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Vorschiffsform Die Erfindung betrifft eine Vorschiffsform mit einer
Vorstevenanschwellung, die für schnelle und schnellere Schiffe aller Art geeignet
ist. Die untere Geschwindigkeitsgrenze für die vorteilhafte Anwendung des Vorschiffes
nach der Erfindung liegt bei einer Froudezahl von etwa 0,25 (metrisch).
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Wülste oder Anschwellungen im Bereich des Vorschiffes sind bekannt.
Von Taylor wurden solche Wülste in Form birnenförmiger Anschwellungen in Kielnähe
vorgeschlagen. Die deutsche Patentschrift 691005 schlägt eine auf die Zone
der CWL unmittelbar am Steven beschränkte Anschwellung vor, mit welcher eine teilweise
Vernichtung der Hauptbugwelle und damit eine Verringerung des wellenbildenden Widerstandes
angestrebt wird. Obwohl die Figuren dieser Patentschrift ihren maßgeblichen Erfindungsgedanken
zeichnerisch nicht eindeutig zu veranschaulichen scheinen, ergibt sich aus einer
genauen Auswertung dieser Zeichnungen an Hand ihrer völlig eindeutigen Beschreibung,
daß sie lediglich eine in der CWL liegende und in ihrer Höhe beschränkte Anschwellung
zum Gegenstand hat. Das findet eine weitere Bestätigung in der deutschen Patentschrift
737 299. Diese geht aus von der in der Patentschrift 691005 beschriebenen
Anschwellung im Bereich der Konstruktionswasserlinie. Zur Vermeidung eines Austauchens
einer so angeordneten Anschwellung und der dadurch bedingten Wirkungsverluste und
Spritzwasserbildung empfiehlt die Patentschrift die Anbringung einer gleichartigen
birnenförmigen Anschwellung zwischen CWL und halbem Tiefgang.
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Man hat schon an Stelle der Taylorschen Wülste an Wulstanordnungen
gedacht, die sich über den ganzen Tiefgang des Schiffes in gleichmäßiger Breite
erstrecken. Eine solche Anordnung wird durch den relativ größeren Staudruck bei
gleicher Geschwindigkeit einen entsprechend hohen überdruck erzeugen, dem ein ebenso
großes Unterdruckgebiet folgen wird. Die Ausdehnung dieser beiden Druckgebiete wird
sich jedoch für das gesamte vordere Bugwellensystem störend auswirken. Die Bugwelle
wird dementsprechend nicht mehr verringert und das darauffolgende erste Wellental
seiner Tiefe und Länge nach noch vergrößert, wodurch das weitere Wellenbild längsschiffs
naturgemäß in seiner Form und Größe ebenfalls ungünstig beeinflußt wird.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die Anschwellung keilförmig
von der Schwimmwasserlinie stetig abnehmend bis zum Kiel durchgeführt ist und über
der Schwimmwasserlinie in einer Höhe von wenigstens etwa einem Viertel des Tiefganges
ins tote Werk reicht.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Vorstevens werden. infolge
des von oben nach unten gleichmäßig abnehmenden Querschnittes der durchlaufenden
Anschwellung sanftere Ein- und Austauchbewegungen des Schiffes gewährleistet und
die Nachteile früherer bekannter Wulstanordnungen ohne Aufgabe ihrer Vorteile vermieden.
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Der Vorderteil der Querschnitte dieser Anschwellung kann kreisrund,
elliptisch oder nach irgendeiner Kegelschnittform geformt sein. Das allervorderste
Ende ist vorzugsweise in jedem Fall als Ausgangslinie kreisbogenförinig.
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Zur Ausbildung des Vorschiffes nach der Erfindung wird ein Vorschiff
eines im Versuchsbecken bestentwickelten Schiffes gewählt. Die Vorschiffswasserlinien
eines solchen modernen Schiffes der oben geschilderten Art laufen mehr oder minder
scharf in den Vorsteven ein.
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Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der neuen Vorschiffsfonn besteht
darin, daß die übergangskurven in den Wasserlinien so liegen, daß sie
- ausgehend von der dicksten Stelle der Anschwellung im Steven
- eine Einschnürung bilden und nach rückwärts so verlaufen, daß sie die normalen
Wasserlinien zunächst schneiden, um endlich in diese einzulaufen. In einigen Fällen
können sie, ohne die Wasserlinien zu schneiden, etwa bei Spant 18 wieder
in die Grundlinien übergehen. Die auch als »Tasche« bezeichnete Einschnürung muß
natürlich in der Schwimmwasserlinie und darüber am kräftigsten in Erscheinung treten,
während in der untersten Zone diese Taschenbildung nur wenig ausgeprägt ist.
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Bei einschlägigen Versuchen mit Modellen der eingangs genannten Schiffe
hat sich ergeben, daß das
Vorschiff nach der Erfindung bis über
F=0,30
immer noch eine Leistungsverbesserung gegenüber sonst bestentwickelten
Modellen mit mehr oder weniger scharfem Eintritt bringt.
