DE634723C - Wassergleitfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Wassergleitfahrzeuge, deren Rumpf beim Übergang aus der Ruhelage zur Geschwindigkeit vollständig austaucht und deren dynamischen Auftrieb erzeugende Organe vollständig in das Auftriebsmedium tauchen.

Die bereits vorgeschlagenen Wassergleitfahrzeuge dieser Art bieten schwerwiegende Übelstände, infolge derer sie nur schwierig verwendbar sind.

So ist bei gewissen Fahrzeugen dieser Gattung nichts vorgesehen, um ein ständiges Gleichgewicht zwischen dem Tragvermögen und den anderen veränderlichen auf den Rumpf wirkenden Kräften (wie Gewicht, aerodynamische und hydrodynamische Druckkräfte, Schraubenzugkraft usw.) zu sichern. Bei anderen vorgeschlagenen Fahrzeugen sind zur Sicherung dieses Gleichgewichtes nur Mittel vorgesehen, die den in der Flugzeugtechnik angewandten ähnlich sind. Aber sowohl im Falle, daß es sich um eigenes Gleichgewicht, als auch im Falle, daß es sich um ein durch Steuerung erzieltes Gleichgewicht handelt, hat das Flugzeug die Möglichkeit, sich von einer genau waagerechten Bahn zu entfernen, bevor es das Gleichgewicht wiedergefunden hat, während die Wasserfahrzeuge diese Möglichkeit nicht haben. Daher sind diese Mittel für die letzteren nicht geeignet.

Andere Wassergleitfahrzeuge sehen besondere Mittel zur selbsttätigen Regelung der Tragfähigkeit der Austriebsorgane vor; diese Mittel sind aber ungenügend oder sehr umständlich und können unter gewissen Umständen derart in Unordnung geraten, daß die Steuerung sichi umschaltet und hierdurch die Sicherheit des Wasserfahrzeuges beeinträchtigt.

Jene Wassergleitfahrzeuge schließlich, bei denen zur Entlastung derselben Luft- oder Wassertragflächen vorgesehen sind, aber außerstande sind, den Rumpf vollständig herauszuheben, ergeben keine befriedigende Lösung der gestellten Aufgabe, den Rumpf und die Auftriebsorgane aus dem Wellenbereich zu bringen.

Die vorliegende Erfindung hilft allen diesen Übelständen ab und kennzeichnet sich hauptsächlich dadurch, daß hinter der Angriffslinie der durch die dynamischen Auftrieb erzeugenden Organe im Gleichgewicht zu haltenden Kräfte, vorzugsweise in kurzem Abstand von derselben, die gegenüber dem Rumpf oder gegenüber einem den Rumpf tragenden Gerüst nicht verstellbar ausgebildeten, dynamischen Auftrieb erzeugenden Organe und vor der genannten Angriffslinie, möglichst im großen Abstand von derselben, die Stabilisierungsorgane angeordnet sind, deren Auftriebswirkung gegenüber der jenigen

der dahinterliegenden Auftriebsorgane nur gering gehalten- ist, derart, daß der Rumpf oder das mit diesem verbundene Gerüst zur selbsttätigen Einstellung des Neigungswittkels der Auftriebsorgane Schwenkbewegun-■ gen um eine durch die Stabilisierungsorgane' hindurchgehende ideele Querachse ausführen" kann.

Die Erfindung wird an Hand der nur beispielshalber beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. In diesen stellen dar:

Fig. ι im Aufriß ein Wassergleitfahrzeug mit einer in das Wasser tauchenden Tragfläche, bei Fahrt, mit austauchendem Rumpf, Fig. 2 dasselbe im Grundriß, von unten gesehen,

Fig. 3 dasselbe in Vorderansicht, Fig. 4 eine Ausführungsform des Stabilisators in zwei Ansichten,

Fig. 5 ein Wassergleitfahrzeug mit einer in die Luft ragenden Tragfläche und . Fig. 6 eine Anlenkanordnung zwischen dem Rumpf und den gesamten Auftriebs- und Stabilisierungsorganen.

