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Düse an Luft- bzw. Gaskissenfahrzeugen C
Die Erfindung bezieht
sich auf eine Düse an Luft-bzw. Gaskissenfahrzeugen zum Ausstoßen von vorhang- und/oder
kissenbildendem Strömungsmittel durch mindestens einen Düsenschlitz, dessen Längswandungen
durch vom Fahrzeugboden nach unten vorstehende flexible Hohlkörper gebildet sind,
welche mit unter Druck stehendem Gas gefüllt sind. Wegen ihrer Anordnung am Fahrzeugboden
werden solche bereits vorgeschlagenen Düsen leicht mechanischen Beanspruchungen
ausgesetzt, die z. B. durch Berührung mit Hindernissen in der überschwebten Fläche
hervorgerufen werden und die Düsen beschädigen oder mindestens die Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs verlangsamen können. Es ist daher von Vorteil, wenn die Düsen, wie
eingangs ausgeführt, flexibel ausgebildet sind, so daß sie diesen Kräften nachgeben
können, ohne beschädigt zu werden, und nach Entlastung von diesen Kräften wieder
ihre ursprüngliche normale Form annehmen können. Jedoch treten bei den bisher vorgeschlagenen
Düsen beim Umbiegen der Düse Druckerhöhungen auf, die zur Versteifung der Düse führen.
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Durch die Erfindung soll eine Düse der oben beschriebenen Art geschaffen
werden, die ihre Aufgabe, einen Druckmittelstrom in bestimmter Richtun- auszustoßen,
in besonders vorteilhafter Weise mit einer bestimmten, dafür notwendigen Form unter
normalen Bedingungen erfüllt, die aber dadurch, daß die Druckschweißungen in den
Hohlkörpern vermieden werden, beim Anstoßen an ein Hindernis im Bewegungsweg des
Fahrzeuges nachgibt und ermöglicht, daß das Fahrzeug über dieses Hindernis hinweggeleitet,
ohne daß seiner Vorwärtsbewegung schädliche Widerstandskräfte entaeuenoesetzt werden.
Ein solches Hindernis kann z. B. durch eine Welle gebildet worden, wenn es sich
um ein über einer Wasserfläche schwebendes Luft- bzw. Gaskissenfahrzeuo, handelt,
oder ein Felsen oder Geröllblock sein, wenn das Fahrzeuo, über Land schwebt.
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Dem-emäß besteht die Erfindung darin, daß die Innenräume der die Längswandungen
des Düsenschlitzes bildenden flexiblen Hohlkörper mit einem oder mehreren Rekuperationsräumen
von solcher Größe verbunden sind, daß in den Hohlkörpern auch bei Verformung ein
im wesentlichen konstanter Druck herrscht.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Düse unter normalen Betriebsbedingungen
eine erhebliche Steifigkeit aufweist, sich aber trotzdem beim Anstoßen an Hindernisse
leicht in dem erforderlichen Ausmaß verformt, ohne ganz zusammenzubrechen. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß in den Hohlkörpern beim Anstoßen derselben an Hindernisse
der Druck im wesentlichen gleichbleibt und Druckerhöhungen, die sonst unter Umständen
das Nachgeben und Ausweichen der Düse beeinträchtigen könnten, weitgehend vermieden
werden. Der odex die Rekuperationsräume können dabei durch Räume von im wesentlichen
festem Volumen gebildet sein, wobei die Ausbildung vorzugsweise derart ist, daß
die die Längswandungen der Düse bildenden Hohlkörper mit dem oder den Rekuperationsräumen
durch öffnungen von großem Durchlaßquerschnitt und kleinem Durchaangswiderstand
und die Rekuperationsräume ihrerseits mit einer Druckgasquelle verbunden sind. Hierdurch
wird das Streben, vorübergehende Drucksteigerungen in den Hohlkörpern bei plötzlichen
Verformungen derselben zu vermeiden, in erheblichem Ausmaß begünstigt. Die mit dem
oder den Rekaperationsräumen verbundene Druckgasquelle kann dabei dieselbe sein,
die auch die Luft bzw. das Gas für das oder die Kissen liefert. Hierbei besteht
der Vorteil, daß die Steifheit der aufgeblähten Hohlkörper, die von dem Aufblähdruckabhängigist,inübereinstimmungmitdemDruck
des Gases in dem oder den Kissen oder des diesen in den Leitungen zugeführten Gases
veränderlich ist.
