DE580817C - Unterwasserschiffsform mit durch mathematische Linien gebildeten Spanten - Google Patents

Description

Die. sogenannte Maierschiffsform mit ihren dreieckigen, zueinander parallelen Spantquerschnitten soll dem Abfluß des Wassers möglichst gestreckte Bahnen vorschreiben und dadurch den Reibungs- und Wellenwiderstand zu einem Minimum machen. Solange es sich bei dieser Schiffsform um schlanke Schiffe mit dreieckigem Hauptspantquerschnitt handelt, ist der kürzeste Ablauf des Wassers 'ο Tatsache und der Widerstand wirklich ein Minimum. Im praktischen Schiffbau jedoch muß der dreieckige Spantquerschnitt des Vor- und Hinterschiffes in einen rechteckigen Spantquerschnitt des Mittelschiffes übergeführt werden können.

Durch die Erfindung soll eine Unterwasserschiffsform geschaffen werden, bei der nicht nur der Abfluß des Wassers sich auf dem kürzesten Wege vollzieht, sondern bei der ao gleichzeitig auch der Übergang des Spantquerschnittes des Vor- oder Hinterschiffes in den Spantquerschnitt des Mittelschiffes in einer Weise erfolgt, durch die der Reibungsund Wellenwiderstand an diesen Ubergangsstellen nicht erhöht wird.

In der Annahme, daß die kürzesten Abflußlinien notwendigerweise senkrecht verlaufen zu den einzelnen Spantquerschnitten, werden, sobald es sich darum handelt, aus dem dreieckigen Spantquerschnitt in einen rechteckigen Spantquerschnitt überzugehen, die kürzesten Bahnen durch eine Schar von Hyperbeln dargestellt, bei denen die Kimmsente die eine Asymptote darstellt. Die zu diesen Abflußlinien in jedem Punkte senkrechten Spantquerschnitte sind wiederum eine Hyperbelschar, deren Asymptoten nun aber durch die Seiten·: und Bodenlinie des Schiffes gebil- ■ det werden. Dieser neuartige konstruktive Gedanke ist der vorliegenden Schiffsform zugründe gelegt, bei welcher die Spantlinien des Vor- oder Hinterschiffes oder des gesamten Schiffskörpers Hyperbeln mit gemeinsamen Asymptoten sind, deren Schnittpunkt so liegt, daß die Abstände der Scheitel der einzelnen Hyperbeln von ihm nach den Schiffsenden zu größer werden.

Unterwasserschiffsformen mit durch mathematische Linien gebildeten Spanten, die bezüglich der Hauptspantdiagonale ganz oder annähernd symmetrisch sind, sind bekannt. Auch sind Schiffsformen bekanntgeworden, bei denen einzelne Spanten oder Teile dersel- ben die Gestalt von Hyperbeln oder anderen Kegelschnitten haben. Es wird aber keiner dieser Spantrisse aus einer Hyperbelschar gebildet, die von gleichbleibenden Asymptoten aus entwickelt wird. Dieser Umstand aber '-bedeutet den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, und er ist wesentlich für den oben beschriebenen Charakter der Abfluß linien.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Spanten gleichseitige Hyperbeln. Die Asymptoten der Hyperbel-

schar können ferner gleichzeitig die Seiten- und Bodenlinie des Hauptspants bilden.

Strömungsversuche mit einem Modell entsprechend der vorliegenden Erfindung haben den Beweis erbracht, daß die einzelnen Wasserteilchen bei der neuen Schiffsform tatsächlich in der Richtung der vorher eingezeichneten (im Spantenriß gesehen) ebenfalls nach einer Hyperbelschar verlaufenden Bahnen ίο fließen: Es ist dadurch die Gewähr gegeben, daß der Reibungs- und Wirbelwiderstand gegenüber jedem anderen nicht nach diesen Grundsätzen konstruierten Schiffskörper zu einem Minimum wird, welcher Umstand durch den entsprechend verringerten Gesamtwiderstand der vergleichsweise untersuchten Modelle verschiedener Formen zum Ausdruck kam.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel.

Abb. ι ist ein Spantenriß gemäß der Erfindung;

Abb. 2 zeigt den Verlauf der Konstruktionswasserlinie und den zugehörigen Verlauf der Kimmsente;

Abb. 3 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Stevenformen.

