DE590270C

DE590270C - Watercraft

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Publication number: DE590270C
Application number: DEST49444D
Authority: DE
Original assignee: WILHELM STURTZEL DIPL ING
Current assignee: WILHELM STURTZEL DIPL ING
Priority date: 1932-06-10
Filing date: 1932-06-10
Publication date: 1934-01-04

Description

Ein Hauptmerkmal der Entwickelung, die die Verkehrs-technik in den letzten Jahrzehnten genommen hat, ist die Steigerung der Geschwindigkeit der Verkehrsmittel, und es muß Ziel dieser Entwickelung sein, zu Fahrzeugen zu gelangen, die die günstigsten Widerstandseigenschaften bei schnellster Fortbewegung aufweisen.One of the main features of the development that has taken place in traffic engineering over the last few decades has taken is to increase the speed of the means of transport, and the aim of this development must be vehicles to get the most favorable resistance properties with the fastest movement exhibit.

Während die Geschwindigkeit bei Land- und Luftfahrzeugen eine ganz erhebliche Steigerung erfahren hat, ist die Entwickelung einer höheren Geschwindigkeit von hochseefähigen Wasserfahrzeugen nur verhältnismäßig langsam vorwärts gekommen, und die Gründe dafür müssen in der Eigenart der Widerstände liegen, die sich einem fahrenden Schiff im Wasser bieten.While the speed of land and air vehicles is a very significant increase has experienced, is the development of a higher speed of seaworthy Watercraft only advanced relatively slowly, and the reasons for this must be in the nature of the There are resistances that are presented to a moving ship in the water.

Bekannterweise kann man den Widerstand eines Wasserfahrzeuges, wenn man ihn bezüglich seiner Entstehungsursachen untersucht, in drei Teile .zerlegen.As is well known, one can determine the resistance of a watercraft when one regards it its origins investigated, divided into three parts.

ι. den Reibungswiderstand, der in Abhängigkeit von der Größe und Beschaffenheit der vom Wasser benetzten Oberfläche etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit wächst,ι. the frictional resistance, which depends on the size and nature of the the surface wetted by the water grows roughly with the square of the speed,

2. den Formwiderstand, auch wellenbildenden Widerstand genannt, der von der Unterwasserform des Schiffes abhängig ist und etwa mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit wächst.2. The form drag, also called wave-forming drag, that of the underwater shape of the ship and grows with the third power of the speed.

3. den Luftwiderstand, der in Abhängigkeit von Form, Größe und Oberflächenbeschafrenheit der über dem Wasser befindlichen Schiffsteile etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit wächst.3. The air resistance, which depends on the shape, size and surface texture of the parts of the ship located above the water with approximately the square of the speed grows.

Der Einfluß zu 1. läßt sich auf ein Mindestmaß herabdrücken, wenn eine glatte und im Verhältnis zum Deplacement möglichst kleine benetzte Oberfläche gewählt wird. Da die Kugelform nicht gewählt werden kann, sondern auch gleichzeitig günstigen Formwiderstand bietende Linien, also nur eine langgestreckte, nach strömungstechnischen Grundsätzen ausgebildete Form in Frage kommt, muß diese möglichst als Rotationskörper ausgebildet werden, soweit sie vom Wasser benetzt wird, und darf nur die aliernotwendigsten Anhängsel aufweisen.The influence on 1. can be reduced to a minimum if a smooth and The smallest possible wetted surface is selected in relation to the displacement. There the spherical shape can not be selected, but also favorable form resistance at the same time Offering lines, so only one elongated, according to flow technology Fundamentally trained form comes into question, this must if possible as a rotational body trained, as far as it is wetted by the water, and may only be the most essential Have appendages.

Der Einfluß zu 3. läßt sich durch Anpassung an die im Luftschiffbau entwickelte Form auf ein Mindestmaß bringen.The influence on 3. can be adjusted by adapting it to the one developed in airship construction Bring shape to a minimum.

'Beide Einflüsse zu 1. und 3. sind aber nur in geringem Umfang herabzumindern, so daß sie stets einen bedeutenden Anteil am Gesamtwiderstand haben werden.'Both influences on 1 and 3 can only be reduced to a small extent, so that they will always have a significant share in the total resistance.

Es kommt also darauf an, den Einfluß zu 2. so klein wie möglich zu halten.It is therefore important to keep the influence on 2. as small as possible.

Ausgehend von der bei Modellschleppversuchen gewonnenen Erkenntnis, daß der bei hohen Geschwindigkeiten als Hauptwiderstandsanteil erkannte Formwiderstand, der wegen der durch ihn hervorgerufenen Bug- und Heckwellenbildung auch wellenbildender Widerstand heißt, für ganz untergetauchte,Based on the knowledge gained in model towing tests that the high speeds as the main resistance component recognized form resistance, which because of the bow and stern wave formation also means wave-forming resistance, for completely submerged,

nach strömungstechnischen Grundsätzen geformte Körper bei zunehmender Tauchtiefe schnell abnimmt, erscheint es zunächst zweckmäßig, den größten Teil des Deplacements in eine der zu erreichenden Geschwindigkeit entsprechende Tiefe, die durch Modellversuch oder durch Rechnung annähernd genau vorher bestimmt werden kann, zu legen und demgemäß die bekannte, aus einem Unterwasserschiff und einem von diesem durch Stützen oder Arme getrennten Überwasserschiff bestehende Schiffsform so auszugestalten, daß die erstrebte Widerstandsverminderung tatsächlich eintritt.Bodies shaped according to the principles of fluid mechanics with increasing diving depth decreases rapidly, it initially appears expedient to move most of the displacement in a depth corresponding to the speed to be achieved, determined by model experiment or can be determined approximately exactly in advance by calculation, to place and accordingly the known, from an underwater hull and one of this through To design the supports or arms of the separate surface hull in such a way that the existing ship shape that the desired reduction in drag actually occurs.

Nun ist bereits ein Wasserfahrzeug bekannt, welches aus einem über der Wasseroberfläche gehaltenen Überwasserschiff und einem Tragkörper besteht. Dieser Tragkörper ist aber nicht als Rotationskörper ausgebildet, und die Gewichtsverhältnisse des Systems sind nicht so gewählt, daß das Fahrzeug eine reine Gewichtsstabilität aufweist, vielmehr sind besondere gesteuerte Lufttanks zur Erhaltung der Stabilität erforderlich und vorgesehen. Es liegt auch nicht die Aufgabe vor, ein schnellgehendes Hochseefahrzeug zu schaffen.Now a watercraft is already known, which consists of an above the water surface held surface hull and a supporting body. This support body but is not designed as a body of revolution, and the weight ratios of the Systems are not chosen so that the vehicle has pure weight stability, rather, special controlled air tanks are required to maintain stability and intended. It is also not the task of a fast-moving ocean-going vehicle create.

Bei einer anderen Ausführungsform eines aus einem Überwasserschiff und einem Tragkörper gebildeten Systems sind die beiden Schiffskörper durch eine Mehrzahl von weit außerhalb der Mittschiffsebene angeordneten runden Tragarmen miteinander verbunden, und es ist ohne weiteres ersichtlich, daß es sich hier um eine verhältnismäßig langsam fahrende Fähre handelt und daß nicht die Lösung der Aufgabe, ein schnellgehendes Hochseefahrzeug zu schaffen, angestrebt ist. Bei einer anderen Ausführungsform eines solchen Systems aus zwei durch Arme miteinander verbundenen Schiffskörperteilen liegt zwar die Aufgabe vor, ein schnellgehendes Fahrzeug zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe liegt aber darin, daß durch besondere Hubmittel das bei Stillstand auf dem Wasser ruhende Überwasserschiff aus dem Wasser herausgehoben wird. Demgemäß ist das Unterwasserschiff nicht als ein Tragkörper ausgebildet, der das Überwasserschiff nur durch Deplacementsauftrieb über der Wasseroberfläche hält, und die Frage der Stabilitätsverhältnisse ist bei dieser Bauart überhaupt nicht erörtert. Einige der bekannten Ausführungsformen streben im Gegensatz zu dem Erfindungsgegenstand ein Halten des Überwasserschiffes sowohl hinsichtlich seiner Lage über der Wasseroberfläche als auch hinsichtlich der Stabilitätsverhältnisse auf dynamischem Wege an.In another embodiment, one of a surface hull and a supporting body formed system, the two hulls are arranged by a plurality of far outside the midship plane round support arms connected together, and it is readily apparent that it this is a relatively slow moving ferry and that is not the one The aim is to solve the problem of creating a high-speed ocean-going vehicle. In another embodiment of such a system, two are joined by arms connected hull parts is indeed the task of creating a fast-moving vehicle. The solution to this But the task is that by special lifting means that at standstill on the Water resting surface ship is lifted out of the water. Accordingly is the underwater hull is not designed as a supporting body that only supports the surface hull by displacement buoyancy above the water surface, and the question of the stability conditions is at all with this type of construction not discussed. Some of the known embodiments In contrast to the subject matter of the invention, strive to hold the surface hull both in terms of its position above the water surface and in terms of the stability conditions in a dynamic way.

