Der vorentwurf von tragflügelbooten

Der Torentwurf

_{soli Tragfluigelbooten}

Im \afo1.nd, wird Pin.

Enturf...tematik für Trag-Hug.lb.rx,. E.Ilradn.

ir ir di.m

_{rrfa-ser al. (;rundlage} fur 'ii. _{orpro;rktier-ung rse3maBig er%dlrint.}

I.. sird oraueetzi, dalI die Throne _{und (rundlagen des} allgm'.n'-n Shlflbau% .owie die der Arrothnamik _{des Flug.} i'ura hekannt sind. Die sith au _{beiden ergebende Theorie} des TraIhjgelbootra bsiert _{.orwiegrnd auf ietzterer. enthIlt} ,edocth rine Reihe besonderer Sdiwierigkeiten und Probieme. .lie _{sith aus der Bewegung an der Grenze zweier Medien}

rgrlien.

Obwuhl (icr Verfa..er die anzutrlknden _{Entwurfsarbeiten} grun'ilegend für Tragflugelboote mit zwei Ftugeln. die mit hrrn Fnden die Wasseroberfiathe _{durthdineiden und dem}

vstrm A entspredwn (siehe ..Sthiffstednik _{1956. Heft 16.} 218) hehandrin wind, können die nethfolgenden

Aus-fuhrungrn zum groBen Teil sinngemiB auth für andere

Trag-IlugrI..'. -leflir '.rrwentlrt werden.

I. Aufgahenstellung

l)rr Projrktierung eines Tragflugelbootes sind an crater trlIe die Forderungen über die Zuladung und _{den Aktions.}

radius sowie die Angaben über die im Einaatzgebiet vorkom-nwnden Wellenhöhen und evti. bestehenden Tiefgangs. he'..d'.nmnkungen zugrunde zu legen. Meistens können aus einigen dieser Angaben bereits Sdilüsse über die GröBe des zu entwerfenden Bootea gezogen werden. So kann z. B. nath

drrn heutigen Stand der Motorenentwidtlung und bei

Ver-'.rndung von Leithtmetall für den Bootsk&per mit einer Zu-lad irng von 25 his 35/. des Gesamtdeplacements _gerethnet

%Ind aus dieser Relation die erforderlithe BootsgröBe gesthItzt '. erden.

Eine weitere Beziehung ergibt sidi aus den Wellenhöhen.

die das Root. auf Tragflugeln fahrend. voraussidnlidi bewäl-tgen muB. Im Bud 1 ist diese Beziehung für Tragfiugelboote de. Systems A gezeigt. Im ailgemeinen wird _angenommen,

daB die Wellenhöhen. bei denen em _{Tragfiugelboot mit}

an-DtpL-Ing. K. BülIer. Luzrrn

Bud I Vugef5hre WellenhShen bet dam Tra5fiSgeZbOOt des_Systems ,A.. urn mit HöcbsI- oder ReIsegeschwtnd*gkett fahren zu kSnflefl

nihrrnd '.oller Ge.diwindigkeit nodi fahren kann. das Zwei-bia Dreifad'.e der Austaudihohe (hId _{2) betragen. Da im} all-gemeinen zu hohe Auslauchung die Anordnung unverhältnis-miBig langer Stützen erfordert und durch diese der Anfahrts

widerstand erhöht wird. kann die angegehene Beziehung

BUd 2 M.tazeu$rum, Sthwerpunkta- und Austauthhöbe. gebauter

Traglflgelbaote des System. A (slehe auth BUd I)

zwisthen Austausdi- und zulissiger Wellenhöhe auth für

andere Systeme ala weitgehend gflhtig hetraditet werden. Ab-gesehen von diesen tlberiegungen 1st für die Grö8enbestim. mung von Tragflugelbooten zu berudsditigen, daB dieae bei

ungünstigen Wetterverhiltnissen und bei Havarie den

see-minnisdien Gesithtspunkten normaler Verdringungssthifle genügen müssen und daher irn Vergleidi zu diesen mdit

wesentlith _{kleinere Abmessungen aufweisen dürfen.} Tief-gangabesdirinkungen können zur Verwendung kleiner

Trag-flügelboote oder zur Anordnung einziehbarer Tragfiugel führen.

Die weiteren t)herlegungen, die helm Entwurf anzustellen

sind, beziehen sith auf die Gesdiwindigkeit, den

Leistungs-bedarf und auf die einzubauenden Motoren.

Die erforderlidie Leistung kann bel einigen Erfahrungen

den Erfordernissen eines Vorentwurfes genügen, d. h. ohne

genauere Widerstandsrethnung nath der bereits im vorigen Aufsatz (Sthiffstethnik, [-Left 16) zitierten Formel beredinet werden.

