DE102007026118A1

DE102007026118A1 - Blisters formed body, has cascaded nose with two levels, where blister of one level meets around one hundred eighty degrees out of phase on blister of following level

Info

Publication number: DE102007026118A1
Application number: DE102007026118A
Authority: DE
Inventors: Adrian Kaegi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: DE102007026118B4

Abstract

The body passes from a medium and has cascaded nose with two levels. The distance of the levels for a pre-determined reference speed is selected such that the blister of one level meets around 180 degrees out of phase on the blister of the following level.

Description

Die Erfindung betrifft einen von einem Medium umströmten, Bugwellen und/oder Heckwellen bildenden Körper mit einem stufenförmig ausgebildeten Bug und/oder stufenförmig ausgebildeten Heck mit mindestens zwei Stufen.The The invention relates to a flow around a medium, bow waves and / or stern wave forming body with a stepped trained bow and / or stepped tail with at least two levels.

Bei allen Wasser- und Luft verdrängenden Fahrzeugen bzw. Körpern, insbesondere des Schiffs- und Überschall-Luftverkehrs, kann bisher der hydro- bzw. aerodynamische Widerstand nur durch die Stromlinienform des verdrängenden Körpers vermindert werden.at all water and air displacing vehicles or bodies, in particular ship and supersonic air traffic, hitherto, the hydro- or aerodynamic resistance only by the streamline shape of the displacing body be reduced.

Der Widerstand, welchem z. B. ein Schiff bei seiner Fahrt durch das Wasser unterworfen ist, hängt einerseits von dem Reibungswiderstand und andererseits von dem Widerstand bei der Wellenbildung ab. Hierbei ist bekannt, dass der Widerstand bei der Wellenbildung reduziert werden kann, indem am unteren Teil des Bugs ein sogenannter Wulst angeordnet wird, d. h. ein sich nach vorne erstreckenden, abgerundeter und in der Mitte befindlicher Schiffsteil, welcher bei gewissen Geschwindigkeiten den Widerstandswert des Schiffs herabsetzen kann. Im Einsatz erzeugt der Wulst vor dem Schiff ein Wellensystem, welches mit der durch den Bug des Schiffs selbst erzeugten Welle (der Bugwelle) interferiert. Die Kombination des durch das Schiff erzeugten Wellensystems und des durch den Wulst erzeugten Wellensystems führt dazu, dass das Wellensystem um das Schiff herum flacher und ebener wird, wodurch wiederum eine geringere Kraft zum Antrieb des Schiffs erforderlich ist. Die Bugwulst kann hierbei verschiedene Abschnitte aufweisen, stellt jedoch vom konstruktiven Standpunkt aus teure und leicht zerstörbare Konstruktionselemente dar. Ferner schiebt die Bugwulst, je nach Größe, einen Wasserberg vor sich her, was zu erheblichen Verlusten führt.Of the Resistance, which z. B. a ship in his drive through the Water is subject, on the one hand by the frictional resistance and on the other hand from the resistance in the wave formation. in this connection It is known that the resistance reduces during wave formation can be, by at the bottom of the bug a so-called bead is arranged, d. H. a forward extending, rounded and in the middle part of the ship, which at certain Speeds can lower the resistance of the ship. In use, the bead creates a wave system in front of the ship with the wave generated by the bow of the ship itself (the bow wave) interferes. The combination of the wave system generated by the ship and the wave system generated by the bead causes the shaft system becomes flatter and level around the ship, which in turn requires less power to propel the ship is. The bow bulge can have different sections, However, from the constructive point of view, it is expensive and easy destructible construction elements. Furthermore, the bow bead pushes, depending on size, a water mountain in front of you, which leads to significant losses.

Andere Konstruktionsformen sehen, wie z. B. in der DE 2 336 815 beschrieben, eine hydrodynamische Oberflächenstruktur an einem Schiffskörper vor, durch welche die bei einer bestimmten Geschwindigkeit auftretende hydrodynamische Bewegung dazu führt, dass der Reibewiderstand zwischen dem flüssigen Medium und der Reibefläche abnimmt. Der Verdrängungswiderstand bleibt dabei unberücksichtigt. Der Reibungswiderstand in Fahrtrichtung wird durch Stufen an der Oberfläche des Schiffskörpers verringert, hierbei laufen die Stufen in bestimmten Winkeln zur Gleitrichtung, wobei die Stirnseite zur Gleitrichtung abgewandt ist.See other forms of construction, such as. B. in the DE 2 336 815 described, a hydrodynamic surface structure on a hull, through which occurs at a certain speed hydrodynamic movement causes the friction resistance between the liquid medium and the friction surface decreases. The displacement resistance is ignored. The frictional resistance in the direction of travel is reduced by steps on the surface of the hull, in this case the steps run at certain angles to the sliding direction, the end face facing away from the sliding direction.

