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Das Luftkissenfahrzeug, ebenfalls Luftkissenfahrzeug (englisch: ACV: air-cushion-vehicle), ist ein Fahrzeug, das sich sowohl über Land als auch über Wasser bewegen kann. Unter dem Hovercraft befindet sich eine Art Rock, in den Luft geblasen wird. Dadurch entsteht eine Art Luftpolster unter dem Hovercraft, damit es keinen direkten Bodenkontakt hat. Daher kommt auch der Name Hovercraft ('to hover' ist englisch für 'hover', 'craft' bedeutet 'Fahrzeug'). Das Hovercraft bewegt sich mittels Propellern. Das Hovercraft wurde fertiggestellt von Christopher Cockerell im 1959. Er war nicht der erste oder einzige Forscher, der dies tat, aber seine Beiträge rechtfertigen es zweifellos, als "Vater des Luftkissenfahrzeugs" bezeichnet zu werden.
Andere Namen, die auch verwendet werden, sind: Kissen oder Luftkissenfahrzeug. Die Begriffe "Cushioncraft" und "Hovercraft" sind auch Bestandteil von Namen kommerzieller Unternehmen. Seine Verwendung kann gegen die Urheberrechte © oder Markenrecht.
Arbeitsprinzip
2. Luft
3. Motor
4. Rock
Der Motor saugt Luft an der Oberseite des Luftkissenfahrzeugs an, so dass der Druck unter der „Schürze“ des Luftkissens aufrechterhalten wird. Das Hovercraft kann beispielsweise einige Zentimeter über Wasser oder Land schweben. Da der Reibungswiderstand mit dem Boden gering ist (z. B. bei Autos aufgrund der Reibung zwischen Reifen und Straße), ist nur wenig Kraft erforderlich, um ein Luftkissenfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit segeln oder schweben zu lassen. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Schiff ein Hovercraft ist schneller.
Da ein Hovercraft über Wasser schwebt, kann es den Strand leicht erreichen. Es ist kein Tiefwasserhafen und kein Anlegekai erforderlich. Ein Nachteil des Luftkissenfahrzeugs ist, dass es empfindlicher auf Wind und Wellen reagiert, sodass die Passagiere schneller an Bord sind seekrank mit einem Schiff verglichen werden.
Geschichte der Anwendung des Luftkissenprinzips
Im Jahr 1877 wurde Sir John I. Thornycroft a Patent Gewährleistet nach dem Prinzip der Verringerung der Reibung, die ein Schiff bei der Fahrt durch Wasser erfährt, indem eine dünne Luftschicht zwischen Rumpf und Wasser entsteht. Obwohl die Tests vielversprechend waren, führte dies nicht zu einem brauchbaren Endprodukt.
Der schwedische Ingenieur Gustav de Laval erwarb 1882 ein ähnliches Patent. Ein Testschiff wurde gebaut. Es erwies sich dann als unmöglich, eine gleichmäßige Luftschicht zwischen Rumpf und Wasser zu erreichen. Seine Experimente fanden keine praktische Nachahmung.
1925 wurde D. K. Warner entwickelte das erste erfolgreiche Boot, bei dem durch die Erzeugung vieler Luftblasen, die über die Oberfläche des Rumpfes verteilt wurden, die Reibung zwischen Wasser und Rumpf erheblich abnahm. Zwischen 1925 und 1935 war der finnische Ingenieur Toivio Kario ein Fahrzeug, das bereits deutliche Ähnlichkeiten mit den ersten Cockerell-Designs aufwies.
Der britische Ingenieur Cockerell begann seine ersten Experimente mit a Staubsauger, ein paar Blechdosen und eine Waage. Dabei zeigte er, dass er eine erhebliche Kraft auf die Oberfläche der Waage ausüben konnte, indem er einfach mit einem Staubsauger in eine offene Dose pustete, die er kopfüber direkt über die Waage hielt, damit wenig Luft entweichen konnte. . Die bekannteste Staubsaugermarke im Vereinigten Königreich war zu dieser Zeit der Amerikaner Staubsauger. Doch Cockerells erste Experimente mit einem Staubsauger haben nichts mit dem Konzept des "Hovercrafts" zu tun. Der Name kommt vom englischen Verb zu schweben was "schweben" bedeutet.
