DE1506190A1 - Bug fuer Verdraengungsschiffe - Google Patents

Description

• Bug-für Verdrä3gingsschiffe

  Die Erfindung betrifft einen Bug fÜr Verdrängungsschiffe

  aller Art, dessen Stevenlinie unter der Entwurfswasser-

  linie einen nach vorne vorspringenden Teil aufweist.

  Unter der Entwurfswasserlinie ist diejenige Wasserlinie

  zu verstehen, welche vorliegt, wenn sich das Schiff in

  -dem Beladungszustand befindet, für den es konstruiert ist.

  In vielen Fällen, z.B. bei Tankern, wird die Entwurfswas-

  serlinie mit der Tiefladelihie Übereinstimmen.

  Es ist bekannt, die Stevenlinie von Schiffen unterhalb

  der Wasserlinie mit einem nach vorn vorspringenden Teil

  zu versehen. Zum Beispiel, in dem Report No- 71b des

  Netherlands' Research Gentre T.N.0. for Shipbuilding and

  Navigation, vom Mai 1965* l'Research züi ##,*z1bous Bow Ships.

  Part II-Alle später abgedr-ickt in Unternational Shipt -building Progress", Vol.-12, Nr. 136, Dezember 1965, von Professor Dr. lr. Van Lammeren W.P.A.-und Muntjewerf J.J. ist eine solche Stevenlinie beschrieben, welche im Ballastzustand eine Widerstandsverringerung von 15 bis 25 %-ergibt. Eine Verbesserung der Widerstandsverhältniss-e im beladenen Zustand wird durch den bekannten Wulststeven jedoch nicht erzielt, undin der angezogenen Literaturstelle ist ausdrücklich darauf hi ngewiesen, da.G für- den beiadenen,Zustand.konstruierte Wulststeven kaum zu dem gewünschten Erfolg führen würden. Der bekannte Wülststeven für Schiffe hat auch den Nachteil, daß in rauher See durch das Aufschlagen des Bugs auf das Wasser erhebliche Belastungen entstehen, die zur Beschädigung oder sogar Zerstörung des flache n Bodens des wulstartig vorspringenden Teiles führen können.

  Ziel der Erfindung ist ein Bug für Verdrängungsschiffe der

  eingangs genannten Gattung, welcher im beladenen Zustand

  bei gleichbleibender Leistung eine Vergrößerung der Ge-

  schwindigkeit bzw. eine Herabsetzung des Vorschiffs-

  Fahrtwiderstandes in einem gegebenen Geschwindigkeits-

  bereich mit sich bringti wobei gleichzeitig die Kräftee

  die bei rauher See im Palle des Aufschlagens des Vorschif-

  fes aUf das Wasser entstehen, auf einen möglichst geringen

  und ungefährlichen Wert gebracht werden sollen. 19 Ballastzustand soll nach Möglichke.it der Vorschiffswiderstand ebenfalls herabgesetzt, keinesfalls jedoch größer als bei bekannten Schiff en sein. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Unterwasserspant am Ort des vorderen Lotes ein Breitenmaximum in der oberen Hälfte des Entwurfstiefganges aufweist und daß die Neigung dieses Spantes bezüglich der Vertikalen unterhalb des Maximums im Durchschnitt einen geringeren Absolutwert hat als oberhalb des Maximums. Versuche haben gezeigt, daß eine solche Ausbildung.des Bugs zu einer beträchtlichen Herabsetzung des Vorschiffsfahrtwiderstandes im beladenen Zustand führtg wobei keine Schwierigkeiten mit dem vorspringenden Wulst bei rauher See auftreten. Im Ballastzustand verhält sich ein mit einem derartigeh Bug versehenes Schiff wie ein normales Schiff mit etwasgrößerer Länge, die sich bekanntlich auf die Geschwindigkeit günstig auswirkt.
• -Besonders vorteilhaft ist es# wenn der Unterwasserspant am Ort des vorderen Lotes nach unten im wesentlichen spitz zuläuft. Falls der Unterwasserspant oberhalb des Maximums wenigstens .einen Wendepunkt aufweist, ist die Neigung am Orte des untersten Wendepunktes als Durchschnittswert anzusehen* Die Durchschnittsneigung des Spantes unterhalb des Breitenmaximums ist also in diesem Falle an der Neigung des betreffenden Wendepunktes zu messen* Bevorzugt springt der Steven im Bereich des Breitenmaximums am weitesten nach-vorne-vor. Vorzugsweise liegt je- doch Us-,Bre,itenmaximum etwas unterhalb des vordersten Punktes. Im.-allgemeinen haben der vorderste Punkt und das Breitenmaximum in vertikaler Richtung einen Abstand zwischen 5 und 20 % des Abstandes des Breitenmaximums von. der Ei-ellinie. Besonders-günstige Widerstandsverhältnisse werden erhalten, wenn der Unterwassersteven relativ zur Kiellinie oberhalb des am.Weitesten vorspringenden Punktes im Durchschnitt einen geringeren Absolutwer tder Neigung hat als unterhalb dieses Punktes. Diese Ausbildung führt nämlich dazu, dass die Spanten vor dem vorderen Lot ähnliche Formen haben wie der Spant am Ort des vorderen* -Lotes.-Bei einer solchen Ausbildung liegen also optimale ,Verhältnisse hinsichtlich des.Fahrtwiderstandes und der Unempfindlichkeit gegen Aufschlagen auf das Wasser bei rauher See vor.-Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist so ausgebildet, dass die Ballastlinie unterhalb des vordersten Punktes des Uhterwasserstevens liegt. Hierdurch kann das Vorschiff-unterhalb der Ballastwasserlinie. naeh'bekannten und bewährten- Qesichtspunkten konstruiert sein, und das Schiff. verhält sich im Ballastzustand wie ein Schiff mit normalem Bug von etwas grösserer Länge. Die Vorschiffsform unterhalb der Ballastwasserlinie ist vorzugsweise wie ein konventionelles U- oder V-Spantenvorschiff ausgebildet. Besonders zweckmässig ist esl wenn die Entwurfswasserlinie den Steven oberhalb des vordersten Punktes des Unterwasserstevens unter einem relativ spitzen negativen Winkel schneidet. Dies bewirkt-eine besonders starke Herabsetzung des Fahrtwiderstan:des. Die Ausbildung kann aber auch so sein, dass die Wasserlinie im Entwurfsbeladungszustand den'Steven oberhalb des vordersten Punktes des Unterwasserstevens unter einem relativ spitzen negativen Winkel schneidet, wenn das Schiff in üblicher Weise positiv getrimmt ist. Bei einer solchen Ausbildung werden Überraschenderweise zusätzliche Leistungseinsparungen bei gleichbleibender Geschwindigkeit erzielt.

  Der'--#Neiguügswinkel des Unterwasserspantes unterhalb des

  Breitenmaximums bezüglich der Vertikalen ist im Durchschnitt

  kleiner als 459. Besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich des Aufschlagens auf das Wasse:# bei rauher See werden bei Winkeln zwischen 2&und 35 0 erzielt. Bevorzugt beträgt die Durchschnittsneigung oberhalb des Breitenmaximums 20 bis 200 % über de r Durchschnittsneigung unterhalb des-Breitenmaximums. Der Unterwassersteven oberhalb des am weitesten vorspringenden Punktes hat relativ zur Kiellinie einen negativen Neigungswinkel, der zweck-0 mäseig kleiner als 45 ist. Bevorzugt liegt der Neigungs-0 ,winkel zwischen 0 und 30 , Auch im- positiv getrimmten Zustand beträgt der negative Neigungswinkel des Unterwasserstevens oberhalb des am weitesten vorspringenden Punktes vorzugsweise zwischen 0 und 30Q. Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand' der Zeichnung in dieser zeigen:

  Fig.1 einen Bb-hematisdhen vertikalen Längsschnitt des

  unteren Teiles eines Bugs gemäss der Erfindung,

  Fig.2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig.19

  Fig.2a einen ähnlichen Schnitt wie-Fig.2, jedoch mit

  einer etwas anderen Spantformg und

  Fig.3 ein Diagramm, welches die durch die erfindungs-

  gemässen Maßnahmen erzielten Verbesserungen ver-

  anschaulichen soll.

  In Figur 1 ist schematisch die Stevenlixiie eines gemäß der

  Erfindung ausgebildeten Schiffsbugs dargestellt, welcher

  aus dem Unterwassersteven 16 und dem nur teilweise darge--

  ,stellten OberwasseTsteven 17 besteht. In die Figur einge-

  zeichnet ist die Entwurfswasserlinie 18, d.h. diejenige

  Linie, bi.s zu der das Schiff in's Wasser eintaucht, wenn

  es sich in dem Belastungszustand, für den es konstruiert

  ist, befindet. Die Entwurf swasserlinie -.kann unterhalb der

  Tiefladelinie liegen; sie stimmt jedoch häufig mit dieser

  überein, z.B. bei Tankern.

  Des.weiteren ist-in die Zeichnung die im allgemeinen etwas

  nach vorn geiieigte.Ballastwasserlinie 19 eingetragen, d.h.

  diejenige Linie des Schiffes, bis zu der es im entleerten,

  nur mit Ballast gefüllten Zustand eintaucht.

  In Figur 2 ist bin vertikaler Schnitt senkrecht zur Kiellinie

  am Ort des vorderen Lotes 12 in Figur 1 schematisch darge-

  stellt. Als vorderes Lot ist bekanntlich das lot an dem-

  jenigen Orte des-SchiffskÖrpers definiert, wo die Entwurfs-

  wasserlinie den ßteven durchschneidet. Wie ersichtlichl

  liegt bei dem erfindungsgemäßen Schiffbug nach den Fig.

  11 2 und 2a das vordere Lot 12 geringfügig vor dem am wei-

  .2

  testen- zurückspringenden Teii/'cie.s, Stevens. oberhalb des

  nach vorn v-orspringendeln, Vul,S.tes,I.,

  Aus- den, Eig., lt,2 und, 2a ergibt- sich, dass, sowohl der vor-,

  e"ers,t#e. Punkt- des.- Unterwasserstevens 16 als auch die brei-

  Üaste, St.eIle des Unterwasserspantes> 11 am- Ort des vorderen

  Latea stch in der oberen Hälfte, des Ehtwul#fstiefg.anges T

  befinden-., Diese Ausbildung, des- Bugs ist zur LÖsung der

  Erfind:un#;saufgabe: von Srasser: Wichtigkeit.

  Auss'erd.eml ist aus- Fis.:2, ersichtlich9 dass die Durchschnitts-

  neIgung. des, Unt'.erwasserspantes 11 relativ zu der Vertika-

  len, 13 unterhalb des Breltenmaximums geringer als oberhalb

  und 2a

  eess#elben, ist'eb Nit anderen. Worten ist der iu Fig.2,/einge-

  trag ene Winkel d, kle-iner. als der Winkel,

  Dfese. Ausbildung führt zusammen mit der Anordnung des Brei-

  In

  tenmaximums. in deröberen. Hälfte des twurfstiefganges

  nicht nur- zu, einer erheblichen Wiclerstandsverminderung im

  Entw.w,.f äbeladungszustand, sondern- auch zu einer wesentli-

  c-Ii#E#ii Verbesserung der.- Verhältnisse bei rauher See, da

  die Kräfte" die. beim Zurückschlagen auf das Wasser auf

  Clas, Värschi:rf wirken, beträchtlich herabge.,se,#tzt sind,.,

  Aus, Fig.1- iat, erafchtlich" das.s, der Unterwassersteven 16-

  r, al atIV zur- Kiellinie 15 oberhalb des. am weitesten. vor,-

  springenden Punktes 20 im Durchschnitt einen geringeren Absolütwert der-Neigung-äls unterhalb dieses Punktes hat. Diese Ausbildung ermöglicht es, dass die vor dem Unterwasserspant 11 in Fig.2 gelegenen Spanten in geometrisch ähnlicher Weise ausgebildet sein können, was sowohl hinsichtlich-der Wirksamkeit im Sinne der Erfindung als auch bauliche Vorteile hat. Die Höhe des vordersten Punktes 20 des Unterwasserspantes 16 und des Breitenmaximums des Unterwasserspantes 11 kÖnnen gleich sein. Bevorzugt liegt jedoch das Breitenmaximilm um ein Stück d (Fig.2) unterhalb des vordersten Punktes 20. Der Abstand d beträgt vorzugsweise 5 bis 20 % des Abstandes des Breitenmaximums von der Kiellinie 15, Es soll noch darauf hingewiesen werdent dass der vorderste Punkt 20 im allgemeinen nur um 4 % der Schiffslänge Über das'vordere Lot vorstehen sollg da andernfalls die Klassifikationslänge des Schiffes grösser angenommen werden muß. Im allgemeinen steht daher der vorderste Punkt 2b um etwa 2 bis % vor das vordere Lot des Schiffes vor. Fig.2a veranschaulichtt wie die Durchschnittsneigung oberhalb des Breitenmaximums zu bestimmen ist, wenn der obere Teil des Unterwasserspantes lla einen Wendepunkt 14 aufweist. In diesem Faile ist als Durchschnittsneigung die Neigung am Orte dieses Wendepunktes definbert. Fig.3 zeigt ein Diagramm, das die durch die Erfindung erzielten Verbesserungen veranschaulichen soll. Die Kurve A zeigt die Abhängigkeit der aufzubringenden Leistung von der Geschwindigkeit bei einem Modell, welches mit einem üblichen bekannten Wulststeven versehen war. Alle Kurven wurden an Modellen aufgenommeng die sich im Entwurf'sbeladungszustand befanden, d.h. mit -derjenigen Ladung gefüllt waren, für die sie konstruiert sind.

  Die Kurve B zeigt nun die Abhängigkeit der Leistung von

  der Geschwindigke bei einem.Schiff mit einem gemäss der

  vorliegenden Erfindung ausgebildeten Bug. Die Kurve E

  veranschaulicht die durch die Erfindung erzielte Verbes-

  -serung.'In der Kurve B sind die Leistungseinsparungen

  in Prozent bei den betreffenden Gaschwindigkeiten aufge-

  #tragen.,Ersichtlich i.st die erzielte Verbesserung grös-

  ser als.15

  Die Kurve 0 veranschaulicht die Verhältnisse, wenn dem

  mit dem erfindungsgeM'ääsen Bug ausgestatteten -Sähiffe-

  &-odöll ein positiver Trimm in der üblichen Grösse von

  1 bis.30 gegeben wird* Überraschenderweise wird hierbei

  eine zusätzliche LeistungseInsparung erzielt, welche gegen-

  über dem bekannten, Modell- eine Verbes.serung bis fast 30 %

  ergibt., Dies ist in der Kurve D dargestellt, welche die

  Leistungsverbesserung bei optimalem Trimm in Abhängigkeit

  von der Geschwindigkeit darstellt.

  Die Tatsache,- daß - bei positivem-Trimm eine weitere Wider-

  standsherabsetzung erzielt wird, muß als sehr überraschend

  angesehen werden, da bei bekannten Modellen eine entgegen-

  gesetzte Auswirkung das positiven Trimms beobachtet wird.

  Bisherist- es schon als gÜnstig angesehen worden, wenn ein

  positiver Trimm die, Widerstandsverhältnisse nicht ver-;..

  .schlechtert hat.

  Zusammenfassend hat der erfindungsmäßige Vorsteven gegen(#ber

  üblichen Bugwulstkonstruktionen die folgenden Vorteile:

  Er ist besonders wirksam be:L Fahrt im beladenen Zustand,

  wobei er aber auch bei. Ballastfahrt den Fahrtwiderstand

  erheblich reduziert.#

  Durch seinen ausgeprägt V-spa%förmigen, scharfen Vorboden

  schaltet er Übermäßig große Schläge beim Aufschlagen auf

  das Wasser aus.

  Durch seinen hochliegenden Auftriebsmittelpunkt beeinflußt

  er die Stabilität des Schiffes günstig.

  Wegen seiner hohen Wirksamkeit kommt man mit kleinerem

  Wulstvolumen aus, wodurch insbesondere bei nachträg-

  lichem Einbau keine Trimmschwierigkeiten auftreten.

Claims (1)

1. P,> a t e-n t. a n s. p r U c h e Bug für Verdrängungsschiffe allerArtj, dessen Stevenlinie unter der Entwurfswasserlinie einen nach vorne vorspringen- den Teil aufweist, dadurch g e k e n n a e i c h n e t dass der Uhterwasserspant (11111a) am Ort des vorderen Lotes.(12), ein Breitenmaximum, (22) in der oberen Hälfte des EntwurfstiegSanges (T)- aufweist, und dass die Neigung dieses Spantes bezÜglich.der Vertikalen (13)'unterhalb das-Maximi s im Durchschnitt einen geringeren, Absolutwert hat als oberhalb des Maximums, 2, Bug nach Anspruch 1, dadurch S e k e n n z e i c h - n a t , dass der Unterwasserspant am Ort des vorderen Lotes nach unten im wesentlichen spitz zuläuft. 3. Bug nach Anspruch 1, dadurch S e k e n n z e i a h ne t , dass, falls der Unterwasserspant (Ila) ober- halb des Maximums wenigstens einen Wendepunkt (14) auf- weistl die Neigung am Orte des unteren der Wende:#unkte als Durchschnittswert anzusehen ist. 4. Bug nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch g a k e n n, z- e i c h n a t r dass der Steven im Bereich des Breitenmaximums am weitestennabh, vorn vorspringt. Bug" nach, Anspruch- 4, dadurch S, e k e n, n z e i c h n. e; t, daß, das Breitenmaximum (221), etwas unterhalb des vordersten Punktes (20) liegt. ,E., Bug, nach Anspruch 4 oder 5" dadurch e k e n n z e i c h n e t" daß der vorderste Punkt (20) und das Breitenmaxi- Milm (22) in vertikaler Richtung einen Ab-stand (d) zwischen 5 und, 20 -96 dels Abstandes, des, Breitenmaximums von der Kiel- ll',n,ie (115) haben. 7. Bug nach einem. der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n-e: t, daß der Unterwassersteven (16) mlativ zur, Kiellinie 05) oberhalb des am 'weitesten vorspringenden - .Punktes (20) im Durchschnitt einen geringgren-ilbsolutwert der-Neigung als unterhalb dieses Funktes hat.' 8. Bug nach einem der Ansprüche l' bis-7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ballastwasserlinie (19) unterhalb des vordersten Punktes (20) des Unterwasserstevens, liegt. 9. BuS nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e-i c h n e ti, daß die Vorschiffsform unterha . lb der -Ballast- wasserlinie wie ein konventionelles U- oder V- -Spantenv.erschi±f ausgebildet ist. 10. B ug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e ke n n z e i c h n e t , dass die Entwurfswasserlinie (18) den Steven (16,17) oberhalb des vordersten Punktes (20) des Unterwasserstevens unter einem relativ spitzen negativen Winkel schneidet. 11. Bug nach einem der Ansprüche 1 bis 99 dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wasserlinie im Entwurfsbeladungszustand den Steven (16,17) oberhalb des vordersten Punktes (20) des Unterwasserstevens (16) unter einem relativ spitzen negativen Winkel schneidett wenn das Schiff in üblicher Weise positiv getrimmt ist. 12. Bug.nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t l dass der Neigungswinkel des Unterwasserspantes (11,11a) unterhalb des Breitenmaximums (22) bezüglich der Vertikalen im Durchschnitt kleiner als 45 0 ist. 13. Bug nac h Anspruch 1 oder 29 dadurch g e k e n n z e i c h n e t-, . daso der Neigungswinkel des Unterwasserspantes unterhalb des Breitenmaximums bezüglich der Vertikalen im Durchschnitt zwischen 2 0 und 35' liegt. 14. Bug nach einem der Ansprüche-12 oder 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Durchschnittsneigung oberhalb des Breitenmaximums 20 bis 200 % über der Durchschnittsneigung unterhalb des BreitenmaximUms, liegt. 15. Bug nach Anspruch 7 oder 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t 9 dass der Unterwasserstaven oberhalbdes am weitesten vorspringenden Punkte2 (20) relativ zur Kiellinie (15) einen negativen Neigungswinkel hat, der kleiner als 45 0 ist. 16. BUS nach Anspruch 15, dadurch 2; e k e n n z e i c h 0 n.e t , dass der Neigungswinkel zwischen 0 und 30 liegt. 17. Bug nach Anspruch 11 , dadurch g, e, k e n n z e i c h -n e t , dass der Winkel kleiner als 450 ist und, vorzugsweise zwischen 0 und 300 liegt. 18. Bug nach einen der vorhergehenden Ansprüche" dadurch S e k e n n z e i c h n e t, 1" dass die Entwurfswasserlinfe (18,# den-Steven (16.17) unmittelbar vor dem am. weitesten, zurückspringenden Punkt (21) des oberhalb des Uhterwasserstevens (116), liegenden Steventeiles schneidet. 19..Bug naah einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wasserlinie A denSteven (16,17) im Entwurfsbeladungszustand bei einem Üblichen positiven Trimm unmittelbar vor dem am weistesten zurückspringenden Punkt (21) schneidet.-