EP0259680A1 - Schiff mit einem an seinem Heck angeordneten Propeller und Verfahren zum Betrieb des Schiffes - Google Patents

Schiff mit einem an seinem Heck angeordneten Propeller und Verfahren zum Betrieb des Schiffes Download PDF

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EP0259680A1 EP87112216A EP87112216A EP0259680A1 EP 0259680 A1 EP0259680 A1 EP 0259680A1 EP 87112216 A EP87112216 A EP 87112216A EP 87112216 A EP87112216 A EP 87112216A EP 0259680 A1 EP0259680 A1 EP 0259680A1
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    • B63B1/04—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull

Definitions

  • the operating position of the ship shown in FIG. 1 corresponds to a normal position predetermined for navigating deep waters, in which the deck section 12 of the ship, shown in the drawing by a straight line, runs parallel to the water line W.
  • Fig. 2 the hull is shown in a predetermined to be described trim position l ⁇ to navigate shallow waters, in which the deck section l2 is inclined towards the water line W forward.
  • the hull 1 is delimited downwards by a keel line K extending over the length of the ship, which, in the normal position of the ship shown in FIG. 1, has an inclination towards the horizontal falling from the bow 2 towards the stern.
  • the hull l therefore has at its stern end with respect to the normal position of the ship corresponding water line W a draft T3, which is greater than the corresponding draft T1 measured at its bow end.

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Abstract

Der Schiffskörper (l) ist am hinteren Ende (3), bezogen auf die Schwimmwasserlinie (W), die einer zum Befahren tiefer Gewässer vorbestimmten Normallage des Schiffes entspricht, mit einem Tiefgang (T3) ausgeführt, der grösser ist als der Tiefgang (T1) des vorderen Endes (2) des Schiffskörpers (l), dessen Kiellinie (K) entsprechend von vorne nach hinten abfällt. Der mittlere Tiefgang (T2) entspricht dem für das Befahren von Gewässern geringer Tiefe zulässigen Konstruktionstiefgang. Der Schiffskörper (l) enthält eine zum Trimmen des voll beladenen Schiffes ausgelegte Trimmeinrichtung, die einen heckseitig angeordneten Kraftstofftank (8) und einen mit diesem verbindbaren, bugseitig angeordneten Kraftstofftank (9) aufweist. Zum Befahren von Gewässern geringer Tiefe wird, durch Verlagerung von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (8) in den Kraftstofftank (9), der Schiffskörper (l) bugseitig abgesenkt und heckseitig um ein entsprechendes Mass in eine Trimmlage angehoben, in der die Kiellinie (K) zur Schwimmwasserlinie (W) parallel verläuft. Diese Ausführung gestattet eine von Tiefgangsbeschränkungen weitgehend unabhängige Optimierung des Propellers (5), der einen um das Mass der heckseitigen Anhebung grösseren Durchmesser aufweisen kann als feststehend gelagerte Propeller bisheriger Schiffsausführungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schiff mit einem an seinem Heck angeordneten Propeller, der mit einem im Schiffsinnern an­geordneten Antriebsmotor gekoppelt ist, und einem nach unten durch eine Kiellinie begrenzten Schiffskörper, der eine Einrichtung zum Einstellen unterschiedlicher Eintauchtiefen des Propellers enthält.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Schiffes.
  • Es sind Schiffe bekannt, insbesondere solche mit einem langsamlaufenden Antriebsmotor und einem Propeller mit grossem Durchmesser, bei denen der grösste Durchmesser und die grösste Eintauchtiefe des Propellers hauptsächlich durch den für dessen Auslegung massgebenden Tiefgang des Schiffes begrenzt sind, der für das Befahren von Gewässern geringer Tiefe, z.B. in Hafeneinfahrten und in Küstennähe, bemessen und damit lediglich während eines Bruchteils der Betriebszeit des Schiffes relevant ist. Entsprechend kann der Propeller nicht auf die während des weitaus grössten Teils der Betriebszeit bestehenden Bedingungen optimiert werden, welche aufgrund der fehlenden Tiefenbeschränkung ohne weiteres die Verwendung eines hinsichtlich des An­triebswirkungsgrads und der Kraftstoffersparnis optimier­ten Propellers mit wesentlich grösserem Durchmesser zu­lassen würden.
  • Bei einem aus der DE-OS 33 03 554 bekannten Schiff der eingangs genannten Art ist ein Propeller mit grösserem Durchmesser auf einer schwenkbaren Propellerwelle ange­ordnet, die zwischen einer zum Befahren von tiefen Gewäs­sern bestimmten unteren Arbeitsstellung und einer zum Be­fahren von Gewässern geringer Tiefe bestimmten, inaktiven oberen Stellung verstellt werden kann. In der unteren Ar­beitsstellung liegt die Propellernabe unterhalb der Kiel­linie. In der oberen, inaktiven Stellung liegt die Pro­pellernabe oberhalb der Kiellinie, und die Propellerflügel werden in dieser Stellung arretiert. Die bekannte Propel­leranordnung erfordert einerseits eine relativ aufwendige Lagerung und Steuerung der Propellerwelle, andererseits muss zum Befahren von Gewässern geringer Tiefe das be­kannte Schiff durch einen Hilfsantrieb angetrieben und ge­steuert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in dieser Hinsicht verbessertes Schiff zu schaffen, welches mit ge­ringem Aufwand, insbesondere ohne zusätzliche mechanische Steuermittel und ohne Unterbrechung der Leistungsübertra­gung, eine von Tiefgangsbeschränkungen weitgehend freie Optimierung des Durchmessers und der Eintauchtiefe des Propellers hinsichtlich einer Erhöhung des Propellerwir­kungsgrades gestattet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das hintere Ende des Schiffskörpers, bezogen auf die Schwimmwasserlinie, die einer zum Befahren tiefer Gewässer vorbestimmten Normallage des Schiffes entspricht, mit einem grösseren Tiefgang ausgeführt ist als das vordere Ende des Schiffskörpers, und dass als Einrichtung zum Ein­stellen der Eintauchtiefe des Propellers eine zum Trimmen des voll beladenen Schiffes ausgelegte Trimmeinrichtung vorgesehen ist, die ein Absenken des vorderen Endes und ein entsprechendes Anheben des hinteren Endes des Schiffs­körpers um ein vorbestimmtes Mass bezüglich der Schwimm­wasserlinie gestattet.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb des Schiffes besteht darin, dass vor dem Befahren von Gewässern ge­ringer Tiefe das Schiff aus der zum Befahren von tiefen Gewässern vorbestimmten Normallage durch Trimmung bugsei­tig um ein vorbestimmtes Mass bezüglich der Schwimmwasser­linie abgesenkt und heckseitig um ein entsprechendes Mass bezüglich der Schwimmwasserlinie angehoben und in dieser Trimmlage gehalten wird, und dass zum Befahren von tiefen Gewässern das Schiff durch entsprechend entgegengesetzte Trimmung aus dieser Trimmlage in die Normallage zurückge­führt und in dieser Normallage belassen wird.
  • Die erfindungsgemässe Ausführung des Schiffes ermöglicht auf besonders einfache Weise die Einstellung der jeweils erforderlichen Eintauchtiefe des Propellers, der einen um das Mass der Anhebung des hinteren Schiffsendes grösseren Durchmesser aufweisen kann als bisherige, am Heck fest­stehend gelagerte Propeller. Zusätzlich wird eine Verbes­serung der Unterwasserform des Schiffskörpers erzielt, in­dem die gegenüber bisherigen Schiffen nach unten verlänger­te Kielpartie eine verbesserte Anströmung des relativ tief angeordneten Propellers gewährleistet.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patent­ansprüchen angegeben.
  • Die Ausführung nach Anspruch 2 ermöglicht eine Trimmung des beladenen Schiffes bzw. die Beibehaltung der entspre­chenden Trimmlage des Schiffes, z.B. während der Beladung, durch Verlagerung von Brennstoff allein oder in Verbindung mit den in bekannter Weise flutbaren Ballasttanks.
  • Nach der im Anspruch 3 hervorgehobenen Ausführungsform kann das Schiff in der Trimmlage mit zur Schwimmwasser­linie parallel verlaufender Kiellinie gehalten werden.
  • Die Ausgestaltung des heckseitigen Endabschnitts des Schiffskörpers gemäss Anspruch 5 ermöglicht eine über die Höhe der Spantquerschnitte optimale Verteilung der jewei­ligen Querschnittsteilflächen und damit eine gegenüber bisherigen Ausführungen verbesserte Anströmung des Pro­pellers. Dadurch können insbesondere geringere Lastschwan­kungen an Propeller und eine Verbesserung des Wirkungsgra­des erzielt werden.
  • Im Zusammenhang mit einem Schiffskörper mit horizontaler Kiellinie ist zwar aus der DE-PS 545 3ll eine Hinter­schiffsform bekannt, die im entsprechenden Endabschnitt durch annähernd birnenförmig verlaufende Spantlinien be­stimmt ist. Diese bekannte Ausgestaltung der Hinterschiffs­form führt jedoch nicht zu einer mit der Wirkung der Aus­gestaltung nach Anspruch 5 vergleichbaren Verbesserung der Propelleranströmung, welche die erfindungsgemäss nach unten verlängerte Kielpartie und die entsprechend tiefere Einbau­lage des Propellers voraussetzt.
  • Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschrei­bung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus­führungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
    • Fig. l ein erfindungsgemäss ausgebildetes Schiff in einer ersten Betriebslage in einer Seitenan­sicht,
    • Fig. 2 das Schiff nach Fig. l in einer zweiten Be­triebslage, und
    • Fig. 3 einen Teilschnitt des Schiffskörpers entspre­chend der Linie III-III in Fig. l.
  • Das in der Zeichnung dargestellte Schiff weist einen Schiffskörper l mit einem Bug 2 und einem Heck 3 auf. Am Heck 3 sind ein Steuerruder 4 und ein Propeller 5 ange­ordnet, der über eine Welle 6 mit einem im Schiffsinnern angeordneten Antriebsmotor 7 gekoppelt ist. Der durch Querschotten ll unterteilte Schiffskörper l enthält zwei heckseitig angeordnete Kraftstofftanks 8, von denen in den Figuren l und 2 jeweils nur einer sichtbar ist, und einen bugseitig angeordneten Kraftstofftank 9, der mit den Kraftstofftanks 8 in bekannter, nicht dargestellter Weise verbindbar ist. In den Figuren l und 2 sind die durch eine strichpunktierte Linie angedeutete Schiffs­mitte M und der Auftriebsschwerpunkt A sowie die Schwimm­wasserlinie W dargestellt.
  • Die in der Fig. l dargestellte Betriebslage des Schiffes entspricht einer zum Befahren tiefer Gewässer vorbestimm­ten Normallage, in der die in der Zeichnung vereinfacht durch eine gerade Linie dargestellte Deckpartie l2 des Schiffes parallel zur Wasserlinie W verläuft. In der Fig. 2 ist der Schiffskörper in einer zum Befahren von Ge­wässern geringer Tiefe vorbestimmten, noch zu beschreiben­den Trimmlage lʹ dargestellt, in der die Deckpartie l2 gegen die Wasserlinie W nach vorne geneigt verläuft. Der Schiffskörper l ist durch eine über die Schiffslänge ver­laufende Kiellinie K nach unten begrenzt, die in der in Fig. l dargestellten Normallage des Schiffes eine vom Bug 2 gegen das Heck abfallende Neigung gegen die Horizontale aufweist. Der Schiffskörper l weist daher an seinem heck­seitigen Ende bezüglich der der Normallage des Schiffes entsprechenden Schwimmwasserlinie W einen Tiefgang T₃ auf, der grösser ist als der entsprechende, an seinem bugseiti­gen Ende gemessene Tiefgang T₁.
  • Zum Befahren von Gewässern geringer Tiefe, z.B. vor dem Einfahren in Küstengewässer und in Häfen, wird durch im Schiffskörper l vorgesehene, nicht dargestellte, an sich bekannte Fördermittel Kraftstoff aus den heckseitigen Kraftstofftanks 8 in den bugseitigen Kraftstofftank 9 gefördert, wodurch die Bugpartie des Schiffskörpers l um den Auftriebsschwerpunkt A abgesenkt und die Heckpartie um ein entsprechendes, vorbestimmtes Mass, beispielsweise um l m bei einer Schiffslänge von ca. l80 m, angehoben wird, bis der Schiffskörper l die in der Fig. 2 darge­stellte Trimmlage lʹ einnimmt. Der Neigungswinkel der Kiellinie K bezüglich der Schwimmwasserlinie W kann so be­messen sein, dass die Differenz zwischen dem heckseitigen Tiefgang T₃ und einem im Bereich des Auftriebsschwerpunkts A gemessenen mittleren Tiefgang T₂ des Schiffskörpers l dem erwähnten vorbestimmten Mass der Anhebung der Heckpar­tie entspricht, so dass sich die Kiellinie K in der in Fig. 2 dargestellten Trimmlage lʹ des Schiffskörpers l im wesentlichen parallel zur Schwimmwasserlinie W einstellt. Der mittlere Tiefgang T₂ entspricht dem für das Befahren von Gewässern geringer Tiefe zulässigen Konstruktionstief­gang des Schiffes. Bei der Trimmung des Schiffes wird der Auftriebsschwerpunkt A aus seiner optimalen Position (Fig. l) nach vorne in eine der Trimmlage lʹ entsprechende Position Aʹ (Fig. 2) bewegt. Diese geringfügige, in der Zeichnung übertrieben dargestellte Verschiebung kann zugelassen werden, da davon ausgegangen werden kann, dass die Navi­gation in Gewässern geringer Tiefe bei reduzierter Ge­schwindigkeit erfolgt.
  • Die heckseitigen Kraftstofftanks 8 sind mit einem solchen Volumen ausgelegt, dass sie jederzeit die jeweils im bug­seitigen Kraftstofftank 9 befindliche Kraftstoffmenge aufnehmen können. Zusätzlich zu den Kraftstofftanks 8 können in an sich bekannter Weise auch weitere, nicht dar­gestellte Kraftstoff-Tankräume, vorzugsweise im Hinter­schiff, vorgesehen sein. Falls die in den heckseitigen Kraftstofftanks 8 verfügbare Kraftstoffmenge für die be­schriebene Trimmung des Schiffes nicht ausreicht, etwa bei weitgehend verbrauchtem Kraftstoffvorrat, kann eine ent­sprechende Trimmung durch Fluten eines im Bugraum ange­ordneten Ballasttanks l4 erfolgen. Um die Einhaltung der Normallage des Schiffes auch bei reduzierter Kraftstoff­menge zu gewährleisten, kann auch in der Heckpartie ein entsprechend bemessener, flutbarer Ballasttank l0 vorge­sehen sein.
  • Die Form des Schiffskörpers l ist durch über die Schiffs­länge verteilt angenommene Spantquerschnittsflächen l5 be­stimmt, die entsprechend der vorbestimmten Lage des Ver­drängungsschwerpunkts A des in der Normallage des Schiffs­körpers l ausgebildet sind. In der Fig. 3 ist eine der Spantquerschnittsflächen l5 dargestellt, welche dem heck­seitigen Endabschnitt des Schiffskörpers l zugeordnet sind. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, können die im Be­reich der axialen Stirnprojektion des strichpunktiert ange­deuteten Propellerkreises l7 liegenden Bereiche l5a der Spantquerschnittsflächen l5 so ausgebildet sein, dass die durch sie bestimmte Partie des heckseitigen Endabschnitts des Schiffskörpers l annähernd die Form eines dem Propeller­kreis l7 vorgelagerten Verdrängungskörpers erhält. Aufgrund der in der Normallage des Schiffes relativ tiefen Einbau­lage des Propellers 5 können die Flächenbereiche l5a im Sinne einer Vergleichmässigung der Anströmung des Propel­lers 5 über einen grossen Teil seines Umfanges optimiert werden.

Claims (7)

1. Schiff mit einem an seinem Heck angeordneten Propeller (5), der mit einem im Schiffsinnern angeordneten An­triebsmotor (7) gekoppelt ist, und einem nach unten durch eine Kiellinie (K) begrenzten Schiffskörper (l), der eine Einrichtung zum Einstellen unterschiedlicher Eintauchtiefen des Propellers (5) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Ende (3) des Schiffskörpers (l), bezogen auf die Schwimm­wasserlinie (W), die einer zum Befahren tiefer Gewässer vorbestimmten Normallage des Schiffes entspricht, mit einem grösseren Tiefgang (T₃) ausgeführt ist als das vordere Ende (2) des Schiffskörpers (l), und dass als Einrichtung zum Einstellen der Eintauchtiefe des Pro­pellers (5) eine zum Trimmen des voll beladenen Schif­fes ausgelegte Trimmeinrichtung vorgesehen ist, die ein Absenken des vorderen Endes (2) und ein entsprechendes Anheben des hinteren Endes (3) des Schiffskörpers (l) um ein vorbestimmtes Mass bezüglich der Schwimmwasserlinie (W) gestattet.
2. Schiff nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Trimmeinrichtung mindestens einen heckseitig ange­ordneten Kraftstofftank (8) und mindestens einen mit diesem verbindbaren bugseitig angeordneten Kraftstoff­tank (9) enthält, der zur zeitweiligen Aufnahme minde­stens eines Teils der im heckseitigen Kraftstofftank (8) enthaltenen Kraftstoffmenge ausgelegt ist, und dass heckseitig und bugseitig dem Fassungsvermögen der Kraft­stofftanks (8, 9) zumindest annähernd entsprechend be­messene Ballasttanks (l0 bzw. l4) vorgesehen sind.
3. Schiff nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiellinie (K) des Schiffskörpers (l) in einem von vorne nach hinten zunehmenden Abstand von der der Normallage des Schiffes entsprechenden Schwimmwasser­linie (W) geneigt verläuft, wobei die Differenz zwischen dem am hinteren Ende (3) des Schiffskörpers (l) gemesse­nen Abstand (T₃) und dem im Bereich des Verdrängungs­schwerpunktes (A) des Schiffskörpers gemessenen Abstand (T₂) der Kiellinie (K) von der Schwimmwasserlinie (W) dem betriebsmässig grössten vorbestimmten Mass der An­hebung des hinteren Endes (3) des Schiffskörpers (l) entspricht.
4. Schiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Schiffskörpers (l) durch Spantquerschnittsflächen (l5) bestimmt ist, die je ent­sprechend einer für die Normallage mit heckseitig grös­serem Tiefgang (T₃) des Schiffskörpers (l) optimalen Lage des Verdrängungsschwerpunkts (A) bezüglich der Länge des Schiffskörpers (l) ausgebildet sind.
5. Schiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Propeller (5) zulaufende Endabschnitt des Schiffskörpers (l) im Bereich der Stirnprojektion des Propellerkreises (l7) nach der Art eines dem Propeller­kreis (l7) vorgelagerten Verdrängungskörpers ausgebil­det ist, dessen Querschnittsform hinsichtlich einer gleichförmigen Anströmung des Propellers (5) optimiert ist.
6. Verfahren zum Betrieb des Schiffes nach Anspruch l, da­durch gekennzeichnet, dass vor dem Befahren von Gewässern geringer Tiefe das Schiff aus der zum Befahren von tiefen Gewässern vorbestimmten Normallage durch Trimmung bug­ seitig um ein vorbestimmtes Mass bezüglich der Schwimm­wasserlinie (W) abgesenkt und heckseitig um ein ent­sprechendes Mass bezüglich der Schwimmwasserlinie (W) angehoben und in dieser Trimmlage (lʹ) gehalten wird, und dass zum Befahren von tiefen Gewässern das Schiff durch entsprechend entgegengesetzte Trimmung aus dieser Trimmlage (lʹ) in die Normallage zurückgeführt und in dieser Normallage belassen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trimmung des Schiffes durch Verlagerung von Kraftstoff und/oder anderen verbrauchbaren Ballast­mitteln von der Heckseite zur Bugseite des Schiffes und umgekehrt erfolgt.
EP87112216A 1986-09-12 1987-08-22 Schiff mit einem an seinem Heck angeordneten Propeller und Verfahren zum Betrieb des Schiffes Expired - Lifetime EP0259680B1 (de)

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