DE2513145A1 - Schiff - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE

DiPL-ΐΝβ. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - DiPu-ΐΝβ. J. RICHTER

MÜNCHEN HAMBURe

Raul Ferreira _{eooo MUNCHEN 2} 25. März 1975

Tal 13

Rua Viriato, 8-10 Telefon (0811)226207/226209

Telegramme: Invenfius München

^LiSSabOn Uns« AUe: 2121-1-9098

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Patentanmeldung

Schiff

Die Erfindung betrifft ein durch Motorkraft angetriebenes Schiff. Frachtschiffe, Passagierschiffe und andere Schiffe herkömmlicher Bauart weisen eine relativ geringe Geschwindigkeit auf, die im Vergleich zum Luftverkehr derart gering ist, daß die HändeIsschifffahrt beachtliche Rückschläge hinnehmen mußte. Ein wesentlicher Hinderungsgrund, der hohen Geschwindigkeiten entgegensteht, ist in dem in das Wasser eintauchenden Schiffsrumpf zu sehen, dessen Volumen mit zunehmender Nutzlast ebenfalls zunimmt.

Auch auf dem Gebiet der Hochseefischerei verursachen die geringen Schiffsgeschwindigkeiten zusätzliche Probleme, nachdem sich die Fischgründe immer weiter von den Küsten entfernen und deshalb aus wirtschaftlichen Gründen im Hinblick auf die langen Anmarsch- und Rückreisestrecken ein längerer Aufenthalt in den Fischgründen

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Konten: Deutsche Bank AG, München, Konlo-Nr. 20/14009 · Posischeck: München 60060-807

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erforderlich ist, weshalb die Fischereifahrzeuge mit Kühleinrichtungen versehen werden müssen, um ein Verderben des Fangs zu verhindern.

Würden Fischereifahrzeuge mit hohen Geschwindigkeiten, fahren können, wäre die Anlandung von Frischfisch möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Frachtschiff, Passagierschiff oder zu anderen Zwecken einsetzbares, mit Motorkraft angetriebenes Schiff so auszugestalten, daß es sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen kann.

Außerdem soll das Schiff derart ausgestaltet werden, daß zusätzlich zu den sehr hohen Geschwindigkeiten eine hohe Stabilität und ein außergewöhnlicher Fahrkomfort, selbst bei rauher See, erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Schiff mit Strahlturbinen als Antriebsmaschinen ausgerüstet ist, wobei nach einer vorteilhaften Ausgestaltung die Bodenaußenfläche des Schiffsrumpfes in Längsrichtung betrachtet mehrere konkave, halbkreisförmige, einander benachbarte Profilierungen aufweist, die voneinander durch Zwischenwände getrennt sind, die sich jeweils kielartig abwäßts erstrecken und Abteilungen bilden, die als Vortriebskammern der entsprechenden Strahlturbinen dienen.

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Durch diese erfindungsgemäße Schiffsbau- und -antriebsart wird nicht nur das Erreichen sehr hoher Geschwindigkeiten ermöglicht, es wird auch ein außerordentlich stabiles und selbst in rauher See hohen Fahrkomfort bietendes Schiff geschaffen, das zudem hinsichtlich Fertigung und Betrieb gegenüber herkömmlichen Schiffen verschiedene Einsparungen ermöglicht.

Für die Herstellung dieser neuen Schiffsbauart wird man vorteilhafterweise eine geeignete, von der beabsichtigten Sühiffsgröße abhängige Werftanlage errichten. Wenn diese Werftanlage jedoch einmal errichtet ist, wird der Bau des erfindungsgemäßen Schiffs unter Verwendung vorfabrizierter Teile für den Schiffsrumpf so einfach und dementsprechend so schnell werden, daß pro Werftanlage ein Schiffstrumpf pro Tag vom Stapel gelassen werden kann. Die verbleibende Schiffsbauarbeit kann außerhalb der Werft vollendet werden.

Da die neue Schiffsbauart mehrere parallele Kiele aufweist, muß die Werft mit entsprechenden Vorkehrungen zum Legen paralleler Kiele ausgestattet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß zwei deltaförmige Flügel auf jeder Seite des Rumpfes in der Wasserlinie angebracht sind.

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Noch eine andere zweckmäßige Ausgestaltung ist es, daß die Abstände zwischen den die Vortriebskammern begrenzenden Wänden im unteren Teil des Rumpfes mit einem geeigneten Kunststoff ausgefüllt, vorzugsweise ausgegossen sind.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung ist es, daß die Anzahl der Strahturbinen der Anzahl der Vortriebskammern angepaßt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist es, daß die Strahlturbinen auf einer am Bug des Schiffes angebrachten Plattform angeordnet sind, die mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Winkels und der Höhe der Strahlturbinen entsprechend dem Eingang der Vortriebskammern versehen ist.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal sind die beiden äußersten kielartigen, die beiden äußeren Profilierungen nach außen begrenzenden Wände gegenüber den kielartigen Zwischenwänden verstärkt. Nach einem weiteren zweckmäßigen Merkmal sind die kielartigen Zwischenwände kürzer als die beiden äußeren kielartigen Wände.

