DE1949841C3 - Einrichtung zur Verminderung des Reibungswiderstandes eines Schiffes - Google Patents

Description

bestimmt ist, worin ν die Betriebsgeschwindigkeit des Schiffes in m/sec und k der sich in einem Bereich von 0,2 bis 0,4 sec²/m verändernde Beiwert bedeuten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur über der vorderen Platte (5) die Luftleitungen (7) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Heck vor der Antriebsschraube (9) mindestens eine Ablenkplatte (11) vorgese' :n ist, die den Schiffsboden (1) und einen Teil jeder Bordseite umschließt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verminderung des Reibungswiderstandes eines Schiffes, bestehend aus mehreren im Abstand voneinander angeordneten, querschiffs verlaufenden Platten, die vom Schiffsboden nach hinten abstehen, und aus Luftleitungen, die über den Platten im Schiffsboden enden.

Sie findet Anwendung bei Schiffen mit einem Luftkissen unter dem Boden, die vorzugsweise in Binnengewässern eingesetzt werden.

Es ist eine Einrichtung der genannten Gattung bekannt, bei der mehrere im Abstand voneinander angeordnete, querschiffs verlaufende Platten angeordnet sind, die nach hinten abstehen und über denen Luftzuleitungen enden (USA.-Patentschrift 1 725 452).

Weiterhin sind Maßnahmen bekannt, die den Luftzutritt zu den Antriebs- und Steuervorrichtungen möglichst vermeiden, weil Ruder und Schraube in einem Luft-Wasser-Gemisch schlecht arbeiten. Bei einer bekannten Einrichtung sind vor Ruder und Schraube Ablenkplatten vorgesehen, um die in das Wasser eingeblasene Luft von jenen Strömungswegen abzulenken (österreichische Patentschrift 24 010).

Es sind auch schon Einrichtungen zur Verminderung des Reibungswiderstandes bekannt, die Leitkiele und querschiffs verlaufende Platten aufweisen, wobei die Platten zwischen den Leitkielen liegen (französische Patentschrift 1 264 064).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schiff mit einem stabilen Luftkissen unter dem Boden zu schaffen, bei welchem eine gleichmäßige Luftverteilung, die weitgehend unabhängig von der Luftzufuhr ist, erreicht und erhalten bleiben soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Platten in an sich bekannter Weise zwischen Leitkielen angeordnet sind und daß die Platten in einem Abstand vorgesehen sind, der nach dem Ausdruck
/ = /: · >'²

bestimmt ist, worin ν die Betriebsgeschwindigkeit des Schiffes in m/sec und k der sich in einem Bereicn von 0,2 bis 0,4 sec²/m verändernde Beiwert bedeuten.

ίο Vorteilhaft wird durch den optimalen Abstand der Platten und durch ihre Form bzw. schräge Anordnung einerseits die Reibung verringert und andererseits eine gleichmäßige Verteilung der Luft über die ganze Schiffsbreite erreicht, wobei keine Regelung der Luftzufuhr notwendig ist.

Es ist vorteilhaft, die Luftleitungen zur Luftzufuhr nur über ά<·.τ vorderen Plane vorzusehen. Im Heckteil des Schiffes wird zweckmäßigerweise vor den Vortriebsmitteln mindestens eine Ablenkplatte angebracht, die

ao den Schiffsboden und ein;n Teil jeder Bordseite umschließt. Diese Ablenkplatte verhindert den Zutritt der Luft zur Antriebsschraube.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher

»5 erläutert. Es zeigt .

F i g. 1 ein Schiff mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung in der Seitenansicht,

F i g. 2 einen Schnitt H-II nach F i g. 1 im vergrößerten Maßstab,

F i g. 3 eine Einzelheit »A« aus F i g. 1 im vergrößerten Maßstab,

F i g. 4 eine Kennlinie für die Länge des Luftkissens in Abhängigkeit vom Luftstrom,

F i g. 5 eine Heckansicht des Schiffes mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 den Schnitt Vl-VI nach P i g. 5 im vergrößerten Maßstab,

F i g. 7 die Ausbildung des Luftkissens bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung in Seitenansicht.

Am flachen Schiffsboden 1 (Fig. 1 und 2) des Schiffes 2 sind Leitkiele 3 angeordnet, die die Luftausbreitung in der Querrichtung begrenzen. Ein mittlerer Leitkiel 4 dient zur Erhöhung der Schiffsstabilität. Zwischen den Leitkielen 3 und 4 sind Platten 5 angeordnet. Jede Platte 5 (Fig. 3) ist am Schiffsboden 1 unter einem spitzen Winkel befestigt, so daß ve einen Hohlraum bildet, dem durch Luftleitungen 7 Luft zugeführt wird. Die Platten 5 werden mittels Versteifungsrippen 8 am Schiffsboden 1 befestigt.

Die Platten 5 sind in einem Abstand / (F i g. 1) voneinander angeordnet, den man auf Grund der physikalischen Gesetzmäßigkeit wählt, welche die Abhäniggkeit der Länge C des Luftkissens vom Luftstrom Q und von der Schiffsgeschwindigkeit ν charakterisiert.

Die Kennlinie der erwähnten Abhängigkeit bei festgelegtem Geschwindigkeitswert ν ist in F i g. 4 dargestellt. Die Kennlinie zeigt, daß die Erhöhung des Luftstromes Q nur dann zur Vergrößerung der Luftkissenlänge führt, wenn der ß-Wert eine gewisse Größe Q₀ noch nicht erreicht hat. Eine weitere Erhöhung des Luftstromes über Q₀ hinaus beeinflußt die Luftkissenlänge nicht mehr. Das Luftkissen hat bei Q> Q₀ eine maximale Länge C_max, die dem ß_o-Wert entspricht.

