DE2336815A1 - HYDRODYNAMIC SURFACE STRUCTURE - Google Patents

Description

HYDRODYNAMISCHE OBERFLÄCHENSTRUKTUR Die Erfindung betrifft eine Oberflächenstruktur, durch die bei einer bestimmten Geschwindigkeit hydrodynamischer Bewegungen der Reibungswiderstand zwischen flüssigem Medium und Reibungsfläche abnimmt. Der Verdrängungswiderstand bleibt dabei unberücksichtigt. HYDRODYNAMIC SURFACE STRUCTURE The invention relates to a surface structure, due to the frictional resistance at a certain speed of hydrodynamic movements between the liquid medium and the friction surface decreases. The displacement resistance is not taken into account.

Das konstruktive Prinzip der hydrodynamischen Oberflächenstruktur ist überall da anwendbar, wo eine Reibung zwischen einer Flüssigkeit und einer Fläche auftritt und die Geschwindigkeit der Bewegung ausreicht, den berechenbaren Effekt zu erreichten. Voraussetzung ist, dass die Bewegungen vornehmlich in einer Richtung verlaufen.The constructive principle of the hydrodynamic surface structure can be used wherever there is friction between a liquid and a surface occurs and the speed of movement is sufficient to have the predictable effect to achieve. The prerequisite is that the movements are primarily in one direction get lost.

Das Prinzip lässt sich beim Bau von Gleitbooten, Wasserskiern, Skiern, Schlitten, Schlittschuhen und Bobs ebenso anwenden wie bei U-Booten und hydraulischen Gleitlagern.The principle can be applied to the construction of planing boats, water skis, skis, Use sledges, skates and bobs in the same way as with submarines and hydraulic ones Plain bearings.

Nach dem heutigen Stand der Technik werden Flächen, die in flüssigen Medien gleiten, in der Strömungsrichtung mit möglichst glatter Oberfläche versehen, um geringe Reibungswiderstände zu erhalten. Nach den Gesetzen der Hydrodynamik ist der Reibungswiderstand direkt-proportional zur Grösse der Kontaktfläche. Aus dieser Erkenntnis wurden z. B. die Gleitboote entwickelt, die bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit in Folge des durch den hydraulischen Druck bewirkten Auftriebsmit dem Bug aus dem Wasser auftauchen und über das Wasser gleiten, indem nur ein Teil des Bootsbodens in das Wasser eintaucht. Ein Gleitwinkel von 2 - 40 verleiht der gleitenden Fläche die besten hydrodynamischen Eigenschalten. Aus dem Verhältnis der Geschwindigkeit (m/sec) zu der Salz (Länge in m) ergibt sich die Froudesche Zahl Fr, die je nach Art der Gleitfläche und dem flüssigen Medium zwischen 40 und 100 liegen soll. Die Wahl der Verhältniszahl richtet sich danach, welche hydrodynamischen Eigenschaften der bewegten Fläche angestrebt werden; sie ist weiter abhängig von dem Medium, in dem sich die Fläche bewegt und der angestrebten Geschwindigkeit, mit der sich die Fläche in dem Medium bewegen soll.According to the current state of the art, surfaces that are in liquid Media slide, provided with the smoothest possible surface in the direction of flow, in order to obtain low frictional resistance. According to the laws of hydrodynamics is the frictional resistance directly proportional to the size of the contact area. From this Realizations were z. B. developed the planing boats that when reaching a certain Speed as a result of the buoyancy caused by the hydraulic pressure the bow emerge from the water and slide across the water by only part the bottom of the boat is immersed in the water. A sliding angle of 2 - 40 gives the sliding surface has the best hydrodynamic properties. From the relationship the speed (m / sec) to the salt (length in m) results the Froude number Fr, which depends on the type of sliding surface and the liquid medium should be between 40 and 100. The choice of the ratio depends on which hydrodynamic properties of the moving surface are sought; she is further dependent on the medium in which the surface moves and the one sought Speed at which the surface should move in the medium.

