DE3125887A1

DE3125887A1 - Wasserfahrzeug mit mindestens einem im wasser eingetauchten schwimmkoerper, der mit einer oberhalb des konstruktionstiefganges liegenden bruecke verbunden ist

Info

Publication number: DE3125887A1
Application number: DE19813125887
Authority: DE
Inventors: Joachim 2150 Buxtehude Schönwälder
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: SCHOENWAELDER, JOACHIM, 2150 BUXTEHUDE, DE
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-01-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit mindestens
einem im Wasser eingetauchten Schwimmkörper, der mit einer oberhalb des Konstruktionstiefganges liegenden Brücke verbunden ist.
Bei derartigen gattungsgemäßen Wasserfahrzeugen besteht der Nachteil, daß die Uberwindung des Stirnflächenwiderstandes eines jeden Schwimmkörpers eine verhältnismäßig hohe Energie erfordert.
Die Aufgabe der Erfindung-besteht darin, ein gattungsgemäßes Wasserfahrzeug so auszubilden, daß beim Vortrieb der Stirnwiderstand gleichzeitig vermindert wird. Ferner soll bei einer katamaranartigen Ausbildung des Wasserfahrzeuges bei dem nebeneinander angeordnete Schwimmkörper durch eine oberhalb des Konstruktionstiefganges liegende Brücke miteinander verbunden sind, zusätzlich die Manövrierfähigkeit des Wasserfahrzeugs erhöht werden.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß in dem Schwimmkörper ein sich vom Bugabschnitt des Schwimmkörpers bis zu dessen Heckabschnitt erstreckender Kanal ausgebildet ist, der mit einer Druckerzeugungseinrichtung verbunden ist, mittels derer zur Erzeugung eines Vortriebsimpulses Wasser im Bereich des Staupunktes des Schwimmkörper ansaugbar und nach Druckerhöhung durch eine heckseitige Austrittsdüse oder aber zur Erzeugung eines Bremsimpulses Wasser aus der bugseitigen Kanalöffnung ausstoßbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen bei katamaranartig parallel zueinander angeordneten Schwimmkörpern die Kanäle jeweils aus einem bugseitigen Kanalabschnitt und einem heckseitigem Kanalabschnitt, die mit einer die Druckerzeugungseinrichtung aufweisenden Antriebs- und Steuereinrichtung verbunden sind.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben und anhand des in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiel dargestellten Wasserfahrzeugs näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schiffskörper mit katamaranartig angeordneten Schwimmkörpern in einer Ansicht von vorn Fig. 2 den Schwimmkörper nach Fig. 1 in einer Seitenansicht Fig. 3 den Schiffskörper nach Fig. 1 in der Draufsicht Fig. 4 eine andere Ausbildung der die Schwimmkörper verbindenden Brücke in einer Ansicht von vorn Fig. 5 einen Schwimmkörper mit Kiel in einer Ansicht von vorn Fig. 6 den Bug eines Schwimmkörpers in einer vergrö-Berten schematischen Seitenansicht Fig. 7 die Antriebs- und Steuereinrichtung in einer schematischen Draufsicht.
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Wasserfahrzeug 1 weist zwei parallel zueinander angeordnete torpedoartige Schwimmkörper 2, 3 auf, die mittels einer Brücke 41 miteinander verbunden sind. Der Schiffskörper 40 kann zum Personen-oder aber auch Lastentransport ausgebildet sein. Wie Fig. 4 zeigt, sind verschiedene Ausbildungen des oberhalb der Wasseroberfläche 43 befindlichen Abschnitts der Brücke 42, 42a möglich. Die Querschnittsform der Unterseite 42, 42a der Brücke 41 kann so ausgebildet sein, daß zur Längs-und Querstabilisierung des Schiffskörpers 40 bei Vorwärtsfahrt zwischen der Brücke 41 und der Wasseroberfläche 43 ein Luftpolster ausgebildet wird. Jeder Schwimmkörper 2, 3, ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist einen sich vom Bugabschnitt 4, 5 bis zum Heckabschnitt 6, 7 erstreckenden Kanal 8, 9 auf. Die bugseitigen Kanalöffnungen 14, 15 sind jeweils im Bereich des Staupunktes 11 der Schwimmkörper 2, 3 angeordnet. Heckseitig sind die Austrittsöffnungen der Kanäle 8, 9 vorzugsweise als Austrittsdüsen 12, 13 ausgebildet.
Wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, bestehen die Kanäle 8, 9 jeweils aus einem bugseitigen Kanalabschnitt 20, 21 und einem heckseitigen Kanalabschnitt 22, 23. Die bugseitigen Kanalabschnitte 20, 21 sind zu einem Sammelkanal 45 zusammengeführt, in dem eine Druckerhöhungseinrichtung 10 angeordnet ist. Diese kann als motorisch betriebene Kreiselpumpe oder Kolbenpumpe ausgebildet sein. Druckseitig ist an der Druckerhöhungseinrichtung 10 ein Verteiler 25 angeordnet, an den die heckseitigen Kanalabschnitte 22, 23 angeschlossen sind. In diesen Kanalabschnitten 22, 23 ist jeweils ein als Absperrventil ausgebildetes Steuerventil 30, 31 sowie ein zur Durchflußregelung dienendes Regelventil 36, 37 angeordnet. Ferner sind an den Verteiler 25.Druckleitungen 26, 27 angeschlossen, die mittels Steuerventilen 29, 32 absperrbar oder zu öffnen sind.
Wie in Fig. 6 dargestellt, kann die Einführung der Druckleitungen 26, 27 in die bugseitigen Kanalabschnitte 20, 21 im Bereich der Kanalöffnungen 14, 15 vorteilhaft so erfolgen, daß das aus den Druckleitungen 26, 27 ausströmende Wasser entgegengesetzt zur Fahrtrichtung gerichtet ist.
Zwischen der Druckerhöhungseinrichtung 10 und dem Verteiler 25 ist ein Druckspeicher 34 angeordnet, um im hydraulischen System auftretende Druckstöße auffangen zu können. Der Druckspeicher 34 kannals hydraulischer, pneumatischer oder mechanischer Speicher ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, den Druckspeicher 34 mit einer Druckeinstellvorrichtung zu versehen, um den Druck je nach gewünschten Betriebsbedingungen einstellen zu können.
In dem Sammelkanal 45 ist ein als Dreiwegeventil ausgebildetes Steuerventil 33 angeordnet, dastmit einer Hilfssaugleitung 17 verbunden ist. Die Hilfssaugleitung 17 mündet in eine Ansaugöffnung 19, die in dem Mantel 18 des Schwimmkörpers 3 ausgebildet ist.
Um die Längs- und Querstabilität sowie die Manövrierfähigkeit zu erhöhen, ist es möglich, die Austrittsdüsen 12, 13 horizontal und vertikal verschwenkbar auszubilden. Ferner können an den Schwimmkörpern 2, 3 Höhenruder 38 und zusätzlich ein Seitenruder 39 ausgebildet sein. In bestimmten Fällen kann es auch zweckmäßig sein, an der Unterseite eines jeden Schwimmkörpers 2, 3 einen Kiel 44 anzuordnen (Fig. 5), an dem dann gegebenenfalls ein Seitenruder 39 befestigt werden kann.
Zweckmäßigerweise werden die Stellglieder der Steuerventile 29, 30, 31, 32, 33, der Regelventile 36, 37,der Austrittsdüsen 12, 13 sowie gegebenenfalls der Höhenruder 38 und der Seitenruder 39 hydraulisch betätigt, wobei die Druckenergie dem Druckspeicher. 34 entnommen werden kann. Zur Regelung der Stellglieder dient eine besondere Regeleinrichtung 35, die als Steuereinheit einen Mikroprozessor aufweisen kann, wodurch durch entsprechende Programmierung eine schnelle Anpassung an sich ändernde Betriebsbedingungen möglich ist.
