DE4127939A1 - Rumpfanordnung bei trimaranen - Google Patents

Description

Unabhängig von Größe und Geschwindigkeit bildet das Sekundär­ wellensystem eines beliebigen Schwimmkörpers (ob Plastikente oder Supertanker) bei ausreichender Wassertiefe einen immer konstanten Winkel, den sogenannten kelvinischen Winkel, von 19°, 28′ mit seiner Längsachse (SANDERS, H.-E. "Hydrodynamics in Ship Design").

Grundsätzlich wird bei der Erzeugung von Wellen Energie verbraucht, die sich letztlich in Form des Wellenwiderstandes bemerkbar macht und als Vortriebsenergie verloren geht. Durch gezielte Form­ gebung kann der Wellenwiderstand bei konventionellen Einrumpf­ schiffen reduziert werden, indem man die Wellenentstehungsorte, wenn möglich, derart plaziert; daß günstige Interferenzen (Ober­ lagerungen), zumindest keine Resonanzen der verschiedenen Teil­ wellen des Systems auftreten.

Als günstige Interferenz bezeichnet man ein Wellensystem, in dem sich die Einzelwellen durch Zusammentreffen von Wellenberg und Wellental teilweise kompensieren. Trifft etwa ein Wellental der Bugwelle auf das Heck des Schiffes, wird die Entstehung der Heck­ welle (Berg) behindert, d. h. die Verlustenergie in der Bugwelle wird durch die Glättung der Heckwelle teilweise zurückgewonnen.

Günstige Interferenzen treten auf, wenn ein ungerades Vielfaches der halben Wellenlänge der Schiffslänge entspricht, wenn also L = λ×n, worin n = 1, 3, 5, 7, . . . und λ = Wellenlänge bedeuten.

Diese Gesetzmäßigkeit wird in der Praxis kaum berücksichtigt, wenn sich im Frachtverkehr sehr viele Parameter überschneiden.

Umgekehrt treten ungünstige Interferenzen (Resonanzen) auf, wenn ein geradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge gleich der Schiffslänge entspricht. Dies ist der Fall, wenn ein Schiff den Geschwindigkeitsbereich der kritischen Verdrängerfahrt erreicht, die sogenannte Rumpfgeschwindigkeit, d. h. die Wellenlänge ist gleich der Schiffslänge, wobei die Schiffsgechwindigkeit der Wellenfortschrittsgeschindigkeit entspricht.

Diese Wellen- oder Rumpfgeschwindigkeit ist von konventionellen Verdrängerschiffen kaum zu erreichen und stellt somit die Ge­ schwindigkeitsgrenze für alle Verdrängertypen dar.

Demgegenüber besteht bei Trimaranen die erfindungsgemäße Möglich­ keit, durch gezielte Anordnung der beiden äußeren Rümpfe die einzelnen Wellensysteme derart zu beeinflussen, daß sie sich gegenseitig kompensieren, wie es in der einzigen Figur der Zeich­ nung dargestellt und in den Ansprüchen beansprucht ist. Demzu­ folge besteht die Erfindung vor allem darin, daß der mittlere Rumpf mit seinem Bug vor der Schiffsquerebene liegt, die durch die Bugs der beiden Seitenrümpfe definiert ist.

Dabei ist erfindungsgemäß das vordere Lot 1 jedes Außenrumpfes 2, 3 in das sekundäre Bugwellensystem 4 des mittleren Rumpfes 5 gelegt. Dadurch muß für die Erzeugung der jeweiligen Bugwelle der äußeren Rümpfe 2, 3 weniger Energie aufgebracht werden, weil eine Hälfte des Wellensystems schon existiert.

Durch den Versatz des mittleren Rumpfes 5 einerseits und der Außenrümpfe 2, 3 andererseits, relativ zueinander in Längsrichtung kommt das Hinterschiff des mittleren Rumpfes in den Einfluß­ bereich des Bugwellensystems der Seitenrümpfe und erhält somit einen nach vorne gerichteten Schub.

Querwellen können sich durch geeignete Wahl der Rumpflängen gegenseitig überlagern, um sich so teilweise zu kompensieren.

Die tatsächliche interaktion der Wellensysteme kann in Modell­ versuchen empirisch ermittelt werden, da es sich hier um komplexe dynamische Prozesse mit chaotisdchem Charakter handelt. Dabei kann der Versuchsaufwand relativ gering gehalten werden, da nur ein Vergleich von Einzelrumpf, Catamaran und Trimaran notwendig ist. Die Rumpfform ist dabei nebensächlich. Im Prinzip könnten auch Vierkanthölzer dazu benutzt werden. Entscheidend ist in erster Linie der "Wirkungsgrad" des Trimarans, der sich aus dem Verhältnis des Gesamtwiderstandes des Trimarans und dem 3fachen Einzelrumpfwiderstand bei gleicher Geschwindigkeit ergibt.

Die Leistungseinsparung ergibt damit zu

ΔP = (1-η_T)×100%

Durch die Rumpfanordnung ergibt sich eine Relativ große Deckfläche, so daß ein Einsatz als Passagierschiff in vorteilhafter Weise möglich ist.

Claims (3)

1. Rumpfanordnung für Wasserfahrzeuge mit drei Rümpfen (Trimaran), dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rumpf mit seinem Bug vor der Schiffsquerebene liegt, die durch die beiden Bugs der seitlichen Rümpfe gekennzeichnet ist.

2. Rumpfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bugs der Seitenrümpfe (2, 3) soweit gegenüber dem Bug des mittleren Rumpfes (5) nach hinten versetzt angeordnet sind, daß bei einer als optimal ausgelegten Fahrgeschwindigkeit das vordere Lot jedes Seitenrumpfes im sekundären Bugwellen­ system des mitteleren Rumpfes liegt.

3. Rumpfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinterschiff des mittleren Rumpfes (5) im Einfluß­ bereich der Bugwellensysteme der Seitenrümpfe (2, 3) liegt.