Motorenleistung N... =

75- '1 Hierin sind: v = Gesthwindigkeit in rn/sec

D = Verdringung in m3 I = Propulsions-Wirkungsgrad

Widerstand C,

r = Gleitzahl

=

Auftricb C

Der hydrodynamisdie Gutegrad r/s kann ebenfaila diesern

Aufsatz entnornmen werden. lm ailgemeinen kann bci der Sthätzung dieser Werte nidit vorsiditig genug vorgegangen werden. Soweit nidit bereits grotle Erfahrungen mit

Trag-flugelbooten oiler genauere Unterlagen vorliegen. empilehit

- 31 - Sduftstevhnik Bd. 4 (1IM57)

.. d. (;k.t.hI zunidst ntht unter 0.12 anzunehmen.

'ur hei ehr gunatigrn Tragflugrlanordnungen und _im

kavi-Iahon.frcwn (eiwthwindigkeitsbereidi. den man unter 45 kn liegend annehmen kann. k&nncn kirincre Gleiizahkn einem

Vorcntwurf zurundc gelegi werden. Den Propulsions-Wir kun.grad dart man im atigemeinen mit 0.6 und die _Verluste

im t'rtriebe und dci Welknkitung mit 8-10 /.

_einsetzen. Im AnirhiuB an die _{ülwrsthligige Leistungsermittlung} werden in üblicher Art die Gewithis- und Sthwerpunktsreth-nungen sowie die zeidinerischen Entwürfe für den General-plan und LinienriB angefertigt werden. _{Es ist hierbei zu} berückaiditigen. daB nithi nur dci Verdringungs- und Ge-widitsadiwerpunkt. .ondern auth die _{Auftriebsresultierende} dci Tragflugel der LAnge nath _{zusammenfallen müssen. Das} Gcwidit dci Tragfiügel ist adtwierig zu sthatzen und kann

erat genauer ermittelt werden. wenn deren Abmesaungen

fest-gekgt sind. Im allgemeinen liegt diese. Gewitht etwa urn

12 bis 18 'a des Deplacements. Bei grü8eren Booten von rnehr

ala 20 t Verdringung, k6nnen _{die Tragflügel meist hohl} geb.ut werden und liegen dann an der genannten unteren Cewiditsgrenze. Ala Material für _{die Tragflügel wird bei} grô8eren Fahrzeugen Stahl höherer Festigkeit und, soweit

moglidt, nithtrostender Qualität_{verwendet. In dci Tabelle 1}

werden einige tedtnisdte Daten von Tragflugelbooten des lyps A gegegeben.

II. Der

_Bootskôrper

Abgeaehen davon. daB dci _{Rumpf eines Tragfiügelbootea}

im Sthwirnrnzustand den üblithen sdiffbau1ithen Forderun-gen, bezüglidi Festigkeit und Seefihigkeit, genügen muB, hat

ci audi den Belastungen, die sith _{aus dci Faint auf Trag.} Bügeln ergeben, standzuhalten. _{Er kann bei Booten}

mit

Tandem-Tragfiugel ala Tr4er auf zwei Stützen angesehen

warden, der nut dem Bootsgewidit _{und den auftretenden}

Be.

adtleunigungen belastet wird. Im _{Seegang mul bei Fahrt auf}

Tragflügeln, ihulidi wie bei Flag._{oder Gleitbooten, mit} star-ken BodenstBen geredinet _{werden. AuBerdem}

treten bei

sdtrig ankommenden _{Wetlen, wie auth in dci}

Kurvenfahrt

am Bootakörper zwisdten Bug- und He&flügel Torsiona-momente auf. Bei der statisden _{Beredinung muB}

angenom-men werden. daB die hödsaten

Beansprudtungen bei dci Faint auf Tragflugeln _{auftreten. Soweit es}

urn

Trag-flügelboote des Tandemsystems _{handelt, wird der zwisdien} den Tragflügeln liegende Decksteil auf Druck und _{dci Boden}

auf Zug beansprudit. Für die Bemessung des Bodens _sind vorwiegend die örtlithen _{Beanapruthungen aug den}

StöBen im Wellengang mafigebend. Die Dimensionierung _dci Decks-beplattung muB unter Berücksithtignng der_{Druckbeulung, die}

dci Seitenwnde und anderer Verbnde, die _einer

Sdiub-beanspruthung auagesetzt _{sind, rnüsaen auf}

Drudi. und

Sdiubbeulnng _{-orgenornmen werden. Zur}

Berechnung der

Tedsmsd'e Daten emiger TragflugelbOot-TYPefl des Systems Sthertel-Sadisenberg (Supramar AG)

im Seegang auftretenden StöBe empfiehlt _{es sick, die} ent-sprediende Literatur der Wasserflugzeuge zu studieren (z. B. Wagner: ,,Uber den LandestoB von Seeflugzeugen", ZFM. Heft I).