Die beschriebene Ausbildung des Wasserfahrzeugs 1 ermöglicht es, dieses einfach zu manövrieren. Bei Normalfahrt ist das Steuerventil 33 auf Durchgang geschaltet, so daß die Hilfssaugleitung 17 abgesperrt ist. In diesem Fall wird durch die Druckbrzeugungseinrichtung 10 das über die bugseitigen Kanalöffnungen 14, 15 angesaugte wasser nach Druckerhöhung durch die heckseitigen Kanalabschnitte 22, 23 den Austrittsdüsen 12, 13 zugeführt und erzeugt hierbei einen Vortriebsimpuls. Bei diesem Betriebszustand sind die Steuerventile 29, 32 geschlossen. Soll das Wasserfahrzeug 1 bei Vorwärtsfahrt manövriert werden, können hierzu die Austrittsdüsen 12, 13 verschwenkt oder aber durch Betätigung der Regelventile 36, 37 die Austrittsimpulse an den Austrittsdüsen 12, 13 variiert werden.
Zum Abbremsen des Wasserfahrzeugs 1 oder aber zu dessen Rückwärtsfahrt werden die Steuerventile 30, 31 geschlossen und das Steuerventil 33 so umgestellt, daß die Hilfssaugleitung 17 auf Durchgang geschaltet ist. In diesem Fall saugt die Druckerzeugungseinrichtung 10 über die Ansaugöffnung 19 Wasser durch die Hilfssaugleitunt 17 an, das nach Druckerhöhung über die Druckleitungen 26, 27 durch die bugseitigen Kanalöffnungen 14, 15 ausgestoßen wird. Hierdurch ist eine schnelle Abbremsung des Wasserfahrzeugs 1 sowie dessen Rückwärtsfahrt möglich.
Durch die strömungsgünstige Form der Schwimmkörper 2, 3 wird im voll getauchten Zustand der Widerstand minimiert, was durch das Absaugen von im Bereich der Staupunkte 11 anstehenden Wassers noch verstärkt wird. Die Schwimmkörper 2, 3 weisen somit bei Betrieb einen minimalen Stirnwiderstand auf. Durch die Steuerung mittels Schubbeeinflussung beziehungsweise Schubumkehr kann insbesondere bei kleineren Wasserfahrzeugen 1 eine Ruderanlage entfallen. Die geometrischen einfachen Formen der Schwimmkörper 2, 3 und der Aufbauten wie Brücke 41, sind kostengünstig herstellbar, so daß die Wasserfahrzeuge 1 relativ preiswert sind. Darüberhinaus ist es nicht erforderlich, die Antriebseinrichtung für die Druckerzeugungseinrichtung 10 umsteuerbar zu gestalten. Dieses bewirkt den Vorteil, daß die jeweilige Antriebseinrichtung wie beispielsweise eine Turbine jeweils mit optimaler Drehzahl betrieben werden kann. Im Ergebnis wird durch die beschriebene Ausbildung des Wasserfahrzeugs 1 eine erhebliche Brennstoffersparnis erzielt. Der durch die eingetauchten Schwimmkörper 2, 3 bedingte geringe Restauftrieb kann durch geregeltes Verschwenken der Austrittsdüsen 12, 13 beziehungsweise gegebenenfalls auch der Höhenruder 38 kompensiert werden.

Claims

Bez.: Wasserfahrzeug mit mindestens einem im Wasser eingetauchten Schwimmkörper, der mit einer oberhalb des Konstruktionstiefganges liegenden Brücke verbunden ist Patentansprüche 1. Wasserfahrzeug mit mindestens einem im Wasser eingetauchten Schwimmkörper, der mit einer oberhalb des Konstruktionstiefganges liegenden Brücke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schwimmkörper(2,3) ein sich vom Bugabschnitt (4,5) des Schwimmkörpers (2, 3)bis zu dessen Heckabschnitt(6, 7) erstreckender Kanal (8, 9) ausgebildet ist, der mit einer Druckerzeugungseinrichtung (10) verbunden ist, mittels derer zur Erzeugung eines Vortriebsimpulses Wasser im Bereich des Staupunktes (11) des Schwimmkörpers (2, 3) ansaugbar und nach Druckerhöhung durch eine heckseitige Austrittsdüse (12, 13) oder aber zur Erzeugung eines Bremsimpulses Wasser aus der bugseitigen Kanalöffnung (14, 151 ausstoßbar ist.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (2, 3) rotationssymmetrisch ausgebildet und die bugseitige Kanalöffnung (14, 15) und die heckseitige Austrittsdüse (12, 13) koaxial zur Mittelachse (16) des Schwimmkörpers (2, 3) angeordnet ist.
