DE102008016147A1

DE102008016147A1 - Method for improving hydrodynamics in ships with conventional hulls, involves mounting fuselage cover outside hull, where fuselage cover represents rectangular shaft, which is opened at front section and has U-shape limitation

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Publication number: DE102008016147A1
Application number: DE102008016147A
Authority: DE
Original assignee: Individual
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Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-01

Abstract

The method involves mounting a fuselage cover outside a hull, where the fuselage cover represents a rectangular shaft, which is opened at the front section and has a U-shape limitation. The water available before the front section is introduced through the shaft over a closed inlet channel and absorbs through a suction unit, particularly a turbine arrangement. The water coming out from the turbine is released through pipelines from the fuselage cover along the travel direction of the ship. An independent claim is included for a device for improving the hydrodynamics in ships with conventional hulls.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a method and a device according to the preamble of claim 1.

Bedingt durch die Pfeilform des Bugteils eines herkömmlichen Schiffrumpfes und die Erweiterung des Rumpfes in Fahrtrichtung wird ein erheblicher Teil der Antriebsenergie benötigt, um das Schiff im Wasser voranzutreiben und die Wassermassen zu verdrängen bzw. zu teilen. In der Praxis wird dabei die Bugnase in ihrer Funktion der Bugnase z. B. des Pottwals nachgebaut.conditioned by the arrow shape of the bow part of a conventional ship hull and the extension of the fuselage in the direction of travel will be a considerable Part of the drive energy needed to push the ship in the water and displace the masses of water or to share. In practice, the nose cone is in its function the nose nose z. B. rebuilt the sperm whale.

Der hohe Energieverbrauch herkömmlicher großer Schiffe und die extrem angestiegenen Brennstoffkosten für den Antrieb des Schiffes führen dazu, andere Bauformen zu entwickeln und aufzuzeigen, mit denen Antriebsenergie eingespart werden kann.Of the high energy consumption of conventional large ships and the extremely high fuel cost of propelling the ship to lead to develop and demonstrate other designs with which Drive energy can be saved.

Aufgabe der Erfindung ist, die Hydrodynamik bei Schiffskörpern und insbesondere die bei Bewegung der Schiffe im Wasser auftretenden hohen Reibungsverluste zwischen dem Schiffsrumpf und dem das Schiff tragenden Wasser zu reduzieren und damit den Energieverbrauch zum Fortbewegen des Schiffes zu senken.task The invention is the hydrodynamics in hulls and in particular the When moving the ships in the water occurring high friction losses between the hull and the water carrying the ship reduce and thus reduce energy consumption for moving the ship to lower.

Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 und der Unteransprüche erreicht.According to the invention This is achieved with the features of the characterizing part of claim 1 and under claims reached.

Dabei wird zur Einsparung von Energie eine Bauform des Schiffsbuges vorgeschlagen, die in Anlehnung an die Funktion des Mauls eines Walhais ausgebildet ist, bei der der Bug des Schiffes eine große Einlauföffnung aufweist, durch die die Wassermassen am Schiffsbug weitestgehend ungehindert von Ansaugvorrichtungen, z. B. Turbinen, im Schiffsinneren angesaugt und seitlich und nach hinten austretend wieder in das umgebende Wasser abgeleitet werden, wobei die Rückstoßenergie durch das von den Turbinen abgegebene Wasser als Jetantrieb für die Vorwärtsbewegung des Schiffes wie auch zur Verbesserung der Lenkfähigkeit des Schiffes eingesetzt wird.there is proposed to save energy, a design of the ship's bow, formed on the basis of the function of the mouth of a whale shark is, in which the bow of the ship has a large inlet opening, through the the water masses on the ship's bow are largely unhindered by suction devices, z. B. turbines, sucked in the ship's interior and laterally and after exiting back to be diverted back into the surrounding water, the recoil energy by the water discharged from the turbines as jet propulsion for the forward motion used by the ship as well as to improve the steering ability of the ship becomes.

Grundsätzlich erhält nach der Erfindung der Rumpf eines herkömmlichen Schiffes auf seiner Außenfläche eine schachtartige Rumpfverkleidung, die im Querschnitt etwa Rechteckform hat und die an der Bugseite offen ist, so dass zwischen dem im Wasser befindlichen Teil des Schiffsrumpfes und der Außenseite und Bodenseite des Schachtes ein geschlossener Einlaufkanal für das in den Schacht einströmende Wasser gebildet wird. Die Oberseite des Schachtes ist vom Einlauf bis zum Auslauf des Schachtes verjüngt ausgebildet. Am Auslauf des Schachtes ist eine Ansaugvorrichtung, z. B. eine Turbinenanordnung vorgesehen, die das in den Schacht eintretende Wasser ansaugt und z. B. als Jetantrieb arbeitet, wenn sie von der Maschinenanlage des Schiffes aus angetrieben wird. Das die Turbinen durchströmende Wasser wird am Ausgang der Turbinen aus dem Schacht über Rohrleitungen innerhalb der Rumpfverkleidung aufgenommen und etwa parallel zur Längsachse des Schiffes Richtung Heck geführt und an den Seitenwänden des Rumpfes aus den Rohrleitungen in das das Schiff umgebende, frei strömende Wasser entgegengesetzt zur Fahrtrichtung abgegeben, wodurch die Rückstossenergie als Jetantrieb für den Antrieb des Schiffes sowie auch für die Steuerung und Lenkung des Schiffes genutzt werden kann. Die Turbinenanordnung besteht aus mindestens einer in der Rumpfverkleidung angeordneten Turbine unmittelbar über der Bodenfläche der Rumpfverkleidung, so dass das durch den Schacht einströmende Wasser vollständig in und durch das Turbinengehäuse geführt werden kann. Anstelle einer einzelnen Turbine können zwei oder mehr Turbinen nebeneinander in linken und rechten Kammern der Rumpfverkleidung angeordnet sein. Zusätzlich können weitere Turbinen übereinander etagenartig vorgesehen sein, wenn der das Wasser einführende Schacht entsprechend in Etagen unterteilt ist, wie dies bei großen Schiffen der Fall sein kann.Basically gets after the invention of the hull of a conventional ship on his Outer surface one shaft-like hull cladding, which in cross-section approximately rectangular shape has and which is open at the bow end, so that between the one located in the water Part of the hull and the outside and bottom side of the ship Well a closed inlet channel for the water flowing into the shaft is formed. The top of the shaft is from the inlet to the top Outlet of the shaft tapers educated. At the outlet of the shaft is a suction device, z. Example, a turbine arrangement provided, which in the shaft Incoming water sucks and z. B. works as a jet propulsion, if it is powered by the ship's machinery. The the turbines flowing through the water is at the exit of the turbines from the manhole via pipelines inside taken the trunk cladding and approximately parallel to the longitudinal axis led the ship towards the stern and on the side walls of the hull from the pipelines surrounding the ship, free pouring water delivered opposite to the direction of travel, causing the recoil energy as jet propulsion for the Drive the ship as well as for the steering and steering of the ship can be used. The turbine arrangement exists from at least one arranged in the fuselage casing turbine immediately above the floor area the hull cladding, so that the water flowing through the shaft Completely in and through the turbine housing guided can be. Instead of a single turbine can have two or more turbines side by side in left and right chambers of the fuselage paneling be arranged. additionally can more turbines on top of each other be provided like a trough when the water introducing shaft is subdivided accordingly into floors, as with large ships the case may be.

Die Rumpfverkleidung ist mit dem Schiffsrumpf durch eine Schweißkonstruktion verbunden, so dass die im Querschnitt rechteckförmig oder U-förmig ausgebildete Schachtverkleidung eine stabile Konstruktion darstellt, die beim Durchpflügen des Wassers eine minimale Auftrefffläche bzw. eine minimalen Widerstand bildet. Die Erfindung betrifft dabei sowohl das Umrüsten bereits in Betrieb befindlicher Schiffe, bei denen die Rumpfverkleidung nachträglich angebracht wird, als auch den Einsatz in neu gebauten Schiffen, bei denen bereits bei der Konzipierung des Schiffes die Rumpfform des Schiffes gemäss der Erfindung, die Konstruktion des Schiffskörpers, die optimale Auslegung z. B. der Laderäume usw. berücksichtigt wird.The Fuselage casing is connected to the hull by a welded construction connected so that the rectangular in cross-section or U-shaped Schachtverkleidung represents a stable construction, the by plowing the water a minimum impact area or a minimum resistance forms. The invention relates to both the conversion already in service vessels where the hull cladding subsequently attached will, as well as use in newly built ships, where already in the design of the ship, the hull shape of the ship according to the invention, the construction of the hull, the optimal design z. B. the holds, etc. taken into account becomes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Vorteil einer Rumpfverkleidung nach der Erfindung mit einem Luftkissensystem auf der Unterseite der Rumpfverkleidung und der Wasserfläche, auf der das Schiff aufliegt, kombiniert und der Kontakt zwischen Stahl und Wasser weitgehend aufgehoben werden, wobei eine dünne Luftschicht zwischen Stahl und Wasser einen besonderen Gleiteffekt des Schiffbodens ergibt. Zum Aufbau eines solchen Luftkissens sind nach abwärts stehende Stahlschürzen, insbesondere als Verlängerungen der Seitenwände der Rumpfverkleidung vorgesehen, die ein Luftpolster begrenzen, starre Schürzen für den Luftkissenaufbau bilden und ein Entweichen der Luft verhindern. Um ein solches Luftkissen aufzubauen, ist im Schiffsrumpf eine Kompressoranordnung vorgesehen, die von der Maschinenanlage des Schiffes aus gespeist wird. Die Luftkissenfläche am Boden der Rumpfverkleidung kann durch Stahlschürzen bzw. Stahlstege wahlweise in eine Mehrzahl von Luftkammern unterteilt werden, wobei in der Mitte des Schiffsbodens ein stabilisierender Stahlsteg zur Verhinderung des Schwankens des Schiffes auf dem Luftkissen vorgesehen werden kann.In a further embodiment of the invention, the advantage of a hull cladding according to the invention with an air cushion system on the underside of the hull cladding and the water surface on which the ship rests, combined and the contact between steel and water are largely eliminated, with a thin layer of air between steel and Water gives a special sliding effect of the ship's bottom. For the construction of such an air cushion are provided for downward steel aprons, especially as extensions of the side walls of the fuselage panel, which limit an air cushion, form rigid aprons for the air cushion construction and prevent escape of air. In order to build such an air cushion, a compressor assembly is provided in the hull, from the machinery of the ship is fed. The air cushion surface at the bottom of the fuselage panel may optionally be divided by steel aprons into a plurality of air chambers, whereby in the center of the vessel floor a stabilizing steel web may be provided to prevent the ship from swaying on the air cushion.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:below the invention in conjunction with the drawing with reference to a embodiment explained. It shows:

1 eine Vorderansicht des Schiffes mit Rumpfverkleidung in schematischer Darstellung, 1 a front view of the ship with hull cladding in a schematic representation,

2 eine Aufsicht auf den Bugabschnitt des Schiffes mit Rumpfverkleidung, 2 a view of the bow section of the ship with hull cladding,

3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt von Bug und Heck, jeweils in schematischer Darstellung. 3 a side view, partly in section of bow and stern, each in a schematic representation.

Ein Schiffsrumpf 1 mit Kiel 2 weist eine Außenrumpfverkleidung 3 auf, die als rechteckförmiger Schacht mit dem Schiffsrumpf 1 starr verbunden ist. Die Seitenflächen der Rumpfverkleidung aus Stahl sind mit 5, 5' bezeichnet und sind bei 6 mit dem Schiffsrumpf verschweißt. Die Rumpfverkleidung 3 ist nach unten durch einen ebenen Boden 7 geschlossen. Der schachtförmige Einlaufkanal 8 ist am Einlauf bei 9 offen und weist eine geschlossene, sich vom Einlauf 9 nach innen und unten erstreckende Deckwand 10 auf, die geneigt angeordnet ist und das zuströmende Wasser zur Turbinenanordnung 12 führt. Mit 13 ist die Mittenachse des Schiffskörpers 1 bezeichnet. Die Turbinenanordnung 12 im unteren Bereich der Rumpfverkleidung nimmt das einströmende Wasser 11 auf, das von den angetriebenen Turbinenrädern angesaugt wird. Die einzelnen Turbinen sind von einem Gehäuse 14 umgeben, das beispielsweise in Verlängerung der Deckwand 10 des Einlaufkanals 8 zur Wasserseite offen ist. Vom Inneren des Turbinengehäuses 14 führen Wasserableit- bzw. -strahlrohre 15 aus den Seitenwänden 4 und 5 nach außen und hinten und geben das angesaugte Wasser durch Jetantrieb nach außen als Rückstossenergie an das umgebende Wasser ab, so dass damit der Schiffsantrieb unterstützt und gleichzeitig eine Lenkhilfe geschaffen wird.A ship's hull 1 with keel 2 has an outer hull cladding 3 on, as a rectangular shaft with the ship's hull 1 is rigidly connected. The side surfaces of the steel fuselage are with 5 . 5 ' designated and are at 6 welded to the hull. The hull panel 3 is down through a level floor 7 closed. The shaft-shaped inlet channel 8th is at the inlet 9 open and facing a closed, from the inlet 9 inside and below extending top wall 10 which is arranged inclined and the inflowing water to the turbine assembly 12 leads. With 13 is the center axis of the hull 1 designated. The turbine arrangement 12 in the lower part of the fuselage lining, the inflowing water decreases 11 which is sucked in by the driven turbine wheels. The individual turbines are of a housing 14 surrounded, for example, in extension of the top wall 10 of the inlet channel 8th to the water side is open. From the inside of the turbine housing 14 lead Wasserableit- or -strahlrohre 15 from the side walls 4 and 5 outward and backward and give the sucked water by jet propulsion to the outside as recoil energy to the surrounding water, so that thus the ship propulsion supports and at the same time a power steering is created.

Zur Unterstützung der Maßnahmen für die Verbesserung der Hydrodynamik an Schiffen wird unterhalb des Schiffsbodens bzw. des Rumpfverkleidungsbodens mit Hilfe eines im Schiff angeordneten Kompressors ein Luftkissen aufgebaut, das zwischen dem Stahlboden und der vom Schiffboden bedeckten Wasserfläche erzeugt wird und das den Kontakt zwischen Schiff und Wasser unterbindet. Auf diese Weise wird der Gleiteffekt zwischen Schiff und Wasser entscheidend verbessert, da zur Vorwärtsbewegung das Schiff mit minimaler Reibung auf dem Luftpolster ruhend bewegt werden kann. Das Luftkissen wird durch eine Kompressoranordnung 16 erzeugt und durch von der Rumpfverkleidung nach abwärts stehende Stahlstege aufrecht erhalten, wobei das Luftkissen aus mehreren Luftkissenkammern bestehen kann, die durch Stahlschürzen begrenzt sind und ein Entweichen der Luft verhindern. Heckseitig wird dabei eine Stahlschürze in Form einer Wulst vorgesehen, die quer zur Fahrtrichtung verläuft und am Heck das Austreten des Luftkissens verhindert. Bugseitig ist die Begrenzung des Luftkissen durch einen Übergang vom Verdichterschacht zum Luftkissen begrenzt, wobei das Turbinengehäuse in diese Begrenzung einbezogen werden kann. Eine schematische Darstellung dieser Luftkissenausgestaltung ist in 3 angedeutet. Vom Kompressor 16 wird über eine oder mehrere Druckluftleitungen 17 Luft hohen Druckes in den Luftkissenbereich 18 eingespeist.In order to support the hydrodynamics on ships, an air cushion is created below the bottom of the ship or the hull bottom with the aid of a compressor installed in the ship, which is created between the steel floor and the water surface covered by the ship's floor in derogation. In this way, the gliding effect between ship and water is decisively improved, since for forward movement the ship can be moved resting with minimum friction on the air cushion. The air cushion is powered by a compressor arrangement 16 produced and maintained by the fuselage facing downstanding steel webs, the air cushion may consist of several air cushion chambers, which are limited by steel aprons and prevent escape of air. At the rear, a steel apron in the form of a bead is provided, which runs transversely to the direction of travel and prevents the escape of the air cushion at the rear. At the front, the limitation of the air cushion is limited by a transition from the compressor shaft to the air cushion, wherein the turbine housing can be included in this limitation. A schematic representation of this air cushion design is in 3 indicated. From the compressor 16 is via one or more compressed air lines 17 High pressure air into the air cushion area 18 fed.

Dieser Luftkissenbereich ist durch Stahlschürzen 19 begrenzt, die in den Boden der Rumpfverkleidung 3 integriert sind.This air cushion area is covered by steel aprons 19 bounded in the bottom of the hull cladding 3 are integrated.

11: Schiffskörper (Bugabschnitt)Hull (bow section)
22: Kiel des Schiffeskeel of the ship
33: Rumpfverkleidungfuselage fairing
44: rechteckförmiger Schachtrectangular shaft
5, 5'5, 5 ': Seitenflächen der RumpfverkleidungSide surfaces of the fuselage fairing
66: Schiffsdeckdeck
77: Boden der Rumpfverkleidungground the hull paneling
88th: Einlaufkanalinlet channel
99: Einlauföffnunginlet opening
1010: Deckwandtop wall
1111: einströmendes Wasserinflowing water
1212: Turbinenanordnungturbine assembly
1313: Turbinenturbines
1414: Turbinengehäuseturbine housing
1515: Wasserstrahlrohrewater jet pipes
1616: Kompressorcompressor
1717: DruckluftleitungenCompressed air lines
1818: LuftkissenbereichAir cushion region
1919: Stahlschürzensteel Aprons
MAMA: Schiffs-MittenachseShip central axis

Claims

A method for improving the hydrodynamics in ships with conventional hulls with in cross-section about V- or U-shaped hull and highly tapered bow section, characterized in that a) on the hull outside an additional hull cladding is attached, b) the additional hull cladding approximately rectangular Shaft, which is open at the bow end and has a U-shaped boundary, c) through the shaft via a closed one running channel introduced before the bow of water in the fuselage paneling and by a suction device, for. B. sucked in a turbine assembly, the discharged water from the turbine via pipes from the hull panel against the direction of travel of the ship and the forward movement and control of the ship is supported.

Method according to claim 1, characterized in that that immediately below the hull panel a downwardly open Cavity for receiving an air cushion between underside of the hull panel and the underlying water surface is formed, and that the air cushion by steel aprons fastened to the hull cladding and the underlying water surface is maintained.

Device according to claim 2, characterized in that that the air cushion by a arranged in the hull compressor assembly is generated, which compresses the air through air ducts in the air chambers introduces, which are arranged on the underside of the hull cladding.

Method according to claim 2 or 3, characterized that the air cushion receiving space below the bottom of the Air cover by a skirt system is divided, and that in the chamber center in the longitudinal direction the ship arranged stabilizing skirt wall is formed.

Device for improving hydrodynamics Ships with conventional Hulls, with in cross-section V or U-shaped Hull and greatly rejuvenating Front bumper, characterized in that a) the hull of a ship additional Outer hull or a hull cladding, the or as open at the bow Shaft with approximately rectangular Cross section is formed at the water inlet side, b) the shaft has a closed water inlet channel in the form of a Intake channel represents, c) the intake passage at the exit side in the inlet one near the bottom of the shaft installed turbine assembly merges across the width of the shaft, d) at the turbine outlet lines to guide the water jets are provided from the turbine assembly, the the water jets laterally and opposite to the direction of travel from the Shaft to achieve a recoil force for propulsion of the ship.

Device according to claim 5, characterized in that that the shaft is tapered to the turbine assembly Cross section has.

Device according to claim 5 or 6, characterized that the shaft down one and directed inward to the turbine assembly course.

Device according to claim 5, characterized in that that immediately below the outer hull with an air cushion Help a arranged in the ship compressor assembly is generated, and that the ship is suspended on the air cushion, whereby the ship largely without friction losses between ship's bottom and water level is driven.

Device according to claim 8, characterized in that that the air cushion generated by the compressor assembly below of the bottom of the outer hull in Chambers of low height is limited, and that the chambers through from the bottom of the outer hull downwards directed aprons, preferably made of steel, laterally and centrally bounded.

Device according to claim 8 or 9, characterized that the air cushion chambers over air ducts are connected to the compressor assembly.

Device according to one of claims 7-8, characterized that the air cushion chambers at the bow and tail end bounded by steel skirting walls are.

Device according to claim 5, characterized in that that the turbine assembly of tiered stacked turbines exists, and that the intake shaft also divided like a floor is, so that each turbine is assigned a Ansaugteilschacht.