Die bekannten Ausführungsvorschläge bezwecken ferner sämtlich lediglich eine ruhige Lage des Fahrzeuges im Seegang, indem von der Erfahrung- ausgegangen wird, daß die bei Seegang an der Meeresoberfläche herrschende Wellenbewegung- des Wassers mit zunehmen- 6g der Wassertiefe abnimmt und ein tiefgetauchter Körper demnach weniger durch den Seegang hinsichtlich Rollen und Stampfen beeinflußt wird als ein auf der Oberfläche' schwimmendes Fahrzeug.The known design proposals also all aim at a calm one Position of the vehicle in rough seas, based on experience that the at Swell on the sea surface prevailing wave movement - of the water with increasing - 6g the water depth decreases and a deeply submerged body is less affected by the swell in terms of rolling and pounding is affected as one on the surface ' floating vehicle.

Erfindungsgemäß ist bei einem Wasserfahrzeug mit einem annähernd als Rotationskörper ausgebildeten Tragkörper, der durch im Bereich der Mittellängsebene liegende Arme mit einem über der Wasseroberfläche angeordneten Schiffskörper verbunden ist und diesen nur durch Deplacementsauftrieb über der Wasseroberfläche hält, der Tragkörper so tief unter der Konstruktionswasserlinie angeordnet, daß der durch den Tragkörper hervorgerufene wellenbildende Widerstand möglichst gering wird, wobei die Form und Gewichtsverhältnisse zwischen Überwasserschiff und Tragkörper so> aufeinander abgestimmt sind, daß das Fahrzeug· reine Gewichtsstabilität aufweist. Diese Bauart ermöglicht, den Rotationskörper nach hinten zu schlank kegelförmig auslaufen zu lassen, so daß das im Bereich dieses kegelförmigen Endes arbeitende Propulsionsorgan einen gleichmäßig über den Querschnitt verteilten Nachstrom antrifft und damit nahezu ideale Wirkungsgrade erreichen kann. Hierbei ist z. B. die Schraube nicht hinter oder unter dem Körper angeordnet wie bei Unterseebooten oder bei den bekannten Ausführungsvorschlägen, sondern die Nabe des Propellers bildet einen Teil des kegelförmigen Körperendes.According to the invention in a watercraft with an approximately rotating body formed support body, which is by lying in the area of the central longitudinal plane arms is connected to a hull arranged above the water surface and these only by displacement buoyancy above the surface of the water does the supporting body hold so deep arranged under the construction waterline that the caused by the support body wave-forming resistance is as low as possible, the shape and weight ratios between the surface hull and Carrying bodies are matched to one another in such a way that the vehicle · pure weight stability having. This design allows the body of revolution to be slender cone-shaped towards the rear to be phased out, so that's in the area this conical end working propulsion organ a uniformly over the Cross-section distributed wake occurs and thus achieve almost ideal efficiencies can. Here is z. B. the screw is not placed behind or under the body like in submarines or in the known design proposals, but the hub of the propeller forms part of the conical end of the body.

Da ein solches Fahrzeug hohe Geschwindigkeiten nur erreichen kann, wenn es gegen ein Herauskommen aus dem Wasser oder Unterschneiden unbedingt gesichert ist, werden erfindungsgemäß die Arme im Bereich der Schwimmwasserlinie möglichst weit an die beiden Enden des Fahrzeuges verlegt, wodurch die Trägheitsmomente ihrer Wasserlinienquerschnitte wirksamer werden. Andererseits müssen die Befestigungsstellen der Arme am Unterwasserkörper möglichst weit vor dem Propeller bzw. ein beträchtliches Stück hinter der vorderen Spitze des Unterwasserkörpers liegen, um die Nachstromverhältnisse bzw. den Strömungsverlauf am Vorschiff und somit den Gesamtwiderstand nicht ungünstig zu beeinflussen. Es ergibt sich dadurch eine Schrägstellung der Arme, derart, daß sie im Bereich der Schwimmwasserlinie weiter auseinander liegen als an den Befestigungsstellen mit dem Unterwasserkörper.Since such a vehicle can only reach high speeds if it is against It is essential to ensure that they come out of the water or undercut according to the invention, the arms as far as possible in the area of the swimming water line relocated the two ends of the vehicle, reducing the moments of inertia of their waterline cross-sections become more effective. On the other hand, the attachment points of the arms on the underwater body must be as wide as possible in front of the propeller or a considerable distance behind the forward tip of the underwater body do not lie around the wake conditions or the flow course at the foredeck and thus the total resistance unfavorable influence. This results in an inclined position of the arms in such a way that that they are in the area of the swimming water line are further apart than at the points of attachment to the underwater body.

Um das Überwasserschiff stets in der riehtigen Trimmlage zu halten, sind am Tragkörper mechanisch oder elektrisch betätigte, ent-In order to always keep the surface hull in the correct trim position, the support body mechanically or electrically operated,

weder automatisch oder von Hand gesteuerte Tiefenruder an geeigneten Stellen angeordnet. Damit die Geschwindigkeit nicht durch schlechte Kursbeständigkeit infolge der Rotationsform des Unterwasserkörpers leidet, ist unter dem; Mittelschiff ein Wulstkiel angeordnet, hinter dem zweckmäßigerweise das Seitenruder angebracht ist.
Die Formgebung der Armquerschnitte berücksichtigt gleichfalls die Widerstandsverhältnisse und paßt sich ihnen dadurch an, daß bei scharf auslaufender Hinterkante die im Bereich der Schwimmwasserlinie gleichfalls scharf zulaufende Vorderkante im oberen und unteren Teil; der Arme allmählich in die sogenannte Tropfenform übergeht.Neither automatically nor manually controlled elevator arranged in suitable places. So that the speed does not suffer from poor course stability due to the rotational shape of the underwater body, is under the; Central ship arranged a bulge keel, behind which the rudder is expediently attached.
The shape of the arm cross-sections also takes into account the resistance ratios and adapts to them in that if the rear edge tapers sharply, the front edge in the area of the swimming water line, which also tapers sharply in the upper and lower part; the arm gradually changes into the so-called teardrop shape.

Die Stabilitätseigenschaften sind, wenn erfindungsgemäß der obere Teil der Arme und das Überwasserschiff aus Leichtmaterial hergestellt, dagegen die gesamte Maschinenanlage, die Brennstoffvorräte und notwendigenfalls fester Ballast im Unterwasserschiff untergebracht werden, denjenigen eines guten Oberfiächenschiffes mindestens gleichwertig.The stability properties are, if according to the invention the upper part of the arms and the surface hull made of light material, on the other hand the entire machinery, the fuel supplies and, if necessary, solid ballast in the underwater hull are housed, at least equivalent to those of a good surface ship.

Während bei einem normalen Hochseefahrgastschiff die Erzielung einer unter heutigen Verhältnissen als hoch zu bezeichnenden Geschwindigkeit nur erreichbar ist, wenn die Schiffslänge und damit die gesamten Hauptabmessungen ganz besonders groß gewählt werden, wodurch derartige Schiffe teuer und unrentabel werden, bietet das Fahrzeug nach der Erfindung infolge der neuartigen Lösung des Widerstandsproblems die Möglichkeit, ein verhältnismäßig kleines, aber sehr schnelles und dabei durchaus hochseefähiges Wasserfahrzeug für Fahrgast- und Postbeförderung, sowie für hochwertige Güter zu bauen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1 und 2 der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Der Tragkörper α ist je nach der geplanten Geschwindigkeit so tief unter der Konstruktionswasserlinie angeordnet, daß der wellenbildende Widerstand möglichst gering wird.While in a normal ocean passenger ship the achievement of a speed that can be described as high under today's conditions can only be achieved if the ship length and thus the entire main dimensions are chosen to be particularly large, making such ships expensive and unprofitable, the vehicle according to the invention offers as a result of the novel solution of the resistance problem the possibility of building a relatively small, but very fast and at the same time absolutely seaworthy watercraft for passenger and mail transport, as well as for high-quality goods.
An embodiment is shown in FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawing. Depending on the planned speed, the support body α is arranged so far below the construction waterline that the wave-forming resistance is as low as possible.

Beispielsweise ist die Mittellinie des Tragkörpers Y₅ der Länge desselben unter der Konstruktionswasserlinie angeordnet, wie aus der Zeichnung ersichtlich. Der Tragkörper a ist mit dem Überwasserschiff b durch zwei Armee verbunden, die, wie aus der Zeichnung hervorgeht, im Bereich der Mittellängs-•ebene angeordnet sind. Es ist hierbei nicht unbedingt nötig, daß die in der Fahrtrichtung liegenden Mittellinien der Armquerschnitte auf einer und derselben Geraden liegen. Die Entfernung der Arme im Bereich der Wasserlinie d ist größer als die Entfernung ihrer unteren Enden e. Zur Veranschaulichung der Veränderung der Armquerschnitte in den verschiedenen Höhenlagen sind neben dem vorderen Arm drei der Höhe nach verschieden liegende Querschnitte f, g, h gezeichnet. An der unteren Seite des Unterwasserkörpers ist ein Kielwulst i angeordnet, an dessen hinterem Ende sich das Seitenruder k befindet.For example, the center line of the support body Y _{5 is arranged} the length of the same under the construction waterline, as can be seen from the drawing. The supporting body a is connected to the surface hull b by two armies which, as can be seen from the drawing, are arranged in the area of the central longitudinal plane. It is not absolutely necessary here that the center lines of the arm cross-sections lying in the direction of travel lie on one and the same straight line. The distance between the arms in the area of the waterline d is greater than the distance between their lower ends e. To illustrate the change in the arm cross-sections at the different heights, three cross-sections f, g, h with different height are drawn in addition to the front arm. On the lower side of the underwater body a keel bead i is arranged, at the rear end of which the rudder k is located.

Die Tiefensteuer sind an den Stellen / undm paarweise angeordnet. Die Entfernung zwischen Propeller und hinterem Arm η ist so groß, daß die Nachstromverhältnisse im Bereich des Propellers durch den Arm so gut wie gar keine Beeinflussung erfahren.The depth controls are arranged in pairs at locations / andm. The distance between the propeller and the rear arm η is so great that the wake conditions in the area of the propeller are practically not influenced by the arm.

Claims

Patent claims:

ι. Watercraft with an approximate designed as a rotational body support body, which by lying in the area of the central longitudinal plane arms with a The hull arranged on the water surface is connected and only through this Deplacements buoyancy holds above the water surface, characterized in that the support body so deep below the Construction waterline is arranged that the caused by the support body wave-forming resistance is as low as possible, with the shape and Weight ratios between the surface hull and the supporting structure are coordinated so that the vehicle is pure Has weight stability.

2. Watercraft according to claim 1, characterized in that. that to increase the attachment points of the connecting arms on the surface hull for longitudinal stability are further apart than on the supporting body.

3. Watercraft according to claim 1, characterized in that the water cut formed connecting arms in the waterline in front have sharply tapering head profiles, the upper and gradually merge into profiles with a rounded head shape below the waterline.

1 sheet of drawings