DE69311771T2

DE69311771T2 - Schnellschiffsrumpfkonstruktion mit Seitenstabilität

Info

Publication number: DE69311771T2
Application number: DE69311771T
Authority: DE
Inventors: Yushu Washio
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: US5425325A; AU4495893A; JPH06122390A; KR0139040B1; DE69311771D1; KR940003805A; EP0585698B1; SG63542A1; ES2103050T3; EP0585698A1; AU661790B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellschiffsrumpfkonstruktion mit Querstabilität bzw. querstabile Schnellschiffsrumpfkonstruktion gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, die mit Gegenwirk- oder Reaktionsflossen oder -flügeln versehen ist, welche längs Seitenbeplankungen van einem Buch in Richtung auf ein Heck verlaufen.

Beschreibung des Stands der Technik:

Als herkömmliches Ausleger(typ)-Schnellschiff mit Einzelrumpf sind ein Kimmkanten- bzw. Knickspanttyp- und ein Rundspanttyp-Schnellschiff bekannt. Der erstgenannte Schnellschifftyp ist in den Fig. 15 bis 17, der letztgenannte Typ in den Fig. 18 bis 19 dargestellt (vgl. z.B. Lord, L., "Naval Architecture of Planing Hulls", Cornell Marine Press, 1954; Daniel Savisky, "Hydrodynamic Design of Planing Hulls", Marine Technology, Vol 1, Nr. 1, Oktober 1996; Peter Du Cane, "High-speed small craft", Temple Press Ltd., London, 19962; Comstock, J.P., "Principles of Naval Architecture", SNAME, 1967). In diesen Figuren sind: Fig. 15 eine Seitenansicht, Fig. 16 ein Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 15, Fig. 17 ein anderer Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 15, Fig. 18 eine Seitenansicht, Fig. 19 ein Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 18 und Fig. 19 ein anderer Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 18.
In den jeweiligen Figuren stehen die Bezugsziffern 1 für eine(n) Stillwasserspiegel oder -linie, 2 für eine längs einer Rumpffläche aufsteigende Welle oder eine Spritzwasserwelle, die bei Fahrt von einem Bug hochsteigt, 3 für eine Welle an einem Heckausleger, 4 für eine Fahrtrichtung des Schiffs, 5 für ein Oberdeck, 6 für einen unteren oder Boden- Kiel, 7 für eine Kimmkante (chine) und 8 für eine Rundbilge bzw. einen Rundspant.
Bei dem bisher bekannten Auslegertyp-Einrumpfschnellschiff war es als Gegenmaßnahme gegen das Hochsteigen der Welle oder Spritzwelle (spray) 2 längs einer Rumpffläche, welche Welle bei Schnellfahrt an einem Bug entsteht, übliche Praxis, einen Kimmkantentyp bzw. Knickspanttyp anzuwenden, der einen Bilgenabschnitt gemäß den Fig. 15 bis 17 mit einer kantigen (squarish) Form ausbildet, oder im Fall der Verwendung eines Rundspanttyps gemäß den Fig. 18 bis 20 den Rumpf mit einer schlanken Form eines großen Längen/Breiten- Verhältnisses zu formen oder sehr kleine Reaktionsflossen oder -flügel hinzuzufügen&sub1; d.h. eine Spritzleiste, um das Hochsteigen einer Spritzwelle (spray) 2 zu verhindern.
Es ist allgemein bekannt, daß dann, wenn ein Schiff eine hohe Geschwindigkeit über einer bestimmten Geschwindigkeit zu erreichen versucht, dies abhangig von einem Schiffstyp lediglich durch Leistungserhöhung schwierig ist; vielmehr ist es nötig, einen Schiffstyp einzusetzen, welcher einen letzten Buckel einer einen Widerstand auszuübenden Welle zu überwinden vermag, wofür im allgemeinen ein Schiffstyp mit einem Ausleger (transom) unter Berücksichtigung einer Gleitleistung in einem Hochgeschwindigkeitsbereich geeignet ist.
Auch in einem solchen Fall wird zur Widerstandsverringerung und zum Erreichen einer höheren Geschwindigkeit angestrebt, eine einen Widerstand erzeugende Welle (wenn) auch nur gering durch Verwendung eines schlanken Schiffstyps mit einem großen Längen/Breiten-Verhältnis zu verringern. Wenn jedoch dabei ein Schiffstyp mit einem großen Längen/- Breiten-Verhältnis von mehr als einer bestimmten festen Größe verwendet wird und die Geschwindigkeit eine bestimmte feste Größe übersteigt, verliert das Schiff seine Querstabilität, was zu einer Querneigung, d.h. einem Krängen, führt; zudem geht auch die Richtungsstabilität verloren, und eine sichere Hochgeschwindigkeitsfahrt wird unmöglich.
Diese Erscheinung impliziert, daß auch dann, wenn ein Schiff eine ausreichende Stabilität in einem stationären Zustand aufweist, es eine Tendenz zur Zunahme einer Instabilität bei hoher Geschwindigkeit zeigt, sofern seine Stabilität nicht über einem bestimmten Bereich liegt; dies ist in gewissem Maße als Ergebnis von Forschung in den letzten Jahren geklärt worden.
Zusammenfassend: Um bei einem bisher bekannten Schiffstyp stabile Fahrt bei hoher Geschwindigkeit zu realisieren, wenn sein Längen/Breiten-Verhältnis unter einer gewissen Größe liegt und seine Stabilität im stationären Zustand nicht ausreichend groß ist, kann bei einer über einer bestimmten Größe liegenden Geschwindigkeit aufgrund des Auftretens der Seiten- bzw. Querinstabilitätserscheinung die Geschwindigkeit nicht mehr erhöht werden.
Aus der US-A-3 602 179 ist ein Gleitboot mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt, das mit Lateral- oder Querschlitzen versehen ist, die in einer Richtung von einem Bug zum Heck, aber primar in der Mittelsektion eines V-förmigen Rumpfes verlaufen. Der Zweck dieser Schlitze besteht darin, das Heck des Boots unter Gleitbedingungen bei niedrigen Geschwindigkeiten anzuheben, um ein Anheben des Bugs zu verhindern. Demzufolge tauchen die Schlitze in einem stationären Zustand in den Wasserspiegel ein, und sie heben bei erhöhten Geschwindigkeiten aus dem Wasser heraus, so daß ihre Wirkung praktisch nicht vorhanden ist.
Ein anderer bisheriger Bootsrumpf mit an den Querseiten der Rümpfe vorgesehenen Auskehlungen, wie er in der EP-O 249 321 A1 beschrieben ist, betrifft hauptsächlich Doppelrumpfboote. Die Auskehlungen dieses bekannten Bootsrumpfes sind lateral oder seitlich an den Seiten des Rumpfes im Bereich von dessen unterem Abschnitt unterhalb einer Tauch- oder Wasserlinie im stationären Zustand vorgesehen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer querstabilen Schnellschiffsrumpfkonstruktion, bei der es sich um einen Ausleger(typ)rumpf, bestehend aus einem Einzelrumpf, handelt, unabhängig davon, ob dieser von einem Kimmkantentyp oder einem Rundspanttyp ist, und die einen kleinen Wellenbildungswiderstand aufweist und außerdem bezüglich der Querstabilität ausgezeichnet ist.
Ein anderer Aspekt dieser Erfindung betrifft die Schaffung einer querstabilen Schnellschifsrumpfkonstruktion mit Reaktionsflossen oder -flügeln einer solchen Ausbildung, daß sie eine Aufrichtkraft gegen Rollbewegung großer Amplitude liefern.
Noch ein anderer Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf die Schaffung einer Auslegertyp-Rumpfstruktur, die mit wirksamen Reaktionsflossen oder -flügeln einer speziellen Form und Ausgestaltung in bestimmten Positionen an Seitenbeplankungen versehen ist, die eine große Aufrichtkraft gegen Rollen aufweist und die in der Hochgeschwindigkeit-Querstabilität ausgezeichnet ist.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein querstabiler Schnellschiffsrumpf des Einzelkörper-Auslegertyps (singlebody transom type) mit Gegenwirk- oder Reaktionsflossen, die längs beider Seitenbeplankungen nahezu von einem Bug in einer Richtung zu einem Heck hin verlaufen, welche Reaktionsflossen eine Länge gleich zumindest etwa 10% einer Schiffslänge besitzen und hinter einer vorderen Senkrechten (fore perpendicular) des Rumpfes angeordnet sind, wobei die Reaktionsflossen mit einem ansteigenden Gradienten in Richtung auf einen Bug an den Seitenbeplankungen verlaufen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine durch die Reaktionsflossen im Zusammenwirken mit der Seitenbeplankung geformte Innenfläche mit einer Parabolform gekrümmt ist, so daß ein Wasserstrom darin gleichmäßig strömen kann, und einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Tiefe (d) im tiefsten Abschnitt 100 mm oder mehr beträgt, und daß die Reaktionsflossen zum Zeitpunkt eines stationären Zustands eines Rumpfes oberhalb einer Tauch- oder Wasserlinie angeordnet sind.
Es ist darauf hinzuweisen, daß in der Beschreibung und den Ansprüchen dieser Anmeldung der Ausdruck "Schulter eines Rumpfes" oder "Rumpfschulter" sich stets auf die Position einer Seitenbeplankung bezieht, in welcher eine Schiffsbreite am größten ist.
Bei der bzw. dem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung verwendeten Reaktionsflosse bzw. -flügel ist vorzugsweise ein Neigungswinkel der Innenfläche an ihrem unteren Abschnitt nach außen mit 45º oder weniger gewählt, so daß eine zur Seitenstabilität des Rumpfes beitragende Vektorkomponente durch diese Reaktionsflossen oder -flügel vergrößert sein kann.
Zudem können diese Reaktionsflossen rückwärts der Rumpfschulter vorzugsweise so geformt sein, daß sie über die Langsrichtung eine feste Tiefe aufweisen.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß diese Reaktionsflossen rückwärts der genannten Schulter längs einer Kimmkante (chine) von dieser nach unten gerichtet vorgesehen sind, so daß durch das Vorsehen der Reaktionsflossen ein Tauchvolumen des Rumpfes nicht verringert ist und die Reaktionsflossen auch nicht seitlich bzw. quer vom Rumpf hinwegragen, was zu einer Vergrößerung der Schiffsbreite führen würde.
Weiterhin kann eine abgewandelte Konstruktion angewandt werden, bei welcher die Reaktionsflossen nur von der vorderen Senkrechten (zur Wasserlinie) (fore perpendicular) des Rumpfes über die Rumpfschulter vorgesehen sind, so daß damit effektiv Querstabilität des Rumpfes erreicht wird.
Ferner kann eine andere abgewandelte Konstruktion angewandt werden, bei welcher der durch die Reaktionsflosse und die Seitenbeplankung geformte umgekehrt U-förmige Querschnitt sich in der Tiefe allmählich verringern kann, so daß eine im Hinblick auf eine Widerstandsleistung effektive Reaktionsflosse erzielt werden kann.
Da die Reaktionsflossen über der Wasserlinie angeordnet sind, wenn sich der Rumpf im stationären Zustand befindet, nimmt des weiteren erfindungsgemäß ein Vortriebswiderstand auch bei Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit nicht zu.
Gemäß einer abgewandelten Konstruktion nach dieser Erfindung ist auch die Länge der Reaktionsflossen auf 10 - 30% der Rumpflänge begrenzt, so daß damit eine Rumpfkonstruktion mit in der Praxis wirksamer Hochgeschwindigkeit- Querstabilität bereitgestellt werden kann.
Bei Hochgeschwindigkeitsfahrt eines Schiffes steigt im allgemeinen eine Welle längs einer Rumpffläche vom Bereich des Bugs hoch, um früher oder später unter Schwerkrafteinfluß herabzufallen. Eine solche, durch einen Rumpf erzeugte Welle wird allgemein als "Spritzwelle" ("spray") bezeichnet, und zwar im Vergleich zu einer einen dünnen Wasserfilm bildenden Welle.
Da jedoch bei der erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion die längs der Seitenbeplankungen von einem Bug in Richtung auf ein Heck verlaufenden und einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt zwischen ihren Innenflächen und den Seitenbeplankungen bildenden Reaktionsflossen vorgesehen sind, wird die längs der Innenflächen der Reaktionsflossen hochsteigende und abfallende Welle oder Spritzwelle nicht unmittelbar nach außen abgeleitet, vielmehr prallt sie gegen die Ausnehmung an der Oberseite des umgekehrt U-förmigen Querschnitts des Rumpfes, um dann eine U-förmige Wendung in der Richtung schräg abwärts und auswärts zu machen; infolgedessen wird ein Aufwärts-Reaktionskraftvektor aufgrund eines durch den Aufprall hervorgerufenen dynamischen Drucks und einer in Abwärts- und Auswartsrichtung gerichteten Spritzkraft erzeugt. Da die Reaktionskraftvektorkomponente als eine Aufrichtkraft wirkt, wird bzw. ist die Querstabilität bei Hochgeschwindigkeitsfahrt verbessert.
Genauer gesagt: wenn sich ein Rumpf quer neigt, wird deshalb, weil die durch die Reaktionsflosse an der sich neigenden Schiffsseite erzeugte Gegenwirk- oder Reaktionskraft größer wird als die durch die andere Reaktionsflosse erzeugte Gegenwirk- oder Reaktionskraft, ein (Kraft-)Moment erzeugt, das den Schiffsrumpf aufzurichten trachtet.
Die obigen sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 bis 3 eine querstabile Schnellschiffsrumpfkonstruktion gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 1 und Fig. 3 einen anderen Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 1,
Fig. 4 bis 6 eine querstabile Schnellschiffsrumpfkonstruktion gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 4 eine Seitenansicht, Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 4 und Fig. 6 einen anderen Querschnitt längs der Linie C- C in Fig. 4,
Fig. 7 bis 10 Darstellungen von Testergebnissen bezüglich einer erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 7 eine Seitenansicht eines Versuchs- bzw. Testmodellschiffs, Fig. 8 eine graphische Darstellung von Tanktestergebnissen zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Schiffsgeschwindigkeit und einem Krängwinkel (heel angle), Fig. 9 eine Querschnittansicht einer rechten Hälfte des Modellschiffs nach Fig. 7 und Fig. 10 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilquerschnittansicht des mit einer Reaktionsflosse versehenen Teils in Fig. 9,
Fig. 11 und 12 eine querstabile Schnellschifsrumpfkonstruktion gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 11 eine Seitenansicht und Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 11,
Fig. 13 und 14 eine querstabile Schnellschiffsrumpfkonstruktion gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 13 eine Seitenansicht und Fig. 14 in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilquerschnittansichten längs der Linien A-A, B-B, C-C bzw. D-D in Fig. 13,
Fig. 15 bis 17 ein Kimmkanten- bzw. Knickspant-Schnellschiff nach dem Stand der Technik, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 15 eine Seitenansicht, Fig. 16 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 15 und Fig. 17 einen anderen Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 15, sowie
Fig. 18 bis 20 ein Rundbilgen- bzw. Rundspant-Schnellschiff nach dem Stand der Technik, wobei im einzelnen zeigen: Fig. 18 eine Seitenansicht, Fig. 19 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 18 und Fig. 20 einen anderen Querschnitt längs der Linie C-C in Fig. 18.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden ist diese Erfindung in Verbindung mit ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsformen derselben&sub1; wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, im einzelnen beschrieben. In sämtlichen Zeichnungen stehen die Bezugsziffern 1 für eine(n) Wasserspiegel oder -linie im stationären Zustand bzw. Ruhezustand, 2 für eine längs der Rumpfoberfläche hochsteigende Welle oder Spritzwelle (spray), die bei Fahrt von einem Bug ausgeht, 3 für eine am einem Heckholm (stern transom) auftretende Welle, 4 für eine Fahrtrichtung, 5 für ein Oberdeck, 6 für einen Boden-Kiel und 9 für Gegenwirk- bzw. Reaktionsflossen, die umgekehrt U- förmige Querschnitte zwischen Seitenbeplankungen und sich selbst bilden.
Nachstehend ist zunächst eine in den Fig. 1 bis 3 gezeigte erste bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Bei der dargestellten Rumpfkonstruktion befindet sich ein Abschnitt größter Breite in der Nähe eines Heckendes; Reaktionsflossen bzw. -flügel 9 sind hinter einer vorderen Senkrechten längs beider Seitenbeplankungen eines Freibords über einer Wasserlinie 1 in einem stationären Zustand vorgesehen, und sie verlaufen von einem Bug in Richtung auf ein Heck mit einem abnehmenden Gradienten. Die Länge der Reaktionsflossen 9 ist mit 1/3 - 1/2 oder mehr einer Schiffslänge gewählt; die Tiefe d des tiefsten Abschnitts ist mit 300 mm oder mehr gewählt.
Eine Querschnittskonfiguration der durch die Seitenbeplankungen und die Reaktionsflossen 9 gebildeten Abschnitte ist eine sich kelchartig erweiternde bzw. gekelchte (flared) umgekehrte U-Form. Die durch die Reaktionsflosse zusammen mit der Seitenbeplankung geformte innere Ausnehmung 10 weist ebenfalls einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt auf, der mit einer Parabolform gekrummt ist, so daß ein Wasserstrom durch sie hindurch gleichmäßig strömen kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß ein Neigungswinkel α der Innenfläche des unteren Endabschnitts der Reaktionsflosse 9 zur Außenseite mit mindestens 45º oder weniger gewählt sein soll, um eine zur Querstabilität beitragende Abwärts-Reaktionskraftvektorkomponente 11 zu vergrößern.
Obgleich hierbei bei der beschriebenen ersten Ausführungsform als Reaktionsflosse 9 ein sich vom Bereich der vorderen Senkrechten bis zum Heckende erstreckendes langes Element benutzt wird, ist im praktischen Einsatz die Reaktionsflosse 9 wirksam, wenn ihre Länge etwa 20% einer Schiffslänge und die Tiefe d des tiefsten Abschnitts 100 mm oder mehr betragen, wie dies bei den noch zu beschreibenden dritten und vierten bevorzugten Ausführungsformen dargestellt ist.
Da bei dieser Ausführungsform eine längs einer Rumpfoberfläche von einem Bugabschnitt bei Hochgeschwindigkeitsfahrt hochsteigende Welle oder Spritzwelle (spray) 2 nicht in sich (selbst) zurückgestoßen wird und weit außenseitig des Rumpfes (auf)spritzt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, besteht hierbei ein Vorteil, daß eine erheblich zur Querstabilität beitragende Gegenwirk- oder Reaktionskraftvektorkomponente 11 als querstabilisierender Kraftvektor genutzt werden kann.
Obgleich in diesem Zusammenhang ein zu Querstabilität beitragender Vektor 12 gemäß Fig. 16 durch eine rechtwinkelige oder rechteckige Kimmkante (chine) oder Spritzleiste zur Unterdrückung einer Spritzwelle auch beim Stand der Technik erzeugt wurde, waren seine Größe gering und seine Wirkung ungenügend.
Aus diesem Grund besitzt gemäß Fig. 2 die durch die Reaktionsflosse 9 und die Seitenbeplankung des Rumpfes gemeinsam gebildete Ausnehmung 10 eine größte Breite B der Öffnung an ihrem unteren Endabschnitt, und die Ausnehmung 10 weist eine glatte Innenfläche auf, deren Querschnitt eine Parabolform besitzt, deren Breite in Richtung auf die Oberseite allmählich abnimmt. Dabei wird eine längs dieser Innenfläche hochsteigende und abfallende Welle oder Spritzwelle nicht unmittelbar zur Außenseite des Rumpfes ausgetrieben bzw. abgeleitet, vielmehr prallt sie einmal gegen eine Ausnehmung oder Auskehlung an der Oberseite des umgekehrt U-förmigen Querschnitts des Rumpfes, um dann eine volle (U-)Wendung schräg abwärts und auswärts durchzuführen; infolgedessen wird ein Aufwärts-Reaktionskraftvektor 11 erzeugt, der durch einen dynamischen Druck aufgrund des Aufpralls und einer in Abwärts- und Auswärtsrichtung gerichteten Spritzkraft hervorgerufen wird. Es ist wesentlich, daß ein Reaktionskraftvektor 11 als Aufrichtkraft genutzt wird. Die Reaktionsflossen 9 bilden daher eine starre Konstruktion.
Nachstehend ist eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung anhand der Fig. 4 bis 6 beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Rumpfkonstruktion gemäß der ersten (bevorzugten) Ausführungsform durch Hinzufügen (Anbau) von Reaktionsflossen bzw. -flügeln 9 zu (an) einer Rumpfkonstruktion gebildet und daher für den Umbau eines vorhandenen Schiffes zweckmäßig ist, während die Rumpfkonstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform durch Integrieren von Reaktionsflossen als Teil der Rumpfkonstruktion zum Zeitpunkt des Baus der Rumpfkonstruktion geformt ist. Nebenbei sind bezüglich Schiffen des (der) gleichen Maßstabs oder Größe sowohl bei erster als auch zweiter Ausführungsform eine Konfiguration und eine Verdrängung unter der Wasserlinie jeweils nahezu gleich.
Bei der Rumpfkonstruktion gemäß den Fig. 4 bis 6 sind nach unten gerichtete Reaktionsflossen oder -flügel 9 in einem stationären Zustand über einer Wasserlinie 1 in der Nähe einer Kimmkante (chine), vom Bereich des Abschnitts größter Breite (bei einem herkömmlichen Schiff vorderhalb eines 50%-Punkts einer Schiffslänge positioniert) ausgehend, vorgesehen.
Der Erfinder dieser Erfindung führte einen Tanktest bezüglich der Einflüsse der Länge der Reaktionsflossen 9 auf die Stabilität eines Krangwinkels eines Rumpfes bei Hochgeschwindigkeitsfahrt durch, wobei die folgenden Punkte geklärt wurden.
Wenn nämlich die Tests bei einem Schiff des Typs A mit zusätzlich vorgesehenen (nachgerüsteten) Reaktionsflossen 9 nur in einem über etwa 1/5 der Schiffslänge verlaufenden Bugabschnitt und bei einem Schiff des Typs B mit Reaktionsflossen 9, die auf etwa 4/5 einer Schiffslänge verlängert waren (vgl. Fig. 7), sowie bei einem Schiff eines bisher bekannten Typs durchgeführt wurden, wurde, wie in der graphischen Darstellung von Fig. 8 gezeigt, folgendes belegt: Während sich beim Schiff eines bisher bekannten Typs (mit O markiert) ohne Reaktionsflossen 9 ein Krängwinkel φ vergrößerte, wenn die Schiffsgeschwindigkeit Vs 30 kt (Knoten) überstieg, wurde im Fall des Schiffs des Typs B (mit markiert) ein Krangwinkel 4) beträchtlich (groß), wenn die Schiffsgeschwindigkeit VS 40 kt überstieg, während beim Schiff des Typs A (mit Sternchen markiert) eine allmähliche Vergrößerung des Krängwinkels φ einsetzte, wenn die Schiffsgeschwindigkeit Vs etwa 45 kt überstieg.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Reaktionsflossen 9 beim Schiff des Typs B im stationären Zustand unter eine Wasserlinie von dem Bereich des Abschnitts größter Breite (bei einem herkömmlichen Schiffstyp vorderhalb eines 50%- Punkts der Schiffslänge positioniert) eingetaucht sind.
Hierdurch wurde klargestellt, daß dann, wenn die Reaktionsflossen 9 im stationären Zustand nur in einem Bugabschnitt oder -bereich über einer Wasserlinie 1 angeordnet sind, wie dies beim Schiff des Typs A der Fall ist, und auch ihre Länge mit etwa 1/5 einer Schiffslänge (einer Länge von etwa 10 - 30%) und ihre Tiefe d mit d ≥ 100 mm gewählt sind, ein weiter verbessertes Ergebnis erzielt werden kann. Da zudem die Reaktionsflossen 9 im stationären Zustand über der Wasserlinie angeordnet sind, steigt auch bei Fahrt ein Vortriebswiderstand nicht an.
Auf der Grundlage dieser Testergebnisse kann festgestellt werden, daß es am wirksamsten und wirtschaftlichsten ist, daß (wenn) die Positionen der Reaktionsflossen im Bereich über einer Wasserlinie 1 eines Bugabschnitts, rückwarts einer vorderen Senkrechten (fore perpendicular) und vorderhalb einer Schulter, d.h. einer Position größter Schiffsbreite (mit anderen Worten: nur in dem Bereich, in welchem gemäß Fig. 15 eine Spritzwelle 2 stark auftritt), gewählt sind oder werden.
Nebenbei wurden die beschriebenen Tests mit einem Modellschiff einer Länge von 3,8 m und einer Breite von 0,63 m bei einem Verkleinerungsmaßstab von 1:12,3 durchgeführt; die Schiffsgeschwindigkeit Vs von 30 kt entspricht 4,4 m/s (Froude Zahl 0,7), und die Schiffsgeschwindigkeit Vs von 40 kt entspricht 5,9 m/s (Froude Zahl 1,0). Die "Froude Zahl" bestimmt sich zu F = V/ [G L], mit G = 9,8 m/s², L = Schiffslänge (m) und V = Schiffsgeschwindigkeit (m/s).
Im folgenden ist eine dritte bevorzugte Ausführuhngsform dieser Erfindung anhand der Fig. 11 und 12 beschrieben; diese Ausführungsform ist auf der Grundlage der oben angegebenen Testergebnisse vorgeschlagen worden. Wie in der Seitenansicht von Fig. 11 und in der Querschnittansicht von Fig. 12 gezeigt, sind die Reaktionsflossen 9 im Bugbereich der dritten Ausführungsform in ihren Tiefen d im Vergleich zu ihrem mittleren Abschnitt zu ihrem hinteren Ende hin fortlaufend verkleinert. Dies ist deshalb der Fall, weil bezüglich des hinteren Abschnitts die Wirkungen der Reaktionsflossen nicht so ausgeprägt zu erwarten sind, da die Höhe der hochsteigenden Welle klein ist, und wenn sie tief gehalten werden würden, würden sie zu einer Widerstandserhöhung führen. Weiterhin sind eine Länge der Reaktionsflossen 9 mit etwa 10 - 30% einer Schiffslänge, eine Tiefe im tiefsten Abschnitt mit etwa 100 mm oder mehr und ein Neigungswinkel α der Innenfläche des untersten Endabschnitts nach außen mit 45º oder weniger gewählt. Da bei dieser Konstruktion die Reaktionsflossen 9 stets über der Wasserlinie 1 angeordnet sind, kann ein Vortriebswiderstand verringert sein.
Nachstehend ist eine in den Fig. 13 und 14 gezeigte vierte bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Wie in einer Seitenansicht von Fig. 13 und einer Querschnittansicht von Fig. 14 gezeigt, ist die Tiefe d von Reaktionsflossen 9 im Bugbereich bei der vierten Ausführungsform im Vergleich zu ihrem Mittelabschnitt zu ihrem Vorderende und ihrem hinteren Ende hin jeweils fortlaufend verkleinert.
Genauer gesagt: da im Bereich oder in der Nähe des Vorderabschnitts der Bug-Reaktionsflossen 9 keine Notwendigkeit für eine Vergrößerung der Tiefe der Reaktionsflossen besteht, weil diese für das Hochsteigen einer Welle zu hoch sind (liegen), oder weil die Position zu nahe an der vorderen Senkrechten (F.P.; vgl. Fig. 11) liegt und daher gegenüber dem Punkt, an dem eine Welle hochsteigt, versetzt ist, ist neben dem Merkmal der dritten Ausführungsform auch bezüglich des vorderen Abschnitts eine Tiefe der Reaktionsflossen 9 verringert. Es ist zu bemerken, daß - wie bei der dritten Ausführungsform - eine Länge der Reaktionsflossen 9 mit etwa 10 - 30% einer Schiffslänge, eine Tiefe am bzw. im tiefsten Abschnitt mit etwa 100 mm oder mehr und ein Neigungswinkel α der Innenfläche ihres untersten Endabschnitts nach außen mit 45º oder weniger gewählt sind. Bei dieser Konstruktion ist eine Höhe der Bug-Reaktionsflossen 9 in Abhängigkeit von der Größe einer Spritzwelle (spray) 2 gewählt, so daß die Rohmaterialkosten minimiert sein können; die vierte Ausführungsform ist dann besonders wirksam (günstig), wenn die Reaktionsflossen materialeinheitlich als Teil der Rumpfkonstruktion vorgesehen sind oder werden, wie dies bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist.
Bei Anwendung der querstabilen Schnellschiffsrumpfkonstruktionen gemäß den oben beschriebenen jeweiligen (bevorzugten) Ausführungsformen ergibt sich ein Vorteil, daß eine hohe Geschwindigkeit bis zum Geschwindigkeitsbereich, in welchem bei einem bisher bekannten Schiffstyp Probleme bezüglich der Querstabilität auftraten, realisiert werden kann oder auch im Fall des gleichen Geschwindigkeitsbereichs ein Längen/Breiten-Verhältnis schlanker gewählt werden kann, so daß damit ein Widerstand gesenkt werden kann. Zudem wird es auch im Fall des gleichen Geschwindigkeitsbereichs und des gleichen Längen/Breiten-Verhältnisses möglich, eine Anordnung zu realisieren, bei welcher eine Queraufrichtleistung herabgesetzt, d.h. ein Schwerpunkt höhergelegt ist.
Darüber hinaus wird bei der Rumpfkonstruktion gemäß den oben beschriebenen jeweiligen (bevorzugten) Ausführungsformen nur der Vorteil der Verbesserung der Querstabilität in einem Hochgeschwindigkeitsbereich angestrebt, da der als Basis herangezogene Schiffstyp (der Abschnitt oder Bereich unter der Wasserlinie 1) einer bisher bekannten Art verwendet werden kann und daher eine Erhöhung des Widerstands in den mittleren und niedrigen Geschwindigkeitsbereichen aufgrund der Hinzufügung der Reaktionsflossen 9 nicht auftreten wird.
Darüber hinaus kann auch bei einem herkömmlichen Schiffstyp, bei dem Querinstabilität auftrat, wenn die Schiffsgeschwindigkeit einen gewissen Geschwindigkeitsbereich überschritt, und sogar bei einem Schiffstyp, bei dem es unmöglich war, den Schwerpunkt in der Anordnung höherzulegen, weil selbst dann, wenn das Schiff im stationären Zustand eine ausreichende Stabilität aufweist, das Schiff bei Hochgeschwindigkeitsfahrt instabil werden würde, die Leistung durch zusätzliche Anordnung von Reaktionsflossen 9 verbessert werden.
Da zudem die querstabilen Schnellschiffsrumpfkonstruktionen gemäß den ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen Querschnittkonfigurationen gemäß den Fig. 2, 3, 5 und 6 aufweisen, kann beim Auftreten eines Rollens eine große Aufrichtkraft gegen das Rollen durch Nutzung der Tatsache erwartet werden, daß die Reaktionsflossen 9 in das Wasser eingetaucht sind und zur Erzeugung eines Rollwiderstands dienen.
Obgleich die ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen für den Fall offenbart wurden, in welchem der Anwendungsbereich des Herabhängens des ausgesparten oder ausgekehlten Abschnitts der Reaktionsflossen 9 als ein langer Bereich gewählt wurde, der sich von einer Position nahe einem Bug bis zu einem Heckende erstreckt, ist in der Praxis ein praktischer Vorteil auch dann groß, wenn dies(e Anordnung) nur auf den Bugabschnitt angewandt wird, vorausgesetzt, daß seine Länge - wie bei dritter und vierter Ausführungsform - etwa 1/5 einer Schiffslänge (eine Länge von etwa 10 - 30%) beträgt.
Bei Anwendung der letztgenannten Konstruktion ergeben sich zusätzlich dazu, daß im wesentlichen ähnliche Wirkungen und Vorteile wie bei erster und zweiter Ausführungsform erreicht werden, keine Störungen im Fall der Annäherung an eine Küste oder eine Breitseite, weil an den Schiffsseitenabschnitten keine vorspringenden Abschnitte, wie Bilgenkiele, Spritz (wellen) leisten und Stabilisierungsflossen vorhanden sind.
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben, wird mit dieser Erfindung eine querstabile Schnellschiffsrumpfkonstruktion bereitgestellt, die ein Ausleger(typ)rumpf (transom type hull) aus einem einzigen (Rumpf-)Körper ist, unabhängig davon, ob dieser vom einem Knickspant- oder einem Rundspanttyp ist; diese Konstruktion besitzt einen geringen Wellenbildungswiderstand bei dennoch ausgezeichneter Querstabilität, und sie besitzt insbesondere eine ausgezeichnete Querstabilität auch im Fall einer Froude Zahl von 0,7 oder weniger. Die vorliegende Erfindung bietet damit einen ausgezeichneten industriellen Nutzeffekt.
Obgleich diese Erfindung vorstehend anhand der dargestellten Ausführungsformen im einzelnen beschrieben worden ist, soll sie selbstverständlich nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt sein, da zahlreiche Änderungen und Abwandlungen von Konfiguration und Konstruktion derselben möglich sind, ohne von dem in den anhängenden Ansprüchen definierten Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Querstabiler Schnellschiffsrumpf des Einzelkörper- Auslegertyps (single-body transom type) mit Gegenwirk- oder Reaktionsflossen, die längs beider Seitenbeplankungen nahezu von einem Bug in einer Richtung zu einem Heck hin verlaufen, welche Reaktionsflossen (9) eine Länge gleich zumindest etwa 10% einer Schiffslänge besitzen und hinter einer vorderen Senkrechten (fore perpendicular) des Rumpfes angeordnet sind, wobei die Reaktionsflossen (9) mit einem ansteigenden Gradienten in Richtung auf einen Bug an den Seitenbeplankungen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Reaktionsflossen (9) im Zusammenwirken mit der Seitenbeplankung geformte Innenfläche mit einer Parabolform gekrümmt ist, so daß ein Wasserstrom darin gleichmäßig strömen kann, und einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Tiefe (d) im tiefsten Abschnitt 100 mm oder mehr beträgt, und daß die Reaktionsflossen (9) zum Zeitpunkt eines stationären Zustands eines Rumpfes oberhalb einer Tauch- oder Wasserlinie angeordnet sind.

2. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel der Innenfläche des unteren Endabschnitts der Reaktionsflosse (9) mit 45º oder weniger gewählt ist.

3. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umgekehrt U-förmige Querschnitt eine nahezu konstante Tiefe längs der Längsrichtung rückwärts der Schulter aufweist.

4. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß rückwärts der Schulter die Reaktionsflossen (9) in der Nähe einer Kimmkante, abwärts gerichtet, vorgesehen sind.

5. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsflossen (9) nur in dem Bereich vorgesehen sind, der von der vorderen Senkrechten des Rumpfes zu einer Schulter des Rumpfes verläuft.

6. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des umgekehrt U- förmigen Querschnitts in Richtung auf die Rückseite allmählich abnimmt.

7. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Länge der Reaktionsflossen (9) mit etwa 10 - 30% einer Rumpflänge gewählt ist.n

8. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsflossen (9) als Teil des Rumpfes integriert sind.

9. Querstabiler Schnellschiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsflossen (9) an dem Rumpf angebaut sind.