DE2749362C3 - Boat hull with a displacement keel below the waterline on each side - Google Patents

Boat hull with a displacement keel below the waterline on each side

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Description

Die Erfindung betrifft einen Bootsrumpf mit einem an jeder Bordseite unterhalb der Wasserlinie angeordneten Verdrängungs-Kimmkiel, welcher einen etwa dreieckigen Querschnitt mit einer konkav gewölbten Unterseite hat und sich über einen beträchtlichen Teil der Bootslänge erstreckt.The invention relates to a boat hull with a on each side of the ship below the waterline arranged displacement keel keel, which has an approximately has a triangular cross-section with a concave underside and extends over a considerable part the length of the boat.

Ein derartiger Bootsrumpf ist aus der US-PS 26 77 139 bekannt.Such a boat hull is known from US Pat. No. 2,677,139.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Kreuzeigenschaft eines Segelfahrzeuges entscheidend von der Gestaltung der Unterwasserlateralfläche beeinflußt wird. Nach Messungen von Gilgenast stellte sich heraus, daß der Rumpf einer Kielyacht nur etwa zu 30% zum notwendigen Lateralauftrieb beiträgt und etwa 70% von der Kielflosse aufgebracht werden.It is also known that the cruising properties of a sailing vehicle are crucial to its design the underwater lateral surface is affected. Measurements by Gilgenast showed that the The hull of a keel yacht only contributes around 30% to the necessary lateral buoyancy and around 70% applied by the keel fin.

Beim Vortriebswiderstand verhält es sich jedochThe same applies to the propulsion resistance

so umgekehrt, hier entfallen auf den Rumpf etwa 75% und auf die Kielflosse etwa 25%. Weiterhin ist bekannt, daß Kielflossen mit einem hohen Seitenverhältnis einen größeren Lateralauftrieb bei geringerem Widerstand besitzen als Kielflossen mit einem niedrigen Seitenverhältnis. so the other way around, here the trunk accounts for about 75% and on the keel fin about 25%. It is also known that keel fins with a high aspect ratio have a have greater lateral buoyancy with less drag than keel fins with a low aspect ratio.

Die Stabilität von Segelfahrzeugen hat entscheidenden Einfluß auf das Segeltragevermögen und damit nicht nur auf das Verhalten bei Krängung durch Winddruck, sondern auch auf die erreichbare Geschwindigkeit. Schnelle Boote besitzen heute überwiegend breite, rundspantige Schiffsformen mit geteiltem Unterwasserlateralplan und schmalen tiefgehenden Kielflossen bzw. Schwertern. Der Ballastantei! beträgt bei Kielbooten ca. 40% bis 50% des Leergewichtes.The stability of sailing vehicles has a decisive influence on the sail carrying capacity and thus not only on the behavior when heeling due to wind pressure, but also on the achievable speed. Today, fast boats predominantly have wide, round-frame ship shapes with a divided underwater lateral plan and narrow deep keel fins or swords. The ballast! amounts to Keel boats approx. 40% to 50% of the empty weight.

Herkömmliche Fahrzeuge mit festen Kimmkielen oder -flössen besitzen bis auf den Vorteil des aufrechten Stehens auf festem Untergrund meist ungünstigere Segeleig^nschaften, die von der größeren Oberfläche und dem geringen Seitenverhältnis der Kiele sowie der mangelnden Anpassung der Kiele an die wechselnden Strömungsverhältnisse am Schiffsrumpf herrührt. Im übrigen werden diese Fahrzeuge meist für Tidengewässer ausgelegt, bei denen ein großer Tiefgang unerwünscht ist und mil schlechteren Segeleigenschaften erkauft wird.Conventional vehicles with fixed keel keels or rafts have the advantage of being upright If the sailing properties are usually less favorable on firm ground, those of the larger surface and the low aspect ratio of the keels as well as the lack of adaptation of the keels to the changing ones Flow conditions on the ship's hull arises. In addition, these vehicles are mostly used for tidal waters designed for which a large draft is undesirable and with poorer sailing characteristics is bought.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Segeleigenschaften von flachgehenden Segelbooten, die mit Rücksicht auf ein Revier mit geringen Wassertiefen ausgelegt sind, zu verbessern.It is therefore the object of the invention to improve the sailing properties of shallow sailing boats, which take into account an area with shallow water are designed to improve.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bootsrumpf der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.To solve this problem, a boat hull of the type mentioned is proposed, which according to the Invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteilt bestehen insbesondere darin, daß die Lateralauftriebskraft eines Segelfahrzeugrumpfes mit Hilfe der Verdrängungs-Kimmkiele mit zunehmender Krängung entscheidend erhöht wird und dadurch eine Verbesserung der Kreuzeigenschaften ermöglicht. Die zur ErzielungThe advantages achieved by the invention are in particular that the lateral buoyancy of a The hull of the sailing vehicle with the help of the displacement keel keels with increasing heel is decisive is increased and thereby enables an improvement in the cruising properties. The one to achieve