AuBer diesen Forderungen, die _{an den Bootskörper} ge-steilt werden, mull er in allen Fahrzuständen müglithst

gun-stige Widerstandsverhältnisse aufweisen _{und zudem nodi den}

Starivorgang hydrodynamisdi unterstützen. Auf Grund von Erfahrungen hat sick eine, den _{normalen stufen- und} see-gehenden V-Spantbooten

_{ihnlithe Form, jedodi mit}

ab-weidtender Stufenlage und Kielung, eingeburgert. Bei kieinen

Booten für Binnengewsser kann_{die Kielung sehr gering scm,}

für groBere, seegehende Fahrzeuge_{betrigt sic im Bereidi des}

Hauptspantes bzw. an dci Stufe 20-30°.

Die Anordnung eincr Stufe kann zur Besdileunigung des

Startvorganges vorgesehen werden und _{sidi audi mi Seeging}

ala nützlidi erweisen. Die Lage und dci Ansteilwinkel dee Stufe werden so gewIhlt, daB beirn Austauthen dci Bootes bzw. beim Hineinfahren in Wellenem _{aufriditendes Moment}

erzeugt wird. Ahnlith wie bei Gleitbooten _{verhindert die} Stufe darüber binaus auth _{dna Festsaugen im Waseer, da} ale das Abreillen der Strömung bewirkt und danait die Rei-bungsflith.e verkleinert. Mit _{Rü&sidit auf die kleinen}

Ge-odiwindigkeiten beim Starten soil_{die Stufenbelastung niedrig} angenomrnen werden.

Auftriebabeiwert dci Stufe C,

_0,5.

Hierin bedeuten: D = Deplacernent in kg

bs = Stufenbreite in m

-Versudie, die Bootzkôrper-Proportionen

und Formen analog

denen von Flugzeugsthwimmcrn

oder Flugbooten zu wihlen. haben keine befriedigenden Resuitate gebradit. Dies _erkiirt sidi daraus, daB der Startvorgang_{dci Flugzeuges bei}

wesent-lick höheren Gcsdtwindigkeiten ala beim Tragflugelboot statt-findet. Dennoth ernpfiehlt es sick, die diesbeziigiidie _Literatur

zu studieren, da sic Grundsjtzjithes _{über dan}

Zusammen-wirken von Bootskörper

und Auftriebslläthe hringt (Sottorf:

Gestaltung von Sthwimmwerken,

Lufo 1937, Lieferung 4/5).

Wie im aligemeinen

Sthneilbootshau, so hat sick audi bei

Tragflügelbooten gezeigt, daB_{die Einhaltung bestirnmter} Vol.

ligkeitsgrade des getauthten

BootskOrperteiia für dan Er-reithen geringer Widerstnde beirn Austauthen _{und im} See-gang von Bedeutung ut. _{Demnadi soil dci}

Voiligkeitigrad des Hauptapantes_{0,55 big 0,65 und dci des}

BootskOrpers 0,25

his 0,38 nitht

flbersdireiten. Dan VerhIttnis von lAnge zu Breite kann mit 4.5 his 5.5 gewOhit wcrden. _{Hicrbei ut 'U} berüdtsiditigen, daB _{einereits zur Erzieiung}

hOherer

dyna-misdier Auftriebskrifte _{eine grolle Breite}

des voidercn

Bodenteils angestreht _{werden soihe. Aus einem}

kleinen Un %r

Ti

ifl4

L a G'id _Zuladg

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Lelstung Hydr. Cute

EPS ,, Fr. Zahl Propeller-1.X ZahI Bootskórpermat I 2 4 4 12

II

22 27

KB

TS2-5

vs.

vsa

TK PoT3S3 PT 1052

PT52

PTS4

PT5056 2.3 17.0 *0.0 57 4.1 9.5 24.5 28 50 9.9 1196 160 31.9 25.4 10.6 24.2 20.1 20 207 38 39 47 40 47 31 46 43 43 43 0.7 1.67 3.5 11.0 17.0 1.1 2.6 4.8 6.8 13,0 150 380 1400 4000 5000 150 540 1300 1350 2700 0.2 0.24 0.27 0.18 0.28 0.17 0,18 0.18 0.17 0,19 5.4 4.8 4.9 3.2 4.0 4.1 5.3 4,3 4.2 3.8 1 1 2 2 2 1 1 2 1 2 Holz Stahl Stahl Leidtmeta11 Leithtmetall Leidthnetall }LoIz Leichtmetall Leichtmetall LeiditmetaU SdUftstedintk Bd 4 P165/Si) 82

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zu rrgkmthen. da Wider.tand.momente. Trigheits-rri.on.-nfr und i-Module rifle Hour spiekn und jede

Material-.iri,Ierung di.- grom.-trm..ciien Abme-ungt-n der Kontruktion ..-.-inHu...en. n riner orgrnommenen Vergleidi.konstruktion .ma-t-Tragflugrlbootrs ergab .ich z B. bei Verwendung ..n l.riditmrtall für den Bootskürper eine Zuladung von 30'/. I)epIarment. Bei einrm Booiskörper aus St. 42 hätte die Zuladung 2.6'.. hei St. 52 etwa 12';. und hei einem Stahl

mit 70 kg mm2 Feiigkrit etwa 18 S', hetragen.

Ill. Die Tragflügel

l)er Fntwurf der Tragfiugel setzt voraus. daB man sidi über la on Boot und Flügel im kiaren ist. d. h. -idi für cine der vier in Heft 16 dieser Zeitsdirift genannten S..temgruppen entsdiieden hat. Aber audi innerhalb dieser (ruppen besteht die Moglichkeit. durdi Variation der Flugel-formen und ihrer Proportionen zu weit voneinander ab-wrichenden Bootsentwürfen zu gelangen.

Von grundlegender Bedeutung ist die Längslage der FlugeI

in bezug auf den Bootskörper und ganz be.onders auf den Sdiwerpankt. Diese Lage ergibt sidi z. T. aus baulidien Gegrhenheiten, hauptsIthuith wird sic aber durdi den Last-anteil bestimmt. den man auf Grund stabilititsmäBiger

Uber-legungen den Flugeln vorgeben will. Bei Booten der Gruppe wird dem Bugflugel 50 bis 75 '1. des Bootagewiditea zu-geteilt. Erhöht man diesen Anteil. so gelangt man zu den so-ginannien Einflugelbooten, bei denen der Heddlugel weniger the Funktionen eines Tragflugels, ala die eines Höhenruders zu übernrhmen hat und für die Lingastabilitit ma6gebend ist. Man kann auth den umgekehrten Weg gehen und dem

Hetk-huge! den Hauptteil der Last zuteilen. d. h. ihn kurz hinter tieni Schwerpunkt anordnen. Man gelangt dabel zu einem

Boot. das in analoger Anordnung im Flugzeugbau ala

,.Enten-tp bckannt 1st. Theoretitidi müBte cine derartige Anordnung der Flügel rifle sehr hohe LängsstabilitIt ergeben. Bisher hat

man aber von der Ausfuhrung derartiger Boote abgesehen, da

die Cberkgungen in bezug auf SeefIhigkeit. Wendigkeit und

Bauausfuhrung gegen diese Tragflugelanordnung spredien. Um die dem Lastanteil entsprethendeGröBe desTragflügels.

.1. h. seine Fläthe und damit seine Abmessungen Ieststellen

ru können. bedarf es erat der Festlegung des passenden

Flugelprofils und seines Auftriebsbeiwertes.

FlädieF=

A

C. q

Hierin bedeuten: A = Auftriebsanteil des Flugels C1 = Auftriebsbeiwert des Profils

q = Staudruck.

Soweit man üher Erfahrungen in der Projektierung von Tragflügelbooten verfugt. kann man brim Vorentwurf mit mittkren Auftriebsbeiwerten auf der Grundlage. übliciier

Pro-tile r. B. karman.Trefftz.Profile). d. h. Kreisahschnittprofile.

..perlerrn. ()hne die,s- Erfjhrunien i-t e- jedodi rtni. auth

urn 'tadiurn der orprojektierung die h'.1rodnami-chen

Trazflugrlki'.mungen. bezoen auf die erfortierlithen

bme.--un-n. njh.r in unter-uthen.

-lila Die Tragflügelproflk

Die Profihiahi erfolgt auf Grund hvdroelnamicher und fe-tigkeit-mâBiger Geskhtspunkte. die toneinander kaum zu trennen -md. Zur ahl liegt eine Virizahi on Prohilen s-er-sehiedener todellan.talten vor (Göttingen. I)VL NACA.

RAF uw.L on denen aber praktisd nur wenige für die Zwecke von Tragtlugelbooten verwendbar sind. Dir zur Aus-wahl stehenden Profile können dureb VerInderung tier Skelett-linien und der Didien den gegebenen Forderungen angepalit

werden. Bezogen auf die Konstruktionsabmessungen des Flugels. insbesondere auf seine Stret3ung. sind einige Urn-rechnungen notwendig (siehe Absdinitt Ilib). Ins ailgemeinen kann. soweit nidit die Einflüsse der freien Wasseroberfiädse zur Geltung kommen. die Hvdrodvnamik des Flugels auf der

Grundlage aerodvnamisdser Gesetze behandelt werden. In

heiden Medien. Wasser und Luft. sind die Stromungsformen und Widerstandsbeiwerte geometrisdi ähnlidier Körper gleidi.

falls ihre Renold'schen Zahien

tv

Re

V

übereinstimmen. l-lierin sind: t Tragflugeltiefe in m

v Geschwindigkeit in rn/sec

v Kinernatisdie Zihigkeit in m2/sec.

