DE3490269C2 - Wasserfahrzeug mit einstellbarem Tiefgang - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wasserfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Flußmündungen oder Baien einer Meeresküste kann das Problem von seichtem und schwer fahrbarem Wasser auftreten. Der zum Fahren von seichtem Wasser erforderliche geringe Tiefgang wirkt sich ungünstig auf die Fahreigenschaften auf grober See aus.

Ein Wasserfahrzeug der eingangs erwähnten Art ist aus der DE-OS 17 81 285 bekannt. Bei diesem Wasserfahrzeug in Form eines großen Ozeanschiffes, wie z. B. eines Öltankers oder Erztransporters, erstreckt sich die der Unterseite des Rumpfes entsprechende obere Begrenzungswand der Rumpfausnehmung parallel zur Unterseite der Rumpfteile und zum Wasserpegel. Ein solches Wasserfahrzeug zeigt nicht unter allen Betriebsbedingungen günstige Fahreigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug zu schaffen, das auf sehr seichtem Wasser und auf grober See gute Fahreigenschaften hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wasserfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

In einer Ausbildung der Erfindung wird mindestens ein zusätzlicher Klappenkörper an einer zwischenliegenden Stelle in der Rumpfausnehmung verwendet. Dadurch wird die Rumpfausnehmung in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt. Die in diese Abschnitte eingepumpte Luft bleibt darin eingeschlossen und kann nicht entweichen. Bei Kippbewegungen des Fahrzeugs bleibt der Wasserpegel in jedem Abschnitt durchschnittlich konstant, so daß die Stabilität des Fahrzeugs gewährleistet ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Klappenkörper um eine sich zwischen den Rumpfteilen nahe der Oberseite der Rumpfausnehmung erstreckende Querwelle verschwenkbar, wobei in der Ruhestellung der Klappenkörper sich etwa parallel zur Unterseite des Rumpfes erstreckt. In dieser Ruhestellung fluchtet die Klappe nahezu mit der oberen Begrenzungswand der Rumpfausnehmung, wodurch der Strömungswiderstand sehr gering ist. Im Falle einer Störung des Klappenbewegungsmechanismus, bei der die Klappe nicht völlig in die Ruhestellung bewegt werden kann oder locker hängt, ist die im normalen Fahrzeugstand auftretende Hemmung gering.

Gemäß der Erfindung enthält die Einrichtung zum Zuführen von Druckluft eine von einem Motor angetriebene Zentrifugalluftpumpe. Eine solche Zentrifugalluftpumpe kann eine verhältnismäßig große Menge Luft aber bei geringem Druck liefern. Für die vorliegende Verwendungsart ist dies vorteilhaft, da in sehr kurzer Zeit die Rumpfausnehmung vollgepumpt werden kann. Auch beim Abströmen von Luft z. B. infolge Bewegungen des Fahrzeugs oder Wellenschlags wird der Luftverlust schnell kompensiert.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung haben die Luftzufuhrmittel einen derart in der Rumpfausnehmung ausmündenden Auslaß, daß die durch den Auslaß abgeführte Luft bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs sich in Form einer Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Rumpfes und dem Wasser ausdehnt. In dem normalen Fahrzustand d. h. mit Klappenkörpern in der Ruhestellung und mit eingeschalteter Luftzuführeinrichtung wird somit während der Fahrt eine Luftschicht gebildet, die den Fahrwiderstand beträchtlich verringern kann. Es kann daher eine hohe Fahrgeschwindigkeit erreicht werden.

Eine vorteilhafte Form des Auslasses der Luftzufuhrmittel ist erfindungsgemäß ein in der Querrichtung verlaufender Schlitz. Dieser Schlitz schafft eine gute Verteilung der Luft über die Breite des Rumpfs.

Mit Rücksicht auf die besonderen Verwendungsarten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs wird es vorzugsweise aus einem leichten Material, z. B. Aluminium, hergestellt. In der Praxis hat es sich ergeben, daß bei einer Gesamtlänge von 16 m eine Wasserverdrängung von 15 bis 20 Tonnen bei einem entsprechenden, sehr geringen Tiefgang von 0,4 bis 0,5 m mit der Rumpfausnehnung in vollgepumpten Zustand erreichbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Wasserfahrzeugs;

Fig. 2 und 3 Rückansichten des Wasserfahrzeugs nach Fig. 1 mit einem Klappenkörper in der Ruhe- bzw. Arbeitsstellung;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Wasserfahrzeugs in einer anderen Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Unteransicht auf den Boden des Wasserfahrzeugs nach Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht von unten her des Wasserfahrzeugs nach den Fig. 4 und 5;

Fig. 7 und 8 teilweise den Fig. 4 und 5 entsprechende Ansichten; und

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform des Wasserfahrzeugs.

