DE3029574C2

DE3029574C2 - Flugboot

Info

Publication number: DE3029574C2
Application number: DE19803029574
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Max; Donald J. Prof. Dr. 7759 Immenstaad Ritchie; Dieter Dipl.-Ing. 7778 Markdorf Welte
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1980-08-05
Filing date: 1980-08-05
Publication date: 1984-11-29
Also published as: DE3029574A1

Description

Die Erfindung betrifft Flugboote, enthaltend einen Rumpf, der einen Verdrängungsauftrieb liefernden Bootskörper besitzt, mit einer Verteilung des Auftriebsvolumens zur Aufrcchtcrhaltung der Krängungsstabilität ohne Unterstützung durch zusätzliche Auftriebskörper auf Teilabschnitte zu beiden Seiten der senkrechten Längssymmetricebcne sind mit einer zentralen Aussparung in Form eines Längskanals, wobei die Teilabschnitte in Längsrichtung eine stromlinienförmige Außenkontur aufweisen.

Flugboote, auch solche mit einer Ausbildung für den amphibischen Einsatz, weisen in der bisherigen Entwicklung für die Bewegungen auf dem Wasser zur Erzeugung von Verdrängungsauftrieb einen zentralen Bootskörper und zusätzliche Volumina zur Erzeugung ausreichender Krängungsstabilität (Rollstabilität) auf. Das Längsmomcnlenglcichgcwicht wird durch eine geeignete Form des zentralen Bootskörpers aufrechterhalten.

Als zusätzliche Volumina sind feststehende oder einfahrbare Stützschwimmer oder aber auch Flügelstummel, sowie Rumpfwülste. allgemein bekannt. Nur bei sehr großen Flugbooten mit relativ breitem Bootskörper kann auf derartige /.usatzvolumina verzichtet werden.

Die Anordnung der Zusatzvolumina führt jedoch auch zu einer Vergrößerung der im aerodynamischen Flug angeströmten Stirnfläche des Flugbootes und somit zu einer wesentlichen Erhöhung des Stirnwidcrstandes. Bei einem Leistungsvergleich schneiden daher Flugboote gegenüber Landflugzeugen ungünstiger ab.

Aus diesem Grunde wurde versucht, den im aerodynamischen Flug wirkenden Stirnwiderstand zu reduzieren, und zwar mittels Zusatzvolumina, in der Art von seitlich des zentralen Bootskörpers vorgesehenen, zusätzlichen Auftriebskörpern, die in den Bootskörper aus- bzw. einfahrbar sind. Für das Einfahren muß dabei jedoch im zentralen Bootskörper entsprechender Raum vorgesehen werden, der für andere Zwecke, z. B. für die Aufnahme von Fracht o. dgl., verloren ist. Ferner muß ein Ausgleich für das Auftricbsvolumen des zentralen Bootskörpers vorgesehen werden, der für die Aufnahme der zusätzlichen Körper in Einfahrstellung erforderlich ist. Der Aufwand für die Einfahrbarkcit der zusätzlichen Auftriebskörper ist zudem erheblich und führt zu einer wesentlichen Gewichtserhöhung.

Andere Entwicklungen sehen zentrale Bootskörper mit in Querrichtung ausladenden, zusätzlichen Auftriebskörpern vor.

Auch hier führen die zusätzlichen Auftriebskörper zu einer Vergrößerung der im aerodynamischen Flug angeströmten Stirnflächen und damit zu einer Erhöhung des Slirnwidcrslandcs.

Ks ist darüber hinaus auch bekannt, das Volumen des Bootskörpers auf eine größere Breite zu verteilen, und zwar so, daß der eigentliche Verdrängungsauftrieb liefernde zentrale Bootskörper seitliche Wülste aufweist. Durch die in Richtung der Flugzeugquerachse vergrößerte Ausladung des Auftriebsvolumens mit Berück-

sichtigung der erforderlichen Höhe des Flugzeugrumpfes ergibt sich hier, ebenso wie bei den anderen bekannten Ausführungen, eine relativ große, angeströmte Stirnfläche und ein daraus resultierender hoher Stirnwiderstand.