Die äußeren kielartigen Wände sind deshalb dicker und höher als die anderen Wände, da sie die kielartigen Zwischenwände, wie auch die an der Rumpfaußenseite angebrachten Flügel tragen müssen.

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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die kielartigen Wände durch quer verlaufende, über die gesamte Länge des Schiffs mit Abständen voneinander

angeordnete Träger miteinander verbunden sind.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist es, daß die Vortriebskammern vom Heck zum Bug ansteigen, wobei die Neigung in Abhängigkeit von der Schiffslänge zwischen etwa 5 und 7 % liegt.

Noch eine andere zweckmäßige Ausgestaltung ist es, daß die Fläche eines jeden Flügels etwa der eingetauchten Rumpfoberfläche entspricht.

Noch eine andere vorteilhafte Ausgestaltung ist es, daß die Flügel die gleiche Steigung wie der Schiffsboden aufweisen.

Schließlich ist es noch eine zweckmäßige Ausgestaltung, daß die auf den Eingang der Kammern ausgerichteten Strahlturbinen derart angeordnet sind, daß bei hoher Geschwindigkeit der vordere und mittlere Bereich des Schiffes sich aus dem Wasser hebt, derart, daß der Kiel bzw. die Kiele stets im Wasser bleiben.

Durch die besondere Bauart des Schiffsrumpfes ergibt sich eine wesentlich höhere, der Wasserströmung ausge-

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setzte Fläche des Schiffsrumpfes als bei herkömmlichen Schiffsbauarten. Diese Fläche wird durch die Unterseite der Flügel verdreifacht, so daß sich die Nutzlast auf eine wesentlich größere benetzte Fläche und damit eine Reduzierung der spezifischen Flächenbelastung der benetzten Fläche, eine erleichterte Fahrt des Schiffes, eine vollkommene Balance und ein hoher Fahrkomfort ergibt.

Ein Teil der aufgrund seiner Fahrgeschwindigkeit vor dem Schiff gestauten Luftmassen, der von den Kammern unterhalb des Schiffsrumpfes nicht aufgenommen werden kann, wird nach den Schiffsseiten verdrängt und unter den Flügeln hindurchgeführt werden, wodurch die ausgezeichneten Fahr^ und Gleiteigenschaften des Schiffes noch zusätzlich erhöht werden.

Um das Manövrieren des Schiffes innerhalb von Häfen zu ermöglichen, ist es nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung zusätzlich mit einem herkömmlichen Propellerantrieb geringer Leistung ausgestattet.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines arfindungsgemäßeausgebildeten Schiffs, das sieben Vortriebs-

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kammern aufweist und mit vier Strahlturbinen

ausgerüstet ist,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das in Fig. 1

gezeigte Schiff und
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht dieses Schiffs.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist das Schiff zwei äußere, kielartige Wände 1 und sechs kielartige Zwischenwände 2 auf, wobei die Höhe der Zwischenwände 2 geringer ist als die der äußeren Wände 1. Sowohl die äuBeren Wände bzw. Kiele 1 als auch die inneren Wände bzw. Kiele 2 besitzen eine vom Heck zum Bug ansteigende Neigung von etwa 5 - 7 %.

Die Oberfläche des Schiffsrumpfes zwischen jedem Kielpaar besitzt ein konkaves, halbkreisförmiges Profil, derart, daß die Rumpfunterseite insgesamt eine wellenförmige Oberfläche aufweist, wobei die verschiedenen, längs verlaufenden Kiele Kanäle ausbilden.

An der Außenseite der äußeren Wände bzw. Kiele 1 sind Flügel 7 angebracht, die dem Schiff eine deltaförmige Gestalt verleihen und die zur hohen Stabilität und Sicherheit des Schiffes selbst unter schwierigsten Bedingungen beitragen. Die Flügel liegen in der Wasserlinie.

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Die äußeren Wände bzw. Kiele 1 können sich über die Flügel 7 hinaus erstrecken, um entsprechend der gewünschten Konstruktion Wandabschnitte I¹ zu bilden.

Eine!Plattform 4 zum Einbau der Strahlturbinen .5 befindet sich am Bug des Schiffes. Die Strahlturbinen sind durch Vorrichtungen an der Plattform 4 angebracht, die es ermöglichen, ihre Lage hinsichtlich der Höhe und der Ausrichtung ihres Düsenstrahls in Richtung auf den vorderen Teil der entsprechenden Vortriebskammern einzustellen.