so optimaler Kreuzeigenschaften notwendigen Flossenkiele oder Schwerter können flächenmäßig sehr stark verkleinert werden. Auf diese Weise ist es möglich, totz geringen Rumpftiefganges gute Kreuzeigenschaften zu erzielen. Durch die Verringerung der Flossenkiel- bzw. Schwertfläche wird eine Geschwindigkeitserhöhung ermöglicht.such optimal cruising properties necessary fin keels or swords can be reduced very much in terms of area. In this way it is possible, totz low hull draft to achieve good cruising properties. By reducing the fin keel resp. Sword area enables an increase in speed.

Durch die Welleninterferenz des Bugwellensystems mit dem Wellensystem der Verdrängungs-Kimmkiele tritt eine Verringerung des Wellenwiderstandes ein, die ebenfalls zu einer Geschwindigkeitserhöhung führt.Due to the wave interference of the bow wave system with the wave system of the displacement keel keels there is a reduction in the wave resistance, which also leads to an increase in speed.

Die durch den W-förmigen Querschnitt des Bootsrumpfes erzielte hohe Formstabilität vergrößert das Segeltragevermögen und ermöglicht bei kentersicheren Fahrzeugen eine beträchtliche Reduzierung der Ballastmenge. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuges besonders bei leichten Winden erhöht. Der bei flachbodigen Fahrzeugen bei Fahrt in einem Wellental auftretende Stabilitätsverlust, der zum Kentern führenThe high dimensional stability achieved by the W-shaped cross-section of the boat hull increases this Sail carrying capacity and enables a considerable reduction in the amount of ballast in overturning-proof vehicles. This increases the speed of the vehicle, especially in light winds. The at flat-bottomed vehicles when driving in a wave trough occurring loss of stability, which lead to capsizing

kann, tritt nicht auf.can does not occur.

Im übrigen hat das Fahrzeug den bekannten Vorteil von herkömmlichen Kimmkiclem, Schwertbooten und Plattbodenfahrzeugen wie aufrechtes Stehen im trokkengefallenen Zustand auch auf weniger festem Untergrund. Ein weiterer Vorteil gegenüber Fahrzeugen mit Mittelkiel besteht darin, daß ein Festkommen auf Grund beim Segeln am Wind in gekrängter Lage nicht eintreten kann, da sich der Rumpftiefgang mit abnehmender Krängung verringert statt wie beim Miltelkie! vergrößertIn addition, the vehicle has the well-known advantage of conventional Kimmkiclem, sword boats and Flat-bottomed vehicles such as standing upright when dry, even on less firm ones Underground. Another advantage over vehicles with a center keel is that they get stuck can not occur when sailing close to the wind in an inclined position, as the hull draft is with it decreasing heel reduced instead of as with the Miltelkie! enlarged

Die bei vielen Fahrzeugen beim Segeln am Wind bemängelte starke Luvgierigkeit bei zunehmender Krängung, die besonders bei breiten, flachen Fahrzeugen mit völligen Hinterschiffen auftritt und zu einem Geschwindigkeitsverlust führt, wird mit Hilfe der Verdrängungs-Kimmkiele aufgrund ihrer größeren Seitenführungskraft und Richtungsstabilität wirksam vermieden.The lack of windwardness when sailing close to wind in many vehicles with increasing Heeling, which occurs especially in wide, flat vehicles with full aft hulls and to one Loss of speed will result with the help of the displacement keel keels due to their larger size Cornering force and directional stability effectively avoided.

Das besonders bei flachgehenden lUndspantigen Fahrzeugen mil aufgeholten Schwertern oder Fahrzeugen mit kurzem, tiefem Kiel bemängelte starke Rollen auf Vorrnwindkursen aufgrund der fehlenden Unterwasserlateralfläche wird durch den Einsatz der Verdrängungs-Kimmkiele weitgehend vermieden, da sie, ohne die Unterwasserlateralfläche zu vergrößern, als Schlingerkiele mit einem günstigen Abstand von der Rollachse wirksam werden.The strong rolling on forward wind courses, which is particularly criticized in shallow, long-chipped vehicles with fetched swords or vehicles with a short, deep keel due to the lack of underwater lateral surface, is largely avoided by using the displacement keel keels, as they can be used as bilge keels with a cheap, without increasing the underwater lateral surface Distance from the roll axis take effect.

Die bei fast allen Segelfahrzeugen am Wind bei zunehmender Krängung vorhandene Vergrößerung des Abdriftwinkels wird durch den bei zunehmender Krängung immer wirksamer werdenden leewärtigen Verdrängungs-Kimmkiel unter Ansteig der Lateralauftriebskraft bis zu Krängungswinkeln von 30" vermieden.The enlargement of the The leeward angle becomes more and more effective with increasing heel Displacement keel with an increase in lateral buoyancy up to heel angles of 30 "avoided.

Für die Inneneinrichtung eines Segellahrzeuges J5 ergeben sich durch die Anordnung von Verdrängungs-Kimmkielen neue Möglichkeiten der Raumgestaltung, da bei unveränderten Außenabmessungen mehr Volumen für tiefliegende Stauräume und eine besser nutzbare Form mit einer größeren Grundfläche entsteht. Es können auf diese Weise selbst bei kleineren Booten bereits Kojen mit ausreichendem Zwischenraum übereinander angeordnet werden. Die Verdrängungs-Kimmkiele ermöglichen den Einbau von tiefliegenden Seitenschwertern, die den Innenraum nicht beeinträchtigen. Der bei kentersicheren Fahrzeugen notwendige Ballast kann innen losnehmbar großflächig auf beide Verdrängungs-Kimmkiele verteilt werden, um die Massenkrtfie nicht zu konzentrieren und den Trägheitsradius um die Längsachse zu vergrößern. Dadurch wird die Beanspruchung des Rumpfes verringert und eine Verbesserung des Rollverhaltens herbeigeführt Durch die anggestretkte zu den Enden ansteigende Form der Verdrängungs-Kimmkiele wird eine Seitenführungskraft auf den Rumpf ausgeübt die die Kursstetigkeit verbessert ohne die Drehfähigkeii zu verschlechtern. Durch die größere Bodenfläche des Rumpfes mit den schräggestellten vorderen Innenflächen und den scharfen Abrißkanten im hinteren Teil der Verdrängungs-Kimmkiele werden die Gleiteigenschaften des Fahrzeuges verbessertFor the interior of a sailing vehicle J5 result from the arrangement of displacement keel keels new possibilities for interior design, as more volume with unchanged external dimensions for deep storage spaces and a more usable shape with a larger footprint arises. In this way, even with smaller boats, bunks with sufficient space between them can be created be arranged one above the other. The displacement keels allow the installation of deep-set swords that do not affect the interior affect. The ballast required for capsizing-proof vehicles can be detached on the inside over a large area be distributed to both displacement keel kills so as not to concentrate the mass force and the To increase the radius of gyration around the longitudinal axis. This reduces the stress on the trunk and an improvement in the rolling behavior brought about by the knitted to the ends the increasing shape of the displacement keels exerts a cornering force on the fuselage the course stability improves without impairing the ability to rotate. Due to the larger floor area of the Fuselage with the inclined front inner surfaces and the sharp tear-off edges in the rear part of the Displacement keels improve the gliding properties of the vehicle

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further refinements of the invention are characterized in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird irn folgenden anhand dieser Zeichnung näher beschriebenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be explained in the following with reference to described in more detail in this drawing

In Fi g. 1 wird die Form des Verdrängungs-Kimmkieles in der Seitenansicht dargestellt wobei die Kurve (B) die obere Einlauflinie in den Rumpf, die Kurve (F) die untere Begrenzungslinie des Verdrängungs-Kimmkieles und die nahezu vertikal stehende, nur in einer Richtung zu den Schiffsenden hin nach innen gekrümmte Fläche (J) (schraffiert) die Außenseite des Verdrängungs-Kimmkieles darstellt.In Fi g. 1 the shape of the displacement keel keel is shown in side view, with curve (B) the upper line entering the hull, curve (F) the lower boundary line of the displacement keel keel and the almost vertical one, only in one direction to the ends of the ship inwardly curved surface (J) (hatched) represents the outside of the displacement keel.