Die seitlichen Wülste der bekannten Ausbildungen tauchen außerdem bei Wasserfahrt des Flugbootes in der Art von Verdrängungsbootskörpern ins Wasser ein und verbleiben, bezogen auf den Start, in dieser eingetauchten Position über den größten Teil der Startstrekke. Daraus resultiert ein erheblicher Strömungswiderstand, der das Abheben des Flugbootes von der Wasseroberfläche erschwert

Aufgabe der Erfindung ist es, Bootskörper von Flugbooten so auszubilden, daß ausgehend vom erforderlichen Verdrängungsvolumen ohne Zusatzvolumina die Rollstabilität gewährleistet ist, bei gleichzeitig geringstmöglicher Abmessung der im aerodynamischen Flug angeströmten Stirnfläche des Flugbootes bzw. _e'eringstmöglichem Stirnwiderstand. Ferner ist es Aufgabe, das Abheben des Flugbootes von der Wasseroberfläche zu erleichtern.

Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) die Teilabschnitte in der Form von Gleitkörpern in den Flugbootrumpf integriert angeordnet sind, daß

b) die Teilabschnitte eine in Querrichtung nach außen verjüngt verlaufende Querschnittskontur besitzen, daß

c) die senkrechten bzw. annähernd senkrechten Seitenwände des Längskanals mit der Außenkontur der Teilabschnitte scharfe Kanten bilden, daß

d) der Längskanal eine Bodenwand aufweist, die zumindest in Querrichtung einen horizontalen, ungekrümmten Verlauf besitzt, daß

e) die Bodenwand gegenüber der Wasseroberfläche so angeordnet ist, daß zumindest bei Start und Landung zur Erzeugung strömungsdynamischer Kräfte eine Neigung in Längsrichtung im Sinne einer Anstellung gegen die aerodynamische Anströmung besteht und daß

f) die Querschnittsfläche des Längskanals gleich oder annähernd gleich der Summe der Querxehniiisflächen der Teilkörper bemessen ist.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausbildung wird sowohl im Flug, einschließlich der Start- bzw. Landephase, eine Reduzierung der in der aerodynamischen Anströmung liegenden Stirnfläche und damit des Stirnwiderstandes mit sicherer Rollstabilität bei Wasserfahrt erreicht.

Die Integralion der suitlichen, auftriebsliefernden Abschnitte in den zentralen Bootskörper führt zu einer gegenüber den bei Wasserfahrt des Flugbootes auftretenden Beanspruchungen der Struktur widerstandsfähigen Konstruktion. Ferner wird mittels der Ausbildung der Teilabschnitte in Verbindung mit dem Längskanal eine Verbesserung des Verhallens des Flugbootes bei Wasserfahrt in bezug auf die Widerstandsbildung, insbesondere beim Start im Übergang von der reinen Wasserfahrt in die Gleitphasc erzielt.

Das Abheben des Flugbootes von der Wasseroberfläche innerhalb der Startphasc wird unterstützt durch die Anstellung der Bodenwand gegenüber der aerodynamischen Anströmung und das sich ausbildende Luftpolster.

Dadurch, daß die Konturfläche der Teilabschnitte und die Rumpfbeplankung des zentralen Bootskörpers mit allmählichem, stromlinienförmigen Verlauf ineinander übergehen, ist eine strömungsgünstige Außenkontur mit gcringstmöglichem Luftwiderstand für den aerodynamischen Flug geschaffen. Die Konturausbildung des Flugbootes begünstigt die Wasserfahrt sowie Start und Landung.