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Aufblähbare Hohlkörper, die im aufgeblühten Zustand eine stabile Form
besitzen, um eine be-
stimmte Funktion erfüllen zu können, sind an sich bekannt.
Im Gegensatz zu bekannten Ausbildungen dieser Alt weist jedoch die Düse nach der
Erfindung bei allen normalen Betriebsbedingungen eine erhebliche Steifheit auf und
ist trotzdem für bestimmte
Fälle leicht verformbar. Die bekannten
Ausbildungen sind demgegenüber derart, daß sie entweder keine Steifheit aufweisen
und auch nicht benötigen, oder immer sehr steif sind. Die Erfindung bietet demgegenüber
die Möglichkeit, diese beiden Eigenschaften sinnvoll zu vereinigen.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert und
gezeigt, wie der Konstruktionsteil nach der Erfindung den Erfordernissen seiner
Anwendung angepaßt werden kann.
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F i g. 1 zeigt eine Kurvenschar, deren Kurven a,
b und c ersichtlich machen, wie sich ein Konstruktionsteil nach der Erfindung
verformt, wenn die Kraft (Ordinate), die diese Verformung (Abzisse) hervorruft,
größer wird; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Düsenkonstruktion
für ein Luftkissenfahrzeug, bei dem zur seitlichen Begrenzung des Luftkissens ein
einfacher Luftvorhang dient; F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine
Düsenkonstruktion mit mehreren Einzeldüsen, die einem Luftkissenfahrzeug zugehören
kann, dessen Luftvorhang mit einem Rückgewinnungssystem für die Luft arbeitet; F
i g. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A der F i g. 3;
F i
g. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Einzelbauteil; F i g. 6 zeigt
einen Schnitt nach der Linie B-B der F fig. 5 und Fig. 7 zeigt einen
senkrechten Schnitt durch ein Fahrzeu- mit einer weiteren Ausführungsform.
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Die drei Kurven in F i g. 1 erläutern die Wirkung bei verschiedenem
Aufblasdruck, wobei die Kurve a für den niedrigsten Druck, die Kurve b für
einen etwas höheren Druck und die Kurve c für einen noch höheren Druck gilt. Im
ersten Teil jeder Kurve erhöht sich die Verformung im wesentlichen linear mit der
Kraft. Von einer bestimmten Höhe an tritt jedoch bei jeder Kurve ein Knie ein, hinter
dem die Neigung der Kurve weniger steil ist. Die Stelle ' an der das Knie
auftritt, ist eine Funktion in der Hauptsache des Druckes in dem System, und die
Neigung der Kurve hinter dem Knie ist im wesentlichen von der dem Konstruktionsteil
ei-enen Steifheit und von den Eigenschaften des Materials abhängig, aus dem der
Konstruktionsteil hergestellt ist. Wenn der Konstruktionsteil eine sehr geringe
eigene innere Steifheit besitzt, so fällt er sofort zusammen, wenn die Kraft den
dem Knie der Kurve entsprechenden Wert überschreitet.
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Die Kurven geben ein idealisiertes Beispiel in dem Sinne wieder, daß
sie ein System mit konstantem Druck und niedriger Impedanz voraussetzen. Wenn das
Aufblasmittel mit einem Rekuperationsbereich zusammenwirkt, der die Druckmittelquelle,
die einen konstanten Druck in dem System aufrechterhält, enthält, so ergibt sich
eine gute Linearität des linearen Teiles der Kurve unter dem Knie. Wenn jedoch der
Rekuperationsbereich durch eine Kammer von konstantem Volumen gebildet ist, so ist
die Linearität der Kurve unter dem Knie von dem Verhältnis des Volumens des aufgeblasenen,
verformbaren Teiles der Konstruktion und des festen Volumens des Rekuperationsbereiches
abhängig.