In Fig.2 wird der Hauptspantquerschnitt des Bootsrumpfes mit den beiden Verdrängungs-Kimmi'.ielen an Bb.- und Stb.-Seite (schraffiert) dargestellt. Die Fläche (I) gibt die nahezu vertikal stehende Außenseite, die Fläche (K) die nach unten und innen gewölbte Unterseite des Verdrängungs-Kimmkieles wieder.In Fig. 2 the main bulkhead cross-section of the boat hull with the two displacement chimneys on the port and starboard side (hatched) is shown. The surface (I) shows the almost vertical outside, the surface (K) the downward and inward curved underside of the displacement keel.

In Fig. 3 wird ein \usführungsbeispiel der Neigung der Außenseite (I) bis maximal 15° aus der Vertikalen nach außen gegeben.In Fig. 3, an example of the inclination of the outside (I) up to a maximum of 15 ° from the vertical to the outside is given.

In F i g. 4 wird ein Ausführungsbeispiel der Neigung der Außenseite (I) bis max. 5f nach innen gegeben. Dieser Querschnitt eignet sich besonders für kleinere GFK-Boote, die in einem Stück entformt werden sollen.In Fig. 4 an embodiment example of the inclination of the outside (I) up to a maximum of 5 f inwards is given. This cross-section is particularly suitable for smaller GRP boats that are to be demolded in one piece.

F i g. 5 zeigt die besondere Form der Hinterschiffsspanten (Bb-Seite v. 0—4) des Verdrängungs-Kimmkieles (schraffiert) mit der charakteristischen scharfen V-Form an der Kielunterseite.F i g. 5 shows the special shape of the stern frame (port side v. 0-4) of the displacement keel (hatched) with the characteristic sharp V-shape on the underside of the keel.

F i g. 6 zeigt die besondere Form der Vorschiffsspanten (Bb-Seite v. 5—10) des Verdrängungs-Kimmkieles (schraffiert) mit der charakteristischen abgerundeten Unterseite. Zu bemerken ist hier, daß der Radius der Unterseite nach vorn hin zunimmt.F i g. 6 shows the special shape of the foredeck frames (port side v. 5-10) of the displacement keel (hatched) with the characteristic rounded underside. It should be noted here that the radius of the Underside increases towards the front.