Eine andere Vorrichtung zur Verringerung des strömungsmechanischen Reibungswiderstandes ist aus der DE 101 39 436 bekannt. Auch hier sind auf der umströmten Oberfläche des Bauteils feine Rippen angeordnet, deren Höhenlinien senkrecht zur Strömungsrichtung stehen und wobei die Rippenquerschnitte in Strömungsrichtung beliebige Formen und Abmessungen aufweisen können. Hierbei soll die durch die gezielte Strukturierung der Oberfläche primär nicht die Strömungsgrenzschicht selber, sondern direkt die Wechselwirkung zwischen den Teilchen des umströmenden Mediums und der umströmten Oberfläche beeinflusst werden, so dass der von den Teilchen der Strömung auf die Oberfläche übertragene Widerstand reduziert wird.Another device for reducing the fluid-mechanical friction resistance is known from DE 101 39 436 known. Here, too, fine ribs are arranged on the surface of the component which flows around, the contour lines of which are perpendicular to the direction of flow, and wherein the ribs can have any shapes and dimensions in the direction of flow. In this case, the targeted structuring of the surface does not primarily affect the flow boundary layer itself, but directly the interaction between the particles of the circulating medium and the surface around which it flows, so that the resistance transferred by the particles of the flow to the surface is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den von einem Medium umströmten Körper, z. B. einen Schiffskörper, so zu verändern, dass die bugseitige und/oder heckseitige Wellenbildung und der daraus resultierende Wellen- und Druckwiderstand weitgehend eliminiert, oder mindestens auf ein solches Maß reduziert werden kann, dass der durch die Wellenbildung entstehende Widerstand bei einer Referenzgeschwindigkeit stark reduziert ist.Of the Invention is based on the object, which flows around a medium Body, z. B. a hull, so to change that the bow-sided and / or tail-side wave formation and the resulting resulting wave and pressure resistance largely eliminated, or at least to such a degree, that the resistance resulting from the wave formation at a Reference speed is greatly reduced.

Diese Aufgabe wird für einen von einem Medium umströmten, Bugwellen bildenden Körper dadurch gelöst, dass der Abstand der Stufen für eine vorbestimmte Referenzgeschwindigkeit dergestalt gewählt ist, dass die Bugwelle der ersten Stufe um 180° phasenverschoben auf die Bugwelle der nachfolgenden Stufe trifft. Durch eine entsprechende Ausbildung und Anordnung der einzelnen Stufen zueinander, fällt bei einer zweiten erzeugten Welle der Wellenberg in das Wellental der ersten Welle, so dass sich die beiden Wellen auslöschen. Die vorliegende Erfindung beruht folglich auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz, d. h. die Wellen löschen sich bei der Überlagerung gegenseitig aus. Obwohl vorab der ideale Fall beschrieben wurde, d. h. eine vollständige Auslöschung, wird in der Praxis dieser Idealzustand durch die Anordnung der Stufen nicht unbedingt erzielt, jedoch stark angenähert werden. Findet auf diese Weise eine Auslöschung oder teilweise Auslöschung der beiden Wellen statt, ist dies bei einem in Strömung bewegten Körper mit einem geringeren Wellenwiderstand, und damit mit geringeren Vortriebsverlusten, verbunden. Ein entsprechend ausgebildeter Körper, z. B. ein Schiff, benötigt daher bei einer vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit weniger Energie, um diese Reisegeschwindigkeit zu halten.These Task is for a flowed around by a medium, Bug waves forming body solved by that the distance of the steps for a predetermined reference speed is chosen such that the bow wave of the first stage phase-shifted by 180 ° to the bow wave of the following Stage meets. Through an appropriate training and arrangement the individual stages to each other, falls at a second generated wave the wave mountain in the wave trough of the first wave, so that the two waves wipe out. The present Invention is therefore based on the principle of destructive interference, d. H. the waves are cleared when superimposed mutually exclusive. Although the ideal case has been described in advance, d. H. a complete extinction, will be in the Do not practice this ideal condition by the arrangement of the stages necessarily achieved, but strongly approximated. Finds this way an extinction or partial extinction instead of the two waves, this is at a in flow moving body with a lower characteristic impedance, and thus with lower propulsion losses associated. A suitably trained Body, z. As a ship, therefore, requires at a given reference speed less energy to this cruising speed to keep.

Hierdurch wird es möglich, insbesondere Frachtschiffe mit einem verkürzten Bugteil auszustatten, was sich wiederum vorteilhaft auf den vorhanden Lagerraum auswirkt.hereby It becomes possible, in particular cargo ships with a shortened To equip the front section, which in turn benefits the existing storage space effect.

Ferner erweist sich bei bestimmten Schiffstypen, die sich oft in Küstennähe oder in Kanälen bewegen, eine kleinere Bugwellenbildung als vorteilhaft, einerseits, da der übrige Schiffsverkehr weniger gestört wird, andererseits tritt eine verminderte Zerstörung der Ufer auf, was insbesondere im Hinblick auf den Umweltschutz und die Erhaltung der natürlichen Umgebung von Gewässern von besonderer Bedeutung ist.Furthermore, in certain types of ships, which often move close to the coast or in canals, a smaller bow wave formation proves to be advantageous, on the one hand, because the rest of the shipping traffic is less disturbed, on the other hand occurs a reduced destruction of the banks, especially in view is of particular importance to environmental protection and the preservation of the natural environment of waters.

Vorteilhafterweise kann der Bug so geformt sein, dass die erste Bugwelle von ihrer Amplitude der zweiten Bugwelle entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Auslöschung der Wellen zu einem möglichst großen Anteil erfolgt.advantageously, the bow may be shaped so that the first bow wave of their Amplitude of the second bow wave corresponds. This will ensure that the extinction of the waves to one as possible large share takes place.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Körper ferner mit einem stufenförmig ausgebildeten Heck versehen sein, wobei der Abstand der Stufen des Hecks für eine vorbestimmte Referenzgeschwindigkeit dergestalt gewählt sind, dass die Heckwelle der ersten Stufe um 180° phasenverschoben auf die Heckwelle der nachfolgenden Stufe trifft. Durch die Ausbildung eines gestuften Hecks ist es ebenfalls möglich die Strömungsverlustenergie zu reduzieren, einerseits durch die teilweise Auslöschung der ersten und zweiten Heckwelle, andererseits durch Druckrückgewinnung bei den unter Wasserniveau gelegenen Stufen. Hierdurch kann eine veränderte Bauform entsprechender Schiffe mit einem verkürzten Heckteil ermöglicht werden, was insbesondere für Frachtschiffe, aufgrund der besseren Ausnutzung des Lagerraumes von erheblichen Vorteil ist.According to one Another preferred embodiment, the body further provided with a stepped tail be, wherein the distance of the steps of the stern for a predetermined reference speed are chosen such that the stern wave of the first Stage 180 ° out of phase on the wake of the following stage meets. By training a stepped stern, it is also possible to reduce the flow loss energy on the one hand by the partial extinction of the first and second stern wave, on the other hand by pressure recovery at the levels below water level. This can be a Modified design of corresponding ships with a shortened Heckteil be allowed, which is especially for Cargo ships, due to the better utilization of the storage room is of considerable advantage.

Vorteilhafterweise kann das Heck so geformt sein, dass die erste Heckwelle von ihrer Amplitude der zweiten Heckwelle entspricht, so dass hier eine möglichst weitgehende Auslöschung der zweiten Heckwelle erzielt wird.advantageously, the tail can be shaped so that the first stern wave of her Amplitude of the second tail wave corresponds, so that here as possible extensive extinction of the second stern wave is achieved.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das umströmende Medium Wasser oder Luft sein. Es hat sich herausgestellt, dass die Ausbildung entsprechender Stufen sowohl für Schiffe als auch für Überschallflugkörper geeignet ist, um hier eine Reduzierung des Wellenwiderstandes zu erzielen.According to one Another preferred embodiment, the flowing around Medium be water or air. It turned out that the training corresponding levels for both ships and supersonic missiles is suitable to achieve a reduction of the characteristic impedance here.

Vorteilhafterweise ist die Referenzgeschwindigkeit die Rumpfgeschwindigkeit. Hierbei wird die Form und Ausbildung der Stufen sowie der Abstand der Stufen zueinander vor teilhafterweise so ausgewählt, dass die Auslöschung der Wellen bei der üblichen Reisegeschwindigkeit auftritt.advantageously, the reference speed is the trunk speed. in this connection will determine the shape and design of the steps as well as the spacing of the steps to each other before geous legally selected so that the extinction the waves occur at the usual cruising speed.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform können mehr als zwei Stufen vorgesehen sein. Hierdurch ist es möglich, die Erzeugung der Bugwellen noch besser zu unterdrücken, da einerseits die einzelnen erzeugten Wellen kleiner sind, und andererseits ein größerer Anteil an Auslöschung erzielt werden kann.According to one Other preferred embodiments may have more be provided as two stages. This makes it possible even better to suppress the generation of bow waves because on the one hand the individual waves generated are smaller, and on the other hand a greater proportion of extinction can be.

Vorteilhafterweise können die Stufen in Draufsicht rechtwinklig ausgebildet sein. Hierbei wird der rechte Winkel α von den beiden die Stufe bildenden Flächen eingeschlossen. Dies stellt eine besonders einfache Art und Weise der Ausbildung entsprechender Stufen zur Verfügung.advantageously, The steps can be formed at right angles in plan view be. Here is the right angle α of the two Including step-forming surfaces. This constitutes one particularly simple way of training appropriate levels to disposal.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann jede Stufe in Draufsicht unter einem Winkel β von mehr als 90° ausgebildet sein, wobei sich der Abschnitt der Stufe, an welchen sich die nachfolgende Stufe anschließt, parallel zu einer Mittelachse des umströmten Körpers erstreckt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass trotz der Ausbildung der Stufen die stromlinienförmige Ausbildung des Körpers noch erhalten bleibt. Entsprechend ausgebildete Stufen können auch noch nachträglich an bereits existierende Körper, z. B. einen Schiffskörper angeordnet werden, wodurch die Kosten für Umbaumaßnahmen so gering wie möglich gehalten werden können.According to one In another embodiment, each step in plan view below be formed at an angle β of more than 90 °, wherein the portion of the stage at which the subsequent stage connects, parallel to a central axis of the flow around Body extends. This ensures that that despite the formation of the stages the streamlined Training of the body is still preserved. Corresponding trained levels can also be retrofitted to existing bodies, eg. B. a hull be arranged, reducing the cost of conversion be kept as low as possible.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Stufen zueinander sägezahnartig angeordnet sein. Hierbei können die einzelnen Stufen solchermaßen zueinander angeordnet sein, dass die Spitze der nachfolgenden Stufe auf einer Linie zu der vorangehenden Stufenspitze angeordnet ist. Gleichermaßen kann die Spitze der nachfolgenden Stufe auch oberhalb oder unterhalb dieser Linie beginnen.According to Another preferred embodiment the steps are arranged like a sawtooth. in this connection the individual stages can be such in relation to each other be arranged that the top of the subsequent stage on one Line is arranged to the preceding stage tip. equally may also be the top of the subsequent stage above or below start this line.

Vorteilhafterweise kann der Bugwellen oder Heckwellen umströmte Körper ein Schiff, insbesondere ein Frachtschiff, Containerschiff oder dergleichen sein. Eine entsprechende Ausbildung von Stufen hat sich insbesondere bei größeren, massigen Verdrängungsschiffen als besonders geeignet erwiesen, da hierdurch eine besonders starke Wirkung auf Bugwellenbildung erzielt wird.advantageously, may be the bow waves or stern waves around body a ship, in particular a cargo ship, container ship or to be like that. An appropriate training of levels has become especially for larger, bulky displacement ships proved to be particularly suitable, since this is a particularly strong Effect on bow wave formation is achieved.

Vorteilhafterweise erstrecken sich die Stufen im Bugbereich beidseitig spiegelbildlich von der Mittelachse des umströmten Körpers. Diese Ausbildung ist insbesondere für Schiffe geeignet, wobei die Stufen vorzugsweise über den Bereich des Bugkörpers ausgebildet sind, der im Einsatz mit der Wasseroberfläche in Berührung kommt. Je nach Bauart des Schiffes können sich die Stufen jedoch auch bis in die Nähe des Kiels erstrecken. Hierbei werden sich die Stufen in der Praxis über einen längeren Bereich erstrecken, da je nach Beladung des Schiffs der Auftrieb des Körpers unterschiedlich ist.advantageously, The steps in the bow area extend mirror-inverted on both sides from the central axis of the body around it. These Training is particularly suitable for ships, wherein the steps are preferably formed over the area of the bow body, in use with the water surface in contact comes. Depending on the design of the ship, the steps can but also extend to the vicinity of the keel. in this connection In practice, the steps will take longer Range, as depending on the load of the ship's buoyancy of the body is different.

Ferner kann der Schiffskörper im Bereich der Bugspitze mit einer Bugwulst versehen sein. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Kombination der erfindungsgemäßen Stufen mit der Bugwulst zu guten Ergebnissen in Bezug auf die Verminderung der Wellen führt.Further the hull can in the area of the nose with a Bugwulst be provided. In practice, it has been shown that the Combination of the stages according to the invention with the Bugwulst to good results in terms of reduction of Waves leads.

Gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Körper zylindrisch sein und die Stufen können sich über den ganzen Querschnitt erstrecken. Bei einem entsprechenden zylindrischen Körper erstrecken sich die Stufen kreisförmig um den Bugbereich, können sich jedoch auch über ganzen Körper erstrecken.According to yet another embodiment of the invention, the body may be cylindrical and the steps may extend over the entire cross section. In a corresponding cylindrical body, the steps extend in a circle around the bow area, but may also extend over the entire body.

Vorteilhafterweise kann der zylindrische Körper ein solcher sein, der auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass durch Anordnung entsprechender Bugstufen der Bugstoßwellenwiderstand verringert werden kann, so dass eine größere Geschwindigkeit erreicht werden kann, oder, bei gleicher Geschwindigkeit, eine geringere Antriebskraft notwendig ist. Ferner kann hierdurch die Schallleistung in der Umgebung der Geschoßbahn, d. h. der Überschallknall, verringert werden, was sich besonders vorteilhaft auf die Umwelt auswirkt.advantageously, For example, the cylindrical body may be one at supersonic speed is accelerated. In practice, it has been shown that by arrangement corresponding bow stages of Bugstoßwellenwiderstand reduced can be, so a greater speed can be achieved, or, at the same speed, a lower Driving force is necessary. Furthermore, this can be the sound power in the vicinity of the bullet train, d. H. the sonic boom, be reduced, which is particularly beneficial to the environment effect.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der zylindrische Körper ein Geschoß sein. Ein Geschoß ist hierbei ein Idealfall eines zylindrischen Körpers.According to a further embodiment of the invention, the cylindrical Body be a projectile. A projectile is this is an ideal case of a cylindrical body.

Vorteilhafterweise kann der Bug mit einer Vielzahl von eng aufeinanderfolgenden Stufen ausgebildet sein. Hierdurch wird ein Stoßwellenteppich erzeugt, welcher die erste Stoßwelle in viele kleine Stoßwellen zerlegt.advantageously, Can the bug with a variety of closely spaced stages be educated. This creates a shock wave carpet, which is the first shock wave in many small shockwaves disassembled.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der bugwellenumströmte Körper ein Flugkörper sein und insbesondere ein auf Ultraschallgeschwindigkeit beschleunigbarer Flugkörper.According to one Other preferred embodiment of the bow wave flowed Body be a missile and in particular one on ultrasound speed acceleratable missile.

Flugkörper werden durch eigene Antriebssysteme auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, um dann, im Normalfall, eine Reisegeschwindigkeit mit einigermaßen konstanter Machzahl zu halten. Die Flugkörper bilden hierbei im Überschallbereich je eine Stoßwelle im Bug- und im Heckbereich. Die erste Stoßwelle wird bei Ausbildung von Stufen im Bugbereich eine kleinere Amplitude, also einen kleineren Stoßtrupp aufweisen als ohne Bugstufen. Hierdurch kann der Bugstoßwellenwiderstand reduziert werden und somit entweder größere Flugkörpergeschwindigkeit oder eine kleinere Antriebsenergie erzielt werden. Gleichermaßen wirkt sich die Ausbildung von Bugstufen wiederum günstig auf den Überschallknall aus.missile become supersonic speeds through their own drive systems accelerated, then, normally, a cruising speed to hold with reasonably constant Mach number. The missiles each form a shockwave in the supersonic range in the bow and in the stern area. The first shock wave is at Formation of steps in the bow area a smaller amplitude, ie have a smaller shock troop than without bumpers. hereby can the Bugstoßwellenwiderstand be reduced and thus either greater missile speed or a smaller drive power can be achieved. equally In turn, the formation of bow steps has a favorable effect out on the sonic boom.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:in the Below, the invention with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It shows:

1 Eine Prinzipskizze einer Wellenüberlagerung mit einer ersten und zweiten Welle, 1 A schematic diagram of a wave superposition with a first and second wave,

2A eine Darstellung der Wellenbildung eines sich bewegenden Schiffs in Draufsicht und 2A a representation of the wave formation of a moving ship in plan view and

2B eine Darstellung der Wellenbildung eines sich bewegenden Schiffs im Schnitt, 2 B a representation of the wave formation of a moving ship in section,

3 eine Darstellung der Wellenbildung eines sich bewegenden mit Stufen im Bugbereich versehenen Schiffs in Draufsicht, sowie eine Prinzipskizze der erzielten Wellenüberlagerung, 3 a representation of the wave formation of a moving provided with steps in the bow area ship in plan view, and a schematic diagram of the achieved wave superposition,

4 eine Darstellung der Wellenbildung eines sich bewegenden mit Stufen im Heckbereich versehenen Schiffs in Draufsicht, sowie im Schnitt, 4 a representation of the wave formation of a moving provided with steps in the rear area ship in plan view, as well as in section,

5 eine Darstellung einer üblichen Geschossspitze mit einer Prinzipskizze des Stoß-Druck Diagramms der Stosswelle, und 5 a representation of a conventional projectile nose with a schematic diagram of the shock-pressure diagram of the shock wave, and

6 eine Darstellung eines mit Stufen im Bugbereich ausgebildeten Geschosses mit einer Prinzipskizze des Stoß-Druck Diagramms der Stosswelle. 6 a representation of a trained with steps in the bow area bullet with a schematic diagram of the shock-pressure diagram of the shock wave.

In 1 ist eine Wellenüberlagerung einer ersten und zweiten Welle dargestellt. Hierbei findet die Wellenüberlagerung solchermaßen statt, dass bei einer zweiten erzeugten Welle der Wellenberg in das Tal der ersten Welle fällt. Da beide Wellen ideal dargestellt sind, d. h. beide Wellen die gleiche Wellenlänge, gleiche Wellenhöhe und gleiche Phasengeschwindigkeit in Wellenrichtung aufweisen, wird eine vollständige Auslöschung erzielt. Bei dem dargestellten Fall handelt es sich somit um einen Idealfall. Da Wasserwellen jedoch nicht der Sinuskurve folgen, die für eine vollständige Auslöschung Vorraussetzung wäre, kann dieser Idealfall bei Wasserwellen nicht eintreten.In 1 a wave superposition of a first and second wave is shown. In this case, the wave superposition takes place in such a way that, in the case of a second generated wave, the wave crest falls into the valley of the first wave. Since both waves are ideally represented, ie both waves have the same wavelength, wave height and phase velocity in the wave direction, a complete extinction is achieved. The illustrated case is therefore an ideal case. However, since water waves do not follow the sinusoidal curve that would be required for complete extinction, this ideal case of water waves can not occur.

2A zeigt eine Aufsicht auf einen sich bewegenden Schiffskörper 1 mit einer unter der Wasseroberfläche ausgebildeten Bugwulst 2. Der Bug 3 ist wie bei Schiffen allgemein üblich ausgebildet, d. h. die beiden Schiffsseiten laufen unter einem vorgegebenen Winkel spitz aufeinander zu und bilden so die Schiffsspitze 4. Der vordere Teil des Schiffskörpers wird von sich vom Schiff weg bewegenden Wellen 5, schematisch nur als Linien dargestellt, umgeben. Gleichermaßen bilden sich am Heckbereich des Schiffes Heckwellen 21 aus. 2A shows a plan view of a moving hull 1 with a formed under the water surface Bugwulst 2 , The bug 3 is designed as usual in ships, that is, the two sides of the ship run at a predetermined angle to each other pointed and thus form the ship's tip 4 , The front part of the hull is made by waves moving away from the ship 5 , shown schematically as lines. Likewise, stern waves are formed at the stern of the ship 21 out.

Das selbe Schiff ist im Schnitt in 2B dargestellt, wobei die Bugwelle 5 und die Heckwelle 20 deutlicher eingezeichnet sind. Betrachtet man die Wasserstände im Längsachsenschnitt eines bewegten Verdrängungsbootes, so ist es wegen Umströmungen des Schiffs immer wieder der Fall, dass sich vor dem Bug des Schiffs ein Wellenberg aufbaut und sich am Heck des Schiffs ein Wellental befindet. Das Schiff bewegt sich folglich "aufwärts". Hierbei hängt der Bewegungsverlust des Schiffs u. a. von der Höhendifferenz des Wellenbergs bzw. des Wellentals von der Wasseroberfläche ab. Je kleiner die Höhendifferenz ist, desto kleiner sind die Vortriebsverluste.The same ship is on average in 2 B shown, with the bow wave 5 and the stern wave 20 are clearly drawn. Looking at the water levels in the longitudinal axis section of a moving displacement boat, it is because of flow around the ship again and again the case that builds up a wave mountain in front of the bow of the ship and at the stern of the ship is a wave trough. The ship is thus moving "upwards". Here, the loss of motion of the ship depends inter alia on the height difference of the wave crest or the wave trough from the water surface. The smaller the heights difference, the smaller are the propulsion losses.

Ein entsprechendes Schiff kann wie in 3 dargestellt, im Bugbereich mit Stufen 6 ausgebildet werden. Hierbei werden die Stufen beiderseitig an dem Schiffskörper spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Die ersten Bugstufen treffen direkt an der Bugspitze aufeinander und erstrecken sich zunächst unter einem vorbestimmten Winkel voneinander weg. Dieser erste Abschnitt 7 jeder Stufe geht dann unter einem Winkel von mehr als 90° in einen zweiten Abschnitt 8 über, welcher parallel zu einer Mittelachse des Schiffes angeordnet ist. Folglich sind die zweiten Abschnitte der zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Stufen auch parallel zueinander ausgebildet. An das Ende des zweiten Abschnitts schließt sich dann die zweite Stufe an. Die Länge 9 jeder Stufe entspricht der Entfernung der Spitze des ersten Anschnitts 7 bis zum Ende des zweiten Abschnitts 8. Die Tiefe 10 jeder Stufe wird durch die Neigung des ersten Abschnittes bestimmt, und ist ausschlaggebend für die Amplitude der erzeugten Welle.A corresponding ship can as in 3 shown, in the bow area with steps 6 be formed. Here, the steps are mutually formed on the hull mirror image of each other. The first bumpers meet directly at the nose of the nose and extend away from each other at a predetermined angle. This first section 7 Each stage then goes at an angle of more than 90 ° in a second section 8th over, which is arranged parallel to a central axis of the ship. Consequently, the second sections of the two mirror-inverted stages are also formed parallel to each other. At the end of the second section then joins the second stage. The length 9 each step corresponds to the distance of the tip of the first bleed 7 until the end of the second section 8th , The depth 10 Each step is determined by the slope of the first section, and determines the amplitude of the generated wave.

Während der Bewegung bildet sich beim Auftreffen auf die erste Stufe eine erste Bugwelle 11 und anschließend beim Auftreffen auf die zweite Stufe eine zweite Bugwelle. Durch Ausbildung der Bugstufen ist es möglich, den Bug selbst schlanker auszubilden, so dass bereits beim Auftreffen auf die erste Bugstufe eine kleinere Bugwelle mit einer geringeren Höhe entsteht. Die zweite Stufe ist mit solch einem Abstand zu der ersten Stufe ausgebildet, dass sich die zweite Bugwelle 12 im Wellental der ersten Bugwelle bildet. Durch das Aufeinandertreffen des Wellenbergs der zweiten Bugwelle auf das Wellental der ersten Bugwelle findet hier eine Teil-Auslöschung der beiden Wellen statt. Der genaue Abstand der einzelnen Stufen zueinander muss an die jeweilige Referenzgeschwindigkeit angepasst werden und kann z. B. auf der Basis von Strömungsversuchen ermittelt werden.During the movement, a first bow wave forms when hitting the first stage 11 and then when hitting the second stage, a second bow wave. By forming the bow stages, it is possible to make the bow itself slimmer, so that already arises when hitting the first bow stage, a smaller bow wave with a lower height. The second stage is formed at such a distance from the first stage that the second bow wave 12 in the trough of the first bow wave forms. Due to the clash of the wave crest of the second bow wave on the wave trough of the first bow wave, a partial extinction of the two waves takes place here. The exact distance between the individual stages must be adapted to the respective reference speed and z. B. be determined on the basis of flow tests.

Der Heckbereich eines entsprechenden Schiffs ist in 4 dargestellt. Auch im Bereich des Hecks sind hierbei Stufen 22, 23, 24 ausgebildet. Auch die Stufen 22, 23, 24 sind spiegelbildlich zu einer Mittelachse ausgebildet. Obwohl in der gezeigten Darstellung die einzelnen Stufen eckig ausgebildet sind, der erste und der zweite Abschnitt stoßen unter einem Winkel β von 90° aufeinander, kann die Form der einzelnen Stufen jedem Schiffstyp gesondert angepasst werden und diese können z. B. auch abgerundet ausgebildet werden. Wie insbesondere in der Schnittdarstellung deutlich wird, erstrecken sich die Stufen bis zum Kiel und sind auch im Schnitt abgestuft ausgebildet.The stern section of a corresponding ship is in 4 shown. Also in the area of the stern here are steps 22 . 23 . 24 educated. Also the steps 22 . 23 . 24 are mirror images of a central axis formed. Although in the illustration shown, the individual stages are formed angular, the first and the second section abut each other at an angle β of 90 °, the shape of the individual stages of each ship type can be adjusted separately and these can be z. B. also be rounded. As is particularly clear in the sectional view, the steps extend to the keel and are also graduated in section.

In 5 ist ein Geschoss 13 dargestellt, welches im Überschallbereich verwendet werden kann. Entsprechend kann auch die Spitze eines Flugkörpers ausgebildet sein, welcher im Überschallbereich bewegt wird.In 5 is a projectile 13 represented, which can be used in the supersonic range. Accordingly, the tip of a missile can be formed, which is moved in the supersonic range.

Ein solches Geschoss bzw. eine Flugkörperspitze ist mit einer üblich ausgebildeten Spitze 14 versehen, wobei während des Fluges an der Spitze des Geschosses bzw. Flugkörpers eine erste Stoßwelle 15 entsteht und am Heck des Geschosses bzw. Flugkörpers eine zweite Stoßwelle 16 gebildet wird. Wie aus der schematischen Darstellung des Druck-Weg-Diagramms der Stoßwelle deutlich wird, ist der Druckanstieg bei der Entstehung der Stoßwelle sehr groß und flacht dann gemäß der jetzigen Annahmen relativ schnell ab.Such a projectile or a missile tip is with a common trained tip 14 provided during the flight at the top of the projectile or missile a first shock wave 15 arises and at the rear of the projectile or missile a second shock wave 16 is formed. As is clear from the schematic representation of the pressure-wave diagram of the shock wave, the pressure increase in the formation of the shock wave is very large and then flattened relatively quickly according to the current assumptions.

Wird eine entsprechende Spitze 14 mit Stufen 17, 18 versehen, wie in 6 dargestellt, entsteht an jeder Stufe eine Stoßwelle 19, 20, so dass der maximale Anstieg der ersten Stoßwelle deutlich reduziert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Amplitude der ersten Stoßwelle deutlich zu verringern.Will be a corresponding tip 14 with steps 17 . 18 provided, as in 6 shown, created at each stage a shock wave 19 . 20 so that the maximum rise of the first shockwave can be significantly reduced. In this way, it is possible to significantly reduce the amplitude of the first shock wave.

Ferner findet auch hier zumindestens eine teilweise eine Auslöschung der einzelnen Stoßwellen durch die an der nachfolgenden Stufe erzeugte Stoßwelle statt, wie in der schematischen Darstellung des Druck-Weg-Diagramms gezeigt ist.Further also finds at least a partial extinction here the individual shock waves through at the following Stage generated shock wave instead, as in the schematic Representation of the pressure-path diagram is shown.

Durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Stufen ist es möglich, die bisher immer auftretenden Wellenverluste aufgrund der sich bei der Bewegung des Körpers entstehenden Bug- und Heckenwellen deutlich zu verringern bzw. im Idealfall sogar auszulöschen. Hierdurch kann der Körper entweder eine höhere Geschwindigkeit erzielen, oder die zur Erzielung der normalen Reisegeschwindigkeit eingesetzte Energie kann deutlich verringert werden, so dass sich, insbesondere auf den Schiffsbau, wie auch den Flugzeugbau, bezogen, die Energiekosten deutlich reduzieren.By the formation of the stages according to the invention is it is possible, the previously always occurring shaft losses due to the resulting in the movement of the body Significantly reduce or even extinguish bow and hedge shafts. This allows the body either a higher Speed, or to achieve the normal cruising speed used energy can be significantly reduced, so that, particularly related to shipbuilding, as well as aircraft construction, significantly reduce energy costs.

Gleichermaßen wirken sich die erfindungsgemäßen Stufen vorteilhaft auf die Umwelt aus, einerseits durch Reduzierung des Überschallknalls bei Geschossen oder Flugkörpern im Überschallbereich, andererseits bei Schiffen durch Schonung der Uferbereiche und damit von zu schützenden Landschaftsstrichen.equally the steps according to the invention have an advantageous effect on the environment, on the one hand by reducing the sonic boom on missiles or missiles in the supersonic range, on the other hand in ships by sparing the shore areas and thus to be protected Landscape strokes.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2336815 [0004]
- DE 10139436 [0005]

Claims

Umströmter of a medium bow waves forming body having a step-shaped bow with at least two stages, characterized in that the distance of the stages is selected for a predetermined reference speed such that the bow wave of the first stage at 180 ° out of phase on the bow wave of the subsequent stage meets.

Body according to claim 1, characterized that the bow is shaped so that the first bow wave of its amplitude the second bow wave corresponds.

Body according to claim 1 or 2, characterized that the body further with a step-shaped trained rear end is provided, the distance of the steps of the Tails for a predetermined reference speed such it is chosen that the stern wave of the first stage phase-shifted by 180 ° on the stern wave of the next stage.

Body according to claim 3, characterized that the tail is shaped so that the first stern wave of her Amplitude of the second stern wave corresponds.

Body according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the flowing medium Water or air is.

Body according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the reference speed the hull speed is.

Body according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that more than two stages provided are.

Body according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that each step in plan view at right angles is trained.

Body according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that each step in plan below is formed at an angle α of more than 90 °, wherein the portion of the step at which the following Stage connects, parallel to a central axis of the flow around Body extends.

Body according to at least one of the claims 1 to 7, characterized in that the steps to each other sawtooth are arranged.

Body according to at least one of the claims 1 to 10, characterized in that the bow and stern wave flows around Body a ship, especially a cargo ship, container ship or the like.

Body according to claim 11, characterized in that that the steps in the bow and stern of the ship are mirror images are formed from the central axis.

Body according to claim 11 or 12, characterized that the steps are essentially in use with the water surface engaged area of the bow or tail are formed.

Body according to at least one of the claims 11 to 13, characterized in that the hull in the area of the nose tip is further provided with a Bugwulst.

Body according to at least one of the claims 1 to 10, characterized in that the body is substantially is cylindrical and the steps are circular around the extend over the entire body.

Body according to claim 15, characterized that the bow and Heckwellenumströmte body a The projectile is accelerating to supersonic speed is.

Body according to claim 16, characterized that the bow and / or tail with a variety of closely spaced Steps is formed.

Body according to claims 1-10, characterized characterized in that the bow and Heckwellenumströmte body a supersonic acceleratable missile is.