FI93188C - Parannetun hydrodynaamisen suorituskyvyn omaava alus - Google Patents

Description

931 88

Parannetun hydrodynaamisen suorituskyvyn omaava alus

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista alusta ja patenttivaatimuksen 26 mukaista mene-5 telmää aluksen suorituskyvyn parantamiseksi.

Vedessä liikkuvaan alukseen kohdistuu aina tietty kitkavastus sen veteen koskettavaan pintaan vesiviivan alapuolelle. Aluksen nopeuden kasvaessa sen rungon synnyttämä pyörteisyys lisääntyy nopeasti, kunnes kitkavoimat 10 muodostavat esteen suuremman nopeuden kehittymiselle. Aluksen käyttämiseen tarvittava energia lisääntyy myös vastaavasti. Suurempaa nopeutta ja tehoa pidetään päätavoitteina ja -toimintoina laivanrakennuksessa ja kitkavas-tuksen pienentäminen onkin ratkaiseva tekijä näihin ta-15 voitteisiin pääsemiseksi. Lisätavoitteena on ollut aluksen toimintakyvyn parantaminen voimakkaasti virtaavassa vedessä ja kovassa aallokossa, jolloin aluksen pituuskallistus ja aaltojen iskut, veden roiskuminen sekä aluksen luisuminen ja kallistuminen vaikeuttavat tuntuvasti sen ohjatta-20 vuutta.

Nopeuden lisäksi toinen tärkeä tekijä, joka vaikuttaa aluksen suorituskykyyn, on sen kyky säilyttää tasapainotilansa. Tasapainotila on se asento, jossa alus on suunniteltu olemaan silloin, kun se on paikallaan. Uppouma-. 25 aluksissa tämä on tavallisesti sama asento, joka aluksella on sen ollessa vauhdissa. Sekä mukavuuden että käytännöllisyyden kannalta on tärkeää, että aluksen kannet, käyttöalueet, laitteet ynnä muut rakenteet ovat samassa suhteessa vaakatasoon nähden (ts. että ne ovat vaakasuoria) 30 sekä aluksen ollessa paikallaan että sen liikkuessa.

Pintaliukualukset on kuitenkin tavallisesti suun-* niteltu toimimaan (ja niiden täytyy toimia) tietyssä posi tiivisessa pitkittäiskaltevuuskulmassa, joka on tavallisesti 2° - 10°, niin että laivan perä pysyy tarpeeksi sy-35 väliä vedessä aluksen vakavuuden säilyttämiseksi sivukal- 93188 2 listumiseen ja luisumiseen nähden ja myös niitä pituuskal-listusvoimia vastaan, jotka voivat painaa sen keulaa alaspäin ja potkurien pitämiseksi veden alla. (Tasapainotilan menetys mitataan tavallisesti aluksen vaakasuoran paino-5 pisteviivan kulmapoikkeamana todellisesta vaakatasosta täydellisen tasapainotilan ollessa 0°). Tällainen poikkeama tasapainotilasta aiheuttaa huomattavan kitkan ja vastuksen lisääntymisen aluksen perän painuessa syvemmälle, suuremman pituuskallistuksen, aaltojen iskuvaikutuksen ja 10 aluksen luisumisen tuulen vaikutuksesta sekä ilman kerääntymisen ylöspäin nousseen keulan alle ja huomattavan rois-keenmuodostuksen keulassa ja useimmissa tapauksissa myös käyttölaitteiden tehon alenemisen. Näin ollen tasapainotilan säilyttäminen on lisätavoite, joka edistää aluksen 15 nopeuden ja tehon parantamiseen liittyvän päätavoitteen toteuttamista.

Vastuksen vähentämiseksi on ehdotettu lukuisia aluerakenteita. Pintaliukurunkoja käytetään yleisesti keskikokoisissa ja pienemmissä aluksissa. Rungossa olevat 20 pintaliukupinnat saavat aikaan aluksen nousemisen osittain ylös vedestä aluksen nopeuden kasvaessa, jolloin aluksen veteen koskettava pinta pienenee ja myös kitkavastus ja pintakitkan aiheuttama vastus pienenevät. Tämä pienentyminen voi olla varsin merkittävä. Alukseen jää tällöin kui-25 tenkin vielä huomattavan suuri veteen koskettava pinta ja siihen liittyvä kitkavastus, pintakitkan aiheuttama vastus ja tasapainotilaan liittyvät rajoitukset saavatkin aikaan edellä mainitut huomattavat aluksen tehoa vähentävät vaikutukset. Tasapainotilaan liittyvien probleemien lisäksi 30 aluksen nopeuden kasvaessa vesivirtauksesta, joka suuntautuu myös parhaiten aerodynaamisesti muotoiltuihin pinta-liukupintoihin, tulee pyörteinen. Tämä pyörteisyys onkin ollut toinen este aluksen nopeuden ja tehon lisäämiselle ja sitä on pyritty eliminoimaan jo kauan.

3 931 88

Kantosiivet ja kantopinnat (esimerkiksi siivet), joita käytetään ilmailussa, ovat aerodynaamisesti muotoiltuja osia, jotka synnyttävät edullisen reaktion ("nostovoiman") niihin kohdistuvasta nestevirtauksesta. Käytän-5 nössä kantosiipien vastakkaisilla pinnoilla on erilainen kaarevuus (kallistuskulma). Näin muodostuvan epätasapainoisen profiilin tarkoituksena on saada aikaan tehokas nostovoima vedessä käytettäessä tiettyä kantosiiven tulo-kulmaa, ts. sitä kulmaa, joka on kantosiiven jänteen (siilo ven etureunan ja takareunan yhdistävä suora viiva) ja aluksen liikesuunnan välissä. Kantosiivet kiinnitetään aluksen runkoon ja ne ovat tavallisesti poikittain laivan keskiosassa rungon pohjassa ja/tai sen alapuolella.

Kantosiivet pystyvät nostamaan aluksen melkein ko-15 konaan ylös vedestä ja vähentävät tällöin sitä kitkaa ja vastusta, joka kohdistuu alukseen siinä vielä olevan, suhteellisen pienen veteen koskettavan pinnan vaikutuksesta (ne ovat pääasiassa tiettyjä osia käyttölaitteissa ja hyd-rodynaamisesti suhteellisen tehokkaassa peräsimessä ja 20 kantosiivissä). Kuitenkin ne erittäin suuret rakenne- ja muut suunnitteluprobleemat, jotka liittyvät koko aluksen nostamiseen kantosiipien varaan ja sen kuljettamiseen tässä asennossa jatkuvasti eteenpäin, rajoittavat kantosiipien käyttöä pienemmissä aluksissa. Näihin aluksiin liit-... 25 tyy myös muita vakavia epäkohtia. Niiden vakavuus on huono ja niitä on vaikea käsitellä. Niillä on myös rajoitettu käyttönopeus. Kantosiivet ovat lisäksi hyvin herkkiä aluksen kantokykytasossa esiintyville eroille. Lisäksi kantosiivet on suunniteltu ja sijoitettu niin, että ne voivat 30 suorittaa vain nostotoiminnon, joten niillä ei ole sanottavaa aluksen aaltoilun ja tasapainotilan ohjaustoimintoa, ne eivät pysty vaikuttamaan paljon myöskään aluksen luisuun tai pituuskallistukseen eivätkä vähennä veden aluksen runkoon kohdistamaa kitkaa tai pyörteisyyttä, kun osa 35 aluksen rungosta on veden alla pienempiä nopeuksia käytet- • 93188 4 täessä. Sen sijaan kantosiivet lisäävät hyvin todennäköisesti pyörteisyyttä ja vastusta rungon ollessa vedessä.

Alusten runkoja suunniteltaessa on pyritty hyödyntämään niitä dynaamisia voimia, jotka syntyvät pintaliuku-5 aluksen liikkuessa vedessä, jotta voitaisiin vähentää aluksen perän painumista syvemmälle veteen aluksen keulan noustessa ylöspäin pintaliu'ussa. Tarkemmin sanottuna on ehdotettu sellaisia kantopintoja, jotka kohdistavat alukseen tietyn nostovoiman, joka vaikuttaa sen tasapainoti-10 laan. US-patentin nro 4 569 302 mukaan kantopinta on kiinnitetty proomun perän takimmaisiin osiin ja se pyrkii tässä asennossa nostamaan perää ylöspäin. Tämä voi kompensoida hinausköyden aiheuttamaa proomun keulan nousemista ylöspäin ja edistää näin ollen aluksen tasapainotilaa.

15 Teoksessa Hydrodynamics of Ship Design, joka on kolme osaa käsittävä teos - tekijä Harold E. Sauders ja julkaisija The Society of Naval Architects and Marine Engineers, 74 Trinity Place, New York 6, N.Y., 1957 (seu-raavassa tästä teoksesta käytetään nimitystä "Hydro-20 dynamics”), selostetaan 1. osassa sivuilla 428 - 431 ja 563 - 4 laitteita aluksen tasapainottamiseksi nostamalla sen perää ylöspäin. Näihin kuuluvat kulmapotkurit, jotka nostavat aluksen perää ylöspäin, nostotasot potkurin lavoissa, alaspäin suuntautuvat roiskedeflektorit, jotka on ... 25 sijoitettu aluksen perään ja synnyttävät ylöspäin suuntau- m tuvan voiman muuttamalla potkurisuihkujen suuntaa, suuret aluksen perään sijoitetut vesitasot ja stabilaattorit tai vedenalaiset, aluksen perässä olevat kantosiivet, jotka synnyttävät vastaavasti ylöspäin suuntautuvan voiman, niin 30 että pintaliukualus saadaan melkein vaakasuoraan asentoon. US-patentissa 4 138 130 tehdään toinen ehdotus, jonka mukaan kaulan vanavesi ohjataan aluksen keskellä olevan nielun kautta aluksen perään, jolloin saadaan tietty ylöspäin suuntautuva voima. Vaikka näillä laitteilla pystytäänkin 35 saamaan aikaan tietty ylöspäin suuntautuva voima (nosto), li ; 5 931 88 joka nostaa aluksen perää ylöspäin ja parantaa sen tasapainotilaa, niistä johtuen aluksen vakavuus ja ohjattavuus muodostavat kuitenkin vastaprobleeman.

Sukellustasoja tai -pintoja käytetään sekä sukel-5 lusveneiden keulassa että perässä. Säätämällä näiden tasojen tulokulma tietyllä tavalla ne muodostavat joko ylöspäin tai alaspäin suuntautuvan voiman sukellusveneen keulaan ja perään sen liikkuessa vedessä aluksen asennon muuttamiseksi vaaka-asennosta sukellus- tai pintaannousu-10 asentoon (ks. Hydrodynamics, osa I, s. 569). Sukellusveneen liikkuessa pinnalla nämä kantotasot pidetään neutraa-liasennossa, jolloin nostotoimintoa ei ole.

Purjeveneisiin on kohdistettu alaspäin tai sivulle suuntautuvia voimia niiden rungon alla olevilla pinnoilla, 15 joiden tehtävänä on kumota purjeveneeseen kohdistuvat luisumista ja kallistumista aiheuttavat voimat, kuten US-pa-tenteissa 4 193 366 ja 4 058 076 selostetaan. Vaikka näissä patenteissa ei olekaan mainittu, alaspäin suuntautuva voima voi vaikuttaa myös jonkin verran aluksen pituussuun-20 täiseen tasapainotilaan vaimentamalla niitä pituuskallis-tusvoimia, joita vesi Ja tuuli synnyttävät. Kuitenkin se alaspäin suuntautuva voima, joka voidaan saada aikaan, on suhteellisen pieni ja tällöin saatu hyöty on myös melko vähäinen. Huomattavan suuri alaspäin suuntautuva voima, . 25 joka kohdistuu uppouma-alukseen, kallistaa taas aluksen tuntuvasti sille suunnitellun tasapainotilan alapuolelle ja vähentää tällöin rakenteen tehoa sekä aiheuttaa aluksen uppoamisvaaran. Lisäksi pintaliukualuksesta poiketen up-pouma-aluksen runko säilyttää yleensä tasapainotilansa ja 30 vakavuutensa aluksen liikkuessa, joten alukseen kohdistuneesta lisävoimasta on vain vähän hyötyä, nimenomaan verrattaessa sitä tällöin syntyvään lisäkitkaan ja -vastukseen.

Suuremmalla nopeudella liikkuvat uppouma-alukset, 35 kuten hävittäjät, risteilijät, taistelulaivat ja muut • 93188 6 sota-alukset on varustettu terävillä ja suuren syväyksen omaavilla keulaosilla, tavallisesti koveran ja suoran välimuodon omaavilla looringeilla, jotka on sijoitettu keu-laosaan sekä keulavantaan ja kölin yhtymäkohtaan. Näiden 5 ja vastaavien keulaosien profiilit esitetään Hydrodynamics- julkaisun kohdassa 26.10 (sivut 394 - 5, osa I). Tällaiset tilavuudeltaan pienet ja tästä johtuen pienen kantokyvyn omaavat keulaosat ovat tosin erittäin tehokkaita, mutta niitä pinnan muoto pyrkii aiheuttamaan imua loo-10 ringeissä ja aluksen pohjassa, joten keulaan kohdistuu huomattava negatiivinen nostovoima. Koska aluksen kantokyky on rajoitettu eikä siinä ole riittävästi sellaista pintaa, joka saisi aikaan kompensoivan, ylöspäin suuntautuvan voiman, tämä keularakenne voi muodostaa alusta vaarantavan 15 epävakaisuusasteen. Tätä rakennetta olevissa uppouma-aluk-sissa aluksen keulasta sen perään ulottuva vakavuus pituuskallistuksen ja luisumisen ollessa kyseessä ei ole kuitenkaan suuri rakenteellinen ongelma, koska tällaisten alusten nopeus on normaalisti pienempi kuin pintaliuku-20 alusten nopeus ja lisäksi, koska niiden vakavuus on saatu aikaan niiden paljon suuremmalla veteen koskettavalla pinnalla niiden koko pituudelle ulottuvan kantokyvyn tukema na. Edellä esitettyjen aluksen vakavuusongelmien vuoksi on kuitenkin yleistä, että pintaliukualuksen keulavantaan ja 25 kölin yhtymäkohta katkaistaan jyrkästi, niin että keula-aalto tulee rungon alle ja vähentää aluksen luisua ja pituuskallistusta, jotka voivat aiheuttaa keulan työntymisen syvälle aaltoihin ja kaataa aluksen (ks. Hydrodynamics, kohta 30.4, sivu 426, osa 1).

30 Kuten Hydrocynamics-julkaisun kohdissa 77.15 ja 77.16 (sivut 835 - 7, osa 2) on esitetty, pintaliukualuk-sia varten on ehdotettu sellaisia keularakenteita, joiden pohja nousee keulan etuosassa tuntuvasti ylöspäin (ts. keula on kapeampi ja suipompi) ja joissa on koveran ja 35 suoran välimuodon omaavat looringit keulan terävässä osas- 7 931 88 sa vesirajan alapuolella. Tämän rakenteen rajoitukset aluksen liikkuessa voimakkaasti virtaavassa vedessä on kuitenkin todettu pituuskallistuksen ja luisun ollessa kyseessä. Lisäksi ehdotetut keularakenteet ovat suhteel-5 lisen leveitä keulan terävässä osassa vesirajan alapuolella ja suhteellisen matalia (ts. lyhyitä pystysuunnassa vesirajan alapuolella). Tämä liittyy siihen yleiseen käsitykseen, että pintaliukualuksessa on vältettävä ehdottomasti sellaisten voimien syntymistä, jotka voivat aiheut-10 taa aluksen "tasapainottumisen perään" (pitkittäiskalte-vuuskulman oletetaan olevan negatiivinen) ja tästä johtuen sen vaaran, että keula työntyy voimakkaasti virtaavaan veteen, jolloin alus mahdollisesti kaatuu. Tästä syystä pintaliukualuksissa on perinteisesti huomattava tilavuus 15 ja sivupinta keulassa kantokykyä ja ylöspäin suuntautuvaa pintaliukuvoimaa varten.

Pituuskallistus, liukuminen, aaltojen iskeytyminen ja roiskuminen, jotka johtuvat kovasta merenkäynnistä, ovat lisäksi haitanneet aluksen suorituskykyä synnyttämäl-20 lä huomattavasti kitkaa ja pyörteisyyttä ja vaikeuttamalla näin aluksen ohjaamista. Tämän kovasta merenkäynnistä johtuvan vaikutuksen kompensoimiseksi onkin ehdotettu erilaisia laitteita. On ehdotettu muutoksia aluksen keulaosaan vesiviivan alapuolelle, jotta aaltojen iskeytyminen rungon . 25 pohjaan aluksen kallistuessa pituussuunnassa kovassa aal-lokossa saadaan pienemmäksi, esimerkiksi torpedotyyppinen runko köliviivan alapuolella US-patentissa 3 885 514 julkistetulla tavalla. Tällaiset muutokset lisäävät kuitenkin huomattavasti alukseen kohdistuvaa kitkaa ja vastusta ei-30 vätkä ne pysty vaimentamaan tehokkaasti aluksen pituuskallistusta.

Aluksen takimmaisia osia, jotka ovat erilaisia ulokkeita tai lisäosia aluksen vedenalaisessa rungossa, on käytetty aluksen peräosassa eri tarkoituksia varten, myös 35 keinumisen vaimentamiseksi ja siis aluksen kulkuvakavuuden * 93188 8 parantamiseksi. Hydrodynamics-julkaisussa kohdassa 25.15 (sivu 379) ehdotetaan myös, että "kölin takimmaista osaa vastaava ulokeosa voidaan kiinnittää tai muodostaa keulan terävään osaan vesirajan alapuolelle ---", vaikka aluksen 5 tyyppiä ja sen käyttötarkoitusta ei mainitakaan. Tiettävästi tällaisia kölin takimmaisia osia vastaavia ulokeosia ei ole käytetty pintaliukualuksen keulassa eikä etenkään sellaisessa pintaliukualuksessa, joka on suunniteltu toimimaan tasapainotilassa tai lähellä tasapainotilaa.

10 Pintaliukualuksen pintaliukupinnoissa on jo kauan käytetty ulokkeita. Uloke on tällöin pystysuunnassa epäyhtenäinen osa, joka on tavallisesti terävä ja ulottuu aluksen pohjan yli. Ulokkeet ovat yleensä tasomuodoltaan suoria tai V-muotoisia. Kuitenkin, koska ulokkeiden sisällyt-15 täminen aluksen rakenteeseen aiheuttaa huomattavia vaikeuksia ja koska ei olla aina varmoja niiden vaikutuksesta tietyssä rakenteessa, kilpaveneitä lukuun ottamatta käytännöllisesti katsoen kaikissa alusrakenteissa on nykyään ilman porrasulokkeita valmistettu runko.

20 Keksinnön yhtenä päätavoitteena on saada aikaan pa rannetun suorituskyvyn omaava alus, nimenomaan sellainen alus, joka synnyttää vähemmän pyörteitä, jolla on aikaisempaa pienempi kitkavastus ja jonka suorituskyky on parempi voimakkaasti virtaavassa vedessä ja kovassa aallo-25 kossa aluksen vakavuuden ja toimintakyvyn pysyessä tällöin ennallaan. Tällaisista parannuksista johtuen päästään suurempaan polttoaineen hyötysuhteeseen ja/tai aluksen nopeuteen, alus kulkee tasaisemmin, sen rakenteeseen liittyvät vaatimukset ovat pienempiä ja se toimii voimakkaasti 30 virtaavassa vedessä tehokkaammin.

Tämä tavoitteeseen päästään keksinnön mukaisella aluksella, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista patentti-35 vaatimuksen 26 tunnusmerkkiosassa esitetyt tunnusmerkit.

9 931 88 Käsiteltävän keksinnön mukaan pintaliukualusten suorituskykyä voidaan parantaa tuntuvasti kohdistamalla alukseen sen liukuessa tietty dynaaminen, alaspäin suuntautuva voima, joka on pääasiassa samassa linjassa pituus-5 suuntaisen, pystysuoran keskiviivan tason kanssa, tiettyyn kohtaan tai tiettyihin kohtiin aluksen koko pituudella. Dynaamisella voimassa tarkoitetaan sellaista voimaa, joka syntyy aluksen liikkuessa vedessä, vastakohtana staattiselle voimalle, esimerkiksi niille painovoimille, jotka 10 aiheutuvat aluksen painosta, kuormasta, painolastista ynnä muista tekijöistä ja jotka vähentävät huomattavasti aluksen tehoa sen liikkuessa ja voivat lisäksi aiheuttaa vaikeuksia pyrittäessä saamaan alukselle tyydyttävä tasapainotila sekä säilyttämään se sekä aluksen ollessa paikal-15 laan että sen liikkuessa.

Toisena käsiteltävän keksinnön tärkeänä tavoitteena on, että dynaaminen, alaspäin suuntautuva voima järjestetään vastustamaan pintaliukupintojen pyrkimystä suurentaa aluksen pitkittäiskaltevuuskulmaa ja kallistaa alus epäva-20 kaaseen tilaan sen nopeuden kasvaessa ja myös vastustamaan niitä voimia, jotka aiheuttavat aluksen luisumista ja pituuskallistusta, niin että aluksen tasapainotila tulee aluksen liikkuessa yleensäkin paremmaksi. Kun dynaaminen voima sijoitetaan sopivalla tavalla, aluksen tasapainotila , 25 voidaan pitää aluksen liikkuessa sellaisena, että se vas-taa suunnilleen tai täysin aluksen tasapainotilaa aluksen ollessa paikallaan varsinkin sellaisissa aluksissa, jotka on suunniteltu nimenomaan tällaisen voiman soveltamista varten.

30 Tarkemmin sanottuna dynaamisen, alaspäin suuntautu van voiman ja/tai muiden ylöspäin ja alaspäin suuntautu-" vien, aluksen keulaan ja perään vaikuttavien staattisten ja dynaamisten voimien sijainti ja suuruus säädetään toisiinsa nähden niin, että kaikkien tällaisten ylöspäin 35 suuntautuvien voimien sijaintipaikka ja kaikkien tällais- t 93188 10 ten alaspäin suuntautuvien voimien sijaintipaikka saadaan lähemmäksi toisiaan Ja mieluimmin niin, että tällaiset paikat tulevat keskenään samalle kohdalle tiettyä nopeutta käytettäessä, nimenomaan nopeuden kasvaessa aluksen uppou-5 ma-asennosta pintaliukuasentoon noin 10 - 20 solmulla. Käytännössä tämä merkitsee sitä, että dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voiman kohdistumispiste tai -pisteet sijoitetaan niin Ja myös itse alus suunnitellaan siten, että sen paino, kantokyky, pintaliuku- Ja muut nostopinnat, potku-10 rin veto tai imu alaspäin looringeissa ja pohjassa ja muut sellaiset tekijät, jotka vaikuttavat erittäin tehokkaasti dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voiman kanssa, saavat aikaan aluksen tasapainotilan sen koko nopeusalueella. Alaspäin suuntautuva voima on mieluimmin yleensä 1 - 50 % 15 ja enemmän, kuitenkin mieluimmin 5 - 25 % aluksen uppouma-painosta.

Tämän keksinnön toinen näkökohta liittyy aluksen veteen koskettavan pinnan muotoilemiseen niillä erikoismenetelmillä, jotka toimivat ainutlaatuisella tavalla tä-20 män keksinnön mukaisesti dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voiman kanssa ja joita voidaan lisäksi käyttää toisistaan riippumattomina edullisella tavalla. Näitä ovat suuri syväys, suippo keula, keulauloke, keulasiipi, keulan ja perän pintaliukupinnan ja kölin muoto, perän virtauksen ero-. 25 tusvyöhyke ja peräpaarteen erotusevät ja kaksoisperära-kenne.

Tämän keksinnön mukainen keula on pintallukualusta varten sekä syvä että suippo tavanomaisten pintaliukualus-ten keulaan verrattuna ja yleensä sen muoto vaihtelee ta-30 saisesta koveraan keulan terävässä osassa vesirajan alapuolella. Aluksissa, joissa on V-pohjan käsittävä pinta-liukupinta, keulan vesirajan alapuolella olevassa terävässä osassa niissä pisteissä, jotka ovat 10 % ja 20 % keulan kohtisuoran tason ja perän kohtisuoran tason välisestä 35 etäisyydestä, rakenteen paarreleveyden suhde köliviivan i 93188 11 syväykseen on vastaavasti enintään 3 tai 4. Vastaavasti keskisyväys on sillä etäisyydellä, joka on keulan kohtisuorasta tasosta niihin pisteisiin, jotka ovat 10 % ja 20 % etäisyydestä perän kohtisuoraan tasoon, mieluimmin aina-5 kin 80 % aluksen suurimmasta syväyksestä keulan vesirajan alapuolella olevan terävän osan takana ja se voi olla yhtä suuri tai suurempi kuin perän syväys.

Tavanomaisista pintaliukualusten keuloista poiketen tämän keksinnön mukainen keulan vesirajan alapuolella ole-10 va terävä osa synnyttää vain rajoitetun nostovoiman, mikä johtuu mainitun osan muodosta. Sen sijaan tämä keulamuoto synnyttää huomattavat imuvoimat aluksen nopeuden kasvaessa, niin että keula painuu alaspäin, jolloin estetään keulan nouseminen positiiviseen pitkittäiskaltevuuskulmaan, 15 mikä on ominaista tavanomaisille pintaliukualusten keuloille. Tämä alaspäin suuntautuva voima vaikuttaa yhdessä sen dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voiman kanssa, joka kohdistuu aluksen pintaliukupintojen painopisteen taakse, tämän keksinnön mukaisen dynaamisen tasapainotilan saavut-20 tamiseksi. Alaspäin suuntautuvat voimat aluksen keulan vesirajan alapuolella olevassa terävässä osassa ja perässä "tasapainottavat" aluksen, niin että se tulee tasapainotilaan mainittujen voimien välissä vaikuttavan, ylöspäin suuntautuvan pintaliukuvoiman "tukipisteen" ympäri. Aluk-.. 25 sen perän dynaamisella voimalla on lisäksi estävä vaikutus keulan alaspäin suuntautuvaan pituuskallistukseen nähden vaikuttamalla nytkin ylöspäin suuntautuvan pintaliukuvoiman tukipisteen kautta, jolloin keula pystytään stabiloimaan, koska se voi muuten muodostaa vaaratekijän voimak-30 kaasti virtaavassa vedessä tasapainotilan ollessa nolla.

Keksinnön toinen rakenne koskee alusta, jossa on keulauloke ja keulasiipi seuraavassa selostettavia tarkoituksia varten. Sekä uloke että siipi on sijoitettu laivan keskiosan eteen, mieluimmin aluksen pituussuunnassa aluk-35 sen pitkittäiskeskiviivalle keskitettynä. Ulokeosa on 93188 12 kiinnitetty aluksen pohjaan ja suuntautuu siitä alaspäin runkoiinjaa pitkin. Tavanomaisiin aluksen perän ulokeosiin verrattuna keulauloke on sijoitettu niin, että se pitää aluksen tehokkaammin liikeradallaan (suuntavakavuus) ja 5 vähentää luisumista voimakkaassa virtauksessa. Tässä keksinnössä käytettynä, kun alus voi toimia sen tasapainotilan ollessa nolla, keulaulokkeen tärkeänä tehtävänä on halkaista alukseen suuntautuva virtaus, mikä jakaa paremmin ja vapauttaa osittain veteen koskettavaan alukseen, 10 perässä olevaan pintaan kohdistuvan virtauspaineen, mikä edistää taas virtauksen pitämistä laminaarisena ja vähentää tällöin pyörteenmuodostusta ja kitkaa. Tämä on ainutlaatuinen toiminto, jolla on ollut hyvin vähän tai ei lainkaan merkitystä aikaisemmissa pintaliukualuksissa, 15 jotka ovat pintaliu'ussa keulan kohdalla ja itse asiassa "ratsastavat" veden päällä.

Etusiipi voidaan kiinnittää edullisesti keulaulokkeen alareunaan ja tukea siihen. Etusiipi suunnitellaan yleensä niin, että sillä on aerodynaamisesti muotoiltu ja 20 matala vastusprofiili aluksen pituussuunnassa ja suhteellisen korkea kitka- ja vastusprofiili pystysuunnassa. Tästä johtuen se pystyy saamaan aikaan tietyn nostovoiman ja vaimentamaan pituuskallistusta dynaamisesti kitkan ja vastuksen kasvaessa vain minimimäärän, nimenomaan staattisiin 25 vaimentimiin, esimerkiksi painolastisäiliöihin verrattuna. On edullista, ett käytetään nuolen muotoista tai deltasii-peä, joka suuntautuu aluksen keulasta perän suuntaan etu-lakipisteestään 5 - 30 % aluksen vesiviivan pituudesta uloketta pitkin. Tässä siivessä on sen etureunojen välinen 30 kulma kummallakin puolella 1 - 15°.

Kun siipi on suunniteltu ja sijoitettu sopivalla tavalla veden virtaukseen nähden, sitä voidaan käyttää edullisesti myös dynaamisen nosto- tai laskuvoiman kohdistamiseksi alukseen aluksen keskiosan eteen aluksen pituus-35 kallistuksen säätämiseksi joko erikseen tai yhdessä tämän 951 88 13 keksinnön muiden rakennepiirteiden kanssa, pituuskallistuksen ohjaus mukaan luettuna.

Keksinnön eräänä piirteenä on pintaliukupohjan rakenne aluksen keskiosasta sen perään aluksen vakavuuden 5 lisäämiseksi nollatasapainoa käytettäessä. Tavanomaiset pintaliukualukset, jotka on "tasapainotettu perästä", ts. ne käyttävät huomattavaa pitkittäiskaltevuuskulmaa, on suunniteltu niin, että niiden syväys on aluksen keskiosan takana yhtä suuri kuin keskiosassa ja monessa tapauksessa 10 jopa suurempi. Tästä rakenteesta poiketen käsiteltävän keksinnön mukainen pohja nousee aluksen keskiosasta sen perään ainakin 25 % aluksen keskiosan syväyksestä ja pohjan nousu voi olla 50 - 100 % suurempi kuin aluksen keskiosan syväys.

15 Keksinnön eräänä piirteenä on vielä sellainen tämän keksinnön mukaan tasapainotettua alusta varten kehitetty rakenne, joka minimoi sen vastuksen, joka muodostuu normaalisti pintaliukualusten perään. Paineenpäästövyöhyke tai -pohja on järjestetty rungon veteen koskettavaan pin-20 taan aluksen perään ja se ulottuu peräpeiliin ja on muotoiltu ja sijoitettu niin, että se vähentää asteittain virtauspainetta rungon pintaliukupinnassa synnyttämättä itse samalla liikaa lisäpyörteitä ja -kitkaa. Paineenpääs-töpohja on tasainen tai kovera, ylöspäin suuntautuva lop-25 puosa rungon pohjan pintaliukupinnasta ja se menee ristiin aluksen perän kanssa, niin että se muodostaa poikittaisen takareunan. Aluksen keulasta sen perään suuntautuva pai-neenpäästöpohja on mieluimmin 5 - 25 % aluksen vesiviivan pituudesta ja 10 - 50 % aluksen keskiosan syväyksestä. 30 Poikittaisuloke voidaan sijoittaa laivan keskiosaan ja se muodostaa mieluimmin paineenpäästövyöhykkeen etuosan tai -reunan sen tehon lisäämiseksi. Paineenpäästöpohjan takareuna on suora, suuntautuu perän yli yhdensuuntaisesti perusviivan tason kanssa ja on kohtisuora aluksen pysty-35 suoraan, pituussuuntaiseen keskiviivatasoon nähden, edel- • 931 88 14 leen mainittu takareuna kohoaa ylös ulokkeesta ja on sijoitettu suunnilleen aluksen rakennevesiviivan kohdalle, mieluimmin alle 15 % etäisyydelle aluksen keskiosan syväyksestä rakennevesiviivan ylä- tai alapuolelle.

5 Keksinnön erään näkökohdan mukaan on kehitetty sel lainen kaksoisperärakenne, jossa on aluksen kummallakin puolella taaksepäin ja ylöspäin suuntautuva paarteen evä-jatke, joka saa aikaan virtauksen tasaisen ja asteittaisen erottumisen evien takapäässä, jolloin vältetään muuten 10 syntyvä vastus.

Sovellettaessa tämän keksinnön periaatetta aluksiin, saadaan suurempi pintaliukupinta ja kansileveys sekä suurempi peräosa ilman aluksen vakavuuteen (nimenomaan sen pituuskallistukseen ja sivukallistumiseen nähden) ja aluk-15 sen ohjattavuuteen liittyviä ongelmia tai kitkan ja vastuksen lisääntymättä kohtuuttomasti, jolloin hyötykuormat ovat suurempia ja aluksen suorituskyky paranee. Keksinnön eräs näkökohta liittyy siis aluksiin, joiden pintaliuku-pinnan muoto on sellainen, että se olisi epävakaa tavan-20 omaisissa pintaliukualuksissa ja myös sellaisiin aluksiin, joiden pintaliukupinnan muoto on ainutlaatuinen, kun on kysymys tällaisen pinnan koosta ja/tai sen jakautumisesta aluksen rungossa.

Tämän keksinnön eräs tärkeä näkökohta on, että käy-... 25 tetään kantopintoja aluksen rungon alla tai sen sivuilla sellaisessa kohdassa tai sellaisissa kohdissa, että saadaan sopiva alaspäin suuntautuva dynaaminen voima. Kanto-pintojen etureunat on sijoitettu aluksen liikesuuntaan ja suunnattu niin, että ne muodostavat veden kanssa sellaisen 30 tulokulman, joka synnyttää halutun alaspäin suuntautuvan voiman aluksen liikkuessa. Tällöin voidaan käyttää tavanomaisia kantopintoja, joilla on joko symmetrinen profiili tai huomattava kaltevuus nostosuunnan puolella. On kuitenkin suunniteltu nimenomaan tähän käyttötarkoitukseen sopi-35 vat, erikoisrakenteiset kantopinnat keksintöön liittyvien • 931 88 15 etujen optimoimiseksi ja ne muodostavatkin keksinnön erään rakennepiirteen.

Edellä mainittujen tavanomaisten kantopintojen eräänä rakennepiirteenä, johon ei ole kiinnitetty suurta 5 huomiota ja jolla ei ole sanottavaa merkitystä niiden tavanomaisessa käytössä, on että ne kääntävät virtauksen sen mennessä takareunan ohi alukseen kohdistuvaan nostovoimaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Kuitenkin, kun niitä käytetään käsiteltävässä keksinnössä "ylösalaisin" alaspäin 10 suuntautuvan voiman, ts. negatiivisen nostovoiman, synnyttämiseksi, tällaiset tavanomaiset kantopinnat kääntävät virtauksen ylöspäin.

Tämä voi aiheuttaa pyörteitä aluksen rungon sivulla ja perässä, mikä rajoittaa jonkin verran tämän keksinnön 15 soveltamisesta muuten saatavia etuja. Tämä epäkohta vältetään kuitenkin käyttämällä sellaista kantopintaa, joka on etuosassaan kaareva, niin että se suuntaa tietyn voiman alaspäin ja joka on lisäksi erikoismuotoiltu takaosastaan, niin että se kääntää virtauksen takareunassa kantopinnan 20 synnyttämän voiman suuntaa vastaavaan suuntaan. Kantopinnan takaosan yläpinta on kupera alaspäin takareunan suuntaan. Tämän rakenteen synnyttämä, alaspäin suuntautuva virtaus tasaa myös jossain määrin virtaukseen kohdistuvaa painetta takareunassa ja vähentää vielä vastusta.

. 25 Lisäksi on kehitetty uutta rakennetta olevat kan- topinnat, joilla on pieni vastus nimenomaan suuremmilla nopeuksilla ja joissa on matalampi pinta niiden keskiosasta takareunaan mainitun pinnan kaareutuessa ylöspäin huomattavalla pituudella kantopinnan jännettä päin. Erittäin 30 suuria nopeuksia varten kantopinnassa on suhteellisen tasainen yläpinta, joka suuntautuu etureunan kohdalta kantopinnan keskipisteeseen. Jotta saadaan aikaan sellainen voima, joka on epälineaarinen nopeuteen nähden, kantopin-tarakenteen ylä- tai alapintaan voidaan järjestää uloke 35 jänteen suuntaisena, jolloin yläpintaan sijoitettu uloke • 93188 16 vähentää voiman lisääntymistä suuremmilla nopeuksilla ja alapinnassa oleva uloke lisää voimaa.

Voidaankin todeta, että täydellisesti toteutettuna tämä keksintö muuttaa pintaliukualuksen osittain uppouma-5 alukseksi siinä mielessä, että pintaliu'ussa tämän aluksen veteen koskettavan pinnan vähentyminen on huomattavasti vähäisempää kuin tavanomaisen pintaliukualuksen veteen koskettavan pinnan vähentyminen ja suhteellisesti ehkä vain murto-osa siitä. Tämä näyttää pintaliukupintojen pe-10 rustarkoitukseen nähden taas epänormaalilta ja täysin vastakkaiselta, koska niillä pyritään sopivalla tavalla vähentämään aluksen veteen koskettavaa pintaa. On kuitenkin todettu, että tätä keksintöä sovellettaessa aluksen teho paranee tavanomaisiin pintaliukualuksiin verrattuna ja 15 että tämä parannus on jopa huomattavasti suurempi kuin aluksen suorituskyvyn lisääntymisen perusteella voidaan olettaa, mikä johtuu tasapainotilan pysymisestä muuttumattomana aluksen ollessa paikallaan ja näin ollen pienemmästä kitkasta ja vastuksesta aluksen perässä sekä pintaliu-20 kupintojen kohdalla. Pyrkimättä esittämään mitään tiettyä teoriaa näiden tuloksien perusteeksi, vaatimuksena on, että pitkittäiskaltevuuskulman ollessa nolla, kapeat, syvät keulapinnat vaikuttavat yhdessä niiden asteittain suurentuvien pintaliukupintojen kanssa, jotka suuntautuvat 25 laivan perään, virtauksen ohjaamiseksi tasaisesti pääasiassa aluksen keulasta sen perään suuntautuvalla vir-tausviivalla siten, että pyörteisyys minimoituu ja vältetään nimenomaan ilmakuplien jääminen tai kulkeutuminen rungon alle ja vähennetään tuntuvasti niitä roisketeki-30 jöitä, joita esiintyy normaalisti tavanomaisissa pintaliu-kualuksissa tai että ne eliminoidaan mahdollisesti kokonaan. Aluksen peräosassa asteittainen ja tasainen paineen-päästö, joka liittyy edellä selostettuun pintaliukupintojen järjestelyyn, minimoi lisäksi aluksen perässä taval-35 lisesti esiintyvän kitkan ja vastuksen.

17 951 88

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 on alusta esittävä ääriviivapiirros, johon on liitetty voimakaavio, joka havainnollistaa voimien vai-5 kutusta alukseen sen pituussuunnassa käsiteltävään keksin töön liittyen.

Kuvio 2 on samanmittainen kuva keksinnön mukaisesta aluksesta oikealta puolelta.

Kuvio 3 on sivukuva kuvion 2 esittämästä aluksesta 10 oikealta puolelta.

Kuvio 4 on pohjapiirros kuvion 2 mukaisesta aluksesta.

Kuvio 5 on poikkileikkaus kuvion 3 esittämän aluksen peräosasta perän suuntaan linjaa 5-5 pitkin.

15 Kuvio 6 on poikkileikkaus kuvion 3 esittämän aluk sen peräosasta perän suuntaan linjaa 6-6 pitkin.

Kuvio 7 on poikkileikkaus kuvion 3 esittämän aluksen keulaosasta perän suuntaan linjaa 7-7 pitkin.

Kuvio 8 on poikkileikkaus kuvion 3 esittämän aluk-20 sen keulaosasta keulan suuntaan linjaa 8-8 pitkin ja katkoviiva esittää poikkileikkausta keulaosasta linjasta 8 - 8 keulan suuntaan kohdassa 1/2 (kuvion 3 esittämään alukseen pituussuunnassa merkittyjen kohtien 1 ja 2 puolivälissä ).

... 25 Kuvio 9 on samanmittainen kuva keulasta kuvioiden 1 - 3 leikkauslinjasta 8-8 keulan suuntaan alhaalta päin ja esittää uloketta ja keulasiipeä keulan pohjaan kiinnitettyinä .

Kuvio 10 on suurennettu osakuva kuvion 8 esittämän 30 poikkileikkauksen alaosasta.

Kuvio 11 on samanmittainen kuva kuviosta 9, mutta esittää keulassa olevan keulasiiven erästä rakennevaihtoehtoa .

Kuvio 12 on osakuva kuvion 2 esittämästä keulasta 35 ja esittää siihen kiinnitettyä keulasiiven erästä raken- 18

g 7 1 o Q

J O \ 'JQ

nevaihtoehtoa.

Kuvio 13 on suurennettu poikkileikkaus kuvion 11 linjaa 13 - 13 pitkin ja esittää keulasiiven poikkileikkausta.

5 Kuvio 14 esittää kuvioiden 2-4 mukaisen aluksen perää.

Kuvio 15 on osapoikkileikkaus kuvion 14 esittämästä perästä ulospäin linjaa 15 - 15 pitkin ja esittää kanto-pintaa ja sen liittymistä alukseen.

10 Kuvio 16 on suurennettu poikkileikkaus kuvion 15 linjaa 16 - 16 pitkin ja esittää kantopintaa poikkileikkauksena .

Kuvio 17 on suurennettu poikkileikkaus kantopinnan eräästä rakennevaihtoehdosta, joka kuuluu osana tähän kek-15 sintöön.

Kuvio 18 on ääriviivapiirros aluksesta ja esittää sen pintaliukupinnan muotoa ja alaspäin suuntautuvan voiman synnyttävien laitteiden keskinäistä sijaintia.

Kuvio 19 on ääriviivapiirros aluksesta ja esittää 20 toista pintaliukupinnan rakennemuotoa sekä alaspäin suuntautuvan voiman synnyttävien laitteiden keskinäistä sijaintia.

Kuvio 20 on ääriviivapiirros aluksesta ja esittää vielä erästä pintaliukupinnan rakennemuotoa sekä alaspäin 25 suuntautuvan voiman synnyttävien laitteiden keskinäistä sijaintia.

Kuvio 21 on ääriviivapiirros aluksen perästä ja esittää kantopinnan erästä rakennevaihtoehtoa ja kiinnitys j ärj estelyä.

30 Kuvio 22 on suurennettu samanmittainen kuva alhaal ta päin kuvioiden 2-4 esittämän aluksen perästä (kanto-pintaa ja tukia ei ole esitetty) ja esittää pöhjaulokkeen ja paarre-evän erästä rakennevaihtoehtoa aluksen pohjan takaosassa.

93188 19 Tätä keksintöä sovellettaessa käsiteltävät pinta-llukualukset ovat aluksia, joissa niille suunnitellulla nopeudella dynaaminen nosto on huomattava ja vastaa ainakin viittä prosenttia aluksen painosta ja joiden painopis-5 te on käytettäessä niitä normaaliin tapaan, ainakin yhtä korkea kuin aluksen ollessa paikallaan. Mainittuihin aluksiin kuuluvat myös ns. puolipintaliukualukset, jotka synnyttävät uppoumapainoon nähden pienemmän nostovoiman, joka on 10 tai mahdollisesti jopa 20 tai 40 % uppoumapainosta 10 ja täyspintaliukualukset, joissa dynaaminen nosto voi olla 1/2 - 2/3 aluksen painosta tai jopa 90 %. Normaaliin tapaan käytettäessä täyspintaliukualuksen painopiste on suunnitellulla nopeudella korkeampi kuin aluksen ollessa paikallaan ja aluksen veteen koskettava pinta voi olla 15 vain kolmasosa aluksen lepotila-arvosta tai pienempikin. On huomattava, että tällä keksinnöllä saatavia etuja voidaan hyödyntää puolipintaliukualuksissa ja näiden etujen voidessa olla niissä yhtä huomattavia kuin sellaisissa aluksissa, joissa on suurempi pintaliukuvoimapotentiaali 20 aluksen painoon nähden.

Tämän keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi kuvataan ensin niitä voimia, jotka vaikuttavat normaalisti pintaliukualukseen sen liikkuessa ja selostamalla sitten tämän keksinnön mukaan alukseen kohdistuvien voimien yh-25 teisvaikutusta. Kuvio 1 esittää pintaliukualukseen la vaikuttavien eri voimien luonnetta ja suuntaa. Näihin voimiin kuuluvat aluksen ja sen lastin paino W, joka vaikuttaa painopisteen kautta ja veden aluksen veteen koskettavaan pintaan kohdistama, ylöspäin suuntautuva kantovoima B, 30 joka vaikuttaa yhteisesti nestekeskiön kautta. Kun alus on paikallaan, painopiste ja nostekeskiö ovat yleensä samalla * kohdalla.

Aluksen liikkuessa pintaliukuvoima PF vaikuttaa ylöspäin pintaliukupintoja 2a pitkin ja yhteisesti tämä 93188 20 voima vaikuttaa painepisteeksi nimitetyn kohdan kautta. Myös tavanomaisten pintaliukualusten ollessa pintaliu-ussa, ne nousevat ylöspäin vedestä, kunnes pintaliukuvoima tasapainottuu nostovoiman vähentyessä, mikä johtuu aluk-5 sen veteen koskettavan pinnan pienentymisestä (tai vesi-viivan alentumisesta) noususta johtuen. Tavanomainen pin-taliukualus nousee tavallisesti ylöspäin niin kauan, että sen veteen koskettava pinta on vain kolmasosa tai vähemmän sen veteen koskettavasta pinnasta aluksen ollessa paikal-10 laan (kun aluksen kantokyky vastaa aluksen koko painoa). Tämän jälkeen kantovoima laskee pintaliu'ussa pintaliuku-voiman korvatessa sen. Näiden pintaliukuvoimien sijainti ja myös niiden suuruus voidaan säätää aluksen pituussuunnassa sijoittamalla tällaista pintaa enemmän tai vähemmän 15 aluksen keulaan tai perään ja muuttamalla tällaisten pintojen kaltevuus- tai tulokulmaa pituussuunnassa ja/tai V-pohja-alusten ollessa kyseessä muuttamalla niiden poi-kittaiskaltevuutta (sitä nimitetään "pohjan nostamiseksi tai laskemiseksi").

20 Aluksen rakenteesta riippuen muut voimat voivat vaikuttaa erisuuruisina aluksen keulaan ja perään, mikä vaikuttaa puolestaan sekä aluksen tasapainotilaan että sen nousuun ja laskuun. Eräs tärkeä voima on alaspäin suuntautuva imuvoima, joka johtuu negatiivisesta paine-erosta 25 (negatiivisesta nostosta) DP, joka syntyy aluksen pohjaan ja kylkiin vesiviivan (loorinkien) alapuolelle näitä pintoja pitkin tapahtuvan virtauksen vaikutuksesta. Yleensä, mitä suurempi aluksen veteen koskettava pinta on, nimenomaan pystysuunnassa, sitä suurempi on negatiivinen nosto 30 alaspäin suuntautuvasta imusta aluksen pohjassa ja loorin-geista. Liian suuri negatiivinen nosto keulapinnoista voi aiheuttaa aluksen kallistumisen keulaan päin, ts. alus joutuu negatiiviseen pitkittäiskaltevuuskulmaan. Tässä tilassa oleva alus, jota nimitetään "keulalastissa olevak-35 si", työntyy keulastaan herkästi veden alle ja kaatuu.

t 93188 21

Aluksen tasapainotila pintaliu'ussa vaihtelee pituussuuntaisten voimien keskinäisen jakautumisen, varsinkin aluksen nopeuden mukaan valhtelevlen dynaamisten voimien ollessa kyseessä. Esimerkiksi muuttamalla pintalluku-5 voimien muotoa, niin että aluksen keulaosaan (rungon etuosaan) saadaan suhteellisesti enemmän pintaliukuvoimaa plntallu'ussa, lisääntynyt keulavoima nostaa keulaa perään nähden ja suurentaa aluksen pitkittäiskaltevuuskulmaa. Lisäämällä keulan terävyyttä ja keulan pystysuoraa, veteen 10 koskettavaa pintaa (syvyyttä) imuvoimat saadaan kasvamaan näissä pinnoissa, jolloin muodostuu negatiivinen nosto ja keula saadaan laskemaan perään nähden.

Tämän keksinnön mukaan aluksen keulasta sen perään suuntautuvia lisävoimia kohdistetaan alukseen niiden vai-15 kuttaessa aluksen tasapainoon ja niiden omatessa muita seuraavassa selostettavia toimintoja. Näihin voimiin kuuluvat dynaaminen, alaspäin suuntautuva voima NL (negatiivinen nosto), joka saadaan aikaan kantopinnalla 3a, joka nähdään kuvion 1 esittämän aluksen peräosassa ja keulasii-20 ven 35a, joka nähdään mainitun aluksen keulassa, ylöspäin kohdistama voima L (nosto). Nämä voimat voidaan säätää aluksen pituussuunnassa tämän keksinnön mukaan seuraavassa selostettavalla tavalla.

Pintaliukualuksia suunniteltaessa on otettava huo-25 mioon tietyt pääasiat, joihin kuuluvat suuntavakavuus, aluksen vakavuus sen keulasta perään ja aluksen kyky kestää sivukallistus-, pituuskallistus-, luisumis- ja aalto-voima kovassa merenkäynnissä. Tämän vuoksi alukseen liittyvät voimat järjestetään yleensä niin, että alus on pin-30 taliu'ussa "perälastissa" tavallisesti 2-6“ aluksen vakavuuden säilyttämiseksi aallokossa, niin ettei keula pääse työntymään liikaa aaltoihin ja lisäksi aluksen suunta-ja poikittaisvakavuuden säilyttämiseksi. Kuten jo aikaisemmin mainittiin, tästä aiheutuu paljon kitkaa ja vas-35 tusta.

» t 93188 22

Sen sijaan tätä keksintöä sovellettaessa pitkit-täiskaltevuuskulma voi olla alle 2° ja mieluimmin 0* tai se voi olla jopa pieni negatiivinen kulma, esimerkiksi-50, haluttaessa vähentää esimerkiksi pituuskallistusta 5 kovassa aallokossa aluksen säilyttäessä tällöin kuitenkin vielä vakavuutensa. Tavanomaisesta käytännöstä poiketen, jolloin alus pyritään nostamaan ylöspäin suuntautuvien voimien avulla maksimiarvoon, tässä keksinnössä alukseen kohdistetaan tietty alaspäin suuntautuva voima aluksen 10 saamiseksi lähemmäksi tasapainotilaa ja sen vakavuuden parantamiseksi. Kun alus on suunniteltu asianmukaisesti, se pystyy liikkumaan kovassa aallokossa vakaana, niin ettei sen keula työnny veden alle ja aluksen säilyttäessä suunta- ja poikittaisvakavuutensa. Monet tavanomaiset pin-15 taliukualukset voivat myös hyödyntää tätä keksintöä, joissakin tapauksissa kuitenkin vain vähän.

Koska nyt käsiteltävä keksintö koskee kaikkia pin-taliukualuksia - sekä erikoisrakenteisia että tavanomaisia aluksia - dynaaminen, alaspäin suuntautuva voima kohdis-20 tetaan strategisesti aluksen keulasta sen perään pituus-suuntaista, pystysuoraa keskiviivatasoa pitkin tietyssä suhteessa muihin alukseen vaikuttaviin voimiin ja erityisesti pintaliukuvoimiin nähden, niin että alus saadaan lähemmäksi sitä tilaa, jossa sen pitkittäiskaltevuuskulma 25 on nolla.

#

Kuviot 18 ja 19 havainnollistavat tätä periaatetta ja keskittyvät vain aluksen ylöspäin suuntautuviin pintaliukuvoimiin. Kuviossa 18 aluksen keulaosassa Ib olevat pintaliukupinnat 2b ovat melko kuperia, joten ne muodos-30 tavat alukseen kohdistuvalle virtaukselle huomattavan nou-• sun keulassa, mikä synnyttää suuret pintaliukuvoimat aluk sen keulaosaan ja vain pienemmät voimat kuperan osan taakse. Näin ollen pintaliukuvoimat ovat aluksen etuosassa, esimerkiksi kohdassa F-l. Näiden voimien tasapainottama-35 seksi ja näin ollen aluksen tasapainotilan säilyttämseksi 93188 23 kohdistetaan dynaaminen, alaspäin suuntautuva voima, joka on saatu aikaan mieluimmin kantopinnalla 3b, lähemmäksi aluksen keulaosaa kuviossa esitetyllä tavalla laivan keskikohtaan tai siitä hieman keulaan päin. Edellisestä ku-5 viosta poiketen kuviossa 19 esitetyn aluksen le pintaliu-kupinta 2c on paljon loivempi ja aluksen keulassa on pienempi nousu, niin että pintaliukuvoimat ovat nyt lähempänä aluksen perää, esimerkiksi kohdassa F-2. Kantopinnan 3c synnyttämä alaspäin suuntautuva voima on nyt siis taaem-10 pana, ts. jonkin verran laivan keskikohdasta perän suuntaan.

Monimutkaisempi tasapainorakenne esitetään kuviossa 20 ja nytkin tarkastellaan vain pintaliukuvoimia. Aluksen Id keulassa on pintaliukupinta 2d, joka muistuttaa kuvios-15 sa 18 esitettyä pintaliukupintaa ja synnyttää sellaisen pintaliukuvoiman, jonka sijainti- tai painepiste on lähempänä keulaa, sekä uloke, joka toimii aluksen perässä olevan paineenpäästövyöhykkeen kanssa (selostetaan yksityiskohtaisesti myöhemmin) ja jonka tehtävänä on myös keskit-20 tää tietty pintaliukuvoima ulokkeen 4d eteen. Ylöspäin suuntautuvien pintaliukuvoimien tasapainottamiseksi, niin että alus saadaan pysymään tasapainotilassa pintaliu'un aikana, alaspäin suuntautuvat dynaamiset voimat voidaan jakaa kahdeksi komponentiksi, siis keulakomponentiksi, .. 25 jonka kantopinta 3d-l synnyttää keulan ja aluksen keskiosan väliin ja peräkomponentiksi, jonka aluksen perässä oleva kantopinta 3d-2 synnyttää. Kummankin komponentin voima ja tarkka sijainti voidaan säätää keskenään ja yhdessä alukseen vaikuttaviin pintaliuku- ja muihin voimiin 30 nähden aluksen tasapainotilan ja vakavuuden säilyttämiseksi' si pintaliu'un aikana.

Alukseen kohdistettavan alaspäin suuntautuvan voiman suuruus vaihtelee lähinnä aluksen painon, tilavuuden (kantokyvyn) ja sen veteen koskettavan pinnan sekä aluksen 35 pintaliukunopeudella synnyttämän pintaliukuvoiman suuruu- » · 24 931 88 den mukaan. Tämän keksinnön mukaan on toivottavaa, että pintaliukunopeudella aluksen veteen koskettavan pinnan todellinen pinta-alavähennys pidetään alle kahtena kolmasosana siitä vähennyksestä laskettuna aluksen veteen kos-5 kettavan pinnan määrästä aluksen ollessa paikallaan), johon aluksella päästään ilman alaspäin suuntautuvaa voimaa. Vakavuuden ja tasapainotilan pitäisi parantua jatkuvasti käytettäessä suurempaa alaspäin suuntautuvaa voimaa, joka pitää aluksen veteen koskettavan pinnan lisäyksen 50 % 10 pienempänä ja mieluimmin 5 ja 25 %:n välillä aluksen veteen koskettavan pinnan normaalista pienentymisestä (kun voimaa ei kohdisteta). Haluttaessa voidaan alaspäin suuntautuvaa voimaa kohdistaa riittävästi alukseen sen veteen koskettavan pinnan koon lisäämiseksi jopa 150 % ja 175 % 15 suuremmaksi kuin se pinta, joka aluksella on, kun se on paikallaan, mistä voi olla tiettyä etua suurilla nopeuksilla ja kovassa aallokossa liikkuville aluksille

Hyvänä ohjeena täyspintaliukualusten ollessa kyseessä voidaan pitää sitä, että voima voidaan suhteuttaa 20 aluksen uppoumapainoon, ts. aluksen todelliseen painoon, kun alus ei ole vedessä. Alaspäin suuntautuva voima on mieluummin 1 - 15 % tai enemmän, mutta mieluimmin 5 -25 % uppoumapainosta. Puolipintaliukualuksissa alaspäin suuntautuva voima on yleensä pienempi, kuitenkin ainakin 25 5 % aluksen uppoumapainosta, mutta mieluimmin 8 - 25 %.

Edellä esitetty yleisselostus aluksista, joiden pintaliukupinta, köliviivat ynnä muut osat ovat muodoltaan erilaisia, havainnollistaa, kuinka tämän keksinnön mukaista dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voiman käsitettä voi-30 daan soveltaa tavanomaisiin aluksiin siihen liittyvien etujen hyödyntämiseksi eriasteisena. Kuitenkin uusien alusten kohdalla suositetaan aluksen suunnittelemista kussakin tapauksessa "räätälintyönä", jolloin keksintö voidaan hyödyntää kokonaan, nimenomaan sisällyttämällä ti 25 931 88 aluksen rakenteeseen yksi tai useampia multa sellaisia piirteitä, jotka liittyvät osana tähän keksintöön.

Eräs esimerkki erikoissuunnitellusta aluksesta esitetään kuvioissa 2, 3 ja 4, joissa dynaamisen, alaspäin 5 suuntautuvan voiman yksi komponentti on sijoitettu laivan perään, jolloin saadaan aluksen tehoon ja rakenteeseen liittyviä erikoisetuja, joita selostetaan seuraavassa. Alus 1 käsittää rungon 5, jonka keulassa on pystysuora keulaosa 6, joka rajaa keulan kärjessä sen pisteen, joka 10 on vesiviivan kohdalla aluksen ollessa kuormitettu aluksen rakenteesta riippuen, ja jonka perässä on pystysuora perä-osa 7 siinä takimmaisessa pisteessä, jossa aluksen perä liittyy rakennevesiviivaan. Näiden kahden pystysuoran osan välinen etäisyys muodostaa aluksen pituuden vesiviivan 15 kohdalla. Aluksen vesiviivan pituus on tässä esimerkissä 150 jalkaa (30,5 m). Rungon kuvaamiseksi lähemmin tämä pituus on jaettu esitetyllä tavalla 10 samanlevyiseksi asemaksi (kumpikin pystysuora osa muodostaa tällöin yhden aseman) jokaisen aseman ollessa siis 10 % aluksen pituu-20 desta.

