FI109984B - Ship and method of transport - Google Patents

Ship and method of transport Download PDF

Info

Publication number
FI109984B
FI109984B FI921601A FI921601A FI109984B FI 109984 B FI109984 B FI 109984B FI 921601 A FI921601 A FI 921601A FI 921601 A FI921601 A FI 921601A FI 109984 B FI109984 B FI 109984B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
vessel
ship
hull
speed
water jet
Prior art date
Application number
FI921601A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI921601A0 (fi
FI921601A (fi
Inventor
David Laurent Giles
Original Assignee
Thornycroft Giles & Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
Priority to GB8922936A priority Critical patent/GB2236717A/en
Priority to GB8922936 priority
Priority to PCT/US1990/003696 priority patent/WO1991005695A1/en
Priority to US9003696 priority
Application filed by Thornycroft Giles & Co Inc filed Critical Thornycroft Giles & Co Inc
Publication of FI921601A publication Critical patent/FI921601A/fi
Publication of FI921601A0 publication Critical patent/FI921601A0/fi
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=10664419&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI109984(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application granted granted Critical
Publication of FI109984B publication Critical patent/FI109984B/fi

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/02Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/10Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit
    • B63H23/12Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit allowing combined use of the propulsion power units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/18Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydroplane type

Description

109984109984
Alus ja menetelmä sen kuljettamiseksiShip and method of transport
Keksinnön taustaBackground of the Invention
Esillä oleva keksintö koskee alusta, joka käsittää puoliplaanaavan 5 rungon, jonka profiili on muotoiltu tuottamaan suuripaineisen alueen rungon pohjalle rungon peräpeiliosassa ja aikaansaamaan peräpeiliosan hydrodynaamisen nostamisen kynnysnopeudella ja sen yläpuolella, vesisuihkutyöntöväli-neet aluksen kuljettamiseksi eteenpäin, jotka välineet käsittävät veden sisääntu-lovälineet, jotka sijaitsevat peräpeiliosassa, ja useita vesisuihkusuuttimia, ja lait-10 teet vesisuihkutyöntövälineiden käyttämiseksi.The present invention relates to a vessel comprising a semi-planar body 5 shaped to provide a high pressure region at the bottom of the hull at the transom of the hull and provide hydrodynamic elevation of the transom at and above the threshold, water jet propulsion means for propelling the vessel, in the transom section, and a plurality of water jet nozzles, and devices for operating water jet pushing devices.
Laivanrakentajien tavoitteena on pitkään ollut suunnitella ja rakentaa aluksia, joissa on suuri lastinottokyky ja sisäpuoliset tilat, rakenteellinen lujuus, stabiilisuus ja vakavuus, kun alus kelluu, ja riittävän pieni vastus eteenpäin kuljettavan tehon tekemiseksi taloudelliseksi kuten US-patentilla 145 347 on osoi-15 tettu.Shipbuilders have long sought to design and build vessels with high payload capacity and interior space, structural strength, stability and stability as the ship floats, and low resistance to make forward propulsion economical as shown in U.S. Patent No. 145,347.
Perinteinen pinta-aluksen yksirunkokonstruktio on tavallisesti kehitetty vakiintuneista suunnitteluperiaatteista ja oletuksista, jotka koskevat nopeuden, vakavuuden ja merikelpoisuuden keskinäisiä suhteita. Uhrauksia tehdään toivottujen suorituskykytekijöiden saavuttamiseksi. Tämän tuloksena nykyisen yksi-20 runkoisen pinta-aluksen käytännölliset parannukset on oleellisesti vältetty.The traditional single hull hull structure is usually developed from well-established design principles and assumptions about the relationship between speed, stability and seaworthiness. Sacrifices are made to achieve the desired performance factors. As a result, practical improvements to the existing one-to-20 hull surface craft have been substantially avoided.
Esimerkiksi nykypäivän uppoumarunkojen suurin rajoitus on, että tie- ·*:. tylle koolle (uppoumana tai tilavuutena ilmaistuna) niiden merikelpoisuus ja va- "·. kavuus pienenee, kun ne "venytetään" suurempaan pituuteen suurimman käyt- • · · tökelpoisen nopeuden kasvattamiseksi.For example, the biggest limitation of today's sinkholes is that road · * :. The size (expressed as displacement or volume) of the boring device decreases their seaworthiness and bulkiness when they are "stretched" over a greater length to increase their maximum usable speed.
! ! 25 Perinteiset runkokonstruktiot rajoittavat luonnostaan nopeutta, jolla suuret alukset voivat kulkea valtameren poikki johtuen vastuksen noususta, joka ' esiintyy nopeuksilla, jotka ovat noin 1,2 kertaa neliöjuuri laivan pituudesta (jal koina). Esimerkiksi keskikokoisella rahtilaivalla on noin 20 solmun huippunope- • · :/·: us. Suurien nopeuksien saavuttamiseksi kaupallisilla lasteilla on tarpeen lisätä 30 laivan pituutta ja kokoa (tai tilavuutta) suhteessa tai kasvattaa nopeutta vähen-täen samalla leveyttä saman koon eli tilavuuden säilyttämiseksi mutta vakavuu- * · § den kustannuksella. Laivanrakentajat ovat kauan pitäneet ongelmaa huomatta-vasti suurempien nopeuksien saavuttamiseksi lisäämättä pituutta tai vähentä-·’ mättä leveyttä vastaavana kuin ilmailutekniikan "äänivallin rikkomista".! ! Conventional hull structures, by their very nature, limit the speed at which large vessels can travel across the ocean due to the increase in resistance that occurs at speeds approximately 1.2 times the square root of the ship (feet). For example, a medium-sized cargo ship has a peak speed of about · knots • ·: / ·. In order to achieve high speeds with commercial cargoes, it is necessary to increase the length and size (or volume) of 30 ships or to increase speed while reducing the width to maintain the same size, i.e. volume, but at the expense of stability. The problem has long been considered by shipbuilders to achieve significantly higher speeds, without increasing length or reducing width as equivalent to "sound barrier" in aviation technology.
•: · ·: 35 Kasvatettua pituutta tarvitaan suurempia nopeuksia varten (paitsi erit täin kapeiden runkojen tapauksessa, jotka eivät ole käytännöllisiä lastin kuljetta- 2 109984 jia tilavuuden ja vakavuuden rajoituksista johtuen) johtuen suuresta vastuksen lisääntymisestä, joka ilmenee nopeuksilla, jotka vastaavat Frouden lukua 0,4. Frouden luku määritellään suhteella 0,298 V/L, missä V on aluksen nopeus solmuissa ja L on aluksen vesiviivapituus jalkoina. Kulkeakseen nopeammin 5 alus on tehtävä pitemmäksi työntäen täten vastuksen kasvun alkamista suurempiin nopeuksiin. Kun pituutta kasvatetaan samalle tilavuudelle, alus tulee kapeammaksi, vakavuutta uhrataan ja siihen kohdistuu suurempia jännityksiä, mikä johtaa rakenteeseen, jonka on oltava suhteellisesti kevyempi ja vahvempi (ja kalliimpi), jottei rakennepaino tule liialliseksi. Lisäksi vaikka tietyllä uppoumal-10 la pitempi alus kykenee saavuttamaan suurempia nopeuksia, pituusvärähtelyn ominaistaajuus pienenee ja merikelpoisuus huononee korkeissa tai epäedullisissa meren tiloissa verrattuna lyhyempään, kompaktimpaan laivaan.•: · ·: 35 Increased length is required for higher speeds (except for extremely narrow bodies, which are not practical for cargo carrying 2 109984 Jia due to volume and stability constraints) due to the large increase in resistance that occurs at speeds equivalent to Froude's 0. 4. The Froude number is defined as 0.298 V / L, where V is the speed of the vessel in knots and L is the length of the vessel's waterline in feet. In order to sail faster, the 5 vessels must be made longer, thus pushing the start of resistance growth at higher speeds. Increasing the length to the same volume causes the ship to become narrower, sacrificing stability and subjected to greater stresses, resulting in a structure that must be relatively lighter and stronger (and more expensive) so that the structural weight does not become excessive. In addition, while a vessel of a specific submergence-10a can achieve higher speeds, the specific frequency of longitudinal oscillation is reduced and seaworthiness is impaired at high or unfavorable sea conditions compared to a shorter, more compact vessel.
Sellaisia pinta-aluksia kohtaan on kasvanutta tarvetta, jotka voivat kulkea valtameriä suuremmalla nopeudella, ts. alueella 40 - 50 solmua, ja suu-15 remmalla vakavuudella johtuen helposti pilaantuvien lastien nopeiden ja turvallisten valtamerikuljetuksien kaupallisista vaatimuksista, suurikustannuksisista pääomatavaroiden lasteista, joiden mittoja ja tiheyttä ei voida hyväksyä ilmarah-tiin ja muuhun aikaherkkään rahtiin, erityisesti "juuri oikeaan aikaan" varasto- ja varastointikäytäntöjen kasvavan maailmanlaajuisen hyväksymisen valossa.There is a growing need for surface vessels that can travel at higher speeds, i.e., 40 to 50 knots, and greater stability at sea, due to commercial requirements for high-speed, safe ocean freight, high-cost, can be accepted for air freight and other time-sensitive cargo, in particular in the light of the growing global acceptance of warehousing and storage practices.
20 Nykyään uppouma-alusten suurin käyttökelpoinen nopeus on noin ,t#: 32- 35 solmua. Tämä voidaan saavuttaa suhteellisen pienessä aluksessa te- • · ... kemällä siitä pitkä, kapea ja kevyt mutta myös kallis. Jossain määrin on ollut mahdollista välttää kasvanutta nopeutta 0,4:n Frouden lukujen yläpuolelle mutta ‘ ·: · [ tämä on saavutettu pienissä aluskonstruktioissa käyttäen puoliplaanaavia runko- * : 25 ja laivoille, joiden pituus on korkeintaan 120 jalkaa (36,6 m) ja 200 tonnia (2031), • · ·’.'·! ja parannettuja propulsioyksiköitä. "Tonnilla" tarkoitetaan tässä pitkää tonnia = ' 2 240 Ibs = 1 016 kg. Merkinnällä "t" tarkoitetaan metristä tonnia, joka on 1 000 kg. Suuremmassa aluksessa kuten nopeassa valtamerimatkustajalaivassa suu-rempi pituus sallii suuremman koon ja tilavuuden kuljettamisen samalla nopeu- • .·’·. 30 della, joka on kuitenkin pienempi sen Frouden lukuun nähden (ts. 38 solmua . ·. 1 100 jalkaa (335,3 m) pitkän vesiviivan lentotukialukselle on ainoastaan Frou- • > · *·[· den luku 0,34). Negatiivisella puolella näiden alusten suurempi koko vaatii pro-pulsiotehon huomattavasti suurempia määriä. Tämän tehon syöttämisessä ta-: vanomaisten potkureiden kautta on suuria ongelmia kavitaatio-ongelmista johtu- ....: 35 en ja käyttäen tavanomaista diesel- tai höyrykoneistoa, joka antaa erittäin huonon teho/paino-suhteen.Today, the maximum usable speed of a displacement vessel is approximately, t #: 32-35 knots. This can be achieved by making a relatively small ship • · ... long, narrow and light but also expensive. To some extent, it has been possible to avoid increased speeds above the 0.4 Froude figures, but '·: · [this has been achieved in small vessel structures using semi-planar hull *: 25 and vessels up to 120 ft (36.6 m) and 200 tons (2031), • · · '.' ·! and improved propulsion units. By "ton" is meant long ton = '2 240 Ibs = 1 016 kg. The symbol "t" refers to a metric tonne of 1 000 kg. On a larger ship, such as a fast ocean passenger ship, the longer length allows for greater size and volume to be carried at the same time. 30 della, however, smaller than its Froude figure (ie 38 knots. ·. 1,100 feet (335.3 m) long waterline aircraft carrier has a Frou only>> · * · [· den of 0.34). On the negative side, the larger size of these vessels requires much larger amounts of impulse power. There are major problems in supplying this power through conventional propellers due to cavitation problems and using conventional diesel or steam engines which give a very poor power / weight ratio.
3 1099843 109984
Toinen keino saavuttaa suurinopeuksisia aluksia on plaanaava runko. Tämä suosittu konstruktio on rajoitettu erittäin lyhyeen rungon muotoon, ts. tyypillisesti korkeintaan 100 jalkaan (30,5 m) ja 100 tonniin (102 t). Ainoastaan 50 jalkaa (15,2 m) pitkät veneet voivat saavuttaa yli 60 solmun nopeuksia (tai 5 Frouden luvun 2,53). Tämä on mahdollista, koska käytettävissä oleva teho yksinkertaisesti työntää veneen veden pinnalle, jossa se on vesiliirrossa aaltojen läpi eliminoiden vastuksen suuren kasvun, joka estää puhtaasti uppoumavenet-tä menemästä yli 12 solmua saman pituisella rungolla. Noin 5 - 25 solmun väli-nopeuksilla ennen kuin vene "pääsee plaaniin" tarvitaan kuitenkin suhteettoman 10 suuri määrä tehoa. Jos 50 jalan (15,2 m) vene on skaalattu 300 jalan (91,4 m) fregatin pituuteen, nopeus kiipeää 12-60 solmun tarkalle alueelle. Näin skaalattuna teho, joka tarvitaan 300 jalan (91,4 m) plaanaavalle fregatille, olisi puoli miljoonaa hevosvoimaa. Edelleen seuraava kulku tällä 300 jalan aluksella aiheuttaisi materiaalin väsymistä, kun sen suuri, tasainen rungon pinta iskeytyisi jatku-15 vasti suurella nopeudella valtameren aaltoihin, koska se olisi liian hidas plaa-naamaan tai "lentämään" aaltojen poikki kuten paljon pienempi plaanaava alus tekisi.Another way to reach high-speed vessels is the planing hull. This popular construction is limited to a very short frame shape, i.e. typically up to 100 feet (30.5 m) and 100 tons (102 t). Only boats 50 feet (15.2 m) in length can reach speeds of more than 60 knots (or 5 in Froude's 2.53). This is possible because the available power simply pushes the boat to the surface of the water where it is in the water passage through the waves, eliminating the large increase in resistance that prevents a purely submersible boat from going over 12 knots with the same length of hull. However, at intermediate speeds of about 5 to 25 knots, a disproportionately large amount of power is required before the boat "goes to plan". If the 50 ft (15.2 m) boat is scaled to a 300 ft (91.4 m) frigate, the speed will climb to an accurate range of 12-60 knots. Scaled this way, the power required for a 300 ft (91.4 m) planing frigate would be half a million horsepower. Further passage on this 300 ft ship would cause material fatigue when its large, flat hull surface would hit the ocean waves at a constant high velocity, as it would be too slow to plan or "fly" across the waves as a much smaller planing ship would.
Plaanaavia runkoja käyttäviä aluksia on myös tuotettu vesisuihkupro-pulsiolla. Koon, kantokyvyn ja tarvittavan hevosvoiman rajoituksista johtuen ve-20 sisuihkulla liikutettua plaanaavan rungon alusta ei ole kuitenkaan harkittu vaka- ...: vasti tietyn vesiviivapituuden ja kantokyvyn ylittävälle alukselle.Vessels using planing hulls have also been produced with the Water Jet Propulsion. However, due to size, carrying capacity, and required horsepower, the ve-20 jet-propelled planing hull base has not been considered for a ship ... exceeding a certain waterline length and carrying capacity.
• · ... Edellisen valossa on tehty johtopäätös, että esimerkiksi US-paten- tissa 3 225 729 esitetyn tyyppiset plaanaavat rungot eivät anna ratkaisua suuri-en nopeiden alusten suunnitteluun. Jos kuviossa 13 esitetyt nopeusluokat suh- * ’ 25 teessä vesilinjan pituuteen tutkitaan tässä, puoliplaanaava runko näyttää kuiten- kin tarjoavan houkuttelevia mahdollisuuksia nopeille pohjanostealuksille. Tässä : alla selostettu kuvio 13 esittää puoliplaanaavien runkojen kokojen jatkumon, pienistä erittäin suuriin. Yksirunkoisen nopean pohjanosterungon (MFS) tai puo-liplaanaavan yksinrunkoisen (SPMH) konstruktio on rungon muoto, jota tänään • · .·**. 30 käytetään laajasti pienemmissä puoliplaanaavissa aluksissa, koska se tarjoaa mahdollisuuden käyttää vesiviivan pituutta, joka lähenee uppoumarunkojen ve-siviivapituutta, ja maksiminopeuksia, jotka lähenevät plaanaavien runkojen mak-:...: siminopeuksia.In the light of the foregoing, it has been concluded that planing hulls of the type disclosed in U.S. Patent 3,225,729, for example, do not provide a solution for the design of high-speed craft. However, if the speed classes shown in Fig. 13 in relation to the length of the waterline are examined here, the semi-planing hull, however, appears to offer attractive opportunities for high-speed dredgers. Here: Figure 13 below illustrates a continuation of sizes of semi-planar bodies, from small to very large. The single-frame fast bottom nose frame (MFS) or half-liplaning single-frame (SPMH) construction is the shape of the body today • ·. · **. 30 is widely used in smaller semi-planing ships because it provides the ability to use a waterline length approaching the waterline length of the sinking hulls and maximum speeds approaching the maximum - ...: sims of the planing hulls.
Hydrodynaamisen nosteen konseptia käyttävät runkokonstruktiot ....: 35 ovat tunnettuja pienempien, esim. alle 200 jalkaisten (61,0 m) tai 200 tonnin (203 t) alusten suhteen, jotka on moottoroitu tavanomaisilla potkurikäytöillä, ku- 4 109984 ten US-patentissa 4 649 581 on esitetty. Tällaisen rungon muoto on sellainen, että rungon alle indusoidaan suuri paine alueelle, jolla on tietty muoto hydrodynaamisen nosteen antamiseksi. MFS- tai SPMH-alukset kehittävät hydrodynaamisen nosteen tietyn kynnysnopeuden yläpuolella rungon peräosassa vai-5 kuttavan korkean paineen seurauksena. Tällainen runko pienentää rungon jäännösvastusta vedessä, kuten alla selostetuissa kuvioissa 11 ja 14 on esitetty. Tämän takia teho-ja polttoainevaatimukset vähenevät. Koska hydrodynaaminen noste kasvaa nopeuden neliöön, nostava runko sallii suurempien nopeuksien saavuttamisen. Työvenettä, joka käyttää hyväksi MFS-runkoa tai SPMH-muo-10 toa, käytetään nyt merellä tai monien maailman satamisen sisääntuloväylillä. Tätä rungon muotoa on tähän asti pidetty rajoittuneena tietyn kokoisiin nopeisiin luotsiveneisiin, poliisiveneisiin, pelastusmiehistön veneisiin ja nopeisiin pelastusveneisiin, tulliveneisin, partioveneisiin ja jopa moottoripursiin ja nopeisiin kalastusveneisiin, joiden koko vaihtelee 16:sta 200 jalkaan (4,9 - 61,0 m) (2 tonnista 15 (2,03 t) noin 600 tonniin (610 t)). Niiden kooille nämä veneet ovat paljon paina vampia ja vankempia kuin plaanaavat veneet. Nopeusalueella 5-25 solmua ne ovat paljon tasaisempia matkustaa. Ne käyttävät myös paljon vähemmän tehoa niiden koille Frouden luvuilla, jotka ovat alle 3,0, kuin plaanaavat rungot käyttävät ja ne ovat erittäin ohjailukykyisiä. Yleisesti on kuitenkin hyväksytty, että tä-20 män tyyppisen rungon käyttökelpoinen käyttö on rajoitettu 200 tonnin (203 t) aluksiin.Hull structures using the hydrodynamic buoyancy concept ....: 35 are known for smaller vessels, e.g., less than 200 feet (61.0 m) or 200 tons (203 t) powered by conventional propeller drives, as described in U.S. Patent 4,109,884. 4,649,581 are disclosed. The shape of such a body is such that high pressure is induced under the body to an area having a particular shape to provide a hydrodynamic buoyancy. MFS or SPMH vessels develop hydrodynamic buoyancy above a certain threshold speed due to high pressure in the stern of the hull. Such a body reduces the residual resistance of the body in water, as shown in Figures 11 and 14 below. As a result, power and fuel requirements are reduced. As the hydrodynamic buoyancy increases to the velocity square, the lifting frame allows higher velocities to be achieved. The work boat, which utilizes the MFS hull or SPMH mu-10, is now being used at sea or at many ports of entry in the world. This hull shape has hitherto been considered limited to certain sizes of fast pilot boats, police boats, rescue boats and fast lifeboats, customs boats, patrol boats and even yacht boats and fast fishing boats ranging in size from 16 to 200 feet (4.9 to 61.0 m) ( From 2 tons to 15 tons (2.03 tons) to about 600 tons (610 tons)). At their size, these boats are much more pressed and sturdy than planing boats. In the speed range 5-25 knots they are much smoother to travel. They also use much less power for their bitches with Froude numbers less than 3.0 than the planing hulls use, and they are very manoeuvrable. However, it is generally accepted that the usable use of this type of hull is limited to vessels of 200 tons (203 tons).
Kuvio 11 esittää akselihevosvoimatehon vertailun MFS- tai SPMH- « · fregatin (käyrä A ympyrädatapistein) ja saman pituus/leveys-suhteen ja 3 400 • · tonnin (3 454 t) perinteisen fregatin rungon (käyrä B kolmiodatapistein) välillä.Fig. 11 shows a comparison of axial horsepower between an MFS or SPMH «· frigate (curve A with circular data points) and the same length / width ratio and a 3,400t (3,454t) conventional frigate body (curve B with triangular data points).
: 25 Noin 15 ja suunnilleen 29 solmun välillä alukset tarvitsevat saman tehon. 38:sta • · ylöspäin 60 solmuun MFS-alus toimisi sen suurimman hyötysuhteen alueen si- : säilä ja hyötyy kasvavasti hydrodynaamisesta nosteesta. Tämä nopeusalue olisi suuresti perinteisen uppoumarungon käytännöllisyyden ulkopuolella ellei up- :*·,· poumarungon pituutta kasvatettaisi oleellisesti Frouden luvun pienentämiseksi • · .···. 30 tai pituuden suhdetta leveyteen kasvatettaisi oleellisesti. Hydrodynaaminen nos- ” te on MFS- tai SPMH-konstruktiossa lievempi prosessi, joka on enemmän sukua • · · '·’· suuren nopeuden suorituskyvyn purjehdusveneelle kuin plaanaavalle rungolle, :; joka kohotetaan plaaniin suureksi osaksi raa'alla voimalla. MFS- tai SPMH-runko ei plaanaa täysin ja sen vuoksi välttää suurilla nopeuksilla aaltoja vasten tapah-35 tuvan'slamming'-ongelman.: 25 Between about 15 and about 29 knots, ships need the same power. From 38 · · up to 60 knots, the MFS would operate within its highest efficiency range and would increasingly benefit from hydrodynamic buoyancy. This speed range would be greatly outside the practicality of a traditional submersible hull unless the up-: * ·, · length of the upstream hull was substantially increased to reduce the Froude number. The ratio of 30 or length to width would be substantially increased. The hydrodynamic lift is a milder process in the MFS or SPMH construction, more closely related to the high speed performance sailing boat than the planing hull:; which is largely elevated to the plan by brute force. The MFS or SPMH frame does not fully plan and therefore avoids the problem of waving at waves at high speeds.
5 1099845 109984
Lisäksi uudenaikaiset suuret alukset ovat perinteisesti olleet potkuri-käyttöisiä dieselvoimalla. Potkurien koko on kuitenkin luonnostaan rajoitettu ja niissä on myös kavitaatio- ja värähtelyongelmia. Yleisesti on tunnustettu, että käyttämällä nykypäivän teknologiaa 60 000 hevosvoimaa on suunnilleen yläraja 5 akselia kohti tavanomaisille kiinteäsiipisille potkureille. Lisäksi dieselmoottorit, jotka on mitoitettu tuottamaan tarvittava teho suurempia nopeuksia varten, olisivat epäkäytännöllisiä paino-, koko-, kustannus- ja polttoaineen kulutustekijöistä johtuen.In addition, modern large vessels have traditionally been propeller driven by diesel power. However, propellers are naturally limited in size and also have cavitation and vibration problems. It is generally recognized that using today's technology, 60,000 horsepower is approximately the upper limit per 5 axles for conventional fixed-wing propellers. In addition, diesel engines dimensioned to provide the required power for higher speeds would be impractical due to weight, size, cost, and fuel consumption factors.
Vesisuihkupropulsiojärjestelmät, jotka vähentävät oleellisesti potkuri-10 käyttöjen kavitaatio- ja värähtelyongelmia, ovat tunnettuja kuten US-patenteissa 2 570 595, 3 342 032, 3 776 168, 3 911 846, 3 995 575, 4 004 542, 4 611 999, 4 631 032, 4 713 027 ja 4 718 870 on esitetty. Tähän asti niitä ei ole pidetty käyttökelpoisina suurempien alusten kuljettamiseksi eteenpäin, erityisesti suurilla nopeuksilla ja niitä pidetään yleisesti liian tehottomina, koska ne vaativat pi-15 kemminkin suuren paineen veden ulostuloaukon luona puoliupoksissa olevan rungon peräosassa kuin alhaisen paineen, joka yleensä on suurien uppouma-runkojen tässä osassa.Water jet propulsion systems that substantially reduce the cavitation and vibration problems of propeller-driven drives are known as in U.S. Patent Nos. 2,570,595, 3,342,032, 3,776,168, 3,911,846, 3,995,575, 4,004,542, 4,611,999, 4,631 032, 4 713 027 and 4 718 870 are disclosed. Up to now, they have not been considered useful for propelling larger vessels, particularly at high speeds, and are generally considered inefficient because they require pi-15 at high pressure at the water outlet at the rear of the semi-suppressed hull rather than the low pressure usually section.
Keksinnön yhteenvetoSummary of the Invention
Esillä olevan keksinnön tavoitteena on voittaa ongelmat ja rajoitukset, 20 joita kohdataan aiemmissa yli 2 000 tonnin (2 032 t) kauppalaivojen ja yli 600 : ·: tonnin (6091) huviveneiden runkokonstruktioissa ja propulsiojärjestelmissä.It is an object of the present invention to overcome the problems and limitations encountered in previous hull structures and propulsion systems for merchant ships over 2000 tons (2,032 tons) and for pleasure boats over 600 tons (6091).
Esillä olevan keksinnön toisena tavoitteena on saavuttaa nopea, silti .·. suuri kauppalaiva kuten yli 2 000 tonnin (2 0321) tai 200 jalan (61,0 m) rahtialus tai autolautta, joka saavuttaa suuremman liikevaihdon sijoitukselle suurempien • · . . 25 pääoma-ja käyttökulujen kompensoimiseksi.Another object of the present invention is to achieve a fast, yet. a large merchant ship such as a cargo ship of over 2,000 tonnes (2,0321) or 200 ft (61.0 m) or a ferry ferry that achieves higher turnover for investment in larger. . 25 capital and operating expenses.
Esillä olevan keksinnön vielä yhtenä tavoitteena on saavuttaa meri-‘ kelpoisuus avoimilla vaitamerioiosunteissa, jotka ovat ylivoimaisia nykyisiin kauppa-alus- ja huvialuskonstruktioihin nähden.It is a further object of the present invention to achieve seaworthiness in open, silent sea oars which are superior to existing merchant and pleasure craft designs.
* ** *
Esillä olevan keksinnön tavoitteina on edelleen suurempi toimintataa- • I · 1,,.: 30 juus alusta kohti ja vähempi tarve tulla satamaan useiden satamien joukossa yli- tyksen kummallakin puolella sen lastin kasvattamiseksi, joka on lastattu aluk-seen, joka on riittävän pituinen ja kokoinen, ylitysajan lyhentämiseen huomatta- ’! * vasti tarvittavan suuren nopeuden saavuttamiseksi.It is still an object of the present invention to have a higher operating frequency of • I · 1 µm: 30 ships per vessel and less need to enter a port among several ports on each side of the crossing to increase cargo loaded onto a vessel of sufficient length and size, to significantly reduce overtime- '! * for the high speed required.
• f · v : Esillä olevan keksinnön tavoitteena on vielä laajemman ryhmäno- 35 peuden saavuttaminen, joka sallii joustavamman aikataulun laadinnan ja suuremman aikariippuvuuden.The objective of the present invention is to achieve an even broader group speed that allows for a more flexible scheduling and greater time dependency.
6 1099846 109984
Esillä olevan keksinnön tavoitteena on vielä edelleen sisällyttää kauppalaivan tuotantoon pääsy pienempiin tai matalampiin satamiin ja suurempi ohjailtavuus sen ansiosta, että siinä on vesisuihkut ja sisäänrakennettu viippaus-tai polttoaineen siirtojärjestelmä sen sijasta että siinä on tavanomaiset ve-5 denalaiset lisälaitteet kuten peräsimet tai potkurit.It is a still further object of the present invention to include merchant ship production access to smaller or shallower ports and greater maneuverability by having water jets and a built-in trim or fuel transfer system instead of conventional water-based auxiliaries such as rudders or propellers.
Asetettuihin tavoitteisiin päästään alussa mainittua tyyppiä olevalla aluksella, jolle on tunnusomaista, että aluksen uppouma on yli 2 000 tonnia (2 032 t), ja menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että se käsittää seuraavat vaiheet: rungon peräpeiliosan hydrodynaamisen nostamisen aluksen kynnysno-10 peudella ja sen yläpuolella rungon pohjalla peräpeiliosassa olevan suuripainei-sen alueen avulla; ja hydrodynaamisesti nostetun rungon eteenpäin työntämisen vesisuihkujärjestelmän avulla, jossa on veden sisääntulot suuripaineisella alueella.The set objectives are achieved by a ship of the type mentioned above, which is characterized by a ship displacement of more than 2000 tons (2 032 t) and a method characterized by the following steps: hydrodynamic lifting of the transom of the hull by a threshold of 10; above it by means of an area of high pressure in the transom portion at the bottom of the hull; and pushing the hydrodynamically raised body forward by means of a water jet system with water inlets in the high pressure range.
Esillä oleva keksintö on erityisen käyttökelpoinen kauppa-aluksissa, 15 joiden vesiviivan pituus (L) on noin 600 jalkaa (182,9 m), kokonaisleveys (B) on noin 115 jalkaa (35,1 m) ja täyden lastin uppouma on noin 25 000 - 30 000 tonnia (25 400 - 30 4801). Se on kuitenkin sopiva yli 600 tonnin (6091) huvialuksiin ja yli 2 000 tonnin (2 0321) ja 200 jalan (61,0 m) kauppalaivoihin.The present invention is particularly useful in merchant vessels having a waterline length (L) of about 600 feet (182.9 m), a total width (B) of about 115 feet (35.1 m), and a full cargo displacement of about 25,000 - 30,000 tonnes (25,400-30,4011). However, it is suitable for pleasure boats over 600 tons (6091) and merchant ships over 2000 tons (2,0321) and 200 feet (61.0 m).
Ohjaustarkoituksia varten käytettäisiin järjestelmää, joka käyttää hy-20 väksi siipivesisuihkuja nopeuksille 20 solmuun asti. Edelleen siipivesisuihkut voivat sisältää peruutusjärjestelmän. Sen tuloksena keksinnöllistä konseptiani • · ... hyväksi käyttävä alus on ohjailtavissa pysähdyksissä.For control purposes, a system would be used that utilizes wingwater jets for speeds up to 20 knots. Further, the water jets may include a reversing system. As a result, the craft utilizing my inventive concept • · ... is steerable.
Esillä oleva keksintö käyttää hyväksi tunnettua yksirunkoista puoli- • · plaanaavaa konstruktiota, jossa on luonnostaan hydrodynaaminen noste ja al- ' ' 25 hainen pituus-leveys-suhde (L/B-suhde) mutta tähän asti tuntematon yhdistel- • · mä, jossa on kaasuturbiinivoima ja vesisuihkupropulsio, joka vaatii parasta hyö- v : tysuhdetta varten korkean paineen vesisuihkujen ulostuloaukon luona, jonka olen tunnistanut vastaavan puoliplaanaavan rungon peräaluetta, jonne kehite- :*·.· tään korkea paine rungon nostamiseksi.The present invention employs a well-known single-hull, semi-planar construction having a naturally hydrodynamic lift and an alpha-25 longitudinal-width-ratio (L / B ratio), but a hitherto unknown combination of a gas turbine power and waterjet propulsion which requires superior in benefit for the coefficient of efficiency, high pressure at the outlet of the water jets, which I have recognized corresponds to the stern area of the semi-planing hull, which is developed. * · at a high pressure to raise the frame.
• » .···. 30 Puoliplaanaavassa rungossa vesisuihkupropulsiojärjestelmän etuna / ’ on sen kyky syöttää suuria määriä tehoa suurella propulsiohyötysuhteella yli 30 I > · ' solmun nopeuksilla ja hidastaa vielä alus pysähtymään erittäin nopeasti. Järjes- telmä poistaa myös suurelta osin potkurin värähtely-, melu-ja kavitaatio-ongel-mat. Integroidun MFS.n tai SPMH.n ja vesisuihkujärjestelmän pääasiallisena 35 etuna on, että rungon muoto ja nosteominaisuudet ovat ihanteellisia vesisuihku-järjestelmän tarvittavia tehoja varten ja propulsiohyötysuhdetta varten samalla, 7 109984 kun kiihdytetty virtaus sisäänottojen luona saa myös aikaan korkeamman paineen ja suuremman nosteen rungon vastuksen pienentämiseksi vielä lisää.• ». ···. The advantage of the water jet propulsion system in the semi-planar hull is its ability to deliver large amounts of power at high propulsion efficiency at speeds greater than 30 I> · 'and further slow down the vessel to a very fast stop. The system also largely eliminates propeller vibration, noise and cavitation problems. The main advantage of the integrated MFS. or SPMH and the water jet system is that the hull shape and lifting characteristics are ideal for the water jet system's required power and propulsion efficiency, while the accelerated flow at the inlets also provides higher pressure and higher lift to reduce even more.
Koska vesisuihkupropulsiolle on edullista omata korkeamman paineen alue veden sisääntulon läheisyydessä ja koska suihkuyksiköiden asenta-5 miseen tarvitaan suurempi tasainen peräpeilialue, MFS- tai SPMH-rungon muoto sopii ihanteellisesti vesisuihkupropulsioon. Erittäin tehokas propulsiojärjestel-mä yhdistettynä kaasuturbiinipääkoneisiin voidaan antaa käyttöön tyydyttämään suuria, suurinopeuksisia aluksia varten tarvittavat korkeammat tehotasot.Since it is advantageous for the water jet propulsion to have an area of higher pressure near the water inlet and because a larger, even transverse area is required for the installation of the shower units, the MFS or SPMH body shape is ideally suited to the water jet propulsion. A highly efficient propulsion system, combined with gas turbine main engines, can be provided to satisfy the higher power levels required for high-speed, high-speed vessels.
Esillä oleva keksinnön etuna on edelleen, että luontainen pieni pi- 10 tuus-leveys-suhde antaa suuremman käytettävissä olevan lastitilan ja parantuneen vakavuuden.A further advantage of the present invention is that the inherently small length-to-width ratio gives greater cargo space available and improved stability.
Esillä olevan keksinnön vielä yksi etu on annettu käyttöön vesisuih-kupropulsiolla, joka antaa suuremman ohjailtavuuden kuin potkurit johtuen siipi-vesisuihkujen suuntaistyönnöstä ja suuren ohjailutehon käyttämisestä ilman 15 eteenpäin suuntautuvaa nopeutta.Yet another advantage of the present invention is provided by a water jet cup pulse which provides greater maneuverability than the propellers due to the directional stroke of the jet of water jets and the use of high steering power without forward speed.
Esillä olevan keksinnön lisäetuna on vesisuihkupropulsioyksiköiden tai merikaasuturbiiniyksköiden käyttö, jotka tuottavat oleellisen tehon aksiaalisen tai sekoittuneen virtauksen ilman potkurikäyttöihin luonnostaan kuuluvia koko-, kavitaatio- ja värähtelyongelmia.A further advantage of the present invention is the use of water jet propulsion units or marine gas turbine units which provide axial or mixed flow of substantial power without the size, cavitation and vibration problems inherent in propeller drives.
20 Esillä olevan keksinnön vielä yksi etu piilee vähentyneessä säteile- vässä melu- ja vanavesisignatuurissa uudesta rungon konstruktiosta ja ve- ... sisuihkupropulsiojärjestelmästä johtuen.Yet another advantage of the present invention lies in the reduced radiated noise and bath water signature due to the new hull construction and the water jet propulsion system.
Esillä olevalla keksinnöllä on edelleen etua johtuen kyvystä tuottaa • · sen yksirunkorakenne taloudellisesti saatavilla olevilla kaupallisilla telakoilla.The present invention still has the advantage of being able to produce a single · frame structure at commercially available commercial shipyards.
• ’ 25 Esillä olevan keksinnön lisäetuna on merikaasuturbiinikoneiden hy-A further advantage of the present invention is the use of marine gas turbine engine
• I• I
’·: väksikäyttö, jotka tuottavat joko nykyään tai niitä kehitetään tuottamaan suurem- ·' pi teho pienemmälle suhteelliselle painolle, tilavuudelle, kustannukselle ja polt toaineen ominaiskulutukselle kuin mitä on ollut saatavilla dieselkäyttöisten pot- :*·.· kurikäyttöjen kanssa.· ·: Power drives that are either currently being developed or are being developed to deliver higher power for less relative weight, volume, cost, and specific fuel consumption than has been available with diesel powered powertrains.
• · 30 Esillä olevan keksinnön lisäetu syntyy rungon vedenalaisesta muo dosta, joka välttää perinteisen vastuksen kasvun kauppalaivoissa. Esillä olevan • I * keksinnön rungon muodosta johtuen aluksen perä alkaa nousta (pienentäen sil-lä tavalla viippausta) nopeudella, jolla tavanomaisen rungon perä alkaa kyykis-tyä tai upota.An additional advantage of the present invention arises from the submersible shape of the hull, which avoids the increase of conventional resistance on merchant ships. Due to the hull shape of the present invention, the ship's stern begins to rise (thereby reducing trim) at the rate at which the conventional hull stern begins to squat or sink.
35 Esillä oleva keksintö yhdistää merikaasuturbiinien teho- ja painote- hokkuudet, vesisuihkujen propulsiohyötysuhteen ja sellaisen rungon hydrody- β 109984 naamisen hyötysuhteen, joka on muotoiltu nostamaan nopeuksilla, joilla perinteiset rungot kyykistyvät.The present invention combines the power and weight efficiencies of marine gas turbines, the propulsion efficiency of water jets, and the hydrodynamic efficiency of a hull designed to increase at the speeds at which conventional hulls squat.
Esillä oleva keksintö löytää erityistä hyötyä kokonaispituudeltaan yli 200 jalan (61,0 m), leveydeltään 28 jalan (8,5 m) ja syvyydeltään 15 jalan (4,6 5 m) meriteollisuuden aluksille.The present invention finds particular utility for marine industry vessels over 200 ft (61.0 m) overall length, 28 ft (8.5 m wide) and 15 ft (4.6 5 m) deep.
Nopean puoliplaanaavan tyyppinen runko kokee nosteen dynaamisten voimien vaikutuksesta johtuen ja toimii suurimmilla nopeuksilla Frouden lukujen 0,3 - 1,0 alueella. Tämän tyyppiselle rungolle on tunnusomaista suorat sisääntulovesilinjat, perälaivan osat, jotka ovat tyypillisesti pyöristettyjä veden-10 alaisen osan käännöksessä ja joko suorat perän loorinkilinjat tai loorinkilinjat, joissa on hienoinen käyristys alaspäin, joka päättyy terävästi peräpeiliperässä.The fast semi-planar type body experiences buoyancy due to dynamic forces and operates at maximum speeds in the 0.3 to 1.0 range of Froude's. This type of hull is characterized by straight inlet waterlines, portions of the stern that are typically rounded at the turn of the underwater section, and either straight stern veils or veils with a slight curvature downwards which terminates sharply in the transom.
Nyt tarkastellussa suoritusmuodossa, jota käytetään esimerkiksi kauppalaivana, esillä olevan keksinnön mukainen alus käyttää hyväksi kahdeksaa sen tyyppistä tavanomaista merikaasuturbiinia, joita General Electric nyky-15 ään valmistaa merkinnän LM 5000 alla, ja neljää yleiseltä tyypiltään sellaista vesisuihkua, joita Riva Calzoni tai KaMeWa valmistaa nykyään. Vesisuihkupropul-siojärjestelmässä on pumpun juoksupyörät, jotka on asennettu peräpeilin luo, ja vesi on kanavoitu juoksupyöriin perän alta rungon pohjassa olevien tuloaukkojen kautta juuri peräpeilin etupuolelta. Tuloaukot on sijoitettu korkean paineen alu-20 eelle vesisuihkujärjestelmän propulsiohyötysuhteen kasvattamiseksi.In the present embodiment used, for example, as a merchant ship, the vessel of the present invention utilizes eight conventional marine gas turbines of the type currently manufactured by General Electric under the designation LM 5000 and four common water jets of the present type manufactured by Riva Calzoni or KaMeWa. The water jet propulsion system has pump impellers mounted at the transom, and water is channeled to the impellers from below the stern through inlets at the bottom of the hull just in front of the transom. The inlets are located in the high pressure range to increase the propulsion efficiency of the water jet system.
Itse asiassa pumppujen kehittämä virtauksen kiihtyminen sisääntulo-... aukkojen luona ja ympärillä saa aikaan ylimääräisen dynaamisen nosteen, joka lisää myös rungon hyötysuhdetta. Tuloksena on parannus kokonaispropul-siohyötysuhteessa verrattuna runkoon, jossa on tavanomainen potkuripropul-• * 25 siojärjestelmä propulsiohyötysuhteen suurimman parannuksen alkaessa noin 30 :‘ : solmun nopeuksissa.In fact, the acceleration of the flow generated by the pumps at and around the inlet openings creates an extra dynamic buoyancy that also increases the efficiency of the hull. The result is an improvement in overall propulsion efficiency compared to a hull having a conventional propulsion propulsion system, with the largest improvement in propulsion efficiency starting at about 30: 'node speeds.
'·/·'· Ohjailu suoritetaan kahden siipivesisuihkun kanssa kunkin siipisuih- kun ollessa asennettu vaakasuorasti kiertyvän suulakkeen kanssa käännetyn työnnön antamiseksi ohjaamista varten. Ohjauslevy suuntaa suihkun työnnön .··*. 30 eteenpäin pysähtymisen ja hidastamisen säädön antamiseksi käyttöön. Ohjaus- ja peruutusmekanismeja käytetään hydraulisylintereillä, jotka on sijoitettu suih-' ·' · ‘ kuyksiköiden pinnalle peräpeilin takana.'· / ·' · The control is performed with two jet of water jets, each wing jet being mounted with a horizontally rotating nozzle to provide an inverted thrust for control. The trackpad directs the jet push. ·· *. 30 for forward stop and deceleration adjustment. The steering and reversing mechanisms are operated by hydraulic cylinders placed on the surface of the shower units behind the transom.
Niinpä tällaista MFS-runkoa tai SPMH:ta vesisuihkupropulsion kans-sa käyttävä alus kykenee kuljettamaan noin 5 000 tonnia (5 0801) rahtia noin 45 35 solmulla Atlantin valtameren poikki noin 3 1/2 päivässä tai noin 11 000 tonnia 9 109984 (11 176 t) rahtia noin 35 solmulla 4 1/2 päivässä meren tiloissa 5:een asti 10 %:n varapolttoainekapasiteetin kanssa.Thus, a vessel using such an MFS hull or SPMH with a water jet propulsion is capable of carrying about 5,000 tons (5,081) of cargo at about 45 35 knots across the Atlantic Ocean in about 3 1/2 days or about 11,000 tons at 9,109,884 (11,176 hrs). ) cargo at about 35 knots in 4 1/2 days at sea, up to 5 with 10% reserve fuel capacity.
Edelleen on aiottu, että käyttöön otetaan integroitu ohjausjärjestelmä kaasuturbiinin polttoaineen virtauksen ja käyttöturbiinin nopeuden sekä kaasu-5 turbiinin kiihtymisen ja hidastumisen ohjaamiseksi, kaasuturbiinin ulostulovään-nön tarkkailemiseksi ja säätämiseksi sekä vesisuihkun ohjauskulman, tämän kulman muutosnopeuden ja optimaalista pysäytyssuorituskykyä varten tarkoitetun vesisuihkun peruutusmekanismin säätämiseksi. Tällainen järjestelmä voi käyttää syöttötietoina parametreja, jotka sisältävät aluksen nopeuden, akselin 10 pyörimisnopeuden, kaasuturbiinin ulostulotehon (tai -väännön).It is further contemplated to provide an integrated control system for controlling gas turbine fuel flow and drive turbine speed, gas turbine acceleration and deceleration, monitoring and adjusting the gas turbine outlet torque, and adjusting the water jet control angle, this angle and the optimum. Such a system may use as input data parameters which include vessel speed, shaft 10 rotation speed, gas turbine output power (or torque).
Edellä oleva ohjausjärjestelmä sallii täydet ohjauskulmat käytetyllä kaasuturbiinin teholla, joka vastaa noin 20 solmun aluksen nopeutta. Se pienentää automaattisesti progressiivisesti suunnattua ohjauskulmaa suuremmalla teholla ja suuremmilla aluksen nopeuksilla ja sallii edelleen vesisuihkun työnnön 15 ohjaimen täyden kääntämisen päinvastaiseen suuntaan suunnatulla kaasuturbiinin teholla, joka vastaa noin 20 solmun aluksen nopeutta. Lisäksi ohjausjärjestelmä rajoittaa automaattisesti vesisuihkun päinvastaiseen suuntaan kääntävän ohjaimen liikettä ja liikkeen nopeutta suuremmalla teholla ja säätää kaasu-turbiinin tehon ja nopeuden olemaan tehokkain suurilla aluksen nopeuksilla.The foregoing steering system permits full steering angles at the gas turbine power used, corresponding to a vessel speed of approximately 20 knots. It automatically reduces the progressively directed steering angle at higher power and higher vessel speeds, and further allows the water jet pusher 15 to be fully rotated in the opposite direction with gas turbine power corresponding to a vessel speed of approximately 20 knots. In addition, the steering system automatically limits the motion and movement speed of the reversing jet of the water jet at higher power and adjusts the power and speed of the gas turbine to be most effective at high ship speeds.
20 Tiivistäen edistyneellä MFS- tai SPMH-muodolla on seuraavat edut: 1. Pienempi rungon vastus aluksen suurilla nopeuksilla verrattuna20 In summary, the advanced MFS or SPMH format has the following advantages: 1. Reduced hull resistance at high ship speeds
• I• I
... ^ samojen suhteiden tavanomaiseen runkoon.... ^ to the normal frame of the same relationships.
2. Suuri luonnostaan kuuluva vakavuus, joka sallii rahdin suuren • · ' *: · [ määrän kuljettamisen pääkannen yläpuolella riittävällä vakavuusreservillä.2. High inherent stability that allows cargo to be high • · '*: · [above the main deck with sufficient stability reserve.
: : 25 3. Suurella, luonnostaan kuuluvalla vakavuudella on sellainen vaiku- • · tus, että alukselle ei ole vaatimusta ottaa painolastia, kun polttoainetta kulute-v : taan, mikä antaa täten kasvavan huippunopeuden kuljetun etäisyyden mukana.:: 25 3. The high inherent stability has the effect that • · there is no requirement for the ship to carry ballast when fuel is consumed, thus giving an increasing top speed along the distance traveled.
4. Pieni L/B-suhde antaa suuren käytettävissä olevan sisätilavuuden : * ·, · verrattuna saman uppouman tavanomaiseen alukseen.4. A low L / B ratio gives a large available volume: * ·, · compared to a conventional vessel of the same displacement.
• · . · * ·. 30 5. Vauriovakavuuden suuri potentiaalinen reservi.• ·. · * ·. 30 5. High potential reserve for damage severity.
6. Kyky toimia suurella nopeudella epäedullisissa sääolosuhteissa a) '·’· aiheuttamatta liiallisia rungon lujuusongelmia d) omaamatta epäedullista omi- :: naisliikettä, c) ilman liiallista rungon 'slammingkiä' ja kannen märkyyttä.6. Ability to operate at high speeds in adverse weather conditions a) '·' · without causing excessive hull strength problems d) without adverse property movement c) without excessive hull 'slamming' and deck wetness.
;; 7. Kyky toimia tehokkaasti ja suorituskykyisesti kahdella, kolmella tai .,,.: 35 neljällä vesisuihkulla rungon, vesisuihkun ja kaasuturbiinin ominaisuuksien edul lisesta yhdistelmästä johtuen.;; 7. Ability to operate efficiently and efficiently with two, three, or., Four water jets due to the advantageous combination of hull, water jet, and gas turbine features.
10 109984 8. Kyky saada neljä suurta vesisuihkua sijoitettua sisäänsä aluksen peräpeilin poikki ja antaa käyttöön riittävä pohjan ala niiden sisäänottoja varten.10 109984 8. Ability to have four large jets of water positioned across the ship's transom and provide sufficient floor space for their inlets.
9. Vesisuihku/kaasuturbiinipropulsion integrointi on optimoitu perä-osan rungon muodolla.9. The water jet / gas turbine population integration is optimized for the stern body shape.
5 10. Pienempi tekninen riski kuin samanlaisen uppouman tavanomai sella rungon muodolla nopeusalueella 40 - 50 solmua.5 10. Lower technical risk than conventional hull design of similar displacement in the speed range 40-50 knots.
11. Ylivertainen ohjailtavuus sekä pienillä että suurilla nopeuksilla ja kyky pysähtyä paljon lyhyemmällä matkalla.11. Superior maneuverability at both low and high speeds and the ability to stop in a much shorter distance.
12. Järjestely, jossa koko propulsiokoneisto on perässä, maksimoi 10 rahdin lastaamisen ja rahdin käsittelyn ja ahtauksen.12. An arrangement with all propulsion machinery behind maximizes loading and handling and stowage of 10 cargoes.
13. Kyky käyttää hyväksi polttoaineen viippausjärjestelmää niin kuin se olisi sisällytetty konstruktioon optimaalisen pituussuuntaisen massakeskipisteen takaamiseksi kaikilla nopeuksilla ja uppoumilla muita käyttöjä varten kuten operoitaessa matalassa vedessä tai amfibiotarkoituksia varten.13. Ability to utilize a fuel trim system as embedded in the structure to provide an optimum longitudinal center of mass at all speeds and submersions for other applications such as operating in shallow water or amphibious applications.
15 14. Peräsimien tai potkureiden ja niihin liittyvien lisälaitteiden puute, mikä vähentää vedenalaisen vaurion mahdollisuutta matalassa vedessä, ohjailtaessa tai amfibiotoiminnoissa.15 14. Lack of rudders or propellers and associated accessories, which reduces the potential for underwater damage in shallow water, steering or amphibious activities.
KuvioluetteloList of figures
Esillä olevan keksinnön nämä ja muut piirteet, tavoitteet ja edut ilme-20 nevät paremmin keksinnön parhaan toteuttamistavan seuraavasta selostukses-: · ·: ta otettaessa se oheisten piirustusten yhteydessä, joissa:These and other features, objects, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the best mode for carrying out the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
Kuvio 1 on sivupystykuva esillä olevan keksinnön aluksen oikeasta • · * .·. puolesta, kuvio 2 on ylätasokuva kuviossa 1 esitetystä aluksesta, • « . . 25 kuvio 3 on etupystykuva, so. keulasta päin katsottuna, kuviossa 1 esi- ;.. ’ tetystä aluksesta, • · · '** * kuvio 4 on leikkauskuva rungosta, joka esittää eri ääriviivalinjat kuvi ossa 1 esitetyn rungon pituudella olevilta asemilta, puolikas keulaosasta ja puo-likas peräosasta, 30 kuvio 5 on poikkileikkauskuva poikkileikkauskuva kuviossa 1 esitetyn , v. rungon keskilaivaosasta kansien järjestelyn esittämiseksi, , · · ·, kuviot 6 ja 7 ovat vastaavasti kaavamaisia sivu- ja yläkuvia, jotka esit- t » ‘I’ tävät vesipropulsio/kaasuturbiiniyksiköiden sijoittelun kuviossa 1 esitetyn aluk- • t · :. ·“ ·’ sen sisällä, » 11 109984 kuviot 8A - 8D ovat samanlaisia kaavamaisia tasokuvia kuin kuvio 7, jotka esittävät kaasuturbiinien ja vaihdelaatikoiden vaihtoehtoisia suoritusmuotoja, kuvio 9 on käyrä, joka esittää uppouman ja nopeuden välisen suh- 5 teen, kuvio 10 on käyrä, joka esittää aluksen nopeuden ja potkuritehon (DHP) välisen suhteen tässä alla selitetylle MFS- tai SPMH-alukselle, kuvio 11 on käyrä, joka esittää akselitehon/nopeuden ominaisuuksien vertailun esillä olevan keksinnön fregatti aluksen ja tavanomaisen fregatin välillä, 10 kuvio 12 on käyrästö, joka vertaa tavanomaisten alusten ominaiste- hoa/ tn/kn niiden pituuden funktiona esillä olevaan keksintöön, kuvio 13 on yleinen käyrästö veneiden, laivojen ja merivoimien alusten nopeusluokista suhteessa niiden vesiviivan pituuksiin, joka esittää havainnollisesti puoliplaanaavan rungon muodon hyväksikäyttöä 0,40 -1,0 Frouden lu-15 kujen (tai V/L =1,4- 3,0) välisellä alueella, kuvio 14 on käyrästö ominaisjäännösvastuksesta suhteessa aluksen nopeuteen, joka esittää havainnollisesti kuinka esillä olevassa keksinnössä käytetty MFS-runko tai SPMH antaa pienentyneen vastuksen kasvaneilla nopeuksilla verrattuna samojen suhteiden tavanomaisiin uppoumarunkoihin, 20 kuvio 15 on kaavamainen kuva, joka esittää vesisuihkupropulsiojär- , 11; jestelmän, jotka käytetään kuvioissa 1-2 kuvatussa aluksessa, kuvio 16 on samanlainen kaavamainen kuva kuin 6 mutta se esittää • ·; * muunnellun kaasuturbiini/sähkömoottorikäytön vesisuihkupropulsiojärjestelmää ‘ : * varten, ' : 25 kuvio 17 on käyrästö, joka perustuu uppoumaltaan 2 870 tonnin i (2 916 t), 90 metrisen, puoliplaanaavan rungon aluksen todelliseen mittakaava-mallin allaskokeeseen, joka esittää kuinka tämän aluksen viippaus optimoidaan siirtämällä pituussuuntaista massakeskipistettä (L.C.G.) tietyn jalkamäärän ’. _: eteen- ja taaksepäin keskilaivasta (asema 5), joka on osoitettu numerolla "0" x- .···, 30 akselilla, aluksen eri nopeuksilla absorboidun hinaustehon (E.H.P.) minimoimi- * seksi, ::: kuvio 18 on käyrästö, joka perustuu uppoumaltaan 2 870 tonnin (2 916 t), 90 metrisen puoliplaanaavan rungon aluksen todelliseen, yllä ... tarkasteltuun mittakaavamallin allaskokeeseen, joka esittää vähennyksen , . 35 hinaustehossa (E.H.P.), joka on absorboitu siellä, missä optimoitua viippausta käytetään, ja 12 109984 kuvio 19 on kaavamainen lohkokaavio polttoaineen siirtojärjestelmän suoritusmuodosta viippauksen optimoimiseksi esillä olevan keksinnön mukaisessa SPMH:ssa.Figure 1 is a side elevational view of the vessel of the present invention. on behalf of, Figure 2 is a top plan view of the ship shown in Figure 1, • «. . Figure 3 is a front elevation view, i.e.. viewed from the front, the vessel shown in Fig. 1, • · · '** * Fig. 4 is a sectional view of the hull showing various contour lines at positions along the hull of Fig. 1, half of the bow and half of the stern, 30; Fig. 5 is a cross-sectional view of the middle hull portion of the v. hull shown in Fig. 1 to illustrate the arrangement of the decks, Figs. 6 and 7, respectively, are schematic side and plan views showing the arrangement of water propulsion / gas turbine units aluk- • t ·:. Figures 8A-8D are similar schematic plan views as Fig. 7 showing alternative embodiments of gas turbines and gearboxes, Fig. 9 is a graph showing the relationship between displacement and velocity, Fig. 10 is a graph Fig. 11 is a graph showing a comparison of the shaft power / velocity characteristics between a vessel and a conventional frigate of the present invention; Fig. 12 is a graph, Fig. 12 is a graph showing the ratio of the vessel power / speed characteristics to the MFS or SPMH vessel described below. which compares the specific power / tn / kn of conventional vessels with their length as a function of the present invention, FIG. 13 is a general diagram of speed classes of boats, ships, and navies relative to their waterline lengths, illustrating the utilization of half-planing hull shape. lu-15 in the region (or V / L = 1.4-3.0), ku Fig. 14 is a graph of eigenvalue resistivity with respect to vessel speed, illustrating how the MFS frame or SPMH used in the present invention provides reduced resistance at increased velocities compared to conventional immersion hulls of the same proportions; Fig. 15 is a schematic view showing a water jet propulsion; the system used in the ship illustrated in Figs. 1-2 is a schematic diagram similar to Fig. 6 but showing the · ·; * for the modified gas turbine / electric propulsion water jet propulsion system ': *,': 25 Figure 17 is a graph based on a real scale scale model test of a 90 meter, semi-planar hull vessel, showing how optimized by moving the longitudinal center of mass (LCG) over a given number of feet '. _: forward and backward of the center ship (position 5), denoted by "0" x-. ···, 30 axes, to minimize the towed power (EHP) absorbed at various ship speeds, ::: Figure 18 is a graph, based on a realistic scale model pool test of a submersible hull of 2 870 tonnes (2 916 t), 90 meters, showing the reduction,. 35 towing power (E.H.P.) absorbed where optimized trim is used and 12 109984 FIG. 19 is a schematic block diagram of an embodiment of a fuel transfer system for optimizing trim in the SPMH of the present invention.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus 5 Tarkastellaan nyt piirustuksia ja erityisesti kuviota, jossa on esitetty alus, jota osoitetaan yleisesti numerolla 10 ja jossa on puoliuppouma- tai puoli-plaanaava pyöreäpalteinen, pienen pituus-leveys-suhteen (L/B) rungon muoto, joka käyttää hyväksi hydrodynaamista nostetta suurilla hyötykuormilla, esim. 5 000 tonniin (5 0801) asti Atlantin ylitystoimintoja varten 40 - 50 solmun alueella 10 olevilla nopeuksilla. L/B-suhteen on aiottu olevan noin 5,0 - 7,0, vaikka sitä voidaan lisätä jonkin verran 7,0:n yläpuolelle Panaman kanavan kuljetuskyvyn sallimiseksi, missä tämä piirre on tärkeä.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Turning now to the drawings, and in particular to the figure, there is shown a vessel generally designated 10 and having a half-domed or semi-planar, round length, L / B hull form utilizing hydrodynamic lift at high payloads, eg up to 5,000 tons (5,081) for Atlantic crossing operations at speeds from 40 to 50 knots 10. The L / B ratio is intended to be in the range of about 5.0 to 7.0, although it may be increased slightly above 7.0 to allow for the transport capacity of the Panama Canal, where this feature is important.
Aluksessa 10 on runko 11, joka tunnetaan puoliplaanaavana pyö-reäpalteisena tyyppinä, jossa on sääkansi 12. Ohjaussillan kansirakenteet 13 si-15 jaitsevat keskilaivasta perään suuren etukannen antamiseksi käyttöön lastille ja/tai helikopterin laskulle ja sisältävät hytit, oleskelutilan ja aluksen ohjauslaitteet samoin kuin muut varusteet kuten tämän jälkeen selostetaan. Kansirakenteet 13 on sijoitettu niin, että ne eivät vaikuta haitallisesti pituussuuntaiseen massakeskipisteeseen. Vaikka kauppa-alus kuvataan yli 200 jalan (61,0 m) ja 2 000 tonnin 20 (2 032 t) uppouman rahtialuksen muodossa, esillä oleva keksintö soveltuu yli : · ·: 600 tonnin (6091) huvialuksiin.The ship 10 has a hull 11, known as a semi-planar, round-edged type with a weather deck 12. The steering bridge deck structures 13 si-15 extend mid-ship behind to provide a large forward deck for cargo and / or helicopter landing and include cabins, lounge and ship controls. as described below. The cover structures 13 are positioned so that they do not adversely affect the longitudinal center of mass. Although the merchant vessel is depicted in the form of a cargo ship of more than 200 feet (61.0 m) and 2000 tons of 20 (2,032 tons) displacement, the present invention is applicable to: · ·: 600 tons (6091) of pleasure craft.
Rungon 11 pituussuuntainen profiili on esitetty kuviossa 1, kun taas .·. rungon pohjakuva on esitetty kuviossa 4. Perusviiva 14, joka on esitetty piste- katkoviivoin kuviossa 1, kuvaa kuinka rungon 11 pohja 15 kohoaa perää 17 koh-. . 25 ti ja tasoittuu peräpeilin 30 luona.The longitudinal profile of the body 11 is shown in Figure 1, while. A bottom view of the body is shown in Fig. 4. The baseline 14, shown by dashed dashes in Fig. 1, illustrates how the bottom 15 of the body 11 is raised at a trailing 17 position. . 25 ti and settles at transom 30.
Kuvio 4 on profiili puoliplaanaavan rungon muodosta oikean puolen ' · ‘ ‘ esittäessä ääriviivoja aluksen etuosassa ja vasemman puolen esittäessä äärivii voja peräosassa. Profiili kuvaa rungon poikkileikkausta leveyden keskiviivasta I * :.*·! laskettujen metrien funktiona ja myös suhteessa vesiviivojen kerrannaisiin 0- •»· ’,,,ί 30 vesiviivasta. Yleisesti on tunnettua, että puoliuppouma- tai puoliplaanavan run- ,v. gon tällä tyypillä on etuosassa perinteinen uppoumarungon muoto kölineen ja i * » peräosassa tasoitettu pohja. Pienemmissä aluksissa keskilinjan pystyköli tai t · ’: ‘ skegi 65, joka on esitetty kuviossa 1 pistekatkoviivoin ja jota osoitetaan numeroi- ♦ i * v ·’ la 65, voidaan asentaa jatkumaan suunnilleen vedenalaisen etuosan syvimmäs- ’.***: 35 tä osasta kohtaan, joka on noin neljänneksen tai kolmanneksen aluksen pituu desta peräpeilin 30 etupuolella. Tämä köli tai skegi parantaa suuntaisvakavuutta 13 109984 ja keinunnan vaimennusta pienemmissä aluksissa. Tämä rungon muoto saa kynnysnopeudella aikaan hydrodynaamisen nosteen peräosan alla vastuksen pienentämiseksi tavanomaisiin uppoumarunkoihin nähden kuten kuviossa 14 on osoitettu. Kuviossa 4 0:sta 4:ään numeroidut ääriviivalinjat esittävät rungon 5 muodon tavanomaisen muodon keulaosassa 16 katsottuna oikealta vasemmalle kuviossa 1, kun taas 5:stä 10:een numeroidut ääriviivalinjat esittävät kuinka peräosassa 17 oleva vedenalainen osa tulee tasoitetuksi katsottuna myös oikealta vasemmalle kuviossa 1. Vaikka nykyään ei ole päästy yksimielisyyteen menetelmästä määrittää hydrodynaamisen nosteen kytkeytyminen päälle tämän run-10 gon koon ja muodon seurauksena, on ehdotettu, että tällainen noste tapahtuu noin 26,5 solmun kynnysnopeudella tässä tapauksessa tämän aluksen 22 000 tonnin (22 3521) uppoumalla.Figure 4 is a profile of the semi-planing hull from the right side of '·' 'showing the outline of the front of the ship and the left side showing the rear of the äärivii Voja. Profile describes the cross-section of the hull from the center line of width I *:. * ·! as a function of calculated meters and also in relation to multiples of waterlines 0- • »· ',,, ί 30 waterlines. It is generally known that a semilunar or semi-planar run, v. gon this type has a traditional submerged hull shape at the front with a keel and i * »a smoothed bottom at the back. In smaller vessels, the centerline vertical rope or t · ':' skegi 65, shown in Figure 1 by dashed lines, denoted by ♦ i * v · 'la 65, may be installed to extend approximately the deepest of the underwater front. at a position approximately one quarter or one third of the length of the vessel forward of the transom 30. This keel or skeg improves directional stability 13 109984 and damping on smaller vessels. This hull shape at a threshold velocity provides a hydrodynamic buoyancy below the stern to reduce resistance to conventional plunger hulls as shown in Figure 14. The outline numbers numbered from 0 to 4 in Figure 40 show the shape of the hull 5 in the conventional shape at the bow 16 viewed from right to left in Figure 1, while the outline numbers 5 to 10 show how the underwater portion 17 in the stern 17 becomes smoothed when viewed from right to left in Figure 1. Although there is currently no consensus on a method for determining the activation of hydrodynamic buoyancy as a result of the size and shape of this run-10 gon, it has been suggested that such buoyancy occurs at a threshold speed of about 26.5 knots in this case sinking 22,000 tons (22,352).
Pyöreäpalteisella rungolla 11 on siis "nostava" peräpeiliperä 17, joka on kuten tiedetään saatu aikaan hydrodynaamisella voimalla, joka aiheutuu run-15 gon muodosta, jolle on yleisesti tunnusomaista suorat sisääntulovesiviivat, pyöristetyt perälaivan osat, jotka on tyypillisesti pyöristetty palteen käänteestä, ja joko suorat perän loorinkiviivat tai perän loorinkiviivat hienoisella alaspäin kaartuvalla osalla, joka päättyy terävästi peräpeilin luona. Rungon tämä tyyppi ei ole plaanaava runko. Se on suunniteltu toimimaan maksiminopeuksilla noin 0,4 -20 1,0 Frouden luvun alueella luomalla hydrodynaaminen noste rungon perälaivaan ,.,: korkean paineen vaikutuksella perän alla ja vähentämällä vastusta.The round bellied hull 11 thus has a "lifting" transom rear 17, which is known to be provided by a hydrodynamic force resulting from the run-15 gon shape, which is generally characterized by straight inlet water lines, rounded stern portions typically rounded at the bell rotation. veils or trailing veils with a slight downward curve that ends sharply at the transom. This type of hull is not a planing hull. It is designed to operate at maximum speeds of about 0.4 to -20 in the 1.0 Froude range by creating a hydrodynamic lift for the hull stern,.,: Under high pressure at the stern and reducing drag.
• ·• ·
Runko 11 on varustettu myös keskilaivassa oikealla puolella olevalla sisääntulorampilla 16 ja perän roll-on/roll-off -rampilla 19 niin, että kuten kuvios-The hull 11 is also provided with an entry ramp 16 on the starboard side and a roll-on / roll-off ramp 19 on the stern such that, as shown in FIG.
• I• I
* ·: · | sa 5 esitetyssä keskilaivaleikkauksessa on kuvattu kolmelle sisäkannelle 21, 22, i t * i · ' ‘ 25 23 sääkannen 12 alle varastoituun rahtiin, joissa on toisiinsa yhdistävät hissit (ei • · :.''i esitetty), voidaan päästä käsiksi samanaikaisesti lastaamista ja purkamista var- t * t v : ten. Muita sisääntuloramppeja voidaan sijoittaa strategisesti, kuten ramppi 20, joka on otettu käyttöön oikealla puolella perässä.* ·: · | 5, cargoes stored under three weather decks 12 with interconnecting lifts (not shown) may be accessed simultaneously for loading and unloading. var- t * tv: There. Other entry ramps may be strategically located, such as ramp 20 which is deployed on the starboard side.
Lyhyemmästä rungon konstruktiosta johtuen runko saavuttaa vaadi- » * 30 tun rakenteellisen lujuuden helpommin kuin pitkä, solakka alus tietyllä uppou- i I t , ’, maila. Muoto, joka saa aikaan hydrodynaamisen nosteen puoliplaanaavan run- i * * '; ’; ’ gon muodossa on hyvin tunnettu ja sen mitat voidaan määrittää hyötykuorman, nopeuden, käytettävissä olevan tehon ja propulsorikonfiguraation vaatimuksilla.Due to the shorter hull construction, the hull achieves the required structural strength of * 30 degrees more easily than a long, slender vessel with a specific submerged club. A shape that provides a hydrodynamic buoyancy semiplaning run * * '; '; The form of the gon is well known and its dimensions can be determined by the requirements of payload, speed, available power and propulsion configuration.
:‘i‘: Kolmedimensionaalisen rungon mallituksen tietokoneohjelma, joka on kaupallis- f 35 ta tyyppiä, voi kehittää perus-MFS-rungon tai SPMH-muodon edellä mainittujen vaatimusten ollessa syöttötietoina. Kun perusrungon parametrit on määritelty, U 109984 voidaan tehdä uppouman estimaatti käyttäen esimerkiksi kaksinumeroanalyysiä painon koodauksilla vakioisesta Shipwork Breakdown Strucure Reference 0900-Lp-039-9010:sta.: 'I': A three-dimensional frame modeling computer program of commercial type can develop a basic MFS frame or SPMH format with the above requirements as input data. Once the parameters of the hull have been determined, the displacement estimate of U 109984 can be made using, for example, double-digit analysis by weight coding from the standard Shipwork Breakdown Strucure Reference 0900-Lp-039-9010.
Lisäksi lyhyempi runko tuottaa korkeamman ominaistaajuuden, mikä 5 tekee rungon jäykemmäksi ja vähemmän taipuvaiseksi rikkoontumiselle, mikä johtuu aaltojen aiheuttamasta dynaamisesta jännityksestä, sallien samalla yhdistelmässä tämän jälkeen selostetun propulsiojärjestelmän kanssa 40 - 50 solmun alueella olevien nopeuksien saavuttamisen.In addition, the shorter body produces a higher specific frequency which makes the body rigid and less susceptible to breakage due to dynamic stress exerted by the waves, while allowing for velocities in the 40-50 knot range in combination with the propulsion system described below.
Vesisuihkupropulsorit, jotka käyttävät hyväksi olemassa olevaa se-10 koittuneen virtauksen, alhaisen paineen, suuritilavuuksista pumpputeknologiaa erittäin suuren työnnön tuottamiseen 200 tonnin (203 t) suuruusluokalle, on sisällytetty alukseen, joka muodostaa esillä olevan keksinnön. Vesisuihkupropul-soreja käytetään tavanomaisilla merikaasuturbiineilla, jotka on mitoitettu saamaan tarvittava suuri teho. Vesisuihkupropulsori, joka on nykyään aiottu käytet-15 täväksi, on yksivaihekonstruktio, joka ei ole rakenteeltaan monimutkainen ja tuottaa sekä suuren tehokkuuden ja alhaisen vedenalaisen melun yli 100 000 hv:n propulsioteholla.Water jet propulsors utilizing existing se-10 concentrated flow, low pressure, high volume pump technology to produce very high thrust in the order of 200 tons (203 tons) are included in the vessel forming the present invention. Water jet propellers are used with conventional marine gas turbines that are sized to provide the required high power. The water jet propulsion, which is currently intended to be used, is a single-phase construction that is not complicated in structure and produces both high efficiency and low underwater noise with propulsion power of more than 100,000 hp.
Kuviot 6 ja 7 kuvaavat kaavamaisesti vesisuihku/kaasuturbiini-propulsiojärjestelmän yhden suoritusmuodon. Erityisesti neljä vesisuihkupropul-20 soria 26, 27, 28, 29 (joista yksi on kuvattu kuviossa 15) on asennettu peräpeiliin 30 vastaavien tuloaukkojen 31 ollessa järjestetty rungon pohjaan juuri peräpeilin • · · · ' ’ 30 etupuolelle alueelle, joka on määritelty korkean paineen alueeksi yksilöllisen rungon suunnittelun pohjalta. Korkean paineen alaisena oleva vesi suunnataan tuloaukoista 31 vesisuihkujen pumppujen 32 juoksupyöriin. Meriveden virtaus "'·· 25 kiihdytetään tuloaukkojen 31 luona tai ympärillä neljän vesisuihkun 26, 27, 28, 29 pumpuilla 32 ja tämä virtauksen kiihdytys saa aikaan ylimääräisen ylöspäin suuntautuvan dynaamisen nosteen, joka myös lisää rungon tehokkuutta pienentämällä vastusta.Figures 6 and 7 schematically illustrate one embodiment of a water jet / gas turbine propulsion system. Specifically, four jets of water jet 20 Soria 26, 27, 28, 29 (one of which is illustrated in Figure 15) are mounted on the transom 30 with respective inlets 31 arranged just below the transom • · · · '' 30 in the area defined as high pressure based on individual frame design. High pressure water is directed from the inlets 31 to the impellers of the water jet pumps 32. Seawater flow "" · 25 is accelerated at or around the inlets 31 by pumps 32 of the four water jets 26, 27, 28, 29 and this flow acceleration provides an additional upward dynamic buoyancy which also increases hull efficiency by reducing drag.
, ·, ; Kaksi uloimmaista vesisuihkua 26, 27 on siipivesisuihkuja ohjailua ja I./ 30 eteenpäin työntöä varten. Kumpikin siipivesisuihku 26, 27 on varustettu vastaa vasti vaakasuorassa kiertyvällä suulakkeella 34, 35, joka antaa kulmatyönnön v.: ohjausta varten. Ohjauslevy (ei esitetty) suuntaa suihkun työnnön eteenpäin py- säytyksestä, hidastuksen säädöstä ja peruutuksesta huolehtimiseksi tunnetulla tavalla. Ohjaus- ja peruutusmekanismeja käytetään hydraulisylintereillä (ei esi-* . 35 tetty) tai vastaavilla, jotka on sijoitettu suihkuyksiköiden pinnalle peräpeilin taka na. Hydraulisylinterit voidaan moottoroida sähköisillä voimanlähteillä, jotka on 15 109984 järjestetty muualle aluksessa. Vesisuihkupropulsio- ja ohjausjärjestelmä sallii aluksen ohjailun pysähdyksissä ja myös hidastamisen erittäin nopeasti., ·,; The two outer jets of water 26, 27 are wing water jets for guiding and I./30 for pushing forward. Each wingwater jet 26, 27 is provided with a correspondingly horizontally rotating nozzle 34, 35 which provides angular thrust for control. The baffle plate (not shown) directs the jet thrust forward to perform stopping, deceleration, and reversal in a known manner. The steering and reversing mechanisms are actuated by hydraulic cylinders (not shown *. 35) or the like located on the surface of the shower units behind the transom. The hydraulic cylinders can be powered by electric propulsion units 15 109984 arranged elsewhere on the ship. The water jet propulsion and steering system allows the vessel to steer at stops and also to slow down very quickly.
Sen tyyppinen merikaasuturbiinit, josta on annettu esimerkki General Electricin LM 5000:lla, vaatii ainoastaan kaksi turbiinia, joista kumpikin suunnitel-5 tu 51 440 hv.lle 80 °F:n (26,6 °C) ympäristöolosuhteissa, akselilinjaa kohti tavanomaisen yhteen sovitetun vaihdeinstallaation kautta.The type of marine gas turbine exemplified by General Electric's LM 5000 requires only two turbines, each designed for 51,440 hp at 80 ° F (26.6 ° C), per axis along a conventionally matched through gear installation.
Kahdeksan paritettua tavanomaista merikaasuturbiinia 36/37, 38/39, 40/41, 42/43 antaa vastaavasti tehoa vesisuihkupropulsioyksiköille 26, 28, 29, 27 yhdistettyjen vaihdelaatikoiden 44, 45, 46, 47 ja kardaaniakselien 48, 49, 50, 10 51 kautta. Neljä ilmanottoaukkoa (joista vain kaksi 52, 53 on esitetty kuvioissa 1 ja 6) on annettu turbiineille 36 - 43 ja ne kohoavat pystysuunnassa pääsääkan-nen yläpuolelle ja avautuvat sivuttain oikealle ja vasemmalle kansirakenteissa 13, jotka on järjestetty peräosaan. Kahdeksan pystysuoraa savupiippua 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61 (kuviot 2 ja 6) kutakin kaasuturbiinia varten jatkuu myös 15 komentosillan kansirakenteiden 13 läpi ja purkautuvat ylöspäin ilmakehään pakokaasujen uudelleen sekoittumisen minimoimiseksi siten. Savupiiput voidaan rakentaa ruostumattomasta teräksestä ja niiden ympärille voidaan syöttää ilmaa ohjaushytin alla olevissa kansirakenteissa 13 olevien tilojen kautta.The eight paired conventional marine gas turbines 36/37, 38/39, 40/41, 42/43 respectively provide power to the water jet propulsion units 26, 28, 29, 27 through the combined gearboxes 44, 45, 46, 47 and the PTO shafts 48, 49, 50, 10 51. . The four air intakes (only two of which 52, 53 are shown in Figures 1 and 6) are provided to the turbines 36-43 and rise vertically above the main cover and open laterally to the right and left in the cover structures 13 arranged in the stern. The eight vertical chimneys 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61 (Figures 2 and 6) for each gas turbine also extend through the bridge structures 13 of the bridge and discharge upward into the atmosphere to minimize re-mixing of the exhaust gases. The chimneys can be constructed of stainless steel and air can be supplied around them through the spaces in the deck structures 13 below the wheelhouse.
Kaasuturbiinijärjestely voi saada monia muotoja eri suunnittelukritee-20 rien saavuttamiseksi. Kuvioissa 8A - 8D olevia osia, jotka ovat samanlaisia kuin kuviossa 7 esitetyt, osoitetaan samoilla numeroilla mutta ne on pilkutettu oikeas- ... ta yläkulmasta. Esimerkiksi kuvio 8A esittää erään suoritusmuodon, missä on vain rivi-kaasuturbiinien neljä paria pienemmän asennusleveyden saamiseksi.A gas turbine arrangement may take many forms to achieve different design criteria. The parts in Figures 8A to 8D, which are similar to those in Fig. 7, are indicated by the same numerals, but are dotted from the top right corner. For example, Figure 8A illustrates an embodiment with only four pairs of row gas turbines to obtain a smaller mounting width.
' ·: · ] Vaihdelaatikko on järjestetty riviturbiinien kunkin parin väliin. Tämä järjestely joh- * * 25 taa jossain määrin suurempaan asennuksen pituuteen ja kutakin akselia kohti suurempaan yhdistetyn vaihdelaatikon ja painelaakerin painoon. Kuvio 8B on • · · v ; suoritusmuoto, joka vähentää asennuksen pituutta, missä asennuksen leveyttä ei pidetä oleellisena. Yhdistetyn vaihdelaatikon ja painelaakerin paino akselia kohti on myös pienentynyt minimiin ja samaan määrään kuin kuvion 8D suori- .···. 30 tusmuodossa, missä asennuksen leveys on jossain kuvioiden 8A ja 8C suori- /’ tusmuotojen välissä. Kuvion 8C suoritusmuodossa kaasuturbiinit on kahdessa • · · ' *' * * erillisessä tilassa haavoittuvuuden vähentämiseksi.'·: ·] The gearbox is arranged between each pair of row turbines. This arrangement results in a slightly larger installation length and, for each axis, a greater weight of the combined gearbox and thrust bearing. Figure 8B is a · · · v; an embodiment that reduces installation length, where installation width is not considered essential. The weight per axle of the combined gearbox and thrust bearing has also been reduced to a minimum and to the same extent as the straight line in Fig. 8D. 30A, wherein the mounting width is somewhere between the direct / 'embodiments of Figures 8A and 8C. In the embodiment of Figure 8C, the gas turbines are in two separate state · · · '*' * * to reduce vulnerability.
:...: Kuvio 9 osoittaa havainnollisesti aluksen nopeuden solmuissa ja up- pouman tonneissa välisen riippuvuuden. Vesisuihkun vakiotyöteholla nopeus 35 kasvaa uppouman pienentyessä. Kuvio 10 esittää kuitenkin, että lineaarinen riippuvuus on olemassa yli 35 solmun nopeuksilla 22 000 tonnin (22 352 t) up- 1β 109984 pouman aluksen potkuritehon ja aluksen nopeuden välillä olettaen negatiivisen työnnönvähennyksen tietyn osuuden tietyillä nopeuksilla. Esimerkiksi 41 solmun aluksen nopeuden saavuttamiseksi tarvittava potkuriteho on jossain 400 000 hevosvoiman ympärillä esillä olevan allaskokeen mukaan.: ...: Figure 9 illustrates the relationship between vessel speed in knots and tons of submersion. With a constant water jet output, the speed 35 increases as the displacement decreases. However, Figure 10 shows that there is a linear relationship between the propeller power of a 22,000 ton (22,352 t) up-1β 109984 beams at speeds of more than 35 knots and the speed of the vessel assuming a certain proportion of negative thrust reduction at certain speeds. For example, the propeller power required to achieve the speed of a 41 knot vessel is somewhere around 400,000 horsepower, according to the present pool test.
5 Kuvio 12 esittää, että 30 solmulla esillä olevan keksinnön aluksen suorituskykyä, joka mitataan hevosvoimissa perton/solmu, voidaan verrata alusten useisiin muihin luokkiin pituuden ja koon mukaan. 45 solmun nopeuksilla esillä oleva keksintö antaa aluksen kuitenkin kokonaan omaan luokkaan.Figure 12 shows that at 30 knots, the performance of the vessel of the present invention, measured in horsepower Perton / knot, can be compared to several other classes of vessels in terms of length and size. At 45 knots, however, the present invention places the ship entirely within its class.
Keksinnön mukainen SPMH sisältää myös polttoainejärjestelmän, jo-10 ka mahdollistaa aluksen toimimisen optimiviippauksella tai pituussuuntaisella massakeskipisteellä (L.C.G.) rungon minimivastuksen saamiseksi absorboidun hinaustehon (E.H.P.) suhteen nopeuden ja uppouman mukaan. Tämä saavutetaan joko polttoainesäiliöiden järjestelyllä sillä tavalla, että polttoainetta poltetaan ja niin muodoin nopeus kasvaa, LCG siirtyy progressiivisesti perään, tai polttoai-15 neen siirtojärjestelmällä, jota käytetään valvontalaitteella, jossa uppouma ja nopeus ovat syöttötietoja kuten kuviossa 19 on kaavamaisesti esitetty, jossa polttoainetta pumpataan keskilaivasta (asema 5) eteen tai perään rakenteeltaan tavanomaisella polttoaineen siirtojärjestelmällä LCG:n säätämiseksi aluksen nopeuden ja uppouman mukaisesti. Tämä polttoaineen siirto saavutetaan vaivat-20 tomammin kaasuturbiinikoneiston kanssa käytetyistä kevyemmistä tislatuista polttoaineista johtuen, mikä vähentää polttoaineen lämmittämisen tarvetta en-... nen kuin se siirretään, ja on erityisen käyttökelpoinen aluksissa, jotka kohtaavat • *; * suuren määrän nopeusolosuhteita normaalin toiminnan aikana.The SPMH of the invention also includes a fuel system that allows the vessel to operate at optimum trim or longitudinal center of gravity (L.C.G.) to provide a minimum hull resistance to the absorbed tow power (E.H.P.) according to speed and displacement. This is accomplished either by arranging the fuel tanks in such a way that the fuel is burned and thereby increasing the speed, the LCG is progressively followed, or by a fuel transfer system operated by a monitor with displacement and velocity input as shown schematically in FIG. (position 5) forward or aft with a conventional fuel transfer system to adjust the LCG to the ship's speed and displacement. This fuel transfer is achieved with less-than-20 liters of lighter distilled fuel used with the gas turbine engine, which reduces the need to heat the fuel before transferring it, and is particularly useful on ships facing • *; * a large number of speed conditions during normal operation.
'·:·[ Polttoaineen siirtojärjestelmän edut sovellettuna tässä selitettyyn : : 25 SPMHiiin ymmärretään selvemmin 90 metrin ja 2 870 tonnin (2 916 t) tavan- •V·: omaisesti liikutetun pienemmän puoliplaanaavan rungon aluksen koemittakaa- : van malNallaskokeiden tuloksista kuten kuvioissa 17 ja 18 on esitetty.'·: · [Advantages of Fuel Transmission System Applied as Explained Here: 25 SPMH is more clearly understood from the results of pilot scale measurements of a 90m and 2,870 tonne (2,916t) conventionally scaled hull as shown in Figures 17 and 18 is shown.
Kuvio 17 esittää havainnollisesti yleisesti, kuinka viippauksen opti- ; ‘ : mointi siirtämällä pituussuuntaista massakeskipistettä (L.C.G.) keskilaivasta • · .···. 30 (kuviossa 4 asema 5) niin monta jalkaa eteen tai perään pienentää tietyillä no- ’’·[ peuksilla absorboitua hinaustehoa (E.H.P.). X-akseli on jaettu jalkoihin ja keski- '··’ laiva on x-akselilla "0":ssa. Keskilaivasta eteen on osoitettu numeroilla, joita edeltää miinusmerkki, esim. -10 jalkaa (3,1 m) nollakohdasta vasemmalle, ja keskilaivasta perään positiivisilla numeroilla, esim. 10 jalkaa (3,1 m) nollakoh-....: 35 dasta oikealle. Käyrä A esittää, että 24,15 solmun nopeudella saadaan optimi- viippaus siirtämällä L.C.G:n kohtaa 10 jalkaa (3,1 m) keskilaivasta eteen absor- 17 109984 boidun hinaustehon (E.H.P.) minimoimiseksi 17 250 hv:n tasolle, käyrä B esittää, että 20,88 solmun nopeudella optimiviippaus esiintyy, kun LCG on noin 13 jalkaa (4,0 m) edessä niin, että hinausteho (E.H.P.) on noin 8 750 hv, käyrä C esittää, että 16,59 solmun nopeudella optimiviippaus esiintyy, kun L.C.G. on 5 noin 17-18 jalkaa (5,2 - 5,5 m) edessä ja käyrät D ja E esittävät, että vastaavilla 11,69 solmun ja 8,18 solmun nopeuksilla optimiviippaus esiintyy, kun L.C.G. on noin 20 jalkaa (6,1 m) keskilaivasta eteen. Aluksen uppouman pienentyessä, esim. kun oleellinen määrä polttoainetta on kulutettu ja nopeus kasvaa sen mukaisesti, optimiviippaus esiintyy, kun L.C.G. siirretään keskilaivasta perään, jotta 10 perää estetään kohoamasta liiaksi ja pakottamasta täten keulaosaa alas veteen niin, että vastus lisääntyy.Fig. 17 illustrates generally how the trim is optic; ': Move by moving the longitudinal center of mass (L.C.G.) from the center ship • ·. ···. 30 (position 5 in FIG. 4) reduces the towing power absorbed at certain no- tions (E.H.P.) by so many feet forward or aft. The x-axis is divided into feet and the middle '··' ship is on the x-axis at "0". The center ship is indicated by numbers preceded by a minus sign, eg -10 ft (3.1 m) from the left to the left, and from the middle ship by positive numbers, eg 10 ft (3.1 m) from the zero -....: 35 d to the right . Curve A shows the optimum trim at 24.15 knots by moving the LCG 10 feet (3.1 m) forward from the midship to minimize the absorbed tow power (EHP) to 17,250 hp, curve B shows, that at 20.88 knots the optimum trim occurs when the LCG is about 13 feet (4.0 m) ahead with a towing power (EHP) of about 8,750 hp, curve C shows that at 16.59 knots the optimum trim occurs when the LCG is 5 about 17 to 18 feet (5.2 to 5.5 m) in front and curves D and E show that at the respective speeds of 11.69 knots and 8.18 knots, optimum trim occurs when L.C.G. is approximately 20 feet (6.1 m) from the center ship. As vessel displacement decreases, e.g., when a substantial amount of fuel is consumed and the speed increases accordingly, optimum trim occurs when L.C.G. is moved from the midship to the stern to prevent the 10 sterns from rising too high and thus forcing the bow down into the water to increase resistance.
Kuvio 18 kuvaa kuinka edellä olevan tyyppisen aluksen kanssa, jonka L/B-suhde on noin 5,2, optimiviippaus johtaa huomattaviin hinaustehon (E.H.P.) säästöihin erityisesti alhaisilla nopeuksilla. Kirjaimella E merkitty pistekatkoviiva 15 esittää tarvittavan hinaustehon (E.H.P.) alukselle, jolla on kiinteä L.C.G. 13,62 jalkaa (4,2 m) keskilaivasta perään, joka olisi optimi 40 solmun nopeudelle, noin 7,5 solmusta noin 27,50 solmuun olevalla nopeusalueella ja kirjaimella F merkitty kiinteä käyrä esittää tarvittavan hinaustehon (E.H.P.), kun viippaus on optimoitu siirtämällä L.C.G:tä eteen tai perään nopeuden ja uppouman mukaan kuvios-20 sa 17 esitetyllä tavalla. Nähdään, että esimerkiksi tämän tyyppisen aluksen 10 solmun nopeudella hinausteho (E.H.P.) pienenee noin 50 % käyttäen optimoitua viippausta ja 15 solmun nopeudella tarvittava teho pienenee noin 37 %:lla. Sa- •« ’·*** manlaisia tuloksia saadaan esillä olevan keksinnön mukaisella aluksella, missä i · 1 • · ’*:* L/B-suhde on jossain määrin suurempi, vaikka hinaustehon (E.H.P.) vähenemi-25 sen prosenttiluku ei voi olla aivan yhtä suuri kuin kuviossa 18 kuvatut tulokset. :.‘-i Tässä yhteydessä 12,5 solmun nopeus kuviossa 18, joka esittää vähenemisen :T: 1 600 hv:n hinaustehosta (E.H.P ), mikä käyttää kiinteää L.C.G:tä, 850 hv:n hi- naustehoon (E.H.P.), joka käyttää optimoitua viippausta, vastaa 20 solmun no-peutta esillä olevan keksinnön SPMH:lle, joka nopeus on toteutettavissa ja ta-.···, 30 loudellinen nopeus kaupallisia tarkoituksia varten. Samoin kuviossa 18 esitetyt tulokset eivät ole yhtä suuria kuin aluksella, jolla on sama vesiviivapituus ja L/B-v.: suhde mutta pienempi uppouma.Figure 18 illustrates how with the above type of ship having an L / B ratio of about 5.2, optimum trim results in significant towing power (E.H.P.) savings, especially at low speeds. The dotted dash 15 marked with the letter E represents the required towing power (E.H.P.) for a ship with a fixed L.C.G. 13.62 ft (4.2 m) from mid-ship to an optimum speed of 40 knots, from a range of 7.5 knots to a speed range of approximately 27.50 knots, and a solid curve marked with the letter F represents the required towing power (EHP) when trimmed by shifting LCG forward or aft based on velocity and displacement as shown in Figure-20. It is seen, for example, that at 10 knots speed of this type of ship, the towing power (E.H.P.) is reduced by about 50% using optimized trim, and at 15 knots the required power is reduced by about 37%. Similar results are obtained with the ship of the present invention, where the i · 1 • · *: * L / B ratio is somewhat higher, although the percentage reduction in towing power (EHP) cannot be equal to the results described in Figure 18. : .'- In this context, the speed of 12.5 knots in Figure 18, which shows a decrease: T: 1600 hp towing power (EHP) using solid LCG, 850 hp towing power (EHP) uses optimized trim, corresponding to a speed of 20 knots for the SPMH of the present invention, which is feasible and feasible, ···, 30 creative speed for commercial purposes. Similarly, the results shown in Figure 18 are not as large as those of a ship having the same waterline length and L / B: ratio but smaller displacement.
Viippauksen optimointi aluksen nopeuden ja uppouman muutosten mukaan on myös käyttökelpoinen varmistettaessa vesisuihkuputkien optimiupo-35 tus, mikä vaatii että niiden ulostuloputkien maksimihalkaisijan kohta on vesivii-van tasolla, kun ne käynnistetään aluksen ollessa pysähdyksissä pumpun oi- ie 109984 keaa käynnistämistä varten. Tällaisesta viippauksen optimointijärjestelmästä on myös useita toiminnallisia etuja erityisesti käytettäessä matalan veden satamia.The trim optimization according to changes in vessel speed and displacement is also useful in ensuring the optimum immersion of the water jet pipes, which requires that their outlet pipes have a maximum diameter point at the waterline when started while the vessel is stationary to start pump 109984. Such a trim optimization system also has a number of operational advantages, especially when using shallow water ports.
Esillä olevan keksinnön mukaisen rungon pituuden suhde leveyteen on noin 5:1 :n ja 7:1 :n välillä aluksen sellaisen konstruktion saavuttamiseksi, jolla 5 on erinomainen merikelpoisuus ja vakavuus samalla, kun se antaa käyttöön suuren hyötykuorman kuljetuskapasiteetin. Allaskokeet vihjaavat, että tämän uuden aluksen konstruktion korrelaatio- tai (1 + x) -kerroin on alle 1. Tavallisesti korrelaatiokerroin on yli yksi tavanomaisille rungoille (ks. käyrät A ja B kuviossa 14) normaalisti 1,06-1,11:n arvoa suositellaan. Tämä lisätään altaan vastustu-10 loksiin todellisen vastuksen arvioimiseksi täysimittakaavaisessa aluksessa. Alle yhden korrelaatiokertoimen kytkettynä hydrodynaamiseen nosteeseen ennakoidaan siis johtavan noin 25 %:n vastuksen laskuun keksintöni mukaisessa aluksessa 45 solmulla kuten käyrillä C ja D kuviossa 14 on esitetty. Esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaisesti rakennetulla aluksella on seuraavan tyyppi-15 set ominaisuudet: PäämitatThe length to width ratio of the hull of the present invention is between about 5: 1 and about 7: 1 to achieve a ship design having excellent seaworthiness and stability while providing high payload carrying capacity. Pool tests suggest that the correlation or (1 + x) coefficient of construction of this new ship is less than 1. Normally, the correlation coefficient is more than one for conventional hulls (see curves A and B in Figure 14), normally between 1.06 and 1.11. is recommended. This is added to the pool resistances to evaluate the actual resistance on a full-scale vessel. Thus, less than one correlation coefficient coupled to the hydrodynamic lift is expected to result in a decrease of about 25% in the resistance of the vessel of the invention at 45 knots as shown in curves C and D in Figure 14. A vessel constructed in accordance with the principles of the present invention has the following type-15 characteristics: Main dimensions
Kokonaispituus 774' 0" (235,9 m)Overall Length 774 '0 "(235.9m)
Vesiviivapituus 679' 0" (207,0 m)Waterline length 679 '0 "(207.0 m)
Mallattu leveys 116' 5" (35,5 m) 20 Vesiviivaleveys 101'8" (31,0 m)Modeled width 116 '5 "(35.5 m) 20 Waterline width 101'8" (31.0 m)
Laidan korkeus keskilaivalla 71'6" (21,8 m) ··:. Syväys (täydellä lastilla) 32'3"(9,8m)Side height with center ship 71'6 "(21.8 m) ··: Draft (with full load) 32'3" (9.8 m)
Uppoumadisplacement
Ylikuormalla 29 526 pitkää tonnia (29 9981) ! . 25 Täydellä kuormalla 24 800 pitkää tonnia (25 1961) ; Puolipolttoaineolosuhteessa 22 000 pitkää tonnia (22 3521) ' · * : Saapumisoiosuhteessa 19 140 pitkää tonnia (19 4461)Overloading 29,526 long tonnes (29,9981)! . 25 With a full load of 24,800 long tonnes (25,1961); 22,000 long tonnes (22,351) for semi-fuel conditions' · *: Arrival ratio of 19,140 long tonnes (19,461)
Tyhjä alus 13 000 pitkää tonnia (13 2081)Empty vessel 13 000 long tonnes (13 2081)
Nopeus •' ’ 30 40 - 50 solmua puolipolttoaineolosuhteessa.Speed • '' 30 40 to 50 knots under semi-fuel conditions.
Toimintasäde M Toimintasäde on 3 500 merimailia 10 %:n varamarginaalilla.Range M Range of 3 500 nautical miles with a 10% margin.
’·” Hytit'·' Cabins
Yhteensä kaksikymmentä (20) aluksen käsittelymiehistöä ja kolme-•: · ·: 35 kymmentä (30) lastinkäsittelymiehistöä.In total, twenty (20) cargo handling crews and three: •: · ·: 35 dozens (30) cargo handling crews.
Kaikki hytit ja käyttöalueet ilmastoidaan.All cabins and areas of use are air conditioned.
19 10998419 109984
PropulsiokoneistoPropulsion control system
Kahdeksan (8) merikaasuturbiinia, joista kukin kehittää noin 50 000 hv:n ulostulotehon 80 °F:n (26,6 °C) ilman lämpötilassa.Eight (8) marine gas turbines each generating approximately 50,000 hp output at 80 ° F (26.6 ° C) air temperature.
Neljä (4) vesisuihkua, kaksi ohjaus- ja peruutusvaihteella.Four (4) water jets, two with steering and reverse gear.
5 Neljä (4) on sovitettu yhteen pyörimisnopeuden alennusvaihdelaati- koiden kanssa.The four (4) are arranged in combination with a reduction gearbox.
SähkötehoElectrical power
Kolme (3) päädieselin käyttämää vaihtovirtageneraattoria ja yksi hä-tägeneraattori.Three (3) alternating current generators used by the main diesel and one emergency generator.
10 Tulisi ymmärtää selvästi, että keksintö ei rajoitu yllä selitettyihin yksi tyiskohtiin, erityisesti ominaisuuksiin, jotka on luetteloitu edellisessä kappaleessa vaan on altis muutoksille ja muunnelmille eroamatta keksintöni periaatteista. Esimerkiksi kuvio 16 kuvaa suoritusmuotoa, jossa yhtä tai useampaa generaattoria 61 käyttävät kaasuturbiinit 60 toimivat pääasiallisena sähkötehon lähteenä 15 ja niitä kannatellaan aluksessa korkeammalla kuin kuvion 6 suoritusmuodossa. Generaattorin tai generaattoreiden 61 kautta turbiineilla 60 kehitettyä sähkötehoa käytetään pyörittämään moottoreita 62, jotka käyttävät vaihdelaatikoiden 46, 47 kanssa tai ilman vesisuihkuja 26’, 27', 28', 29', jotka ovat muutoin täysin samanlaisia kuin kuvioiden 6, 7 suhteen selostetut vesisuihkut. Sen takia en aio 20 rajoittua tässä esitettyihin ja selostettuihin yksityiskohtiin vaan aion kattaa kaikki :··: tällaiset muutokset ja muunnelmat kuuluvaksi oheisten patenttivaatimusten pii- riin.It should be clearly understood that the invention is not limited to the details described above, in particular the features listed in the preceding paragraph, but is susceptible to modification and modification without departing from the principles of my invention. For example, Figure 16 illustrates an embodiment in which gas turbines 60 powered by one or more generators 61 serve as the primary source of electrical power 15 and are supported onboard higher than in the embodiment of Figure 6. The electrical power generated by the generator or generators 61 via the turbines 60 is used to rotate the motors 62 which drive gearboxes 46, 47 with or without water jets 26 ', 27', 28 ', 29', which are otherwise completely identical to the water jets described in FIGS. Therefore, I will not limit myself to the details set forth and described herein, but will cover all: ··: such modifications and variations are within the scope of the appended claims.
» • « · I t t * * * · vt»»•« · I t t * * * · vt »

Claims (18)

20 10998420 109984
1. Alus (10), joka käsittää i) puoliplaanavan rungon (11), jonka profiili on muotoiltu tuottamaan suuripaineisen alueen rungon pohjalle rungon peräpeiliosassa (17) ja aikaan- 5 saamaan peräpeiliosan hydrodynaamisen nostamisen kynnysnopeudella ja sen yläpuolella, ii) vesisuihkutyöntövälineet (26 - 29, 31; 26’ - 29’) aluksen kuljettamiseksi eteenpäin, jotka välineet käsittävät veden sisääntulovälineet (31), jotka sijaitsevat peräpeiliosassa (17), ja useita vesisuihkusuuttimia (26 - 29; 26’ - 29’), ja 10 iii) laitteet (32, 36 - 43; 36’ - 43’; 60, 62) vesisuihkutyöntövälineiden käyttämiseksi, tunnettu siitä, että aluksen uppouma on yli 2 000 tonnia (2 0321).A vessel (10) comprising (i) a semi-planar body (11) shaped to provide a high pressure region at the bottom of the body in the transom portion (17) of the hull and provide hydrodynamic elevation of the transom portion at and above threshold, (ii) water jet propulsion means (26) 29, 31; 26 '- 29') for propulsion of a vessel, the means comprising water inlet means (31) located in the transom section (17) and a plurality of water jets (26 - 29; 26 '- 29'), and (32, 36-43; 36 '-43'; 60, 62) for operating water jet propulsion means, characterized in that the ship's displacement is greater than 2,000 tons (2,0321).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alus, tunnettu siitä, että rungon (11) pituuden suhde leveyteen on noin 5,0 - 7,0.Vessel according to Claim 1, characterized in that the ratio of the length of the hull (11) to the width is about 5.0 to 7.0.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen alus, tunnettu siitä, että se toimii Frouden luvulla yli 0,40 maksiminopeudella ilman vastuksen nousua.Vessel according to Claim 1 or 2, characterized in that it operates at a Froude number of more than 0.40 at maximum speed without increasing resistance.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen alus, tunnettu siitä, että se toimii välillä 0,42 - 0,90 olevalla Frouden luvulla ilman liiallista vastuksen nousua.Vessel according to claim 3, characterized in that it operates at a Froude number between 0.42 and 0.90 without excessive resistance rise.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu ..,; siitä, että rungon (11) pituus on yli 61,0 m.Vessel according to any one of the preceding claims, characterized by; the length of the frame (11) exceeding 61.0 m.
... 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu ·”' siitä, että rungon (11) pituus on välillä 228,6 - 243,8 m.A ship according to any one of the preceding claims, characterized in that the hull (11) has a length of between 228.6 and 243.8 m.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu * : 25 siitä, että aluksen toimintanopeus on yli 40 solmua.Vessel according to one of the preceding claims, characterized by *: 25 characterized in that the operating speed of the vessel is more than 40 knots.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että runko (11) on puoliplaanaavassa pyöreäpalteisessa muodossa, jonka etuosassa on köli ja peräosassa tasoitettu pohja.Vessel according to one of the preceding claims, characterized in that the hull (11) is in a semi-planar, rounded shape with a keel at the front and a flat bottom at the rear.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu .*··. 30 siitä, että käyttölaitteet käsittävät kaasuturbiinit (36 - 43), jotka ovat toiminnalli- ’ · ’ sesti yhteydessä vesisuihkusuuttimien (26 - 29) kanssa.A ship according to any one of the preceding claims, characterized by * ··. 30, wherein the actuators comprise gas turbines (36-43) operatively connected to the water jet nozzles (26-29).
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen alus, tunnettu siitä, että :: vesisuihkusuuttimissa on juoksupyörät (32), joista kukin on yhdistetty ainakin yh- :':'; teen kaasuturbiiniin akselin (48 - 51) ja vaihteiston (44 - 47) välityksellä. 21 109984Vessel according to claim 9, characterized in that: the water jet nozzles have impellers (32), each of which is connected to at least one of::::; I make the gas turbine through the shaft (48-51) and the transmission (44-47). 21 109984
11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen alus, tunnettu siitä, että käyttölaitteet käsittävät sähkömoottorit (62), jotka ovat toiminnallisesti yhteydessä vesisuihkusuuttimien (26’ - 29’) kanssa.Vessel according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the drive means comprise electric motors (62) operatively connected to the water jet nozzles (26 '- 29').
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen alus, tunnettu siitä, että 5 siinä on kaasuturbiinit (60) sähköenergian tuottamiseksi sähkömoottoreille (62).Vessel according to claim 11, characterized in that it has gas turbines (60) for generating electrical energy for electric motors (62).
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnet-t u siitä, että vesisuihkusuuttimet käsittävät kaksi kylkisuihkusuutinta (26, 27), jotka on järjestetty aluksen ohjausta varten, ja kaksi keskellä olevaa suihkusuu-tinta (28, 29) suoraan eteenpäin työntämistä varten.Vessel according to any one of the preceding claims, characterized in that the water jet nozzles comprise two side jet nozzles (26, 27) arranged for steering the vessel and two central jet nozzles (28, 29) for pushing straight ahead.
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnet- t u siitä, että siinä on välineet viippauksen optimoimiseksi aluksen nopeudessa ja uppoumassa tapahtuvien muutosten mukaisesti.Ship according to any one of the preceding claims, characterized in that it has means for optimizing trim according to changes in the speed and sinking of the ship.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen alus, tunnettu siitä, että viippauksen optimointivälineet käsittävät käyttölaitteiden polttoainesäiliöt, jotka 15 on järjestetty niin, että polttoaine palaa ja aluksen nopeus kasvaa, aluksen pituussuuntainen massakeskipiste siirtyy taaksepäin.Ship according to Claim 14, characterized in that the trim optimization means comprises fuel tanks for the drive units, which are arranged so that the fuel burns and the speed of the ship increases, the longitudinal center of gravity of the ship moves backward.
16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen alus, tunnettu siitä, että viippauksen optimointivälineet käsittävät polttoaineen siirtojärjestelmän polttoaineen pumppaamiseksi keskilaivasta eteen ja perään aluksen nopeudessa ja 20 uppoumassa tapahtuvien muutosten mukaisesti.16. A ship according to claim 14, characterized in that the trim optimization means comprises a fuel transfer system for pumping fuel from the mid-ship forward and aft in accordance with changes in ship speed and sinking.
. 17. Menetelmä uppoumaltaan yli 2 000 tonnia (2 032 t) olevan ja • f I I puoliplaanaavan rungon (11) käsittävän aluksen kuljettamiseksi, tunnettu ' · · · * siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: rungon (11) peräpeiliosan (17) hydrodynaamisen nostamisen aluksen 25 kynnysnopeudella ja sen yläpuolella rungon pohjalla peräpeiliosassa (17) olevan : /. ί suuripaineisen alueen avulla; ja hydrodvnaamisesti nostetun rungon (11) eteenpäin työntämisen ve-sisuihkujärjestelmän avulla, jossa on veden sisääntulot suuripaineisella alueella.. 17. A method for transporting a ship with a displacement of more than 2000 tons (2 032 t) and a half-planing hull (11), characterized in that it comprises the following steps: hydrodynamic transverse portion (17) of the hull (11) raising the ship at a threshold speed of 25 above and below the hull at the transom portion (17) of: /. ί by means of a high pressure area; and pushing the hydrodynamically raised body (11) forward by means of a water jet system having water inlets in the high pressure region.
: 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu sii- • * t 30 tä, että se käsittää lisäksi aluksen viippauksen optimoinnin siirtämällä aluksen T massakeskipistettä eteen ja perään aluksen nopeudessa ja uppoumassa tapah- v.: tuvien muutosten mukaisesti. » · • * * * · 22 109984The method of claim 17, characterized in that it further comprises optimizing the trim of the vessel by moving the center of mass of the vessel T forward and aft in accordance with changes in the speed and sinking of the vessel. »· • * * * · 22 109984
FI921601A 1989-10-11 1992-04-10 Ship and method of transport FI109984B (fi)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8922936A GB2236717A (en) 1989-10-11 1989-10-11 Monohull fast sealift or semi-planing monohull ship
GB8922936 1989-10-11
PCT/US1990/003696 WO1991005695A1 (en) 1989-10-11 1990-06-28 Monohull fast sealift or semi-planing monohull ship
US9003696 1990-06-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI921601A0 FI921601A0 (fi) 1992-04-10
FI921601A FI921601A (fi) 1992-04-10
FI109984B true FI109984B (fi) 2002-11-15

Family

ID=10664419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI921601A FI109984B (fi) 1989-10-11 1992-04-10 Ship and method of transport

Country Status (12)

Country Link
US (2) US5080032A (fi)
EP (1) EP0497776B2 (fi)
JP (1) JP2793364B2 (fi)
KR (1) KR100255075B1 (fi)
AU (1) AU6178790A (fi)
DE (1) DE69020357T3 (fi)
DK (1) DK0497776T4 (fi)
ES (1) ES2077074T5 (fi)
FI (1) FI109984B (fi)
GB (1) GB2236717A (fi)
NO (1) NO921429L (fi)
WO (1) WO1991005695A1 (fi)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231946A (en) * 1989-10-11 1993-08-03 Giles David L Monohull fast sealift or semi-planing monohull ship
GB2236717A (en) 1989-10-11 1991-04-17 David Laurent Giles Monohull fast sealift or semi-planing monohull ship
JPH04292295A (en) * 1991-03-19 1992-10-16 Sanshin Ind Co Ltd Navigation stabilizer for water-jet propeller ship
GB9126725D0 (en) * 1991-12-17 1992-02-12 Glaxo Group Ltd Process
GB9325762D0 (en) * 1993-12-16 1994-02-23 Paragon Mann Ltd Boat
US6158369A (en) * 1996-03-13 2000-12-12 Calderon; Alberto Alvarez Transonic hydrofield and transonic hull
US5832856A (en) * 1997-06-09 1998-11-10 Thornycroft, Giles & Co., Inc. Monohull fast ship with improved loading mechanism
AU5035200A (en) * 1999-05-18 2000-12-05 Zachary M. Reynolds Semi-displacement hull
US6668743B1 (en) 2000-05-18 2003-12-30 Zachary M. Reynolds Semi-displacement hull
SE519109C2 (sv) * 2000-06-07 2003-01-14 Rolls Royce Ab Drivsystem för drivning av fartyg
US7005756B2 (en) * 2000-11-07 2006-02-28 Westerheke Corporation Marine power generation and engine cooling
US6561857B1 (en) 2001-08-10 2003-05-13 Romer Mass Hump boat
US7537500B2 (en) 2004-04-29 2009-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Ship driven by inboard engines and water jets
US20060254486A1 (en) * 2005-05-12 2006-11-16 Ashdown Glynn R Winged hull for a watercraft
WO2008005336A2 (en) * 2006-06-29 2008-01-10 Fastship, Inc. Monohull fast ship or semi-planing monohull with a drag reduction method
EP1873055A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-02 Technische Universiteit Delft Ship with bow control surface
WO2008106082A1 (en) * 2007-02-26 2008-09-04 Thornycroft, Giles & Co., Inc. System for rapid, secure transport of cargo by sea, and monohull fast ship and arrangement and method for loading and unloading cargo on a ship
US8881544B2 (en) 2008-02-22 2014-11-11 Fb Design S.R.L. Auxiliary power unit for on board conditioning systems of power boats
ITMI20080292A1 (it) * 2008-02-22 2009-08-23 Fb Design Srl Gruppo di potenza per impianti di condizionamento dell'aria installati su imbarcazioni
JP5385195B2 (ja) * 2010-03-31 2014-01-08 三井造船株式会社 船舶
US9315234B1 (en) 2012-01-12 2016-04-19 Paul D. Kennamer, Sr. High speed ship
US10293887B1 (en) 2012-01-12 2019-05-21 Paul D. Kennamer, Sr. High speed ship with tri-hull
CA2966595A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-19 David N. Borton Solar powered boat
US9365262B1 (en) 2015-06-10 2016-06-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Wiggle hull design having a concave and convex planing hull
CN105385215A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 吉林大学 一种利用谐动原理防海洋生物污损的方法
NL2023350B1 (en) * 2019-06-20 2021-01-28 Heesen Yachts Builders B V Vessel, in particular a yacht, with reduced transom draft

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2185430A (en) * 1940-01-02 High speed displacement type hull
US983917A (en) * 1909-09-20 1911-02-14 Henry Alexander Mavor Propulsion of ships.
US1270134A (en) * 1916-04-05 1918-06-18 Gen Electric Ship propulsion.
US1505113A (en) * 1922-10-30 1924-08-19 Gidley Boat Company Ltd Motor boat
GB409181A (en) * 1933-08-09 1934-04-26 Fritz Rank Improvements in and relating to the propulsion and steering of ships
US2185431A (en) * 1938-02-03 1940-01-02 Aluminum Co Of America High speed displacement type hull
US2342707A (en) * 1941-01-17 1944-02-29 Troyer Nelson Boat
US2570595A (en) * 1947-09-22 1951-10-09 Frederick B Romero Jet-propelled vessel
GB739771A (en) * 1954-05-13 1955-11-02 Ragnar Emilson Improvements in and relating to propulsion means for vessels
US2974624A (en) * 1959-03-11 1961-03-14 Edward V Lewis Ship
US3122121A (en) * 1960-12-16 1964-02-25 Krauth Ernest System for propelling and steering vessels
US3304906A (en) * 1965-07-01 1967-02-21 Gen Electric Propulsion power system
US3342032A (en) * 1966-06-29 1967-09-19 Clifford B Cox Jet propulsion means for a boat
US3911846A (en) * 1970-09-02 1975-10-14 Wayne England Stepped hull for jet-powered boat
DE2206513C3 (fi) * 1972-02-08 1974-10-03 Mannesmann-Meer Ag, 4050 Moenchengladbach
US3776168A (en) * 1972-06-09 1973-12-04 Belmont Boats Inc High speed boat hull
US3881438A (en) * 1972-08-10 1975-05-06 Jr Allen Jones Semi-displacement hydrofoil ship
US4004542A (en) * 1973-03-16 1977-01-25 Holmes William H Waterjet propelled planing hull
JPS573919Y2 (fi) * 1976-07-06 1982-01-25
US4079688A (en) * 1976-08-12 1978-03-21 Diry George L Displacement hull
US4611999A (en) * 1979-06-20 1986-09-16 Haynes Hendrick W Marine propulsion device with gaseous boundary layer for thrust jet flow stream
US4718870A (en) * 1983-02-15 1988-01-12 Techmet Corporation Marine propulsion system
US4523536A (en) * 1983-07-01 1985-06-18 Smoot Mark H Energy efficient power driven marine vessel boat
JPS60157994A (en) * 1984-01-27 1985-08-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Exhaust apparatus for water jet propulsion type boat
US4775341A (en) * 1986-07-09 1988-10-04 Wetco Industries Foil system for jet propelled aquatic vehicle
CH670430A5 (fi) * 1986-09-12 1989-06-15 Sulzer Ag
US4713027A (en) * 1987-04-15 1987-12-15 Fowler Ronald B Ringed impeller for a water jet drive
GB2236717A (en) 1989-10-11 1991-04-17 David Laurent Giles Monohull fast sealift or semi-planing monohull ship

Also Published As

Publication number Publication date
DE69020357T3 (de) 1999-07-22
JP2793364B2 (ja) 1998-09-03
DE69020357D1 (de) 1995-07-27
NO921429L (no) 1992-06-11
GB8922936D0 (en) 1990-04-25
FI921601A (fi) 1992-04-10
FI921601A0 (fi) 1992-04-10
EP0497776B1 (en) 1995-06-21
GB2236717A (en) 1991-04-17
JPH04504704A (fi) 1992-08-20
ES2077074T3 (es) 1995-11-16
ES2077074T5 (es) 1999-04-16
KR100255075B1 (ko) 2000-05-01
NO921429D0 (no) 1992-04-10
FI921601D0 (fi)
EP0497776A4 (en) 1992-06-23
DK0497776T3 (da) 1995-10-30
US5080032A (en) 1992-01-14
DK0497776T4 (da) 1999-08-09
DE69020357T2 (de) 1996-01-04
WO1991005695A1 (en) 1991-05-02
EP0497776A1 (en) 1992-08-12
EP0497776B2 (en) 1998-11-25
FI109984B1 (fi)
KR920703383A (ko) 1992-12-17
US5129343A (en) 1992-07-14
AU6178790A (en) 1991-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carlton Marine propellers and propulsion
ES2663867T3 (es) Barco
CA1116959A (en) Marine propeller
US6439148B1 (en) Low-drag, high-speed ship
CN1103713C (zh) 平面效应滑行浮体船(sepps)
US3763810A (en) High speed boat with planing hull
Dubrovsky et al. Multi-hull ships
JP3751027B2 (ja) 高速船のための船尾安定器付き単一船体
US3236202A (en) Water craft
CN101484351B (zh)
US6038995A (en) Combined wedge-flap for improved ship powering
US7634971B2 (en) Convertible vessel
AU2004304957B2 (en) Low drag ship hull
CN101137536B (zh) 排水型船舶的船艏布置
US6526903B2 (en) High speed M-shaped boat hull
US4763596A (en) Semisubmerged water surface navigation ship
CA2303287C (en) Boat hull with center v-hull and sponsons
US8342114B2 (en) Ship hull comprising at least one float
US6981461B1 (en) Amphibious high speed marine vehicle
US3447502A (en) Marine vessel
US4919063A (en) Hull construction for a swath vessel
US5481997A (en) Water jet propelled kayak
RU108411U1 (ru) Судно внутреннего плавания с изменяющейся грузоподъемностью
US6994049B1 (en) Power boat with improved hull
US5544607A (en) Moveable sponsons for hydrofoil watercraft, including both large entended-performance hydrofoil watercraft and leaping personal hydrofoil watercraft