Das Prinzip der erfindungsgemässen hydrodynamischen Oberflächenstruktur soll beispielhaft für den Bootsbau erläutert werden. Zur Aufrechterhaltung der Fahrstabilität ist es erforderlich, dass auch bei schneller Gleitfahrt eine bestimmte Länge des Bootskörpers Kontakt mit der Wasseroberfläche hat. Der Reibungswiderstand dieser Fläche in der Fahrtrichtung ist grösser als er zur Erhaltung der Seitenstabilität benötigt würde.The principle of the hydrodynamic surface structure according to the invention should be explained as an example for boat building. To maintain driving stability it is necessary that a certain length of the Hull is in contact with the surface of the water. The frictional resistance of this Area in the direction of travel is larger than it is to maintain lateral stability would be needed.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine geeignete Oberflächenstruktur den Reibungswiderstand in Fahrtrichtung zu verringern, obwohl die für die Fahrstabilität erforderliche Länge des Bootes Kontakt mit dem Wasser hat.The object of the invention is to provide a suitable surface structure to reduce the frictional resistance in the direction of travel, although that for the driving stability required length of the boat is in contact with the water.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Oberfläche der Kontaktfläche in bestimmten Winkeln zur Gleitrichtung verlaufende Stufen aufweist, deren Stirnseiten abgewandt zur Gleitrichtung verlaufen. Dabei bestimmen die Stufentiefe und die Neigung der Schrägseite die Länge der jeweiligen Stufe. Sie ist für den jeweiligen Fall berechenbar. Zur Berechnung sind bekannt: 1. der Winkel der Schräge mit 2 - 4; 40; 2. die Froudesche Zahl.The object is achieved according to the invention in that the surface the contact surface has steps running at certain angles to the sliding direction, the end faces of which run away from the sliding direction. Determine the step depth and the inclination of the incline is the length of the respective step. It is for that calculable in each case. The following are known for the calculation: 1. The angle of the slope with 2 - 4; 40; 2. the Froude number.

Aus der Formel L ist die Länge der Stufe auf der gedachten Kontaktlinie zur Flüssigkeit. Aus der Länge und dem Gleitwinkel sowie dem Winkel der Stufe ergibt sich die Konstruktion. Dabei ist die gegen die Flüssigkeit gerichtete Kante der Stufe so auszubilden, dass der Flüssigkeitsfilm abreisst.From the formula L is the length of the step on the imaginary line of contact with the liquid. The construction results from the length and the sliding angle as well as the angle of the step. The edge of the step directed towards the liquid must be designed in such a way that the liquid film is torn off.

Die hydrodynamische Oberflächenstruktur kann Stufen aufweisen, die in der Draufsicht geradlinig oder bogenförmig verlaufen. Dabei können die Bogen konkav oder konvex sein. Die Kombination von Stufen verschiedener Ausbildung ist ebenso möglich wie die Anbringung der Stufen in Winkeln zur Gleitrichtung. Durch die Kombination mehrerer Strukturen und Stufentiefen können spezielle Gleit- und Stabilisierungsprobleme gelöst werden.The hydrodynamic surface structure can have steps that straight or arcuate in plan view. The arches be concave or convex. The combination of levels of different training is just as possible as the installation of the steps at angles to the sliding direction. By the combination of several structures and step depths can create special sliding and Stabilization problems are solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei der für das Abreissen des Flüssigkeitsfilmes erforderlichen Geschwindigkeit die Kontaktfläche zwischen Gleitfläche und Flüssigkeit wesentlich verringert wird, wodurch sich ein wesentlich geringerer Reibungswiderstand bei der vorgesehenen Geschwindigkeit ergibt. Für den Bootsbau bedeutet das, dass z. B.The advantages achieved with the invention are in particular: that at the speed required to tear off the liquid film the contact area between the sliding surface and the liquid is significantly reduced, which results in a significantly lower frictional resistance at the intended speed results. For boat building this means that z. B.

Gleitboote mit einer grösseren Länge des Rumpfes Kontakt mit der Wasseroberfläche haben und dabei nur den Reibungswiderstand haben, der bei herkömmlicher Konstruktion bei Hecklage und damit instabilem Fahrverhalten auftritt.Gliding boats with a greater length of the hull contact with the water surface have and only have the frictional resistance that with conventional construction occurs in the rear position and thus unstable driving behavior.