Laut Versuchsergebniesen, die von einem Luftkissen im mittleren Teil eines flachen Schiffsbodens erhalten wurden, bestimmt sich die Abhängigkeit der maxima-

len Luftkissenlänge C_max von der Schiffsgeschwindigkeit ν nach der Beziehung:

Fr = — = const,

Vg C_max

wobei Fr die Froudesche Zahl ist, die für die maximale Länge des Luftkissens bestimmt wird und g Erdbeschleunigung ist.

Wenn das Luftkissen im mittleren Teil des flachen Schiffsbodens erzeugt wird, so beträgt die Große f>c_m„._v ungefähr 0,55. In den Fällen, wo die Luftkissen nicht nur im mittleren Schiffsteil, ondern auch am Bug und Heck erzeugt werden, sind die //--Werte von der Form dieser Schiffsenden beeinflußt, und die Größe Frc_max ^{tann nach} Versuchsergebnissen im Bereich von 0,5 bis 0,7 schwanken.

Daraus ergibt sich, daß der Abstand / am zweckmäßigsten gleich der maximalen Länge des Luftkissens bei Fahrt des Schiffes mit Betriebsgeschwindigkeit ν sein soll. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen den Platten 5 nach dem Ausdruck zu bestimmen:

/ = Cmax = kv* ,

wobei

_{k =} L_„

Den Werten der Größe Fr_Cmax = 0,5 bis 0,7 entsprechen die Werte des Beiwertes k, die im Bereich von 0,2 bis 0,4 sec²/m liegen.

In der Praxis empfiehlt es sich, den Abstand/ tür jedes Schiff experimentell zu berichtigen.

Bei dem Abstand zwischen den Platten 5, welcher der· mar^;malen Länge des Luftkissens bei Betriebsgeschwindigkeit der Schiffsbewegung gleich ist, ist die von den Luftkissen bedeckte Schiffybodenfläche die größte. Folglich ist der Effekt der Luftkissenausnutzung zur Verminderung des Wasserwiderstandes der Schiffsbewegung bei Betriebsgeschwindigkeit maximal. 1st die Geschwindigkeit des Schiffes niedriger als die Betriebsgeschwindigkeit, so wird die von den Luftkissen bedeckte Bodenfläche und dementsprechend die Verminderung des Wasserwiderstandes der Schiffsbewegung kleiner.

irn Falle der Anordnung der Platten 5 zur Erzeu-

gung des Luftkissens an einem Schiff mit Eigenantrieb worden zum Schutz seiner Antriebsschraiben 9 (F i g. 1, 5), die am Heck angebracht sind, hinter d.n Leitkielen 3 und 4 im Hinterschiff vor den Antriebsschrauben9 zwei Ablenkplatten 10 (F i g. 5 und 6)

ίο angeordnet, die den Schiffsboden und einen Teil jeder Bordseite umschließen und die unter einem spitzen Winkel zur Außenhaut angeordnet und an dieser mittels Versteifungsrippen 12 befestigt sind.

Zum Schutz der Platten vor Beschädigung beim Festmachen des Schiffes sind sie durch Scheuerleisten 13 verstärkt. Die Bildung aes Luftkissens unter dem Schiffsboden geschieht auf folgende Weise:

Bei Fahrt des Schiffes wird dem Hohlraum, der durch die Platten 5 mit du:i Schiffsboden 1 gebildet

»ο ist, Luft durch die Luftleitungen 7 zugeführt. Der Luftstrom wird so eingestellt, daß die Bildung von Luftkissen maximaler Länge gewährleistet vird. Durch die Bewegung des Schiffes bilden sich hinter dem Lufteintritt hinter den Platten 5 Unterdruckzonen. Die den

*5 Platten 5 zugeführte Luft zerfließt infolgedessen über die Breite des Schiffsbodens 1. Die Luftkissen vergrößern sich bis zu ihrer für die jeweilige Schiffsgeschwindigkeit maximalen Länge. Die Luft, die vom Boden des Schiffes bis zu den Ablenkplatten vordringt, gelangt in die Unterdruckzonen zwischen den Ablenkplatten und dem Schiffskörper und wird durch den Einfluß des dort herrschenden Unterdruckes nach oben geleitet, ohne die Vortriebsmittel zu erreichen.

Bei der Betriebsgeschwindigkeit des Schiffes wird die

Länge jedes Luftkissens, wie es in F i g. 7 dargestellt ist, gleich dem Abstand / zwischen den Platten 5.

Im Fall der Luftzuführung nur an einer vorderen Platte 5 (Bugstufe) bilden sich die Luftkissen hinter den anderen Platten aus der Luft, die durch den Wasserstrom aus den Luftkissen hinter dem ersten Rücksprung mitgerissen wird.

Der Zutritt der Luft aus den Luftkissen zu den Antriebsschrauben wird von den Ablenkplatten 10 verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verminderung des Reibungswiderstandes eines Schiffes, bestehend aus mehreren im Abstand voneinander angeordneten, querschiffs verlaufenden Platten, die vom Schiffsboden nach hinten abstehen, und aus Luftleitungen, die über den Platten im Schiffsboden enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (5) in an sich bekannter Weise zwischen Leitkielen (3, 4) angeordnet sind und daß die Platten (5) in einem Abstand (1) vorgesehen sind, der nach dem Ausdruck

I ^ k- Y²