelschiff nach Anspruch 3 oder 4, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflügel (8) Tragflügelschiff mit Tragflügeln in Tandemanordgeteilt ausgeführt ist, wobei der Abstand (N) zwi- nung zu entwickeln, das bei geringen Abmessungen sehen den inneren Enden der Teiltragflügel (8 a) 40' des Bugtragflügels gute Seetüchtigkeit und einen gudie Breite (M) des Schiffsrumpfes (1) an dieser ten Wirkungsgrad aufweist.

Stelle nicht übersteigt. Ausgehend von der eingangs beschriebenen be-

6. Tragflügelschiff nach einem der An- kannten Ausbildung wird hierzu erfindungsgemäß Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorgeschlagen, daß die seitlichen Abschnitte des zwischen dem Bugtragflügel (3) und dem Heck- 45 Bugtragflügels mit in Richtung von der Mittellängstragflügel (4) hinter dem Gewichtsschwerpunkt schiffsebene zur Schiffsseite hin abnehmenden Quer-(5) und oberhalb der Wasserlinie (6) ein Mittel- neigungswinkeln geneigt sind und der mittlere tragflügel (9) mit einem kleinen Querneigungs- Abschnitt einen Querneigungswinkel hat, der den winkel (<p_t) und einer nicht geringeren Spann- Winkel der anschließenden Abschnitte nicht überweite (P) als die Kimmbreite (R) des Schiffsrump- 50 steigt.

pfes (1) an der Anschlußstelle des Mitteltragflü- An sich ist aus der deutschen Patentschrift

gels (9) angeordnet ist. 6 83 298 ein Schiff mit Unterwasser-Auftriebsflächen

in Tandemanordnung bekannt, bei dem der Bugtragflügel eine nach beiden Seiten hin abnehmende

55 Querneigung aufweist. Bei dieser bekannten Ausbildung handelt es sich jedoch nicht um ein vorliegend gattungsmäßig vorausgesetztes Tragflügelboot mit

)ie vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein voll auftauchendem Schiffskörper, und insbesondere gflügelschiff mit mehreren hintereinander an- bleibt auch der Bugtragflügel während des gesamten rdneten Tragflügeln, wobei der V-förmige Bug- 60 Betriebs voll eingetaucht.

bügel zwei geneigte seitliche Abschnitte aufweist, Erreicht werden soll mit diesem bekannten Unter-

:n obere Enden sich oberhalb der Wasserlinie bei wasser-Bugflügel eine Verbesserung der Umströgflügelfahrt befinden und der einen mittleren Ab- mung des Schiffsrumpfs im Sinne einer Widerstandslitt hat, dessen Tauchtiefe bei Tragflügelfahrt verringerung. Es ist also hier nichts von der vorlieier ist als die halbe Sehne an der Schnittstelle 65 gend gestellten Aufgabe einer Verbesserung der Fahr-Bugtragflügels mit der Wasseroberfläche. eigenschaften durch Beeinflussung der Querausbil-

in solches Tragflügelschiff ist aus der USA.-Pa- dung der Fahrtwelle durch den Bugtragflügel mit schrift 29 17 016 bekannt. auftauchenden Enden im Bereich des Hecktragflü-

gels bei einem voll auftauchenden Schiffsrumpf angesprochen.

Im übrigen geht die Abnahme der Querneigung dieses bekannten Unterwasserbugflügels so weit, daß seine Enden wieder abwärts geschwungen sind, so daß schon unter diesem Gesichtspunkt die Flügelenden nicht auftauchen wurden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des obigen Erfindungsvorschlags ist es, daß der Anstellwinkel des mittleren Abschnitts des Bugtragflügels im Normalschnitt kleiner als der Anstellwinkel der anschließenden seitlichen Abschnitte im Normalschnitt ist.

Es kann dabei zur Verbesserung der Übergangsfahrt weiterhin zweckmäßig sein, daB oberhalb des Bugtragflügels ein weiterer Tragflügel angeordnet ist, dessen Spannweite die Breite des Sclvifsrumpfes an dieser Stelle überschreitet. Dabei übersteigt zweckmäßigerweise der Höhenabstand dieses weiteren Tragflügels vom Bugtragfiügel nicht die Länge der Sehne des Bugtragflügels auf dessen seitlichen Abschnitten. Der weitere Tragflügel kann auch geteilt ausgeführt sein, wobei der Abstand zwischen den inneren Enden der Teiltragflügel die Breite des Schiffsrumpfes an dieser Stelle nicht übersteigt.

