-
Gebiet der Erfindung:
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf den Rumpf eines Schiffs mit einem zentralen
Kiel und Seitenkimmen.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Der
Anmelder ist der Inhaber der italienischen Patente Nr. 1299454 und
1306755 sowie der entsprechenden Patentanmeldung PCT/IT99/00101, die
am 11. November 1999 angemeldet wurde und den Titel „Bootskörper mit
einer Einrumpf-Trimaran-Catamaran-Architektur" trägt
und die den nächstliegenden
Stand der Technik darstellt. Beide früheren Patente und Patentanmeldungen
offenbaren einen Rumpf mit parallelen Seiten mit einem Paar flügelartig
geformter Kimmen, wobei die untere Kante einer jeden Kimme an einer
Querschnittsebene nahe des Bugs unterhalb der Wasserlinie beginnt.
Vorne hat der Rumpf einen zentralen Kiel, der sich über eine Länge kleiner
als der Abstand zwischen dem Bugquerschnitt und dem Mitschiffsquerschnitt
erstreckt. Der Boden des Rumpfs zwischen den Kimmen und zwischen
einer jeden Kimme und dem zentralen Kiel da, wo ein Kiel vorliegend
ist, weist konvexe Bodenstrukturen auf, die umgekehrte Längskanäle definieren.
Auch die
US 4,924,797 offenbart
einen ähnlichen
Rumpf, ist jedoch, nachdem dieser Rumpf einen Gleitboden aufweist,
hinsichtlich seiner Wirkungsweise unterwegs zum Vorstehenden vollkommen
unterschiedlich.
-
Eine
Aufgabe des oben genannten Rumpfs entsprechend den Patenten des
gleichen Anmelders ist es, das Bugwellensystem in dessen Boden zu
führen
und dann einen Teil der Energie wiederzugewinnen, die in die Formation
des Wellensystems gesteckt wurde, um die hydrodynamische Unterstützung des
Rumpfes zu erhöhen.
-
Diese
Aufgabe wird jedoch nur gelöst,
wenn die Geschwindigkeit des Schiffs sehr gering ist, z.B. bei Lastkähnen oder ähnlichen
Schiffen. Wenn die Geschwindigkeit höher wird, wird der vom Bugwellensystem
gebildete Winkel bezüglich
derjenigen Situation, bei der die Vorwärtsgeschwindigkeit gering ist,
reduziert. Bei einer hohen Geschwindigkeit sind die ganz vorne liegenden
Kimmen zur Führung
dieses Wellensystems nutzlos. Weiterhin ist beim Rumpf entsprechend
den früheren
Patenten des Anmelders der Bootsbreitenquerschnitt zu groß und bezüglich der
Länge des
Schiffs zu weit vorne gelegen. Wenn man diese Tatsache zusammen
mit der hohen Erstreckung der Kimmen, die fast bis zum Bug eingetaucht
sind, betrachtet, so versteht man, dass die benetzte Oberfläche groß ist und
daher der Widerstand gegen eine Vorwärtsbewegung hoch ist.
-
Ein
weiterer Nachteil des Standes der Technik, der mit der hohen Erstreckung
der vollständig eingetauchten
Kimmen zusammenhängt,
ist im Allgemeinen eine hochgradig schwierige Manövrierfähigkeit
des Schiffs.
-
Weiterhin
würde beim
Bootskörper
der Anmelderin mit einer Einrumpf-Trimaran-Catamaran-Architektur eine
Erhöhung
der Geschwindigkeit einen übermäßigen hydrodynamischen
Druck auf den Bug bewirken. Solch ein übermäßiger Druck würde achtern
durch einen Druck in dem genannten, als Düse wirkenden Kanal nicht ausreichend
gegenbalanciert sein, selbst wenn dieser Druck durch Vergrößern des
Kanals zwischen den beabstandeten Kimmen und Anheben des Bodens
zum Heck hin vergrößert wird.
