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PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung zur Verminderung des Widerstandes eines Verdrängungsschiffes durch den Abstrom eines Tragflügels, der die Strömung an dem Schiffskörper beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass ein quergeneigter oder quergekrümmter Tragflügel am Bug und/oder am Mittelschiff derart angeordnet ist, dass die vom Flügel erzeugte Mulde dem Wellensystem des Schiffskörpers bei der Betriebsgeschwindigkeit entgegenwirkt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein quergeneigter oder quergekrümmter Tragflügel in solcher Lage zum Vordersteven des Schiffes angebracht ist, dass sich die vom Flügel erzeugte Muldenabsenkung mit der Bugwelle des Vorderschiffes bei der Betriebsgeschwindigkeit überlagert und das Vorderschiff im vorderen divigierenden Teil der Mulde zu liegen kommt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass quergeneigte oder quergekrümmte Tragflügel in solcher Lage am Mittelschiff angebracht sind, dass das Hinterschiff im konvergierenden und aufsteigenden Teil der von diesen Flügeln erzeugten Mulde zu liegen kommt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannweite und die Auftriebskraft des in Vorderstevennähe angebrachten Flügels so gross vorgesehen ist, dass die erzeugte halbe Muldenlänge bei der Betriebsgeschwindigkeit annähernd dem Abstand der Bugwellenkuppe vom Vordersteven des Schiffes entspricht und, dass die Profillänge und der Auftriebsbeiwert des Flügels so gross vorgesehen ist, dass die Tiefe der erzeugten Mulde bei der Betriebsgeschwindigkeit etwa gleich der Bugwellenhöhe ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querneigung bzw. Querkrümmung des Flügels entsprechend dem Schärfegrad des Vorderschiffes so gross vorgesehen ist, dass sich der vordere divergierende Teil der Muldenströmung den Linien des Vorderschiffes annähert, so dass dieses gegenüber der Strömung einen grösseren Schärfegrad als in der unbeeinflussten Parallelströmung aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Boden des Mittelschiffes ein Trag flsigel mit quergeneigten oder quergekriimmten Seitenteilen so weit vor dem Hinterschiff angeordnet ist, dass sich dasselbe bei der Betriebsgeschwindigkeit in dem rückwärtigen, aufsteigenden und konvergierenden Muldenteil befindet.
7. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Schiffsmittellinie am Boden des Mittelschiffes nach untenstehende und mit den Druck eiten nach innenzeigende, quergeneigte oder quergekrümm te sovreit vor den Hinterschiff angebracht sind, dass das Hinterschiff in der aufsteigenden, konvergierenden Mulde liegt.
8 Anordmmg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dqss die Tragfliigel in ihrem Auftrieb veränderbar sind mittels Klappen, die am rückwärtigen Profilteil schwenkbar an rrehracht sind, oder mittels Zulassung einer durch ein Ven til regelharen Luftmenge nach Austrittsöffnung am Flügel.
9. Anordnung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekenn 7zeichnet, dass zwecks Stabilisierung des Schiffes im Seegang der Ausschlag der schwenkbaren Klappen, bzw. die Betäti m±r der Ventile für die Luftzulassung durch Messwertgeber, die auf die Bewegungen des Schiffes im Seegang ansprechen, derart ±rPste,uert werden, dass beim Verlassen der Normallage des Schiffes den Bewegungen entgegenwirkende Kräfte und Momente entstehen.
10. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragflügel an einem Bugwulst des Schiffskörpers befestigt ist.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Beeinflussung der Strömung an dem Bootskörper von Verdrängungsschiffen durch den Abstrom von Tragflügeln mit dem Ziel, den Wellen- und Formwiderstand zu vermindern.
Bekanntlich besitzen Verdrängungsschiffe einen kleinen Widerstand bis zu Froude-Zahlen Fn von etwa v = = ¯¯¯¯ = 0,4
VgL worin v = die Geschwindigkeit und L die Schiffslänge ist.