3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung (10) mittels einer Hilfssaugleitung (17) mit einer in dem Mantel (18) des Schwimmkörpers (2, 3) ausgebildeten Ansaugöffnung (19) verbunden ist.
4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, mit zwei katamaranartig parallel zueinander angeordneten Schwimmkörpern, die mittels einer oberhalb des Konstruktionstiefgangs liegenden Brücke miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8, 9) jeweils aus einem bugseitigen Kanalabschnitt (20, 21) und einem heckseitigen Kanalabschnitt (22, 23) bestehen, die mit einer die Druckerhöhungseinrichtung (10) aufweisenden Antriebs- und Steuereinrichtung (24) verbunden sind.
5. Wasserfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckerhöhungseinrichtung (10) druckseitig ein Verteiler (25) ausgebildet ist, an den die heckseitigen Kanalabschnitte (22, 23) parallel zueinander angeschlossen sind.
6. Wasserfahrzeug nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verteiler (25) zwei jeweils mit einem bugseitigen Kanalabschnitt (20, 21) in Wirkverbindung bringbare Druckleitungen (26, 27) angeschlossen und in dem heckseitigen Kanalabschnitt (22, 23) und den Druckleitungen (26, 27) sowie am saugseitigen Anschluß (28) der Druckerhöhungseinrichtung (10) Steuerventile (29,30, 31, 32, 33) angeordnet sind.
7. Wasserfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am saugseitigen Anschluß(28) der Druckerhöhungseinrichtung (10) angeordnete Steuerventil (33) als Dreiwegeventil ausgebildet ist, das mit der Hilfssaugleitung (17) verbunden ist.
8. Wasserfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen (26, 27) im Bereich der bugseitigen Kanalöffnungen (14, 15) mit den bugseitigen Kanalabschnitten (20, 21) verbunden sind.
9. Wasserfahrzeug nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckerzeugungseinrichtung (10) und dem Verteiler (25) ein Druckspeicher (34) angeordnet ist.
10. Wasserfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (34) als hydraulischer, pneumatischer oder mechanischer Speicher ausgebildet ist.
11. Wasserfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Druckspeicher (34) einstellbar ist.
12. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüsen (12, 13) horizontal und vertikal verschwenkbar sind.
13. Wasserfahrzeug nach Anspruch 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (29, 30, 31, 32, 33) und Austrittsdüsen (12, 13) mittels Stellgliedern betätigbar sind, die mit einer Regeleinrichtung (35) verbunden sind.
14. Wasserfahrzeug nach Anspruch 9 bis 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckeinstellglied des Druckspeichers (34) mit der Regeleinrichtung (35) verbunden ist.
15. Wasserfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem heckseitigen Kanalabschnitt (22, 23) ein Regelventil (36, 37) angeordnet ist, dessen Stellglied mit der Regeleinrichtung (35) verbunden ist.
16. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Schwimmkörper (2, 3) ein mit einem Niveauregler in Wirkverbindung stehendes Höhenruder (38) ausgebildet ist.
17. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Schwimmkörper (2, 3) ein Seitenruder (39) angeordnet ist, das mit der Regeleinrichtung (35) verbunden ist.
18. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung (10) als motorisch betriebene Kreisel- oder Kolbenpumpe ausgebildet ist.
19. Wasserfahrzeug nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder als hydraulische Stellmotoren ausgebildet sind.
20. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (35) einen Mikroprozessor aufweist.
21. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (42, 42a) der Brücke (41) derart ausgebildet ist, daß zur Längs- und Querstabilisierung des Schiffskörpers (40) bei Vorwärtsfahrt zwischen der Brücke (41) und der Wasseroberfläche (43) ein Luftpolster ausbildbar ist.