DE2500008B2 - Hochgeschwindigkeitsboot - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochgeschwindigkeitsboot einem Eigenantrieb und einem Verdrängungsrumpf, der seitliche Kiele und einen nach innen gewölbten Boden aufweist.

Bei einem bekannten Boot dieser Art (US-PS 27 35 392) dient der nach innen gewölbte Boden dem Zweck, das vom Schiffsrumpf verdrängte Wasser im Zusammenwirken mit dem am Heck des Bootes vorgesehenen Antrieb in den Hohlraum unterhalb des Rumpfes zu ziehen, so den Verdrängungswiderstand zu verringern und gleichzeitig einen düsenartigen Strömungseffekt zu erzeugen. Trotz der verbesserten Strömungsverhältnisse und des geringeren Verdrängungswiderstandes ist hierbei jedoch ein hoher Reibungswiderstand infolge der verhältnismäßig großen, vom Wasser benetzten Flächen gegeben. Wenngleich aufgrund der besseren Strömungsverhältnisse höhere Geschwindigkeiten als mit normalen Booten erreichbar sind, kann man damit aber nicht die hohen und höchsten Geschwindigkeiten, wie sie beispielsweise mit Hilfe von Tragflügelbooten erzielbar sind, erreichen, zumal das Boot nicht aus dem Wasser gehoben werden kann.

Tragflügelboote sind in verschiedenen Ausbildungsformen bekannt So kennt man Boote mit seitlich angelenkten, starren Tragflügeln (FR-PS 3 93 229), die paarweise angeordnet sind und auch solche mit schwenkbaren Tragflügeln (US-PS 25 84 347), bei denen die Tragflügel gemeinsam oder auch einzeln verstellbar sind. Bei dem zuletzt genannten Boot dienen die Tragflügel dazu, den einkieligen Bootsrumpf aus dem Wasser zu heben. Diese Tragflügel befinden sich am unteren Ende von hohlen Tragstreben, die von außen her im Bug- und Heckbereich an den Bootsrumpf angeflanscht sind und in sich Teile der Steuermechanik für die Tragflügel aufnehmen. Die Tragflügel selbst sind als — von oben her betrachtet — konvexe Teile ausgebildet, d. h. sie sind entgegen einer Schaufelwölbung gekrümmt, um sicherzustellen, daß sie immer im Wasser bleiben. Durch die stelzenartige Anordnung der die Tragflügel tragenden Streben ist einerseits die Manövrierfähigkeit des Bootes bei hohen Geschwindigkeiten begrenzt, zumal zum Kurvenfahren selbst nur ein Heckruder zur Verfügung steht und die Verstellung der Tragflügel allein dem Anheben des Bootes dient, während andererseits die Gesamtkonstruktion der Anbringung der Streben und des Bootsrumpfes erkennen läßt, daß diese allenfalls für kleine Boote einsetzbar ist. Durch die Anordnung des zentralen Kiels bzw. der konvexen Ausbildung des Bootsrumpfes ist es erforderlich, die Streben sehr lang auszubilden, um den Rumpf vollständig aus dem Wasser heben zu können,

so wodurch wiederum die Festigkeit beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tragflügelboot der eingangs genannten Art, also mit einem einteiligen, mit seitlichen Kielen versehenen Verdrängungsrumpf mit nach innen gewölbtem Boden zu schaffen, wobei »nach innen gewölbt« auch den Grenzfall des flachen Bodens, also der Wölbung Null einschließt, das selbst bei höchsten Geschwindigkeiten ein sicheres Manövrieren, insbesondere das Fahren enger Kurven ohne Kentergefahr, erlaubt und eine genügende Stabilität in der Anbringung der Tragflügel auch für große Bootsrümpfe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den seitlichen Kielen um eine im wesentlichen horizontale Querachse schwenkbare, schaufeiförmig nach außen gekrümmte, je aus einem Anlenkteil und einem Flächenteil bestehende Tragflügel derart angelenkt sind, daß die Anstellwinkel der Flächenteile der Tragflügel, in Bootslängsrichtung