Darüber hinaus wächst der Wellenwiderstand stark an, so dass ungefähr bei Fn = 0,7-0,8 keine Wirtschaftlichkeit mehr erzielt werden kann. Hier beginnt das Gebiet des Tragflügelbootes, dessen Widerstand mit wachsender Froude-Zahl zunehmend weit unter dem des Verdrängungsschiffes liegt. Es besteht daher das Bedürfnis in dem Gebiet von etwa Fn = 0,5 bis 0,8 den Schiffswiderstand des Verdrängungskörpers herabzusetzen, um auch in diesem Bereich schnelle und wirtschaftliche Fahrzeuge bauen zu können. Das Verdrängungsschiff mit reduziertem Widerstand kann dann weit in das Gebiet vordringen, in welchem bisher das Tragflügelschiff überlegen war, da dasselbe infolge des Zusatzgewichtes der Tragflügel und der längeren Wellenanlage mit Abstützungen etwa 20% schwerer ist.
Das Verdrängungsschiff kann also unter gleichen Bedingungen eine höhere Nutzlast aufnehmen und seine Bau- und Unterhaltungskosten liegen zudem niedriger.
Die Erfindung besteht darin, dass ein V-förmig quergeneigter oder quergekrümmter Tragflügel am Bug und/oder am Mittelschiff derart angeordnet ist, dass die vom Flügel erzeugte Mulde dem Wellensystem des Schiffskörpers bei der Betriebsgeschwindigkeit entgegenwirkt. Der Tragflügel kann in solcher Lage zum Vordersteven des Schiffes angebracht sein, dass sich die vom Flügel erzeugte Muldenabsenkung mit der Bugwelle des Vorderschiffes bei der Betriebsgeschwindigkeit überlagert und das Vorderschiff im vorderen divergierenden Teil der Fliigelmulde zu liegen kommt. Tragfliigel können auch in solcher Lage am Mittelschiff angebracht sein, dass das Hinterschiff im konvergierenden und aufsteigenden Teil der von diesen Flügeln erzeugten Mulde zu liegen kommt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1-10 schematisch dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bedeuten. Es zeigen:
Fig. 1 den Schiffskörper in Seitenansicht,
Fig. 2 den Schiffskörper in Ansicht von unten, wobei nur die Wasserlinie und die Deckskante gezeigt sind,
Fig. 3 Schnitt nach der Linie a-a in Fig. 1 und 2,
Fig. 4 Schnitt nach der Linie b-b in Fig. 2,
Fig. 5 Darstellung der vom Flügel erzeugten Muldenform in Aufsicht,
Fig. 6 Darstellung des Muldenlängsschnittes,
Fig. 7 den Schiffskörper in Seitenansicht mit einer anderen Flilgelanordnung,
Fig. 8 den Schiffskörper nach Fig. 7 in Ansicht von unten,
Fig. 9 Schnitt nach der Linie c-c in Fig. 8,
Fig. 10 Schnitt nach der Linie d-d in Fig. 8.
In Fig. 1 ist 1 der Schiffskörper, an dessen Kiel am Vordersteven ein quergeneigter Tragflügel 4 angebracht ist. Der Schiffskörper erzeugt in der Fahrt das gezeichnete Wellensystem 6 mit der Wellenkuppe 6' am Vorderschiff, welches als Beispiel ungefähr bei einer Froude-Zahl von Fn = 0,6 auftritt.
Der Flügel seinerseits erzeugt, wenn er isoliert ist, eine Muldenströmung 7 nach Fig. 6 mit der tiefsten Absenkung 7' ungefähr in der Mitte der Muldenlänge LDI- Infolge der
Querneigung des Flügels entsteht eine nach aussengerichtete Auftriebskomponente, welche eine nach aussengerichtete Strömung erzeugt, so dass die Mulde, entsprechend der sinnbildlichen Darstellung des Muldenaussenkamms durch die Linie 8, nach hinten bis etwa zur tiefsten Absenkung divergiert und dann wieder konvergierend nach innen schwingt, bis sich die beiden Wellenzüge treffen und dort eine Spritzwasserfontäne 9 erzeugen. Die Länge LM der Mulde ist eine direkte Funktion der Geschwindigkeit, sie lässt sich aber auch durch andere Baugrössen beeinflussen.