Bei -dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht das den dynamischen Auftrieb besorgende Organ aus einer vollständig in das Wasser tauchenden Fläche 2/ die mit dem Rumpf mittels eines Auslegers 3 verbunden ist, der beispielsweise in Form eines Kiels gestaltet ist und als Auftriebsfläche dient. Sie trägt die Anlenkung des Richtuugssteuers 4.

Der Vorderteil 1' stützt einen Querbalken 5 ' 35 ab, welcher die Anschlüsse der seitlichen Stabilisierungsschwimmer oder Hüllen 6 aufnimmt, die mit Bezug auf den Schwerpunkt der Vorrichtung weit nach vorn zu angeordnet sind.

40. Die wesentliche Bestimmung dieser Stabilisierungsschwimmer besteht darin, das Auftriebsorgan 2 in einem entsprechenden Angriffswinkel unter Wasser zu halten. Andernteils sichern die Schwimmer, wenn sie, wie dargestellt, doppelt zu beiden Seiten der Längsebene des Fahrzeugs angeordnet sind> die seitliche Stabilität der- Konstruktion.

Das Fahrzeug ist nach vorn zu zentriert, d. h. der Schwerpunkt ist nach vorn mit Bezug auf den Angriffspunkt aller auf das Fahrzeug sich äußernden Kräfte gelegen, wobei nicht nur der hydrodynamische, auf die Fläche 2 wirkende Druck, sondern auch die aerodynamischen auf das Fahrzeug sich ■55 äußernden Druckkräfte sowie der Zug der Schrauben usw. in Betracht kommen. Nur die Auftriebskraft der Schwimmer, aber nicht ihr Gewicht, ist aus dieser Kraftbestimmung ausgeschlossen."

Das Fahrzeug wird also das Bestreben haben, in das Wasser zu kippen, bis die teilweise Eintauchung der Schwimmer 6 ein Aufbäum- bzw. Gegenmoment erzeugt, das dem Kippmoment gleich ist. Ist die Fläche 2 :_; ,entsprechend bestimmt, um bei der Fahrt und ^tm eingetauchten Zustand den erforderlichen .«Auftrieb bzw. die erforderliche Tragfähigkeit '"•;zu sichern, so ergibt sich ein Wassergleitfahrzeug mit stabilem dynamischem Gleichgewicht. Nimmt man nämlich an, daß aus irgendeinem zufälligen Grund das Wassergleitfahrzeug seine Gleichgewichtslage verlassen hat und kippt, so wächst die Tragfähigkeit der Schwimmer 6, während jene der Fläche 2 kleiner wird, so daß sich ein Aufrichtungsmoment ergibt, welches alsbald das Fahrzeug in seine normale Lage zurückführt. Das gleiche ist der Fall, wenn durch eine gegenteilige Wirkung das Vorderteil sich aufbäumt.

Änderungen des Gewichts, der Geschwindigkeit —τ- in. .zulässigen und gegebenenfalls sehr großen Grenzen — schaffen jedesmal einen neuen Zustand des stabilen Gleichgewichts, dem sich das Wassergleitfahrzeug selbsttätig anpaßt. Nimmt beispielsweise die Geschwindigkeit ab, so taucht die Fläche 2 tiefer als die Schwimmer ein (weil die Tragfähigkeit hinten und nicht vorn kleiner wurde), und die Auftriebskraft steigt durch Änderung des Angriffswinkels bis der Gleichgewichtszustand neuerlich erreicht wird.

Das Fahrzeug paßt sich also durch seine Schwenkung um eine durch die Schwimmer gehende Querachse mit seinem Angriffswinkel den jeweiligen Erfordernissen an. Der Angriffswinkel kann ohne Nachteil zwei äußerste Werte erreichen, von denen der eine der Lage,der Fläche2 ungefähr am Wasserspiegel und der andere beinahe dem Eintauchen des Rumpfes entspricht. Die jeweiligen Gebrauchsbestimmungen sind bei der Konstruktion zur Wahl dieser äußersten Werte, nämlich des größten Winkels, der die Fahrt bei voller Belastung und bei kleiner Geschwindigkeit sichert, und des kleinsten Winkels, der der Höchstgeschwindigkeit des entlasteten Fahrzeugs entspricht, zu berücksichtigen.

Die Schwimmer können um eine lotrechte oder wesentlich lotrechte und mit Bezug auf ihren seitlichen Druckmittelpunkt - (Abtrieb) nach vorn gelegene Achse x~χ angelenkt sein. In dieser Weise wird erreicht, daß die Schwimmer keine störende Wirkung auf die Richtungsstabilität des Fahrzeugs bei der Fahrt ausüben. Die Drehung der Schwimmer um diese Achse kann gleichfalls gesteuert werden. Die Schwimmer können also als Steuer und gegebenenfalls als Bremsen durch Schwenkung dienen.

Die Anlenkung der Schwimmer um eine

waagerechte Achse y-y, die (Fig. 2) transversal nahe ihrem Auftriebsschwerpunkt gelegen ist, sichert ihnen eine feine Einstellbarkeit und schützt sie gegen den Anprall der Wogen.

Durch Herstellung einer elastischen Verbindung, die bei 13 durch eine Dämpferverschalung angedeutet ist (Fig. 4), zwischen den Schwimmern und dem Rumpf werden die von

to den Schwimmern aufgenommenen Stöße bei ihrer Übertragung gedämpft.

Es ist von Belang, daß die Tragfähigkeit des bzw. der Schwimmer 6 mit Bezug auf die Tragfähigkeit der Fläche 2 im allgemeinen klein ist, da die Schwimmer nicht etwa deshalb vorgesehen sind, um zu dem allgemeinen Auftrieb beizutragen, sondern um die Stabilität der Vorrichtung durch Erzeugung von Aufrichtmomenten und durch Wahl entsprechender Angriffswinkel zu sichern.

Diese Schwimmer sind also horizontalen Flugzeugflossen vergleichbar, wobei ihre stabilisierenden Wirkungen sich auch weiter erstrecken. Eine Flugzeugflosse ist keinesfalls dazu bestimmt, das Flugzeug zu tragen. Die Schwimmer mit statischem Auftrieb können durch Organe mit dynamischem Auftrieb im Zustand des teilweisen Eintauchens ersetzt werden, z. B. durch in der Wasserspiegelhöhe liegende Flächen 6' (Fig. 4). Infolge des Umstands, daß die Tragfähigkeit dieser Organe mit der Geschwindigkeit und mit dem Einfallswinkel sich ändert, muß die Einrichtung, wie dies jedem Fachmann geläufig ist, so getroffen werden, daß in jedem Fall relativ geringer lotrechter Verstellungen eine merkliche Änderung ihrer Tragfähigkeit entspricht. Die Schwenkachse des Ganzen wird sich so nicht merklich in der Höhe verstellen.

Zur Erleichterung von Wendungen und der Abfahrt sowie zur Ermöglichung der Änderung der Zentrierung des Wassergleitfahrzeugs können Hilfsorgane, z. B. Flügel 10 mit veränderlichen Einstellwinkeln, die von dem Träger 5 abgestützt sind, vorgesehen sein.

Eine gleiche und gleichzeitige Betätigung der beiden Flügel, wobei ihr Angriffswinkel vergrößert oder verkleinert wird, sichert die gewünschte Änderung der Zentrierung; eine verschiedene Beeinflussung der beiden Flügel gestattet das Fahrzeug zu' neigen.

In Anbetracht der vorgerückten Lage dieser Flügel können dieselben unter Umständen eine das Gleichgewicht störende Wirkung ausüben, aus welchem Grund ihre Abmessungen entsprechend dem von den Schwimmern ausgeübten Stabilisierungseffekt geregelt werden müssen, wofern nicht diese Flügel nach hinten mit Bezug auf den Schwerpunkt versetzt werden.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 ist bei 12 mit einem Satz von Antriebsmotoren ausgestattet, aber es kann natürlich jede andere beliebige Antriebsart zur Anwendung gelangen.

Selbstverständlich kann die Art und Weise der Stabilisierungsorgane wie auch jene der statischen oder dynamischen Auftriebs- bzw. Tragorgane, der Lenkerorgane, der Organe für die seitliche Stabilisierung, für die Richtungsstabilisierung usw. im Rahmen der Erfindung beliebig entsprechend geändert werden.

So können beispielsweise andere Mittel zur Sicherung des dynamischen Auftriebs, z. B. · Auftriebsschrauben 2" (Fig. 6), zur Anwendung gelangen, die entweder zwangsläufig angetrieben werden oder sich selbsttätig drehen.

Das den dynamischen Auftrieb sichernde Organ kann aus einer Tragfläche bestehen, welche, wie bei 2' (Fig. 3) gezeigt, vollstänstig in der Luft wirkt.

Die Steuerorgane können von den beschriebenen verschieden sein, so beispielsweise kann ein Luftsteuer a' (Fig. 5) benutzt werden, oder es kann der Wechsel der Fahrtrichtung durch unsymmetrisches Arbeiten der Antriebsorgane erzielt werden.

Was die seitliche Stabilisation anbetrifft, so kann z. B. diese auch dadurch erhalten werden, daß die Tragflächen V-förmig angeordnet werden, wie das in der Luftschiffahrtstechnik üblich ist. In diesem Falle genügt ein einziger Schwimmer bzw. eine einzige Auftriebsfläche.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sichern die sog. Stabilität der Form des Fahrzeugs. Man kann auch eine solche Stabilität durch Antriebe erzwingen, so z. B., wenn man das Ganze (Fig. 6), Oberfläche 2, 2 (oder Schraube 2") ' und Schwimmer 6, mit dem Rumpf 1 unter Vermittlung einer Anlenkung 14 verbindet.

Die Änderungen des Einstellwinkels des Organs 2 bzw. 2' würden nicht parallele Änderungen der Einstellung des Rumpfes 1 nach sich ziehen. Man könnte also die Schwimmer 6 als Organe zur selbsttätigen Regelung einer Vorrichtung mit Flächen ver- no änderlicher Winkellage betrachten. Bei dieser Ausführungsform empfiehlt es sich, den Rumpf mit einer waagerechten Flosse 15 auszustatten.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Wassergleitfahrzeug, dessen Rumpf durch in¹ jedem Betriebszustand vollständig in dem Auf triebsmedium verbleibende, dynamischen Auftrieb erzeugende Organe, deren Neigungswinkel mit Hilfe

   6S4723

   von sich gegen das. Wasser abstützenden Stabilisierungsorganen - selbsttätig im Sinne der Stabilisierung der Höhenlage des Rumpfes steuerbar ist, in Fahrt hoch aus dem Wasser herausgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Angriffslinie der durch die dynamischen Auftrieb erzeugenden Organe im Gleichgewicht zu haltenden Kräfte, vorzugsweise in kurzem Abstand von derselben, die gegenüber dem Rumpf oder= gegenüber einem den Rumpf tragenden Gerüst nicht verstellbar ausgebildeten, dynamischen Auftrieb erzeugenden Organe und vor der genannten Angriffslinie, möglichst im großen Abstand von derselben, die Stabilisierungsorgane angeordnet sind, deren Auftriebs wirkung gegenüber derjenigen der dahinterliegenden Auf triebsorgane nur gering gehalten ist, derart, daß der Rumpf oder das mit diesem verbundene Gerüst zur selbsttätigen Einstellung des Neigungswinkels der Auftriebsorgane Schwenkbewegungen um eine durch die Stabilisierungsorgane hindurchgehende ideele- Querachse ausführen kann.
2. 2. Fahrzeug nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsorgane, die entweder dynamisch oder statisch sich gegen das Wasser abstützend ausgebildet sein können, derart geformt sind, daß einer geringen Tiefenänderung eine merkliche Änderung der Tragkraft entspricht.
3. 3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wahl eines besonderen, die Auftriebs- und Stabilisierungsorgane tragenden Gerüstes der Rumpf mit dem Gerüst gelenkig oder starr verbunden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen