DE102016010381A1

DE102016010381A1 - hull

Info

Publication number: DE102016010381A1
Application number: DE102016010381.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Ein Schiffsrumpf (10) besitzt zumindest eine Vertiefung (20) in der Bodenfläche des Schiffsrumpfes (10) und zumindest eine Luftausstoöffnung (24) innerhalb der Vertiefung (20). Mittels einr Sensoreinheit (32, 36) im Bereich der Vertiefung (20) kann der Wasserstand innerhalb dieser Vertiefung (20) ermittelt werden. In der Vertiefung (10) kann sich auf diese Weise ein Luftkissen (26) ausbilden, durch das die Reibung zwischen dem Schiffsrumpf (10) und dem Wasser vermindert werden kann.A hull (10) has at least one recess (20) in the bottom surface of the hull (10) and at least one air discharge opening (24) within the recess (20). By means of a sensor unit (32, 36) in the region of the depression (20), the water level within this depression (20) can be determined. In the recess (10) can form in this way an air cushion (26) by which the friction between the hull (10) and the water can be reduced.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft einen Schiffsrumpf, der eine möglichst geringe Reibung im Wasser aufweisen soll. Eine geringe Reibung des Schiffsrumpfes im Wasser wird angestrebt, um den Treibstoffverbrauch für den Antrieb des Schiffes zu reduzieren und/oder höhere Geschwindigkeiten bei der Fahrt zu ermöglichen.The invention relates to a ship's hull, which should have the lowest possible friction in the water. Low friction of the hull in the water is sought in order to reduce fuel consumption for propulsion of the ship and / or to allow higher speeds while driving.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es sind verschiedene Methoden bekannt, einen Schiffsrumpf so auszubilden, dass es bei der Fahrt zu möglichst geringen Reibungsverlusten zwischen dem Wasser und dem Rumpf kommt. So gibt es beispielsweise entsprechende Anstriche oder fischhautähnliche Überzüge, die die Reibung vermindern sollen. Auch eine stromlinienförmig Form des Rumpfes soll zu verminderter Reibung führen.There are various methods known to form a hull so that it comes to the lowest possible friction losses between the water and the hull while driving. For example, there are corresponding coatings or fake skin-like coatings that are supposed to reduce friction. Even a streamlined shape of the hull should lead to reduced friction.

Aus der EP 2 360 090 B1 ist ein Schiffsrumpf bekannt, bei dem hunderte Düsen unter Wasser vorhanden sind, aus denen Druckluft dringt. Die Druckluft blubbert während der Fahrt am Boden des Rumpfes entlang und bildet eine Art pneumatischer Gleitfilm, der die Reibung reduziert. Dadurch wird das Schiff bei gleichem Schub etwas schneller und spart ungefähr 2 bis 5 Prozent Treibstoff ein. Allerdings ist die Konstruktion und Unterbringung der Druckluftanlage im Rumpf verhältnismäßig aufwendig und entsprechend teuer, da während der Fahrt ständig eine große Menge an Druckluft erzeugt und verbraucht wird. Dies kann die Treibstoffersparnis kostenmäßig wieder aufheben. Darüber hinaus kann die Wartung der Anlage erschwert werden, da dies oftmals unter Wasser stattfinden muss. Sofern der Schiffsrumpf neu gestrichen oder von Algen und/oder Verkrustungen gereinigt werden muss, kann die Vielzahl an Druckluftdüsen diesen Vorgang behindern und für einen zusätzlichen Zeitaufwand sorgen.From the EP 2 360 090 B1 is a ship's hull known in which hundreds of nozzles are under water from which compressed air penetrates. The compressed air bubbles along the bottom of the fuselage during the journey and forms a kind of pneumatic sliding film, which reduces the friction. This makes the ship a little faster with the same thrust and saves about 2 to 5 percent fuel. However, the construction and placement of the compressed air system in the fuselage is relatively expensive and correspondingly expensive, since a large amount of compressed air is constantly being generated and consumed during the journey. This can cost-effectively cancel the fuel savings. In addition, the maintenance of the plant can be difficult because this often has to take place under water. If the ship's hull has to be repainted or cleaned of algae and / or incrustations, the large number of compressed air nozzles can hinder this process and provide additional time.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Schiffsrumpf anzugeben, der einen besonders geringen Reibungswiderstand aufweist und wirtschaftlich günstig realisierbar ist.Based on this prior art, the present invention seeks to provide an improved hull, which has a particularly low frictional resistance and is economically feasible.

Der erfindungsgemäße Schiffsrumpf ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs 1 gegeben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 9 gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich an diese Ansprüche anschließende weiteren Ansprüchen.The ship's hull according to the invention is given by the features of the main claim 1. An inventive method is given by the features of the independent claim 9. Useful developments of the invention are the subject of further claims that follow these claims.

Der erfindungsgemäße Schiffsrumpf weist zumindest eine Vertiefung in seiner Bodenfläche auf, innerhalb der zumindest eine Luftausstoßöffnung angebracht ist. Im Bereich der Vertiefung ist zumindest eine Sensoreinheit vorhanden, mittels der der Wasserstand innerhalb der Vertiefung ermittelt werden kann. Abhängig von dem Ergebnis der Messung kann die Vertiefung mit zusätzlicher Druckluft gefüllt werden. Damit kein Wasser in den nur nach unten hin offenen Hohlraum eindringen kann, wird dieser konstant mit Druckluft gefüllt, so dass sich ein Luftkissen in dem Hohlraum ausbilden kann. Der Randbereich des Hohlraums kann ein Stück weit unter Wasser stehen, um das Entweichen von Druckluft – beispielsweise in Form von Blasen – zu verhindern. Somit entsteht ein Unterwasserluftkissengleiter mit verbesserten Reibungswerten.The ship's hull according to the invention has at least one recess in its bottom surface, within which at least one air discharge opening is mounted. At least one sensor unit is provided in the region of the depression, by means of which the water level within the depression can be determined. Depending on the result of the measurement, the depression can be filled with additional compressed air. So that no water can penetrate into the only downwardly open cavity, this is constantly filled with compressed air, so that an air cushion can form in the cavity. The edge region of the cavity may be slightly under water to prevent the escape of compressed air - for example in the form of bubbles. Thus, an underwater bubble pad with improved friction values is created.

Die Reibung zwischen den Rumpfteilen und dem Wasser kann somit im Bereich der Vertiefung nahezu völlig aufgehoben werden, da das Schiff teilweise auf einem Luftpolster gleitet. Abhängig von der flächenmäßigen Ausdehnung der Vertiefung kann das Schiff daher bei gleichem Schub deutlich schneller fahren. Zudem ist eine erhebliche Einsparung von Treibstoff oder sonstiger Antriebsenergie möglich.The friction between the fuselage parts and the water can thus be almost completely eliminated in the area of the depression, since the ship partially slides on an air cushion. Depending on the areal extent of the depression, the ship can therefore travel much faster with the same thrust. In addition, a significant saving of fuel or other drive energy is possible.

Abhängig von der Größe des Schiffsrumpfes und der flächigen Ausdehnung der Vertiefungen können eine oder mehrere Vertiefungen an dem Schiffsrumpf vorgesehen werden. Die Anzahl der Vertiefungen kann dabei insbesondere von den Auftriebserfordernissen und den Unterbringungsmöglichkeiten am Schiffsrumpf abhängen.Depending on the size of the hull and the areal extent of the wells, one or more depressions may be provided on the hull. The number of depressions may depend in particular on the buoyancy requirements and the accommodation options on the ship's hull.

Vorzugsweise kann die zumindest eine Vertiefung etwa mittig des Schiffsrumpfes entlang dessen Längsachse angeordnet sein. Die Vertiefung kann insbesondere eine rechteckige oder quadratische Außenkontur aufweisen.Preferably, the at least one depression can be arranged approximately centrally of the hull along its longitudinal axis. The recess may in particular have a rectangular or square outer contour.

Vorzugsweise kann die zumindest eine Vertiefung abströmseitig etwas abgeschrägt ausgebildet sein. Sollte etwas Wasser in die Vertiefung eindringen, kann dieses auf diese Weise leicht wieder aus der Vertiefung verdrängt werden.Preferably, the at least one depression may be formed somewhat bevelled downstream. If some water penetrates into the depression, it can easily be pushed out of the depression in this way.

Zur weiteren Senkung der Reibung kann die in der Vertiefung vorhandene Druckluft erwärmt werden. Dies kann beispielsweise durch die warme Abluft der Motoren erfolgen.To further reduce the friction in the depression existing compressed air can be heated. This can be done for example by the warm exhaust air of the engines.