Das in Fig. 1 dargestellte Wasserfahrzeug 1 stellt eine Fähre dar. Die Fähre 1 hat einen Rumpf 2 mit zwei Rumpfteilen 3, 4. Die Rumpfteile 3, 4 erstrecken sich in der Längsrichtung auf den Seiten des Schiffs. Zwischen den Rumpfteilen 3 und 4 wird eine Rumpfausnehmung 5 gebildet. Die Rumpfausnehmung 5 wird auf den Längsseiten durch die Rumpfteile 3 und 4 begrenzt und ist bei dieser Ausführungsform nach vorne, nach hinten und nach unten offen.

Auf der Hinterseite und der Vorderseite der Rumpfausnehmung 5 sind Klappenkörper 6, 8 angebracht. Diese Klappenkörper sind schwenkbar mit dem Rumpf 2 verbunden und in schematisch angedeuteten Lagern 7 auf der Oberseite der Rumpfausnehmung gelagert, wobei die Klappenkörper um je eine Querwelle 11 schwenkbar gelagert sind. Die Klappenkörper 6, 8 können aus einer in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung, in der die Klappenkörper eine horizontale Lage einnehmen und somit einen minimalen Strömungswiderstand erzeugen, in eine in Fig. 3 gezeigte Arbeitsstellung schwenken, in der sie sich vertikal erstrecken.

In der in Fig. 3 angegebenen Arbeitsstellung sperren die Klappenkörper 6, 8 die Rumpfausnehmung 5 nach vorne und hinten. Im Wasserfahrzeug 1 ist eine Luftzufuhreinrichtung vorgesehen. Diese Luftzufuhreinrichtung wird durch eine in Fig. 3 schematisch angegebene Zentrifugalluftpumpe 9 gebildet, die einen in die Rumpfausnehmung 5 ausmündenden Luftauslaß 10 besitzt. Mittels der Luftzufuhreinrichtung kann Luft in die von den Klappenkörpern 6, 8 abgeschlossene Rumpfausnehmung gepumpt werden.

In der Ruhestellung der Klappenkörper 6 und 8, also in dem Zustand, in dem die Rumpfausnehmung nach vorne und nach hinten offen ist, hat das Wasserfahrzeug 1 einen für eine normale Fahrt in hinreichend tiefem Wasser geeigneten Tiefgang. In Fig. 2 zeigt dies der angegebene Wasserpegel 12. Mit den Klappenkörpern 6, 8 in der wirksamen Arbeitsstellung, d. h. nach dem Einpumpen von Luft in die Rumpfausnehmung, ist der Tiefgang des Wasserfahrzeugs 1 erheblich verringert, was in Fig. 3 mit dem Wasserpegel 13 angedeutet ist. In diesem Zustand kann das Wasserfahrzeug 1 in sehr seichtem Wasser fahren, so daß mit einer üblichen Fähre unerreichbare Stellen mit der Fähre 1 bequem erreicht werden können. Da erfindungsgemäß die Luftzufuhrmittel eine Zentrifugalluftpumpe enthalten, die ein großes Luftvolumen mit geringer Druckerhöhung liefern kann, kann die Rumpfausnehmung 5 in kurzer Zeit mit Luft gefüllt werden. Der Tiefgang des Wasserfahrzeugs 1 läßt sich somit sehr schnell anpassen, so daß das Fahrzeug in hinreichend tiefem Wasser mit dem normalen Tiefgang und beim Erreichen eines Teils geringerer Wassertiefe sofort mit einem an diese geringere Wassertiefe angepaßten geringeren Tiefgang fahren kann.

Wenn das Wasserfahrzeug z. B. infolge Ebb- und Flutbewegungen in seichtem Wasser festzulaufen droht oder bereits festgelaufen ist, kann das Fahrzeug einfach wieder schwimmend gemacht werden, indem der Tiefgang erfindungsgemäß verringert wird.

Das Wasserfahrzeug nach den Fig. 4 bis 6 ist in Form eines Schlepp- oder Arbeitsboots insbesondere für Gebiete mit seichtem Wasser ausgebildet. Der Rumpf 21 des Fahrzeugs 20 hat zwei Rumpfteile 22, 23. Zwischen den Rumpfteilen 22, 23 wird eine Rumpfausnehmung 18 gebildet. Die obere Begrenzungswand der Rumpfausnehmung 18, d. h. der Boden 24, neigt ab in Richtung auf den Bug das Fahrzeugs im wesentlichen bis zum Pegel der Unterseite der beiden Rumpfteile 22, 23. Die so erhaltene Rumpfform, die in Fig. 6 deutlich dargestellt ist, erteilt dem Fahrzeug 20 günstige Fahreigenschaften, z. B. eine große Stabilität und einen verhältnismäßig geringen Strömungswiderstand bei höherer Geschwindigkeit. Aus den Figuren ist ersichtlich, daß die Rumpfausnehmung 18 nur auf der Hinter- und der Unterseite offen ist. Zum Verringern des Tiefgangs genügt es somit, einen einzigen Klappenkörper 25 auf der Hinterseite des Fahrzeugs zu verschwenken. Dieser Klappenkörper 25 ist um eine Querwelle 19 drehbar, die in einer Ausnehmung 29 im Boden 24 gelagert ist. An den Enden der Querwelle 19 sind Arme 40 angebracht, deren freie Enden von hydraulischen Schraubenwinden 27 angegriffen werden können. Mittels der hydraulischen Schraubenwinde 27 kann der Klappenkörper 25 aus der Ruhestellung, in der er in der Ausnehmung 29 liegt, in eine Arbeitsstellung bewegt werden, in der er sich vertikal nach unten erstreckt.

Das Wasserfahrzeug 20 ist mit einem zweiten Klappenkörper 26 versehen, der in entsprechender Weise in einer Ausnehmung 30 untergebracht ist und mittels Arme 41 und Schraubenwellen 28 aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung und umgekehrt geschwenkt werden kann. Der zweite Klappenkörper 26 ist dazu vorgesehen, die Rumpfausnehmung 18 in zwei Teile aufteilen zu können, wodurch die in die von den Klappenkörpern abgeschlossene Rumpfausnehmung 18 gepreßte Luft besser festgehalten wird, was einen günstigen Einfluß hat auf die Längsstabilität des Wasserfahrzeugs 20 bei einem eingestellten, geringen Tiefgang.

Der Rumpf 21 des Wasserfahrzeugs 20 hat eine Einrichtung 31 zum Zuführen von Druckluft. Diese Luftzufuhreinrichtung 31 enthält eine Zentrifugalluftpumpe 32, die durch Leitungen 33 mit der Rumpfausnehmung 18 verbunden ist. Die Leitung 33 ist abgezweigt, so daß jedem der durch die Klappenkörper 26 voneinander getrennten Teile Luft zugeführt werden kann. Die Leitung 33 enthält Sperrglieder 34. In dem nicht wirksamen Zustand der Luftzufuhreinrichtung 31 verhüten diese Sperrglieder, daß Wasser in die Leitung 33 eindringt. Außerdem ist es mittels der Sperrglieder 34 möglich, selektiv einem der durch die Klappenkörper 26 voneinander getrennten Teile Luft zuzuführen. In dieser Weise kann der Trimm des Wasserfahrzeugs 20 in bestimmten Fällen geändert werden.

Das Wasserfahrzeug 20 wird mittels zweier Antriebsschrauben 35 angetrieben, die mit nicht dargestellten, je in einem der Rumpfteile 22, 23 untergebrachten Motoren verbunden sind. In der Mitte des Hinterschiffs ist eine drehbare Vorschubvorrichtung 36 angebracht, die in diesem Falle in Form eines Wasserstrahls ausgebildet ist. Mittels dieses drehbaren Vorschubrohrs läßt sich das Schiff 20 sehr gut manövrieren, während das Rohr zum Antrieb beim Geradeausfahren beiträgt. Die drehbare Vorschubvorrichtung 36 wird von einem Motor 37 angetrieben. Die Übersetzung kann vorteilhaft hydraulisch ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt das Schiff 20 in dem Zustand verringerten Tiefgangs. Der Wasserpegel ist mit 38 bezeichnet. Zum Vergleich ist der Wasserpegel 39 im normalen Fahrzustand gezeichnet. Es ist ersichtlich, daß das Wasserfahrzeug 20 erfindungsgemäß im Zustand verringerten Tiefgangs in bezug auf den normalen Fahrzustand nach vorne gekippt ist. Die obere Begrenzungswand 24 der Rumpfausnehmung verläuft in dem normalen Fahrzustand nahezu parallel zum Wasserpegel, während die Unterseite der Rumpfteile 22, 23 nach hinten geneigt ist. Dabei kann das Fahrzeug bei höherer Geschwindigkeit planieren.

Im Hinblick auf die besondere Rumpfform ist es möglich, daß beim Fahren mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit auf der Vorderseite der Rumpfteile 22, 23 in der Rumpfausnehmung 18 ein Unterdruck auftritt. Um dessen ungünstige Wirkungen zu beseitigen, sind an dieser Stelle Öffnungen 42 im Rumpf vorgesehen, die durch Lufteinlaß 44 in Verbindung stehen. Beim Auftreten eines Unterdrucks wird somit Luft eingesaugt, so daß der Unterdruck behoben wird. Die Rückschlagventile 45 sind dazu vorgesehen, zu verhüten, daß mittels der Luftzufuhreinrichtung 31 in die Rumpfausnehmung 18 eingepumpte Luft durch die Öffnungen 42 abströmen würde.

Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Wasserfahrzeug 50 hat einen Rumpf 51 der gleichen Form wie der Rumpf 21 des Wasserfahrzeugs 20 nach Fig. 4 bis 6. Der Klappenkörper 52 ist um eine vertikale, zentrale Welle 61 verdrehbar. Die Welle 61 ist mit einem Triebwerk 64 verbunden, das von einem Motor 54 angetrieben wird. Der Motor 54 kann über das Triebwerk 64 den Klappenkörper 52 aus der in den Figuren dargestellten Ruhestellung in eine wirksame, quer dazu gerichtete Arbeitsstellung überführen. Die wirksame Arbeitsstellung ist in Fig. 8 mit einer gestrichelten Linie angedeutet. In der angegebenen Ruhestellung ergibt der Klappenkörper 52 einen minimalen Strömungswiderstand.

Die Luftzufuhreinrichtung 55 des Wasserfahrzeugs 50 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die aus dem in der Rumpfausnehmung ausmündenden Auslaß strömende Luft bei der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs sich in Form einer Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Rumpfes 51 und dem Wasser verbreitet. Der Auslaß der Luftzufuhreinrichtung 55 ist dazu in Form von Schlitzen ausgebildet. Der im vorderen Teil ausmündende Luftzufuhrauslaß besteht aus zwei schrägen Schlitzen, denen über ein Verteilerrohr 57 und eine Leitung 56 Luft von der Pumpe 62 zugeführt wird. Bei dieser Anordnung der Schlitze 58 können sie außerdem die gleiche Funktion erfüllen wie die Öffnungen 42 des Fahrzeugs 20. Dazu ist in der Leitung 56 ein nicht dargestelltes Rückschlagventil untergebracht.

Der in den hinteren Teil der Rumpfausnehmung ausmündende Auslaß der Luftzufuhreinrichtung 55 hat die Form eines quer verlaufenden Schlitzes 60. Diesem Schlitz 60 wird durch ein Verteilerrohr 59 und die Leitung 56 Luft von der Pumpe 62 zugeführt. Wenn der Tiefgang des Wasserfahrzeugs 50 in der vorher beschriebenen Weise verringert werden soll, wird der Klappenkörper 53 nach unten geschwenkt und der Klappenkörper 52 in die Querstellung gebracht. Darauf wird in der vorstehend beschriebenen Weise der Rumpfausnehmung Luft zugeführt, wodurch der Tiefgang sich verringert.

Die Luftauslässe in Form der Schlitze 58, 60 werden beim normalen Fahren benutzt. Die Klappenkörper 53 und 52 befinden sich dabei in der Ruhestellung, während die Rumpfausnehmung normalerweise mit Wasser gefüllt ist. Indem während dieser normalen Fahrt die Luftzufuhreinrichtung 55 betätigt wird, wird Luft aus den Schlitzen 58 und 60 herausgepreßt. Diese Luft wird von dem entlang fließenden Wasser mitgeführt und bildet eine dünne Luftschicht längs der oberen Begrenzungsaufwand der Rumpfausnehmung, d. h. des Bodens 63. Infolgedessen verringert sich in bekannter Weise der Strömungswiderstand, wodurch das Wasserfahrzeug 50 eine höhere Geschwindigkeit erreichen kann bei gleicher Geschwindigkeit weniger Energie verbraucht.

