DE102017007809A1

DE102017007809A1 - System zur Veränderung der Eigenwelle eines Bootes

Info

Publication number: DE102017007809A1
Application number: DE102017007809.2A
Authority: DE
Inventors: Broder Joachim Merkel; Thimo Casjen Merkel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-02-21
Also published as: EP3444178A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Veränderung des Wellensystems (Eigenwelle) eines Bootes in Verdränger-Fahrt, wobei das System aus seitlich am Rumpf befindlichen Hydrofoils besteht, die durch destruktive Interferenz mit dem Wellensystem des Bootes dieses Wellensystem minimieren, um so Antriebsenergie zu sparen. Die Hydrofoils müssen dabei nahezu spiegelverkehrt dem „auslaufenden“ Wellensystem entgegengesetzte Wellen erzeugen und daher auch entsprechend der Rumpfform (sowie des Eigendesigns) aufgebaut sein.Das Hydrofoilsystem kann zudem ausklappbar, oder anderweitig beweglich sein, damit dieses im Hafen (z.B. beim Liegen an einem Pier oder Kai) keine Probleme bereitet.Das Hydrofoilsystem kann in allen drei Achsen beweglich ausgeführt sein, um die Welleninterferenz während der Fahrt optimieren zu können.Beim Hydrofoilssystem kann durch Einblasen von Pressluft mittels Düsen der Reibungswiderstand teilweise reduziert werden.

Description

Ein erheblicher Teil der Energie, die für die Fortbewegung eines Verdränger-Bootes benötigt wird, wird in Wellenenergie umgesetzt. zeigt eine schematische Darstellung eines durch ein Schiff erzeugten Wellensystems am Beispiel einer Kelvinwelle (nach www.wikipedia.org). Bei einem Schiffskörper nach EP 1044873 A1 kann die Wellenbildung verringert werden durch über dem Wasser befindliche, besonders geformte Flächen um das Boot herum. Insbesondere große Schiffe (Containerschiffe, Massengutfrachter, Kreuzfahrtschiffe, etc.) können hierdurch nicht profitieren, weil sie dadurch extrem groß werden würden.
Daher wird ein System vorgeschlagen, mit dem auch größere Schiffe von Einsparungen bei Antriebsenergie profitieren können (sowohl nachträglich, als auch bei Neuentwicklungen). Erreicht wird dies bei einem Schiffskörper, wenn gemäß der Erfindung eine Vorrichtung seitlich am Schiff angebracht ist, die je mind. einen Hydrofoil in das Wassereinbringt, der ebenso wie ein Wulstbug eine Welle erzeugt, die dann mit der durch z.B. den gesamten Bugbereich des Schiffes erzeugten Eigenwellen interferiert, so dass die Eigenwellen des Verdrängungskörpers bei Fahrt durchs Wasser nahezu gelöscht werden. zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrofoils zur Minimierung der Bugwelle.
In der Zeichnung bezeichnet 1 einen Hydrofoil, der an den Seiten eines Schiffes positioniert ist. Die Geometrie eines solchen (hier für die Bugwelle konzipierten Hydrofoils) ist nicht Gegenstand dieser Darstellung. Mechanismen zur beweglichen Positionierung des Systems sind ebenfalls nicht eingezeichnet. Je nach strömungsmechanischen Gesichtspunkten kann die Positionierung des Hydrofoils an der gesamten Bordwand variieren. Selbstverständlich sind auch mehrere Hydrofoils pro Schiffsseite denkbar.
Die Erfindung betrifft einen oder mehrere beidseitig an den Schiffskörper positionierte Hydrofoils, die dazu dienen das vom Schiff erzeugte Wellensystem (an Bug und/oder Seite und/oder Heck) durch destruktive Interferenz zu minimieren (ggf. zusätzlich zu einem Wulstbug odereinem Hull Vane).
Durch die erfindungsgemäße GestaltungderHydrofoils gelingt es, dieWellenbildungund damit die darauf zurückzuführenden Unzukömmlichkeiten zu vermindern bzw. zu beseitigen. Insbesondere gelingt eine beträchtliche Einsparung an Antriebsenergie für das gesamte Schiff.
Erfindungsgemäß müssen nur nahe am Entstehungsort der Wellen, z.B. im ansetzenden Parallel-Bereich des Rumpfes gegensätzlich zum Rumpfdesign (z.B. durch eine V-Form) und ggf. noch im Grenzschichtbereich der laminaren Strömung, Hydrofoils angebracht werden (z.B. starr, klappbar, einziehbar oder einschwenkbar) die eine Welle erzeugen, die mit der gegebenen Bugwelle (bzw. Heckwelle oder Mitschiffswelle) destruktiv interferiert. Alternativ können z.B. im Bug oder Heckbereich des Schiffes Hydrofoils fest oder beweglich installiert werden, die nicht über die Breite des Rumpfes hinausragen und dennoch mitder Eigenwelle möglichst maximal destruktiv interferieren.
Dier Erfindung wird bei nicht verstellbarem Hydrofoil nur in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich (z.B. Reisegeschwindigkeit) nutzbar sein. Viele Nutzfahrzeuge (Fischereiboote, Containerschiffe, Massenfrachter, Kreuzfahrtschiffe, aberauch Binnentransportschiffe, etc.) bewegen sich aber meist mit konstanter Reisegeschwindigkeit.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Hydrofoils hat naturgemäß eine größere Oberfläche und dementsprechend einen höheren Reibungswiderstand. Trotzdem istderGesamtwiderstand um vieles geringer, wodurch eine Einsparung an Antriebsenergie erzielt werden kann.
Zum Verringern des Reibungswiderstandes können zusätzlich folgende Maßnahmen ergriffen werden: i) Ein gezieltes Einblasen von Pressluft mittels Düsen, welche sich im vorderen Teil der Hydrofoils befinden können, ermöglicht durch Ablösen der Wassergrenzschicht an den Hydrofoils deren Reibungswiderstand zu vermindern. ii) Designtechnische Maßnahmen können die Erzeugung von turbulenter Strömung am Rumpf des Schiffes verhindern. Insbesondere bei hohem Äußeren Wellengang kann es sinnvoll sein das System zu de-aktivieren (z.B. durch einseitiges Herausfahrenaus dem Wasser), damit turbulenter Strömung entgegengewirkt werden kann, bzw. das System selbst keinen Schaden nimmt.
In besonderer Gestaltung des erfindungsgemäßen Hydrofoils, kann dieser zum Ausgleich von größeren Wellen beweglich, d.h. verstellbar, bzw. nachregelbar gebaut sein. Zudem kann ein Regelsystem für die Hydrofoils auch dazu benutztwerden, um für unterschiedliche Geschwindigkeiten, oder gar für kontinuierliche Geschwindigkeitsveränderungen immer einen optimalen Antriebsenergieverbrauch zu erzielen.
Zusammengefasst ergeben sich durch diese Erfindung folgende Vorteile:

