DE3924362A1 - Ship for operating at high or low speed - has stern part of hull which can be raised above water line - Google Patents
Ship for operating at high or low speed - has stern part of hull which can be raised above water lineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schiffsrumpf, der einer Langsam- und einer Schnellfahrt angepaßt werden kann gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hull, the adapted to a slow and a fast drive can be according to the preamble of the claim 1.
Normalerweise ist die Rumpfform eines Schiffes für eine vorgegebene Geschwindigkeit konstruiert. Bei Geschwindigkeiten, welche von der Geschwin digkeit abweichen, für die die Rumpfform kon struiert worden ist, verschlechtern sich die Eigenschaften der gewählten Rumpfform im Hinblick auf den angestrebten minimalen Widerstand. Es ist deshalb bekannt, Schiffsrümpfe mit einer veränder baren Geometrie zu schaffen mit dem Ziel, eine gute Geschwindigkeitsleistung bei stark unter schiedlicher Geschwindigkeit während der Langsam- und der Schnellfahrt zu erzielen.Usually the hull shape is a ship designed for a given speed. At speeds which depend on the speed for which the hull shape is con has been structured, the deteriorate Characteristics of the selected hull shape with regard to the desired minimal resistance. It is therefore known hulls with a change creating geometry with the aim of creating a good speed performance at strongly below different speeds during slow and to achieve the fast ride.
So ist es bekannt, am Heck des Schiffsrumpfes eine Klappe im Schiffsboden anzulenken, die bis zum Spiegel des Rumpfes reicht und für die Schnellfahrt nach unten ausgestellt oder bei Langsamfahrt nach oben an den Schiffsrumpf angeklappt wird (US-PS 36 78 874). Bei Schnellfahrt soll dadurch die Strömung nach unten abgelenkt werden, so daß sich der Widerstand verringert und bei höheren Geschwin digkeiten die Leistung verbessert. Bei einem der artigen Schiffsrumpf kann durch Ausstellen der Klappe zusätzlicher Auftrieb erzeugt werden, was die Fähigkeit zum Gleiten des Schiffes fördert. Da jedoch die grundsätzliche Form des Rumpfes nicht geändert wird, ist der Leistungsgewinn nicht signifikant, sofern nicht sehr hohe Geschwindig keiten gefahren werden. Das gilt insbesondere dann, wenn der prismatische Koeffizient (Cp), die Längs position des Auftriebsschwerpunktes (LCB) und die eingetauchte Fläche des Spiegels (AT) der Rumpfform typisch für einen Rumpf nach dem sogenannten Ver drängungstyp sind. Hierfür gelten z.B. Werte für Cp von 0,5 bis 0,57 und für LCB von 0 bis 5% der Länge der Wasserlinie hinter ihrer Mitte, sowie AT von 0 bis 15% der eingetauchten (Spanten) Fläche in der Mitte des Schiffes.So it is known, one at the stern of the hull Hinged flap in the ship's floor, which up to Mirror of the fuselage is enough and for the fast ride issued downwards or when traveling slowly is folded up onto the hull (US-PS 36 78 874). At high speed, this should Flow can be deflected downward, so that the resistance decreases and at higher speeds performance improves. At one of the Like a hull can be exhibited by Flap generating additional buoyancy what promotes the ability to slide the ship. There however, the basic shape of the hull is not is changed, the performance gain is not significant unless very high speed be driven. This is especially true if the prismatic coefficient (Cp), the longitudinal position of the center of gravity (LCB) and the immersed surface of the mirror (AT) of the fuselage shape typical of a hull according to the so-called Ver are push type. For this, e.g. Values for Cp from 0.5 to 0.57 and for LCB from 0 to 5% of Length of the waterline behind its center, as well as AT from 0 to 15% of the immersed (frame) area in the middle of the ship.