Um eine Verminderung des Wellenwiderstandes durch Interferenz von Bugwelle und Muldenströmung im Sinne der Erfindung zu erreichen, also die Überlagerung von Wellenkamm 6' am Schiff mit der tiefsten Absenkung 7' in der Muldenströmung, wird am besten die Bugwellenlänge und deren Kuppe durch einen Schleppversuch ermittelt, während die Muldenlänge MI, rechnerisch annähernd nach der folgenden Formel gefunden werden kann:
EMI2.1
Hierin ist:
v = Geschwindigkeit
A = Auftriebskraft r = Dichte b = Flügelspannweite
Bei der gegebenen Betriebsgeschwindigkeit (v) des Schiffes wird die Spannweite b und die Auftriebskraft A des Flügels so vorgesehen, dass die erzeugte halbe Muldenlänge etwa gleich dem Abstand der Bugwellenkuppe 6' von dem Vordersteven ist, wobei die Überlagerung von Kuppe und Muldentiefstpunkt noch durch den horizontalen Abstand des Flügels 4 vor oder hinter dem Vordersteven bzw. unmittelbar an dem Vordersteven zustande gebracht werden kann.
Der grösste Abbau des Wellenwiderstandes wird erreicht, wenn die Amplitude der Muldensenke etwa gleich der durch Messung (Schleppversuch) bekannten Amplitude der Bugwellenhöhe ist. Da die vom Flügel erzeugte Muldentiefe y ungefähr:
EMI2.2
c = Profillänge
Ca = Auftriebskoeffizient ist, kann die Muldentiefe durch entsprechende Wahl von Profillänge und Auftriebskoeffizient der Bugwellenhöhe angepasst werden
Da der Wellenwiderstand des Schiffskörpers bei Fraude Zahlen von über F = 0,5 bis zu 80% des Gesamtwiderstandes ausmacht, kann die Widerstandsverminderung durch das neue System der Erfindung bedeutend werden.
Auch der Formwiderstand des Schiffskörpers kann durch die Anordnung der Erfindung herabgesetzt werden. In der beschriebenen, in ihrem vorderen Teil hinter dem Flügel divergierenden Mulde als Folge der Fliigelquerneigung, wird gegeniiber der Strömungsrichtung ein grösserer Schärfegrad des Vorderschiffes erreicht, als er ihn in der unbeeinfiussten Parallelströmung aufweist. Die Querneigung des Flügels 4 ist aus den Figuren 3 und 9 beispielsweise ersichtlich. Auf der linken Seite der Figur 3 ist ein Flügel 4 dargestellt, der V-förmig gekielt ist, jedoch einen ebenen Fliigelmittelteil besitzt.
Der Flügel 44 auf der rechten Seite ist als Ausfüh nlngsbeisniel kreisförmig gekriimmt. Fig. 9 zeigt einen Flügel der schwächer V-förmig gekielt ist als der Fliigel 4a.
Da die Länge und Tiefe der Mulde durch den Auftrieb A bzw. den Auftriebsbeiwert Ca beeinflusst und bis zu einem gewissen Grade der Geschwindigkeit des Fahrzeuges angepasst werden kann, erhalten die Flügel vorzugsweise eine schwenkbare Klappe 14 an ihrem rückwärtigen Profilteil, dessen Ausschlag von der Brücke des Fahrzeuges aus eingestellt werden kann. In dem Beispiel der Fig. 7 und 8 ist der Flügel 4, der vorzugsweise auch eine verstellbare Klappe 14 besitzt, seitlich an einem Bugwulst befestigt. Statt der Beeinflussung des Auftriebs durch Klappen kann auch die bekannte Steuerung des Auftriebes durch Luftzulass nach den Flügeln vorgesehen werden, sofern die Geschwindigkeit des Bootes gross genug ist, um diese Art der Auftriebsänderung wirksam genug zu machen.
Es könnte zu dem beschriebenen System der Einwand gemacht werden, dass der Tragflügel ebensoviel Zusatzwiderstand ergeben könnte, wie er den Widerstand des Schiffskörpers vermindert. Das ist aber nicht der Fall. Bei einer Froude-Zahl von Fn = 0,6 ist z.B. mit einer Gleitzahl von e=0,06 für den Verdrängungskörper zu rechnen, während der am Vorderschiff angebrachte Flügel, laut Messungen, die gleiche Gleitzahl besitzt. Es kann also nur eine Verkleinerung der Gesamtgleitzahl des kombinierten Systems eintreten.
