EP0199145A1 - Hydrofoil arrangement for a hydroplane-catamaran - Google Patents

Hydrofoil arrangement for a hydroplane-catamaran Download PDF

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EP0199145A1
EP0199145A1 EP86104362A EP86104362A EP0199145A1 EP 0199145 A1 EP0199145 A1 EP 0199145A1 EP 86104362 A EP86104362 A EP 86104362A EP 86104362 A EP86104362 A EP 86104362A EP 0199145 A1 EP0199145 A1 EP 0199145A1
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EP
European Patent Office
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wing
catamaran
center
trim
gravity
Prior art date
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Application number
EP86104362A
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German (de)
French (fr)
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EP0199145B1 (en
Inventor
Hans Gerd Dipl.-Ing. Gerdsen
Wolfgang Dr. Jur. Jabbusch
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0199145A1 publication Critical patent/EP0199145A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0199145B1 publication Critical patent/EP0199145B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/042—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull the underpart of which being partly provided with channels or the like, e.g. catamaran shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/248—Shape, hydrodynamic features, construction of the foil

Definitions

  • the invention relates to a catamaran with two spaced and substantially parallel to each other hulls, which are preferably connected to each other by a deck lying above water, and in the tunnel thus formed in the underwater area between the hulls are arranged transversely extending wings.
  • the known wing assembly described above has been lasts. However, it still has certain disadvantages.
  • the catamaran takes a certain trim angle with the usual shape of the boat hull, which has the consequence that the pressure resistance of the catamaran is greatly increased.
  • an increase in resistance known as "hump resistance”.
  • the catamaran reduces the trim angle and the cruising resistance drops again and then increases less sharply when the cruising speed increases.
  • the wing assembly according to European patent application 0 094 673 still has a relatively large "hump resistance" because the main wing lies in front of the length center of gravity of the catamaran and carries a greater load than the trim wings, which has the consequence that the induced Downward velocities in the downstream downstream of the main wing are quite large, and are greater in relation to the inflow speed at lower cruising speeds because the amount of water detected is smaller. With increasing speed, the induced downward speeds decrease in relation to the inflow speed. These downward speeds change the approach angle to the rear trim tab.
  • the angle of the trim wing to the inflow is reduced (the higher the lift forces on the main wing and the lower the speed of travel, the more reduced) and the lift of the trim wings is reduced, with the result that the catamaran becomes more tense and the "hump resistance" becomes even greater than the wingless catamaran.
  • the increased trim angle when traveling slowly, especially in very rough seas is desirable because the bow is higher than the waves.
  • the invention has for its object to improve the generic arrangement of wings in a gliding boat catamaran so that the starting resistance occurring when starting the catamaran, "hump resistance”, is reduced and thus the efficiency and maritime behavior, especially of larger catamarans be improved when driving in rough seas.
  • a main wing is arranged at a relatively small distance behind the - length center of gravity of the catamaran and a trim wing at a greater distance in front of the length center of gravity of the catamaran, the main wing having a larger projected area than that Has trim tabs and the wings are located so that the resultant of their dynamic buoyancy is in or in the immediate vicinity of the center of gravity of the length of the catamaran, and that the trim tab is arranged vertically approximately at the height of the keels of the hulls and the main wings above the keels is so that the wings have about the same relative immersion depth when the catamaran is traveling with a preferably optimal glide angle.
  • This wing arrangement improves the conditions of the "hump resistance".
  • the main wing is behind the center of gravity of the catamaran, creating a trim-reducing moment. It counteracts the glide boat body trim moment, whereby the induced downward speeds of the trim wing or the trim wing stumps have only a very slight influence on the main wing, because they carry only a small load and the induced downward gears speeds are load-dependent and because with a certain initial trim, the lifting forces of the trim tabs in front of the center of gravity are reduced because they come closer to the surface.
  • the influence of the induced downward speeds on the main wing is thereby reduced even more and the generation of lift of the main wing is increased.
  • the influence of the wing arrangement is therefore positive and stabilizes the trim. As a result, the hulls do not reach such large trim angles at approach speed, "hump speed", which results in a reduced drag hump.
  • the new wing arrangement thus results in new physical wing lift conditions, which result in an increase in efficiency.
  • Another advantage of the invention lies in the improved maritime behavior of the catamaran in rough seas, which is explained using an example. If the catamaran designed according to the invention runs into a wave crest, the dynamic buoyancy forces which act on the hull are greatly increased in the fore-region, which leads to an increase in the trim angle of the catamaran. This also increases the angle of attack of the main wing to the inflow, resulting in an increase in wing lift, which counteracts the increase in hull trim, since this force acts behind the center of gravity.
  • the relatively small trim wings have only a small influence on the trim and the downward-induced velocities generated by them remain relatively small and have hardly any influence on the main wing.
  • the wings When the catamaran is moving, the wings have the same relative immersion depth, i.e. the same ratio of immersion depth to profile length.
  • the trim-reducing moment of the main wing When the catamaran leaves a wave crest and enters a wave trough, the trim-reducing moment of the main wing will remain relatively small because its lever arm to the center of gravity of the dynamic lift force is relatively small and the change in the induced speeds due to the smaller area of the trim wing gel or the trim tab remains insignificant.
  • the catamaran with the wing arrangement according to the invention therefore experiences much smaller trimming movements and vertical accelerations when traveling in rough seas than known designs, as a result of which its speed potential, its ability to drive fast in rough seas, is considerably increased.
  • the catamaran according to European patent application 0 094 673 therefore experiences relatively stronger trimming movements when traveling in waves, which also results in a limitation of the maximum speed and relatively uncomfortable driving in the open sea.
  • the vane assembly according to the invention improves the Seever conceptionen a catamaran with Stützflü g ELN quite Wesent Lich.
  • the operation in waters with flotsam is considerably improved.
  • a further development of the invention is characterized in that the main wing extends over the entire width of the tunnel and that the trim wing preferably consists of two stumps which protrude from the opposite walls of the hull into the tunnel.
  • the main wing has its maximum span here, which gives the highest levels of efficiency and enables high load absorption even at a relatively low speed.
  • the trim wing must be much smaller than the main wing and, as a single wing which extends over the entire tunnel width, must have a small profile length and profile depth and thus have a critical rigidity and strength.
  • its training as wing stumps gives the advantage that the wing stumps have a much smaller span and can therefore be designed to be stiff and firm.
  • trim wing is swept forward or backward toward the center of the vehicle and / or is angled up or down.
  • the sweeping and angling of the trim tabs allows a gentler and undisturbed insertion, due to a gradual pressure build-up on the wing, into the water in waves. Flotsam is better rejected by the diagonally backward arrow shape and partly pushed down, which clears the way for the main wing and protects it.
  • the design can be such that the main wing sweeps forward or backward toward the center of the vehicle and / or is preferably angled upwards or downwards between 2 and 5 * .
  • the main wing can also consist of a pair of wing stumps.
  • sufficiently small and stiff wings can be built for wide-tunnel and fast catamarans.
  • Flotsam can be better discharged towards the center using the swept main wing stumps.
  • the truncated wing stumps preferably have a larger backward sweep than the main wing and also a greater downward bend to repel flotsam down and towards the center of the boat to protect the following main wing from colliding with flotsam.
  • the main wing is arranged relatively higher than the trim wing in relation to the keel, in such a way that the trim wing and main wing come to lie approximately parallel to the water surface with approximately the same relative immersion if the vehicle assumes its favorable glide trim angle while driving (depending on the shape of the half body and: Keel angle about 2 ° to 6 ').
  • all wings have approximately the same relative immersion depth and can work at higher speeds in the so-called underwater hydrofoil surface effect, which is known to allow strong trim stabilization.
  • the boat hulls are fully asymmetrical slide boat bodies with deep-V characteristics, the vertical side walls of the slide boat bodies, which are formed in mirror image, being arranged on the inside of the vehicle.
  • the Deep-V slide boat shape has proven to be the most successful slide boat shape for cruising. This good swell property is further improved by the damping effect of the wings, which results in lower accelerations when traveling in waves.
  • the trim tabs are adjustable in height and the trim tabs can be adjusted by pivoting them up and down.
  • This adjustment of the angle of the trim tabs results in the advantage that the trim angle of the catamaran can be changed as desired while driving. This makes it possible, for example, to drive in approaching waves with a smaller than optimal trim angle in order to achieve smaller accelerations of the entire vehicle.
  • trim angle swivel range of + 30 * from the horizontal position is desirable.
  • the angling of the trim tabs is also an advantage, in order to create a gentler entry and exit of the catamaran when cruising in rough seas.
  • the wing When adjusting the wing, the wing remains unchanged in relation to the half-body baseline. Adjustment of the main wing to larger angles of attack may be desirable if it is important to swap out the vehicle when driving slowly and a lower hump resistance is desired due to a smaller power reserve.
  • the invention is characterized in that the wing area of the main wing is approximately 70% to 75% of the total wing area does that make the main wing with its pressure center about 8% to 15% of the ship's length behind the length center of gravity? the catamaran is arranged, and that the trim wing or the pair of trim wings is arranged at the keel line or baseline with its pressure center at about 20% to 30% of the length of the ship in front of the length center of gravity.
  • This arrangement has the advantage that under the conditions of trim balance according to the invention the front trim tabs are not arranged extremely far forward in the bow where they would be exposed to the strongest vertical accelerations at sea, which would also lead to severe trim fluctuations.
  • the design can be characterized in that a start-up wing with its dynamic buoyancy center is arranged in height in or in the immediate vicinity behind the center of gravity of the length of the catamaran so that it is completely submerged at the design speed of the catamaran.
  • the approach wing can be arrowed forward or backward toward the center of the vehicle and / or angled up or down. This ensures trouble-free entry and exit when moving off without reducing the speed of the waves.
  • the maximum resistance in the approach area is called the "hump resistance”.
  • a high resistance when driving slowly is particularly unfavorable for the drive propeller, which then has a very low efficiency and then requires more power from the drive machine at a reduced speed.
  • the prime mover is a diesel engine
  • a larger prime mover must be provided in order to come across the so-called hump resistor at a reduced speed.
  • only part of the diesel engine power is required.
  • a diesel engine is unfavorable in the underload range at ho This results in higher engine speeds and higher consumption and a shorter service life.
  • the hump resistance can be further reduced in that an approach hydrofoil with its dynamic buoyancy center is arranged in height in or in the immediate vicinity behind the center of gravity of the length of the catamaran so that it leaves the water at the design speed of the catamaran is completely submerged.
  • a third wing is arranged, it is preferably designed to be larger than the main wing and, in relation to the pair of tandem wings, be arranged higher above the keel line so that it completely emerges from the water at about medium speed and then has no effect.
  • the starting wing When driving slowly, the starting wing carries a higher load than the tandem wing pair and lifts the vehicle out of the water at a lower speed. This reduces the drag at slower speeds and in particular the "hump drag".
  • the approach wing In order to prevent unfavorable balancing, the approach wing must act in the immediate vicinity of the center of gravity, ie the resulting dynamic lift force must act in the center of gravity or in its immediate vicinity.
  • the approach wing pressure center (the location of the wing through which the lifting force acts) should be approximately between 1% to 5% of the length of the ship lies behind the length center of gravity in order to counteract the high trim angle that usually occurs at the hump resistance speed and thus also to keep the half-body resistance lower.
  • the approach wing is preferably given a shape with a backward arrow and a V-shape or a curved shape with the lowest point in the median longitudinal plane of the plane, in order to enable the immersion and immersion in the swell at medium speed without interference.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the start-up wing and the main wing are connected by at least one support which is preferably arranged in the rear area of the wing.
  • the support reinforces the two wings, which have to be made very thin for cavitation reasons, which creates a closed ring structure of the wing halves.
  • the arrangement of the support in the rear wing portion to prevent the flow around the blade, with the vacuum panels, particularly out - is disturbed ter the inflow edge through the flow around the support.
  • the support can also extend up to the tunnel roof of the catamaran, that is, be connected to it.
  • a further development of the invention is that the main wing and the trim wing are designed for high speeds and the starting wing for lower speeds.
  • the approach wing is only used at slower speeds and may have a higher thickness ratio and greater curvature and pitch to create high lift forces at low speeds.
  • the lower pair of wings is effective at high speed and generates sufficient lift forces with very thin and slim profiles that are favorable against cavitation. In the area of extreme speeds, the lower wing pair can also have fully cavitating wing profiles, making speeds over 60 knots possible.
  • the invention can be developed so that the angles of attack of the wings can be adjusted or regulated individually or in combination.
  • a desired trim angle of the vehicle can be set or regulated, for example a smaller trim angle to drive into the waves or a larger trim angle to drive with the waves, which is more favorable.
  • the adjustment of a trim stump on one side alone can be used for a desired heeling, for example if the boat goes into a curve or if unwanted heeling is to be compensated.
  • the invention can be further developed such that two main wings and / or two trim wings and / or two starting wings are arranged one above the other.
  • FIGS. 1-4 show in FIGS. 1-4 a sliding boat catamaran with two hulls 1, which are designed as fully asymmetrical half-bodies with a parallel tunnel in between.
  • the side longitudinal walls of the boat hull delimiting the tunnel are designated with la.
  • la In the tunnel there are a main wing 2 ver dender hull 2 and two opposing trim wing stumps 3 projecting from the two boat hulls into the tunnel.
  • the larger main wing 2 is arranged a small distance behind the length center of gravity CG of the catamaran and the stumps 3 are arranged a greater distance in front of the length center of gravity.
  • the combined resulting wing lift force of all wings is located under the CG focus or in its immediate vicinity.
  • trim wing stumps 3 are arranged approximately at keel height so that they do not protrude too deeply below the lateral surface of the hull, which would make them sensitive to ground contact.
  • Fig. 5 shows in a partial representation similar to Fig. 4, a modified embodiment in which the trim stumps 3, of which only one is shown, are adjustable in height by pivoting.
  • FIG. 6 and 7 show the additional arrangement of a starting wing 4 in the catamaran version according to Fig. 1 - 4.
  • the approach wing 4 is arranged with its dynamic buoyancy center in the immediate vicinity behind the center of gravity CG of the catamaran so that it is completely submerged from the water at the design speed of the catamaran.
  • the approach wing is also towards the center of the vehicle arrowed back.
  • a support 5 is arranged in the boat center longitudinal plane, which is connected to the two wings in the rear region thereof and has a streamlined cross section.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Katamaran (1) in dessen Tunnel zwischen den Bootskörpern quer verlaufende Tragflüge (2, 3, 4) angeordnet sind. Gemäß Aufgabe der Erfindung soll eine derartige Anordnung optimiert werden. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß der größere Haupttragflügel (2) hinter dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans und der kleinere Trimmflügel (3) vor dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird insbesondere der relativ hohe Anfahr-Fahrtwiderstand eines solchen Katamarans wesentlich herabgesetzt.The invention relates to a catamaran (1) in the tunnel of which transversely extending aerobatics (2, 3, 4) are arranged between the hulls. According to the object of the invention, such an arrangement is to be optimized. This object has been achieved in that the larger main wing (2) is arranged behind the length center of gravity of the catamaran and the smaller trim wing (3) in front of the length center of gravity of the catamaran. This arrangement, in particular, significantly reduces the relatively high starting resistance of such a catamaran.

Description

Die Erfindung betrifft einen Katamaran mit zwei in einem Abstand und im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Bootskörpern, die vorzugsweise durch ein in Fahrt über Wasser liegendes Deck miteinander verbunden sind, und in dessen derart gebildetem Tunnel im Unterwasserbereich zwischen den Bootskörpern quer verlaufende Tragflügel angeordnet sind.The invention relates to a catamaran with two spaced and substantially parallel to each other hulls, which are preferably connected to each other by a deck lying above water, and in the tunnel thus formed in the underwater area between the hulls are arranged transversely extending wings.

Es ist bekannt, daß der Fahrt-Widerstand von Gleitboot-Katamaranen durch Tragflügelanordnungen im freien Zwischenraum zwischen den Bootskörpern, die einen Teil des Bootsgewichts bei Fahrt tragen, verbessert werden kann.It is known that the cruising resistance of sliding boat catamarans can be improved by hydrofoil arrangements in the free space between the hulls, which carry part of the boat's weight when cruising.

Solche Anordnungen sind in der europäischen Patentanmeldung 0 051073 und in der europäischen Patentanmeldung 0 094 673 beschrieben worden. In der letztgenannten Veröffentlichung wird ein Tragflügelpaar in Tandemanordnung vorgeschlagen, bei dem ein größerer Haupttragflügel in Schwerpunktnähe und ein Trimmflügel in Hecknähe angeordnet sind. Beide Flügel sind dabei höhenmäßig so angeordnet, daß sie sich bei Fahrt ungefähr parallel zur Wasseroberfläche einstellen, wenn der Katamaran seinen günstigen Gleittrimmwinkel angenommen hat. Die kombinierte resultierende dynamische Auftriebskraft aller Flügel muß dabei längenmäßig in der Nähe des Längen-Schwerpunktes des Katamarans angreifen.Such arrangements have been described in European patent application 0 051073 and in European patent application 0 094 673. In the last-mentioned publication, a pair of hydrofoils in tandem arrangement is proposed, in which a larger main aerofoil is arranged near the center of gravity and an trim wing near the rear. Both wings are arranged in height so that they adjust approximately parallel to the water surface when the catamaran has adopted its favorable glide trim angle. The combined resulting dynamic buoyancy of all wings must attack lengthwise near the center of gravity of the length of the catamaran.

Die vorbeschriebene bekannte Tragflügelanordnung hat sich bewährt. Sie weist jedoch noch bestimmte Nachteile auf. Bei einer Geschwindigkeit, bei der der Gleitzustand des Katamarans beginnt, nimmt der Katamaran mit einer üblichen Gleitbootform der Bootskörper einen bestimmten Trimmwinkel ein, der zur Folge hat, daß der Druckwiderstand des Katamarans stark erhöht wird. Bevor der Katamaran durch die Erzeugung von dynamischen Auftriebskräften teilweise aus dem Wasser herausgehoben wird, entsteht ein Buckel in der Fahrt-Widerstandskurve, eine Widerstandserhöhung, bekannt unter der Bezeichnung "Hump-Resistance". Bei erhöhter Fahrt reduziert der Katamaran den Trimmwinkel und der Fahrt-Widerstand fällt wieder ab und steigt danach bei weiterer Fahrterhöhung weniger stark an.The known wing assembly described above has been lasts. However, it still has certain disadvantages. At a speed at which the sliding state of the catamaran begins, the catamaran takes a certain trim angle with the usual shape of the boat hull, which has the consequence that the pressure resistance of the catamaran is greatly increased. Before the catamaran is partially lifted out of the water by the generation of dynamic buoyancy forces, there is a hump in the cruise resistance curve, an increase in resistance, known as "hump resistance". When the cruising speed increases, the catamaran reduces the trim angle and the cruising resistance drops again and then increases less sharply when the cruising speed increases.

Die Tragflügelanordnung nach der europäischen Patentanmeldung 0 094 673 weist noch einen relativ großen "Hump-Resistance" auf, weil der Haupttragflügel vor dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans liegt und eine größere Last trägt, als die Trimmflügel, was zur Folge hat, daß die induzierten Abwärtsgeschwindigkeiten im Abstrom hinter dem Haupttragflügel ziemlich groß sind, und zwar größer im Verhältnis zur Anströmgeschwindigkeit bei kleinerer Fahrtgeschwindigkeit sind, weil die erfaßte Wassermenge kleiner ist. Mit steigender Fahrt nehmen die induzierten Abwärtsgeschwindigkeiten im Verhältnis zur Anströmgeschwindigkeit ab. Diese Abwärtsgeschwindigkeiten verändern den Anströmwinkel zu dem Trimmflügel am Heck. Der Trimmflügelanstellwinkel zur Anströmung wird verkleinert (je höher die Auftriebskräfte am Haupttragflügel und je geringer die Fahrtgeschwindigkeit, umso stärker verkleinert) und der Auftrieb der Trimmflügel vermindert mit der Folge, daß sich der Katamaran noch stärker vertrimmt und der "Hump-Resistance" noch größer wird, als beim flügellosen Gleitboot-Katamaran. Für kleinere Katamarane mit großer Leistungsreserve ist der erhöhte Trimmwinkel bei Langsamfahrt, besonders in sehr rauher See, erwünscht, weil der Bug höher über die anlaufenden Wellen hinaussteht.The wing assembly according to European patent application 0 094 673 still has a relatively large "hump resistance" because the main wing lies in front of the length center of gravity of the catamaran and carries a greater load than the trim wings, which has the consequence that the induced Downward velocities in the downstream downstream of the main wing are quite large, and are greater in relation to the inflow speed at lower cruising speeds because the amount of water detected is smaller. With increasing speed, the induced downward speeds decrease in relation to the inflow speed. These downward speeds change the approach angle to the rear trim tab. The angle of the trim wing to the inflow is reduced (the higher the lift forces on the main wing and the lower the speed of travel, the more reduced) and the lift of the trim wings is reduced, with the result that the catamaran becomes more tense and the "hump resistance" becomes even greater than the wingless catamaran. For smaller catamarans with a large power reserve, the increased trim angle when traveling slowly, especially in very rough seas, is desirable because the bow is higher than the waves.

Bei größeren Fahrzeugen, deren Entwurfsgeschwindigkeiten nur wenig höher als die "Hump-Resistance-Geschwindigkeit" ist, ist' dieser Effekt jedoch unerwünscht, weil zum Durchfahren des "Widerstandsbuckels" eine höhere Antriebsleistung benötigt wird. Bei schlankeren Bootshalbkörpern ist der große "Hump-Trimmwinkel" mit höherem Widerstand verbunden.In larger vehicles, the design speed of which is only slightly higher than the "hump resistance speed", this effect is undesirable because a higher drive power is required to drive through the "resistance hump". With slimmer boat half-bodies, the large "hump trim angle" is associated with higher resistance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Anordnung von Tragflügeln bei einem Gleitboot-Katamaran so zu verbessern, daß der beim Anfahren des Katamarans auftretende Anfahr-Widerstand, "Hump-Resistance", verringert wird und damit der Wirkungsgrad und das Seeverhalten insbesondere größerer Katamarane bei Fahrt in rauher See verbessert werden.The invention has for its object to improve the generic arrangement of wings in a gliding boat catamaran so that the starting resistance occurring when starting the catamaran, "hump resistance", is reduced and thus the efficiency and maritime behavior, especially of larger catamarans be improved when driving in rough seas.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß ein Haupttragflügel in einer relativ kleinen Entfernung hinter dem-Längen-Schwerpunkt des Katamarans und ein Trimmflügel in einer größeren Entfernung vor dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans angeordnet ist, wobei der Haupttragflügel eine größere projizierte Fläche als der Trimmflügel aufweist und die Flügel so lokalisiert sind, daß sich die Resultierende ihrer dynamischen Auftriebskräfte in oder in unmittelbarer Nähe des Längen-Schwerpunktes des Katamarans befindet, und daß der Trimmflügel vertikal etwa in der Höhe der Kiele der Bootskörper und der Haupttragflügel höher über den Kielen angeordnet ist, so daß die Flügel bei Fahrt des Katamarans mit vorzugsweise optimalem Gleitwinkel etwa gleiche relative Eintauchtiefe haben.This object has been achieved according to the invention in that a main wing is arranged at a relatively small distance behind the - length center of gravity of the catamaran and a trim wing at a greater distance in front of the length center of gravity of the catamaran, the main wing having a larger projected area than that Has trim tabs and the wings are located so that the resultant of their dynamic buoyancy is in or in the immediate vicinity of the center of gravity of the length of the catamaran, and that the trim tab is arranged vertically approximately at the height of the keels of the hulls and the main wings above the keels is so that the wings have about the same relative immersion depth when the catamaran is traveling with a preferably optimal glide angle.

Diese erfindungsgemäße Tragflügelanordnung verbessert die Verhältnisse beim "Hump-Resistance". Der Haupttragflügel liegt hinter dem Schwerpunkt des Katamarans und erzeugt dadurch ein trimmverminderndes Moment. Er wirkt dem Gleitbootkörpertrimmoment entgegen, wobei die induzierten Abwärtsgeschwindigkeiten des Trimmflügels bzw. der Trimmflügelstümpfe einen nur sehr geringen Einfluß auf den Haupttragflügel haben, weil sie nur eine kleine Last tragen und die induzierten Abwärtsgeschwindigkeiten lastabhängig sind und weil bei gewisser Anfangsvertrimmung die Auftriebskräfte der vor dem Schwerpunkt liegenden Trimmflügel vermindert werden, weil sie der Oberfläche näherkommen. Der Einfluß der induzierten Abwärtsgeschwindigkeiten auf den Haupttragflügel wird dadurch noch mehr vermindert und die Auftriebserzeugung des Haupttragflügels verstärkt. Der Einfluß der Tragflügelanordnung ist also positiv und trimmstabilisierend. Dadurch erreichen die Bootskörper nicht so große Trimmwinkel bei Anfahrgeschwindigkeit, "Hump-Geschwindigkeit", was einen verkleinerten Widerstandsbuckel zur Folge hat. Die neue Flügelanordnung ergibt somit neue physikalische Flügel-Auftriebsbedingungen, die eine Wirkungsgraderhöhung mit sich bringen.This wing arrangement according to the invention improves the conditions of the "hump resistance". The main wing is behind the center of gravity of the catamaran, creating a trim-reducing moment. It counteracts the glide boat body trim moment, whereby the induced downward speeds of the trim wing or the trim wing stumps have only a very slight influence on the main wing, because they carry only a small load and the induced downward gears speeds are load-dependent and because with a certain initial trim, the lifting forces of the trim tabs in front of the center of gravity are reduced because they come closer to the surface. The influence of the induced downward speeds on the main wing is thereby reduced even more and the generation of lift of the main wing is increased. The influence of the wing arrangement is therefore positive and stabilizes the trim. As a result, the hulls do not reach such large trim angles at approach speed, "hump speed", which results in a reduced drag hump. The new wing arrangement thus results in new physical wing lift conditions, which result in an increase in efficiency.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in dem verbesserten Seeverhalten des Katamarans in rauher See, was an einem Beispiel erklärt wird. Wenn der erfindungsgemäß ausgebildete Katamaran in einen Wellenberg einläuft, werden die dynamischen Auftriebskräfte, welche auf die Bootskörper wirken, in der Vorschiffsregion stark erhöht, was zu einer Trimmwinkelerhöhung des Katamarans führt. Dadurch wird auch der Anstellwinkel des Haupttragflügels zur Anströmung erhöht, woraus sich eine Flügelauftriebserhöhung ergibt, die der Bootskörpertrimmerhöhung entgegenwirkt, da diese Kraft hinter dem Schwerpunkt angreift. Die relativ kleinen Trimmflügel haben dabei einen nur kleinen Einfluß auf den Trimm und die von ihnen erzeugten abwärts gerichteten induzierten Wassergeschwindigkeiten (Down-wash velocities) bleiben relativ klein und haben kaum einen Einfluß auf den Haupttragflügel. Bei Fahrt des Katamarans haben die Flügel gleiche relative Eintauchtiefe, also gleiche Verhältniswerte von Eintauchtiefe zur Profillänge. Wenn der Katamaran einen Wellenberg verläßt und in ein Wellental einläuft, wird das trimmreduzierende Moment des Haupttragflügels relativ klein bleiben, da sein Hebelarm zum Schwerpunkt der dynamischen Auftriebskraft relativ klein ist und die Veränderung der induzierten Geschwindigkeiten durch die kleinere Fläche des Trimmflügels bzw. der Trimmflügel unbedeutend bleibt.Another advantage of the invention lies in the improved maritime behavior of the catamaran in rough seas, which is explained using an example. If the catamaran designed according to the invention runs into a wave crest, the dynamic buoyancy forces which act on the hull are greatly increased in the fore-region, which leads to an increase in the trim angle of the catamaran. This also increases the angle of attack of the main wing to the inflow, resulting in an increase in wing lift, which counteracts the increase in hull trim, since this force acts behind the center of gravity. The relatively small trim wings have only a small influence on the trim and the downward-induced velocities generated by them remain relatively small and have hardly any influence on the main wing. When the catamaran is moving, the wings have the same relative immersion depth, i.e. the same ratio of immersion depth to profile length. When the catamaran leaves a wave crest and enters a wave trough, the trim-reducing moment of the main wing will remain relatively small because its lever arm to the center of gravity of the dynamic lift force is relatively small and the change in the induced speeds due to the smaller area of the trim wing gel or the trim tab remains insignificant.

Der Katamaran mit der Flügelanordnung nach der Erfindung erfährt deshalb viel kleinere Trimmbewegungen und Vertikalbeschleunigungen bei Fahrt in rauher See als bekannte Ausführungen, wodurch im Ergebnis auch sein Geschwindigkeitspotential, seine Fähigkeit zum Schnellfahren in rauher See, beträchtlich erhöht wird.The catamaran with the wing arrangement according to the invention therefore experiences much smaller trimming movements and vertical accelerations when traveling in rough seas than known designs, as a result of which its speed potential, its ability to drive fast in rough seas, is considerably increased.

Bei dem Katamaran nach der europäischen Patentanmeldung 0 094 673 ist das Seeverhalten vergleichsweise ein anderes. Die dynamischen Auftriebskräfte, welche bei Fahrt in einen Wellenberg am Vorschiff der Bootskörper entstehen, werden durch die dynamischen Haupttragflügelkräfte verstärkt, um ein größeres Vertrimmen des Katamarans zu erzeugen, denn beide Kräftearten greifen vor dem Schwerpunkt an. Der resultierende höhere Trimmwinkel verstärkt die Flügelauftriebskräfte noch mehr und reduziert die Heck-Trimmflügelkräfte wegen der verstärkten induzierten Haupttragflügelgeschwindigkeiten, welche die Trimmflügel am Heck überströmen. Wenn der Katamaran in ein Wellental einfährt, fallen die dynamischen Kräfte der Bootskörpervorschiffe und des Haupttragflügels abrupt und die induzierten Haupttragflügelgeschwindigkeiten sind stark reduziert, solange das Schiffsende im Wellenberg läuft. Kleinere induzierte Abwärtsgeschwindigkeiten haben höhere Auftriebskräfte der Trimmflügel am Heck zur Folge. Dadurch wird ein trimmreduzierendes Moment erzeugt, bis der folgende Wellenberg in dieser ungünstigen Position begegnet wird. Stärkere Trimmbewegungen in Wellen sind die Folge.In the catamaran according to European patent application 0 094 673, the sea behavior is comparatively different. The dynamic buoyancy forces, which arise when driving into a wave crest on the bow of the hull, are amplified by the dynamic main wing forces in order to generate a greater degree of disengagement of the catamaran, because both types of force attack before the center of gravity. The resulting higher trim angle increases the wing lift forces even more and reduces the rear trim wing forces due to the increased induced main wing speeds that overflow the trim wings at the rear. When the catamaran enters a wave trough, the dynamic forces of the hull forward and the main wing drop abruptly and the induced main wing speeds are greatly reduced as long as the ship's end is in the wave crest. Smaller induced downward speeds result in higher lift forces of the trim tabs at the rear. This creates a trim-reducing moment until the following wave crest is encountered in this unfavorable position. This results in stronger trimming movements in waves.

Der Katamaran nach der europäischen Patentanmeldung 0 094 673 erfährt also relativ stärkere Trimmbewegungen bei der Fahrt in Wellen, was auch eine Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit und relativ unkomfortables Fahren in offener See ergibt. Im Gegensatz dazu verbessert die Flügelanordnung nach der Erfindung das Seeverhälten eines Katamarans mit Stützflügeln ganz wesentlich. Darüberhinaus wird auch das Operieren in Gewässern mit Treibgut beträchtlich verbessert.The catamaran according to European patent application 0 094 673 therefore experiences relatively stronger trimming movements when traveling in waves, which also results in a limitation of the maximum speed and relatively uncomfortable driving in the open sea. In contrast, the vane assembly according to the invention improves the Seeverhälten a catamaran with Stützflü g ELN quite Wesent Lich. In addition, the operation in waters with flotsam is considerably improved.

Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sich der Haupttragflügel über die ganze Tunnelbreite erstreckt und daß der Trimmflügel vorzugsweise aus zwei Flügelstümpfen besteht, die von den einander gegenüberliegenden Wänden der Bootskörper in den Tunnel vorstehen. Der Haupttragflügel hat hier seine maximale Spannweite, was die höchsten Wirkungsgrade ergibt und schon bei noch relativ geringer Geschwindigkeit eine hohe Lastaufnahme ermöglicht. Der Trimmflügel muß nach der Zielsetzung der Erfindung viel kleiner als der Haupttragflügel sein und wird als sich über die ganze Tunnelbreite erstreckender Einzelflügel eine kleine Profillänge und Profiltiefe erhalten müssen und somit eine kritische Steifigkeit und Festigkeit besitzen. Seine Ausbildung zu Flügelstümpfen ergibt demgegenüber den Vorteil, daß die Flügelstümpfe eine viel kleinere Spannweite haben und somit steif und fest ausgebildet werden können.A further development of the invention is characterized in that the main wing extends over the entire width of the tunnel and that the trim wing preferably consists of two stumps which protrude from the opposite walls of the hull into the tunnel. The main wing has its maximum span here, which gives the highest levels of efficiency and enables high load absorption even at a relatively low speed. According to the objective of the invention, the trim wing must be much smaller than the main wing and, as a single wing which extends over the entire tunnel width, must have a small profile length and profile depth and thus have a critical rigidity and strength. In contrast, its training as wing stumps gives the advantage that the wing stumps have a much smaller span and can therefore be designed to be stiff and firm.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Trimmflügel zur Fahrzeugmitte hin vor- bzw. zurückgepfeilt verläuft und/oder nach oben oder unten abgewinkelt ist. Die Pfeilung und Abwinkelung der Trimmflügel erlaubt ein sanfteres und ungestörteres Einsetzen, infolge eines allmählichen Druckaufbaus am Flügel, ins Wasser in Wellen. Treibgut wird durch die schräg nach hinten verlaufende Pfeilform besser abgewiesen und teilweise auch nach unten weggedrückt, was den Weg für den Haupttragflügel freimacht und ihn schützt.Another embodiment of the invention is characterized in that the trim wing is swept forward or backward toward the center of the vehicle and / or is angled up or down. The sweeping and angling of the trim tabs allows a gentler and undisturbed insertion, due to a gradual pressure build-up on the wing, into the water in waves. Flotsam is better rejected by the diagonally backward arrow shape and partly pushed down, which clears the way for the main wing and protects it.

Weiterhin kann die Ausbildung so sein, daß der Haupttragflügel zur Fahrzeugmitte hin vor- bzw. zurückgepfeilt verläuft und/oder nach oben oder unten vorzugsweise zwischen 2 bis 5* abgewinkelt ist. Eine geringe Abwinkelung des Haupttragflügels, der über die gesamte Tunnelbreite reicht, ergibt eine höhere Biegesteifigkeit des an sich relativ dünnen Tragflügels. Eine Pfeilung, besonders in Kombination mit einer Abwinkelung, ergibt eine Flügelform, die viel ungestörter durch die Wasseroberfläche dringen kann und wieder eintauchen kann, was periodisch im Wellengang erfolgt im Gegensatz zu einem ebenen geraden Flügel, der beim Aus- oder Eintauchen über die gesamte Breite gleichzeitig ein Druckfeld aufbaut, was zu Stößen und starker Spritzwasserbildung führt.Furthermore, the design can be such that the main wing sweeps forward or backward toward the center of the vehicle and / or is preferably angled upwards or downwards between 2 and 5 * . A slight bending of the main wing, which extends across the entire width of the tunnel, results in a higher bending stiffness of the wing, which is in itself relatively thin. A sweep, especially in combination with a bend, results in a wing shape that can penetrate the water surface much more undisturbed and immerse again, which occurs periodically in the waves, in contrast to a flat, straight wing that extends across the entire width when immersing or immersing at the same time builds up a pressure field, which leads to bumps and strong splashing water.

Auch der Haupttragflügel kann nach einer Weiterbildung aus einem Paar Flügelstümpfen bestehen. Dadurch sind bei breittunneligen und schnellen Katamaranen ausreichend kleine und steife Flügel baubar. Treibgut kann durch gepfeilte Haupttragflügelstümpfe besser zur Mitte hin abgeleitet werden. Die Trinmflügel-Stümpfe haben vorzugsweise eine größere Rückwärts-Pfeilung als der Haupttragflügel und auch eine größere Abwinkelung nach unten, um Treibgut nach unten und zum Bootszentrum hin abzustoßen, um den folgenden Haupttragflügel auf diese Art vor Zusammenstoß mit Treibgut zu schützen. Der Haupttragflügel ist im Verhältnis zum Bootskörperkiel relativ höher angeordnet als der Trimmflügel, in der Art, daß Trimmflügel und Haupttragflügel ungefähr parallel zur Wasseroberfläche mit ungefähr gleicher relativer Eintauchung zu liegen kommen, wenn das Fahrzeug bei Fahrt seinen günstigen Gleittrimmwinkel annimmt (abhängig von Halbkörperform und :Kielungswinkel etwa 2° bis 6'). Mit dieser bestimmten vertikalen Flügelanordnung haben alle Flügel ungefähr gleiche relative Eintauchtiefe und können bei höherer Fahrt im sogenannten Unterwassertragflügel-Oberflächeneffekt arbeiten, der bekanntlich eine starke Trimmstabilisierung erlaubt.According to a further development, the main wing can also consist of a pair of wing stumps. As a result, sufficiently small and stiff wings can be built for wide-tunnel and fast catamarans. Flotsam can be better discharged towards the center using the swept main wing stumps. The truncated wing stumps preferably have a larger backward sweep than the main wing and also a greater downward bend to repel flotsam down and towards the center of the boat to protect the following main wing from colliding with flotsam. The main wing is arranged relatively higher than the trim wing in relation to the keel, in such a way that the trim wing and main wing come to lie approximately parallel to the water surface with approximately the same relative immersion if the vehicle assumes its favorable glide trim angle while driving (depending on the shape of the half body and: Keel angle about 2 ° to 6 '). With this particular vertical wing arrangement, all wings have approximately the same relative immersion depth and can work at higher speeds in the so-called underwater hydrofoil surface effect, which is known to allow strong trim stabilization.

Nach einer weiteren Ausbildung sind die Bootskörper voll asymmetrische Gleitbootkörper mit Deep-V-Charakteristik, wobei die senkrechten Seitenwände der Gleitbootkörper, welche spiegelbildlich geformt sind, zur Fahrzeuginnenseite angeordnet sind. Dadurch entsteht ein ebener gerader Längstunnel, der die Strömung wenig beeinflußt und somit die ungestörte parallele Strömung über die Flügel erlaubt, was für eine wirkungsvolle Auftriebserzeugung der Flügel notwendig ist. Andererseits hat sich die Deep-V-Gleitbootform als erfolgreichste Gleitbootform für Fahrt im Seegang erwiesen. Diese gute Seegangseigenschaft wird durch den Dämpfungseffekt der Flügel noch weiter verbessert, woraus sich geringere Beschleunigungen bei Fahrt in Wellen ergeben.According to a further embodiment, the boat hulls are fully asymmetrical slide boat bodies with deep-V characteristics, the vertical side walls of the slide boat bodies, which are formed in mirror image, being arranged on the inside of the vehicle. This creates a flat, straight longitudinal tunnel that has little influence on the flow and thus the undisturbed parallel flow wing wing, which is necessary for effective wing lift generation. On the other hand, the Deep-V slide boat shape has proven to be the most successful slide boat shape for cruising. This good swell property is further improved by the damping effect of the wings, which results in lower accelerations when traveling in waves.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Trimmflügel höhenmäßig verstellbar und kann das Verstellen der Trimmflügel durch Auf- und Abschwenken derselben erfolgen. Diese Verstellmöglichkeit der Abwinkelung der Trimmflügel ergibt den Vorteil, daß der Trimmwinkel des Katamarans bei Fahrt gewünscht veränderbar ist. Dadurch wird es beispielsweise möglich, in anlaufenden Wellen mit einem kleineren als optimalen Trimmwinkel zu fahren, um kleinere Beschleunigungen des Gesamtfahrzeuges zu erreichen.According to a further embodiment of the invention, the trim tabs are adjustable in height and the trim tabs can be adjusted by pivoting them up and down. This adjustment of the angle of the trim tabs results in the advantage that the trim angle of the catamaran can be changed as desired while driving. This makes it possible, for example, to drive in approaching waves with a smaller than optimal trim angle in order to achieve smaller accelerations of the entire vehicle.

Bei Fahrt in folgender See ist ein höherer Trimmwinkel erwünscht, um die Steuerfähigkeit zu erhöhen und sogenanntes "Broaching" zu verhindern, eine Kursinstabilität, die bis zum Kentern führen kann. Ein Trimmwinkelschwenkbereich von + 30* von der horizontalen Position ist wünschenswert.When cruising in the following lake, a higher trim angle is desirable in order to increase the ability to steer and to prevent "broaching", a course instability that can lead to capsizing. A trim angle swivel range of + 30 * from the horizontal position is desirable.

Die Abwinkelung der Trimmflügel ist auch noch von Vorteil, um ein sanfteres Ein- und Austauchen des Katamarans bei Fahrt in rauher See zu erzeugen.The angling of the trim tabs is also an advantage, in order to create a gentler entry and exit of the catamaran when cruising in rough seas.

Bei der Flügelverstellung bleibt der Flügel im Verhältnis zur Halbkörperbasislinie ungeändert. Eine Verstellbarkeit des Haupttragflügels auf größere Anströmwinkel kann erwünscht sein, wenn ein Austauchen des Fahrzeugs bei langsamerer Fahrt wichtig ist und ein kleinerer Hump-Widerstand wegen kleinerer Leistungsreserve erwünscht ist.When adjusting the wing, the wing remains unchanged in relation to the half-body baseline. Adjustment of the main wing to larger angles of attack may be desirable if it is important to swap out the vehicle when driving slowly and a lower hump resistance is desired due to a smaller power reserve.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Flügelfläche des Haupttragflügels etwa 70.% bis 75 % der Gesamtflügelfläche ausmacht, daß der Haupttragflügel mit seinem Druckzentrum etwa 8 % bis 15 % der Schiffslänge hinter dem Längen-Schwerpunkt? des Katamarans angeordnet ist, und daß der Trimmflügel bzw. das Trimmflügelpaar in Höhe der Kiellinie bzw. Basislinie mit seinem Druckzentrum bei etwa 20 % bis 30 % der Schiffslänge vor dem Längen-Schwerpunkt angeordnet ist.According to another development of the invention, the invention is characterized in that the wing area of the main wing is approximately 70% to 75% of the total wing area does that make the main wing with its pressure center about 8% to 15% of the ship's length behind the length center of gravity? the catamaran is arranged, and that the trim wing or the pair of trim wings is arranged at the keel line or baseline with its pressure center at about 20% to 30% of the length of the ship in front of the length center of gravity.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß unter der Erfüllung der erfindungsgemäßen Bedingungen der Trimmbalance die vorderen Trimmflügel nicht extrem weit vorn im Vorschiff angeordnet sind, wo sie den stärksten vertikalen Beschleunigungen im Seegang ausgesetzt wären, was außerdem zu starken Trimmschwankungen führen würde.This arrangement has the advantage that under the conditions of trim balance according to the invention the front trim tabs are not arranged extremely far forward in the bow where they would be exposed to the strongest vertical accelerations at sea, which would also lead to severe trim fluctuations.

Weiterhin kann die Ausführung dadurch gekennzeichnet sein, daß ein Anfahrtragflügel mit seinem dynamischen Auftriebszentrum in bzw. in unmittelbarer Nähe hinter dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans höhenmäßig so angeordnet ist, daß er bei Entwurfsgeschwindigkeit des Katamarans völlig ausgetaucht ist. Der Anfahrtragflügel kann zur Fahrzeugmitte hin vor- bzw. zurückgepfeilt verlaufen und/oder nach oben oder unten abgewinkelt sein. Dadurch wird ein störungsfreies Ein- und Austauchen beim Anfahren ohne Fahrtreduzierung im Wellengang erreicht.Furthermore, the design can be characterized in that a start-up wing with its dynamic buoyancy center is arranged in height in or in the immediate vicinity behind the center of gravity of the length of the catamaran so that it is completely submerged at the design speed of the catamaran. The approach wing can be arrowed forward or backward toward the center of the vehicle and / or angled up or down. This ensures trouble-free entry and exit when moving off without reducing the speed of the waves.

Bei den kleineren Geschwindigkeiten entsteht ein relativ hoher Widerstand, bevor der Katamaran zu gleiten anfängt. Das Widerstandsmaximum im Anfahrbereich wird der "Hump-Widerstand" genannt. Ein hoher Widerstand bei langsamer Fahrt ist besonders ungünstig für den Antriebspropeller, der dann einen sehr niedrigen Wirkungsgrad hat und dann mehr Leistung von der Antriebsmaschine erfordert bei reduzierter Drehzahl. Ist die Antriebsmaschine ein Dieselmotor, so muß eine größere Antriebsmaschine vorgesehen werden, um bei reduzierter Drehzahl über den sogenannten Hump-Widerstand zu kommen. Bei schneller Gleitfahrt wird dann aber nur ein Teil der Dieselmotorleistung benötigt. Ein Dieselmotor ist ungünstig im Unterlastbereich bei hoher Drehzahl und höhere Verbräuche und kürzere Lebenszeit sind die Folge.At lower speeds, there is a relatively high resistance before the catamaran starts to glide. The maximum resistance in the approach area is called the "hump resistance". A high resistance when driving slowly is particularly unfavorable for the drive propeller, which then has a very low efficiency and then requires more power from the drive machine at a reduced speed. If the prime mover is a diesel engine, a larger prime mover must be provided in order to come across the so-called hump resistor at a reduced speed. In the case of fast gliding, however, only part of the diesel engine power is required. A diesel engine is unfavorable in the underload range at ho This results in higher engine speeds and higher consumption and a shorter service life.

Es ist darum erwünscht, den sogenannten "Hump-Widerstand" des Katamarans weiter zu vermindern. Mit der erfindungsgemäßen Flügelanordnung wird dies teilweise bewirkt, jedoch sind hier Grenzen gesetzt, weil die dynamischen Auftriebskräfte der Flügel mit dem Geschwindigkeitsquadrat ansteigen und die Flügelflächen für Entwurfsgeschwindigkeit ausgelegt sind. Größere Flügelflächen würden bei hoher Geschwindigkeit zu viel Reibungswiderstand ergeben und eventuell aus dem Wasser gedrückt werden.It is therefore desirable to further reduce the catamaran's so-called "hump resistance". This is partially achieved with the wing arrangement according to the invention, but there are limits here because the dynamic lift forces of the wings increase with the speed square and the wing surfaces are designed for design speed. Larger wing areas would result in too much frictional resistance at high speed and possibly be pushed out of the water.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Hump-Widerstand dadurch weiter reduziert werden, daß ein Anfahrtragflügel mit seinem dynamischen Auftriebszentrum in bzw. in unmittelbarer Nähe hinter dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans höhenmäßig so angeordnet ist, daß er bei Entwurfsgeschwindigkeit des Katamarans aus dem Wasser völlig ausgetaucht ist. Wenn ein solcher dritter Flügel angeordnet ist, wird dieser vorzugsweise größer als der Haupttragflügel ausgebildet und in Beziehung zu dem Tandemflügelpaar höher über der Kiellinie angeordnet sein, so daß er etwa bei mittlerer Geschwindigkeit völlig aus dem Wasser austaucht und dann keine Wirkung mehr hat. Bei langsamerer Fahrt trägt der Anfahrtragflügel eine höhere Last als das Tandemflügelpaar und hebt er das Fahrzeug schon bei geringerer Geschwindigkeit aus dem Wasser. Dadurch werden der Widerstand bei langsamerer Geschwindigkeit und insbesondere der "Hump-Widerstand" reduziert.According to a further embodiment of the invention, the hump resistance can be further reduced in that an approach hydrofoil with its dynamic buoyancy center is arranged in height in or in the immediate vicinity behind the center of gravity of the length of the catamaran so that it leaves the water at the design speed of the catamaran is completely submerged. If such a third wing is arranged, it is preferably designed to be larger than the main wing and, in relation to the pair of tandem wings, be arranged higher above the keel line so that it completely emerges from the water at about medium speed and then has no effect. When driving slowly, the starting wing carries a higher load than the tandem wing pair and lifts the vehicle out of the water at a lower speed. This reduces the drag at slower speeds and in particular the "hump drag".

Um ungünstigere Vertrimmungen zu verhindern, muß der Anfahrtragflügel in der direkten Nähe des Längen-Schwerpunktes wirken, d.h. die resultierende dynamische Auftriebskraft muß im Längen-Schwerpunkt oder dessen unmittelbarer Nähe angreifen. Vorzugsweise dann, wenn Deep-V-Planing Halbkörper benutzt werden, sollte das Anfahrtragflügeldruckzentrum (die Stelle des Flügels, durch die die Auftriebskraft wirkt) etwa zwischen 1 % bis 5 % der Schiffslänge hinter dem Längen-Schwerpunkt liegen, um dem hohen Trimmwinkel, der üblicherweise bei der Hump-Widerstands-Geschwindigkeit auftritt, entgegenzuwirken und damit auch den Halbkörperwiderstand geringer zu halten. Vorzugsweise erhält der Anfahrtragflügel eine Form mit Rückwärtspfeilung und eine V-Form oder eine gebogene Form mit dem tiefsten Punkt in der Schiffsmittellängsebene, um das Austauchen und Eintauchen auch im Wellengang bei mittlerer Geschwindigkeit störungsfrei zu ermöglichen.In order to prevent unfavorable balancing, the approach wing must act in the immediate vicinity of the center of gravity, ie the resulting dynamic lift force must act in the center of gravity or in its immediate vicinity. Preferably, when using Deep-V-Planing half-bodies, the approach wing pressure center (the location of the wing through which the lifting force acts) should be approximately between 1% to 5% of the length of the ship lies behind the length center of gravity in order to counteract the high trim angle that usually occurs at the hump resistance speed and thus also to keep the half-body resistance lower. The approach wing is preferably given a shape with a backward arrow and a V-shape or a curved shape with the lowest point in the median longitudinal plane of the plane, in order to enable the immersion and immersion in the swell at medium speed without interference.

Eine weitere Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Anfahrtragflügel und der Haupttragflügel durch mindestens eine Stütze verbunden sind, die vorzugsweise im hinteren Bereich der Tragflügel angeordnet ist. Die Stütze verstärkt die beiden Tragflügel, die aus Kavitationsgründen recht dünn ausgebildet werden müssen, wodurch ein geschlossener Ringverband der Flügelhälften erzeugt wird. Die Anordnung der Stütze im hinteren Flügelbereich verhindert, daß die Umströmung der Flügel mit den Unterdruckfeldern, besonders hin- ter der Einströmkante, durch die Umströmung der Stütze gestört wird. Die Stütze kann auch bis an das Tunneldach des Katamarans hochgeführt, also mit diesem verbunden sein.Another embodiment of the invention is characterized in that the start-up wing and the main wing are connected by at least one support which is preferably arranged in the rear area of the wing. The support reinforces the two wings, which have to be made very thin for cavitation reasons, which creates a closed ring structure of the wing halves. The arrangement of the support in the rear wing portion to prevent the flow around the blade, with the vacuum panels, particularly out - is disturbed ter the inflow edge through the flow around the support. The support can also extend up to the tunnel roof of the catamaran, that is, be connected to it.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Haupttragflügel und der Trimmflügel für hohe Geschwindigkeiten und der Anfahrtragflügel für niedrigere Geschwindigkeiten ausgelegt sind. Der Anfahrtragflügel wird nur bei den langsameren Geschwindigkeiten benutzt und kann ein höheres Dickenverhältnis und stärkere Wölbung und Anstellung haben, um bei kleinen Geschwindigkeiten hohe Auftriebskräfte zu erzeugen. Das untere Tragflügelpaar wird bei hoher Geschwindigkeit wirksam und erzeugt ausreichende Auftriebskräfte mit sehr dünnen und schlanken Profilen, die günstig gegen Kavitationsbildung sind. Im Bereich extremer Geschwindigkeiten kann das untere Tragflügelpaar auch voll kavitierende Flügelprofile haben, wodurch Geschwindigkeiten über 60 Knoten möglich werden.A further development of the invention is that the main wing and the trim wing are designed for high speeds and the starting wing for lower speeds. The approach wing is only used at slower speeds and may have a higher thickness ratio and greater curvature and pitch to create high lift forces at low speeds. The lower pair of wings is effective at high speed and generates sufficient lift forces with very thin and slim profiles that are favorable against cavitation. In the area of extreme speeds, the lower wing pair can also have fully cavitating wing profiles, making speeds over 60 knots possible.

Schließlich kann die Erfindung so weitergebildet sein, daß die Anstellwinkel der Tragflügel einzeln oder in Kombination verstellbar bzw. regelbar sind. Durch Vergrößerung der Anstellung des Haupttragflügels und des Anfahrtragflügels kann ein höherer Auftrieb bei langsamerer Fahrt erreicht werden, um den "Hump-Widerstand" mit geringerer Leistung zu durchfahren. Durch Verstellung des Anstellwinkels der Trimmflügel bei Fahrt kann ein gewünschter Trimmwinkel des Fahrzeugs eingestellt oder geregelt werden, z.B. ein kleinerer Trimmwinkel, um in die Wellen zu fahren oder ein größerer Trimmwinkel, um mit den Wellen zu fahren, was günstiger ist. Eine Höhenverstellung der Trimmflügel, oder Schwenken derselben, ergibt einen ähnlichen Effekt. Die Verstellung eines Trimmflügelstumpfes auf einer Seite allein kann zu einer gewünschten Krängung genutzt werden, z.B. wenn das Boot in die Kurve geht oder wenn ungewünschte Krängung ausgeglichen werden soll.Finally, the invention can be developed so that the angles of attack of the wings can be adjusted or regulated individually or in combination. By increasing the position of the main wing and the approach wing, a higher lift can be achieved during slow travel in order to drive through the "hump resistance" with less power. By adjusting the angle of attack of the trim tabs when driving, a desired trim angle of the vehicle can be set or regulated, for example a smaller trim angle to drive into the waves or a larger trim angle to drive with the waves, which is more favorable. Adjusting the height of the trim tabs, or swiveling them, gives a similar effect. The adjustment of a trim stump on one side alone can be used for a desired heeling, for example if the boat goes into a curve or if unwanted heeling is to be compensated.

Die Erfindung kann schließlich noch so weitergebildet sein, daß jeweils zwei Haupttragflügel und/oder zwei Trimmflügel und/oder zwei Anfahrtragflügel übereinander angeordnet sind.Finally, the invention can be further developed such that two main wings and / or two trim wings and / or two starting wings are arranged one above the other.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

  • Fig. l eine Seitenansicht eines Katamarans im Wasser, ohne Fahrt,
  • Fig. 2 den Katamaran gem. Fig. l bei Fahrt im Konstruktionsgeschwindigkeitsbereich,
  • Fig. 3 eine Unteransicht des Katamarans gem. Fig. l und 2,
  • Fig. 4 einen Blick in den Tunnel des Katamarans gem. Fig. 1 - 3 von vorn,
  • Fig. 5 eine besondere Trimmflügel-Ausgestaltung,
  • Fig. 6 eine Seitenansicht eines Katamarans gem. Fig. 1 - 4 mit einem zusätzlichen Anfahrtragflügel,
  • Fig. 7 einen Blick in den Tunnel des Katamarans gem. Fig. 6 und
  • Fig..8 eine Unteransicht des Katamarans gem. Fig. 6 und 7.
Embodiments of the invention, from which further inventive features result, are shown in the drawing. Show it:
  • 1 is a side view of a catamaran in the water, without a trip,
  • Fig. 2 shows the catamaran. 1 when driving in the design speed range,
  • Fig. 3 is a bottom view of the catamaran gem. FIGS. 1 and 2,
  • Fig. 4 shows a view into the tunnel of the catamaran. 1 - 3 from the front,
  • 5 a special trim wing configuration,
  • Fig. 6 is a side view of a catamaran gem. 1 - 4 with an additional approach wing,
  • Fig. 7 is a look into the tunnel of the catamaran. Fig. 6 and
  • Fig. 8 is a bottom view of the catamaran acc. 6 and 7.

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 - 4 einen Gleitboot-Katamaran mit zwei Bootskörpern 1, die als voll asymmetrische Halbkörper mit einem dazwischen liegenden parallelen Tunnel ausgebildet sind. Die den Tunnel seitlich begrenzenden Seitenlängswände der Bootskörper sind mit la bezeichnet. Im Tunnel befinden sich ein die Bootskörper 1 ver dender Haupttragflügel 2 und zwei und einander gegenüberliegende, von den beiden Bootskörpern in den Tunnel hinein vorstehende Trimm-Flügelstümpfe 3.The drawing shows in FIGS. 1-4 a sliding boat catamaran with two hulls 1, which are designed as fully asymmetrical half-bodies with a parallel tunnel in between. The side longitudinal walls of the boat hull delimiting the tunnel are designated with la. In the tunnel there are a main wing 2 ver dender hull 2 and two opposing trim wing stumps 3 projecting from the two boat hulls into the tunnel.

Der größere Haupttragflügel 2 ist eine kleine Distanz hinter dem Längen-Schwerpunkt CG des Katamarans angeordnet und die Flügelstümpfe 3 sind eine größere Distanz vor dem Längen-Schwerpunkt angeordnet. Dabei ist die kombinierte resultierende Flügelauftriebskraft aller Flügel unter dem Schwerpunkt CG oder in dessen unmittelbarer Nähe lokalisiert.The larger main wing 2 is arranged a small distance behind the length center of gravity CG of the catamaran and the stumps 3 are arranged a greater distance in front of the length center of gravity. The combined resulting wing lift force of all wings is located under the CG focus or in its immediate vicinity.

Die Trimm-Flügelstümpfe 3 sind ungefähr in Kielhöhe angeordnet, damit sie nicht zu tief unter der Bootkörperlateralfläche vorstehen, was sie gegen Grundberührungen empfindlich machen würde.The trim wing stumps 3 are arranged approximately at keel height so that they do not protrude too deeply below the lateral surface of the hull, which would make them sensitive to ground contact.

Fig. 5 zeigt in einer Teildarstellung ähnlich Fig. 4 eine abgeänderte Ausführung, bei der die Trimm-Flügelstümpfe 3, von denen nur einer dargestellt ist, durch Schwenken höhenmäßig verstellbar sind.Fig. 5 shows in a partial representation similar to Fig. 4, a modified embodiment in which the trim stumps 3, of which only one is shown, are adjustable in height by pivoting.

Fig. 6 und 7 zeigen die zusätzliche Anordnung eines Anfahrtragflügels 4 bei der Katamaran-Ausführung gem. Fig. 1 - 4. Der Anfahrtragflügel 4 ist mit seinem dynamischen Auftriebszentrum in unmittelbarer Nähe hinter dem Längen-Schwerpunkt CG des Katamarans höhenmäßig so angeordnet, daß er bei Entwurfsgeschwindigkeit des Katamarans vollständig aus dem Wasser ausgetaucht ist. Auch der Anfahrtragflügel ist zur Fahrzeugmitte hin zurückgepfeilt. Zwischen dem Haupttragflügel 2 und den Anfahrtragflügel 4 ist in der Bootomittellängsebene eine Stütze 5 angeordnet, die mit den beiden Flügeln im hinteren Bereich derselben verbunden ist und stromlinienförmigen Querschnitt aufweist.6 and 7 show the additional arrangement of a starting wing 4 in the catamaran version according to Fig. 1 - 4. The approach wing 4 is arranged with its dynamic buoyancy center in the immediate vicinity behind the center of gravity CG of the catamaran so that it is completely submerged from the water at the design speed of the catamaran. The approach wing is also towards the center of the vehicle arrowed back. Between the main wing 2 and the approach wing 4, a support 5 is arranged in the boat center longitudinal plane, which is connected to the two wings in the rear region thereof and has a streamlined cross section.

Andere Anordnungen der Flügel mit verschiedenartigen Positionen sind möglich unter Erfüllung der Anordnungsbedingungen der Erfindung.Other arrangements of the wings with different positions are possible in compliance with the arrangement conditions of the invention.

Claims (14)

1. Katamaran mit zwei in einem Abstand und im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Bootskörpern, die vorzugsweise durch ein in Fahrt über Wasser liegendes Deck miteinander verbunden sind, und in dessen derart gebildetem Tunnel im Unterwasserbereich zwischen den Bootskörpern quer verlaufende Tragflügel angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Haupttragflügel (2) in einer relativ kleinen Entfernung hinter dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans und ein Trimmflügel (3) in einer größeren Entfernung vor dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans angeordnet ist, wobei der Haupttragflügel eine größere projizierte Fläche als der Trimmflügel aufweist und die Flügel so lokalisiert sind,
daß sich die Resultierende ihrer dynamischen Auftriebskräfte in oder in unmittelbarer Nähe des Längen-Schwerpunktes des Katamarans befindet, und daß der Trimmflügel vertikal etwa in der Höhe der Kiele der Bootskörper (1) und der Haupttragflügel höher über den Kielen angeordnet ist, so daß die Flügel bei Fahrt des Katamarans mit vorzugsweise optimalem Gleitwinkel etwa gleiche relative Eintauchtiefe haben. 1st Catamaran with two spaced and essentially parallel boat hulls, which are preferably connected to each other by a deck lying above water, and in the tunnel thus formed in the underwater area between the boat hulls are arranged transversely extending wings,
characterized,
that a main wing (2) is arranged at a relatively small distance behind the center of gravity of the length of the catamaran and an trim wing (3) is located at a greater distance in front of the center of gravity of the length of the catamaran, the main wing having a larger projected area than the trim wing and the wings are localized
that the resultant of their dynamic buoyancy forces is in or in the immediate vicinity of the length center of gravity of the catamaran, and that the trim wing is arranged vertically approximately at the height of the keels of the hull (1) and the main wings above the keels, so that the wings have approximately the same relative immersion depth when the catamaran is traveling with a preferably optimal glide angle. 2. Katamaran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Haupttragflügel (2) über die ganze Tunnelbreite erstreckt und daß der Trimmflügel aus zwei Flügelstümpfen (3) besteht, die von den einander gegenüberliegenden Wänden der Bootskörper (1) in den Tunnel vorstehen. 2nd Catamaran according to claim 1, characterized in that the H aupttragflügel (2) extends over the entire tunnel width, and that the trimming vane of two wing stumps (3), protruding from the opposing walls of the hull (1) in the tunnel. 3. Katamaran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmflügel (3) zur Fahrzeugmitte hin vor- bzw. zurückgepfeilt verläuft und/oder nach oben oder unten abgewinkelt ist.3. Catamaran according to claim 1 or 2, characterized in that the trim wing (3) runs forward or backward arrow towards the center of the vehicle and / or is angled up or down. 4. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupttragflügel (2) zur Fahrzeugmitte hin vor- bzw. zurückgepfeilt verläuft und/oder nach oben oder unten vorzugsweise zwischen 2 bis 5' abgewinkelt ist.4. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that the main wing (2) to the center of the vehicle back or arrowed and / or up or is preferably angled below between 2 to 5 '. 5. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupttragflügel (2) aus zwei Flügelstümpfen besteht, die von den einander gegenüberliegenden Wänden der Bootskörper (1) in den Tunnel vorstehen.5. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that the main wing (2) consists of two stumps which protrude from the opposite walls of the hull (1) in the tunnel. 6. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bootskörper (1) voll asymmetrische Gleitbootkörper mit Deep-V-Charakteristik sind, wobei die senkrechten Seitenlängswände (la) zur gemeinsamen Bootsmittellängsebene hin angeordnet sind.6. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that the boat hull (1) are fully asymmetrical slide boat body with Deep-V characteristics, the vertical side longitudinal walls (la) are arranged towards the common longitudinal plane of the boat center. 7. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmflügel (3) höhenmäßig verstellbar ist.7. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that the trim tab (3) is adjustable in height. 8. Katamaran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmflügel (3) auf- und abschwenkbar ist.8. Catamaran according to claim 7, characterized in that the trim wing (3) can be swung up and down. 9. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelfläche des Haupttragflügels (2) etwa 70 % bis 75 % der Gesamtflügelfläche ausmacht, daß der Haupttragflügel (2) mit seinem Druckzentrum etwa 8 % bis 15 % der Schiffslänge hinter dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans angeordnet ist und daß der Trimmflügel (3) in Höhe der Kiellinie bzw. Basislinie mit seinem Druckzentrum bei etwa 20 % bis 30 % der Schiffslänge vor dem Längen-Schwerpunkt lokalisiert ist.9. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that the wing area of the main wing (2) makes up about 70% to 75% of the total wing area, that the main wing (2) with its pressure center about 8% to 15% of the length of the ship behind the lengths -The center of gravity of the catamaran is arranged and that the trim wing (3) is located at the keel line or baseline with its pressure center at about 20% to 30% of the length of the ship before the length center of gravity. 10. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfahrtragflügel (4) mit seinem dynamischen Auftriebszentrum in bzw. in unmittelbarer Nähe hinter dem Längen-Schwerpunkt des Katamarans höhenmäßig so angeordnet ist, daß er bei Entwurfsgeschwindigkeit des Katamarans aus dem Wasser völlig ausgetaucht ist.10. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that an approach wing (4) with its dynamic buoyancy center in or in the immediate vicinity behind the center of gravity of the length of the catamaran is arranged in such a way that it is at design speed of the catamaran completely submerged in the water. 11. Katamaran nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfahrtragflügel (4) zur Fahrzeugmitte hin vor- bzw. zurückgepfeilt verläuft und/oder nach oben oder unten abgewinkelt ist.11. A catamaran according to claim 10, characterized in that the approach wing (4) runs forward or backward arrow towards the center of the vehicle and / or is angled up or down. 12. Katamaran nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfahrtragflügel (4) und der Haupttragflügel (2) durch mindestens eine Stütze (5) verbunden sind, die vorzugsweise im hinteren Bereich der Tragflügel angeordnet ist.12. Catamaran according to claim 10 or 11, characterized in that the approach wing (4) and the main wing (2) are connected by at least one support (5) which is preferably arranged in the rear region of the wing. 13. Katamaran nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupttragflügel (2) und der Trimmflügel (3) für hohe Geschwindigkeiten und der Anfahrtragflügel (4) für niedrigere Geschwindigkeiten ausgelegt ist.13. Catamaran according to one of claims 10 to 12, characterized in that the main wing (2) and the trim wing (3) is designed for high speeds and the approach wing (4) for lower speeds. 14. Katamaran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellwinkel der Tragflügel einzeln oder in Kombination verstellbar bzw. regelbar sind.14. Catamaran according to one of the preceding claims, characterized in that the angle of attack of the wings can be adjusted or regulated individually or in combination.
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