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Die Charakteristik des Systems kann auch dadurch geändert werden,
daß einige Teile desselben aus leichter ausdehnbarem Material gebildet werden. In
F i g. 2 ist im Querschnitt die Düse eines Luftkissenfahrzeuges dargestellt,
bei dem das Luftkissen unter dem Fahrzeug wenigstens teilweise an seinem seitlichen
Umfang durch einen Vorhang aus Druckluft begrenzt wird, die am Umfang des Fahrzeugbodens
ausgestoßen wird. Zur Bildung des Luftvorhanges bzw. zum Ausstoßen der Druckluft
hierfür dient eine Düse, die aus zwei Konstruktionsteilen1 und2 gebildet ist. Der
Düse wird die zur Bildung des Vorhanges erforderliche Luft durch eine Leitung3 zugeführt,
die durch zwei als Rekuperationsräume wirkende Hohlglieder 4 und 5 gebildet
ist. Der als flexibler Hohlkörper ausgebildete Konstruktionsteill, der den äußeren
Teil der Düse bildet, geht von dem Hohlglied 4 aus und erstreckt sich etwa in Form
eines halbkreisförmigen, spitz zulaufenden Bogens nach unten. Der als flexibler
Hohlkörper ausgebildete Konstruktionsteil 2, der den inneren Teil der Düse bildet,
hat eine keilartige Querschnittsform und geht von dem Hohlglied 5 aus. Die
beiden Konstruktionsteile 1 und 2 bilden auf diese Weise zwischen sich einen
sich allmählich verjüngenden Düsenauslaß, der gegenüber der Senkrechten in einem
Winkel von etwa 451 schräg nach unten innen gerichtet ist. Die Hohlglieder 4 und
5, die wie bereits erwähnt, die Zuführungsleitung bilden, stehen mit dem
Innern der Konstruktionsteile 1 und 2 durch öffnun-en 6 und
7 in Verbindung, die so groß wie möglich ausgebildet sind, damit dem Luftstrom
zwischen den Konstruktionsteilen und den Hohlgliedern beim übertreten ein möglichst
kleiner Widerstand entgegengesetzt wird.
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Die Wandungen der beiden Konstruktionsteilel und2 bestehen aus bie-samem
und luftundurchlässigem, gummiähnlichem Material, wie z. B. durch Gewebe verstärktem
Neoprenstoff. Die Querschnittsform jedes Konstruktionsteiles ist dabei gegen Ausdehnuno,
beim Aufblasen mittels Schnüre 8 und 9
festgelegt, die zwischen den
beiden Wandungen im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Konstruktionsteiles
verlaufen, wenn er in seinen normalen Betriebszustand aufgeblasen ist. Auch die
gekrümmte Fläche des Konstruktionsteiles 2 ist gegen Ausdehnung durch Schnüre
11 gehalten. Der Grad der vorgesehenen Festlegung kann dabei in Abhän-:M
C aigkeit von der Form dieses Teiles und des Ausmaßes der zugelassenen Ausdehnung
verschieden sein. Die Schnüre 8, 9 und 11 haben nur Spannwirkung und
widerstehen einer Ausdehnung beim Aufblasen der Konstruktionsteile; dem Zusammenklappen
der Teile bieten sie aber keinen Wederstand.
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Die dargestellte Düse kann am Vorderteil oder auch hinten am Fahrzeug
angeordnet sein. Wenn das Fahrzeug über einer Wasserfläche im Betrieb ist, so soll
sie in beiden Richtungen beim Zusammenstoßen der Welle abgelenkt werden, so daß
das Fahrzeug über die Wellen hinweggleiten kann, ohne hierbei schädlichen Widerstand
zu finden.
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Der äußere Konstruktionsteil 1 ist an dem Hohlglied mittels
Umschläge 12 befestigt, die in Sitze 13
des Endgliedes ein,-reifen. Ebenso
ist der untere Konstruktionsteil 2 am Ende des Hohlgliedes 5 mittels Umschläge
14 befestigt, die in Nuten eines Sitzes 15 an dem Hohlglied 5 eingreifen.
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Dem Inneren der beiden Konstruktionsteile 1
und 2 wird Luft
durch die Hohlglieder 4 und 5 mit einem Druck zugeführt, der genügt, um die
Teile beim Aufblasen so zu versteifen, daß sie ihre dabei
erlangte
g Form gegen C den normalen Druck der Luft in der Leituncr 3 sowie gegen
den Kissendruck und C CP ge-en den normalen aeringen Widerstand beimVore
C
wärtsbewegen des Fahrzeuges durch die Luft beibehalten. Dabei
kann auch noch ein gewisser Spielraum für aerinue Berührunuen mit der Wasserfläche
t' im
berücksichtigt sein. Wenn man annimmt, daß die dargestellte Düse am
hinteren Ende eines Fahrzeuges an-eordnet ist und mit diesem gewöhnlich von links
nach rechts in der Zeichnung bewegt wird, so wird die Düse beim Zusammentreffen
mit einem großen Widerstand, z. B. beim Auftreten auf eine Welle, nach links abgelenkt.
Wenn dabei die Belastung der die Düse bildenden Konstruktion größer wird als die
Belastung am Knie der Kurven nach F i g. 1, so klappen die hohlen Wände der
Konstruktion zusammen und treiben dabei die in ihnen enthaltene Luft gegen den Druck
in der Zuführungsleitung in die Hohlglieder 4 und 5. Wenn die Düse mit dem
Fahrzeug in der umgekehrten Richtung bewegt wird, d. h., wenn z. B. das Fahrzeug
rückwärts fährt, so wird C
sie in F i g. 2 nach rechts abgelenkt.
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Wenn die Düse am vorderen Fahrzeugende angebracht ist und mit dem
Fahrzeug normalerweise von rechts nach links bewegt wird, so wird sie beim Auftreffen
auf ein Hindernis nach rechts abgelenkt, während z. B. beim Rückwärtsfahren des
Fahrzeuges die Düse in F i g. 2 nach links abgelenkt wird, wenn sie auf ein
Hindernis auftrifft.
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Vorausgesetzt, daß die Hohlglieder 4 und 5, wie es normalerweise
der Fall sein wird, unmittelbar mit einer ständig betriebenen Druckluftquelle in
Verbindung sind, wird der Austreibwiderstand der Luft aus den Konstruktionsteilen
der Düse im wesentlichen konstant sein und durch die Impedanz des Druck-systems
bestimmt werden. Wenn die Auftreffwirkung aufhört, so steht der Druck in den Hohlgliedern
zur Verfügung, die Konstruktionsteile wieder aufzublasen, die dann wieder ihre normale
Gestalt annehmen und in dieser Gestalt durch die Schnüre 8, 9 und
11 gehalten werden. Abgesehen vom Auftreffen auf Widerstände der erläuterten
Art behält die Konstruktion bei allen normalen Ablenkkräften ihre Form bei. Mit
Bezug auf die Darstellung nach F i g# 1 werden beim normalen Betrieb des
Fahrzeuges Ablenkkräfte auf die Düsenkonstruktion ausgeübt, die Ablenkun'en im linearen
Bereich der Kurven hervorrufen. Nur wenn die Düse auf ein Hindernis auftrifft, steigen
diese Kräfte auf einen Wert an, der oberhalb der Knie nach F i g. 1 liegt
und die Konstruktion zum Zusammenklappen bringt.