Bekanntlich bildet der prisamtische Koeffizient (Cp) ein Kriterium für die Feinheit des Unter wasserbereiches des Schiffes. Dabei ist Cp das Verhältnis (der Quotient) vom Verdrängungsvolumen zu dem Volumen des prismatischen Körpers, der dieselbe Länge und dieselbe konstante Querschnitts fläche aufweist wie die eingetauchte Querschnitts fläche des Mitschiffsspantes. Eine für niedrige und mäßige Geschwindigkeiten taugliche Rumpfform hat ihre Hauptverdrängung im Mittelschiff-Bereich und weist feine Enden auf. Typische Cp-Werte sind dann die angegebenen. Für höhere Geschwindigkeiten muß mehr Volumen an den Enden plaziert werden (besonders am hinteren Ende des Schiffes) und typische Cp-Werte sind dann 0,6 bis 0,65.As is well known, the prismatic coefficient forms (Cp) a criterion for the subtlety of the sub water area of the ship. Cp is that Ratio (the quotient) of the displacement to the volume of the prismatic body that same length and same constant cross section area as the immersed cross-section area of the midship bulkhead. One for low and moderate speeds suitable hull shape has its main displacement in the middle aisle area and has fine ends. Typical Cp values are then the specified. For higher speeds more volume needs to be placed at the ends (especially at the aft end of the ship) and typical Cp values are then 0.6 to 0.65.
Eine der vorstehend bekannten Schiffsrumpfaus bildung ähnliche Rumpfkonstruktion sieht eine vor dem Spiegel und der Schraube des Schiffes endende Klappe vor, welche im Schiffsrumpf angelenkt ist (US-PS 39 38 458). Sie dient ebenfalls in ihrer abwärts geschwenkten Lage dazu, die Strömung nach unten abzulenken. Bei derartigen Rumpfkonstruktionen ergeben sich die beschriebenen Nachteile. Insbeson dere wird durch sie nichts für die Leistungsfähig keit gewonnen, wenn das Schiff in der entscheidenden Phase des Halbgleitens bzw. der Halbverdrängerfahrt im Bereich von Froude-Zahlen zwischen 0,4 und 1,0 betrieben wird. Bekanntlich gibt die Froude-Zahl die Geschwindigkeit des Wasserfahrzeuges als dimensionslose Zahl an. Sie ist definiert alsOne of the previously known hulls Education-like fuselage construction provides one end of the mirror and the screw of the ship Flap that is hinged in the hull (U.S. Patent 3,938,458). She also serves in her downward swiveled position to follow the flow distract below. With such hull constructions the disadvantages described arise. In particular through them nothing becomes efficient won when the ship in the decisive Phase of half gliding or half displacement in the range of Froude numbers between 0.4 and 1.0 is operated. As is well known, there is the Froude number the speed of the watercraft as dimensionless number. It is defined as
worin VB die Bootsgeschwindigkeit in m/s, g die Erdbeschleunigung (9,81 m/s ) und LWL die Länge des Bootes in der Wasserlinie in Metern sind.where VB is the boat speed in m / s, g is the Gravitational acceleration (9.81 m / s) and fiber the length of the Bootes in the waterline are in meters.
Die Erfindung geht von einem ebenfalls vorbekann ten Schiffsrumpf aus, welcher eine für hohe Geschwindigkeiten ausschwenkbare Hecksektion des Rumpfes aufweist, der vor dem Hinterschiff endet, welches unabhängig von der Stellung der Hecksektion seine Position zum Restschiff beibehält (EO-BA 71 763). Die nach unten ausschwenkbare Hecksektion dient ebenso wie die oben beschriebene Klappe dazu, die Strömung nach unten abzulenken und zusätzliche Auftriebskräfte zu erzeugen, wenn hohe Geschwindig keiten erreicht werden sollen. Die Wirkung ist jedoch nicht größer als der Effekt, der mit den Klappen erzeugt werden kann.The invention is based on a previously known out hull, which one for high Swinging out rear section of the Hull that ends in front of the stern, which is independent of the position of the rear section maintains its position to the remaining ship (EO-BA 71 763). The tail section that can be swung down as well as the flap described above, to divert the flow down and additional Generate buoyancy when high speed capabilities should be achieved. The effect is however, no greater than the effect with the Flaps can be generated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schiffsrumpf zur Verfügung zu stellen, welcher besser als die bisherigen Rumpfkonstruktionen für niedrige und hohe Geschwindigkeiten geeignet ist.The invention has for its object a To provide hull which better than previous hull designs for low and high speeds is suitable.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit dem Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. The invention solves this problem with the features of claim 1. Further features of the invention are the subject of the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird durch das Anheben des Hinterschiffes die Rumpfform für die Schnellfahrt so geändert, daß sich eine optimale Form des Restrumpfes für hohe Geschwindigkeiten ergibt. Andererseits wird der Schiffsrumpf für die Langsam fahrt ebenfalls mit einer optimalen Form versehen. Die Größe der eingetauchten Fläche des Spiegels des Restrumpfes kann so gewählt werden, daß sie für hohe Geschwindigkeiten passend ist.According to the invention, by lifting the Aft hull shape for high-speed travel changed so that an optimal form of the Residual hull results for high speeds. On the other hand, the hull becomes slow also has an optimal shape. The size of the submerged area of the mirror of the Residuals can be chosen so that they are for high speeds is appropriate.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Schiffs rumpf im Ganzen für niedrige Geschwindigkeiten richtig ausgelegt werden kann, daß aber nach dem Anheben des Hinterschifffes im Restrumpf eine signifikant günstige Verlagerung der Längsposition des Flächenschwerpunktes (Schwerpunkt des Unter wasservolumens) hinter die Mitschiffsebene eintritt. Obwohl durch das Anheben des Hinterschiffes der Schiffsrumpf effektiv kürzer wird, eignet sich der Rumpf für hohe Geschwindigkeiten. Alle Charakteristiken des Schiffsrumpfes, wie sie durch die vorstehend bezeichneten Paramter definiert sind, werden in bezug auf die neue Länge und die neue Lage des Mitt schiffsquerschnittes im Restrumpf zu Werten, die für hohe Geschwindigkeiten zweckmäßig sind. The invention ensures that the ship overall hull for low speeds can be interpreted correctly, but that after Raising the stern in the hull one significantly favorable shift of the longitudinal position the center of gravity (focus of sub water volume) behind the midships level. Although by lifting the stern of the Ship hull is effectively shorter, the Fuselage for high speeds. All characteristics of the hull as indicated by the above designated parameters are defined in in relation to the new length and the new position of the Mitt ship cross section in the residual hull at values for high speeds are appropriate.
Mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 wird eine völlige Druckrückgewinnung in der Strömung in der Nähe des Hecks ermöglicht.With the features of claim 2 is a complete pressure recovery in the flow in the Near the tail.
Die Verwirklichung des Anspruches 3 ergibt gute Halbgleit- und Gleiteigenschaften.The realization of claim 3 results in good Semi-sliding and sliding properties.
Im Anspruch 4 wird die Möglichkeit genutzt, die den Einfluß des angehobenen Hinterschiffes auf die Trimmung des Restschiffes ausübt. Dadurch werden noch bessere Rumpfformen für Gleitgeschwindigkeiten erzielt, die einen weiter nach hinten liegenden Auftriebs- und Gewichtsschwerpunkt verlangen.In claim 4, the possibility is used that the Influence of the raised aft ship on the Trim the rest of the ship. This will even better hull shapes for sliding speeds achieved that lies further back Demand buoyancy and center of gravity.
Wenn die Längenverhältnisse gemäß dem Patentanspruch 5 gewählt werden, läßt sich die Form des Rumpfes optimal der niedrigen mäßigen oder hohen Geschwin digkeit anpassen, wobei der schlanke Teil des Rumpfes im Heckbereich angehoben wird, sobald auf die Schnellfahrt übergegangen werden soll.If the aspect ratios according to the claim 5 can be selected, the shape of the fuselage optimal of the low moderate or high speed adjust the size, the slender part of the Fuselage in the stern area is raised as soon as on the fast ride is to be skipped.
Mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 ist der anhebbare Teil des Rumpfes auf eine Außenschale des Hinterschiffes beschränkt. Das eröffnet die Mög lichkeit, den Spiegel des Restschiffes nach oben zu verlängern, was für die Schnellfahrt günstig ist. With the features of claim 6 is the liftable part of the fuselage on an outer shell of the Stern ship limited. That opens up the possibility the mirror of the rest of the ship upwards extend what is convenient for high-speed travel.
Zweckmäßig wird die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 7 verwirklicht, mit denen der Antrieb des Hinterschiffes zum Anheben und Absenken gekenn zeichnet ist. Insbesondere ein solcher Antrieb eignet sich zur Verwirklichung der Merkmale des Anspruches 8, die eine besonders einfache Kon struktion ergeben. Bei dieser und bei anderen Aus führungsformen der Erfindung sind die Merkmale des Anspruches 9 zweckmäßig, weil sie die Formgebung des Restschiffes und des Hinterschiffes ausnutzen, um die Teile einwandfrei bei der Heb- und Senkbe wegung zu führen.The invention is expedient with the features of claim 7 realized with which the drive of the stern ship for lifting and lowering is drawing. In particular, such a drive is suitable for realizing the characteristics of the Claim 8, which is a particularly simple Kon structure result. With this and with other Aus embodiments of the invention are the features of Claim 9 useful because it is the shape of the remaining ship and the stern ship, around the parts flawlessly when lifting and lowering to lead the way.
Die Merkmale des Anspruches 10 betreffen eine geänderte Ausführungsform der Erfindung.The features of claim 10 relate to a modified embodiment of the invention.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Aus führungsform näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung wiedergegeben ist.In the following the invention based on an off management form explained in more detail in the figures the drawing is reproduced.
Es zeigenShow it
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung von unten einen Schiffsrumpf gemäß der Erfindung in der für Langsamfahrt vorgegebenen Form, Fig. 1 in a perspective view from below a ship's hull according to the invention in the given for slow speed form,
Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 bei Schnellfahrt, Fig. 2 shows the object of Fig. 1 at fast speed,
Fig. 3 eine abgebrochene Draufsicht auf das Heck des Schiffsrumpfes gemäß der Ausführungs form nach den Fig. 1 und 2 und Fig. 3 is a broken plan view of the stern of the hull according to the embodiment form of FIGS. 1 and 2 and
Fig. 4 schematisch und im teilweisen Längsschnitt den Gegenstand der Fig. 3 in Ansicht. Fig. 4 schematically and in partial longitudinal section the object of Fig. 3 in view.
Der in Fig. 3 nur teilweise wiedergegebene Schiffs rumpf (1) hat ein Hinterschiff (2), welches längs einer gedachten senkrechten Ebene (3) an das Rest schiff (4) anschließt. Eine Außenschale (5) des Hinterschiffes (2) läßt sich mit Hilfe eines hydraulisch betätigten Schubkolbengetriebes (6) vertikal anheben und absenken. Die Schale (2) ist von einer bogenförmigen Schiffswand (8) begrenzt, deren beide Enden (9, 10) mit den benachbarten Enden (11, 12) der Außenwand des Restschiffes (4) fluchten. In abgesenkter Stellung der Hinterschiffs schale (5) hat der Schiffsrumpf schmale Wasser linien, wie bei (14) in Fig. 1 dargestellt. Die Form der Spanten, von denen einige bei (15-17) darge stellt sind, ist flach und breit. Der Spiegel (18) des Schiffsrumpfes taucht nicht in das Wasser ein. Dadurch ist bei Langsamfahrt die sogenannte Druck rückgewinnung der Strömung um den Schiffsrumpf er leichtert, wodurch sich der Widerstand vermindert. The only partially reproduced in Fig. 3 hull ( 1 ) has a stern ( 2 ), which is along an imaginary vertical plane ( 3 ) to the rest of the ship ( 4 ). An outer shell ( 5 ) of the stern ( 2 ) can be raised and lowered vertically with the aid of a hydraulically operated thrust piston gear ( 6 ). The shell ( 2 ) is delimited by an arcuate ship wall ( 8 ), the two ends ( 9 , 10 ) of which are aligned with the adjacent ends ( 11 , 12 ) of the outer wall of the remaining ship ( 4 ). In the lowered position of the stern ( 5 ), the hull has narrow water lines, as shown at ( 14 ) in Fig. 1. The shape of the frames, some of which are shown at ( 15-17 ), is flat and wide. The mirror ( 18 ) of the hull is not immersed in the water. As a result, the so-called pressure recovery of the flow around the hull is facilitated during slow travel, which reduces the resistance.