Die Plattform ist mit Öffnungen 6 versehen, die es gestattet, die Anzahl der Strahlturbinen entsprechend der beabsichtigten Höchstgeschwindigkeit zu erhöhen. Für An- und Ablegemanöver ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte kleine, herkömmliche Hilfsantriebsmaschine eingebaut.

Die wellenförmige Unterseite des Schiffsrumpfes wird dadurch erzeugt, daß zwischen die verschiedenen Kiele 1 und Formen eingefügt' werden, die zusammen mit den schottenbildenden Zwischenwänden 2 und den äußeren Wänden 1 Formkästen bilden, in die bis zu einer geeigneten Höhe ein geeigneter, verflüssigter Kunststoff eingegossen wird. Nach dessen Abkühlen und Abbinden ist so eine wellenförmige Unterseite des Schiffsrumpfs gebildet worden, die zwischen jedem Kielpaar eine Kammer aufweist, deren oberer Abschluß durch

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ein halbkreisförmiges, konkaves Profil gebildet wird.

Um die Vorteile der neuen Schiffsbauart besser zu verdeutlichen, wird nun lediglich beispielsweise anhand einiger Zahlenwerte der Unterschied zwischen einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schiff betrachtet.

Nimmt man an, daß das erfindungsgemäß ausgestaltete Schiff eine Länge von 300 m und eine Breite von 50 m

2 aufweist, so ergibt sich eine Fläche von 15.000 m .

Da jeder Flügel etwa die gleiche Fläche aufweist, wie der Schiffsrumpf, kann die durch das Schiff zu trans-

2 portierende Last über eine Gesamtfläche von 45.000 m verteilt werden, was die gesamte, auf dem Wasser liegende Fläche ausmacht.

Unterstellt man, daß die zu transportierende Last beispielsweise 180.000 t beträgt, so können vom Schiff pro

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m 4 t getragen werden, denen 2 weitere Tonnen entsprechend dem Eigengewicht des Schiffs hinzugefügt werden sollten.

Unter diesen Bedingungen wird das erfindungsgemäße Schiff

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pro m Fläche 6 t tragen, während ein Schiff der klassischen

2 Bauart 12 t Last zuzüglich 12 t Eigengewicht, d. h. 24 t/m trägt.

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Bei einem klassischen Schiff, das durch Verbrennung von Dieselöl angetrieben wird, sind 15.000 PS für das Erreichen einer Geschwindigkeit von 16 Knoten anzusetzen. Für das erfindungsgemäße Schiff würden 50 Strahlturbinen der Bauart eingesetzt werden, wie sie im Flugzeug Boing727 anzutreffen sind, die ein aus Heizöl gewonnenes Öl, beispielsweise JET-A-I verbrennen.

Die Dieselmaschine verbrennt im Durchschnitt 190 g pro PS/h, während jede Strahlturbine im Durchschnitt pro Stunde 500 kg JET-A-I verbraucht.

Wird beispielsweise angenommen, daß ein mit Dieselmaschine ausgerüstetes Schiff eine Entfernung von 5.000 sm in 13 Tagen zurücklegen wird, so wird der Dieselölverbrauch 889.200 kg betragen. Bei einem Preis von 0,2 DM/kg wird dieser Verbrauch auf 177.840,-- DM belaufen.

Bei einem mit beispielsweise 50 Strahlturbinen ausgerüsteten, erfindungsgemäßen Schiff, bei dem die erreichbare Durchschnittsgeschwindigkeit bei 208 Knoten liegt, werden die 5.000 Meilen in etwa 24 Stunden zurückgelegt und der Verbrauch an JET-A-I wird sich auf 660.000 kg belaufen. Bei einem Preis von annähernd 0,07 DM/kg, wird sich der Gesamtverbrauch auf 42.600,-- DM belaufen.

Diese Berechnung zeigt, daß bei der Anwendung eines erfindungsgemäßen Schiffes eine Einsparung an Brennstoffkosten von 78 % möglich ist.

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2 Während herkömmliche Schiffe, wie erwähnt, pro m eine Last von 24 t aufnehmen müssen, so daß nichts das Gleiten über das Wasser unterstützen kann, wird das erfindungsgemäße Schiff, sobald der Wasserwiderstand auf dem Rumpf überwunden ist, nicht nur aus der

2 2 reduzierten Belastung pro m (6t/m ), sondern auch aus weiteren, nachfolgend beschriebenen Vorteilen Nutzen ziehen.

Der Gasausstoß eines Triebwerks der im Flugzeugtyp Boing 727 benutzten Art erzeugt einen Schub, der aus-

2 reichend wäre, eine Last von 24 t/m vertikal zu stützen.

Die eingetauchte Last entspricht 6 t/m und die Reibungsverluste können etwa auf die gleiche Höhe geschätä: werden, so daß der Schub auf 12 t bzw. 50 % der Leistung der Strahlturbine verringert wird. Unter diesen Umständen wird die annähernde Geschwindigkeit von 1000 km/h des Flugzeugtyps Boing 727 im Falle des erfindungsgemäßen Schiffs auf 500 km/h reduziert. Dieser Wert entspricht einer Geschwindigkeit von etwa 250 Knoten, so daß die angenommene Geschwindigkeit von 208 Knoten bei der Verbrauchsschätzung gerechtfertigt ist.

Die durch die Strahlturbine in der zugeordneten Vortriebskammer bewirkte Verdichtung erfordert die Notwendigkeit einer Entspannung, die den Vortrieb des Schiffes zur Folge hat, sowie den Ausstoß von Gas und Wasser am hinteren Ende der Kammer.

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Die geringe Neigung der einzelnen, den Schiffsrumpf bildenden Kammern (50 Kammern beim betrachteten Ausführungsbeispiel), fördert die Strömung, während die Konstruktion aus Kunststoff wasserabstoßend ist. Auf diese Weise wird die hohe positive Bilanz des Unterschiedes zwischen der auf die Oberfläche gerichteten Aktionskraft und der auf den eingetauchten Teil des Schiffes wirkenden Kraft weiter in Hinblick auf die beabsichtigten hohen Geschwindigkeiten gefördert.

Betrachtet man beispielsweise ein Fahrgastschiff mit den gleichen Abmessungen wie das als Beispiel gewählte Frachtschiff und rüstet man es gleichermaßen mit 50 Strahlturbinen aus, so wird die Verringerung der Nutzlast eine Erhöhung der Geschwindigkeit auf 350 oder 400 Knoten ermöglichen, wobei das Gleiche auch für Kriegsschiffe oder Schnellbote gilt.

Ansprüche:

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Claims (15)

2513H5 - 13 Ansprüche:

1. Durch Motorkraft angetriebenes Schiff, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiff mit Strahlturbinen (5) als Antriebsmaschinen ausgerüstet ist.

2. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenaußenfläche des Schiffsrumpfes in Längsrichtung betrachtet mehrere konkave, halbkreisförmige, einander benachbarte Profilierungen (3) aufweist, die voneinander durch Zwischenwände (2) getrennt sind, die sich jeweils kielartig abwärts erstrecken und Abteilungen bilden, die als Vortriebskanraem der entsprechenden Strahl· turbinen dienen.

3. Schiff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei deltaförmige Flügel (7) auf jeder Seite des Rumpfes in der Wasserlinie angebracht sind.

4. Schiff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fläche eines jeden Flügels (7) etwa der eingetauchten Rumpfoberfläche entspricht.

5. Schiff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den die Vortriefoskammern begrenzenden Wanden (1, 2) im unteren Teil des Rumpfes mit einem geeigneten Kunststoff ausgefüllt, vorzugsweise ausgegossen sind.

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6. Schiff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Anzahl der Strahlturbinen (5) der Anzahl der Vortriebskammem angepaßt ist.

7. Schiff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlturbinen auf einer am Bug des Schiffes angebrachten Plattform (4) angeordnet sind, die mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Winkels und der Höhe der Strahlturbinen entsprechend dem Eingang der ¥ortriebskaraniem versehen ist.

8. Schiff nach den Ansprüchen 1, 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Eingang der Kammern ausgerichteten Strahlturbinen (5) derart angeordnet sind, daß bei hoher Geschwindigkeit der vordere und mittlere Bereich des Schiffes sich aus dem Wasser hebt, derart, daß der Kiel bzvr. die Kiele (1, 2) stets Im Wasser bleiben.

9. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiff als Hilfsantrieb für Manöver innerhalb von Häfen mit einem herkömmlichen Propellerantrieb geringer Leistung ausgestattet Ist.

10. Schiff nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußersten klelartlgen.. die beiden äußeren Profilierungen nach außen begrenzenden Wände (1) gegenüber den kielartigen Zwischenwänden (2) verstärkt sind.

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11. Schiff nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kielartigen Zwischenwände (2) kürzer sind, als die beiden äußeren kielartigen Wände (1).

12. Schiff nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kielertigen Wände (1, 2) durch quer verlaufende, über die gesamte Länge des Schiffs mit Abstand voneinander angeordnete Träger miteinander verbunden sind.

13. Schiff nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebskanmem vom Heck zum Bug ansteigen.

14. Schiff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Vortriebskammern in Abhängigkeit von der Schiffslänge zwischen etwa 5 und 7 % liegt.

15. Schiff nach den Ansprüchen 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (7) die gleiche Neigung wie der Schiffsboden aufweisen.

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