DE1456226C - Schiffskörper eines Mehrrumpfschiffes - Google Patents

Schiffskörper eines Mehrrumpfschiffes

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DE1456226C
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Germany
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ship
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hulls
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catamaran
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English (en)
Inventor
Klaus Dr.-Ing.; Schimke Alfred Dipl.-Ing.; χ 2500 Rostock Puchstein
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Institut fuer Schiffbau
Original Assignee
Institut fuer Schiffbau
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Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsrumpf eines aus mehreren Schiffsrümpfen bestehenden Schiffes mit S-spantförmigem, monosymmetrischem Vor- und/ oder Hinterschiff und im wesentlichen parallelem Mittelschiff.
Unter den Mehrrumpfschiffen nehmen die Katamarane (Zweirumpfschiffe) den mit Abstand größten Anteil ein. Aus diesem Grunde soll im folgenden nur der Begriff »Katamaran« verwendet werden, obwohl sich das Prinzip der Erfindung auch bei anderen Mehrrumpfschiffen (z. B. Trimaranen) verwirklichen läßt.
Bei Einrumpfschiffen ist es bereits zum Zwecke der Verringerung des Formwiderstands bekannt, die Spanten im Vor- oder Hinterschiff einzuziehen. Die Vorteile, die durch die Widerstandsverringerung erzielt werden konnten, wurden jedoch durch den technologischen Mehraufwand weitgehend ausgeglichen, so daß derartige Schiffe in der Praxis niemals Bedeutung erlangt haben.
Es sind auch bereits Katamarane bekannt, bei denen die einzelnen Rümpfe eine monosymmetrische Form haben. Im Vergleich, zum Einrumpfschiff haben Katamarane aber einen relativ größeren Reibungswiderstand. Bei der Betrachtung des Widerstandes eines Katamarans treten nämlich gegenüber einem Einrumpfschiff besondere Gesichtspunkte auf. Die einzelnen Rümpfe des Katamarans unterliegen zunächst den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie ein Einrumpfschiff, zeigen aber als Folge gegenseitiger Beeinflussung veränderte Widerstandsverhältnisse. Bei einem Katamaran mit endlichem Rumpfabstand tritt ein Zusatzwiderstand (gemessen als Gesamtwiderstand des Katamarans bei dem betrachteten endliehen Rumpfabstand minus Gesamtwiderstand der in unendlichem Abstand voneinander angeordneten Einzelrümpfe) auf, der im allgemeinen positiv, unter bestimmten Bedingungen jedoch auch negativ, sein kann.
Der Reibungswiderstand eines Schwimmkörpers ist bekanntlich direkt abhängig von seiner benetzten Oberfläche. Beim Katamaran tritt durch »Aufspaltung« der Gesamtverdrängung in zwei Rümpfe eine Vergrößerung der Oberfläche des Unterwasserkörpers auf. Die Größe der Oberflächenzunahme ist von der Spantform, dem BIT-Verhältnis und dem Völligkeitsgrad des Unterwasserschiffes abhängig. Für reale Katamarankörper symmetrischer Bauart beträgt die Vergrößerung der Oberfläche gegenüber ungeteilten Ausgangskörpern gleichen Volumens mindestens 50%.
Der Wellenwiderstand wird im wesentlichen durch die Schlankheit der Schwimmwasserlinie beeinflußt. Er ist etwa als proportional dem Quadrat der Schiffsbreite anzunehmen und wird bei Aufspaltung des Einrumpfschiffes in zwei Katamaranrümpfe mit halber Breite bei diesen demnach insgesamt nur etwa halb so groß ausfallen.
Die im Wasser bewegten Katamaranrümpfe erzeugen ein Druck- und Wirbelfeld, das mit zunehmendem Abstand von den Rümpfen abklingt. Befinden sich die Katamaranrümpfe in einem solchen Abstand voneinander, daß diese Eigenstörsysteme sich noch gegenseitig beeinflussen könen, dann tritt ein Zusatzwiderstand auf, der sich aus Anteilen verschiedenen Ursprungs zusammensetzt, nämlich aus der Überlagerung der Wellensysteme und aus der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers infolge der Querschnittsverringerung zwischen den Katamaranrümpfen.
