DE4033067A1 - Vereinfachte form des hinterschiffs fuer binnenmotorschiffe mit flachen boden und 2 propellern - Google Patents

Description

Die Hauptcharakteristiken bei Binnenschiffen ergeben sich nicht nur aus den ökonomischen und betriebstechnischen Anforderungen. Sie sind abgesehen von den baulich- technischen Einschränkungen, in erster Linie von den ört­ lich vorherschenden Bedingungen, wie Tiefgang, Schleusenabmessungen und Durchfahrtshöhen abhängig.

Das Ladungsangebot und die ökonomischen Anforderungen verlangen Schiffsformen, welche immer weiter von einer hydrodynamisch günstigen Ausbildung des Unterwasser­ schiffes abweichen.

Da Binnenschiffe, im Vergleich zu Seeschiffen ohnehin meist in Grenzbereichen betrieben werden (z. B. Flachwasser Einfluß, Breiten-/Tiefgangsverhältnis usw.), sollten Kompromisse gefunden werden, welche sowohl dem Betreiber, als auch dem Schiffbauer zugute kommen.

Der "Entwurfsspirale" folgend, kommt man von einer, dem Verwendungszweck entsprechenden Form zu den Begrenzungen, welche durch die verfügbaren Wassertiefen entstehen. Dieses Kriterium grenzt, bei herkömmlichen Propelleranlagen den Propellerdurchmesser, somit die übertragbare Antriebsleistung und damit wiederum die Geschwindigkeit ein.

Kapitalaufwendige Investitionen, wie z. B. Tunnelierung, gestatten in Grenzen, Erhöhungen der übertragbaren Antriebsleistung. Da genannte Schiffe ohnehin fast immer unter Flachwasserwassereinfluß betrieben werden, ist die Wirtschaftlichkeit solcher baulicher Lösungen fraglich, sofern sie nicht in Übereinstimmung mit anderen Maßnahmen auf das jeweilige Schiff zugeschnitten werden.

Bei den immer breiter werdenden Schiffen, wird meist das Anströmverhalten stark vernachlässigt und es entstehen oft ungewollt "Unterdruckzonen", die erhebliche Nachteile mit sich bringen (Kavitation). Damit werden teuer erkaufte Vorteile (wie größere Propeller durch Tunnelierung) wieder zunichte gemacht.

Es soll nicht das Anliegen dieser Anmeldung sein, die Wirksamkeit einer Tunnelierung anzuzweifeln. Die Tunnelierung ist ganz sicher ein geeignetes Mittel eine gute Anströmung des Propellers zu sichern. Jedoch bei manchen Schiffsformen und den dazu gewählten Propellerabständen müßte die Tunnelierung schon sehr weit vorne beginnen (oft bereits am Beginn des achteren Drittels) um optimale Anströmung zu gewährleisten. Dies ist zu teuer und bringt zu dem einen hohen Verdrängungs­ verlust. Man sollte nicht versuchen in dieser Richtung Kompromisse zu erzielen, sondern klare Lösungen suchen: entweder die auf das Schiff zugeschnittene Tunnelierung mit dem Vorteil einer optimalen Anströmung - den Kosten­ faktor und den Verdrängungsverlust in Kauf nehmend, oder eben eine andere, einfachere und preiswertere Lösung.

Geht man davon aus, daß auf der Saugseite des Propellers bei einer bestimmten Geschwindigkeit (Fahrt durchs Wasser) eine bestimmte Fläche dem primären Zustrombereich zugeordnet ist, diese Fläche mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner wird (im Idealfall, beim frei angeströmten Propeller etwas größer als die Propellerfläche), läßt sich einwandfrei der Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit im Zustrombereich nachweisen. Bei gestörten Zustromverhältnissen, etwa extremen Flachwassereinfluß (Wassertiefe unter Kiel gleich oder kleiner als der Propellerdurchmesser) kommt es zu einer Deformation des Zustrombereichs, und damit zu einer beachtlichen Widerstandserhöhung auf der Saugseite des Propellers. Unter Zuhilfenahme der Grenzschichttheorie lassen sich Ausmaß und Auswirkung der Deformation erahnen (unterschiedlich bei Berg-und Talfahrt bei Flußschiffen) und lassen damit Rückschlüsse auf Widerstandserhöhungen und Druckverhältnisse im Zustrombereich zu. In jedem Fall wird unter diesen Verhältnissen ein erheblicher Einbruch des Propulsionswirkungsgrades eintreten.