In weiterer Ausgestaltung des Haupterfindungsgedankens ist ferner bei einer Ausführungsfccm vorgesehen, daß die Bodenfläche des Längskanals in Gleitlage ίο des Flugbootes zumindest teilweise oberhalb der Wasserlinie liegt Die Bodenfläche des Längskanals wirkt dabei in an sich bekannter Weise in der Art eines Stauflügels beim Start, sowohl vom Wasser, als auch bei amphibischer Ausbildung des Flugbootes beim Start vom Erdboden aus.

Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Flugboot der einen Ausführung in einer Seitenansicht,

F i g. 2 das Flugboot gemäß F i g. 1 in einer Ansicht von vorn,

F i g. 3 das Flugboot gemäß F i g. 1 in Draufsicht,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht des Flugbootes nach F i g. 1 bis 3,

F i g. 5 eine schematische Stirnansicht mit vergleichender Darstellung der angeströmten Stirnflächen der erfindungsgemäßen und bisherigen Ausbildungen von Flugbooten,

F i g. 6 das Flugboot der zweiten Ausführung in einer Seitenansicht,

Fig.7 eine Ansicht des Flugbootes von vorn gemäß Fig. 6,und

Fig.8 eine Draufsicht auf das Flugboot gemäß Fig.6.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei-

spielc stellen Amphibienflugboote dar. Das Fahrwerk ist einziehbar vorgesehen, wobei auf die Ausbildung des Fahrwerks hier nicht näher eingegangen ist.

Beiden Ausführungen liegt das Konzept mit einem zentralen Bootskörper bzw. Flugzeugrumpf 1 zugrunde, ohne Zusatzvolumina, zum Beispiel an den Tragflügeln zur Erzeugung einer stabilen Lage des Flugbootes um die Flugzeugrollachsc bei Verdrängungsfahrt auf dem Wasser.

Nach F i g. I bis 5 sind die Flugzeugtragflügel 2 in der Art eines Schultcrdeckers am Flugbootrumpf 1 angeordnet und tragen die Triebwerke 3. Ferner sind das Leitwerk am Flugbootrumpf mit 4 und die einziehbaren so Fahrwerksräder mit 5 bezeichnet.

Der Flugbootrumpf 1 weist einen oberen Abschnitt 8 und einen unteren Abschnitt 10 auf. Der untere Abschnitt 10 besitzt an seiner Unterseite eine zentrale Aussparung in der Art eines in Flugzeuglängsrichtung durchgehend verlaufenden Längskanals 11. Zu beiden Seiten der senkrechten Flugzeuglängsmittelebene E-E geht der zentrale, untere Rumpfabschnitt 10 in seitlichem Abstand in Teilabschnitte 14 bzw. 15 über, welche in bezug auf ihre Querschnittskontur Hälften bzw. Abschnitte eines Verdrängungsbootskörpers bzw. eines Stromlinienkörpers darstellen. Die Teilabschnitte 14 bzw. 15 weisen das für die Schwimmfähigkeit des Flugbootes erforderliche Auftriebsvolumen auf und sind in einem solchen Abstand von der senkrechten Flugzeugb5 längsmittelebcnc E-Eangeordnet, daß das Flugboot bei Verdrängungsfahrt auf dem Wasser in bezug auf seine Rollachse ohne zusätzliche Auftriebskörper stabil schwimmt. Der Lüneskanal 11 ist beerenzt durch eine