Cockerell schuldet ihm die Ehre, dass er 50er Jahre führte eine systematische Untersuchung durch, mit dem Ziel, den Luftspalt zwischen Rumpf und Wasser deutlich zu vergrößern. Dies versuchte er zunächst in erster Linie, indem er eine Art Luftschleier erzeugte, indem er Luft unter hohem Druck am Umfang des Rumpfes nach unten bläst (Hochdruckstrahl). Spätere Designs verwendeten eine Art Faltenrock, der sich flexibel mit den Wellen des Wassers oder den Konturen des Geländes bewegen konnte und gleichzeitig den Luftverlust unter dem Luftkissen stark reduzierte. Das Hovercraft entwickelte sich aus diesem letzteren Konzept.
In den Anfangsjahren lag das Hauptaugenmerk auf einer Konstruktion mit einem möglichst großen Luftspalt zwischen Schiff und Wasser. Erst bei der Weiterentwicklung des „Plissees“ wuchs die Erkenntnis, dass er sehr flexibel und möglichst hoch sein muss. Dieser erwies sich am Ende als wichtiger als der Luftspalt selbst, da er die Seetüchtigkeit stark verbesserte und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch senkte.
Die erste erfolgreiche Überquerung von Der Kanal mit der SR.N1 (Firma Saunders Roe, Design Sir Christopher Cockerell) fand am 25. Juli 1959 statt.[1]
Es ist viel weniger bekannt, dass in der Volksrepublik China das Harbin Shipbuilding Engineering Institute mit einem Prototyp von 1957 experimentierte und im Juli 1959 die ersten Tests auf hoher See vor der Küste von Hafen Lu Shunu.
Im Frankreich ist in der 60er Jahre auf dem alten Gleiskörper der Bahnstrecke Paris-Chartres mit der Spur experimentiert Aerotrain, ein Luftkissenfahrzeug, das über einer festen Führungsschiene schwebte.
Ab den 1960er Jahren wurde die Sovietunion Hybridfahrzeuge/-schiffe nach dem Luftkissenprinzip. Diese waren es gewohnt, Tundra-Ebenen und in sumpfigen Gebieten nach Öl bohren zu können.
In den 1970er Jahren wurde die Luftkissentechnologie in der niederländischen Landwirtschaft erprobt. Durch die Ausstattung eines Flachwagens mit einem Luftpolster war es beispielsweise möglich, Zuckerrüben zu ernten, auch wenn das Gelände für Traktoren und Erntemaschinen eigentlich zu sumpfig geworden war.
Von Anfang an die 90er das luftkissenprinzip wird manchmal auch in krankenhäusern eingesetzt, um beispielsweise ein untersuchungsbett unter a Gammakamera positionieren. Anfang der 1990er Jahre war sogar in einer Shell-Forschungsabteilung in Amsterdam eine auf einem Luftkissen platzierte Gammakamera im Einsatz.
Militärische Anwendungen
Ein Luftkissenfahrzeug bietet möglicherweise eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Landungsbooten. Es ist relativ weniger anfällig für Minen und kann aufgrund der Kombination aus hoher Geschwindigkeit, Wendigkeit und Unabhängigkeit von Hafenanlagen an vielen Küsten eingesetzt werden.
Daher werden seit Anfang der 1960er Jahre Tests entlang aller Küstentypen von den arktischen Zonen bis zum Äquator durchgeführt. All dies hat zu einer Reihe von Typen geführt, von kleinen schnellen Patrouillenbooten, die beispielsweise auf Flüssen und in Fjorden eingesetzt werden, bis hin zu 160 Tonnen schweren Landungsbooten, die sogar Panzer tragen können.
Neben dem klassischen Hovercraft mit rundum plissierten Röcken führte die Militärforschung auch zu einer Reihe von Designs, bei denen das Konzept des Luftkissens beibehalten wurde, der seitliche Faltenrock jedoch durch eine feste Flanke ersetzt wurde. Der Faltenrock wurde nur an der Schleife und am Rücken beibehalten. Diese Gefäße werden im Englischen „rigid sidewallgefäße“ genannt. Vorteile: höhere Geschwindigkeiten bei geringerem Kraftstoffverbrauch und weniger empfindlich gegenüber Unterwasserexplosionen.
Detaillierte Beschreibung der Operation
Bei einem Hovercraft geht es um das Abheben vom Wasser oder vom Boden, auf Englisch auch "Lift" genannt, und um sich zu bewegen. Die meisten Luftkissenfahrzeuge verwenden Propeller und Luftrührwerkegenau wie Flugzeuge zur Fortbewegung. Am Anfang blies ein riesiger Propeller schnell viel Luft unter einen sehr großen flachen Rumpf. Dies war eine Brute-Force-Methode, um eine Luftschicht zwischen dem Rumpf und dem Boden zu erzeugen. Dank dieser Luftschicht wurde die Reibung deutlich geringer, so dass der Vortrieb weniger Energie benötigte bzw. bei gleichem Energieverbrauch eine höhere Geschwindigkeit möglich war.