Da beim Katamaran prinzipiell eine Vergrößerung des Reibungswiderstandes auftritt, muß — um den Katamaran widerstandsmäßig nicht von vornherein hoffnungslos zu benachteiligen — versucht werden, diese Widerstandsvergrößerung durch andere Maßnahmen auszugleichen. Es ist bekannt, daß der Anteil des Formwiderstandes am Gesamtwiderstand bei Einrumpfschiffen für höhere Froudesche Zahlen 60% und mehr betragen kann. Die »Aufspaltung« eines Einrumpfschiffes in zwei Katamaranrümpfe halber Breite würde eine Verringerung des Gesamtwiderstandes um etwa 0,5-60% = 30% bewirken. Eine 50%ige Vergrößerung der benetzten Oberfläche würde einen Zuwachs um etwa 0,5-40% = 20% bringen. In diesem Fall könnte also der Zusatzwiderstand etwa 10% betragen, um Widerstandsgleichheit mit einem Einrumpfschiff gleicher Verdrängung zu erhalten.
Hieraus geht hervor, daß das Hauptanwendungsgebiet des Katamarans vom Widerstand her bei möglichst hohen Froudeschen Zahlen liegen muß, für die der Reibungswiderstandsanteil relativ klein ist.
Versuche haben nun ergeben, daß die von Einzelschiffskörpern bekannten S-spantförmigen Rümpfe nicht einfach auf Katamarane übertragen werden können, da die gegenseitige hydrodynamische Beeinflussung der Rümpfe dies nicht gestattet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine S-Spantform für Katamarane zu finden, die eine entscheidende Beeinflussung des Widerstandes im Bereich höherer Froudescher Zahlen bei relativ großer Völligkeit der Verdrängung gestattet.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei Schiffen der eingangs beschriebenen Art für die Spanten auf 15% und/oder 85% der Schiffslänge, gemessen vom hinteren Lot, im Bereich der Wasserlinien von 0,3 bis 0,6 des Konstruktionstiefganges ein horizontales Aufmaß, bezogen auf die Rumpfmitte, existiert, das größer ist als das kleinste horizontale Aufmaß im Bereich von 0,7 bis 1,2 des Kon-
struktionstiefganges. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Fläche der Konstruktionswasserlinie im Vor- und/oder Hinterschiff geringer als die entsprechende Fläche einer Wasserlinie im Bereich des halben Konstruktionstiefganges.
Bei Schleppversuchen von S- und U-Spantmodellen wurde festgestellt, daß im Bereich zwischen den Rümpfen eine Schwallbildung auftrat. Diese Schwallbildung wird auf Grund des sich im Hinterschiffsbereich überlagernden Heckwellensystems beider Rümpfe hervorgerufen. Untersuchungen haben mit großer Sicherheit bewiesen, daß diese Erscheinung nicht auf Ablösung im Bereich des Hinterschiffs zurückzuführen ist, sondern ihre Ursache in der Interferenz beider Heckwellensysteme hat. Diese Schwallbildung ist mit einer starken Widerstandszunahme verbunden. Während die Schwallbildung bei U-Spant-Katamaranen nach ihrem erstmaligen Auftreten ständig bestehenden bleibt und sich mit wachsender Geschwindigkeit noch verstärkt, kommt es bei den erfindungsgemäßen S-Spant-Katamaranen in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen überraschenderweise zum Abschwächen oder Verschwinden der Schwallbildung bei entsprechender Widerstandsabnahme.
In der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ist der Spantenriß eines Katamarans nach der Erfindung gezeigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Schiffsrumpf eines aus mehreren Schiffsrümpfen bestehenden Schiffes mit S-spantförmi- gern, monosymmetrischem Vor- und/oder Hinterschiff und im wesentlichen parallelem Mittelschiff,
,dadurch gekennzeichnet, daß für die Spanten auf 15% (Spant 1 V2) und/oder 85% (Spant 8V2) der Schiffslänge, gemessen vom hinteren Lot, im Bereich der Wasserlinien von 0,3 bis 0,6 des Konstruktionstiefganges (Γ) ein horizontales Aufmaß (A1), bezogen auf die Rumpfmitte (MR), existiert, das größer ist als das kleinste horizontale Aufmaß (A2) im Bereich von 0,7 bis 1,2 des Konstruktionstiefganges (T).
2. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Konstruktionswasserlinie im Vor- und/oder Hinterschiff geringer ist als die entsprechende Fläche einer Wasser- ao linie im Bereich des halben Konstruktionstiefganges (T).

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