ebene, oder annähernd ebene Bodenflächc '8 und in Längsrichtung gleichgerichtet zur senkrechten Flugzeuglängsmittelebene E-E verlaufende, annähernd senkrechte Seitenwände 19 bzw. 20. Das durch den Längskanal Il am zentralen, unteren Abschnitt 10 des Flugbootrumpfes I ausgesparte Volumen entspricht dabei in etwa dem Volumen der Teilabschnitte 14 bzw. 15. Gleichzeitig mit der Verlegung des Volumens des zentralen Bootskörpers 10 auf einen größeren Abstand zur senkrechten Längsmittelebene ist die Summe der im ι ο Flug angeströmten Querschnittsflächen P bzw. F" der Teilabschnitte 14 bzw. IS gleich oder annähernd gleich der durch den Längskanal U ausgesparten Querschnittsfläche F, wie in F i g. 5 vergleichend dargestellt. Die Verlegung, zumindest von Teilen des Verdrän- r> gungsauftrieb liefernden Volumens des zentralen Bootskörpers 10 auf einen größeren Abstand zur senkrechten Flugzeuglängsmittelebene E-E, bewirkt somit eine Reduzierung der im aerodynamischen Flug in der Strömung liegenden, angeströmten Fläche des Flugzeuges und damit eine Reduzierung des Stirnwiderstandes. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 bis 5 ist der Längskanal 11 so bemessen, daß seine Bodenfläche 18 bei Verdrängungsfahrt unterhalb der Wasserlinie WL liegt. Zur Unterstützung des Startens vom Wasser aus, 2^r> ist im hinteren Bereich des Bootskörpers 10 eine in die Strömung vorspringende, quer zur Flugzeuglängsachse verlaufende Abreißkante 22 vorgesehen. Die Abreißkante ist hierbei an der Bodenfläche 18 des Längskanals 11 angeordnet. Jeder der beiden Teilabschnitte 14 bzw. 15 besitzt einen Längskiel 24 bzw. 25, der mit Hilfe der Seitenwände 19,20 des Längskanals 11 und der unteren Abschnitte 27 bzw. 27' der Konturfläche der Teilabschnitte 14,15 gebildet ist. Die Kiele sind zur Verbesserung der Richtungsstabilität und Verminderung der Ab- trift bei Verdrängungsfahrt des Flugoooles im Wasser vorteilhaft.

Ferner bilden die Teilabschnitte 14 bzw. 15 die Hälften eines Stromlinienkörpers. Dazu weisen die Teilabschnitte 14 bzw. 15 obere und untere Konturflächen 26, 26' bzw. 27,27' auf. die in Richtung der Flugzeuglängsachse ohne Absatz in den zentralen Bootskörperabschnitt 10 übergehen. Für den Übergang der Konlurflächen 26,26' bzw. 27,27' in die Seitenbeplankung 28 bzw. 29 des Bootskörperabschnittes 8 in Richtung der Flugzeughochachse, sind hohlkehlenartigc Übergangsflächenabschnitte 30 bzw. 31 vorgesehen.

Die Teilabschnitte 14 bzw. 15 sind in die tragende Struktur des Bootskörperabschnittes 8 bzw. 10 integriert und bilden so mit diesen eine bauliche Einheit Für die Fahrwerksräder 5 sind in den Teilabschnitten 14 bzw. 15 durch Klappen 35 abschließbare Aufnahmekammern 36 vorgesehen. In den Fig. 1,2 und 3 ist der Konturverlauf der Teilabschnitte 14 bzw. 15 und des Bootskörpers 8,10 in Abständen mit Hilfe von Konturlinien K verdeutlicht

Gemäß der Ausführung F i g. 1 bis 4 sind für den Übergang von den Vorderkanten 40 bzw. 41 (Fj g. 1) in die bei Verdrängungsfahrt unterhalb der Wasserlinie WL liegende Bodenfläche 18 des Längskanals 11 strö- w mungsgünstig gekrümmt verlaufende Übcrgangsflächcnabschnitte 42 vorgesehen.