Eine weitere zweckmäßige Möglichkeit zur Ver- ^₅ besserung der Übergangsfahrt kann es sein, daß zwischen dem Bugtragflügel und dem Hecktragflügel hinter dem Gewichtsschwerpunkt und oberhalb der Wasserlinie ein Mitteltragflügel mit einem kleineren Querneigungswinkel und einer nicht geringeren Spannweite als die Kimmbreite des Schiffsrumpfes an der Anschlußstelle des Mitteltragflügels angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Gesamtansicht eines Tragflügelschiffes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Seitenansicht des Tragflügelschiffes mit der Andeutung der Wasserlinie für die Tragflügelfahrt,

Fig. 3 den Bug- und Hecktragflügel in perspektivischer Darstellung,

Fig.4 die Ansicht des Bugtragflügels in Richtung A der F i g. 2,

Fig. 5 die Ansicht des Bugtragflügels in Richtung B der F i g. 4,

F i g. 6 den Schnitt C-C in F i g. 4,

F i g. 7 den Schnitt D-D in Fi g. 4,

F i g. 8 den Schnitt E-E in F i g. 2,

F i g. 9 den Schnitt E-E in F i g. 2 mit einer zweiten Ausführungsvariante der Stabilisierungsfläche,

F i g. 10 den Schnitt F-F in F i g. 2,

Fig. 11 den Mittellängsschnitt durch das Tragflügelschiff gemäß der Erfindung.

Das Tragflügelschiff hat einen Rumpf 1 (F i g. 1), an dessen Unterteil mittels Stützen 2 ein Bugtragflügel 3 und ein Hecktragflügel 4 befestigt sind. Diese in einer Tandemanordnung hintereinander, nämlich vor bzw. hinter dem Gewichtsschwerpunkt 5 (F i g. 2) angeordnete Tragflügel 3 bzw. 4 erzeugen einen das Schiffsgewicht bei der Fahrt mit der Reisegeschwindigkeit ausgleichenden hydrodynamischen Auftrieb. Der Bugtragflügel 3 besteht aus einem mittleren horizontalen Abschnitt 3 a (F i g. 3) und sich an diesen beiderseits anschließenden geneigten seitlichen Abschnitt 3 b, die die Wasseroberfläche bei der Reisegeschwindigkeit (Tragflügelfahrt) des Schiffes durchschneiden. Die oberen Enden der seitlichen Abschnitte 3 b befinden sich also bei Tragflügelfahrt oberhalb einer Wasserlinie 6, während der mittlere Abschnitt 3a dieses Tragflügels unterhalb der Wasserlinie 6 in der Tauchtiefe // (F i g. 4) liegt. Hierbei ist diese Tauchtiefe // größer als die Hälfte der an der Schnittstelle der seitlichen Abschnitte 3 b mit der Wasseroberfläche bei Reisegeschwindigkeit gemessenen Sehne c des Bugtragflügels 3 (F i g. 5).

Der Hecktragflügel 4 ist hinter dem Bugtragflügel 3 in solch einem Abstand angeordnet, daß er auf dem aufsteigenden Stück 6 a (F i g. 2 und 3) der viurch die Verformung der freien Wasseroberfläche hinter dem Bugtragflügel 3 bei der Reisegeschwindigkeit des Schiffes entstehenden Welle liegt.

Jeder seitliche Abschnitt 3 b des Bugtragflügels 3 ist mit veränderlichen, in Richtung von der Mitteilängsschiffsebene 7 zur Schiffsseite hin abnehmenden Querneigungswinkcln y,, </■., und </., (Fig. 4) ausgeführt, und zwar so, daß 7 , > 7., > ψ₃ gilt. Dieses Verhältnis der Querneigungswinkel </<,, φ., und ψ_Λ gilt, ausgehend von einer nicht weniger als der Hälfte der obengenannten Sehne <■ des Bugtragflügels 3 entsprechenden Tauchtiefe H bezüglich der Wasserlinie 6, also oberhalb dieser Eintauchtiefe.

Der Querneigungswinkel </■„ des mittleren Abschnittes 3 a darf nicht den Winkel φ_ι der seitlichen Abschnitte 3 b an deren Anschlußstelle an den mittleren Abschnitt 3 σ übertreffen und kann beispielsweise gleich Null sein, wie dies in F i g. 3 und 4 gezeigt ist.