Der in Abb. 1 dargestellte Spantenriß ist für das Achterschiff ohne Anhänge gedacht. Er könnte jedoch auch ebensogut für das Vorschiff gelten. Die Gerade MC stellt die Mittschiffsebene dar, während MB die Konstruktionswasserlinie bedeutet und CO eine Parallele zu dieser, welche auch die Bodenlinie sein kann. BO verläuft parallel zu MC und kann gegebenenfalls die Richtung der Seitenwand des parallelen Mittelkörpers andeuten. Die eigentliche Schwimmlinie des Schiffes kann selbstverständlich unter oder über der Konstruktionswasserlinie liegen. Zur geometrischen Festlegung der einzelnen Spanten, d. h. der gleichseitigen Hyperbelteile, ist nun folgendes notwendig: Wie beim Entwurf eines jeden Linienrisses wird nach den besten Methoden, welche man an Hand ausgedehnter Versuchsergebnisse mit Schiffsmodellen in den letzten Jahren bedeutend verbessert hat, die für den jeweiligen Fall günstigste Verdrängungskurve ermittelt (s. Kurve VO der Abb. 3). Nach dieser Kurve ist für jeden einzelnen Spant der Flächeninhalt genau festgelegt. Diesem Flächeninhalt entspricht bei der im vorliegenden Fall beispielsweise gewählten gleichseitigen Hyperbel ein bestimmter Wert MI = Ml'. Desgleichen ergeben sich dann die Abstände MIl, Μ III usw. Aus diesen ergibt sich die Breite der Konstruktionswasserlinie bei den betreffenden Spanten 1, 2, 3 usf. Mit den Punkten I, II usw. sowie mit Hilfe der obenerwähnten Geraden MB, MC₁ CO, OB und der Diago-. nalen MO des Quadrates können die einzelnen Hyperbeln konstruiert werden, wobei die Geraden OB und OC die Asymptoten dieser Hyperbelschar sind. Die Scheitelpunkte aller dieser Hyperbeln sowie auch deren Brennpunkte liegen auf der Diagonalen, oder im vorliegenden Fall auf .der Hauptsente MOj welche, rein geometrisch gesprochen, die X-Achse der ν Hyperbeln darstellt, während die F-Achse senkrecht dazu durch den Punkt 0 geht. In Abb. 2 ist in einem verzerrten Maßstabe der Verlauf der Konstruktionswasserlinie wiedergegeben, und zwar sind die Ordinaten in demselben Maßstabe eingezeichnet wie in Abb. 1, jedoch sind die Spantentfernungen sehr verkürzt gezeichnet. In der gleichen Abbildung ist auch die Kimmsente durch die Kurve X-X wiedergegeben, welche in den Ordinaten denselben Maßstab hat wie in Abb. 1. Die Abb. 3 zeigt in sehr verkleinertem Maßstab den Verlauf der Steven entsprechend Abb. 1. Selbstverständlich gilt dieser Verlauf nur bis zur Konstruktionswasserlinie, welche hier z. B. gleich der Schwimmwasserlinie gemacht wurde, während Heck und Bug im Vergleich zu diesem Verlauf weiter hereingezogen sind, um eine teure, sehr vergrößerte Länge über alles zu verhindern. In Abb. 1 sind außerdem die Trajektorien N¹, N², N², N⁴ eingezeichnet, welche Linien zusammen mit der Hauptsente oder Haupttraj ektorie MO die Hyperbelspanten in jedem Schnittpunkt genau senkrecht durchqueren. Entlang dieser Trajektorien fließen, wie oben näher ausgeführt, die reibungs- und wirbelbildenden Wasserfäden in bislang noch von keiner anderen Schiffsform erreichten Störungslosigkeit. Selbstverständlich können die Hyperbelspanten gegen den parallelen Mittelkörper zu weiter ergänzt werden, so daß sich die Hyperbeläste schließlich sehr nahe an ihre Asymptoten anlegen. Es sind auch deshalb in der zeichnerischen Darstellung alle Trajektorien bis zu den Asymptoten verlängert worden. Im Achterschiff werden die Anhänge in Gestalt von Wellenhosen, Schiffsschrauben, Steuerruder usw. so angebracht, daß sie, insbesondere die Wellenhosen, den mathematischen Verlauf der Hyperbelspanten möglichst unberührt lassen.

Obwohl vorzugsweise die Spanten sowohl im Vor- als auch im Achterschiff Hyperbeln sein sollen, fällt doch auch eine nur teilweise Ausbildung der Spanten als Hyperbeln unter die Erfindung. So brauchen die Spanten nur im Achterschiff oder nur im Vorschiff Hyperbeln darzustellen. Besonders der letzte Fall, wo nur die Spanten des Vorschiffes Hyperbein sind, kann praktisch oft Bedeutung haben, wobei dann die Spanten des übrigen

Schiffskörpers und insbesondere des Achterschiffes die normale oder irgendeine andere Form aufweisen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Unterwasserschiffsform mit durch mathematische Linien gebildeten Spanten, die bezüglich der Hauptspantdiagonale ganz oder annähernd symmetrisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spantlinien des Vor- oder Hinterschiffes oder des gesamten Schiffskörpers Hyperbeln mit gemeinsamen Asymptoten sind, deren Schnittpunkt so liegt, daß die Abstände der Scheitel der einzelnen Hyperbeln von ihm nach den Schiffsenden zu größer werden.
2. 2. Schiffsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanten gleichseitige Hyperbeln sind.
3. 3. Schiffsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Asymptoten der Hyperbelschar gleichzeitig die Seiten- und Bodenlinie des Hauptspants bilden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen