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Luftkissenfahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf Luftkissenfahrzeuge
mit einer flexiblen Schürze, die sich vollständig oder über den größten Teil des
Umfanges des Fahrzeuges erstreckt und deren Abstand von der überschwebten Fläche
durch an der Schürze angreifende Hubvorrichtungen veränderbar ist.
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Dabei geht die Erfindung von Einrichtungen aus, bei denen die elastische
Schürze eine Vorrichtung zum Hochheben aufweist und in den jeweiligen angehobenen
Stellungen ihre Funktionsfähigkeit beibehält. Bei diesem älteren Vorschlag des Erfinders
wird die flexible Schürze am ganzen Umfang des Fahrzeuges gleichmäßig angehoben
oder gesenkt bzw. eingezogen oder ausgefahren. Dies dient dem Zweck, die Schürzen
vollständig einzuziehen und sie auf dem Boden direkt aufliegen zu lassen und zum
anderen dazu, das Fahrzeug in seiner Höhe über dem Erdboden einzustellen. Nach einem
weiteren älteren Vorschlag des Erfinders erfolgt das Anheben der Schürze an den
Zwischenwänden.
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Es ist auch bereits ein Luftkissenfahrzeug vorgeschlagen worden, bei
dem die Elemente der Schürze sich überlappen. Hierbei wird der Angriffspunkt der
Kräfte auf die Grundplattform, die zu einer Resultierenden zusammengefaßt sind,
seitlich verschoben, um das Fahrzeug zu trimmen. Wird das Fahrzeug belastet und
die Verteilung der Belastung so gewählt, daß die resultierende Belastung räumlich
vor der Druckmitte auftritt, würde das Fahrzeug nach vorn kippen. Wenn die Schürzen
nach vorn verschoben werden, wird der Druckmittelpunkt ebenfalls verändert, und
wenn die Schürzen sich genügend weit von dem Druckmittelpunkt wegbewegt haben, bis
Druckmitte und Belastungsmitte miteinander zusammenfallen, nimmt das Fahrzeug wieder
eine horizontale Stellung ein. Die hierbei vorgeschlagene Vorrichtung dient dazu,
das Fahrzeug in einer horizontalen Lage zu halten.
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Schließlich gibt es auch bereits einen Vorschlag, nach welchem unter
einer Plattform eines Luftkissenfahrzeuges mehrere einzelne Elementarluftkissen
ausgebildet sind, welche jeweils durch einen nachgiebigen Mantel begrenzt werden.
Hierbei ist jedes Luftkissen von einer Schürze so umgeben, daß eine Reihe von Auffüllkammern
unterhalb des Fahrzeuges ausgebildet werden. Die Schürzen sollen einzeln angehoben
werden, damit Hindernisse oder Änderungen in der Bodenbeschaffenheit einfacher berücksichtigt
werden können.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Richtungssteuerung für ein Luftkissenfahrzeug
zu schaffen, indem die Schürze an bestimmten Stellen angehoben wird. Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß in jedem von der Fahrzeuglängs- und -querachse gebildeten
Sektor eine Hubvorrichtung für die Schürze befestigt ist, wobei die Hubvorrichtungen
symmetrisch zur Längsachse und außerhalb der Längsachse angeordnet sind. Vorzugsweise
sind diese Hubvorrichtungen symmetrisch zur Fahrzeugquerachse angeordnet. Wenn das
Luftkissenfahrzeug parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Seitenwandungen aufweist,
sind diese Hubvorrichtungen im Abstand von der Fahrzeugquerachse und außerhalb des
Bereiches der parallel zur Längsachse verlaufenden Seitenwandungen angeordnet.
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Die flexible Umfangsschürze kann gemäß vorliegender Erfindung an einer
oder an mehreren Stellen angehoben werden, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des
Fahrzeuges auf die Stellung der Schwächung des Luftkissens zu proportional dem angehobenen
Abstand ist. Zusätzlich zu den Umfangsschürzen kann auch der Stabilitätskiel, den
derartige Fahrzeuge häufig aufweisen, angehoben oder ausgelenkt werden, während
in manchen Anwendungsfällen eine gleichzeitige Beeinflussung von Umfangsschürze
und Stabilitätskiel vorteilhaft ist.
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Durch einseitiges Anheben der Schürze läßt sich somit eine seitliche
Bewegung des Luftkissenfahrzeuges auf diese Anhebstelle zu ermöglichen; durch gleichzeitiges
und symmetrisches Anheben der Schürze an verschiedenen Stellen des Fahrzeuges kann
das
Fahrzeug steigen. Ist das Fahrzeug in einer beliebigen Richtung
in Bewegung und wird das Schürzenanhebsystem betätigt, so kann das Fahrzeug sich
so weit drehen oder so weit steigen, daß eine Stelle der Schürze in Berührung mit
dem Erdboden, z. B. Land oder Wasser kommt, wodurch ein zusätzlicher Widerstand
an der Berührstelle auftritt, und eine Lenkkraft ähnlich wie bei Backenbremsen eines
Flugzeuges erzeugt wird, die zur Lenkung des Fahrzeuges dienen kann.
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Das Schürzenanhebsystem kann entweder als Lageeinstellsteuerung zur
Aufhebung der Wirkung einer Stellungsänderung, als Primärsteuerung für das Manövrieren
des Fahrzeuges innerhalb eines eng begrenzten Raumes, als Primärsteuerung für den
allgemeinen Betrieb des Fahrzeuges bei hohen Geschwindigkeiten oder in Verbindung
mit einem Autopiloten und einem automatischen Stabilisiersystem verwendet werden,
damit die Bewegungen sowohl für das Steigen als auch für das Drehen oder Kippen
und für das Wenden verringert werden. Der Betrag, um den die Schürze angehoben werden
soll, hängt von der Schwebehöhe, der Schürzenlänge und der Fahrzeugachse ab.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Figuren zeigen: F i g. 1 eine Aufsicht auf ein Luftkissenfahrzeug mit der erfindungsgemäßen
Steuervorrichtung; F i g. 2 eine perspektivische Schnittansicht einer flexiblen
Schürze nach F i g. 1; F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Luftkissenfahrzeug nach
F i g. 1; F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der
Steuervorrichtung nach F i g.1.; F i g. 5 aufgeschnitten eine perspektivische Darstellung
der hydraulischen Hubeinrichtung zur Betätigung der Steuervorrichtung; F i g. 6
eine Endansicht der hydraulischen Hubeinrichtung; F i g. 7 eine Querschnittsansicht
einer Ventilanordnung längs der Linie 7-7 nach F i g. 5 und F i g. 8 und 9 schematische
Darstellungen verschiedener Ausführungsformen gemäß der Erfindung. Nach den F i
g. 1' bis 3 weist ein Luftkissenfahrzeug Verlängerungen von ringförmigen Luftkanälen
in Form von flexiblen Schürzen 10 aus Gummi, Gewebe, gummiertem Gewebe, Kunststoff
oder ähnlichem Material auf; die Schürze wird dabei durch eine äußere Wandung 11
und eine innere Wandung 12 zusammen mit in Querrichtung verlaufenden Verstärkungs-
und Formgebungsmembranen 13 ausgebildet, damit getrennte, den Fluß richtende Leitungen
oder Düsen 21 innerhalb der Schürze entstehen. Zusätzlich kann hierzu auch wenigstens
ein innen angebrachter flexibler Stabilitätskiel 14 aus ähnlichem Material vorgesehen
sein; der Stabilitätskiel weist auch durch äußere Wandungen 15 und 16 und innere
Formgebungsmembranen 17 geformte Düsen 22 auf. Der Stabilitätskiel teilt den Luftkissenstrom
teilweise in Segmente und trägt zur verbesserten Betriebsweise und Stabilität des
Fahrzeuges bei.
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Ein Luftkissenfahrzeug arbeitet nach der Darstellung in F i g. 3 in
der Weise, daß Luft in eine Ansaugöffnung 18 durch entsprechende Luftpumpen eingeführt
wird, daß die Luft dann unter Druck gesetzt und über eine Leitung zu den Kanälen
geführt wird, die durch die flexible Schürze 10 und den Stabilitätskiel 14 festgelegt
sind. Die Luft wird dann unter Druck durch die Düsen 21 und 22 ausgestoßen und ergibt
das Luftkissen unterhalb des Fahrzeuges und innerhalb der Begrenzungen der flexiblen
Schürze 10. Das Bezugszeichen 19 zeigt ein Deck des Fahrzeuges, während mit 20 ein
zentrisch angeordneter Schwimmbehälter dargestellt ist. Nach F i g. 1 sind für das
Fahrzeug eine Kabine 27 sowie ein Antriebssystem 26 für eine Vorwärtsbewegung vorgesehen.
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-Die Steuervorrichtung ist so ausgebildet, daß wenigstens die flexible
Schürze 10 an ausgewählten Stellen angehoben werden kann, wodurch das Luftkissen
geschwächt und damit das Fahrzeug gekippt und in Richtung dieser Kippbewegung verschoben
wird. Es wird eine Anzahl von symmetrisch versetzten Punkten ausgewählt, damit eine
bessere Steuerungsmöglichkeit erzielt wird.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 wird eine Auslenkung durch
eine Hubvorrichtung dadurch erhalten, daß flexible Kabel 23 verwendet werden, welche
am einen Ende mit der äußeren Wandung 11 in der Nähe der Düse 21 befestigt
sind. Das Kabel ist über eine am Deck angebrachte Rolle 24 geführt und am
anderen Ende mit einem hydraulischen Steilkolben 25 verbunden. Zur wahlweisen Betätigung
eines jeden hydraulischen Steilkolbens 25 dienen druckmittelbetätigte Steuervorrichtungen,
wobei die Kabel 23 zur Auslenkung der flexiblen Schürze wahlweise verschiebbar sind.
Wie in F i g. 1 gezeigt, sind vier Hubvorrichtungen vorgesehen, die symmetrisch
zur Fahrzeuglängs- und -querachse versetzt sind. Jede der hydraulischen Hubvorrichtungen
(z. B. Winden) ist mit einem elektrisch betätigten Druckmittel-Servoventil versehen,
und es sind unabhängige elektrische Steuerungen C vorhanden, die jedes Servoventil
28 in bekannter Weise steuern. Damit ist eine unabhängige Betätigung an jeder Stelle
möglich. Vorzugsweise kann jede Steuerung für die Servoventile 28 mit einem
gemeinsamen Steuerrad W verbunden sein, wobei eine Verstellung des Steuerrades W
koordinierte Signale erzeugt, die den entsprechenden Servoventilen zugeführt werden.
Derartige Steuersysteme sind in der Steuerungstechnik bekannt. Jeder hydraulische
Steilkolben 25 weist einen einzeln wirkenden Kolben auf, der einen Druckmitteleinlaß
bzw. -auslaß 30 am einen Ende des Zylinders und eine Entlüftung 29 am anderen Ende
aufweist. Eine Druckfeder an der Entlüftungsseite des Kolbens kann dazu beitragen,
den Kolben wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückzuführen, wenn kein hydraulischer
Druck zugeführt wird. Das System weist einen hydraulischen Druckmittelbehälter 31,
eine Druckmittelpumpe 32, ein Druckmittelfilter 33, einen Absperrmechanismus 34
für den Flüssigkeitsdurchfluß bekannter Bauweise, und einen überströmbehälter 35
auf. Die Richtung des Druckmittelflusses ist mit den Pfeilen nach F i g. 4 angedeutet.
Beispielsweise wird das hydraulische Druckmittel kontinuierlich durch die Pumpe
32 umgewälzt. Der Absperrmechanismus 34 ermöglicht, daß ein Druckmittelfluß in die
Leitungen eines jeden Servoventils 28 gelangt, bis ein maximaler Druck von 160 kg/cm2
erhalten wird. Der Absperrmechanismus 34 schaltet dann auf das Kurzschluß-Durchfluß-System,
bis der Arbeitsdruck an den Servoventilen 28 auf etwa 120 kg/cm2 gefallen ist, wobei
dann der Absperrmechanismus 34 den Strom des hydraulischen Mediums wieder auf die
Servoventile 28 richtet.
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Jedes unabhängige hydraulische Steuersystem, wie es in den F i g.
5 bis 7 gezeigt ist, enthält die hydraulische
Hubvorrichtung, die
in einem Gehäuse 36 mit einer Deckplatte 37 eingeschlossen ist, eine Grundplatte
38 und Seitenplatten 39. Der hydraulische Stellkolben, der aus dem Zylinder
40 und dem Kolben 41 besteht, ist mit dem Gehäuse 36 über wenigstens einen
U-Rahmen 40 a verbunden. Ein Bügel ist mit dem Kolbenende der Hubvorrichtung 25
verbunden und das Kabel 23 ist mit dem Bügel 42 mit Hilfe einer drehbaren Verbindung
43 befestigt. Das Kabel 23 läuft durch eine öffnung in der Bodenplatte 38. Die Rolle
24 ist mit zwei Blöcken 44 befestigt, die eine Kabelführungsplatte 45 zwischen sich
aufnehmen. Das Servoventil 28 ist mit der Oberseite der Deckplatte 37 befestigt,
und die Richtung des hydraulischen Druckmitteldurchflusses zum Ventil 28 ist durch
die Pfeile in F i g. S angedeutet. Der Flüssigkeitseinlaß bzw. -auslaß
30 ist mit dem Zylinder 40
der hydraulischen Hubvorrichtung 25 über
ein Einschraubstück 46 verbunden, das aus einem Nippelendteil besteht, welches in
die Leitung des Teiles 30 eingeschraubt ist. Das Einschraubstück 46 wird an dem
Gehäuse 36 von dem Grundteil 48 und der Mutter 47 a sowie der Beilage 46 b gehalten.
Innerhalb des Einschraubstückes 46 liegt ein Drucksteuerventilnippel 47 gleitend
auf der Oberseite des Nadelventils des Druckmittelzylinders 40 auf. Die das Druckmittel
aufnehmenden Oberflächen des Nippels 47 gewährleisten eine entsprechende Arbeitsweise,
indem ein geeigneter Druck für das Druckmittel dem Nadelventil des Zylinders 40
zugeführt wird.
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Wenn das Kabel 23 mit den äußeren Wandungen 11 an einzelnen Punkten
befestigt ist, zeigt F i g. 8 eine Anordnung zum Zurückziehen eines kurzen Stückes
der Schürze unter Verwendung eines fächerförmig angeordneten Drahtes. Das Hauptkabel
23 ist mit dem oberen Teil einer Rollenzugvorrichtung 50 befestigt, der seinerseits
an einer Kabelverlängerung 51 angebracht ist, welcher mit der flexiblen Schürze
10 verbunden ist. über die Rolle der Rollenzugvorrichtung 50 läuft ein Stück
Kabel 52, das an seinen beiden Enden mit der Wandung 11 der flexiblen Schürze
verbunden ist. Das Kabel 52 läuft frei über die Rolle des Rollenzuges und ermöglicht
dabei eine positive Auslenkung der Schürze 10, auch wenn durch Beanspruchungen eine
Fehlausrichtung vorhanden ist.
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Während die Hubvorrichtung zur Steuerung der ringförmigen flexiblen
Schürze geeignet ist, ist sie auch verwendbar zur Steuerung der Stabilität des Luftkissenfahrzeuges,
indem der Stabilitätskiel 17 (F i g. 9) ausgelenkt wird und dadurch die Unterteilung
des Luftkissens geändert wird. Bei der dargestellten Anordnung ist das Kabel 70,
ausgehend vom Stellmotor 75, an einer Kette 71 befestigt, die dazu dient, die Form
der Düse beizubehalten. Die Kette ist ihrerseits an jedem Ende mit den Wandungen
15 und 16 über U-Bolzen 72 befestigt, die an den entsprechenden Kielwandungen angebracht
sind.
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Wenn im Betrieb der Pilot eine Steuerkraft aufbringen oder bereits
vorhandene Steuerkräfte verstärken will, wählt er eine entsprechende Steuerung,
um einen Teil der Schürze 10 von der Oberfläche abzuheben, über die das Fahrzeug
fährt. Damit kann Luft aus dem Luftkissen über den durch das Abheben erzeugten Spalt
entweichen, wodurch das Druckluftkissen an dieser Stelle geschwächt wird und das
Fahrzeug sich dreht. Es wird eine Kraft erzeugt, die das Fahrzeug auf die Schwächungsstelle
zu bewegt. Wenn die Anhebstelle auf der Steuerbordseite liegt, dreht sich das Fahrzeug
nach steuerbord und gleitet auf diese Stelle zu. Wenn in ähnlicher Weise die Backbordschürze
angehoben wird, gleitet das Boot nach backbord, wie ein Fallschirmspringer, der
seinen Sprung beeinflußt. Die Größe der Kraft, die erzeugt wird, hängt von der Größe
des Spaltes, der in der Schürze 10 auftritt, und von der Größe der Schwächung
des Luftkissens ab. Deshalb genügt ein geringes Anheben und kleine Spalte, um ein
Fahrzeug, das durch Querwinde beeinflußt wird, in die richtige Lage zu bringen.
Ein Pilot kann sein Fahrzeug in einem statischen Schwebezustand manövrieren, was
besonders vorteilhaft ist, wenn der Platz zum Orten sehr beengt ist, z. B. in überfüllten
Häfen u. dgl.