Soweit bei tier Ubertragung auf die GroBausfuhrung keine

kritisdien Zustinde vor!iegen, kann meistens irn Rahmen eines Vorprojektes die Umredsnung der Reynold'sdsen Zahlen vernadilissigt werden. Die OberfiIthenbesthaffenheit ist aber in jedern Falle zu beathten.

Grundsitzlith ist hei der Wahi und Umrethnung der Pro-file folgendes zu berüdsidnigen:

Im Bereidi der geforderten Gesdswindigkeiten und

kleiner Anstellwinke! müssen, damit die Profilgleitzah!

em Minimum wird, möglithst hohe Auftrieb- und

kleine Widerstandsbeiwerte angestrebt werden. Diese Forderungen werden meistens nidst ganz erfü!lt werden können, da sic zu extrem dflnnen Fluge!n führen können. die den statisdien Gesiditspunkten nicht genügen und

die Anordnung einer entsprediend gröBeren Anzahl von Stützen hedingen Durdi den Widerstand dieser

zusätz-lichen Stützen kann u. U. die Gleitzah! des gesamten

Flugelsvstems ungünstiger werden, ala wenn man weni-ger adilanke Profile gewäh!t hätte.

Auth hei der Verwendung sdilanker Profile ist im Be-reich höherer Gesdswindigkeiten mit Kavitation zu

redinen. Für den Vorentwurf genügt es den ohne

Kavi-- Kavi--: _Kavi--Kavi--Kavi--j

BUd 3

tationseintriti maximal zulässigcn A uftriebsheiwert nath folgender Formel zu bestimmen:

zulissiges C

A aim.Ja

._.,_.. q Wt1Tu

'I

f)r-ni.rhalin'. d

:tiung

gill fur .to8freie kn.trumung on

kr.-.t.npr.4i'n id h. u - 0

un4 bedarf de,.halb fur q (1 rzn.r korrrktur. 1):r.e kann su- Veruthii-..,s-n .-ntrwjqnrn.-n und in Form elnes Sidwrheit'f&ktors

ririgrluhri ..-rden t)a jede bi.eid1unF vom io8freien

L,ntntt ungun.tj I und or alkm die Kaitations.

grf*hr rrhôbt. .t der Auftrirb durch %rrandrrung der Prohli.olbung zu be'r,nHu,.en. Bei Krri.bogenprofilen

gilt fur dir Hhe der

.&elettwilbung:

Ca

f

-t.

Ut

ih-r Kerru9 der Auftrieb.beiwerte. der eine

kavitations-i.

d Tragflügdprofils gewIhrleistet.

liegi in den rnjen Grenzen von Ca = 0,1 bis etwa 0,3. I.. slljrmeinrn ergibi idi. daB kavitationsfreie Trag.

fIügel mit Hücksicht suE (,kitzahl und Festigkeit bis zu

Gr.diwindigksiten

von etwa 60 kn gebaut werden

können.

Sel der Wahl der Profilform ist eine möglithst völlige

DruverieiIun.

obne ausgesprodtene

Unterdruck-apitun. snzustreben. Für tine genauere Ermittlung der

Kavitationsverhiltnisse empfiehlt es sidi, die gewählten

Profile mit Ihnlidlen, von Waldiner untersuditen, zu

vergleidien (Hydrodnamisdie Probleme des Sthifls.

antriebes 1932).

Bei der Ermittlung der Kavitationagrenzen und der zu

erreidtenden Auftriebsbeiwerte sowie dcc

korrespondie-renden Ansteliwinkel ist suE die Orbitalbewegung des

Wassers irn Sergang zu aditen. Die daraus sidi ergeben-den möglithen Anstellwinkel-Verinderungen rnüssen

hei der Kavitationsredinung berücksiditigt werden. Sie ergeben sidt aus dern Verhlhnis der Orbitalgeschwin.

digkeit dec Wellen zu der Sthiffsgesdiwindigkeit (Horn.

..Theorie des Sthiffes. 1929).

= ±

225-v,

Hierin sind: v, = Sdiiffsgesthwindigkeit in rn/sec H = Wellenhöhe in m

= Wellenlinge in m.