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In den F i g. 3 und 4 ist ein etwas komplizierteres Leitungssystern
dargestellt, das für ein Luftkissenfahrzeug mit einem das Luftkissen seitlich begrenzenden
Luftvorhang zusammengesetzter Form bestimmt ist, bei dem mindestens ein Teil der
Luft wiedergewonnen und wiederverwendet wird. Das System weist drei Düsen 20, 21,
und 22 auf, von denen die mittlere Düse,21 über eine die Hauptzuführungsleitung
für die, Vorhangluft bildende Leitung 23 mit Druckluft gespeist wird. Wenigstens
ein Teil der den Vorhang bildenden Luft wird in der Düse 22 wiedergewonnen. Von
der Düse 22 strömt die wiedergewonnene Luft über die Leitung 24 zu der Düse 20,
aus der ein Luftstrom ausgestoßen wird, der einen äußeren Vorhang bildet. Die Leitungen
23
und 24 sind gegeneinander abgeteilt, so daß sie ineinander,c",eführt werden
können und den Zufluß von Luft zu den beiden Düsen 20 und 21 ermöglichen. Die Mündungsteile
der Düsen 20, 21 und 22 sind alle aus als flexible Hohlkörper ausgebildeten nachgibiegen
Konstruktionsteilen gebildet, die mit 26, 27, 28 und 29 bezeichnet
sind. Der Teil 26
besitzt eine spitz zulaufende Querschnittsform und verläuft
nach unten innen von einer Leitung oder Kammer30, die einen Rekuperationsraum bildet,
aus, durch die ihm der Aufblasdruck zugeführt wird. Der Teil27 ist in ähnlicher
Weise an einem Rekuperationsraum31 angeordnet und weist ebenfalls eine einfache,
spitz zulaufende Form auf. Der Teil28, der an einem Rekuperationsraum32 angeordnet
ist und durch dieses mit Druckluft gefüllt wird, besitzt eine etwas komplizierte
Form, da er eine für das Wiedereintreten von Luft erforderliche Rinne33 zur Bildung
eines Wirbels aufweist, der zwischen den Düsen21 und 22 kreist. Der Teil29 hat wieder
eine einfache, spitz zulaufende Querschnittsform und ist an einem Rekuperationsraum
34 angeordnet, durch die er mit Druckluft gefüllt wird. Jeder der vier Konstruktionsteile
26, 27, 28 und 29
kann an dem zugehörigen Raum mittels Umschläge befestigt
sein, die dem Beispiel nach F i g. 2 entsprechen und in Befestigungsnuten
eingreifen. Der Teil 26 ist von besonderer Form und in F i g. 5 genauer
dargestellt.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 bilden die Leitungen
oder Kammern 30, 31, 32 und 34 Rekuperationskammem von festem Volumen, von
denen jedoch jede an eine Druckleitung 35 angeschlossen ist, durch die den
aufgeblasenen Teilen Druckluft von einer Druckluftquelle zugeführt wird. Die Lage
der Mündungsteile zueinander ist durch Membranen 36, 37, 38 gesichert, die
zwischen den Düsen 20, 21 und 22 angebracht und in der Längsrichtun- der Konstruktionsteile,
wie aus dem waagerechten Schnitt nach F i g. 4 ersichtlich ist, in
Ab-
ständen voneinder angeordnet sind. Die Form der einzelnen Teile ist wie
bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Schnüre 39, 40, 41
und 42 festgelegt.
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Die Druckleituno, kann als Einführungsimpedanz zwischen dem jeweiligen
Innem der aufgeblasenen Teile und der Druckluftquelle angesehen werden. Die genauen
Charakteristiken werden jedoch infolge der durch die Kammern 30, 31, 32 und
34 gebildeten Rekuperationsbereiche erreicht. Diese Kammern haben Wandungen aus
steifem oder relativ steifem Material und stehen mit den nachgiebigen Teilen dadurch
in freier Verbindung, daß die Durchlaßquerschnitte der zwischen ihnen angeordneten
Befestigungsteile so groß und offen als möglich ausgebildet sind. Das effektive
feste Volumen der Kanfmein 30, 31, und 34 kann geändert werden, wenn die
Druckleitung 35 einen größeren Querschnitt erhält. Wenn diese Leitung groß
genug gemacht wird, so weisen die Kammern 30, 31, 32 und 34 sowohl konstanten
Druck als auch ein festes Volumen auf.