gesehen, veränderbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erhält man ein Tragflügelboot, das selbst bei höchsten Fahrtgeschwindigkeiten ohne Kentergefahr außerordentlich wendig ist. Der Schwerpunkt liegt im Verhältnis zu den Tragflächen, wenn der Rumpf aus dem Wasser gehoben ist, im Vergleich zu Booten mit normal ausgebildetem, d. h. konvex gewölbtem Boden und einem zentralen Kiel verhältnismäßig niedrig. Infolge der konkaven bzw. im Grenzfall flachen Ausbildung des Bodens ist ein besonders schnelles Herausheben des Bootskörpers aus dem Wasser durch Aufbau einer Luftblase bzw. eines Luftkissens erreichbar. Die Ausbildung zweier Kiele verleiht dem Bootsrumpf die für die hohen Geschwindigkeiten erforderliche große Stabilität und ermöglicht vor allem auch eine feste und sichere Lagerung der Tragflügel, da die bei Fahrt des Bootes an den Tragflügeln auftretenden Kräfte über die Anlenkteile in die Kiele, d. h. besonders stabil ausgebildete Teile des Bootskörpers eingeleitet werden. Dabei werfen die an den Tragflügeln auftretenden Kräfte unmittelbar in den Bootsrumpf eingeleitet, ohne daß eine Kraftübertragung über irgendwelche Stützen erforderlich wäre. Durch die Verstellbarkeit der Tragflügel unmittelbar über ihre Anlenkteile ergibt sich gerade die Möglichkeit, durch entsprechende Verstellung sehr enge Kurven zu fahren und trotzdem einen optimalen Kontakt zwischen Tragfläche und Wasseroberfläche zu erzielen. Die Ausbildung des Bootsrumpfes in Verbindung mit der speziellen Tragflügelanlenkung an den Kielen und damit das praktisch außerordentlich schnelle Herausheben des gesamten Bootskörpers aus dem Wasser ergeben ganz ausgezeichnete Strömungsverhältnisse, da der einzige Widerstand Wasser/Fahrkörper nur an den Tragflächen selbst entsteht und das von den Tragflügeln verdrängte Wasser frei unter den Bootskörper abfließen kann.

Als besonders vorteilhaft für die Erzielung günstigster Stabilitäts- und Strömungsverhältnisse ist vorgesehen, daß die Anlenkteile sich aus den Kielen in einem Winkel von ungefähr 15° zur Symmetrieebene erstrecken. Aus dem gleichen Grunde sollte die Haupt- oder Symmetrieebene der Kiele einen spitzen Winkel von vorzugsweise 15° mit der Symmetrieebene des Bootskörpers einschließen.

Vorteilhaft können die Tragflügel der beiden Kiele jeweils paarweise angeordnet sein, wodurch sowohl die Lagestabilität als auch die Steuerbarkeit des Bootes besonders gut sind. Um besonders bei engeren Booten eine genügende Fahrtstabilität zu gewährleisten, können zusätzlich zu den schwenkbaren Tragflügeln starre Tragflügel an den Kielen vorgesehen sein.

Vorzugsweise sind die Tragflügel eines Kiels praktisch unabhängig von den Tragflügeln des anderen Kiels angeordnet. Dadurch ist eine außerordentliche Steuerbarkeit des Bootes gegeben, weil es so möglich ist, beispielsweise beim Fahren einer Linkskurve, in der sich das Boot durch die Fliehkraft nach rechts neigen wird, die rechten Tragflügel so anzustellen, daß eine entsprechende Gegenkraft entsteht. Dieses Gegensteuern erlaubt es, selbst bei höchsten Geschwindigkeiten verhältnismäßig enge Kurven zu fahren.

Sind mindestens zwei Paare verstellbarer Tragflügel vorhanden, so ist es vorteilhaft, je eine Kopplungseinrichtung vorzusehen, die einen vorderen Tragflügel jedes Kiels mit einem hinteren Tragflügel koppelt. Dies vereinfacht die Steuerung. Dabei braucht aber die Kopplung nicht unbedingt so ausgestaltet zu sein, daß vorderer und hinterer Tragflügel gleichzeitig verschwenkt werden, sondern es ist eine Verzögerung in der Verschwenkung des hinteren Tragflügels zweckmäßig, um dem Umstand Rechnung zu tragen, daß eine gewisse Zeit zwischen dem Auftreffen des vorderen Tragflügels auf eine Welle bis zum Auftreffen des hinteren Tragflügels auf dieselbe Welle vergeht. So kann man das Boot stabilisieren.