Die zumindest eine Sensoreinheit kann in einer ersten Ausführungsform im Randbereich der Vertiefung angeordnet sein. In diesem Fall könnte mittels der Sensoreinheit ermittelt werden kann, ob dieser Randbereich der Vertiefung von Wasser oder von Luft bedeckt ist. Alternativ oder zusätzlich dazu könnte zumindest eine Sensoreinheit im Deckenbereich der Vertiefung angeordnet sein. Die Sensoreinheit könnte in diesem Fall den Abstand zur Wasseroberfläche messen.The at least one sensor unit may be arranged in a first embodiment in the edge region of the recess. In this case, it could be determined by means of the sensor unit, whether this edge region of the depression is covered by water or by air. Alternatively or additionally, at least one sensor unit could be arranged in the ceiling region of the depression. The sensor unit could in this case measure the distance to the water surface.

Abhängig vom Tiefgang des Schiffsrumpfes – also je nach Ladung und Leergewicht des Schiffes – muss die Druckluft innerhalb der Vertiefung entsprechend angepasst werden, so dass das von unten in die Vertiefung drückende Wasser nicht zu weit in die Vertiefung eindringen kann. Sobald daher zumindest eine Sensoreinheit der Vertiefung meldet, dass der Wasserstand innerhalb der Vertiefung zu stark angestiegen ist, wird zusätzliche Druckluft in die Vertiefung gedrückt, bis die Sensoreinheit wieder einen zulässigen Wert meldet.Depending on the depth of the ship's hull - depending on the load and unloaded weight of the ship - the compressed air within the depression must be adjusted accordingly, so that the water pressing from below into the depression can not penetrate too far into the depression. Therefore, as soon as at least one sensor unit of the depression reports that the water level within the depression has increased too much, additional compressed air is forced into the depression until the sensor unit again reports a permissible value.

Gegebenenfalls kann es erforderlich sein, die Druckluft innerhalb der Vertiefung zu reduzieren, beispielsweise beim Entladen des Schiffes. Die Luftausstoßöffnungen können so konstruiert sein, dass über sie auch ein Ansaugen von Druckluft möglich ist, um das Luftpolster in der Vertiefung zu reduzieren. Alternativ dazu kann in einer Vertiefung zumindest eine Ansaugeinheit vorhanden sein, mittels der überschüssige Luft aus der Vertiefung abgesaugt werden kann.If necessary, it may be necessary to reduce the compressed air within the recess, for example when unloading the ship. The air ejection openings may be designed so that they can also be sucked in by compressed air in order to reduce the air cushion in the recess. Alternatively, at least one suction unit can be present in a depression, by means of which excess air can be sucked out of the depression.

Vorzugsweise kan ein Druckluftausgleichsystem vorhanden sein, an dem die zumindest eine Luftausstoßöffnung angeschlossen ist. Sovern eine separate Ansaugeinheit vorhanden ist, kann auch diese an dem Druckluftausgleichsystem angeschlossen sein. Das Druckluftausgleichsystem kann insgesondere computergesteuert ausgebildet sein. Durch das Druckluftausgleichsystem kann bei geändertem Tiefgang des Schiffes – der beispielsweise von der Ladung des Schiffes abhängig sein kann – die erforderliche Luftdruckveränderung in der Vertiefung vorgenommen werden.Preferably, a compressed air compensation system may be present, to which the at least one air discharge opening is connected. Sovern a separate suction unit is present, these may also be connected to the compressed air compensation system. The compressed air compensation system can be designed in particular computer-controlled. By the compressed air compensation system can be made in changing the depth of the ship - which may be dependent on the cargo of the ship, for example - the required change in air pressure in the depression.

Es kann auch möglich sein, die Vertiefung nachträglich über einen entsprechenden Aufsatz an einem bestehenden Schiffsrumpf vorzusehen. Dies kann beispielsweise über ein nachrüstbares, separates Aufsatzteil erfolgen, in dem die entsprechenden Vertiefungen vorhanden sind.It may also be possible to subsequently provide the recess via an appropriate attachment to an existing hull. This can be done for example via a retrofittable, separate attachment part in which the corresponding recesses are present.

Die Vertiefung sollte – insbesondere was die Tiefe der Vertiefung angeht – so ausgelegt sein, dass in einer Notsituation, also beim Entweichen der Druckluft aus der Vertiefung, dennoch der notwendige Schiffsauftrieb noch gegeben ist. So muss gewährleistet sein, dass auch in einer solchen Situation die erforderliche Stabilität gegeben ist, um das Schiff sicher zu manövrieren.The depression should - especially in terms of the depth of the depression - be designed so that in an emergency situation, so when the escape of compressed air from the depression, yet the necessary buoyancy is still given. Thus, it must be ensured that even in such a situation, the required stability is given to maneuver the ship safely.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner angegebenen Merkmalen sowie dem nachstehenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen.Further advantages and features of the invention are given in the claims further specified features and the following embodiment.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:The invention will be described and explained in more detail below with reference to the embodiment shown in the drawing. Show it:

1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schiffsrumpfes und 1 a schematic side view of the hull according to the invention and

2 eine schematische Ansicht der Unterseite des Schiffsrumpfes gemäß 1. 2 a schematic view of the underside of the hull according to 1 ,

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Der erfindungsgemäße Schiffsrumpf 10 ist in 1 und 2 in Fahrtrichtung 12 schematisch dargestellt. In der Unterseite 12 des Schiffsrumpfes 10 ist im vorliegenden Beispielsfall eine Vertiefung 20 ausgebildet. Die Vertiefung 20 weist eine rechteckige Außenkontur auf und verläuft entlang der Längsachse 22 des Schiffsrumpfes 10. Der Bereich 16 unmittelbar vor der Vertiefung 20 und der Bereich 18 unmittelbar nach der Vertiefung 20 laufen leicht V-förmig aufeinander zu, um das Eindringen von Wasser in die Vertiefung 20 zu erschweren.The ship's hull according to the invention 10 is in 1 and 2 in the direction of travel 12 shown schematically. In the bottom 12 of the hull 10 is a depression in the present example case 20 educated. The depression 20 has a rectangular outer contour and runs along the longitudinal axis 22 of the hull 10 , The area 16 immediately before the recess 20 and the area 18 immediately after the recess 20 Run slightly V-shaped toward each other to prevent water from entering the cavity 20 to complicate.

Im mittleren Bereich der Vertiefung 20 sind im vorliegenden Beispielsfall zwei Luftausstoßöffnungen 24 vorhanden. Durch diese Luftausstoßöffnungen 24 kann Druckluft in die Vertiefungen 20 eingebracht werden, so dass sich ein Luftkissen 26 unterhalb der Wasseroberfläche 14 bildet. Dieses Luftkissen 26 kann den Reibungswiderstand des Schiffsrumpfes 10 im Wasser reduzieren, so dass während der Fahrt Treibstoff eingespart werden kann und/oder höhere Geschwindigkeiten erreicht werden können.In the middle area of the depression 20 In the present example, these are two air discharge openings 24 available. Through these air discharge openings 24 can compressed air in the wells 20 be introduced so that is an air cushion 26 below the water surface 14 forms. This air cushion 26 can reduce the frictional resistance of the hull 10 reduce in the water, so that while driving fuel can be saved and / or higher speeds can be achieved.

Darüber hinaus sind im mittleren Bereich der Vertiefung 20 im vorliegenden Beispielsfall zwei Ansaugeinheiten 28 vorhanden. Durch diese Ansaugeinheiten 28 kann überschüssige Luft aus der Vertiefung 20 wieder in den Schiffsrumpf 10 eingesaugt werden. Ein Einsaugen von überschüssiger Luft aus der Vertiefung 20 kann beispielsweise im Hafenbereich zum Be- und Entladen des Schiffes oder bei Änderungen der Wasseroberfläche durch Wettereinflüsse vorteilhaft sein.In addition, in the middle area of the recess 20 in the present example two Ansauginheiten 28 available. Through these suction units 28 can excess air from the recess 20 back in the hull 10 be sucked in. A suction of excess air from the well 20 may be advantageous, for example, in the port area for loading and unloading the ship or changes in the water surface due to weather conditions.

Die Anzahl und die räumliche Anordnung der Luftausstoßöffnungen 24 und Ansaugeinheiten 28 kann abhängig von der Größe und Außenumfangskontur der Vertiefung variieren.The number and spatial arrangement of the air discharge openings 24 and suction units 28 may vary depending on the size and outer peripheral contour of the depression.

Im Randbereich 30 der Vertiefung 20 sind im vorliegenden Beispielsfall umfangmäßig verteilt mehrere erste Sensoren 32 vorhanden. Die ersten Sensoren 32 ermitteln, ob diese von Wasser oder von Druckluft umgeben sind und melden das Ergebnis an eine hier nicht dargestellte Steuereinheit. Darüber hinaus sind im vorliegenden Beispielsfall im Deckenbereich 34 der Vertiefung 20 zweite Sensoren 36 vorhanden. Die zweiten Sensoren 36 können den Abstand 38 vom Deckenbereich 34 der Vertiefung 20 zur Wasseroberfläche 14 messen.At the edge 30 the depression 20 are in the present example case distributed circumferentially several first sensors 32 available. The first sensors 32 determine whether they are surrounded by water or compressed air and report the result to a control unit, not shown here. In addition, in the present example case in ceiling area 34 the depression 20 second sensors 36 available. The second sensors 36 can the distance 38 from the ceiling area 34 the depression 20 to the water surface 14 measure up.

Abhängig von dem Messergebnis der ersten Sensoren 32 und/oder der zweiten Sensoren 36 kann die Vertiefung 20 mit zusätzlicher Druckluft gefüllt werden, indem die Luftausstoßöffnungen 24 geöffnet werden. Ist dagegen ausreichend Druckluft in der Vertiefung 20 vorhanden, so werden die Luftausstoßöffnungen 24 geschlossen, so dass keine weitere Druckluft verbraucht wird. Alternativ dazu könnten auch die Ansaugeinheiten 28 aktiviert werden, um überschüssige Druckluft aus der Vertiefung 20 abzusaugen, sollten die Sensoren 32 und/oder 36 entsprechende Messwerte liefern.Depending on the measurement result of the first sensors 32 and / or the second sensors 36 can the depression 20 be filled with additional compressed air by the air ejection openings 24 be opened. If, however, sufficient compressed air in the depression 20 present, so are the air discharge openings 24 closed, so that no more compressed air is consumed. Alternatively, the suction units could also be used 28 be activated to remove excess compressed air from the recess 20 should suck the sensors 32 and or 36 provide corresponding measured values.

Der abströmseitige Rand 40 der Vertiefung 20 ist im vorliegenden Beispielsfall abgeschrägt ausgebildet. Durch diese Schräge kann eventuell in die Vertiefung 20 eindringenden Wasser während der Fahrt wieder ungehindert aus dieser Vertiefung 20 austreten und sich nicht im Randbereich 30 ansammeln.The downstream edge 40 the depression 20 is formed bevelled in the present example case. Through this slope may possibly in the depression 20 penetrating water while driving again unhindered from this depression 20 exit and not in the edge area 30 accumulate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2360090 B1 [0003]

Claims

Hull ( 10 ), - with at least one depression ( 20 ) in the bottom surface of the hull ( 10 ), - with at least one air discharge opening ( 24 ) within the depression ( 20 ), - with at least one sensor unit ( 32 . 36 ) in the area of the depression ( 20 ), by means of which the water level within the depression ( 20 ) can be determined.

Hull according to claim 1, - characterized in that - several recesses ( 20 ) in the bottom surface of the hull ( 10 ), - each of the wells ( 20 ) with at least one air discharge opening ( 24 ) and at least one sensor unit ( 32 . 36 ) Is provided.

Hull according to claim 1 or 2, - characterized in that - the at least one recess ( 20 ) is formed sloping downstream.

Hull according to one of the preceding claims, - characterized in that - at least one air compressor is present, - at least one supply line from the air compressor to the air discharge opening is present.

Hull according to one of the preceding claims, - characterized in that - the at least one sensor unit ( 32 ) at the edge ( 30 ) of the depression ( 20 ), so that - by means of the at least one sensor unit ( 32 ), it is possible to determine whether this edge region ( 30 ) of the depression ( 20 ) is covered by water or air.

Hull according to one of the preceding claims, - characterized in that - the at least one sensor unit ( 36 ) in the ceiling area ( 34 ) of the depression ( 20 ), so that - by means of the at least one sensor unit ( 36 ) the distance ( 38 ) between the ceiling area ( 34 ) of the depression ( 20 ) and the water surface ( 14 ) can be determined.

Hull according to one of the preceding claims, - characterized in that - at least one suction unit ( 28 ) within the depression ( 20 ) is available.

Hull according to one of the preceding claims, - characterized in that - at least one compressed air equalization system is present, - the at least one air outlet opening ( 24 ) is connected to the compressed air equalization system.

Method for reducing the frictional resistance between water and a ship's hull, comprising the following method steps, - in the region of one in the bottom surface of the ship's hull ( 10 ) existing depression ( 20 ) is by means of at least one sensor unit ( 32 . 36 ) the water level inside the depression ( 20 ), - if the water level is too high, the well ( 20 ) over one in the depression ( 20 ) existing air discharge opening ( 24 ) filled with compressed air, - if the water level is in a correct range, a valve of the air discharge opening ( 24 ) closed, so that no further compressed air is emitted.