Vesiviivan yläpuolelle suuntautuvat rungon 5 sivu-seinämät 8 kohtaavat toisensa keulassa 9 ja suuntautuvat aluksen perään niiden maksimileveyden ollessa suunnilleen keulamittaluodin 6 kohdalla. Tämän jälkeen sivuseinämät 25 jatkuvat yhdensuuntaisina perään 10. Kummankin sivuseinä- män alareuna liittyy pintaliukupohjaan 11 rungon pohjaosassa ja muodostaa paarrelinjan 12, jota on mieluimmin nostettu ylöspäin muodostamalla siihen pieni uloke tai evä 13 (nähdään selvemmin kuvioissa 14 ja 22) vesivirtauksen 30 ohjaamiseksi pintaliukupohjaa 11 pitkin. Ulokkeen 13 sy- ·: vyys alittaa mieluimmin yhden jalan (30,5 cm) ja on mie luimmin 1/8" (3 mm) - 3" (75 mm). Nostettu paarrelinja 12 ulottuu aluksen pituussuunnassa suunnilleen asemalta 1 perään ja aseman 2 kohdalla edessä nostettu paarrelinja 35 toimii lähinnä roiskeosana ylöspäin suuntautuvan vesisuihkun kääntämiseksi. Vesiviivan yläpuolella oleva uloke 14

>« I

93188 26 ulottuu myös kumpaakin sivuseinämää 8 pitkin suunnilleen asemalta 1 aluksen perään.

Pintaliukupohja 11, joka ulottuu suunnilleen aluksen vesiviivan koko pituudelle, on yleensä V-muotoinen sen 5 kärjen ollessa köliviivan kohdalla. Kuten varsinkin kuvioista 5-8 voidaan nähdä, pintaliukupohja 11 alkaa ensin hyvin terävänä V-muotona keulan pystysuoran osan 6 kohdalta ja levenee sitten asteittain ulospäin, kunnes se muodostaa keulamittaluodin 6 kohdalla 15,25° nousevan poh-10 jakulman. Nousevat pohjakulmat ovat asemilla 7-9 vastaavasti 13,5°, 9,75° ja 5,25°. Aluksen peräosassa suunnilleen keulamittaluodin 6 kohdalla köliviivan 15 rakennesy-väys on 51,7" (132 cm), ja köliviiva on suunnilleen vaakasuora, ts. yhdensuuntainen aluksen perustason kanssa, 15 vaikka se voi tarpeen mukaan olla myös jonkin verran kovera.

Kolmion muotoinen ja yhdessä tasossa oleva keski-pohja 16 suuntautuu suunnilleen keulamittaluodin 6 kohdalla olevasta kärkipisteestään aluksen perään jonkin verran 20 nousevassa kulmassa aluksen perustasoon nähden. Poikit-taissuunnassa keskipohja 16 on likipitäen yhdensuuntainen aluksen perustason kanssa. Aluksen perustaso on se taso aluksen suurimman syväyksen kohdalla, joka on sekä kohtisuora aluksen pituussuuntaiseen pystysuoraan keskiviiva- .25 tasoon nähden että yhdensuuntainen aluksen rakennevesiviivan kanssa.

Keskipohjan 16 etukärki on mieluimmin aluksen suurimman syväyksen kohdalla tai siitä jonkin verran aluksen perään päin. Keskipohja 16 leikkaa pintaliukupohjan 11 30 harjaviivan tai kärkiosan ja muodostaa tällöin kaksi pro- • jektioviivaa 17, jotka poikkeavat toisistaan perän suuntaan. Sekä V-muotoinen pohja 11 että keskipohjaosa 16 päättyvät aseman 9 kohdalla poikittaisulokkeeseen 4, joka on paarteiden 12 välissä. Kun pohjan 11 ja pohjan 16 kal- 35 tevuudet säädetään sopivalla tavalla toisiinsa nähden, pohja 16 voidaan sijoittaa niin, että se katkaisee tarpeen • 93188 27 mukaan kokonaan pohjan 11 poikittaisulokkeen 4 kohdalla, kuten kuvion 22 kohdassa 16a esitetään. Ulokkeen 4 kohdalla pohjan 11 syväys on 11,8" (30 cm).

Tästä johtuen pohjan kokonalsmuoto on aluksen kes-5 klosasta alkaen sen pituussuunnassa pääasiassa tasainen ja nousee asteittain aluksen perän suuntaan mieluimmin ainakin 25 % aluksen keskiosan syväyksestä ja paremman vakavuuden saamiseksi alukselle aluksen pitkittäiskalte-vuuskulman ollessa nolla ainakin 50 % ja mieluimmin 75 % 10 aluksen keskiosan syväyksestä. Tässä esimerkissä nousu aluksen perään on keskiosan syväyksestä 100 % ja se voi tarvittaessa olla jonkin verran suurempikin (ts. vesivii-van yläpuolella). Pohjan nousu aluksen keskiosasta sen perään on pituussuunnassa mieluimmin suunnilleen lineaari-15 nen tai vähän kovera eikä suurta kuperuusastetta käytetä tällöin. Jos pohjassa on jonkin verran kuperuutta, pinta-liukupohja on aluksen keskiosan kohdalta perän suuntaan poikittaissuunnassa paarreviivojen välissä poikittaisessa pystytasossa keskisyväykseltään puolet aluksen keskiosan 20 ja perän takareunan välisestä etäisyydestä ja enintään 50 % suurempi kuin syväys linaarisen projektion kohdalla aluksen keskiosan (asema 5) suurimman syväyspisteen ja perän takareunan suurimman syväyspisteen välissä ja mieluimmin enintään 25 % suurempi.

.. 25 Poikittaissuunnassa asemalta 5 perän suuntaan tämän keksinnön mukaisten alusten paarreleveys on edullista tehdä suhteellisen suureksi ja mieluimmin yhtä suureksi tai suuremmaksi kuin aluksen keskiosan paarreleveys. Kuvioiden 2-4 esittämässä aluksessa paarreleveys on aluksen kes-30 kiosassa 322" (818 cm) ja asemalta 7 perän takareunaan ;« 341,4" (867 cm).

• ♦

Kuten kuviosta 2 voidaan parhaiten nähdä, uloke 4 suippenee lineaarisesti korkeudeltaan korkeimmasta pisteestään, joka on aluksen pituussuuntaisen keskiviivan 35 kohdalla, kummankin paarteen 12 suuntaan ja on samalla • · 28 931 88 kohdalla evien 13 kanssa. Vaihtoehtoisesti uloke 4 voi olla vaakasuora paarteiden välissä, kuten kuviossa 22 esitetään ja tässä tapauksessa onkin järjestetty siltaevä 18, joka on muotoiltu niin, että se johtaa ulokkeen 19 vir-5 tauksen, joka liikkuu aluksen perän suuntaan, paarteita pitkin. Ulokkeen syvyys (keskiviivan kohdalta mitattuna) on tässä esimerkissä 3,4" (8,6 cm) ja se valitaan suhteessa aluksen kokoon, mutta se voi vaihdella paljonkin ja on mieluimmin 5 - 500 mm tai se voi olla 0,001 % - 15 % 10 aluksen syväyksestä.

Potkurit 20 on sijoitettu köliviivan molemmille puolille heti pintaliukupohjan 11 alle, mieluimmin paar-repalkin kohdalle tai 50 % etäisyydelle siitä ulokkeen 4 eteen. Kunpotkurit on sijoitettu tällä tavalla, niiden 15 synnyttämä purkaus pyrkii "pyyhkäisemään pois" pyörrevirrat ja sen pyörteisyyden, jota muodostuu helposti ulokkeiden kohdalle nimenomaan pienemmillä nopeuksilla, joten ulokkeen teho paranee. Lisäksi uloke pyrkii poistamaan potkurien synnyttämää pyörrevirtausta aluksen perän pin-20 taliukupinnoista, mikä vähentää vielä sitä kitkaa ja pyör-teisyyttä, joka liittyy yleensä pintaliukualuksen alla oleviin potkureihin.

Paineenpäästöpohja 21 suuntautuu ulokkeen 4 taakse. Poikittaissuunnassa paineenpäästöpohja on 21 kohtisuora 25 pituussuuntaiseen, pystysuoraan keskiviivatasoon nähden ja suuntautuu joko kuperana tai esitetyllä tavalla suorana tasona korkeimpaan kohtaansa, joka on sen päätepiste takareunassa 22 perän pystysuorassa osassa 7. Takareuna 22, joka on yhdensuuntainen perustason kanssa ja poikittain 30 aluksen pituussuuntaiseen keskiviivatasoon nähden, muodos- >· taa paineenpäästöpohjan 21 ja peräpeiliseinämän 23 yhtymä- kohdan. Maksimitehon saamiseksi paineenpäästöpohjan 21 pinta on siinä tasossa tai sen tason yläpuolella, joka suuntautuu ulokkeen 4 ja takareunan 22 väliin ja ulokkeen , · li 931 88 29 ja takareunan välissä tällainen pinta on takareunan 22 vaakatason alapuolella.

Paineenpäästöpohjan nousu aluksen keulasta sen perään on mieluimmin ainakin kymmenesosa aluksen syväyksestä 5 sen keskiosassa, mutta se voi olla jopa puolet syväyksestä. Takareunan 22 tulisi sijaita pystysuunnassa aluksen rakennevesiviivan yläpuolella tai alapuolella sellaisella etäisyydellä, joka on alle 50 %, mieluimmin alle 25 % aluksen suurimmasta syväyksestä, mainitun etäisyyden olio lessa kuitenkin mieluimmin 10 %. Paineenpäästöpohjan 21 tulisi ulottua aluksen keulasta sen perään niin pitkälle, että se vapauttaa asteittain ja tasaisesti sen pintaliuku-paineen, joka kohdistuu veteen ennen uloketta, jolloin pintaliukualuksen perässä tavallisesti esiintyvä pyörtei-15 syys ja vastus saadaan tuntuvasti pienemmäksi. Tämä on mieluimmin ainakin sellainen vaakaetäisyys, joka on 5-20 % aluksen vesiviivan pituudesta. Tässä esimerkissä paineenpäästöpohjan pituus aluksen keulasta sen perään on 10 % vesiviivan pituudesta ja se nousee 15,4" (39,1 cm) 20 syväyksestä 3,4 " (8,6 cm) etäisyydelle vesiviivan alapuolella, siis 23,2 % aluksen keskiosan syväyksestä.

Kaksi peräholvia 24 on sijoitettu perän pystysuoran osan 7 taakse rungon 5 molemmille puolille kummankin käsittäessä kantaosan 25, joka suuntautuu peräpeilin seinä-. 25 män 23 taakse takareunan 22 yläpuolelle. Kumpikin kantaosa 25 kaareutuu vähän ylöspäin sekä perän puolella että aluksen sisäpuolen suuntaan ja on sijoitettu jonkin verran rakennevesiviivan yläpuolelle, niin että alukseen saadaan lisää pitkittäisvakavuutta pituuskallistusta vastaan kan-30 taosien 25 "työntäessä" vettä vasten, kun aluksen keula :* nousee ylös.

Kummallakin puolella oleva paarrelinjaevä 13 suuntautuu perään päin takareunan 22 yli ja kaareutuu ylöspäin kummankin kantaosan ulkoreunoja pitkin tiettyyn pisteeseen 35 rakennevesiviivan yläpuolelle nostettuja paarrelinjoja 931 88 30 pitkin tapahtuvan virtauksen erottamiseksi tasaisesti aluksen perässä.

Kummankin peräholvin 24 sisäseinämät 26 ovat yhdensuuntaisia aluksen pituussuuntaisen keskiviivan kanssa ja 5 kumpikin liittyy peräpeiliseinämään 23, jolloin aluksen sisäpuolelle muodostuu syvennys kantopinnan 3 kiinnitys-tukia 27 varten. Tuet 27 voi olla varustettu tappilaake-reilla (ei esitetty), jotka on kiinnitetty peräholvin 24 sisäseinämiin ja kääntyvät sellaisen akselin ympäri, joka 10 on vaakasuora perusviivan tasoon nähden ja poikittain aluksen pituussuuntaiseen keskiviivaan nähden. Kuviossa 16 esitetyllä tavalla tuet 27 vastaavat poikkileikkausmuo-doltaan kantopintaa ja niissä on samalla tavalla kaarevat pinnat jänteen ollessa suunnilleen yhdensuuntainen aluksen 15 pituussuunnan kanssa. Tukien 27 alapäät on kiinnitetty kantopintaan 3 ja ne tukevat sen. Tiettyjä laitteita (ei esitetty), esimerkiksi hydraulisia mäntiä, voidaan käyttää tukien 27 yhdistämiseksi peräpeiliseinämään 23, niin että tukien pyöriinisasento voidaan säätää ja kääntää kantopinta 20 3 tällöin erilaisiin tulokulmiin. Vaihtoehtoisesti kanto- pinta 3 ja sen tuet voidaan kiinnittää pysyvästi etukäteen määrättyyn asentoon asianomaista alusta varten.

Kantopinta 3 on poikittain aluksen pituussuuntaiseen, pystysuoraan keskiviivatasoon nähden ja suunnilleen 25 yhtä suuri sen kummallakin puolella. Kantopinnan pituus-suuntainen sijainti alukseen nähden on mieluimmin sellainen, että sen etureuna on takareunan 22 kohdalla ja jonkin verran sen alapuolella niiden välisen pyörteisyyden välttämiseksi, mieluimmin ainakin 6" (15 cm) takareunan 22 30 alapuolella, mutta, mikäli mahdollista, ei kuitenkaan niin • alhaalla, ettäaluksen syväys kasvaa. Jos aluksessa on ulo kerakenne, esimerkiksi uloke 4, kantopinta olisi sijoitettava vaakasuoraan ulokkeen alareunan alapuolelle. Aluksen pituussuunnassa kantopinnan etureuna sijoitetaan pysty- 93188 31 suoraan asentoon aluksen takareunaan, esimerkiksi takareunaan 7.

Seuraavassa yksityiskohtaisemmin selostettavalla tavalla kantopinnan 3 jänne on suunnilleen yhdensuuntainen 5 vaakatason kanssa tai muodostaa sen kanssa pienen kulman. Muuttamalla tukien 27 pyörimisasentoa kantopinnan asento vaakatasoon nähden (ja näin ollen virtaussuuntaan nähden) voidaan säätää mieluimmin ±10 - 20° rajoissa.

Kantopinta tai kantopinnat voidaan sijoittaa sivu-10 suunnassa aluksen pituussuuntaiseen keskiviivaan nähden tarpeen mukaan eri tavoilla, niin että niiden resultantti-voima tietyssä pisteessä aluksen pituussuunnassa on keskiviivalla. Näin ollen, kuten edellä on esitetty, yksi kantopinta voi ulottua keskiviivan yli, niin että keski-15 viivan kummallekin puolelle siitä tulee yhtä suuri osa. Vaihtoehtoisesti erillinen kantopinta voidaan sijoittaa keskiviivan kummallekin puolelle samanlaiselle etäisyydelle siitä, kuten kuviossa 21 esitetään. Tämän rakenteen mukainen kantopinta-asennus on erittäin edullinen perän 20 eteen suoritettavia järjestelyjä varten. Kumpikin kanto-pinta 3e kiinnitetään runkoon hydrodynaamisesti muotoilluilla tukiosilla 27e etukäteen määrätyllä tavalla suunnattuna (tulokulma) virtaukseen nähden.

Kantopinta on suositettava laite alaspäin suuntau-25 tuvan voiman synnyttämiseksi tämän keksinnön edellyttämällä tavalla. Tätä tarkoitusta varten kantopinta voi olla symmetrinen ja synnyttää näin ollen alaspäin suuntautuvan voiman muodostamalla tietyn tulokulman virtauksen kanssa kantopinnan takareunan ollessa sen etureunan yläpuolella 30 poikittain virtaussuuntaan nähden katsottuna. Tehon lisää- ·· miseksi kantopinnan kaarevuutta voidaan lisätä sen alas- • · päin suuntautuvalla puolella negatiivisen noston (alaspäin suuntautuvan voiman) synnyttämiseksi ja tarvittaessa mainittua negatiivista nostoa voidaan vielä lisätä tiettyä 35 tulokulmaa käyttämällä. Kantopinnan profiili on mieluimmin • · 93188 32 sellainen, että alaspäin suuntautuva voima voidaan maksimoida ja minimoida muodostuva vastus laajalla tulokulma-alueella negatiivisessa suunnassa (etureunan ollessa laskettu alaspäin takareunaan nähden) tulokulman ollessa täl-5 löin enintään 10° ja myös laajalla nopeusalueella. Kanto-pinnan oletetaan lisäksi toimivan tehokkaasti myös positiiviseen suuntaan (etureunan ollessa nostettu ylös) 5° tai sitä suuremmalla tulokulma-alueella ylöspäin suuntautuvan voiman synnyttämiseksi. (Tällainen ylöspäin suuntau-10 tuvan voiman synnyttämismahdollisuus voi olla edullinen joissakin tapauksissa tämän keksinnön mukaisissa aluksissa pituuskallistusvoimien kumoamiseksi kovassa aallokossa.) Näitä tarkoituksia varten käytetään erikoisrakenteista kantopintoja, jotka muodostavat toisen osan tästä keksin-15 nöstä ja minimoivat vastuksen sekä edistävät samanaikaisesti uudella tavalla aluksen tasapainon ylläpitämistä sekä pyörretilan ja aluksen runkopintoihin suuntautuvan virtauksen yhteisvaikutuksen eliminoimista, nimenomaan silloin, kun virtaus eroaa perän takareunassa.

20 Pyörretilan ja aluksen runkoon suuntautuvan vir tauksen yhteisvaikutuksen eliminoimiseksi kantopinnat on muotoiltu mieluimmin niin, että niiden takareunaan suuntautuva virtaus ( "alastaittunut virtaus") kääntyy alaspäin samaan suuntaan kuin kantopinnan synnyttämä voima, mikä 25 poikkeaa täysin tavanomaisista nostokantopinnoista tai-siivistä, joissa alasta!ttuneen virtauksen suunta on syntyneeseen voimaan nähden vastakkainen. Sopivalla tavalla takaosistaan muotoiltuina sellaisilla kantopinnoilla, jotka on muodostettu kaareviksi niiden takaosan edestä (kaa-30 revuuden ollessa tällöin mieluimmin erilainen ja alapinnan ollessa kaarevampi) tietyn alaspäin suuntautuvan voiman synnyttämiseksi, kun etureuna kohtaa vesivirtauksen negatiivisessa tulokulmassa, voidaan saada aikaan tällainen suunnaltaan muutettu virtaus. Tällaisten kantopintojen 35 takaosa, joka on mieluummin ainakin 15 %, mutta mieluimmin

II

• 33 931 88 20 % ja enintään noin 40 % kantopinnan pituudesta jännettä pitkin mitattuna, muotoillaan niin, että yläpinta suuntautuu kuperana alaspäin takareunaan ja alapinta suuntautuu takareunaan kuperuudeltaan huomattavasti pienempänä ja on 5 mieluummin pääasiassa lineaarinen ja mieluimmin kovera.

Vastuksen minimoimiseksi keksinnön mukaiset kanto-pinnat on muotoiltu niin, että niiden alapinta alkaa tietystä pisteestä, joka on noin 25 - 55 % jänteen etäisyydestä etureunasta, joka kaareutuu takareunaa päin ylöspäin 10 pisteeseen, joka on 85 % jänteen etäisyydestä etureunasta, jolloin on kyseessä sellainen etäisyys jänteestä, joka on alle 50 % jänteen ja alapinnan alkupisteen välisestä etäisyydestä. Lisäksi kantopinnoilla voi olla suhteellisen kapea profiili maksimivahvuuden ja jänteen pituuden suh-15 teen ollessa mieluummin 0,15 ja mieluimmin 0,03 - 0,09.

Hyvin suurella nopeudella tapahtuvaa aluksen liikettä varten tällaisten kantopintojen yläpinnan muotoa voidaan lisäksi muuttaa ja lisätä kantopintaan yksi tai useampia ulokkeita. Muutettu ylempi etupinta on muodoltaan 20 pääasiassa tasainen tai lineaarinen pinta, joka suuntautuu ohuesta etureunasta 30 - 50 % jänteen pituudesta vastaavan etäisyyden verran takareunaan päin. Ulokkeita voidaan sijoittaa kantopintaan tiettyyn pisteeseen joko ylä- tai alapintaan takareunaan tai sitä päin mieluimmin sellaiseen .. 25 kohteen, jossa pinta on sekä eteenpäin että taaksepäin yhdensuuntainen jänteen kanssa tai suuntautuu sisäänpäin sen suuntaan. Uloke voi olla suorassa kulmassa jänteeseen nähden sellaisella etäisyydellä, joka on 0,1 - 10 % tai enemmän kantopinnan maksimivahvuudesta. Kantopinnan tar-30 koituksena on saada aikaan epälineaarinen reaktio. Suurem-;· millä nopeuksilla virtauksen erottaminen tapahtuu ulokkeen kohdalla. Alapinnassa olevan ulokkeen osalta tämä saa aikaan alaspäin suuntautuvan voiman pienentymisen ja yläpinnassa olevan ulokkeen osalta taas alaspäin suuntautuvan 35 voiman kasvamisen. Käytettäessä tällaista kantopintaa/täl- « « 951 88 34 laisia kantopintoja tämän keksinnön mukaisessa aluksessa kantopinnan alapinnassa oleva uloke on erittäin edullinen, koska alaspäin suuntautuva voima kasvaa tällöin vähemmän hyvin suurilla nopeuksilla.

5 Kuvion 16 esittämässä kantopinnassa 3 on etureuna 43, takareuna 44, yläpinta 45 ja alapinta 46. Perusviivan 47 esitetään suuntautuvan takareunasta 44 etureunaan 43 sellaisessa ulokulmassa, jossa kantopinta 3 ei muodosta nostoa ylöspäin eikä myöskään alaspäin. Etureunassa 43 on 10 pääasiassa virtaviivainen etuosa. Yläpinta 45 etuosan takana on kupera maksimikuperuuden ollessa tietyssä pisteessä, joka on 7 - 20 % ja mieluimmin, kuten kuviossa esitetään, 10 % jänteen etäisyydestä etureunasta. Pinta 45 on kovera mainitusta maksimikuperuuden omaavasta pisteestä 15 toiseen maksimikoveruuden omaavaan solmukohtaan 48 ja sitten kupera alaspäin takareunaan 44. Alapinta 46 on kupera etureunasta 43 siihen pisteeseen 49, joka on maksimietäi-syydellä jänteestä ja kaareutuu siitä takareunaan 44 asteittain jännettä päin ja tulee hieman koveraksi. Siinä 20 kohdassa, joka on 85 % jänteen etäisyydestä etureunasta 43, alapinnan 46 etäisyys jänteeseen on suunnilleen 30 % maksimietäisyyspisteessä 49 olevasta etäisyydestä. Tässä esimerkissä jänteen pituus on 49,5" (125,7 cm) ja vahvuuden ja pituuden välinen suhde on 0,046. Tuumina ilmoitettu „25 pintojen kohtisuora etäisyys perusviivasta 47 jokaisella asemalla 1-33 esitetään taulukossa I. Asemien väli on 1,5" (3,8 cm).

% * t • : · « ti 93188 35

Taulukko I Taulukko II

Perusviivan ja kanto- Perusviivan ja kanto- pintarakenteen pintojen pintarakenteen pintojen ^ välinen etäisyys kuv. 16 välinen etäisyys kuv. 17

Aseina Yläpinta Alapinta Asema Yläpinta Alapinta 0 0,00 0,11 0 0,00 0,11 1 0,27 0,13 1 0,27 0,13 2 0,52 0,15 2 0,52 0,15 10 3 0,72 0,21 3 0,72 0.21 4 0,Ö9 0,30 4 0,89 0^30 b 1,00 0,38 5 1,00 0,38 6 1,10 0,46 6 1 10 0,39 7 1,16 0,53 7 1,16 0,46 8 1,18 0,63 8 1,18 0,52 9 1,18 0,71 9 1,18 0,58 10 1,17 0,77 10 1 17 0,65 11 1,15 0,84 11 1,15 0,72 12 1,13 0,90 12 1,13 0,77 13 1,10 0;96 13 1 10 0,84 14 1,09 1,03 14 1,09 0,89 15 1,08 1,09 15 1,08 0,96 16 1,06 1,13. 16 1,06 1,00

Keskiviiva 1,05 1,15 Keskiviiva 1,05 1,04 on 17 1,05 1,15 Uloke 1,15 20 18 1,05 1,19 17 1,02 1 15 10 1,05 1,22 18 0,96 1,19 20 1,05 1 23 19 0,89 1,22 21 1,05 1,24 20 0,82 1,23 22 1,05 1,24 21 0,76 1,24 23 1,05 1,24 22 0,70 1,24 24 1,06 1,23 23 0,63 1,24 ... 25 25 1 r 08 1,19 24 0,57 1,23 26 1,09 1,17 25 0,51 1,19 27 1,10 1,15 26 0,44 1,17 28 1,10 1,10 27 0,38 1,15 29 1,10 1,04 28 0,32 1,10 30 1,09 1,00 29 0,25 1,04 31 0,97 0,90 30 0,19 1,00 32 0,77 0,71 31 0,13 0,90 30 33 0,43 0,36 32 0.08 0,71 33 0,00 0,36 ·« • » t». · 36 95188

Kuviossa 17 kantopinta 3 esitetään muutettuna edellä selostetulla tavalla suurella nopeudella tapahtuvaa liikettä varten, mutta vastaa muuten kuviossa 16 esitettyä kantopintaa. Tarkemmin sanottuna yläpinnan etuosa 50 on 5 pääasiassa lineaarinen etureunasta 43 alkaen takareunaan 44 päin sellaisella pituudella, joka vastaa 45 % jänteen pituudesta. Etureunan 43 etuosa on huomattavasti ohuempi kuin kuviossa 16 esitetyssä rakenteessa. Alapinnan 46 etuosalla 51 on suunnilleen sama kaarevuus, mutta kantopinnan 10 keskipisteen kohdalla se on lähempänä jännettä. Uloke 52 sijaitsee keskipisteessä ja sen korkeus on 5 % kantopinnan maksimivahvuudesta. Pintojen etäisyydet perusviivasta asemilla 1-33 esitetään taulukossa 11 kuvion 16 esittämää rakennetta vastaavalla tavalla. Vahvuuden ja jänteen pi-15 tuuden välinen suhde on 0,045.

Kuten kuviosta 9 voidaan parhaiten nähdä, aluksen keulassa 28 on sen kitkan ja pyörteisyyden vähentämiseksi keulakantopinta 31, joka suuntautuu alaspäin tietystä ve-siviivan yläpuolella olevasta pisteestä keulavantaan ja 20 kölin yhtymäkohdan 29 kaarevaan ja aerodynaamisesti muotoiltuun etuosaan keulan lakipisteen (etureunan) 30 edessä. Keulakantopinta 31 on sellainen kantopinta, jonka pinnat ovat kaarevuudeltaan samanlaisia ja jonka maksimivahvuuden ja jänteen välinen suhde on 0,063, maksimivahvuuden . 25 esiintyessä siinä pisteessä, joka on 45 % jänteen pituudesta etureunasta. Jänteen pituus (21” eli 53,3 cm) on 6,4 % aluksen pääpaarreleveydestä.

Keulakantopintaa käytetään käsiteltävässä keksinnössä yksinomaan terävässä ja syvässä keulaosassa vesira-30 jän alapuolella. Keulakantopinta "halkaisee" keulaan suun-tautuvan veden (ts. se kohdistaa veteen ulospäin suuntautuvan liikemomentin) ja säilyttää tämän virtauksen lami-naarisena keulan kohdalla, mikä lisää huomattavasti keulan vesirajan alapuolella olevan terävän osan kykyä halkaista . · · li 93188 37 virtausta vielä lisää ja suunnata se perään päin pintaliu-kupohjaa pitkin pyörteisyyden ollessa minimaalinen.

Tämän keksinnön mukainen keulakantopinta on muotoiltu niin, että se minimoi pyörteisyyden ja kitkan sekä 5 aerodynaamisesta muotoilustaan että sileästä ja kiillotetusta pinnastaan johtuen. Kantopinta on mieluimmin neutraali. ts. se on muotoiltu niin, ettei se kohdista sanottavaa puhdasta voimaa kumpaankaan suuntaan kohtisuoraan kantopinnan liikesuuntaan nähden, kun sen jänne suuntautuu 10 liikesuuntaan. Kantopinnan molemmat puolet jänteen kummallakin puolella ovat kaarevuudeltaan mieluimmin suunnilleen samanlaisia, niin että kantopinta on tasapainotettu tai symmetrinen jänteeseensä nähden. Yksinkertaisimmassa muodossaan, joka on tarkoitettu pieniä aluksia varten, kan-15 topinta voi olla ohut, tasainen levy, joka on pyöristetty etu- ja takareunastaan. Yleensä kantopinnan vahvuus vaih-telee kuitenkin virtaviivaisesti jänteen pituudella. Kantopinnan etuosa suuntautuu eteenpäin jännettä pitkin kantopinnan vahvimmasta kohdasta etureunaan.

20 Kantopinnan takaosa suuntautuu jännettä pitkin kan topinnan vahvimmasta kohdasta takareunaan.

Kantopinta on yleensä jännepituudeltaan ja vahvuudeltaan mieluimmin tarpeeksi suuri aluksen kokoon nähden, niin että se pystyy kohdistamaan veteen riittävän ulospäin 25 työntävän liikemomentin käyttönopeudella aluksen runkoon kohdistuvan kitkan vähentämiseksi tuntuvasti. Kantopinnan vahvuuden (sen vahvemmassa kohdassa) ja sen pituuden välinen suhde on mieluimmin 1 - 40 % jänteen pituudesta kantopinnan vahvimman kohdan ollessa sen etureunan takana 30 sellaisella etäisyydellä, joka vastaa 20 - 80 % jänteen :· pituudesta, mutta mieluimmin 20 - 60 %. Aluksessa ne pää- muuttujat, jotka vaikuttavat kantopinnan vahvuuden valitsemiseen, käsittävät alukselle suunnitellun nopeuden, aluksen suurimman leveyden ja syväyksen sekä aluksen keu-35 lan ja kantopinnan välisen etäisyyden. Nopeimmissa aluk- • « 931 88 38 sissa kantopinnan tulokulma (sen etureunan suhteellinen terävyys) on mieluimmin pienempi.

Kantopinta sijoitetaan mieluimmin aluksen rungon pituussuuntaiseen, pystysuoraan keskitasoon kantopinnan 5 jänteen tullessa samaan linjaan mainitun pystysuoran keskitason kanssa. Kantopinnan jänneväli ulottuu huomattavalle etäisyydelle aluksen vesiviivan alapuolelle ja mieluimmin vesiviivasta alas köliviivaan. Vesiviivan alapuolella olevalla jännevälin pituudella kantopinnan takareuna tulee 10 keulapiikkiä vastapäätä ja tietylle etäisyydelle sen eteen. Termi "keulapiikki" tarkoittaa tässä aluksen etu-maisinta osaa millä tahansa korkeudella vesiviivan ylä-tai alapuolella. .Useimmissa tapauksissa useimmissa tai kaikissa korkeuksissa se on keulan etureuna, mutta se voi 15 olla myös jokin muu rakenne, esimerkiksi kupu, köli tai vastaava osa.

Kantopinnan parhaan suorituskyvyn varmistamiseksi sen takareuna sijoitetaan niin, että se on yhdensuuntainen keulapiikin kanssa koko pituudellaan vesiviivan alapuolel-20 la. Kantopinta voidaan kuitenkin haluttaessa sijoittaa erilaiseen kulmaan keulapiikkiin nähden, esimerkiksi pystysuoraan. Kantopinta sijoitetaan mieluimmin myös niin, että se kallistuu eteenpäin ja ylöspäin.

Kantopinnan etäisyys keulapiikistä on tärkeä tekijä 25 keksinnön etujen optimoimiseksi. Sopivin etäisyys vaihte-lee monista tekijöistä johtuen, etäisyyden kasvaessa yleensä käyttö- tai rakennenopeudesta ja aluksen leveydestä sekä kantopinnan vahvuudesta ja jännepituudesta riippuen ja päinvastoin. Vaikka etäisyys voikin näin ollen 30 vaihdella, kantopinta olisi sijoitettava tarpeeksi lähelle ·· keulapiikkiä, niin että aluksen rakennenopeudella on vielä jäljellä sopiva määrä ulospäin suuntautuvaa liikemoment-tia, jonka kantopinta kohdistaa veteen sen suuntautuessa aluksen keulaan.

93188 39

Kantopinnan takareuna tulisi sijoittaa yleensä sellaiselle etäisyydelle keulapiikistä, että keksinnön edut voidaan hyödyntää täysin. Tämä etäisyys ei vaihtele yksinomaan jo edellä mainituista tekijöistä, vaan myös keulan 5 terävyysasteesta, kantopinnan takaosan terävyydestä ja muista sellaisista tekijöistä johtuen, jotka vaikuttavat siihen kitka- ja pyörteisyysmäärään, joka syntyy kantopinnan takareunan ja keulapiikin kohdalle. Keulapiikki ja kantopinnan takareuna olisi kuitenkin sijoitettava sellai-10 selle etäisyydelle toisistaan, että vedessä on jatkuva laminaarinen tila sen ollessa kantopinnan takareunan ja aluksen keulan kohdalla. Mitä jyrkempi aluksen keula tai kantopinnan takaosa on, sitä suurempi niiden välisen etäisyyden on oltava virtauksen pitämiseksi laminaarisena 15 niiden kohdalla. Käytännössä kantopinta sijoitetaan keula-piikistä jokaisessa vaakasuorassa pisteessä sellaiselle vaakaetäisyydelle, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin kantopinnan maksimivahvuus (kantopinnan takareunasta mitattuna ). Nimenomaan suurempia nopeuksia käyttäville aluk-20 sille tarvitaan tällaiseksi etäisyydeksi mieluimmin 1-30 % rungon leveydestä.

Aluksen keulan terävä osa vesirajan alapuolella on rungon etupään se osa, jossa leikkausalueet kasvavat, ts. maksimileikkauspisteeseen, jollainen on yhdensuuntaisen 25 keskirungon alussa. Kuvioiden 2-4 mukaisessa rakenteessa tämä on suunnilleen aseman 4 kohdalla. Tämän keksinnön uutta keulan terävää osaa vesirajan alapuolella voidaan selostaa helposti viittaamalla sen niihin osiin, jotka suuntautuvat 10 % ja 20 % aluksen vesiviivan pituudesta 30 aluksen perän suuntaan keulan pystysuorasta osasta. Ku-·· vioiden 2-4 esittämässä aluksessa tämä muodostaa rungon etuosan, joka suuntautuu keulan pystysuorasta osasta perään päin asemille 1 ja 2. Katsottaessa kuviota 8 keulan terävä osa vesirajan alapuolella (32) voidaan todeta ka-35 peaksi sen suuntautuessa sekä ylöspäin että taaksepäin » · 931 88 40 suhteellisen pienessä kulmassa. Keulan pystysuoran osan 6 takana looringit 11, jotka esitetään katkoviivalla asemalla 1/2 kuviossa 8, ovat pystypoikkileikkaukseltaan hieman koveria, mutta haluttaessa ne voivat olla myös suoria.

5 Pystysuunnassa keulan terävä osa vesirajan alapuolella on poikkeuksellisen syvä pintaliukualukselle, keulan alareunan 33 syväyksen pystysuoran osan 6 jälkeen asemalla 2 ollessa noin 69,8" (177,3 cm), mikä on noin 135 % suurimmasta syväyksestä keulan vesirajan alapuolella olevan osan 10 32 takana. Keulan vesirajan alapuolella olevan osan pie nimmän ulottuvuuden muodostaa keulavanteen ja kölin yhtymäkohta 29, joka on yhdistetty perän suunnassa ulokkeeseen 34 ja on osa siitä ja jossa on keulasiipi 35, jota selostetaan yksityiskohtaisesti seuraavassa. Nyt on kuitenkin 15 huomattava, että mainittu uloke, jolla on kapea profiili ja pieni tilavuus, muodostaa keulavanteen ja kölin yhtymäkohdan kanssa keulan vesirajan alapuolella olevan terävän osan alimmaisen osan. Keulan vesirajan alapuolella olevan terävän osan 32 aseman 2 takana pohja 11 laskee edelleen-20 kin asteittain ja sen kulma lähestyy vaakasuoraa tasoa, kuten kuviossa 7 esitetään.

Kuten voidaan nähdä, terävän, syvän keulan vedenalaisen osan 32 tilavuus on suhteellisen pieni ja sen kantokyky on tämän vuoksi alhainen. Sillä on myös suuri ve-25 teen koskettava pinta, joka on sijoitettu suureen pysty-kulmaan, joka voi aiheuttaa huomattavan negatiivisen noston. Se vaakasuoraan tasoon sijoitettu pinta, joka voi saada aikaan positiivisen noston, on suhteellisen pieni.

Tämän uuden pintaliukualukselle tarkoitetun, vesi-30 rajan alapuolella olevan keulan osan teholliselle syvyy-• delle on tunnusomaista keskisyväys sen koko pituudella tai sen etuosassa. Keskisyväys voidaan laskea jakamalla se pituussuuntaisessa, pystysuorassa keskiviivatasossa oleva alue, joka kuuluu vesirajan alapuolella olevaan keulan 35 terävään osaan, mainitun keulan osan pituudella.

93188 41 Näin laskettua keskisyväystä voidaan verrata aluksen suurimpaan syväykseen vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan takana yleensä suunnilleen asemien 4-7 kohdalla. Keksinnön tätä näkökohtaa sovellettaessa vesi-5 rajan alapuolella oleva keulan terävä osa suunnitellaan aluksen muuhun osaan nähden mieluimmin niin, että keskisy-väys vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan siinä osassa, joka on ainakin 20 % tai jopa 10 % aluksen ve-siviivan pituudesta keulan pystysuoran osan takana, on 10 ainakin 80 % suurimmasta syväyksestä vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan takana ja mieluimmin yhtä suuri ja jopa 175 % suurempi kuin vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan takana oleva suurin syväys. Kuvion 1 mukaisessa rakenteessa aluksen rungon etuosan keskisyväys 15 on keulan pystysuorasta osasta asemalle 1 117 % ja keulan pystysuorasta osasta asemalle 2 se on 126 % suurimmasta syväyksestä vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan 32 takana (48,1" tai 122,2 cm suunnilleen asemien 2-6 kohdalla). Keskisyväys lasketaan määrittämällä ensin se 20 pituussuuntaisen keskiviivatason pinta-ala rakennevesiviivan alapuolella ja keulan pystysuoran osan ja vastaavasti asemien 1 ja 2 välissä, joka on rajattu ala- ja keulasi-vuilla sillä viivalla, joka esittää vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan suurinta ulottuvuutta (uloke ... 25 tai vastaava kölin pidennys mukaan luettuina).

Rungon etuosan kapeus tai terävyys ja tehollisen pintaliukupinnan suhteellinen puuttuminen vesirajan alapuolella olevassa keulan terävässä osassa voidaan määrittää keskipaarreleveyden ja syväyksen välisenä suhteena 30 (ilman ulokkeen tai siiven syvyyttä). Keulan pystysuorasta osasta alkaen asemalle 2 asti tämä suhde vaihtelee paljon siirryttäessä aluksen keskiosan pohjan tuntuvasti pienempää nousua päin. Kuitenkin keskipaarreleveyden suhde köli-viivan syväykseen (ilman ulokkeen tai muun ulkonevan osan 35 syvyyttä köliviivan alapuolella syväystä määrättäessä) • · 42 931 88 perustasossa asemien 1 ja 2 kohdalla on sopiva mitta vesirajan alapuolella olevan keulan terävän osan kokonaisterä-vyydelle sekä havainnollistamis- että suunnittelutarkoi-tuksiin. Keskipaarreleveyden ja köliviivan syväyksen väli-5 nen suhde asemalla 2 (20 % aluksen pituudesta keulan pystysuoran osan takana) on mieluimmin alle 4 ja asemalla 1 alle 3. Kuvion 1 mukaista alusta varten leveyden ja köli-viivan syväyksen välinen suhde asemalla 2 on 3,06 ja asemalla 1 1,6.

10 On huomattava, että edellä esitetyt tiedot ovat lähinnä hyödyllisiä normeja, joiden avulla on helpompi havainnollistaa ja ymmärtää sellaista vesirajan alapuolella olevan keulan terävää osaa, jota voidaan käyttää ainutlaatuisena rakenteena tätä keksintöä sovellettaessa. Kä-15 sitteellisesti ilmaistuna tämän keksinnön mukainen pinta-liukualus noudattaa niitä yleisperiaatteita, joiden mukaan saadaan aikaan pienempi tilavuus ja kantokyky aluksen keu-laosaan, pienempi nostopinta (pintaliukupinta) keulaan ja keulaan myös suurempi veteen koskettava pinta, joka pystyy 20 synnyttämään negatiivisia nostovoimia, jotka vaikuttavat ainut laa tuisesti aluksen perään kohdistettujen dynaamisten voimien kanssa tehokkaan ja vakaan aluksen rakentamiseksi. Toisella tavalla asiaa tarkasteltaessa on kehitetty sellainen erittäin tehokas vesirajan alapuolella oleva keulan 25 terävä osa, jonka vakavuus olisi pintaliukualuksessa muu- « ten kyseenalainen ja jopa vaarallinen, mutta joka tehokkuutensa lisäksi liittyy toiminnallisesti aluksen perässä oleviin dynaamisiin voimiin aluksen tasapainottamiseksi ja tällöin saatavan tärkeän lisätehon kehittämiseksi. Näin 30 muodostetulla ohuella, syvällä vesirajan alapuolella ole-:. valla keulan terävällä osalla eliminoidaan paineen kehit- tyminen keulan alle ja siitä johtuva roiskeiden muodostuminen, joka vähentää tavanomaisten pintaliukualusten tehoa.

t « li 93188 43 Tämän keksinnön mukainen keulauloke sijaitsee aluksen keskiosan edessä ja suuntautuu mieluimmin aluksen pituussuuntaista keskiviivatasoa pitkin aluksen perään päin keulan pystysuoran osan kohdalta. Keulauloke voi ulottua 5 niin kauas aluksen perään, että sen pituus on 30 - 40 % keulan pystysuoran osan ja perän pystysuoran osan välisestä etäisyydestä. Keulauloke on kiinnitetty aluksen köliin ja se voi suuntautua siitä alaspäin runkoviivaa pitkin yleensä 3" (7 cm) - 15' (460 cm) suuruiselle etäisyydelle 10 aluksen koosta ja sen syväyksestä riippuen. Tämä etäisyys on mieluummin 1/4 %, mutta mieluimmin 3/4 % tai enemmän, jopa 5 % keskimääräisestä paarreleveydestä. Suhteessa aluksen syväykseen etäisyys köliviivasta alaspäin on mieluimmin ainakin 10 % aluksen maksimisyväyksestä ilman ulo-15 keosaa.