Um eine ungewollte Schräglage des Bootes durch ungeschickte Bedienung der Steuereinrichtung zu

ίο vermeiden, kann eine Querkopplungsetnrichtung vorgesehen sein, die die Tragflüge! des einen Kiels mit den Tragflügeln des anderen koppelt. Diese Querkopplungseinrichtung sorgt bei extremer Betätigung der Steuereinrichtung an Bord dafür, daß nicht nur die Tragflügel auf der einen Seite des Bootes angehoben werden, sondern daß sich gleichzeitig die Tragflügel des anderen Kiels mit bewegea

Zur Erzielung besonders günstiger Fahrt- und Scrömungsverhältnisse und höchste"· Geschwindigkeiten sind vorzugsweise in der Nähe mindestens eines Paares der Tragflügel ein Paar verschwenkbarer Antriebsschrauben vorgesehen. Diese können vorzugsweise mit je einem Ruder kombiniert sein, das für sich oder zusammen mit den Antriebsschrauben verschwenkbar ist Zur weiteren Verbesserung der Manövrierbarkeit können dabei die Antriebsschrauben mit einer Ricntungssteuerungseinrichtung derart gekoppelt sein, daß bei der Ausführung einer Richtungsänderung die hinteren Antriebsschrauben im entgegengesetzten Sinne zu den vorderen Antriebsschrauben verschwenkt werden.

Zwecks weiterer Erhöhung der Stabilität des Bootsrumpfes kann der Bootskörper zusätzlich einen vorzugsweise vorn ausgebildeten zentralen Kiel aufweisen, der obendrein als Wellenbrecher dient

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hochgeschwindigkeitsbootes gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Bootsrumpf und die Tragflügel,

F i g. 3 einen Schnitt durch den Bootsrumpf mit Antriebsmotoren und Verschwenkeinrichtungen der Schrauben,

F i g. 4 die Steuereinrichtung zum Verschwenken der Antriebsschrauben,

Fig.5 die Steuereinrichtung zum Betätigen der verschwenkbaren Tragflügel.

Bei einem in F i g. 1 gezeigten Hochgeschwindigkeitsboot 11 ist der Bootskörper 13 ähnlich wie eine druckfeste Flugzeugzelle aufgebaut und weist eine aerodynamisch günstige Formgebung auf. Das Boot 11 weist zu beiden Seiten angeordnete vordere und hintere verstellbare Tragflügel 15, 17 auf. Es ist ferner ein Paar starr angeordneter Tragflügel 19 zwischen dem vorderen und hinteren verstellbaren Tragflügelpaaren 15, 17 angeordnet Je ein Paar vordere und hintere Antriebsschrauben 21,23 sind hinter den vorderen bzw. vor den hinteren Tragflügeln 15,17 vorgesehen. Je nach der Länge des Bootes können noch weitere Tragflügel und Antriebsschrauben vorgesehen sein, jede Antriebsschraube hat zweckmäßigerweise einen eigenen Motor 45 (F ig. 3).

Wie insbesondere F i g. 2 und 3 zeigen, hat das Boot 11 einen nach innen gewölbten, d. h. konkaven Boden 25. So wird erreicht, daß Wellen von den Tragflügeln 15,17, 19 nicht am Bootskörper 13 anschlagen. Es ist aber auch

möglich, den Boden 25 statt gewölbt flach anzuordnen, ohne die angestrebte Wirkung wesentlich zu beeinträchtigen.

Das Boot 11 hat zwei seitliche Kiele 27. Der Neigungswinkel α der Kiele beträgt ungefähr 15° zur vertikalen Symmetrieebene 29 des Bootes 11. Die Breite des Bootes beträgt vorteilhaft etwa ein Zehntel der Länge, aber es sind auch andere Verhältnisse möglich.

Die verstellbaren Tragflügel 15, 17 sind schaufeiförmig ausgebildet. Sie bestehen jeweils im wesentlichen aus einem Flächenteil 31, das sich praktisch parallel zur Bootsachse erstreckt und ähnlich wie eine Schlittenkufe oder ein Wasserski wirkt, und einem Anlenkteil 33, mit dem der Tragflügel 15, 17 verstellbar am Kiel 27 befestigt ist, wobei jedes Anlenkteil 33 eine im wesentlichen horizontale Querachse 35 hat. Das Anlenkteil 33 befindet sich etwa im vorderen Drittel oder Viertel des Flächenteils 31, so daß ein Vorderteil 37 des Flächenteils 31 vor der horizontalen Querachse 35 liegt. Die verstellbaren Tragflügel 15, 17 sind leicht federnd. Sie bestehen z. B. aus einer mindestens teilweise hohlen Stahlblechkonstruktion.

Die Anlenkteile 33 erstrecken sich aus dem Boot in einem Winkel von ungefähr 15° zur Symmetrieebene 29. Sie sind derart gekrümmt, daß die Flächenteile 31 ungefähr rechtwinklig zur Symmetrieebene 29 angeordnet sind. Die Flächenteile sind außerdem nach außen gekrümmt. Wenn auch in dieser Beschreibung von einem Anlenkteil und einer Tragfläche gesprochen wird, so ist doch zu beachten, daß die verstellbaren Tragflügel vorteilhaft eine Einheit darstellen. Die in dieser Beschreibung vorgenommene Unterscheidung zwischen Flächenteil 31 und Anlenkteil 33 erfolgt nur zum besseren Verständnis der Funktionen der einzelnen Tragflügelteile. Deshalb sei hervorgehoben, daß die Tragflügel 15, 17 als solche durchaus ein einheitliches Ganzes bilden.

Die Antriebsschrauben 21,23 sind an Verlängerungen 39 angebracht (s. Fig.3), die in einem Winkel a. von etwa 15° zur Symmetrieebene 29 aus den beiden Kielen 27 ragen. Die Verlängerungen 39 sind um ihre Achsen drehbar, so daß sie verschwenkt werden können, wobei sich natürlich auch die Wirkungsrichtung der Antriebsschrauben 21, 23 ändert. Die Verschwenkung kann durch ein Kettenrad 41, das an der Verlängerung 39 angebracht ist, erfolgen.

In F i g. 3 erkennt man noch eine Antriebswelle 43 und einen Motor 45. Der Motor 45 treibt über die Antriebswelle 43 ein nicht gezeichnetes Kegelradgetriebe die Antriebsschrauben 21,23.

In Fig.4 ist eine Richtungssteuerungseinrichtung 47 für vier Antriebsschrauben 21,23, d. h. zum Verschwenken der Verlängerungen 39 mit den Antriebsschrauben 21, 23, dargestellt. Diese Richtungssteuerungseinrichtung 47 besteht im wesentlichen aus einem Steuerrad 49, das mit einem Kettenrad 51 gekoppelt ist, über das eine Kette 53 so geführt ist, daß sie die Kettenräder 41 derart antreibt, daß bei der Ausführung einer Richtungsänderung die hinteren Antriebsschrauben 23 (Fig. 1) in entgegengesetztem Sinne zu den vorderen Antriebsschrauben 21 verschwenkt werden. Auf diese Weise können auch bei schneller Fahrt Richtungsänderungen sehr rasch durchgeführt werden, da durch die vorderen Antriebsschrauben das Vorderteil des Schiffes und die hinteren Antriebsschrauben das Hinterteil des Schiffes in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden. Aucr ist es auf diese Weise möglich, das Tragflügelboot zi wenden, ohne daß es sich nach vorn oder nach hinter bewegt. An der Verlängerung 39 ist auch ein Ruder 5i befestigt, das sich besonders bei kleinen Fahrtgeschwin digkeiten oder bei Stillstand der Antriebsschrauben al: wirksam erweist.

Da von einem Tragflügelpaar 15, 117 jeder einzelne Tragflügel unabhängig vom anderen verstellbar ist

ίο ergibt sich daraus die Möglichkeit, z. B. bei einer Kurve den einen Tragflügel mehr zu verschwenken, also das Boot auf der einen Seite weiter vom Wasser abzuheber als auf der anderen Seite. Dadurch läßt sich das Boot auch bei hohen Geschwindigkeiten sehr gut manövrie ren. Wenn das Boot vordere und hintere Tragflüge aufweist, ist es zweckmäßig, eine Kopplungseinrichtung vorzusehen, damit mit einem Steuerorgan sowohl die vorderen als auch die hinteren Tragflügel gesteuen werden können. F i g. 5 zeigt eine mögliche Anordnung der Steuermittel zum Betätigen der verschwenkbarer Tragflügel 15, 17. Pedale 57 sind vorgesehen, um mii dem rechten und dem linken Fuß oder Arm die Tragflügel 15, 17 auf der rechten bzw. linken Seit« anzuheben oder zu senken. Das Pedal 57 wirki hydraulisch auf eine Kopplungseinrichtung 59, die ihrerseits mit der Verschwenkeinrichtung, hier in Forn hydraulischer Zylinder 61, 63, verbunden ist Die Kopplungseinrichtung 59 kann dabei derart ausgestalte! sein, daß die Bewegungen des hinteren Tragflügels Ii mit einer gewissen Verzögerung gegenüber den vorderen Tragflügel 15 erfolgen, wan sich besonder; vorteilhaft auswirkt, wenn die Tragflügel entsprechen dem Wellengang in ihrer Einstellung verändert werden Es sollte dann freilich die Verzögerung derart einstellbar sein, daß sie der Zeit entspricht, die da; Tragflügelboot braucht, um die Strecke zurückzulegen die dem Abstand zwischen den hinteren und vorderer Tragflügeln entspricht. Grundsätzlich kann die Steuerung auch so ausgestaltet sein, daß sie bei schlechten-Wetter automatisch die Tragflügel z. B. hydraulisch betätigt, um das Tragflügelboot waagerecht zu halten.

Um eine ungewollte Schräglage des Bootes durch ungeschickte Bedienung der Pedale 57 zu vermeiden kann man eine Querkopplungseinrichtung 65 vorsehen die die Kopplungseinrichtung 59 für die rechte und linke Seite verbindet und bei einer extremen Betätigung eines Pedals 57 dafür sorgt, daß nicht nur die Tragflügel au] der einen Seite des Bootes, sondern auch die auf dei anderen Seite zu einem gewissen Grade angehober werden.

Es ist auch möglich, anstatt der Pedale 57 das Steuerrad 49 (Fig.4) auf die Kopplungseinrichtung 5i einwirken zu lassen, damit automatisch bei einei Richtungsänderung die Tragflügel auf der einen Seit« des Bootes mehr angehoben werden als auf der anderen Am Bootskörper 13 kann vorzugsweise vorn eir

zusätzlicher zentraler Kiel 67 ausgebildet sein, der al!

Wellenbrecher dient.

Das Tragflügelboot kann, wenn es nach Art einei druckfesten Zelle, z. B. wie eine Flugzeug- odei Unterseebootzelle gebaut ist, auch kurzfristig untertau chen, wenn die Tragflügel nach unten gerichtet werden Bei einer solchen Winkelstellung wirken die an der Tragflügeln einwirkenden Kräfte dem Auftrieb entge gen, so daß das Boot untertaucht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Hochgeschwindigkeitsboot mit einem Eigenantrieb und einem Verdrängungsrumpf, der seitliche Kiele und einen nach innen gewölbten Boden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an den seitlichen Kielen (27) um eine im wesentlichen horizontale Querachse (35) schwenkbare, schaufeiförmig nach außen gekrümmte, je aus einem Anlenkteil (33) und einem Flächenteil (31) bestehende Tragflügel (15,17) derart angelenkt sind, daß die Anstellwinkel der Flächenteile (31) der Tragflügel, in Bootslängsrichtung gesehen, veränderbar sind.

2. Boot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkteile sich aus den Kielen (27) in einem Winkel von ungefähr 15° zur Symmetrieebene (29) erstrecken.

3. Boot nach Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügel (15, 17) der beiden Kiele (27) jeweils paarweise angeordnet sind.

4. Boot nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den schwenkbaren Tragflügeln (15,17) starre Tragflügel (19) an den Kielen (27) vorgesehen sind.

5. Boot nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügel (15, 17) eines Kiels (27) praktisch unabhängig von den Tragflügeln des anderen Kiels (27) schwenkbar sind.

6. Boot nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Kopplungseinrichtung (59) vorgesehen ist, die einen vorderen Tragflügel (15) jedes Kiels (27) mit einem hinteren Tragflügel (17) koppelt

7. Boot nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querkopplungseinrichtung (65) vorgesehen ist, die die Tragflügel (15, 17) des einen Kiels (27) mit den Tragflügeln (15,17) des anderen koppelt.

8. Boot nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe mindestens eines Paares der Tragflügel (15,17) ein Paar verschwenkbarer Antriebsschrauben (21,23) angeordnet sind.

9. Boot nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsschrauben (21, 23) mit je einem Ruder (55) kombiniert sind, das für sich oder zusammen mit den Antriebsschrauben (21, 23) verschwenkbar ist.

10. Boot nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsschrauben (21, 23) mit einer Richtungssteuereinrichtung (47) derart gekoppelt sind, daß bei der Ausführung einer Richtungsänderung die hinteren Antriebsschrauben (23) in entgegengesetztem Sinne zu den vorderen Antriebsschrauben (21) verschwenkt werden.

11. Boot nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bootskörper (13) zusätzlich einen vorzugsweise vorn ausgebildeten zentralen Kiel (67) aufweist.

12. Boot nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt- oder Symmetrieebene der Kiele (27) einen spitzen Winkel (λ) von vorzugsweise 15° mit der Symmetrieebene (29) des Bootskörpers (13) einschließt.