Wächst die Froude-Zahl, so wird der Flügel günstiger, fällt sie auf die mutmassliche untere wirksame Grenze Fn=0X5 für das kombinierte System, dann weist der Bootskörper mit etwa ± = 0,04 die bessere Gleitzahl auf. Da der Flügelauftrieb aber bei der erfindungsgemässen Anordnung nur 10-15% des Deplacements-Auftriebes ausmacht, ist immer noch eine Verkleinerung des Gesamtwiderstandes gegenüber dem reinen Deplacementboot zu erhoffen. Der Deplacements Verlust am Vorderschiff, infolge der abgebauten Bugwelle, wird durch den Flügelauftrieb zu einem mehr oder minder grossen Teil ausgeglichen.
Das Interferenz-erzeugende Flügel-Deplacementkörper System bietet ausser der Widerstandsverminderung den grossen Vorteil, dass der Tragflügel 4 in sehr wirksamer Weise zur Stabilisierung der Roll- und Stampfbewegungen im Seegang herangezogen werden kann. Der Ausschlag der schwenkbaren Klappen 14 wird zu diesem Zweck in an sich bekannter Weise durch Messwertgeber, die auf die Bewegungen des Bootes im Seegang ansprechen, in der Weise gesteuert, dass den Bewegungen entgegenwirkende Kräfte und Momente entstehen. Die Klappen der Flügelhälften schlagen zur Bekämpfung der Stampfbewegungen gleichsinnig zur Verminderung der Rollbewegungen gegenläufig aus, wobei die Rollstabilisierung um so wirksamer wird, je kleiner die Flügelquerneigung (V-Form) vorgesehen ist.
Verzichtet man auf die Herabsetzung des Formwiderstandes des Schiffes, so ist der gerade Flügel für die Stabilisierung am günstigsten. Erfolgt die Steuerung des Auftriebes des Flügels durch Luftspeisung, so braucht nur das Luftzulassventil durch die Messwertgeber betätigt zu werden.
Ein weiterer Vorteil bietet sich dadurch, dass das durch die Interferenzwirkung geglättete Wellensystem auch eine entsprechende Verkleinerung der Hecksee zu Folge hat, so dass der Einsatz des neuen Fahrzeuges auch auf engen Gewässern und im Städteverkehr bei höheren Geschwindigkeiten möglich sein sollte.
Die Strömungsverhältnisse am Hinterschiff können auch durch den Abstrom eines am Mittelschiff angebrachten Tragflügels beeinflusst werden. Eine solche Massnahme kann allein oder in Verbindung mit dem Bugflügel 4 vorgesehen werden, ebenso wie der die Bugwelle beeinflussende Bugflügel 4 für sich allein angeordnet werden kann.
In den Figuren 1, 2 und 4 sind am hinteren Mittelschiff getrennte, quergeneigte und mit ihren Druckseiten nach in nen zeigende Flügel 11 befestigt, welche eine nach innen konvergierende Mulde erzeugen. Es entsteht am hinteren Teil der Mulde ein Überdruck mit aufsteigender Strömung. Die Flügel 11 werden soweit vor das Heck gelegt, dass das Hinterschiff in der Mulde liegt, deren Stromlinien sich den Linien des Hinterschiffes annähern, so dass die Widerstandserhöhende Strömungsablösung, die bei schnellen Schiffen eintritt, verhindert wird.
Eine andere Ausführungsform mit gleicher Wirkung ist in den Figuren 7, 8 und 10 dargestellt. Der Flügel 13 ist mittels Stützen 15 unter dem Boden des Mittelschiffes so weit vor dem Heck des Schiffes angebracht, dass das Hinterschiff bei der Betriebsgeschwindigkeit in der rückwärtigen konvergierenden Hälfte der Mulde liegt, die in Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Der Flügel 11 hat vorteilhafterweise, wie dargestellt, quergeneigte Aussenflügel. Der Auftrieb aller Flügel kann durch Endscheiben 12, die in Fig. 4 am rechten Flügel gezeigt sind, erhöht werden. Diese bieten gleichzeitig einen Schutz gegen Stösse.