Bei Tragflugeln. die die Wasseroberflitthe

durdi-sdineiden oder nahe an dirse herankommen, besteht

die Gfahr dec Aerotion, d. h. des Lufteinbruthes. _Diese

Erstheinung wird durdi den an der Oherseite des Trag-flügek herrsdienden Unterdru& hervorgerufen _und

kann zu einer Inqabiljtjt des Auftriebes führen. Urn dieser Gefahr zu entgehen, werden die

Tragfiügel-teile. die nahe der Wasseroberflithe liegen, _mit beson-det _{lufteinbrudisidieren Profilen versehen (z. B.} Pro-file mit sdiarfen Eintrjttskanten und _kleinerem Unter-dru&anteil). Durdi Anordnung senkrediterDimme.

so-genannter Luftsdrntte. können evil. aultretende Luft-einbruthe auf kleine Bereidie besdirinki werden. Aus dec Kenntnis der Profilpolare und nadi Festlegung der Flügelformen die ansdtlieBend _{behandelt werden. kann über}

L-n Rahrn.-ri fe'- irprijekte

hinau'. die ht1rInamiche

Krrr'+inung ,lr- (

ntflürl-

orenoniniefl t-r(1en. Dii'

R.-ri-dinung bird zun.at'h-t unter ernaihla---iung iler Tau-hungànderungen und untt-r Annsh,ne eine- kon-tanten

Auf-trurbr urid etner gkiehmitligen Aultrieb-verteilung üher die

Taui+iungshreiie durdigeführt werilen.

Ilib Die TragflflgeIumrit'e

Soweit i-s sidi urn die h'drodnarniidien Gesii+itspunkte handelt. die bei der Beurteilung der Tragflügelumrisse mall-gebend sind. können diese mit denen dcc Flugzeugec ver-glidirn werden. Der elliptisdw Umrill ergibt den geringsten induzierten Widerstand. kann jedodi nur bei volt getatwhten Flügeln verwendet werden und ist in der Herstellung s'hwie-rig. Abgesehen von diesem UmriB. konnen die Flügel

redn-edug. trapezförmig. dreiekig oder kombiniert geformt werden.

wohei man versudien solite. dcr elliptischen

Auftriebsvertei-lung mittels geometrisdier oder hydrodynamisdierVerwindung

nahezukommen. Die Verwindung der Tragflügel kann audi aus Gründen der Erhohung der Stabilitit vorgesehen werden: es ist jedodi darauf zu aditen, daB in der Nihe der Wascer-oberfljdie die Gefahr des Lufteinhruthes und des AbreiBens der Stromung durdi eine evti VergroBerung des Anstell-winkels erhäht wird. Audi darf nicht übersehen werden, daB sidi jede Verwindung dec Tragflugel suE die Herstellung ver-teuernd auswirkt. Baulidi sind natürlith einfathe und

grad-linige, möglidtst redtedilge Umrisse mit üher die ganze Spannweite sidi erstrediendem, gleidiem Profit am billigsten. Aus Grunden der Querstabilitit, wie audi aus hydrodyna-misdien, ist eine möglidist groBe Spannweite der Flugel er-wünsdit. Der Einflu8 des Seitenverhiltnisses lIBt sid aus der Prandtlsdien Tragflugeltheorie erredinen; für gekielte und die Wuseroberflithe durdmtoBende Tragflugel gilt sic aber bestenfalls nur in erster Anniherung. Günstiger und all-gemeiner, wenn auth ebenfalls mit Vorbehalten und Annah-men behaftet, ersdteint eine von Muttray entwi&elte Formel. die die Strediung und Kielung der Tragflugel herüdisithtigt. und aus weldier der Auftriebsbeiwert bzw. sein Gradient

er-redinet werden kann.

2tt

a

Ca = C5' - a

z = f () > 2.

Der hier enthaltene Profllwirkungsgrad kann mit 0.9-1

eingesetzt werden.

Der EinfluB, den die Strediung des Flugels auf _die Auf-triebsbeiwei-te hat, ist an einem Beispiel für Kreisabsthnitt-profile in Abhingigkeit vom Kielungswinkel der Tragflugel

in Bud 4 zu sehen. &,flr.sh A-G,.v'. F 41çffr'rbsptodiIAt. $

z_

4

4

BIll 4_{Awftrtebsgrad%ente von rectet,w V-fbrmtgewTTagflSgetn}

des Systems A

SdiAffsjedjrnk Sd. 4 (1161/57)

I

.5

BUdS Frontalanglthten veraddedener TragflugelaitordflUfltefl

Die Anordnung derTragflügel in bezug auf den Bootskörper

muli vorn Gesithtspunkt der moglichen gegenseitigen Beein-flussung im Stadium des Austaudiens. d. h. bei etwa 40/, dci Hodstgesthwindigkeit. sowie irn Seegang und irn Zusammen.

hang mit der damit verbundenen Widerstandserhöhung

betraditet werden. Aus diesern Grunde solien die Tragflugel nkht zu nahe an den Bootskorper angeordnet werden. Audi

hinsidnlith der Lage beider Tragfiügel hintereinander 1st

Vor-.idit gehoten. da der hintere FiugeI in der Regel in den Ab-strom des vordern zu liegen komrnt. Dieser AbAb-strom ergibt hinter dem Bugflugel elne Mulde. die elne Anströmwinkel-änderung des Heddlugels zur Folge hat. Die

Längenausdeh-nunz d..-.er 'Iuldr- L.ann n.ieh eInr ernpiri-d,-n Forruel _'.on .ottorf ujahrhudi der Luftfahrtf. 1Q3. Rd.