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Konstruktionsteile der in F i g. 2 sowie F i 3
und 4
dargestellten Art können entsprechend F i g. 5
ausgebildet sein. Diese Figur
zeigt im Querschnitt einen dem Teil 26 in F i g. 3 und 4 entsprechenden
Konstruktionsteil. Dieser besteht aus einem Rahmen 45 aus nachgiebigem Material,
wie z. B. Schaumgummi oder Schaumkunststoff, der für den Querschnitt des Teiles
erforderlichen Formgebung. Durch im
diesen Rahmen sind Schnüre
46 hindurchgezogen, die senkrecht zur Achse des Teiles verlaufen. Eine Mehrzahl
solcher Rahmen werden sodann in einer Außenhaut (Seitenwände) 47 aus biegsamen Werkstoff,
z. B. durch Gewebe verstärktem Neopren, angeordnet und mit diesem z. B. durch Ankleben
verbunden. Die spitze Kante des Konstruktionsteiles kann durch eine Füllung 48 aus
plastischem Gummi oder ähnlichem Material verstärkt sein, an dem die Außenhaut 47
befestigt sein kann. Die Verbindung mit dem Innem des Konstruktionsteiles kann durch
eine Leitung 49 erfolgen, die so groß als möglich ist, damit die Impedanz für die
Luftströmung zwischen dem Innern des Konstruktionsteiles und dem zugehörigen Rekuperationsbereich
auf einem Minimum gehalten wird.
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Die Steifigkeit des Konstruktionsteiles kann durch Anordnung von Versteifungsrippen
erhöht werden; außerdem kann die Außenfläche zum Schutz gegen Verschleiß ausgebildet
sein. Dieser Schutz kann durch die Versteifungsrippen gebildet werden. Derartige
Rippen sind aus F i g. 5 und 6 erkennbar und dort mit 50 bezeichnet.
Sie können aus verhältnismäßig steifem Material, wie z. B. steif vulkanisiertem
Gummi, oder aus nachgiebigem Material bestehen. Außerdem kann zwischen den Rippen
50 eine dünne Schicht 51 aus verschleißfestem Material angeordnet
sein. Die Rippen 50 und die Schicht 51 können an der Außenhaut 47
angeklebt sein und können mit der Außenhaut verbunden sein, bevor diese an den Rahmen
47 befestigt wird. Sie können aber auch erst nach der Befestigung der Außenhaut
an den Rahmen 45 angebracht werden. Das durch die Rippen 50 erreichbare Ausmaß
der Eigensteifigkeit des Konstruktionsteils ist von der Anwendung des Teiles abhängig.
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Es ist darauf zu achten, daß durch die Rippen eine nicht zu große
Steifigkeit entsteht.
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F i 7 zeigt ein Luftkissenfahrzeug 60, das über der
Fläche 61 durch das Druckgaskissen 62 im Schwebezustand gehalten wird.
Das Kissen ist am seitlichen Umfang durch Seitenwände 63 des Fahrzeuges begrenzt.
An seinem hinteren und vorderen Ende wird das Kissen im oberen Teil durch nachgiebige
Düsen 64 und 65 begrenzt, die aus den be-
schriebenen Konstruktionsteilen
bestehen und zum Ausstoßen eines das Kissen im unteren Teil am vorderen und hinteren
Fahrzeugende begrenzenden Luftvorhanges 66 dienen. Die Düsen können z. B.,
wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, ausgebildet sein. Sie C CI werden über
die Leitung 67 von dem Kompressor bzw. den Kompressoren 68 mit vorhangbildender
Luft gespeist. Die Konstruktionsteile der Düsen werden durch Kompressoren
69 über Leitungen 70 aufgeblasen, die auch Luft von den Kompressoren
68
zuführen können. Die Kompressoren werden durch Motore 71 an-etrieben
und saugen Luft über die Einlässe 72 an.
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Der Kraftbedarf für die Luftvorhänge ist nur so groß, als notwendig
ist, um die Vorhänge zwischen den Böden der Düsen 64 und 65 und der Fläche
61
zu bilden, während der tatsächliche Abstand von der Bodenfläche des Fahrzeuges
73 und der Fläche 61
dem Abstand entspricht, der durch die Luftvorhänge
66 und die Höhe der Düsen gebildet ist. Wellen oder andere Hindernisse von
geringerer Höhe als die Luftvorhänge gehen unter den Düsen durch, ohne diese zu
berühren; wenn aber größere Wellen oder Hindernisse angetroffen werden, so werden
die Düsen 63 und 65 leicht aufwärts abgelenkt.