Um den vorderen Tragflügel 4 gegen Beschädigung beim Anlegen an einen Pier zu schützen, können die die Deckslinie überragenden Aussenteile des Flügels um eine Achse Z-Z hochschwenkbar eingerichtet werden. Diese Achse kann schräg liegen, wie in Fig. 2 ersichtlich, um die Masse der beweglichen Aussenflügel klein zu halten. Es können auch am Schiffskörper Schutzschienen für den Bugflügel angebracht werden.
Es versteht sich von selbst, dass die Flügel jede beliebige andere Form als die dargestellten haben können, welche die gleichen Einflussgrössen auf die Mulde zur Erreichung der erfindungsgemässen Wirkung haben, z.B. Flügel mit konstanter oder nach aussen zunehmender Profillänge. Der Flügel kann zur Anpassung der Mulde an den Schiffskörper auch eine hydrodynamische Verwindung (veränderlicher Anstellwinkel oder Skelettwölbung über die Spannweite) besitzen. Endlich können aus statischen Gründen auch Abstützungen für die Flügel gegen den Schiffskörper vorgesehen werden.
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PATENT CLAIMS
1. Arrangement for reducing the resistance of a displacement ship through the outflow of a wing which influences the flow on the hull, characterized in that a transversely inclined or transversely curved wing is arranged on the bow and / or on the central ship so that the trough created by the wing is the The wave system of the hull counteracts the operating speed.
2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a transversely inclined or transversely curved hydrofoil is attached in such a position to the fore stem of the ship that the depression generated by the wing is superimposed on the bow wave of the fore ship at the operating speed and the fore ship in the forward part of the Mulde comes to rest.
3. Arrangement according to claim 1, characterized in that transversely inclined or transversely curved hydrofoils are attached to the central ship in such a position that the aft ship comes to rest in the converging and ascending part of the trough created by these wings.
4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the span and the lift force of the wing attached near the fore stern is provided so large that the half trough length generated at the operating speed corresponds approximately to the distance of the bow wave crest from the fore stem of the ship and that the profile length and the lift coefficient of the wing is designed to be so large that the depth of the trough created is approximately equal to the bow wave height at the operating speed.
5. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the transverse inclination or transverse curvature of the wing is provided according to the degree of sharpness of the foredeck so large that the front diverging part of the trough flow approaches the lines of the foredeck, so that this opposite the current has a greater degree of sharpness than in the unaffected parallel flow.
6. Arrangement according to claim 1 and 3, characterized in that under the bottom of the central nave a support liquid with transversely inclined or transversely curved side parts is arranged so far in front of the stern that the same is located at the operating speed in the rear, ascending and converging trough part.
7. Arrangement according to claim 1 and 3, characterized in that on both sides of the ship's center line on the bottom of the central ship downward and with the pressure eiten inwardly facing, transversely inclined or transversely curved te are attached so far in front of the stern that the stern is in the ascending, converging trough lies.
8 Anordmmg according to claim 1, characterized in that the wing can be changed in their buoyancy by means of flaps which are pivotable on the rear profile part, or by allowing a regulated amount of air through a valve after the outlet opening on the wing.
9. Arrangement according to claim 1 and 8, characterized in that, for the purpose of stabilizing the ship in the sea, the deflection of the pivoting flaps, or the actuation m ± r of the valves for air admission by transducers that respond to the movements of the ship in the sea , in such a way that when the ship leaves its normal position, forces and moments counteracting the movements arise.
10. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the wing is attached to a bulbous bow of the hull.
The invention relates to an arrangement for influencing the flow on the hull of displacement ships through the outflow of hydrofoils with the aim of reducing the wave and form drag.
As is well known, displacement ships have a small resistance up to Froude numbers Fn of about v = = ¯¯¯¯ = 0.4
VgL where v = the speed and L is the length of the ship.