Das Wasserfahrzeug 71 nach Fig. 9 hat eine Rumpfausnehmung 78, die auf beiden Längsseiten und nach vorne zu durch Rumpfteile 72 und 73 begrenzt wird, während die Begrenzung auf der Oberseite durch den sich nach unten bis zur Ebene der Unterseite der Rumpfteile 72, 73 erstreckenden Boden 74 gebildet wird. Die hier nicht dargestellte Luftzufuhreinrichtung mündet bei 75 in die Rumpfausnehmung.

Um die vorteilhaften Möglichkeiten des Wasserfahrzeugs nach der Erfindung optimal ausnutzen zu können, wird es aus einem leichten Material, z. B. Aluminium, hergestellt. Das Gesamtgewicht des Wasserfahrzeugs und somit die Wasserverdrängung bleiben dabei gering, so daß auch der minimale Tiefgang sehr gering sein kann. Um einen für eine gute Stabilität hinreichenden Tiefgang beim Fahren in rauher See zu erzielen, können im Wasserfahrzeug Ballasttanks verwendet werden.

Claims (8)

1. Wasserfahrzeug mit einem Rumpf (21; 51), der mindestens zwei nach unten vorstehende, in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufende Rumpfteile (3, 4; 22, 23; 72, 73) enthält, die zwischen sich und der zum Fahrzeugbug sich bis zur Ebene der Unterseiten der Rumpfteile erstreckenden Unterseite (24; 63; 74) des Rumpfes eine nach unten offene Rumpfausnehmung (5; 18; 78) begrenzen,
wenigstens einem Klappenkörper (6, 8; 25, 26; 52, 53), der zwischen einer Ruhestellung und einer die Rumpfteile (3, 4; 22, 23; 72, 73) miteinander verbindenden Arbeitsstellung verstellbar ist, und
mit einer Einrichtung (31; 55) zum Zuführen von Druckluft in die Rumpfausnehmung (5; 18; 78),
dadurch gekennzeichnet,
dsß in dem normalen Fahrzustand des Fahrzeugs die Unterseiten der Rumpfteile (3, 4; 22, 23; 72, 73) zum Fahrzeugheck geneigt sind und die der Unterseite (24; 63; 74) des Rumpfes entsprechende obere Begrenzungswand der Rumpfausnehmung (5; 18; 78) nahezu parallel zum Wasserpegel verläuft, und
daß das Wasserfahrzeug (20) im Zustand verringerten Tiefgangs bezogen auf den normalen Fahrzustand nach vorne gekippt ist.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Klappenkörper (6, 8; 25, 26; 52, 53) im Bereich des Fahrzeughecks angeordnet ist.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Klappenkörper (6, 8; 25, 26; 52, 53) um eine nahe der oberen Begrenzungswand der Rumpfausnehmung (5; 18; 78) angeordnete Querwelle (11; 19) schwenkbar ist und sich in seiner Ruhestellung im wesentlichen parallel zur Unterseite (24; 63; 74) des Rumpfes und in seiner Arbeitsstellung etwa vertikal dazu erstreckt.

4. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (31; 55) zum Zuführen von Druckluft eine von einem Motor angetriebene Zentrifugalluftpumpe aufweist.

5. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (31; 55) zum Zuführen von Druckluft einen derart in die Rumpfausnehmung (5; 18; 78) mündenden Auslaß (58, 60) aufweist, daß bei vorwärts bewegtem Fahrzeug und in der Ruhestellung befindlichen Klappenkörper (6, 8; 25, 26; 52, 53) die durch den Auslaß strömende Luft vom Wasser mitgeführt und sich in Form einer dünnen, längs der oberen Begrenzungswand der Rumpfausnehmung (5; 18; 78) strömenden Luftschicht zwischen einem erheblichen Teil des Rumpfes und dem Wasser verbreitet.

6. Wasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (60) wenigstens ein in Querrichtung des Fahrzeugs verlaufender Schlitz ist.

7. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Vorderseite der Rumpfteile (3, 4; 22, 23; 72, 73) in der Rumpfausnehmung (5; 18; 78) Öffnungen (42) vorgesehen sind, die, vorzugsweise durch Rückschlagventile (45) und einen Luftbehälter (43), mit einem Lufteinlaß (44) derart verbunden sind, daß beim Auftreten eines Unterdrucks Luft eingesaugt wird.

8. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (24; 63; 74) des Rumpfes im hinteren Teil des Fahrzeugs zum Fahrzeugheck hin geneigt ist.