Die Art und Weise, wie sich die Qucrneigungswinkel q>_v <p₂ und φ₃ der seitlichen Abschnitte 3 b, angefangen von der genannten Tauchtiefe H, ändern, kann auch anders, beispielsweise kontinuierlich sein, wenn die seitlichen Abschnitte 3/) nach einem Kreisbogen ausgebildet werden.

Falls der mittlere Abschnitt 3 a mit einer Querneigung von Null oder mit einem Winkel y>₀, der kleiner als der Winkel Cp₁ ausgeführt wird, sind die Anstellwinkel λ₀ (Fig. 6) im Normalschnitt C-C des mittleren Abschnittes 3 α kleiner als die Anstellwinkel a, (F i g. 7) im Normalschnitt D-D der in einer mehr als der halben Sehne c entsprechenden Tauchtiefe H befindlichen seitlichen Abschnitte 3 b.

Hinter dem Bugtragflügel 3 ist in einem die Größe der Endsehne c (F i g. 5) der seitlichen Abschnitte 3 b nicht übersteigenden höhenmäßigen Abstand K (F i g. 8) ein weiterer Tragflügel 8 angeordnet, wobei die Spannweite L dieses Flügels größer oder gleich der Breite M des Rumpfes 1 des Tragflügelschiffes an der Befestigungsstelle des weiteren Tragflügels 8 ist.

Der weitere Tragflügel 8 kann aus zwei symmetrisch zur Mittellängsschiffscbcne 7 liegenden Abschnitten 8 a (F i g. 9) ausgeführt werden. Hierbei ist der Abstand N zwischen den der Mittellängsschiffsebene 7 zugewandten Innenenden dieser Abschnitte u α kleiner als die Breite M des Rumpfes 1 des Tragflügelschiffes an dieser Stelle.

Zwischen dem Bugtragflügel 3 und dem Hecktragflügel 4 ist hinter dem Gewichtsschwerpunkt und oberhalb der Wasserlinie 6 ein Mitteltragfiügel 9 mit einem kleinen, vorzugsweise nicht über 15^C' betragenden Querneigungswinkel y₄ und einer größeren Spannweite P als die Kimmbreitc des Schiffsrumpfes 1 an der Anschlußstelle (Fig. 10) angeordnet.

Im mittleren Abschnitt 3 α des Bugtragflügeis 3 ist symmetrisch zur Miltellängsschiffsebene7 an der

Profilhinterkantc eine schwenkbare Klappe 10 (Fig. 1) montiert. Derartige Klappen 11 sind an den seitlichen Enden des Hecktragflügels 4 angeordnet.

Bei der Tragflügelfahrt des Tragflügelschiffes verformt der Bugtragflügel 3 die freie Wasseroberfläche, wodurch eine Welle entsteht, in deren aufsteigendem Stück 6 α der Hecklragflügel 4 gleitet. Diese Ausführung des Bugtragflügels 3, also die mit Annäherung der seitlichen Abschnitte 3 ft an die freie Wasseroberfläche abnehmenden Querneigungswinkeln </,, <P₂ und ψ_Ά der seitlichen Abschnitte und der festgelegte Zusammenhang zwischen den Anstellwinkeln λ₀ und (X₁ gewährleisten eine in Querrichtung gleichmäßigere Form 12 (Fig. 3) des Wellentals an der Anschlußstelle des Hecklragflügels 4 und eine gleichmäßigere Verteilung der Anströmungswinkel« der positiven Strömungsschräge des Tragflügels über dessen Spannweite. Dies vergrößert die Wirksamkeit der Zusaminenwirkung der Tragflügel 3 und 4 in Tandemanordnung und gewährleistet eine Vergrößerung des hydrodynamischen Auftriebs.

Darüber hinaus läßt diese Ausführung des Bugtragflügels 3 infolge der Querneigung der unteren Enden der seitlichen Abschnitte 3 b eine beträchtliche Tauchtiefe des mittleren Abschnittes 3 a zu, während die oben beschriebene Verkleinerung des Querneigungswinkels der seitlichen Abschnitte 3 ft zur Verringerung der Driftkräfte bei der Fahrt im schrägen Seegang beiträgt und eine Vergrößerung des Hebelarmesd (Fig. 8) der aufrichtenden Kräfte 13 (Fig. 8) bezüglich des Gewichtsschwerpunkts5 bei Krängung zur Folge hat, was die Schiffsstabilität bei Tragflügelfahrt bei vergrößertem Anstauchen und verkleinerter Spannweite des Tragflügels 3 sicherstellt.