Außerdem sind einige weitere Erscheinungen möglich, in besonderen Fällen wahrscheinlich: Überschneidung der Zustromfelder der beiden Propeller, Ablösungen und verstärkte Kavitation.

Dem Trend zum größer werdenden Breiten-/Tiefgangsver­ hältnis folgend, müßten Standardregeln, die den Propellerabstand linear in % von der Schiffsbreite angeben außer Kraft gesetzt werden.

Das beigelegte Diagramm zeigt beispielsweise, als mathe­ matisch nachweisbare Tendenz, den Mittenabstand der Propeller (in progressiver Form), in Abhängigkeit des Verhältnisses: Propellerdurchmesser zu Schiffsbreite, in % Schiffsbreite (CWL). Der Einfluß der Kimmausbildung wird dabei berücksichtigt.

Dies gilt für pontonartige Schiffskörper im Flachwasser, mit flachen Boden, angetrieben durch 2 Propeller.

Die Annahmen sind davon ausgehend, daß:

• a) Die Anströmung der Propeller weitgehend von der Seite erfolgt, damit wird auch der Effekt des "Einsaugens" bei extremen Flachwassereinfluß gravierend gemindert.
• b) Eine flache Schulter die seitliche Anströmung begünstigt.
• c) Im Hinterschiff eine möglichst hohe Verdrängung erreicht werden soll, um die, durch die schwere Maschinenanlage bedingte Hecklastigkeit (achterlichen Trimm) auszugleichen.
• d) Die Strömung nach dem Anhang (Totholz) abreissen kann, bzw soll, Abrisskante erwünscht.
• e) Die Baukosten durch Verwendung von möglichst einfach gekrümmten Platten zu senken sind.
• f) Bei dieser Heckform ein besseres Platzangebot für den Maschinenbereich gegeben ist.
• g) Diese Heckform den Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung und Schalldämmung entgegen kommt.

Das Achterschiff (Unterwasserschiff) ist im Wesentlichen aus drei baulichen Komponenten zusammen gesetzt:

• 1. Ein an der Schulter beginnendes, kurz unter der Konstruktionswasserlinie verlaufendes "Deck". Das Deck ist nicht durchgehend, sondern mit dem im nächsten Punkt genannten Anhang (Totholz) verschnitten.
• 2. Ein sich, von der Schulter an verjüngendes Unter­ wasserschiff (Totholz).
• 3. "Schürzen", die zu den Aussenseiten gesehen, das Ein­ saugen von Luft verhindern sollen.

Der mehrmals in Klammer verwendete Ausdruck "Totholz" hat mit der hier vorgestellten Hinterschiffsform eigentlich nichts mehr gemein, kann aber als ursprünglicher Namensgeber fungieren.

Claims (4)

1. Vereinfachte Form des Hinterschiffes für Binnenmotor­ schiffe mit zwei Schrauben, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Propellerabstand in progressiver Weise mit dem Verhältnis Schiffsbreite zu Propellerdurchmesser wächst.

2. Vereinfachte Hinterschiffsform nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hinterschifform in der Regel aus einfach gekrümmten Platten zusammen setzt.

3. Vereinfachte Hinterschiffsform nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hinterschiffsform aus drei wesentlichen Bauteilen zusammen setzt.

4. Vereinfachte Hinterschiffsform nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß der als Abrißkeil ausgebildete Anhang im Hinterschiff, Totholz genannt, einen maßgeblichen Verdrängungskörper bildet der zudem betriebstechnisch genutzt wird.