Die Trimmung des Schiffs würde
daher nicht konstant gehalten werden, wie dies im Gegensatz hierzu
gemäß einer
anderen Aufgabe der oben genannten Patente und Patentanmeldungen
vorgesehen sein soll.
-
Des
Weiteren ist ein weiterer früherer
Nachteil eine schlechte Fähigkeit
des Rumpfes, automatisch seine Neigung zu korrigieren, nachdem die Einrumpf-Trimaran-Catamaran-Architektur
wie ein unterstützter
Profilträger
wirkt ohne ein ausgeprägtes aufrichtendes
Moment.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wie sie durch
die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 offenbart ist, die oben genannten Nachteile zu überwinden,
die sich insbesondere dann ergeben, wenn die Geschwindigkeit eines Schiffs
ansteigt.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rumpf vorzusehen,
der an Schiffe mit einer Geschwindigkeit angepasst ist, die größer ist
als diejenige, die beim oben genannten Rumpf ermöglicht wird.
-
Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rumpf vorzusehen, der eine Architektur
mit einem verminderten Widerstand gegen eine Vorwärtsbewegung
aufweist.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rumpf ohne eine Änderung
der Trimmung bei den Reisegeschwindigkeiten zu schaffen.
-
Weiterhin
ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Rumpf mit einer solchermaßen schlanken
Konstruktion zu schaffen, dass er leicht zu manövrieren ist.
-
Weiterhin
ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Rumpf zu schaffen, der
eine verbesserte Fähigkeit
zur automatischen Korrektur seiner Neigung aufweist.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Daher
schafft die Erfindung gemäß Anspruch 1
einen Rumpf eines Schiffs, welches nicht unter die so genannten „gleitenden" Schiffe klassifiziert
ist, mit einem zentralen Kiel und Seitenkimmen, bei dem ein Mitschiffs-Querschnitt auf der
Wasserlinie den Rumpf in einen vorderen Rumpfteil mit einem zentralen
Kiel unterteilt sowie einen hinteren Rumpfteil mit Sei ten, die mit
Kimmen mit einer bestimmten maximalen Tiefe versehen sind und sich
entsprechend einer seitlichen Rumpfkontur erstrecken, einem hinteren Rumpfteilboden,
der allmählich
vom zentralen Kiel nach hinten zu der Wasserlinie ansteigt, wobei
der vordere Rumpfteil eine tiefe V-förmige Kontur aufweist, wobei
sich der zentrale Kiel in Richtung nach hinten allmählich nach
unten bis zu einer Tiefe erstreckt, die größer ist als die maximale Tiefe
der Kimmen, und schließlich
in Richtung nach hinten ansteigt, wobei die V-Form der Kontur des
vorderen Rumpfteils zwischen den Kimmen einen Winkel einschließt, der
von vorne nach hinten allmählich
ansteigt, um 180 Grad zu werden, wobei die Kimmen, beginnend vom
Heck, eine untere Kante aufweisen, die achtern des Mittschiffs-Querschnitts
unterhalb der Wasserlinie angeordnet ist und dann mit dem vorderen
Rumpfteil gekrümmt
ist.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel und
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In den Figuren zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
eines Rumpfes eines erfindungsgemäßen Schiffs,
-
2 eine
Ansicht des Rumpfes gemäß 1 von
unten, die insbesondere die Kiel- und Kimmen-Struktur sowie deren
Wasserlinien zeigt,
-
3 eine
Vorderansicht der Ausführungsform
des Rumpfes, welche dessen Konturen in sieben Stationen zeigt, wobei
deren letzten hinteren beiden nicht gesehen werden können,
-
4 eine
Ansicht des gleichen Rumpfes von hinten, die allgemein Konturen
in den hinteren Stationen zeigt, und
-
5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F, 5G Querschnittsansichten
des Rumpfes entlang der Linien A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F und G-G
gemäß 1 und 2.