Dies alles gewährleistet in seiner Gesamtheit eine Verbesserung der Seefähigkeit und der Betriebseigenschaften des Tragflügelschiffs.

Beim Übergang auf die Tragflügel fahrt trägt der weitere Tragflügel 8, indem er den dynamischen Auftrieb erhöht, dazu bei, den Vorderteil des Schiffsrumpfes 1 bei kleinen Geschwindigkeiten vom Wasser abzuheben. Hierbei gewährleistet der weitere Tragflügel 8 eine Stabilitätsreserve des Schiffes in den Übergangsphasen der Fahrt ohne Vergrößerung der Spannweite des Bugtragflügels 3, wenn der Vorderteil des Schiffsrumpfes 1 sich zu heben beginnt

ίο und die seitlichen Abschnitte 3 ft des zur Erhöhung der Seefähigkeil vom Schiffsrumpf entfernteren Bugflügels 3 noch voll eingetaucht sind, z. B. bei einer der Wasserlinie 14 (Fi g. 11).

Der Mitteltragflügel 9 gewährleistet, indem er in den Uoergangsphasen der Fahrt die Strömungsschräge des Bugtragflügels wirksam ausnutzt und einen kleinen Querneigungswinkel <p₄ aufweist, bei relativ hoher Auftriebseigenschaft eine Vergrößerung des gesamten hydrodynamischen Auftriebes und eine Verkleinerung der Wellen- und Spritzwasscrbildung im Heck durch Verformung der auflaufenden Wasserströmung, beispielsweise bei der Wasserlinie 15, was eine Verminderung des Widerstandes beim Übergang auf Tragflügelfahrt sowie eine Verbesserung der Slarteigenschaften zur Folge hat.

Die von einem nicht gezeigten Stabilisierungssystem gesteuerten schwenkbaren Klappen 10 und 11 werden zum teilweisen Ausgleich der bei der Fahrt des Schiffes im Seegang entstehenden Störkräfte ausgenutzt, was eine Verringerung der Spitzenbeanspruchungen und eine Erhöhung der Bequemlichkeit und des Komforts für die Fahrgäste und Besatzung, d. h. eine Erhöhung der Seetüchtigkeit des Schiffes, gewährleistet.

Zur Regelung des Auftriebes der Tragflügel 3 und 4 können auch andere bekannte Verfahren der Auftriebsänderung, beispielsweise eine Belüftung der Tragfläche, verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprücne:
   1. Tragflügelschiff mit mehreren hintereinan-

   Bei Reisefahrt wird der Schiffskörper von einer vorderen und einem hinteren Tragflügel getragen Der Abstand dieser beiden Tragflügel voneinande ist so gewählt, daß der Hecktragflügel im Bereich de

   - - -_-_- ν 1 ti* ^YP

   der angeordneten Tragflügeln, wobei der V-för- 5 aufsteigenden Schräge, der durch die Verformun] mige Bugtragflügel zwei geneigte seitliche Ab- der freien Wasserfläche durch den Bugtragflügel ent schnitte aufweist, deren obere Enden sich ober- standenen Welle liegt.

   halb der Wasserlinie bei TragfJügelfahrt befinden Bei der bekannten Ausbildung weist der Bugtrag

   und der einen mittleren Abschnitt hat, dessen flügel einen konstanten Querneigungswinkel (Winke Tauchtiefe bei Tragflügelfahrt größer ist als die 10 der V-Stellung) seiner seitlichen Abschnitte auf. Ei halbe Sehne an der Schnittstelle des Bugtragflü- sind auch Bugtragflügel bei Schiffen der vorausgegels mit der Wasseroberfläche, dadurch ge- setzten Bauart bekannt, deren Querneigungswinkel kennzeichnet, daß die seitlichen Abschnitte mit wachsender Entfernung von der Mittschiffsebene (3 b) mit in Richtung von der Mittellängsschiffs- zunimmt.

   ebene (7) zur Schiffsseite hir« abnehmendem Quer-^ei₅ Nachteilig ist bei solchen Schiffen, daß bei Reiseneig-ingswinkeln (<?,, φ,, <p₃) geneigt sind und der fahrt und in denjenigen Übergangsphasen, bei denen

   die Bugflügelenden bereits aufgetaucht sind, die Strömung durch den BugtragflügeJ eine erhebliche Verformung in Querrichtung erfährt, was zu einer ent