Bei diesem Ansatz ist „größer“ auch „besser“, da die Auftriebskraft bei gleichem Luftdruckunterschied zwischen Ober- und Unterseite des Rumpfes proportional zur Oberfläche ist. Wenn Sie das Hovercraft doppelt so lang und doppelt so breit machen, wird die Oberfläche viermal so groß und der Rumpf kann viermal so viel Last tragen. Der Umfang wird nur noch doppelt so groß und damit auch der Luftverlust. Dieser Luftverlust bestimmt, wie viel Motorleistung zum Anheben des Luftkissenfahrzeugs benötigt wird, und diese Motorleistung bestimmt den Kraftstoffverbrauch. Ein Luftkissenfahrzeug, das doppelt so groß ist, verbraucht doppelt so viel Treibstoff, um die Luftschicht aufrechtzuerhalten, kann aber die vierfache Nutzlast tragen.
Nach diesem Konzept wurde zunächst mit Luftspalten von wenigen Millimetern bis Zentimetern begonnen. Die Theorie war richtig, aber die Fahrzeuge waren nur auf spiegelglattem Wasser, flachen Stränden oder Betonpisten einsetzbar. Bei immer größeren Luftkissenfahrzeugen dank sehr schwerer Turbinentriebwerke, möglich, sogar einen Luftspalt von einem halben Meter einzuhalten. Das kostete viel Energie und reichte nicht aus, um aus dem Hovercraft ein seetüchtiges Schiff zu machen, das Wellen von mehreren Metern trotzen konnte oder ein Fahrzeug, das über meterhohe Eisschollen über dem Nordpol schweben konnte.
Kurzum: Ein großer einfacher Luftspalt reichte nicht aus. Cockerell begann zunächst damit, eine Art Luftschleier um den Rumpf herum zu schaffen, damit die Luft leichter unter dem Rumpf „entweichen“ konnte. Nach und nach wurde er ein bisschen höher, aber das half nicht viel. Durch eine Reihe von Zwischenschritten wurde der Rock so entwickelt, wie wir ihn bei den meisten Hovercrafts sehen. Dieser Rock war sehr flexibel, sorgte aber gleichzeitig dafür, dass relativ wenig Luft von unten entweicht. Damit wurde gleich zweierlei erreicht: Der Abstand zwischen Rumpf und Wasser konnte deutlich größer sein und der Luftverlust ging deutlich zurück. Aus der Ferne wirkt die Schürze massiv, ist aber genauso flexibel und leicht zu quetschen wie der Rumpf eines Schlauchbootes. Der ständige Überdruck (innen) hält ihn in Form. Der Rock wurde aufgrund der austretenden Luft immer in geringem Abstand vom Boden gehalten. Dadurch wurde die Reibung gering gehalten und viel weniger Luft entweicht. Durch den geringeren Luftverlust sanken der Kraftstoffverbrauch und damit die Kosten.
Alle Weiterentwicklungen der vielen uns bekannten Schürzenvarianten sollen die Seetüchtigkeit verbessern und Anfälligkeit und Verschleiß reduzieren. Während der kleine Restluftspalt unter der Schürzenkante viel zur Begrenzung des Verschleißes beigetragen hat, blieb das Problem der scharfen Vorsprünge (Dornbusch oder Felsspitze) bestehen. Jedes Schürzendesign ist somit ein Kompromiss zwischen den mechanischen Anforderungen aus aerodynamischer Sicht und den praktischen Anforderungen an Festigkeit und Reiß- und Abriebfestigkeit. In der Wüste oder auf Eis ist ein anderer Rock erforderlich als auf See.
Der Rock erlaubte Hovercrafts, die 3-Meter-Wellen standhalten konnten. Infolgedessen bis zum Aufkommen des Kanaltunnel, betreiben seit Jahren einen schnellen und zuverlässigen Fährdienst über den Ärmelkanal mit Luftkissenfahrzeugen.
Siehe auch
Quellen
- L.Yun und A.BliaultTheorie und Design von Luftkissenfahrzeugen. Herausgeber: Arnold Verlag London, UK. Jahr 1. Auflage: 2000 ISBN 0 340 67650 7 und ISBN 0 470 23621 3 Bietet detaillierte Informationen zum Hovercraft-Design.
- Angela CroomeLuftkissenfahrzeug. Herausgeber: Hodder and Stoughton Ltd. Sevenoaks Kent Großbritannien. Jahr 1. Auflage: 1960, Jahr 4. Auflage: 1984 ISBN 0 340 33201 8 und ISBN 0 340 33054 6
Externe Links
Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise
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