-
Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
Zunächst wird
auf 1 und 2 Bezug genommen, die bzgl.
sieben nummerierter Stationen eine Seitenansicht des Rumpfes bzw.
eine Ansicht von unten mit Wasserlinien zeigen.
-
Generell
gesprochen kann der Rumpf bzgl. eines Mittschiffs-Querschnitts betrachtet
werden, der in der Mittellänge
der Wasserlinie genommen ist. Die Wasserlinie ist mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet. Der
Mittschiffs-Querschnitt
ist annähernd
in der Station 3 und teilt einen vorderen Rumpfteil 10,
der im Wesentlichen ein Mono-Rumpf ist, der sich mit Seiten 11, 12 und
einem Kiel 13 erstreckt, von einem hinteren Rumpfteil 14,
der sich mit Seiten 15, 16, einem Boden 17 und
Kimmen 18 und 19 erstreckt.
-
Die
Kimmen 18, 19 sind Abschnitte, die die Seiten 15 bzw. 16 mit
dem Boden 17 verbinden (3).
-
Der
vordere Teil 10 ist hinsichtlich seiner Kontur gleichförmig mit
dem hinteren Teil 14 verbunden, vgl. nachfolgende Beschreibung.
Dies wird auch aus 3 und 4, die eine
Vorder- bzw. eine Rückansicht
des Rumpfes darstellen, und aus 5A und 5G deutlich,
die die Rumpfkonturen in unterschiedlichen Querschnitten zeigen.
-
Der
vordere Rumpfteil 10 hat Seiten 11, 12, die
mit dem Kiel 13 eine V-Form
bilden. Vorne und hinten, d.h. von 5G zu 5A,
steigt ein Rumpfwinkel, das heißt
der Winkel zwischen den Seiten 11 und 12, an,
bis er nahe dem Heck ein gerader Winkel wird. Während dieser Kiel als konkave
und/oder konvexe Konturen aufweisend dargestellt ist, können diese
Konturen jedoch flach sein. In diesem Fall kann der Rumpf auch einfach
von einer Metallplatte hergestellt werden.
-
Vorne
und hinten wiederum behält
der Kiel 13, der zu einem Bug 8 gekrümmt ist,
seine maximale Tiefe im vorderen Rumpfteil 10 bis hinter
den Mittschiffs-Querschnitt. Zum Zwecke der einfachen Herstellung
ist diese maximale Tiefe vorzugsweise konstant.
-
Der
Kiel 13 steigt hinten an und verbleibt leicht unterhalb
der Wasserlinie 20, wenn das Schiff stationär ist, in
einer Traverse 9.
-
In 2 bezieht
sich die Linie 20 auf die Wasserlinie 20 und weitere
Wasserlinien wie beispielsweise 28 und 29 werden
durch Schnittebenen mit Bahn 28 und 29 in 1 erhalten.
-
Im
oberen Abschnitt des Rumpfes sind, nachdem der Rumpfwinkel von vorne
nach hinten ansteigt, die Seiten des vorderen Rumpfteils divergent, um
in den hinteren Teil 14 überzugehen, vorzugsweise vor
dem Mittschiffs-Querschnitt 3, insbesondere vor dem Querschnitt 4.
An diesem Punkt fangen auch die Kimmen 18, 19 an
und verbinden krümmend
die Seiten 15, 16 mit dem Boden 17.
-
Die
Kimmen 18, 19 sind mit dem Boden 17 nicht
direkt verbunden, sondern vielmehr über kleine innere Gegen-Seiten 24, 25,
die nach oben zu einer Schnittlinie 26, 27 geneigt
sind.
-
Es
sollte offensichtlich sein, dass der vordere Teil einschließlich des
Kiels 13 ein funktionaler Abschnitt des Rumpfes ist, indem
er das Wasser in der Vorwärtsbewegung
des Rumpfes bewegt. Als eine typische Arbeit des Rumpfes eines jeden,
nicht als sog. Gleiter klassifizierten Schiffs wird auf das Wasser
Energie übertragen.