◯ 1. Wesentlich geringerer Gesamtwiderstand bei Fahrt durchs Wasser in allen oder gewissen Geschwindigkeitsbereichen gegenüber konventionellen Verdrängerbooten ohne das Interferenz-Hydrofoilsystem.
◯ 2. Nahezu keine Wellenbildung bei Fahrt durchs Wasser, Schonung der Ufer und der Gebäude am Wasser oder in Binnengewässern.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1044873 A1 [0001]

Claims

Ein (oder mehrere) an oder neben den Seiten (ein- oder beidseitig) eines Schiffskörpers positionierten Hydrofoil, der zur Erzeugung von Wellengenutztwird, die durch destruktive Interferenz, das Primäre und ggf. Sekundäre Wellensystem eines Schiffes an Bug und/oder Seite und/oder Heck eliminiert und dadurch den Antriebsenergieverbrauch reduziert.
Ein System nach Anspruch 1, das in einem Hafen, einer Schleuse oder bei großem Wellengang keine Nachteile erzeugt und demzufolge einziehbar, ausklappbar, schwenkbar, aufholbar, oder auf andere Weise beweglich (z.B.unterden Kiel führbar oder abnehmbar, etc.) ist.
Ein System nach Anspruch 1 und/oder 2, das verstellbar ist, um bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten jeweils eine optimale Welleninterferenz zu erzeugen und so den Antriebsenergieverbrauch zu senken.
Ein System nach entsprechend der obigen Ansprüche, bei dem durch Einblasen von Pressluft mittels Düsen der Reibungswiderstand teilweise reduziert wird.