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Die Erfindung ist mit weiteren Merkmalen an Hand zweier gezeichneter
Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
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F i g. 1 stellt den Aufriß des erfindungsgemäßen Vorschiffes
eines schnellen Fahrgast- oder Frachtschiffes dar; in demselben sind auch die Einläufe
der Wasserlinien in den Vorsteven gezeichnet; F i g. 2 veranschaulicht den
zugehörigen Spantenriß und F i g. 3 den vorderen Ast der neuen Schwimmwasserlinie;
Fig. 4 bis 6 veranschaulichen in gleicher Darstellung eine weitere Ausführungsforin
der Erfindung. In den F i g. 1 bis 6 ist mit S die Vorstevenumrißlinie
bezeichnet, - CWL ist die Konstruktionswasserlinie; WL5, WL4, WL3, WL2, WL1
und WL 1/2 sind die Wasserlinien. d, ist der Durchmesser oder der dickste
Teil der Vorstevenanschwellung in Höhe der Konstruktionswasserlinie, d. der
gleiche gleiche Durchmesser in Höhe WL3. Mit A ist der seitlich äußerste
Punkt des Querschnitts d, bezeichnet. Durch Punkt A läuft etwa parallel zur
äußersten Vorstevenumrißlinie die Verbindungslinie L der entsprechenden Punkte B
für d., C für d" usw. hindurch.
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Dieser im Spantenriß keilfönnige, praktisch geradlinige Verlauf der
Berührungslinie L der äußersten Punkte der Vorstevenverdickung A,
B, C ... E
ist Merkmal aller Ausführungsformen der Erfindung.
Die im Spantenriß (F i g. 2) praktisch als gerader Keil verlaufende BerührungslinieL
ergibt im Längsriß F i g. 1 eine dem Vorstevenumriß S sehr ähnliche
Linie L, die vom überwasserschiff bis nahezu zum übergang von der Kiellinie zum
Vorstevenumriß S
ohne jede merkliche Ungleichförmigkeit verläuft.
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In F i g. 3 ist die Schwimmwasserlinie, identisch der CWL,
vergrößert wiedergegeben. Die neue Eintrittswasserlinie verläuft mit ziemlichem
Schwung vom Steven aus, wo sie eine beachtliche Anschwellung bildet, nach hinten
hin, die punktierte Grund-CWL schneidend und damit eine beachtliche Einschnürung
formend, bis sie etwa bei Spant 18
wieder in die Grund-CWL übergeht.
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Der größte Betrag, um welchen diese Wasserlinie unterhalb der Grundwasserlinie
verläuft, ist mit e.
bezeichnet. Bei den folgenden Wasserlinien wird er mit
e." e. bis e. bezeichnet. Wenn am äußersten PunkiA der Vorstevenanschwellung
eine strichpunktierte Tangente t an die ursprüngliche Wasserlinie gelegt wird, dann
ist die größte Pfeilhöhe dieser Tangente zur neuen Wasserlinie f,. Die übrigen Wasserlinien
ergeben f., f" bis f..
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Die Verbindungslinie E aller größten Pfeilhöhenwerte zu den
Tangenten ist gleichfalls ganz einfacher Art und deutet keinesfalls auf eine wie
immer gestaltete örtliche Anschwellung im Vorschiff zwischen Spant 19 und
18.
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Ausgangspunkt zur Festlegung der Dicke der Anschwellung
d bildet der Bereich der Froudezahlen, für welchen der gegenständliche Schiffsbug
Verwendung finden soll. d braucht nicht direkt der Durchmesser eines Kreises
zu sein, sondern kann ein beliebiger Kegelschnitt oder zuweilen eiförmig sein und
kann in besonderen Fällen mit einem ziemlich sanften Eintritt ausgebildet werden.
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Für F i g. 1 bis 3 liegt der Verdickung d eine
regelrechte Ellipse zugrunde, in F i g. 4 bis 6 statt der Ellipse
beispielsweise eine Parabel. Es könnte ebensogut auch eine Hyperbel, kurz ein Kegelschnitt
sein, und für seine endgültige Wahl sind die gleichen Bedingungen wie beim Ausdruck
d bestimmend.
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Für die Ausführungsforni nach den F i g. 4 bis 6
t' Crelten
ebenfalls die vorstehenden Ausführungen. Wie aus F i g. 4 und 5 ersichtlich,
ist hier der Bug totholzartig in den nach F i g. 1 zwischen vorderem Lot
' Kiellinie und Vorstevenkontur gebildeten Dreiecksraum hinein verlängert,
wodurch die überlegenheit der neuen Bugform insbesondere für Froudezahlen
F=0,25 ... 0,30 und darüber noch gesteigert werden kann.
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Durch die geschilderte Vorstevenverdickung werden die Vorteile des
Staueffektes im Zusammenwirken mit dem sich aus der Konstruktion ergebenden hohlen
Eintritt zwischen dem Vorsteven und Spant 19, der sogenannten »Tasche«, ausgenutzt.
Der hohle Eintritt findet an dieser Stelle seinen Obergang in die dort unberührte
Schwimmwasserlinie des bestens vorentwickelten Modells. Das geschilderte Zusammenwirken
des Staudruckeffektes und der neuentstandenen Einschnürung führt eine Verringerung
der Bugwelle mit sich, und zwar mehr massenmäßig, also mehr der Breite als der Höhe
nach.
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Durch die beschriebenen Verhältnisse wird auch die gesamte Wellensilhouette
längsschiffs in günstigem Sinn beeinflußt, d. h., die folgenden Wellenberge
werden niedriger, die Täler flacher. Insgesamt lassen sich mit Hilfe der Erfindung
Leistungsersparnisse von 4 bis 6,D/o erreichen.