In addition, the wave resistance increases sharply, so that approximately at Fn = 0.7-0.8 no profitability can be achieved. This is where the area of the hydrofoil begins, the resistance of which, as the Froude number increases, is far below that of the displacement ship. There is therefore a need to reduce the ship resistance of the displacement body in the area of approximately Fn = 0.5 to 0.8 in order to be able to build fast and economical vehicles in this area as well. The displacement ship with reduced resistance can then penetrate far into the area in which the hydrofoil ship was previously superior, since it is about 20% heavier due to the additional weight of the hydrofoil and the longer shaft system with supports.
The displacement ship can therefore carry a higher payload under the same conditions and its construction and maintenance costs are also lower.
The invention consists in that a V-shaped transversely inclined or transversely curved hydrofoil is arranged on the bow and / or on the central ship in such a way that the trough created by the wing counteracts the wave system of the hull at operating speed. The hydrofoil can be attached to the fore stem of the ship in such a way that the depression generated by the wing is superimposed on the bow wave of the fore ship at operating speed and the fore ship comes to rest in the forward diverging part of the wing recess. Wing can also be attached to the central ship in such a position that the aft ship comes to rest in the converging and ascending part of the hollow created by these wings.
Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in FIGS. 1-10, the same reference numerals denoting the same parts. Show it:
Fig. 1 the hull in side view,
2 shows the hull in a view from below, only the waterline and the deck edge being shown,
Fig. 3 section along the line a-a in Figs. 1 and 2,
Fig. 4 section along the line b-b in Fig. 2,
Fig. 5 shows the trough shape generated by the wing in plan view,
Fig. 6 representation of the trough longitudinal section,
7 shows the hull in side view with a different wing arrangement,
8 shows the hull of FIG. 7 in a view from below,
Fig. 9 section along the line c-c in Fig. 8,
FIG. 10 section along the line d-d in FIG. 8.
In Fig. 1, 1 is the hull, on the keel of which a transversely inclined hydrofoil 4 is attached to the stem. The hull generates the drawn wave system 6 with the wave crest 6 'on the fore ship, which occurs as an example with a Froude number of Fn = 0.6.
The wing in turn produces, when isolated, a trough flow 7 according to FIG. 6 with the deepest depression 7 'approximately in the middle of the trough length LDI- As a result of the
A transverse inclination of the wing creates an outwardly directed lift component, which generates an outwardly directed flow, so that the trough, according to the symbolic representation of the trough outer ridge by line 8, diverges backwards to approximately the deepest depression and then swings converging inward again until it is hit the two wave trains and generate a spray water fountain 9 there. The length LM of the trough is a direct function of the speed, but it can also be influenced by other sizes.
In order to reduce the wave resistance through interference of bow wave and trough flow within the meaning of the invention, i.e. the superposition of wave crest 6 'on the ship with the deepest depression 7' in the trough flow, the bow wave length and its crest is best determined by a tow test, while the bowl length MI can be found mathematically approximately using the following formula:
EMI2.1
Herein is:
v = speed
A = lift force r = density b = wingspan
At the given operating speed (v) of the ship, the span b and the lift force A of the wing are provided in such a way that the half-trough length generated is approximately equal to the distance between the bow shaft crest 6 'and the fore stem, with the overlap of the crest and the trough depth being due to the horizontal distance of the wing 4 in front of or behind the stem or directly on the stem can be brought about.
The greatest reduction in wave resistance is achieved when the amplitude of the trough depression is approximately equal to the amplitude of the bow wave height known from measurement (towing test). Since the trough depth y created by the wing is approximately:
EMI2.2
c = profile length
Ca = lift coefficient, the trough depth can be adapted to the bow wave height by selecting the profile length and lift coefficient accordingly
Since the wave resistance of the hull makes up numbers of more than F = 0.5 up to 80% of the total resistance in Fraude, the reduction in resistance through the new system of the invention can be significant.
The shape resistance of the hull can also be reduced by the arrangement of the invention. In the hollow described, which diverges in its front part behind the wing as a result of the wing's transverse inclination, a greater degree of sharpness of the fore ship compared to the direction of flow is achieved than it has in the most unaffected parallel flow. The transverse inclination of the wing 4 can be seen from FIGS. 3 and 9, for example. On the left-hand side of FIG. 3, a wing 4 is shown, which is keeled in a V-shape, but has a flat wing center part.