Die Übertragung
dieser Energie wird, klarheitshalber, in einem Wellensystem durchgeführt, das
nur in einem Bugwellenkamm und dann in einer Senke oder Vertiefung
und dem nächsten
Ansteigen betrachtet werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist für
die Reisegeschwindigkeit dieses Schiffs das Ansteigen achtern des
Mittschiffs-Querschnitts gelegen, vorzugsweise in der flachen Bodenzone.
An diesem Punkt wird die kinetische Energie des Wassers aufgrund
des düsenförmigen Bodens
des Rumpfes in Form von Druckenergie zurückgegeben. Diese Druckenergie
wird verwendet, um den Rumpf in einer gewünschten Trimmung zu halten,
stets verbunden mit der Reisegeschwindigkeit.
-
Als
ein Ergebnis des Vorstehenden hat der Rumpf eine Fähigkeit,
aufgrund einer Volumenverteilung seine Neigung zu korrigieren. Der
Aufrichteffekt kann mittels eines Ballasts verstärkt werden bei Anwendung im
Zusammenhang mit Rettungsbooten oder durch einen Stutzen oder ein
Seitenschwert in einem Segelboot.
-
Bei
der gezeigten Ausführungsform
sind die Seiten 15 und 16 des hinteren Rumpfteils 14 im
Wesentlichen parallel. Sie können
jedoch vom Boden zum Deck hin divergent sein. In alternativer Weise können die
Seiten, anstelle im Wesentlichen vertikal zu sein, in Richtung von
vorne nach hinten nach unten geneigt sein.
-
Aus
einem V-förmigen
Kiel ergeben sich viele Vorteile. Die um den Kiel herum gebildete
Welle wird optimal von den Kimmen aufgenommen, die bzgl. des Standes
der Technik achtern liegen, ohne jede Reduktion der Schaumbildung,
was für
ein Brechen der laminaren Grenzschicht wesentlich ist.
-
Vorzugsweise
können
die Seiten des hinteren Rumpfteils divergent sein, um die Diffusionswirkung
des Rumpfes zu erhöhen,
was jedoch von der Wahl der Konstruktion und dem Verwendungszweck des
Schiffs abhängt,
wobei in Betracht zu ziehen ist, dass es kritisch ist, die Fortsetzung
der Strömungsrate
unter dem Rumpf zu erlauben.
-
Die
Kimmen beginnen im Allgemeinen nahe des Mittschiffs, wodurch der
vordere Rumpfteil und der hintere Rumpfteil zwei Massen darstellen
mit hohen getrennten Massenträgheitsmomenten.
Als eine Folge einer großen
Neigung um eine Längsachse oder
Rollens tritt aufgrund der großen
Masse des vorderen Rumpfteils ein zentrales Abfallen am Bug auf.
-
Auch
wird mit einer übertriebenen
Neigung, etwas mehr als 90°,
eine Auftriebsreserve der untergetauchten Kimme eine Rotation des
vorderen Rumpfteils nach unten erlauben und eine folgliche Stabilisierung.
-
Vorzugsweise
beginnen die Kanten der Kimmen unterhalb der Wasserlinie, um einfacher
einen weiteren Betrag an Luft zusätzlich zu demjenigen, der durch
das Bugwellensystem bestimmt ist, zu führen.
-
Vorzugsweise
wird ein Rumpf ohne gekrümmte
Abschnitte leicht in Ganzmetallkonstruktion hergestellt, d.h. ein
Rumpf, der so gerade Formen wie möglich aufweist. Es ist klar,
dass es von einem konstruktiven Gesichtspunkt her geeignet sein
kann, durch Verwendung anderer Materialien, z.B. glasfaserverstärkten Kunststoff,
konvexe Formen zu haben.