Bei der Ausführung des Flugbootes gemäß Fi g. 6 bis 8 ist zum Unterschied gegenüber der Ausführung nach den F i g. 1 bis 4 der durchgehend verlaufende Längskanal 11 so ausgebildet daß dessen Bodenfläche 18 bei Verdrängungsfahrt des Flugbootes oberhalb der Wasserlinie WL liegt Bei dieser Ausführung wurden für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern, wie für die Ausführung gemäß F i g. I bis 4 verwendet. Durch die bei Verdrängungsfahrt des Flugbootes ständig oberhalb der Wasserlinie IVL liegende Fläche 18 des Längskanals Ii. kann die Wirkung des Stauflügeleffektes bei bestimmten Dimensionierungen des Flugbootes, bereits vor Beginn des Startvorganges an, für das erleichterte Abheben des Flugbootes genutzt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flugboot, enthaltend einen Rumpf, der einen Verdrängungsauftrieb liefernden Bootskörper bc- ■> sitzt, mit einer Verteilung des Auftriebsvolumens zur Aufrechterhaltung der Krängungsstabilität ohne Unterstützung durch zusätzliche Auftriebskörper auf Teilabschnitte zu beiden Seiten der senkrechten Längssymmetrieebene und mit einer zentralen Aussparung in Form eines Längskanals, wobei die Teilabschnitte in Längsrichtung eine stromlinienförmige Außenkontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

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a) die Teilabschnitte (14 bzw. 15) in der Form von Gleitkörpern in den Flugbootruinpf integriert angeordnet sind, daß

b) die Teilabschnitte (14 bzw. 15) eine in Querrichtung nach außen verjüngt verlaufende Quer- Schnittskontur besitzen, daß

c) die senkrechten bzw. annähernd senkrechten Seitenwändc (19 bzw. 20) des Längskanals (II) mit der Außenkontur der Teilabschnitte (14 bzw. 15) scharfe Kanten (24 bzw. 25) bilden, 2^r>

d) der Längskanal (11) eine Bodenwand (18) aufweist, die zumindest in Querrichtung einen horizontalen, ungekrümmten Verlauf besitzt, daß

e) die Bodenwand (18) gegenüber der Wasseroberfläche (WL) so angeordnet ist, daß zumin- jo dest bei Start und Landung zur Erzeugung sirömungsdynamischcr Kräfte eine Neigung in Längsrichtung im Sinne einer Anstellung gegen die aerodynamische Anströmung (S) besteht und daß η

f) die Querschnitlsflächc (F)dcs Längskanals (11) gleich oder annähernd gleich der Summe der Querschniltsflächen (F bzw. F") der Teilabschnitte (14 bzw. 15) bemessen ist.

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2. Flugboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koniurfläche (26, 27 bzw. 26', 27') der Teilabschnitte (14 bzw. 15) und die Rumpfbcplankung (28 bzw. 29) mit allmählichem, stromlinienförmigen Verlauf ineinander übergehen. 4^r>

3. Flugboot nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (18) des Längskanals (11) in Gleitlage des Flugbootes zumindest teilweise oberhalb der Wasserlinie (WL)liegt.

4. Flugboot nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- v> kennzeichnet, daß die Bodenfläche (18) in Glcitlagc des Flugbootes zumindest teilweise unterhalb der Wasserlinie (WL) liegt.

5. Flugboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalseitenwändc (19 bzw. 20) in γ, Längsrichtung gleichgerichtet verlaufen.

6. Flugboot nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Teilabschnitte (14 bzw. 15) einen oder mehrere Kiele (24 bzw. 25) aufweist.

7. Flugboot nach Anspruch 1 oder 5. dadurch ge- wi kennzeichnet, daß die Kanalseitcnwände (19 bzw. 20) in den Querschnittsebenen Gerade sind und ausgehend von der Bodenfläche (18) gegenüber der senkrechten Längsmittclcbene (F-F) eine voneinander weggcriehtete Neigung aufweisen. μ

8. Flugboot nach Anspruch 1, i oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bodcnfläche (18) zur Krzielung eines Abrisses der Wasserströmung inner- halb der Startphase eine oder mehrere, an sich bekannte Abreißkanten gebildet sind.

9. Flugboot nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreißkanten cinfahrbare Abreißleisten sind.