Wenn der in Fig. 4 nicht dargestellte Schubkolben in seinen Zylinder (19) eingefahren ist, hebt sich die Schale (5) des Hinterschiffs (2) aus ihrer in Fig. 1 gezeichneten und in Fig. 4 gestrichelt bei (19) wiedergegebenen Stellung senkrecht nach oben an. Hierbei hebt sich auch die in der Mitte der Schale befestigte Rohrsäule mit an, die in den zylindri schen Festlagern (21 und 22) senkrecht geführt ist. Die Festlager sind im Restschiff (4) bzw. in dem unbeweglichen Teil des Hinterschiffes befestigt.When the thrust piston (not shown in FIG. 4) has moved into its cylinder ( 19 ), the shell ( 5 ) of the stern ( 2 ) lifts vertically from its position shown in FIG. 1 and shown in broken lines in FIG. 4 at ( 19 ) upwards. This also raises the tubular column fastened in the middle of the shell, which is guided vertically in the cylindrical fixed bearings ( 21 and 22 ). The fixed bearings are fixed in the rest of the ship ( 4 ) or in the immovable part of the stern.
Infolge der rechtwinklig zur Schiffslängsachse (23) einspringenden Absetzflächen (24 und 25), der sich daran anschließenden konvergierenden Seiten flächen (26, 27) und der leicht nach außen gewölbten Rückwand (28) des festen Teils des Hinterschiffes, denen korrespondierende Flächen der Außen schale (5) entsprechen, welche die Außenschale (5) innen begrenzen, ergibt sich ein Formschluß, welcher die Drehung der Schale (5) um die Achse der Rohr säule (20) ausschließt. Diese Schale (5) umfaßt außerdem den Boden (29) des gesamten Hinterschiffes (2) einschließlich eines Deckes (30), auf dem das Lager der Kolbenstange des Schubkolbengetriebes (6) befestigt ist. Dementsprechend ist der Boden des von der Schale eingeschlossenen Hinterschiffes abgesetzt und zwar auch nach oben. Bei dem darge stellten Ausführungsbeispiel läßt sich die Schale (5) des Hinterschiffes (2) so weit aus dem Wasser herausheben, daß ihr größerer Teil oberhalb der Wasserlinie liegt, die bei (31) in Fig. 4 gezeichnet ist, wobei lediglich der der Rückwand (32) des Rest schiffes (4) zugeordnete Teil der Schale knapp in das Wasser eintaucht.As a result of the offset surfaces ( 24 and 25 ) projecting at right angles to the ship's longitudinal axis ( 23 ), the adjoining converging side surfaces ( 26 , 27 ) and the slightly outwardly curved rear wall ( 28 ) of the fixed part of the stern, the corresponding surfaces of the outer shell ( 5 ), which limit the outer shell ( 5 ) inside, there is a positive connection, which excludes the rotation of the shell ( 5 ) about the axis of the tubular column ( 20 ). This shell ( 5 ) also includes the bottom ( 29 ) of the entire stern ( 2 ) including a deck ( 30 ) on which the bearing of the piston rod of the thrust piston transmission ( 6 ) is attached. Accordingly, the bottom of the aft ship enclosed by the shell is set down and also upwards. In the illustrated embodiment, the shell ( 5 ) of the stern ( 2 ) can be lifted so far out of the water that its greater part lies above the water line drawn at ( 31 ) in Fig. 4, only that of the rear wall ( 32 ) of the rest of the ship ( 4 ) assigned part of the shell just dips into the water.
Sobald die aus Fig. 2 ersichtliche angehobene Stellung der Hinterschiffsschale (5) erreicht ist, ergibt sich eine mäßige Vertrimmung des Hecks nach unten, wodurch sich die Rumpfform der Gleitgeschwin digkeit anpaßt. Die flache und breite Spantenform begünstigt den Vorgang des Gleitens, d.h. die Fähigkeit des Restschiffes, sich aus dem Wasser zu heben, wenn sich bei hoher Geschwindigkeit der Wassserdruck auf dem Boden des Restschiffes erhöht. Diese Fähigkeit hängt in hohem Maße, wie eingangs beschrieben, von den geometrischen Gegebenheiten des Rumpfes ab.As soon as the apparent from Fig. 2 raised position of the stern shell ( 5 ) is reached, there is a moderate trim of the stern down, which adapts to the hull shape of the speed. The flat and wide frame shape favors the process of sliding, ie the ability of the rest of the ship to rise out of the water when the water pressure on the bottom of the rest of the ship increases at high speed. This ability depends to a large extent, as described at the beginning, on the geometric conditions of the fuselage.
Da man bei der beschriebenen Rumpfform den schlankeren Teil des Schiffsrumpfes anhebt, sobald schnell gefahren werden soll, wird der Spiegel (18) aus dem Wasser gehoben und eine Randfläche (33) der Rückwand (32) freigelegt, welche einen neuen Spiegel für die Schnellfahrt bildet. Dabei verkürzt sich die wirksame Wasserlinie annähernd um die Länge des Hinterschiffes (2). Der von der Randfläche (33) gebildete Spiegel reicht infolge der vorstehend beschriebenen abgesetzten Form der Schale (5) des Hinterschiffes (2) weit nach oben, was ebenfalls für die Schnellfahrt günstig ist.Since in the described hull shape the slimmer part of the hull is lifted as soon as it is to be driven quickly, the mirror ( 18 ) is lifted out of the water and an edge surface ( 33 ) of the rear wall ( 32 ) is exposed, which forms a new mirror for high-speed travel . The effective waterline is shortened by the length of the stern ( 2 ). The mirror formed by the edge surface ( 33 ) extends far upward as a result of the above-described stepped shape of the shell ( 5 ) of the stern ( 2 ), which is also favorable for fast travel.
Die gestrichelten Linien (14 und 34) geben auch die Grenzen des jeweiligen Unterwasserschiffes (35, 36) wieder.The dashed lines ( 14 and 34 ) also show the boundaries of the respective underwater ship ( 35 , 36 ).
Abweichend von der dargestellten Ausführungsform nach Fig. 4 kann das gesamte Hinterschiff (2) für die Schnellfahrt aus dem Wasser gehoben werden. Insbesondere läßt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung das Hinterschiff mit Hilfe von Lenker getrieben an das Restschiff anlenken. Allerdings ist die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform aus schiffsbautechnischen Gründen besonders einfach zu verwirklichen und daher zweckmäßig.In a departure from the embodiment shown in FIG. 4, the entire stern ( 2 ) can be lifted out of the water for fast travel. In particular, in this embodiment of the invention, the stern can be articulated to the rest of the ship with the aid of a handlebar. However, the embodiment shown in FIG. 4 is particularly simple to implement for shipbuilding reasons and is therefore expedient.
Claims (10)
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DE3924362A DE3924362A1 (en) | 1989-07-11 | 1989-07-22 | Ship for operating at high or low speed - has stern part of hull which can be raised above water line |
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DE3924362A1 true DE3924362A1 (en) | 1991-01-17 |
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DE3924362A Withdrawn DE3924362A1 (en) | 1989-07-11 | 1989-07-22 | Ship for operating at high or low speed - has stern part of hull which can be raised above water line |
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