F i g. 7 stellt den in F i g. 5 und 6 angegebenen Schnitt X-Xdar, der unter 15° Neigung zur Horizontalen durch den Verdrängungs-Kimmkiel (Bb-Seite) geführt wird. Hieraus ist die Tragflügelprofilform des Verdrängungs-Kimmkieles zu erkennen, die bei zunehmender Krängung wirksam wird. Die Saugseite des Profils zeigt zur Windrichtung und die Druckseite des Profils zeigt zur Anströmrichtung des Wassers beim Segeln am Wind.F i g. 7 represents the in F i g. 5 and 6 indicated section XX , which is performed at an inclination of 15 ° to the horizontal through the displacement keel (port side). From this, the airfoil profile shape of the displacement keel can be seen, which becomes effective with increasing heel. The suction side of the profile points to the wind direction and the pressure side of the profile points to the flow direction of the water when sailing close to the wind.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Bootsrumpf mit einem an jeder Bordseite unterhalb der Wasserlinie angeordneten Verdrängungs-Kimmkiel, welcher einen etwa dreieckigen Querschnitt mit einer konkav gewölbten Unterseite hat und sich über einen beträchtlichen Teil der Bootslänge erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Verdrängungs-Kimmkieles an ihrer tiefsten Stelle eine Kontur (L) aufweist, die der Halbschwingung einer Sinuskurve nahekommt, deren halbe Wellenlänge dem Abstand des tiefsten Punktes der Kiel-Unterseite vom Einlauf des Kieles in den horizontalen Bootsboden und deren Doppelamplitudenwert der Kieltiefe (H)unxtr dem horizontalen Bootsboden entspricht, wobei die Unterseitenlänge (M) des Kieles 80% der größten halben Bootsbreite (WJbeträgt (siehe F i g. 2 bis 4).1. Boat hull with a displacement keel keel arranged on each side below the waterline, which has an approximately triangular cross-section with a concavely curved underside and extends over a considerable part of the boat length, characterized in that the underside of the displacement keel keel at its deepest Place has a contour (L) that comes close to the half-oscillation of a sine curve, the half-wave length of which corresponds to the distance of the lowest point on the underside of the keel from the entry of the keel into the horizontal boat bottom and whose double amplitude value corresponds to the keel depth (H) unxtr to the horizontal boat bottom, where the underside length (M) of the keel is 80% of the largest half of the boat's width (WJ is (see Figs. 2 to 4). 2. Bootsrumpf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (A) des Verdrängungs-Kimmkieles, am hinteren Ende der Konstruktionswasserlinie (DWL) beginnend, 95% der Konstruktionswasserlinienlänge beträgt (siehe F i g. 1).2. Boat hull according to claim 1, characterized in that the length (A) of the displacement keel keel, beginning at the rear end of the construction waterline (DWL) , is 95% of the construction waterline length (see FIG. 1). 3. Bootsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Einlauflinie (B) des Verdrängungs-Kimmkieles in den Bootsrumpf von der Seite gesehen sich der Form einer Trochoidenwelle annähert, deren Wellenhöhe (D) ca. 7% der Bootswellenlänge (C) beträgt und deren größter Abstand (E) von der Konstruktionswasserlinie (DWL) 5% der Wellenlänge (C) beträgt (siehe Fig. IJi3. Boat hull according to claim 1, characterized in that the upper inlet line (B) of the displacement keel keel in the boat hull, seen from the side, approximates the shape of a trochoid wave, the wave height (D) of which is approximately 7% of the boat wave length (C) and whose greatest distance (E) from the construction waterline (DWL) is 5% of the wavelength (C) (see Fig. IJi 4. Bootsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzungslinie (F) des Verdrängungs-Kimmkieles die Form einer flachen Parabel hat, deren tiefster Punkt auf der halben Länge der Konstruktionswasserlinie (DWL) liegt und deren gröfster Abstand (G) von der Konstruktionswasserlinie (DWL) dem doppelten Wert der Kieltiefe (HJ entspricht (siehe F ig. 1 und 2).4. Boat hull according to claim 1, characterized in that the lower boundary line (F) of the displacement keel keel has the shape of a flat parabola, the lowest point of which is half the length of the construction waterline (DWL) and the greatest distance (G) from the Construction waterline (DWL) corresponds to twice the value of the keel depth (HJ (see Figs. 1 and 2). 5. Bootsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sichelförmige Außenseite (I) des Verdrängungs-Kimmkieles, nahezu vertikal stehend, in den Grenzen von 15" nach außen bis 5° nach innen geneigt und nur in einer Richtung von ihrer breitesten Stelle zu den Schiffsenden nach innen gekrümmt ist.5. Boat hull according to claim 1, characterized in that the crescent-shaped outside (I) of the displacement keel, standing almost vertically, inclined within the limits of 15 "outward to 5 ° inward and only in one direction from its widest point the ends of the ship is curved inward. 6. Bootsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter 15° zur Horizontalen in Wasserlinienebene geführter Schnitt durch den Verdrängungs-Kimmkiel die Form eines unsymmetrischen Tragflügelprofils annimmt, dessen größte Dicke (O) etwa bei 40% seiner Länge (P) von vorn gemessen liegt, dessen Dicke (O) ca. 15% seiner Länge (P) beträgt und dessen Sehne einen Winkel von 2° bis 3° zur vertikalen Miltellängsschiffsebene einnimmt (siehe F i g. 7).6. Boat hull according to claim 1, characterized in that a section guided at 15 ° to the horizontal in the waterline plane through the displacement keel takes the form of an asymmetrical hydrofoil profile, the greatest thickness (O) of which is about 40% of its length (P) from the front is measured, the thickness (O) of which is approx. 15% of its length (P) and the chord of which assumes an angle of 2 ° to 3 ° to the vertical plane of the ship's length (see FIG. 7).
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