Bei der Verringerung der Geschwindigkeit ergibt sich aus der bei niedriger Geschwindigkeit grösseren Kontaktfläche eine stärkere Verzögerung gegenüber herkömmlichen Oberflächen. Dieser Bremseffekt kann durch die Kombination verschiedener hydrodynamischer Oberflächenstrukturen aus Sicherheitsgründen bewusst verstärkt werden.When the speed is reduced, the result is that when the speed is lower Speed larger contact area a stronger deceleration compared to conventional Surfaces. This braking effect can be achieved by combining various hydrodynamic Surface structures are consciously reinforced for security reasons.

Werden Skier mit dieser hydrodynamischen Oberflächenstruktur ausgerüstet, so gleiten sie nur in einer Richtung. Ein Zurückfahren ist damit nicht möglich, sodass sich derartige Skier bestens für Aufstieg und Abfahrt eignen.If skis are equipped with this hydrodynamic surface structure, so they only slide in one direction. Driving back is not possible with it, so that such skis are ideally suited for ascent and descent.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Es zeigt Fig. 1 die Stufenform und Fig. 2 mehrere Möglichkeiten von Ob erflächenstrukturen in der Draufsicht.1 shows the step shape and FIG. 2 shows several possibilities of Whether surface structures in plan view.

Claims (9)

PATENTANSPR tYCHEPATENT CLAIM TYCHE 0 Hydrodynamische Oberflächenstruktur für Flächen, die vornehmlich in einer Richtung mit einer bestimmbaren Geschwindigkeit über Flüssigkeiten gleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Kontaktfläche in bestimmten Winkeln zur Gleitrichtung verlaufende Stufen aufweist, deren Stirnseiten abge wandt zur Gleitrichtung verlaufen, wobei die Stufentiefe und die Neigung der Schrägseite die Länge der jeweiligen Stufen bestimmen und die gegen die Flüsw sigkeit gerichtete Kante als Abreisskante auszubilden ist, sodass der Flüssigkeitsfilm von der Fläche abreisst.0 Hydrodynamic surface structure for areas that are primarily slide over liquids in one direction at a determinable speed, characterized in that the surface of the contact surface at certain angles has steps running to the sliding direction, the end faces of which faces abge to Sliding direction, with the step depth and the inclination of the sloping side being the Determine the length of the respective steps and the one directed against the liquid Edge is to be designed as a tear-off edge, so that the liquid film from the surface tear off. 2. Hydrodynamische Oberflächenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen geradlinig verlaufen. 2. Hydrodynamic surface structure according to claim 1, characterized in that that the steps are straight. 3. Hydrodynamische Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen bogenförmig konkav oder konvex verlaufen. 3. Hydrodynamic surface structure, characterized in that the steps are arcuately concave or convex. 4. Hydrodynamische Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass Stufen verschiedener Ausbildungen kombiniert werden. 4. Hydrodynamic surface structure, characterized in that Levels of different training courses can be combined. 5. Hydrodynamische Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass Stufen in verschiedenen Winkeln zueinander verlaufen. 5. Hydrodynamic surface structure, characterized in that Steps run at different angles to each other. 6. Hydrodynamische Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenkante geradlinig parallel zur Oberfläche der Flüssigkeit verläuft. 6. Hydrodynamic surface structure, characterized in that the edge of the step runs in a straight line parallel to the surface of the liquid. 7. Hydrodynamische Oberflächenstruktur nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenkante gegenüber der Flüssigkeitsoberfläche gewölbt konkav oder konvex ist. 7. Hydrodynamic surface structure according to claim 1-6, characterized characterized in that the edge of the step is curved in relation to the surface of the liquid is concave or convex. 8. Hydrodynamische Oberflächenstruktur nach Anspruch 1 " 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche aus der Kombination verschiedener Formen besteht. 8. Hydrodynamic surface structure according to claim 1 "7, characterized characterized in that the surface consists of a combination of different shapes. 9. Hydrodynamische Oberflächenstruktur nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur aus der Kombination mehrerer Formen und Stufentie fen besteht.9. Hydrodynamic surface structure according to claim 1-8, characterized characterized in that the structure consists of the combination of several shapes and tiers fen exists. L e e r s e i t eL e r s e i t e