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Flugboot
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Die Erfindung betrifft Flugboote mit einem Rumpf der einen Verdrängungsauftrieb
liefernden zentralen Bootskörper enthält und Auftriebsvolumina zur Aufrechterhaltung
der Krängungsstabilität.
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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 Längsmomentengleichgewicht
wird durch eine geeignete Form des zentralen Bootskörpers aufrechterhalten.
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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 Zusatzvolumina
verzichtet werden.
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Die Anordnung der Zusatzvolumina führt jedoch auch zu einer Vergrößerung
der im aerodynamischen Flug angeströmten Stirnfläche des Flugbootes und somit zur
einer wesentlichen Erhöhung
des Stirnwiderstandes. Bei einem Leistungsvergleich
schneiden daher Flugboote gegenüber Landflugzeugen ungünstiger ab.
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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 Auftriebsvolumen
des zentralen Bootskörpers vorgesehen werden, der für die Aufnahme der zusätzlichen
Körper in Einfahrstellung erforderlich ist. Der Aufwand für die Einfahrbarkeitder
zusätzlichen Auftriebskörper ist zudem erheblich und führt zu einer wesentlichen
Gewichtszunahme.
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Andere Entwicklungen sehen zentrale Bootskörper mit in Querrichtung
ausladenden, zusätzlichen Auftriebskörpern vor. Auch hier ergeben sich durch die
Teilkörper zusätzliche, im aerodynamischen Flug angeströmte Stirnflächen.
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Es 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 Berücksichtigung
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.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bootskörper von Flugbooten
so auszubilden, daß ausgehend vom erforderlichen Verdrängunsvolumen ohne Zusatzvolumina
die Rollstabilität gewährleistet ist, bei gleichzeitig geringstmöglicher Abmessung
der im aerodynamischen Flug angeströmten Stirnfläche des Flugbootes bzw. geringstmöglichem
Stirnwiderstand.
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Erfindungsgemäße ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das
für die Verdrängungsfahrt des Flugbootes erforderliche, den Verdrängungsauftrieb
liefernde Volumen und das Auftriebsvolumen zur Aufrechterhaltung der Krängungsstabilität
allein durch den zentralen Bootskörper gebildet ist, wobei sich der Bootskörper
zu beiden Seiten der senkrechten Flugzeuglängsmittelebene in Querrichtung bis zu
einem Abstand erstreckt, bei dem die Aufrechterhaltung der Krängungsstabilität gewährleistet
ist, daß der Bootskörper eine zentrale Aussparung in Form eines durchgehenden Längskanals
aufweist, durch den in den Flugzeugrumpf bzw. in den zentralen Bootskörper integrierte
Teilauftriebsabschnitte bzw. Teilauftriebskörper in entsprechendem Abstand von der
Längsmittelebene gebildet sind, und daß das Aussparungsvolumen des Längskanals,zumindest
teilweise dem Volumen der Teilauftriebsabschnitte des zentralen Bootskörpers entspricht,
so daß die Querschnittsfläche des
Längskanals gleich oder annähernd
gleich der Summe der Querschnittsflächen der Teilauftriebsabschnitte des zentralen
Bootskörpers bemessen ist.
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Durch die Verlegung des für den Verdrängungsauftrieb erforderlichen
Volumens auf einen Abstand zur Flugzeuglängsmittelebene und die Bildung des durchgehenden
Längskanals am zentralen Bootskörper ist eine Reduzierung der in der aerodynamischen
Anströmung liegenden Gesamtstirnfläche des Flugbootes und damit des Stirnwiderstandes
im Fluge bei gleichzeitig sicheren Rollstabilitätseigenschaften bei Verdrängungsfahrt
gegenüber bisherigen Ausbildungen erreicht.
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Nach dem Merkmal, daß die Teilverdrängungskörper in den Flugbootsrumpf
bzw. den zentralen Bootskörper integriert sind, ergegenüber gibt sich eine /den
bei Verdrängungsfahrt des Flugbootes auftretenden Beanspruchungen der Struktur widerstandsfähige
Konstruktion, insbesondere hinsichtlich der in einem seitlichen Abstand am zentralen
Bootskörper gebildeten Teilverdrängungskörper.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, daß
die durch den Längskanal gebildeten Teilverdrängungskörper die Form von Hälften
bzw. Abschnitten eines Stromlinienkörpers besitzen. Mittels der stromlinienförmigen
Ausbildung der Teilverdrängungskörper wird sowohl bei Verdrängungsfahrt auf dem
Wasser als auch im Fluge eine widerstandsarme Umströmung des Bootskörpers bzw. Flugzeugrumpfes
erzielt.
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Dadurch, daß die Ronturfläche der Teilverdrängungskörper und die Rumpfbeplankung
des zentralen Bootskörpers mit allmählichem, stromlinienförmigen Verlauf ineinander
übergehen, ist eine windschlüpfige Außenkontur mit geringstmöglichem Luftwiderstand
für den aerodynamischen Flug geschaffen. Die Kontur begünstigt die Verdrängungsfahrt
sowie Start und Landung des Flugbootes.
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In weiterer Ausgestaltung des Haupterfindungsgedankens ist ferner
bei einer Ausführungsform vorgesehen, daß die Kanalbodenfläche in Verdrängungsfahrtlage
des Flugbootes oberhalb der Wasserlinie liegt. Die Kanalbodenfläche 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.
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Nach dem Merkmal, daß die Kanalbodenfläche in der Verdrängungsfahrtlage
des Flugbootes eine Längsneigung im Sinne einer Anstellung gegen die aerodynamische
Anströmung besitzt, wird in Verbindung mit den Kanalseitenwänden beim Start des
Fluggerätes eine Düsenwirkung durch den sich in seiner Höhe in Richtung des Strömungsverlaufes
mit Bezug auf die Wasserfläche einengenden Längskanals bewirkt, wobei die Düsenwirkung
den Stauflügeleffekt unterstützt.
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Ferner ist vorgesehen, daß die Teilauftriebskörper dicht verschließbare
Aufnahmeräume enthalten. Die Aufnahmeräume können insbesondere für die Aufnahme
des Fahrwerkes bei Amphibienflugbooten, oder aber auch zur Aufnahme von Treibstoff
oder
Ausrüstung dienen.
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Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung
mit der Zeichnung beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 das Flugboot der einen Ausführung in einer Seitenansicht,
Fig. 2 das Flugboot gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von vorn, Fig. 3 das Flugboot
gemäß Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Flugbootes nach
Fig. 1 bis 3, Fig. 5 eine schematische Stirnansicht mit vergleichender Darstellung
der angeströmten Stirnflächen der erfindungsgemäßen und bisherigen Ausbildungen
von Flugbooten, Fig. 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.
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Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele stellen Amphibienflugboote
dar. Das Fahrwerk ist einziehbar vorgesehen, wobei auf die Ausbildung des Fahrwerks
hier nicht näher eingegangen ist.
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Beiden Ausführungen liegt das Konzept mit einem zentralen Bootskörper
bzw. Flugzeugrumpf 1 zugrunde, ohne Zusatzvolumina, z.B. an den Tragflügeln zur
Erzeugung einer stabilen Lage des
Flugbootes um die Flugzeugrollachse
bei Verdrängungsfahrt auf dem Wasser.
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Nach Fig. 1 bis 5 sind die Flugzeugtragflügel 2 in der Art eines Schulterdeckers
am Flugbootsrumpf 1 angeordnet und tragen die Triebwerke 3. Ferner sind das Leitwerk
am Flugbootrumpf mit 4 und die einziehbaren Fahrwerksräder mit 5 bezeichnet.
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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.
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Zu beiden Seiten der senkrechten Flugzeuglängsmittelebene E-E geht
der zentrale, untere Rumpfabschnitt 10 in seitlichem Abstand in Teilverdrängungskörper
14 bzw. 15 über, welche in Bezug auf ihre Querschnittskontur Hälften bzw. Abschnitte
eines Verdrängungsbootskörpers bzw. eines Stromlinienkörpers darstellen. Die Teilverdrängungskörper
14 bzw. 15 weisen das für die Schwimmfähigkeit des Flugbootes erforderliche Auftriebsvolumen
auf und sind in einem solchen Abstand von der senkrechten Flugzeuglängsmittelebene
E-E angeordnet, daß das Flugboot bei Verdrängungsfahrt auf dem Wasser in Bezug auf
seine Rollachse ohne zusätzliche Auftriebskörper stabil schwimmt. Der Längskanal
11 ist begrenzt durch eine ebene, oder annähernd ebene Bodenfläche in Längsrichtung,
18 un g eic gerichtet zur senkrechten Flugzeuglängsmitteleebene E-E verlaufende,
annähernd senkrechte Seitenwände 19 bzw.
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20. Das durch den Längskanal 11 am zentralen, unteren Abschnitt 10
des Flugbootrumpfes 1 ausgesparte Volumen entspricht dabei in etwa dem Volumen der
Teilverdrängungskörper 14 und 15.
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Gleichzeitig mit der Verlegung des Volumens des zentralen Bootskörpers
10 auf einen größeren Abstand zur senkrechten Längsmittelebene ist die Summe der
im Flug angeströmten Querschnittsflächen F bzw. F" der Teilverdrängungskörper 14
bzw.
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15 gleich oder annähernd gleich der durch den Längskanal 11 ausgesparten
Querschnittsfläche F", wie in Fig. 5 vergleichend dargestellt. Die Verlegung, zumindest
von Teilen des Verdrängungsauftrieb 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.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 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, 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 Teilverdrängungskörper 14 bzw.
15 besitzt einen Längskiel 24 bzw. 25, der mit Hilfe der Seitenwände 19, 20 des
Längskanals 11 und dem unteren Abschnitt 27 bzw. 27' der Konturfläche der Teilverdrängungskörper
14, 15 gebildet ist. Die Kiele sind zur Verbesserung der Richtungsstabilität und
Verminderung der Abtrifft bei Verdrängungsfahrt des Flugbootes im Wasser vorteilhaft.
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Ferner bilden die Teilverdrängungskörper 14 bzw. 15 die Hälften eines
Stromlinienkörpers. Dazu weisen die Teilverdrängunskörper
14 bzw.
15 obere und untere Konturflächen 26, 26' bzw.
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27, 27' auf, die in Richtung der Flugzeuglängsachse ohne Absatz in
den zentralen Bootskörperabschnitt 10 übergehen. Für den Ubergang der Konturflächen
26, 26' bzw. 27, 27' in die Seitenbeplankung 28 bzw. 29 des Bootskörperabschnittes
8 in Richtung der Flugzeughochachse, sind hohlkehlenartige Ubergangsflächenabschnitte
30 bzw. 31 vorgesehen.
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Die Teilauftriebskörper 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 Teilauftriebskörper 14 bzw. 15 durch
Klappen 35 abschließbare Aufnahmekammern 36 vorgesehen. In den Fig. 1, 2 und 3 ist
der Konturverlauf der Teilauftriebskörper 14 bzw. 15 und des Bootskörpers 8, 10
in Abständen mit Hilfe von Konturlinien K verdeutlicht.
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Gemäß der Ausführung Fig. 1 bis 4 sind für den Übergang von den Vorderkanten
40 bzw. 41 (Fig. 1) in die bei Verdrängungsfahrt unterhalb der Wasserlinie WL liegende
Bodenfläche 18 des Längskanals 11 strömungsgünstig gekrümmt verlaufende Ubergangsflächenabschnitte
42 vorgesehen.
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Bei der Ausführung des Flugbootes gemäß Fig. 6 bis 8 ist zum Unterschied
gegenüber der Ausführung nach Fig. 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 Fig.
1 bis 4 verwendet. Durch die bei Verdrängungsfahrt des Flugbootes ständig oberhalb
der Wasserlinie WL liegende Fläche 18 des Längskanals 11, kann die Wirkung des Stauflügeleffektes
bei bestimmten Dimensionierungen des Flugbootes,bereits von Beginn des Startvorganges
an,für das erleichterte Abheben des Flugbootes genutzt werden.
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