DE69632507T2

DE69632507T2 - Schiffsbugrohr mit aerodynamischem flügelprofil52

Info

Publication number: DE69632507T2
Application number: DE69632507T
Authority: DE
Inventors: Emanuel E Petromanolakis
Original assignee: Petromanolakis Emanuel E Pfaliron
Current assignee: Petromanolakis Emanuel E Pfaliron
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: JPH09512227A; RU2152326C1; GR1007178B; PT756554E; CN1070439C; EP0756554A1; CN1148834A; WO1996026104A1; GR950100067A; EP0756554B1; AU4673396A; DE69632507D1; ES2221933T3; JP3790270B2

Description

Bereich der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den technischen Bereich der Hydrodynamik, und insbesondere auf Einrichtungen und Verfahren zum Verbessern der Strömungseigenschaften von Schiffen. Insbesondere bezieht sie sich auf den Vorstevenleitkanal eines Schiffes, der einen Tragflügelabschnitt verkörpert und eine beträchtliche Verbesserung der Strömungscharakteristika des Schiffes erreicht.
Stand der Technik
In der Schiffbautechnologie im Allgemeinen hat man Anstrengungen unternommen, um den Reibungswiderstand und den Wellenbildungswiderstand, der bei den Schiffen auftritt, zu verringern und demzufolge ihr Fahren durch die kompakte Wassermasse zu verbessern, die sie durchqueren. Aus diesem Grund und insbesondere zur Begrenzung der Höhe der Bugwelle, der das Schiff begegnen muss, hat man eine Technik entwickelt, gemäß der der vordere Körper des Schiffsrumpfs in eine Wulst- oder Kugelform modelliert wird. Auf diese Weise wird der Wellenbildungswiderstand, der bei dem Schiff auftritt, verringert.
Die Frontfläche des Schiffes, d. h. der extensive Bugbereich, der an dem Prozess der Wegschaffung zum Vortrieb des Schiffs durch das Wasser teilnimmt, ist sehr breit. Berücksichtigt man, dass der Vortriebswiderstand proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Schiffs ist, ist die Leistungssteigerung, die benötigt wird, diesen Widerstand zu überwinden, ebenfalls proportional.
Um dieses Problem zu überwinden und um den Vortriebswiderstand und die Wellenbildungsenergie, die der Frontfläche des Schiffs gegenübersteht, zu reduzieren, wurde bereits die Befestigung eines Leitkanals an dem Vorsteven des Schiffs vorgeschlagen (E. E. Petromanolakis, WO 92/22456). Wenn das Schiff auf die Wassermasse über diesen Leitkanal stößt, der sich in einer Höhe über und unter der Wasserlinie des Schiffs erstreckt, und nicht mit seiner gesamten Frontfläche, erwartet man eine Reduzierung des Wellenbildungswiderstands, der von dem Vortrieb des Schiffs erzeugt wird. Es war für einen solchen, als ein Wellenbildungswiderstandsabsorber wirkenden Leitkanal jedoch nicht möglich, die erwarteten Ergebnisse zu bringen, da es nicht möglich war, den Strom durch den Leitkanal von dem Meerwasserstrom um die Frontfläche des Schiffs merklich zu trennen, obwohl eine geringe Änderung möglich war. Andere Versuche des Standes der Technik, wie bei dem französischen Patent FR-A-1 017897, haben zu negativen Ergebnissen geführt, da nicht nur die Reduzierung des während des Schiffsvortriebs erzeugten Wellenbildungswiderstands nicht erreicht wurde, sondern auch ferner bewegliche Teile vorhanden waren, denen Leistung von der Schiffshauptmaschine zugeführt werden musste. Das Ergebnis war, soweit es die für den Schiffsvortrieb erforderliche Leistung betraf, negativ.
Die WO-A-82 03055 (SEE) hat ein Rohr vorgeschlagen, um Wasser von dem Steven zu dem Heck des Schiffes zu fördern, um es an dieser Stelle für den Vortrieb von drehenden Elementen zu verwenden. Dies ist ein vollständig unterschiedlicher Aspekt. Außerdem ist es in hohem Ausmaß unsicher, ob es wegen der Reibung, der Turbulenz usw. ausgeführt werden kann.
Andere Dokumente des Standes der Technik, die die Lösung der gleichen obigen Probleme versucht haben, sind DE-C-931 090 (Kuckuck), DE-A-30 45 977 (M. A. N. AG), DE-A-35 08 203 (WIESER) und FR-A-847445 (TISCHENBACH).
Die meisten dieser Patente offenbaren keinen hydrodynamischen Abschnitt oder speziell einen Tragflügelabschnitt, so dass sie keine unterschiedliche Strömung in den Durchgängen, die von dem Innenraum des Leitkanals gebildet werden, verglichen mit der Strömung außerhalb des Leitkanals erzeugen. Der dokumentierte Stand der Technik ist nicht in der Lage, diesen notwendigen unterschiedlichen Zustand zu schaffen, weil einerseits ein offenes Ende und kein geschlossener Boden vorhanden sind und andererseits eine Erstreckung über eine unzureichende Höhe über die Wasserlinie des Schiffs vorhanden ist. So definiert die DE-C-931 090 in charakteristischer Weise in der Beschreibung und in der Darstellung der Zeichnungen, dass die Höhe des Leitkanals über der Wasserlinie des Schiffs so sein soll, dass der Leitkanal über der Wasserlinie sichtbar ist, was eine Höhe ist, die eine Trennung der Strömung in dem Leitkanal von der Strömung außerhalb davon nicht gewährleisten kann.
Experimentelle Arbeit an den vorgeschlagenen Stevenleitkanälen hat bewiesen, dass die Tragflügelausgestaltung und -ausrichtung des Leitkanals bezogen auf den Bug des Schiffs von wesentlicher Bedeutung ist, um optimale Ergebnisse bezüglich der Erhöhung der Wasserströmung innerhalb des Leitkanals und einen entsprechend verminderten Druck in nerhalb des Vorstevenleitkanals sowie einen Strömungsunterdruck stromab davon zu erreichen. Viele der Patente nach dem Stand der Technik sind nicht in der Lage, eine vorteilhafte Lösung bereitzustellen, weil sie entweder eine nachteilige Tragflügelgestalt, beispielsweise Tragflügel mit konkaver Innenfläche, haben oder weil sie so angeordnet sind, dass sie nachteilige Wasserströmungsbedingungen innerhalb des Leitkanals erzeugen, beispielsweise eine Ausrichtung, die einen kontinuierlich divergierenden Strömungskanal bildet.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, in wirksamer Weise die vorstehenden Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen vorstehenden Leitkanal für ein Schiff mit einer Ausgestaltung und Ausrichtung vorzuschlagen, die die Differenzierung der Eigenschaften der Strömung innerhalb des Vorstevenleitkanals von der Strömung außerhalb davon gewährleisten, so dass eine erhöhte Wasserströmungsgeschwindigkeit durch den Kanal zwischen dem Vorstevenleitkanal und der Bugvorderfläche verglichen mit der Wasserströmungsgeschwindigkeit außerhalb davon erzeugt wird, wodurch eine Reduzierung des Drucks innerhalb des Vorstevenleitkanals und ein Strömungsdruckabfall stromab von dem Vorstevenleitkanal herbeigeführt wird, was zu einer proportionalen Verringerung des Widerstands gegen den Schiffsvortrieb führt. Auf diese Weise wird das Gleitvermögen des Schiffs verbessert, und das Ergebnis ist eine Geschwindigkeitssteigerung und/oder eine Leistungsverminderung mit entsprechender Reduzierung des Brennstoffverbrauchs. Dies wird mit den Merkmalen des Vorstevenleitkanals erreicht, wie sie im Anspruch 1 definiert sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, den vorgeschlagenen Vorstevenleitkanal mit einer Ausrichtung und einer Tragflügelausgestaltung zu versehen, um die Ergebnisse der erhöhten Wasserströmungsgeschwindigkeit und der Druckverringerung innerhalb des Innenraums des Leitkanals bezüglich der Geschwindigkeit und des Drucks um seine Außenfläche vorteilhaft zu machen, wobei die optimale Leitkanalausrichtung und Tragflügelausgestaltung die eines Tragflügels ist, der eine konvexe Innenfläche hat und einen Strömungskanal auf jeder Seite des Schiffsbugs bildet, der anfänglich konvergiert und dann in Rückwärtsrichtung des Schiffs divergiert.
Diese und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird für den Fachmann durch Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klar, in denen einige illustrative, jedoch nicht beschränkende Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Schiffs mit einem Wulst-/Kugelsteven ohne einen den Vortriebswiderstand reduzierenden Vorstevenleitkanal.
2 zeigt eine Draufsicht auf den Bugabschnitt des Schiffs von 1 mit einem Schema der Stromlinien, die während des Vortriebs des Schiffs gebildet werden.
3 zeigt eine Stirnansicht eines vorderen Rumpfabschnitts des Schiffs von 1.
4 zeigt die Seitenansicht eines Schiffs mit dem Wulst-/Kugelvorsteven, der zusätzlich mit einem Vorstevenleitkanal mit einem Tragflügelabschnitt versehen ist, der insgesamt der Bugform folgt und an seiner Oberseite geschlossen sowie an die Seiten des Schiffs angeschweißt ist.
5 zeigt eine geschnittene Draufsicht längs der Wasserlinie des Schiffs von 4.
6 zeigt die Stirnansicht des vorderen Rumpfabschnitts des Schiffs von 4.
7 zeigt eine Querschnittsansicht des vorderen Rumpfs des Schiffs von 4 mit einem Schema der Stromlinien, die während des Vortriebs des Schiffs gebildet werden.
8 zeigt eine Seitenansicht eines Schiffs mit einem Wulst-/Kugelvorsteven, der zusätzlich mit einem Vorstevenleitkanal mit einem Tragflügelabschnitt versehen ist, der an der Seite des Schiffs mittels eines Satzes von Halteelementen befestigt ist.
9 zeigt eine Schnittansicht von oben längs der Wasserlinie des Schiffs von 8.
10 zeigt die Stirnansicht eines vorderen Rumpfabschnitts des Schiffs von 8.
11 zeigt die Seitenansicht eines Schiffs mit Wulst-/Kugelvorsteven, wobei ein Vorstevenleitkanal genau an der Vorstevenlinie beginnt und insgesamt den Schiffslinien folgt.
12 ist eine Seitenansicht eines Schiffs, bei welchem der Vorstevenleitkanal innen mit einem Satz von parallelen Platten befestigt ist, die in Längsrichtung angeordnet sind, um eine laminare Strömung durch den Vorstevenleitkanal zu erzeugen.
13 ist eine Draufsicht im Querschnitt auf den vorderen Rumpf des Schiffs von 12.
14 ist eine Stirnansicht des vorderen Rumpfabschnitts des Schiffs von 12.
15 ist eine perspektivische Seitenansicht des vorderen Rumpfabschnitts des Schiffs, wobei der Vorstevenleitkanal eine Form hat, die sich von den Vorstevenlinien des Schiffs unterscheidet.
16 ist ein Diagramm für die Leistung eines Schiffs einerseits mit einem Wulst-/Kugelvorsteven und andererseits mit dem Vorstevenleitkanal der Erfindung.
In 1, 2 und 3 sind die perspektivische Seitenansicht, die Draufsicht und eine Stirnansicht eines Schiffs 1 mit einem Wulst/einer Kugel 3, jedoch ohne den Vorstevenleitkanal nach der Erfindung gezeigt. Wie insbesondere in 2 dargestellt ist, behalten die Fluidströmungslinien um die Bugvorderfläche die gleiche Dichte vor und nach dem Bug auf beiden Seiten der Bugvorderfläche bei. Die Wirkung der Befestigung des Vorstevenleitkanals nach der Erfindung um die Bugvorderfläche des Schiffs herum, wie sie schematisch und darstellend in 7 gezeigt ist, führt zur Differenzierung der Strömungscharakteristika und insbesondere zu einer reduzierten Dichte der Stromlinien 5 stromab von dem Vorstevenleitkanal.
In 4, 5 und 6 sind die perspektivische Seitenansicht, die Draufsicht und die Stirnansicht eines Schiffs 1 mit einem Wulst/einer Kugel 3 und mit dem Tragflügelabschnitt/Vorstevenleitkanal 2 gezeigt. Natürlich kann der Leitkanal auch an Schiffen ohne einen Wulst/eine Kugel installiert werden.
Der Vorstevenleitkanal 2 nach der Erfindung ist an dem Bug des Schiffs 1 und auf beiden Seiten der Stirnfläche befestigt und erstreckt sich in der Höhe über und unter die Wasserlinie des Schiffs. Die Höhe des Leitkanals 2 über der Wasserlinie des Schiffs ist vorzugsweise so bemessen, dass der obere Teil des Leitkanals die erwartete maximale Wellenhöhe, beispielsweise 5 bis 6 Meter über der Wasserlinie überschreitet. Auf jeden Fall erstreckt sich der vorgeschlagene Vorstevenleitkanal auf eine solche Höhe, dass er bei allen Schiffsladebedingungen über dem Wasser liegt und die Strömung in dem Leitkanal von der Strömung außerhalb davon getrennt ist.
Unter der Wasserlinie kann der Leitkanal bis zu dem Wulst/der Kugel 3, wenn sie vorhanden sind, hinabreichen oder sie auch bedecken und ihn/sie in sich verbergen.
Der Leitkanal 2 folgt insgesamt der Morphologie, d. h. der Geometrie der Vorstevenlinien des Schiffs und schließt am Boden. Der Leitkanal kann sich in Richtung der Strömung vor oder hinter den Bug erstrecken oder irgendeine Zwischenstellung einnehmen. Vorzugsweise wird eine Position gewählt, bei der der Leitkanal vor den Bug in Strömungsrichtung um etwa seine halbe Länge vorsteht. Der Leitkanal 2 kann an der Oberseite teilweise voll offen oder geschlossen sein, wobei er immer der Bedingung genügt, dass die Strömung in dem Leitkanal absolut von der Strömung außerhalb von ihm getrennt ist.
In 4, 5, 6 ist ein Leitkanal mit einer konvergierenden Wand gezeigt, die auf der Oberseite schließt, an den Schiffsseiten befestigt und angeschweißt ist, während in 8, 9 und 10 ein Schiff gezeigt ist, bei welchem der Vorstevenleitkanal 2 an seiner Oberseite offen ist und an den Schiffsseiten durch einen geeigneten Satz von Halteelementen 4 befestigt ist.
Wenn solche Halteelemente 4 verwendet werden, sollten sie vorzugsweise einen hydrodynamischen Querschnitt haben, auf beiden Seiten konvex sein, in Strömungsrichtung angeordnet sein, oder sie können alternativ Röhren irgendeiner herkömmlichen Form sein.
Bei den in 4, 5 und 6 gezeigten Konstruktionen, bei denen der Leitkanal auf der Oberseite geschlossen ist, und bei der in 8, 9, 10 gezeigten Konstruktion, bei der der Leitkanal 2 auf der Oberseite offen und an dem Schiff 1 über Halteelemente 4 befestigt ist, erscheint der Leitkanal insgesamt so, dass er der Form der generellen Morphologie des Bugs in der Vertikalrichtung folgt. Es ist jedoch möglich, dass der Leitkanal eine andere Form hat. So kann der Leitkanal um die Bugvorderfläche mit irgendeiner geometrischen Form angeordnet werden, die in jedem Fall anders ist als die generelle Morphologie der Bugvorderfläche in Vertikalrichtung, wie es beispielsweise in der perspektivischen Seitenansicht von 15 wiedergegeben ist.
Zu erwähnen ist, dass die Vorstevenlinie des Schiffs, das mit einem Vorstevenleitkanal versehen ist, entweder zur normalen Vertikalen parallel oder geneigt sein kann, wobei das Schiff in Ruhestellung betrachtet wird. Die Einfallslinie um den Leitkanal 2 kann ebenfalls geneigt sein, wobei die Neigung ähnlich oder anders ist als die Neigung der Vorstevenlinie. Wie in 11 gezeigt ist, folgt die Einfallslinie des Leitkanals 2 genau der Vorstevenlinie des Schiffs.
Der Leitkanal 2 kann im Allgemeinen bei jeder Bugmorphologie zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann der Schiffsbug bevorzugt werden, der sich längs der Einfallslinie des Meerwassers ausreichend verdünnt.
Wenn der Vorstevenleitkanal nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung installiert ist, ist für die Strömung ein Durchgang 7 zwischen der Innenfläche des Leitkanals 2 und der Bugvorderfläche gebildet. Der Strömungskanal 7 hat wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung für die Wasserströmung auf jeder Seite des Schiffs. Das charakteristische Merkmal des Leitkanals 2 der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Leitkanalwände einen Tragflügelabschnitt in der Strömungslängsrichtung von der oben erwähnten wenigstens einen Einlassöffnung zu der oben erwähnten wenigstens einen Auslassöffnung auf beiden Seiten des Schiffs haben. Dieser Tragflügelabschnitt hat seine Vorderkante an der oben erwähnten wenigstens einen Einlassöffnung und seine Hinterkante an der oben erwähnten wenigstens einen Auslassöffnung.
Die konvexe Seite des Tragflügelabschnitts-Leitkanals 2 bildet die Innenfläche des Leitkanals, so dass eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und ein entsprechend niedrigerer Druck in der inneren konvexen Seite bezogen auf die Außenseite des Leitkanals erzeugt wird, wie es nach der Tragflügeltheorie bekannt ist. Die Außenseite des Leitkanals kann entweder eine ebene oder leicht konkave Oberfläche haben. Als Folge führt ein solcher Querschnitt des Leitkanals 2 nach der Erfindung dazu, dass die Wassermassen durch den Durchlass 7 hindurchgehen, um eine erhöhte Geschwindigkeit bezüglich der Wassermasse zu erhalten, die um die Außenwände des Leitkanals 2 strömt. Diese Differenz der Strömungsgeschwindigkeit führt zu einem Druckabfall innerhalb des Leitkanals und zu einer Erzeugung eines Unterdrucks stromab vom Leitkanal 2, wodurch sich eine verbesserte laminare Strömung um den Bug des Schiffs ergibt, was die Bugwellenhöhe verringert und demzufolge eine besseren Schlupf des Schiffs erreichen lässt.
Wie in 12, 13 und 14 dargestellt ist, enthält der vorgeschlagene Tragflügelabschnitt eine Reihe von vorstehenden Führungsplatten 6, um eine verbesserte laminare Strömung zu erzeugen, die in Längsrichtung an seiner Innenfläche angebracht sind. Die Führungsplatten 6 haben vorzugsweise einen Tragflügelquerschnitt und sind mit ihrer Vorderkante an der vorstehend erwähnten Strömungseinlassöffnung und mit ihrer Hinterkante an der Strömungsauslassöffnung angeordnet. Jede dieser Führungsplatten ist entweder an der Innenfläche eines jeden der Seitenwandabschnitte des Leitkanals und der entsprechenden Bugseitenfläche oder an jeder der Leitkanalwandabschnitte oder an der entsprechenden Bugseitenfläche befestigt. Längs oder über den Abstand zwischen den Seitenwandabschnitten des Leitkanals und der Bugseiten können Schlitze vorgesehen werden, so dass eine vertikale Verbindung einer Wasserströmung innerhalb des Strömungskanals zwischen aufeinander folgenden Führungsplatten möglich ist.
An der Leitkanalaußenfläche kann eine ähnliche Reihe von vorstehenden Führungsplatten ebenfalls befestigt werden.
Es wurden Versuche an einem Modell durchgeführt, wobei der Leitkanal nach der Erfindung mit Tragflügelkoeffizienten CD = 0,012 und CL = 1,3 verwendet wurde. Aus diesen Versuchen ergab sich eine Verbesserung der Strömungscharakteristika. Dadurch wurde der Schleppwiderstand um einen Prozentsatz von etwa 7,5% reduziert, und es wurde eine entsprechende Leistungseinsparung von etwa 10% bis 12% für das Schiff erreicht.
Die Reduzierung der obigen Versuchsdaten auf einem wirklichen Schiff wurde nach dem FROUDE-Verfahren durchgeführt. Die obigen Versuche wurden mit einem nackten Rumpfmodell ohne Ruder, Schiffsschraube usw. ausgeführt. Die Ergebnissen sind in der beiliegenden Tabelle aufgeführt, wo die Leistungswerte für unterschiedliche Geschwindigkeitswerte gezeigt sind. Es sind drei Fälle angegeben: der Fall eines Schiffs mit einem kleinen Wulst ohne den vorgeschlagenen Leitkanal nach der Erfindung (Fall A), der Fall des gleichen Schiffs mit einem verbesserten Wulst, der insbesondere entsprechend der Nationalen Technischen Universität von Athen im Rahmen eines Vergleichs mit der Erfindung nach dem Stand der Technik ausgelegt ist (Fall B), und der Fall eines Schiffs mit einem kleinen Wulst wie im Falle A, bei dem der Vorstevenleitkanal nach der Erfindung installiert ist (Fall C). Die Prozentsätze, auf die in der beiliegenden Tabelle Bezug genommen ist, zeigen einen relativen Anstieg (+) oder Abfall (–) der Leistung verglichen mit dem Fall A eines Schiffs mit einem kleinen Wulst und ohne Vorstevenleitkanal auf. Die gleichen Ergebnisse erscheinen auch in dem Diagramm von 16.
In Bezug auf den vorgeschlagenen Vorstevenleitkanal ist auszuführen, dass seine Positionierung an dem Bug, seine Höhe über und unter der Wasserlinie des Schiffs, seine Länge längs der Strömungsrichtung, seine Neigung bezüglich der Schiffssymmetrieachse und seine Distanz von dem Schiffsrumpf entsprechend der Bugmorphologie, den Bugkoeffizienten und der Schiffsgeschwindigkeit bestimmt werden.
Hier ist anzuführen. dass die Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf darstellende Ausgestaltungen ausgeführt wurde und dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Somit sollen allen Modifizierungen oder Änderungen bezüglich Form, Größe und Abmessungen, der Materialien und des Aufbaus sowie der Anordnung der Komponenten des vorgeschlagenen Vorstevenleitkanals mit einem Tragflügelabschnitt in die Ziele und in den Rahmen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein, solange diese keinen neuen erfinderischen Schritt bilden und nicht zur technischen Evolution des Standes der Technik beitragen.
Aus der Analyse der mit dem oben erwähnten Modell für den speziellen Tragflügel mit CD = 0,012 und CL = 1,3 ausgeführten Versuche ergibt sich die folgende Gleichung für die Bestimmung der Positionierung des Leitkanals, d. h. der Tragflügelneigung bezogen auf die Schiffssymmetrieachse, die innerhalb des Wertebereichs liegen soll, der definiert wird durch: A2 – A1 = 0,0425L + 0,005L wobei, wie in der beiliegenden 5 gezeigt ist, A1 die minimale Entfernung zwischen der Leitkanal-Innenfläche und der Schiffsbug-Vorderfläche ist und A2 die Entfernung zwischen der Leitkanal-Hinterkante und der Schiffsbug-Vorderfläche ist, wobei A2 von dem innersten Ende der Leitkanal-Vorderkante gemessen wird. Sowohl A1 als auch A2 werden längs der gleichen Wasserlinie gemessen, und L ist die Länge des Tragflügels in Strömungsrichtung. Als Folge schließt eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ein, dass alle Wasserlinien in dem Meerwasser der obigen Gleichung genügen und dass die Neigung des Tragflügelabschnitts so konstant wie möglich bei allen Wasserlinien erhalten wird. Natürlich gibt die obige Gleichung einen bevorzugten Bereich von Werten für den Leitkanaltragflügel und seinen Abstand von der Schiffsbug-Vorderfläche. Aus dem Obigen ergibt sich, dass eine bevorzugte Ausrichtung des vorgeschlagenen Vorstevenleitkanals bezogen auf die Bugvorderfläche so beschaffen ist, dass der Wasserströmungsdurchgang zwischen einer Innenfläche des Vorstevenleitkanals und dem Bug auf jeder Seite des Bugs des Schiffs anfänglich konvergiert und dann zur Rückwärtsrichtung des Schiffs divergiert.
Eine versuchsweise Anwendung des Tragflügelabschnitts-Vorstevenleitkanals der Erfindung wurde bereits bei einem reellen Schiff durchgeführt, insbesondere auf der F/B RODOS unter griechischer Flagge, registriert für die Insel Rhodos und im Besitz von DANE SEALINE Company. Diese experimentelle Anwendung hat zu äußerst zufrieden stellenden Ergebnissen geführt.

Claims

Vorstevenleitkanal (2) zur Verwendung an einem Schiff (1), das einen Bug mit gegenüberliegenden Bugseiten und einer Bugstirnfläche hat, – wobei der Vorstevenleitkanal Wandabschnitte zum Anbringen am Bug des Schiffs (1) hat, die sich bis in die Nähe der Bugstirnfläche und an den gegenüberliegenden Bugseiten nach oben erstrecken, wodurch ein Wasserdurchflusskanal (7) zwischen einer Innenfläche des Vorstevenleitkanals (2) und dem Bug gebildet wird, und – wobei der Vorstevenleitkanal außen am Bug angebracht ist und sich von der Bugstirnfläche nach hinten und nach vorne erstreckt und ein geschlossenes unteres Ende hat, dadurch gekennzeichnet, – dass sich die Seitenwandabschnitte auf eine Höhe über der Wasserlinie erstrecken, wenn sich das Schiff in Bewegung befindet, so dass bei jedem Beladungszustand des Schiffs das Seewasser daran gehindert wird, sich in den Durchflusskanälen (7) mit dem außerhalb davon strömenden Wasser zu vermischen, – dass jeder der Wandabschnitte einen Tragflügelabschnitt hat, der sich insgesamt in Längsrichtung des Schiffs (1) erstreckt, – dass die Tragflügelabschnitte auf den gegenüberliegenden Bugseiten des Schiffs eine Vorderkante, die wenigstens eine Einlassöffnung des Wasserdurchflusskanals (7) bildet, und eine Hinterkante hat, die wenigstens eine Auslassöffnung des Wasserdurchflusskanals (7) bildet, – dass die Tragflügelabschnitte konvexe Innenflächen haben, – dass die Durchflusskanäle Richtung zum Heck des Schiffs hin konvergieren und dann divergieren, – dass die konvexen Innenflächen die Geschwindigkeit des durch die Durchflusskanäle hindurchgehenden Wassers bezüglich der Geschwindigkeit des um die Außenfläche des Vorstevenleitkanals (2) herum strömenden Wassers erhöhen, um im Inneren des Vorstevenleitkanals (2) einen verringerten Druck und stromab von dem Vorstevenleitkanal (2) einen Strömungsunterdruck zu erzeugen, – dass der Vorstevenleitkanal vertikal im Abstand angeordnete Leitplatten mit Tragflügelprofil hat, die von der Innenfläche der Seitenwandabschnitte nach innen vorstehen und sich insgesamt in Längsrichtung des Schiffs erstrecken, so dass die laminare Strömung des Wassers durch die Durchflusskanäle (7) verbessert wird, – dass das Tragflügelprofil der Leitplatten mit seiner Vorderkante zur Einlassöffnung des Wasserdurchflusskanals (7) und mit seiner Hinterkante zur Auslassöffnung des Wasserdurchlasskanals (7) ausgerichtet ist, und – dass die vertikal im Abstand angeordneten Leitplatten entweder an der Innenfläche jedes der Seitenwandabschnitte oder an jeder entsprechenden Seite der Bugseiten angebracht und/oder mit Schlitzen längs oder quer über dem Abstand zwischen den Seitenwandabschnitten und den Bugseiten versehen sind, damit eine vertikale Verbindung des Wasserdurchflusses in den Durchflusskanälen (7) möglich ist.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er so geformt ist, dass er im Wesentlichen der Form der gegenüberliegenden Bugseiten folgt, wobei ein im Wesentlichen gleicher Abstand zwischen den Wandabschnitten des Leitkanals und den gegenüberliegenden Bugseiten erreicht wird.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragflügelabschnitte an den gegenüberliegenden Bugseiten so anbringbar sind, dass ein oberes Ende der Tragflügelabschnitte geschlossen ist, wenn sie an jeder Seite der Bugstirnfläche des Schiffs (1) angeschweißt sind, wodurch ein am Umfang geschlossener Vorstevenleitkanal (2) gebildet wird.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Halteelemente (4) aufweist, die an den gegenüberliegenden Bugseiten so anbringbar sind, dass der Vorstevenleitkanal (2) oben an jeder Seite des Schiffs (1) teilweise offen ist.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er vertikal im Abstand angeordnete Leitplatten mit Tragflügelprofil aufweist, die von der Innenfläche jedes der Seitenwandabschnitte nach innen vorstehen und sich insgesamt in Längsrichtung des Schiffs bis zu den gegenüberliegenden Bugseiten erstrecken, wodurch die laminare Strömung des Wassers durch die Durchflusskanäle (7) verbessert wird, wobei das Tragflügelprofil der Leitplatten mit seiner Vorderkante zur Einlassöffnung des Wasserdurchflusskanals (7) und mit seiner Hinterkante zur Auslassöffnung des Wasserdurchflusskanals (7) ausgerichtet ist.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 1, der eine ebene Außenfläche hat.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 1, der eine konkave Außenfläche hat.
Vorstevenleitkanal nach Anspruch 2, der an einem Schiff in Kombination mit entsprechend verdünnten gegenüberliegenden Bugseiten angebracht ist.
Vorstevenleitkanal eines Schiffs mit Tragflügelprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Position des Leitkanals an dem Schiffsbug, die geometrische Form des Tragflügelprofils, die Höhe des Leitkanals über und unter der Schiffswasserlinie, seine Länge in Strömungsrichtung, seine Neigung bezüglich der Schiffsymmetrieachse und sein Abstand vom Schiffsrumpf in Übereinstimmung mit der Bugmorphologie, den Rumpfkoeffizienten und der Schiffsgeschwindigkeit bestimmt sind.