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Schiffskörper Die Erfindung betrifft einen Schiffskörper und insbesondere
die Form seiner Unterseite, die,eine Vielzahl von sich längs erstreckenden und an
den Enden geöffneten tunnelartigen Einbuchtungen aufweist.
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Herkömmliche Schiffskörper können in zwei Arten unterteilt werden
dies sind einerseits die Schiffsgleitkörper und andererseits die Schiffsverdrängungskörper.
Dabei verdrängen die Schiffsverdrängungskörper zu jeder Betriebszeit soviel Wasser,
wie es ihrem -eigenen Gewicht entspricht. Die mögliche Geschwindigkeit wird durch
ihre Form bestimmt, und kein Leistungswert vermag die Geschwindigkeit jenseits dieser
Schwelle heraufzusetzen. Im Fall eines Körpers vom Verdrängungstyp muß das Schiff
zur Erzielung einer hohen Geschwindigkeit lang und schmal sein. Diese Schiffsart
hat Vorteile und Nachteile.
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Es bestehen unter anderem folgende Nachteile bei Schiffskörpern vom
Verdrängungstyp: So ist nur eine relativ geringe Tragfähigkeit in bezug auf die
Schiffs länge gegeben, wenn das Schiff eine angemessene Geschwindigkeit aufweisen
soll. Ferner bewirken lange und schmale Schiffsverdrängungskörper eine schlechte
Manövrierfähigkeit. Außerdem weisen sie einen großen Tiefgang auf, und ihre Geschwindigkeit
ist begrenzt.
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Andererseits weisen Schiffsverdrängungskörper unter anderem folgende
Vorteile auf: So weisen die Schiffsverdrängungskörper ein sehr seefreundliches Verhalten
auf, da sie die Wellen eher durchschneiden, als daß sie auf diese stoßend herabfallen.
Außerdem bewirken sie eine große Stabilität.
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Demgegenüber weisen Schiffsgleitkörper eine solche Schiffsform auf,
daß sie bei einer entsprechenden Antriebsleistung teilweise aus dem Wasser angehoben
werden. Daher verdrängen derartige Schiffskörper keine ihrem Eigengewicht entsprechende
Wassermenge, und theoretisch ist ihre Geschwindigkeitskapazität bei entsprechendem
Antrieb unbegrenzt. Auch diese Schiffskörper weisen verschiedene Nachteile und Vorteile
auf.
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Unter anderem bestehen bei Schiffsgleitkörpern folgende Nachteile:
Zur Erzielung eines Gleitvorgangs sind relativ hohe Geschwindigkeiten erforderlich.
Abgesehen von ebenen Wasseroberflächen schlagen und stoßen derartige Schiffskörper
bei Erreichen ihrer Gleitgeschwindigkeit, wenn ihre relativ flache Oberfläche auf
die nächste Welle auftrifft. Außerdem sind sie unstabil, und bei niedriger Geschwindigkeit
weisen sie einen sehr geringen Wirkungsgrad und eine nicht gute Manövrierfähigkeit
auf.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines
Schiffskörpers der genannten Art, der eine gute Tragkapazität und eine große Stabilität
sowie Geräumigkeit aufweisen soll.
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Ferner soll der neue Schiffskörper schneller sein und auch bei
niedrigen
Geschwindigkeiten eine größere Wirksamkeit als bekannte Schiffskörpertypen aufweisen.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Schiffskörper der
genannten Art dadurch erzielt, daß die Unterseite und die tunnelartigen Einbuchtungen
infolge ihrer Ausbildungen im Ruhezustand ein Schwimmen des Schiffskörpers ermöglichen,
wobei der Wasserspiegel von den höchstliegenden Bereichen der Einbuchtungen unter
Bildung von Luftzwischenräumen einen Abstand aufweist, und daß bei Geradeausfahrt
mit normaler Geschwindigkeit weitgehend das gesamte vom Bug des Schiffskörpers verdrängte
Wasser unter Anhebung des Schiffskörpers in die Luftzwischenräume abgelenkt wird.
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In weiterer Ausgestaltung kann der Schiffskörper derart ausgebildet
sein, daß die tunnelartigen Einbuchtungen sich parallel zuein ander und weitgehend
über die gesamte Länge der Unterseite erstrecken, wobei die Unterseite und die Einbuchtungen
symmetrisch zur mittleren Längslinie des Schiffskörpers verlaufen, daß jede Einbuchtung
von sich längs der Unterseite des Schiffskörpers erstreckenden Erhebungen begrenzt
ist, die sich im Querschnitt an jeder Seite der höchstliegenden Bereiche nach unten
erstrecken, daß die Erhebung an jeder Seitenkante des Schiffskörpers von seiner
entsprechenden Seite gebildet wird und daß alle höchstliegenden Bereiche der Einbuchtungen
in Querrichtung zur Längs linie gesehen in der Betriebslage auf gleichem vertikalem
Niveau liegen.
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Vorzugsweise können die Querschnitte durch die tunnelartigen Einbuchtungen
ein sägezahnartiges Profil darstellen. Auch können die sich im Querschnitt ergebenden
Profile weitgehend sinusförmig sein oder in besonders bevorzugter Weise alternierende
parabolische Kurven ergeben.
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In weiterer Ausgestaltung können vorzugsweise die Seiten des Schiffskörpers
so aufgebaut und angeordnet sein, daß sie in Wasserlage weitgehend vertikal und
gerade vorn und achtern ausgerichtet sind. Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht
darin, daß
der unterste Teil einer jeden Schiffsseite an den unmittelbar
anliegenden seitlichen Bereich der Unterseite unter einem Winkel 0 von weniger als
9o° angrenzt.
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Vorzugsweise weist der Schiffskörper nach der vorliegenden Erfindung
vier tunnelartige Einbuchtungen auf.
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Ferner sind vorzugsweise am Bug des Schiffskörpers Wasserinlaufstellen
zur knickfreien Ablenkung des Wassers in die tunnelartigen Einbuchtungen angeordnet.
Dabei können die Wassereinlaufstellen durch sich progressiv annähernde bzw. bildende
Erhebungen geformt sein. Hierbei ist bevorzugt, daß die progressive Annäherung erzielbar
ist a) durch eine derartige Ausbildung und Anordnung der Erhebungen, daß ihr Kurvenradius
progressiv abnimmt, wobei der Winkel zwischen angrenzenden Einlaufstellen progressiv
spitzer wird, und b) durch eine solche Ausbildung und Anordnung der Erhebungen,
daß der Winkel progressiv stumpfer wird.
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Dabei kann der Schiffskörper dergestalt sein, daß er folgende Abmessungen
der Unterseite aufweist: Der Punkt, an dem eine parabolische Kurve ihre Richtung
zur Bildung einer anderen parabolischen Kurve umkehrt, ist 1,8 OC von der durch
den Scheitel einer jeden parabolischen Kurve gezogenen Vertikalen entfernt und liegt
1,6 OC über oder unter dem Scheitel angrenzender parabolischer Kurven, wobei die
Schiffsweite 28,8 CC beträgt und wobei i eine Kennzahl der parabolischen Kurve darstellt.
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Es wird angenommen, daß das Verhältnis der Länge zur Gesamtweite vorzugsweise
im Bereich von 5 zu 3 liegt und daß das ungefähre Verhältnis der Wasserlinienlänge
zur Weite vorzugsweise 4 zu 3 ausmacht. Das ungefähre Verhältnis der Länge des geraden
Bereiches des zentralen Schiffskörpers zu A , wenn ein sinusförmiges Profil verwendet
wird, beträgt ungefähr 5 zu 1.
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Die folgende theoretische Analyse wird in bezug auf ein bevorzugtes
Profil für die Unterseite eines Schiffskörpers nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen.
Hierbei wird davon ausgegangen, daß das Profil eine Wellenform beispielsweise sinusförmiger
Ausbildung aufweist. Wenn a die Amplitude der Welle darstellt, wenn ferner K einen
Faktor darstellt, der durch Teilung der Wellen-Amplitude durch die Wellenlänge gebildet
ist, wenn X ferner irgendeinen Punkt der Kurve darstellt und wenn B die Weite des
Schiffs ausmacht, dann ergibt sich a = K Sin 4 a = K Sin B Diese Formel beschreibt
ungefähr ein beispielhaftes Profil der Anordnung der verschiedenen Vertiefungen.
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Ein anderes bevorzugtes Profil weist alternierende parabolische Kurven
auf, die sich im einzelnen als der Ort eines Punktes ergeben, der von einem festen
Punkt und einer Linie gleich weit entfernt ist (eine derartige parabolische Kurve
wird durch eine mit g bezeichnete Konstante bestimmt, wobei Z der Entfernung von
dem festen Punkt zur Linie entspricht). Bei dem zuvor beschriebenen Schiffskörper
mit einer Weite von 28,8 oC und fünf getrennten Wassereintrittsstellen gibt es drei
volle Kurven mit zwei Halbkurven, wobei eine an jeder Seite an den extremen Kanten
des Schiffskörpers angeordnet ist.
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Darüberhinaus liegen folgende Abmessungen vor: a) Die Länge X zwischen
aufeinanderfolgenden unteren (oder höheren Punkten beträgt 7,2 OC b) die Amplitude
a zwischen den höchsten und niedrigsten Punkten beträgt 3,2 oG und c) der K-Faktor
ist bei der Form der oben beschriebenen Schiffskörper nicht kleiner als o,444 und
nicht größer als 4 o,666.
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Alle anderen Parameter ergeben sich durch Ableitung für jede Schiffsform.
Schiffe oder Boote jeder Weite können mit proportionalen Abmessungen für den Rumpf
und die tunnelartigen Einbuchtungen ausgebildet werden.
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In einer Ausführungsform nehmen die verschiedenen Faktoren folgende
Werte an: K = o,444; 69= 2,5"; 5"; = 18"; a = 8"; B = 72" und n = 5.
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Die Gesamtlänge des Schiffes bzw. Bootes betrug 13'6". Der gerade
Bereich des Bodens lag bei 8'6", während die Höhe des Decksprungs 18" betrug. Der
Kurvenradius der Erhebungen des Bugs lag bei 9'o".
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Während sich ein Boot oder Schiff mit den oben angegebenen Proportionen
als zweckmäßig erweist, sollen diese Abmessungen nicht die unter die Erfindung fallenden
Schiffskörper begrenzen.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen: Figur 1 - eine perspektivische Frontansicht eines Seekreuzers
mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, Figur 2 - eine ähnliche Ansicht eines
Schiffskörpers (runabout) mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung, Figur 3
- einen typischen Querschnitt eines Schiffskörpers zur Darstellung der Anordnung
der tunnelförmigen Einbuchtungen an der Unterseite des Schiffskörpers aus Figur
1 (der Schiffskörper aus Figur 2 hat eine ähnliche Anordnung) und Figur 4 - in perspektivischer
Ansicht einen Teil des Bugs vom Schiffskörper aus Figur 2.
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In Figur 1 ist ein Seekreuzer lo dargestellt, der als kraftgetriebenes
oder als Segelboot bzw. -schiff verwendbar ist. In jedem Fall ist die Unterseite
11 des Schiffskörpers 12 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet
und weist einen typischen und weitgehend in Figur 3 dargestellten Querschnitt auf.
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Gemäß der Darstellung enthält die Unterseite 11 in diesem Fall vier
tunnelartige Einbuchtungen 13, die durch drei innere und sich nach unten erstreckende
Erhebungen oder Stützbereiche 14 und zwei äußere Stützbereiche 15, die zu den vertikalen
Seiten 16 des Schiffskörpers 12 führen, voneinander getrennt sind.
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Gemäß Figur 2 enthält ein Schiffskörper lol (runabout) einen
Rumpf
121 mit vertikalen Seiten 161 und einer Unterseite 111. Dabei sind nur die vorderen
Bereiche der tunnelartigen Einbuchtunger 131 dargestellt. Die Hinweiszahlen 171,
181 und 191 zeigen Bereiche einer progressiven Verkleinerung des Kurvenradius der
sich nach unten erstreckenden Erhebungen sowie solche Bereiche an, bei denen die
Winkel der vorderen und aneinander angrenzenden Oberflächenbereiche progressiv stumpfer
werden.
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Im Ruhezustand wird der Schiffskörper von den drei Stützbereichen
14 und den äußeren Stützbereichen 15 getragen, und der Wasserpegel erstreckt sich
nur teilweise in den tunnelförmigen Einbuchtungen, was sich aus den Darstellungen
ergibt. Bei einer Vorwärtsbewegung des Schiffes bzw. Bootes wird das Wasser von
den Stützbereichen in die tunnelartigen Einbuchtungen 13 verdrängt. Dieses verdrängte
Wasser, das teilweise in Form eines aufgerührten Schaumes und teilweise in Form
einer Welle vorliegt, hebt den Schiffskörper 12 an, wobei eine derartige Anhebung
einen sehr viel einfacheren und wirkungsvolleren Antrieb durch das Wasser als bei
herkömmlichen Schiffsverdrängungskörpern ermöglicht. Da die Seiten 16 des Rumpfes
12 vertikal verlaufen und da die Verbindung der Unterseite 11 mit den Seiten 16
einen spitzen Winkel bildet, wird, wenn überhaupt, nur eine sehr geringe Antriebsleistung
zur Erzeugung großer Bugwellen vergeudet, da weitgehend das gesamte von den äußeren
Stützbereichen 15 verdrängte Wasser in die äußeren tunnelartigen Einbuchtungen 13
verdrängt und zur Anhebung des Schiffskörpers 12 sowie zur Verringerung des Strömungswiderstandes
benutzt wird.
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In Figur 4 sind quergerichtete Umrißlinien an aufeinanderfolgenden
Bereichen 171, 181 und 191 des aufstrebenden Teils an der Unterseite des Schiffskörpers
aus Figur 2 dargestellt. Hieraus ergibt sich, daß die Umrißlinien bei ihrer Annäherung
an die Zentren der Stützbereiche nicht mehr parallel zum unteren Teil der Stützbereiche
verlaufen. Es ergibt sich, daß die Umrißlinien in dieser Region zunächst bei 171
einen abnehmenden Kurvenradius an der äußeren Basis der Stützbereiche aufweisen,
wonach die zusammentreffenden Umrißlinien ein mittelmäßig scharfes bzw. spitzes
V
(bei 181) bilden und anschließend nach einer Verflachung in ein flaches oder stumpfes
V (bei 191) übergehen.
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Während in der obigen Ausführungsform der Querschnitt der tunnelartigen
Einbuchtungen als allgemein sinusförmige Kurve dargestellt ist, können auch zahlreiche
andere Formen verwendet werden.
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Es ergibt sich, daß ein entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildeter
Rumpf einen kontinuierlich verwendbaren Zwischenraum über die Weite bzw. Breite
des Bootes oder Schiffes ermöglicht.
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Der Bootskörper nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht folgende
Eigenschaften: Eine große Tragkapazität bei einer relativ kurzen Länge; eine gute
Manövrierfähigkeit; eine schnelle und bequeme Fortbewegung auch in rauhem Wasser
infolge der Fähigkeit einer weichen Landung; ein gute Stabilität; die Fähigkeit
einer Glättung auch bei relativ geringen Geschwindigkeiten, so daß bei geringen
und hohen Geschwindigkeiten ein wirkungsvoller Betrieb möglich ist; eine gute Manövrierfähigkeit
auch bei geringen Geschwindigkeiten; die Fähig keit, auf einem engen Kreis ohne
Seitenverschiebung zu drehen, und zwar bei hohen oder niedrigen Geschwindigkeiten;
eine sichere Auf lauffähigkeit; ein geringes Stoßen oder Stampfen; eine kleine Bugwelle
und wenig Wasserspritzer; die vertikalen Decksprungseiter ermöglichen eine einfache
Anbringung von Schwertgliedern oder Schlingerkielen zum Segeln.
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Ein nach der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Schiff oder Bot
findet eine vielfältige Anwendung in bezug auf Vergnügungs-, kommerzielle, industrielle
und militärische Zwecke. Darüberhinaus können die Schiffskörper nach der vorliegenden
Erfindung aus irgendeinem der für derartige Zwecke bekannten Material aufgebaut
sein.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf einen kleinen Schiffskörper
beschrieben wurde, können selbstverständlich auch Schiffskörper
einer
erheblichen Verdrängung nach der Erfindung ausgebildet sein. So sollen beispielsweise
auch sehr große Schiffskörper wie beispielsweise Frachtschiffe unter die Erfindung
fallen.
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Es wird ferner angenommen, daß die Merkmale der Erfindung auch bei
Flugzeugunterseiten angewendet werden können, wobei das Flugzeug unter Ersatz der
Landeräder usw. auf dem Wasser landen kann.
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Es kann auch sein, daß zukünftig Landebahnen als Wasserflächen ausgebildet
sind, die keine Instandsetzungsarbeiten erfofderlich machen, große Fahrwerksgewichte
in großen Flugzeugen vermeiden und die Gefahr von Reifenschäden beim Abheben und
Landen verhüten.
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Im Rahmen der Erfindung sind ferner zahlreiche Abwandlungen möglich.
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Patentansprüche