The wing 44 on the right-hand side is curved in a circular shape as an embodiment. 9 shows a wing which is keeled in a weaker V-shape than wing 4a.
Since the length and depth of the trough is influenced by the lift A or the lift coefficient Ca and can be adapted to a certain degree to the speed of the vehicle, the wings preferably have a pivoting flap 14 on their rear profile part, the deflection of which is from the bridge of the Vehicle can be adjusted. In the example of FIGS. 7 and 8, the wing 4, which preferably also has an adjustable flap 14, is attached to the side of a bulbous bow. Instead of influencing the lift by flaps, the known control of the lift by admitting air to the wings can also be provided, provided that the speed of the boat is high enough to make this type of lift change effective enough.
The objection could be made to the described system that the wing could produce just as much additional resistance as it reduces the resistance of the hull. That's not the case. With a Froude number of Fn = 0.6, e.g. with a glide ratio of e = 0.06 for the displacement body, while the wing attached to the fore ship, according to measurements, has the same glide ratio. So there can only be a reduction in the total glide ratio of the combined system.
If the Froude number increases, the wing becomes cheaper; if it falls to the presumed lower effective limit Fn = 0X5 for the combined system, then the hull has the better glide ratio with about ± = 0.04. Since the wing lift only accounts for 10-15% of the displacement lift with the arrangement according to the invention, a reduction in the total drag compared to the displacement boat alone is to be hoped for. The loss of deplacements on the fore section as a result of the reduced bow wave is compensated to a greater or lesser extent by the wing lift.
In addition to reducing drag, the interference-generating wing displacement body system offers the great advantage that the wing 4 can be used in a very effective manner to stabilize the rolling and pitching movements in the sea. For this purpose, the deflection of the pivotable flaps 14 is controlled in a manner known per se by transducers that respond to the movements of the boat in rough seas in such a way that forces and moments counteracting the movements arise. The flaps of the wing halves strike in the same direction to combat the pitching movements in order to reduce the rolling movements, the roll stabilization being the more effective the smaller the wing inclination (V-shape) is provided.
If one does not reduce the shape resistance of the ship, the straight wing is most favorable for stabilization. If the lift of the wing is controlled by air supply, only the air admission valve needs to be actuated by the transducer.
Another advantage is that the wave system smoothed by the interference effect also results in a corresponding reduction in the size of the Hecksee, so that the use of the new vehicle should also be possible on narrow waters and in city traffic at higher speeds.
The flow conditions at the aft ship can also be influenced by the outflow of a wing attached to the central ship. Such a measure can be provided alone or in conjunction with the bow wing 4, just as the bow wing 4 influencing the bow wave can be arranged on its own.
In FIGS. 1, 2 and 4, separate, transversely inclined wings 11 are attached to the rear central nave with their pressure sides pointing inwards, which create an inwardly converging trough. An overpressure with an ascending current is created at the rear of the trough. The wings 11 are placed so far in front of the stern that the aft section lies in the trough, the streamlines of which approximate the lines of the aft section, so that the drag-increasing flow separation that occurs in fast ships is prevented.
Another embodiment with the same effect is shown in FIGS. 7, 8 and 10. The wing 13 is attached by means of supports 15 under the floor of the central ship so far in front of the stern of the ship that the rear ship lies in the rear converging half of the hollow, which is shown in FIGS. 5 and 6, at the operating speed. The wing 11 advantageously has, as shown, transversely inclined outer wings. The lift of all wings can be increased by end caps 12, which are shown in Fig. 4 on the right wing. These also offer protection against impacts.
In order to protect the front wing 4 against damage when it bears against a pier, the outer parts of the wing protruding beyond the deck line can be set up so that they can be pivoted up about an axis Z-Z. This axis can be inclined, as can be seen in FIG. 2, in order to keep the mass of the movable outer wing small. Protective rails for the bow wing can also be attached to the hull.
It goes without saying that the wings can have any shape other than the one shown, which has the same influencing variables on the trough to achieve the effect according to the invention, e.g. Sash with constant or outwardly increasing profile length. The wing can also have a hydrodynamic twist (variable angle of attack or skeletal curvature over the span) in order to adapt the trough to the hull. Finally, for static reasons, supports for the wings against the hull can also be provided.