_{I. S 3O}

he--t'rnrnt iaertjpfl.

- c = 1.8-F-h.

Hierin -md:

1 t = Proflutiefe in m

C - \tuldenlänge on Flinterkante Profit in in b _{Eintauditiefe in rn}

A _{Aultrieb des Bugflugels in kg}

g = Erdbeschkunigung (m"sec)

y = spez. Gewichi des Wassers (km/rn3)

v Gesdwindigkeit in rn/sec.

Man wird ersuthen, die beiden Flügei moglithst welt

von-einander anzuordnen.

Eine Aufteilung der verfugbaren FlügeIRithe in dci Art

der früheren Doppdde&er. oder Mehrdeder-FIugzeuge

(siehe Bild 5, Fig. 6 und 7) führt infolge

Intcrferenz-Ersdiei-nungen zu unglinstigen Widerstandsverltiltnissen.

Grund-sätzlidi kann gesagt werden, dali beim ,,Einde&er" die Auf. triebsflide hydrodynamisdi am vorteilltaftesten ausgenützt ist. Soweit mad dennoth zu einer Mehrdecker.Anordnung

kommen solite, ist darauf zu aditen, dali der Abstand zwisdten

den übereinander liegenden Flugeln möglithst groli ist. Er soil auf keinen Fall kleiner ala die Tiefe der

Tragftugel-profile sein.

Zwei nebeneinander liegende Flugei (siehe Bud 5, Fig. 4,

5 und 10) ergeben ebenfalla einen höheren induzierten Wider-stand, ala em entaprediend gleidi grolier durdilaufender

Flugei, da u. a. die Stredung des letzteren günstiger ist. Aus baulithen und statisdien Grfinden kann diese Anordnung notwendig werden und in einigen Fallen sogar widerstands. miliig vorteilhaft scm, wenn durdi eine Teilung der Flugel die Anordnung zusatzlidier Stützen vermieden werden kann.

Absdtlieliend sei nodi darauf hingewiesen. dali die freie

Waseeroberflhdie auf a-lie Flugelteile, die sidi na-he derseihen

befinden oder diese durdistolien, auftriebvermindernd wurkt.

Dieaer W.sseroberflIdien.Effekt (Weinig, ,,Theorie der Unterwassertragfiidien". Beridit DVL und Wladirnirow, ,,Zur Frage der Fortbewegung mit Unter aseertragfiithen') kann. soweit es sidi urn die Projektierung normal angeordneter Tragflugel handei vernadiiassigt oder nur ganz übersdilig-lidi berfidLsidnigt werden. Er eratredit sith auf eine

Taudi-tiefe, die ungerahr dci jeweiligen Profiltiefe gleidit. In diesern

Beridit sinkt der Auftrieb und erreidit an der Oberfihdien-Durthdringungssteile etwa den halben Wert. Es empfiehlt sidi

deshaib, die Flügel so anzuordnen, dali _{sic rnöglidist in} groBeren tauditiefen zu liegen kommen.

Hid Auftnebheeinllussende Elemente

Es ergibi sith oft die Notwendigkeit, die Tragfiügel

ver-steilbar anzuordnen, urn ihren Ansrömwinkel und damit _den Auftrieb verindern zu können. Diese Forderung kann durdi Trimminderung zur Besdileunigung des Auataudivorganges

und zur Austaudihöhe notwendig werden. Die Verstellung der

Tragtlügel ist im aligemeinen und insbesondere bei grolien

Booten konstruktiv sdtwierig zu losen. weshaib _{man sidi der}

Anordnung von Klappen bedient. Aus dem Flugzeugbau sind versdiiedene Arten von Klappen bekannt. die grundsitzlidi audi für Tragflügelboote verwendet werden können. Sir ci-gehen his aul die sogenannte Normalklappe ene klcinc

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Ilir I)ir TraflügeI-Frontanicbt

In Hld _{serdrn cinige Tragflugelan'ichten gezeigt. ohne} laU dip'ie Auf.iellung den Aniprudi der Volktmndigkeit

er-hrlrn konnte. Innerhaib dci Sstemgruppen AD (siehe

lfrfi \r. 161 könnrn die gezeigtrn Flugeiansiditen nodi weiter ihgrwandrlt irerden. iniabesondere hezuglith ihrer Propor. troorn. Kielung usw. Soweit man cine Tandemanordnung der TragflügvI grwahlt hat. können Bug- und Heckflugel

ver-.iriedrn gelormt und kombiniert wcrden. Hierbei ist, falls

daa Tragf1ugrlivtem iielbststabilisierend sein soil, auf die Quertabilitit zu athten. E ist audi zu berut*sithtigen, dali (lip Qurrneigung bzw. Kielung dci Tragflugel. die Seegangs-rigen.whaften und Wendigkeit der Boote beeinflullt. Stark gekielte Tragtiugel ergeben. im Vergicith zu weniger gekiel.

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gleider Taudibreite. kkinere Stabilitit,

sarii4irre _{Bewegungen und bessere Stromungsverhuitnisse;}

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1)1. I.agr des %lntazrnhrum,. kann mit hinreithender Ge-n.uigkrit jromelr,sd ermittelt werden. indem man im Sdinhtt-punkt dir. Tragflügrla mit dci Waeroberflide eine Senk-rum hrsgflügcl ririthiet. Diese Senkrrdtte sthneidet

dir Smmetrieath.w- im Metazentrum.

Ec lirgrn bisher nodi zu wenig Erfahrungswerte vor, urn u-in erfordenlithcs MaB dci metazentristhen Hôhc für Trag-flugelboote generell angebirn zu können. Wic brim Verdrin-gungeethiff. so sind audi brim Tragflugelboot versdiiedene

(.esithiapunkte maBgebend. die zu abweithenden Forderungen

bezüglidi dci notwendigcn Stabilitut führen. Diese ist audi

wo _{dci GräUe dci Boote abhingig. In Bud 2 ist em Bereidi}

gesu-igt, innerhalb weldiem sidi die Werte der metazentrisdten Höben von versdiiedenen. nath dem System A gebauten Trag. flügelbooten, halten.

Die Stabilittsforderungen für endlithe Neigungen führen, ,oeii nidit zusàtzlidie siabilisierende Elemente in Form von

Sduwimmern. Gkitflud.en usw. angeordnet werden, zu

be-trjditlich groBen Tragfiugdteilrn. die im ausgetaudnen

Fahr-zustand über die Wasseroberfiudie hinausragen. Sic sind

mög-liduii so anzuordnen. daa brim Austaudivorgang, wenn der Bootsk6rper nur nodi im mittleren hell eingetaudit ist, die Stabihuit berths durdi die Tragflügel gewhrleistet wird.

Eie Sonderstellung nimmt die in Bud 5 Fig. 8 gezeigte

Flügelanordnung u-in. Auth hier ergibt jede Querneigung em

.ufriditcnde-s Moment. das jedodi mit unlieheamen Neben. erdtcinungen bezüglidi der Kursstabilitit und der

Kurven-age verbunden zu scm pflegt.

I).- I.ar -tI': Ittat ..n TritluelLo,ten kaflfl nu r !iiitIe!.

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Bud 6 ..tht-niati-h auth the für die Hiihen urni Längsstahititiit

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BUd I Stat. hag,-

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Querstabilit5t ohne BerUdiskUgung des Wasserober*Lenein1us.e. and bet gieid.mlBiger

Auftrteb,ver-teilang Sbcr die Taudibrette b

maBgebenden Krifte und ihre Angriflspunkte gezeigt. Im Gleithgewidnszustand mull die Summe slier Krifte und slier Momente gleith Null sein. Der Hebelarm der statisthen

Stabi-hut ist: As = M/G

-Die LIngenmetazentrisdie Höhe jet:

-

--i dM

C

dç

Erfahrungsgemill soil dieses Mall etwa 5-6ma1 Tragllugeh-abstand betragen. Die zulässige Gewiditeversdiiebung wird

durdi einen Trimmwinkel begrenzt, der nodi

genügendenAuf-trieb gewihrieistet. Dabei ist zu beaditen, daB innerhaib der Trimmwinkeh-Anderungen der Bootskörper und die

Trag-flugelenden nidit zum Eintauchen kommen und anderseits die

Tragflugel nidn so welt austaudien, daB die Querstabilitat gefihrdet wird. Im ailgemeinen ist bei der Vorprojektierung darauf zu aditen, daB der Bugflugei-Ansteilwinkei mighthst gro8 und der des HNiflügeie moglidist klein scm soil. Bei

Trimminderungen mull dabei ACa'B <AC1' scm. Diese Forderung ergibt em rü&führendes, stabilisierendes Moment und bedeutet, daB der Heckflügei den Bugflügel steuert

Sdiliellhidi mull noch em _{mögiidist groller Tragflügeiabstand} angestrebt werden.

Sd*ftstedntk Sd. 4 (1151/57)