Ulokeosa konstruoidaan niin, että se täyttää siihen kohdistuvien luisu-, vääntö- ja muiden voimien asettamat rakennevaatimukset sekä ne rakennevaatimukset, jotka liittyvät keulasiiven tai -tason tukemiseen, jos se on kiin-20 nitetty keulaulokkeeseen, kuten seuraavassa selostetaan. Keulauloke on aerodynaamisesti muotoiltu sen synnyttämän kitkan ja pyörteisyyden minimoimiseksi ja se on mieluimmin levy, jossa on suhteellisen terävä etu- ja takareuna. Kuvioiden 2-4 esittämässä rakenteessa ulokeosa 34 on keu-25 lan alaspäin suuntautuva jatke. Keulasta perään suuntautuva ulokeosa on pituudeltaan 261" (663 cm), keulan pystysuorasta osasta suunnilleen asemalle 2 ja 20" (50,8 cm) syvä. Kuten kuviosta 9 voidaan parhaiten nähdä, uloke 34 on kantopinta, jonka molempien pintojen kaarevuus on sama 30 ja jänne suuntautuu keulasta perään. Maksimivahvuus on ·· noin 9,4" eli 23,9 cm (0,027 % jänteen pituudesta) ja sen sijaintipaikka on etureunojen 36 välisen jänteen keskiosassa. Kuvioista voidaan nähdä, että ulokeosan 34 syvyys on huomattavasti suurempi kuin sen vahvuus.

• · 93188 44

Keulauloke, johon on sen asemointia varten kiinnitetty siipi tai jossa ei ole siipeä, toimii tehokkaimmin pyrittäessä kumoamaan ne voimat, jotka vaikuttavat aluksen keulaan ja muihin keulaosiin ja jotka pyrkivät muuttamaan 5 aluksen suuntaa, nimenomaan liukuvoimat. Kantopintamuoto lisää ulokeosan tehoa aluksen suuntavakavuuteen nähden ulokeosan etureunaan kohdistuvan virtauksen sivupaineen pyrkiessä vaikuttamaan ulokeosan sivuliikkeeseen molemmissa suunnissa.

10 On huomattava, että käytettäessä ulokeosaa tämän keksinnön muiden rakennepiirteiden yhteydessä, se toimii myös keulan vesirajan alapuolella olevan telrävän osan alaspäin suuntautuvana jatkeena, mikä lisää negatiivista paine-eroa ja tästä johtuen alaspäin suuntautuvaa imuvoi-15 maa keulassa. Tämä voima vaikuttaa yhdessä aluksen perään kohdistuvan dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voiman ja niiden ylöspäin suuntautuvien pintaliukuvoimien kanssa, jotka vaikuttavat ulokeosan ja perän alaspäin suuntautuvan voiman välillä, aluksen pitämiseksi tasapainossa.

20 Keulasiiven tai -tason on sijaittava myös aluksen keskiosan etupuolella lja maksimitehon synnyttämiseksi se suuntautuu myös taaksepäin keulan kohtisuoran osan alueelta. Siiven tai tason muodosta riippuen se voi suuntautua aluksen perän suuntaan 30 - 40 % keulan pystysuoran tason 25 ja perän pystysuoran tason välisestä etäisyydestä. Lähinnä tavanomaisen siipirakenteen lisäksi keulasiipi tai -taso voi olla muodoltaan suhteellisen tasainen tai poikittais-suunnassa kovera kölipinta, joka suuntautuu yleensä alaspäin rungosta ja laivan pituussuuntaan köliä pitkin ja 30 oikeastaan se voikin olla sopivalla tavalla muotoiltu kö-Iin ulkopinta (pohja). Siiven tai tason pintaliukupinta voi olla vähän kupera sen pystyessä synnyttämään kuitenkin riittävän pintaliukuvoiman, mutta pääasiassa sen tulisi olla tasainen sekä aluksen pituus- että poikittaissuun-35 nassa.

• li 93188 45

Keulasiipi suunnitellaan yleensä niin, että siinä on aerodynaamisesti muotoiltu ja alhaisen vastuksen omaava profiili. Laajimmassa merkityksessään, jossa termiä siipi käytetään tässä, sen ei tarvitse olla kantopinnan muotoi-5 nen eikä sillä tarvitse olla nostokykyä. Siipeen voidaan kuitenkin edullisesti järjestää tietty nostokyky tasona tai siipenä ja käyttää sitä näin ollen tietyn dynaamisen nosto- tai alaspäin suuntautuvan voiman muodostamiseksi alukseen sen keskiosan etupuolelle aluksen tasapainotilan 10 ohjaamista varten joko erikseen tai yhdessä muiden tasapainottavien voimien kanssa tämän keksinnön mukaan. Keulasiipi tai -taso toimii tehokkaasti, mikä johtuu sen rakenteesta, sijainnista ja suuntauksesta aluksen liikesuuntaan nähden. Myös erillisenä siipenä ja vaimentimena käytettynä 15 sen toimintatapa pituuskallistusta vähentävänä on dynaaminen, ts. johtuen sen kitkasta, paineesta ja vastuksesta, vedessä pystysuunnassa, joten se on tehokkaampi kuin ne staattiset vaimentimet, esimerkiksi painolastisäiliöt, jotka lisäävät aluksen painoa ja tästä johtuen aluksen 20 veteen koskettavan pinnan kokoa, mikä lisää puolestaan alukseen kohdistuvaa kitkaa.

Kuvioiden 2-4 esittämää rakennetta vastaavalla tavalla keulasiipi 35 voidaan kiinnittää edullisella tavalla keulaulokkeen 34 alareunaan ja tukea sillä. Vaihto- . 25 ehtoisesti siipi voidaan kiinnittää rungon kylkiin johon- ·· kin kohtaan aluksen keulapuolella, mieluimmin juuri keulaan tai lähelle sitä, niin että se suuntautuu siitä ulospäin suunnilleen samalla tavalla kiinnitettynä kuin kallistusta vaimentavat evät tai siivet, jotka kiinnitetään 30 keskelle aluksen runkoon. Keulasiipi voidaan myös kiinnit-tää vastaavalla tavalla aluksen keulaan edellä selostetul-la tavalla kiinnitetyn keulakantopinnan alapäähän vastakkaisille puolille.

Siipi on mitoitettu pystysuunnassa (aluksen suun-35 taukseen nähden) mieluimmin niin, että se on keskimäärin < · « 93188 46 pienempi kuin sen jänneväli (leveys), joka on yleensä vaakasuorassa tasossa, suhteen ollessa tavallisesti ainakin 1:2 ja mieluimmin 1:10.

Siipi on mieluimmin symmetrinen pituussuuntaisen 5 mediaaniakselin molemmilla puolilla ja sijoitettu niin, että sen pituussuuntainen mediaaniakseli on samalla kohdalla aluksen pystysuoran, pituussuuntaisen keskiviivata-son kanssa ja että sen poikittaisakseli on kohtisuorassa tällaiseen keskiviivatasoon nähden. Siipi on kiinnitetty 10 edellä mainittuun ulokeosaan, jolloin se on sekä helppo asemoida alukseen nähden, että saada se tietylle etäisyydelle kölistä, niin että siiven päällä on riittävä vedenpaine, joka estää sen liikkumisen ylöspäin.

Siipi on muodoltaan mieluummin lähinnä nuolimainen, 15 mieluimmin deltarakennetta, kuten kuvioissa 1-4 esitetään, siiven etukärjen 37 suuntautuessa aluksen keulan suuntaan siihen pisteeseen, jossa köliviiva liittyy keulaan, vaikka se voikin ulottua jonkin verran myös keulan yhtymäkohdan eteen tai alkaa jostakin sen takana olevasta 20 pisteestä. Siiven 35 etureunojen 36 nuolikulma aluksen pystysuoraan, pituussuuntaiseen keskiviivatasoon nähden kohtisuorasta tasosta on mieluimmin ainakin 45°. Edullista, pitempää siipeä varten, joka on 5 - 30 % aluksen pituudesta vesiviivan kohdalla, etureunan välinen kulma pi-. 25 tuussuuntaisen, pystysuoran keskiviivatason kummallakin puolella on mieluimmin 1 - 15° (ts. nuolikulma pituussuuntaisesta, pystysuorasta keskiviivatasosta on kumpaakin etureunaa varten 82,5 - 89,5°) ja esitetyssä rakenteessa 2°. Tämän siipityypin siipipinnat 37 ovat mieluimmin pää-30 asiassa samassa tasossa ja sijoitettu V-muotoon, ts. ne on kallistettu vaakasuoraan tasoon nähden ulkoreunojaan päin etureunojen 36 kohdalla alaspäin mieluimmin 2 - 15°. Tämän tarkoituksena on virtauksen ohjaaminen siiven keskiosaa pitkin aluksen suuntavakavuuden lisäämiseksi. Etu-35 reuna 36 on kummallakin puolella mieluimmin lineaarinen.

• 47 931 88

Nuolisiipirakenteen erikoisetuna on, että etureunoja joudutaan pyöristämään tai muotoilemaan aerodynaamisesti vain hyvin vähän, niin että niille saadaan alhainen vastuspro-fiili aluksen liikesuunnassa, jolloin niillä voi olla tyl-5 pempi profiili pystysuunnassa vastusta varten tai pituus-kallistuksen estämiseksi. Nuolisiipi, joka on keulan vesirajan alapuolella olevassa terävässä osassa keskellä keulaa, on pituudeltaan 5 - 30 % aluksen vesiviivan pituudesta. Kuvioissa 2-4 esitetyssä esimerkissä siipi 35 ulot-10 tuu 12' (366 cm) keulan pystysuoran osan 6 takana aluksen perään päin suunnilleen asemalle 2.

Nuolisiipeä voidaan muuttaa kuviossa 11 esitetyllä tavalla lisäämällä molemmille puolille etureunoihin 36 nuolisiipijatkeet 38, jotka suuntautuvat ulospäin teräväs-15 sä kulmassa aluksen pituussuuntaiseen keskiviivaan nähden aluksen kulkusuunnassä ja jotka on järjestetty samaan tasoon siipipinnan kanssa molemmille puolille, ts. samaan jo esitettyyn V-kulmaan. Kuten kuviosta 13 voidaan nähdä, keulasiivet ovat muodoltaan kantopintoja ja niissä on sym-20 metriset pinnat, mutta niiden kaarevuus voi olla myös erilainen noston saamiseksi aikaan myös tulokulman ollessa 0°. Keulasiipijatkeet 38 saavat aikaan lisänoston ja lisäksi ne johtavat virtauksen niissä olevista kärjistä 39 ulokeosan 34 sisäpuolelle ja parantavat tällöin aluksen 25 suuntavakavuutta. Kuvion 12 esittämä vaihtoehtoinen, ulo- • ·.

keosaan kiinnitetty keulasiipi käsittää etureunasta 36b alkavat johtoreunat, jotka liittyvät pääasiassa ellipsin muotoisina takakärkeen 42 ja tasopinnan 37b.

Mikäli siipeen ei haluta nostovoimaa jouduttaessa 30 käyttämään sitä vain vaimentimena, siipipinnat on sijoi- .: tettu vastaavasti, ts. täyspintaliukualuksen siivessä ne ( ovat vaakasuorassa. Tähän voidaan päästä suunnilleen järjestämällä tällaiset pinnat yhdensuuntaisiksi aluksen pe-rusviivatason kanssa. Kuitenkin, kuten vielä yksityiskoh-35 taisemmin selostetaan, keulasiivellä tai -tasolla voi olla ·· 93188 48 myös toinen törkeä tehtävä tämän keksinnön toiseen käsitteeseen liittyen, ts. sillä saadaan aluksen keulaosaan positiivinen tai negatiivinen nostovoima. Tätä toimintoa varten keulasiipi voidaan asettaa tiettyyn tulokulmaan, 5 jolloin saadaan haluttu nosto haluttuun pystysuoraan suuntaan. Jotta keulasiipeä voitaisiinn näin ollen käyttää tietyn pystysuoran voiman kohdistamiseksi aluksen keulaan, siipi voidaan sijoittaa tiettyyn kulmaan vaakasuoraan tasoon nähden tai likiarvolaskennan avulla aluksen perusta-10 soon nähden. Suhteellisen pitkää siipeä varten, joka suuntautuu laivan perän suuntaan esimerkiksi 15 - 30 % aluksen vesiviivan pituudesta ja melko pieni kulma, joka on enintään 5°, haluttuun suuntaan vaakasuorasta tasosta, voi synnyttää riittävän voiman. Lyhyempiä siipiä varten mai-15 nittu kulma voi olla vastaavasti suurempi. Haluttaessa siipi voidaan kiinnittää niin, että siipipintojen kulmaa vaakasuoraan tasoon nähden voidaan säätää nopeasti aluksen liikkuessa. Esimerkiksi samassa tasossa oleva deltasiipi voidaan kiinnittää nivellettynä ulokeosan etukärkeen ja 20 siiven takapää voidaan kiinnittää ulokeosaan hydraulisilla nostolaitteilla pystysäätöä varten.

Keulasiipi suorittaa tärkeän toiminnon tämän keksinnön mukaisen terävän ja syvän keulaosan kanssa kompensoimalla mainitusta keulaosasta puuttuvan pintaliukupinnan 25 ja sen negatiivisen noston, jonka imuvoimat synnyttävät tähän keulan vesirajan alapuolella olevaan terävään osaan, koska nämä voimat voivat muuten tehdä aluksen epävakaaksi, nimenomaan kovassa aallokossa. Keulasiipi voidaan sijoittaa niin, että saadaan tietty ylöspäin suuntautuva voima, 30 mieluimmin 1-10° kulmassa alaspäin takareunaan nuolen . muotoista tai muuta pitkänomaista pintaliukupintaa käytet täessä. Tämä ylöspäin suuntautuva voima täydentää laivan perässä vaikuttavia dynaamisia voimia auttamalla keulaa pysymään tasapainossa ja, mikä on myös tärkeää, kumoamaan 35 ne alaspäin suuntautuvat pituuskallistusvoimat, jotka pyr- ♦ « il; 93188 49 kivat painamaan keulan veden alle. Keulatason ansiosta voidaan käyttää terävämpää keulaa keulan tehon kasvaessa ja samanaikaisesti voidaan vähentää aluksen perässä sen tukemiseen tarvittavaa alaspäin suuntautuvaa voimaa. Tämä 5 mahdollistaa puolestaan pienemmän ja tästä johtuen tehokkaamman, alaspäin suuntautuvan voiman kohdistavan kanto-pinnan käyttämisen aluksen peräosassa. Kuvioiden 2-4 mukaisessa rakenteessa siipi 35 on kiinnitetty keskimäärin 2° kulmaan alaspäin aluksen perään tietyn dynaamisen, 10 ylöspäin suuntautuvan voiman synnyttämiseksi tätä tarkoitusta varten. Haluttaessa tässä keksinnössä voidaan käyttää keulasiipeä, joka muodostaa tietyn dynaamisen, alaspäin suuntautuvan voimakomponentin aluksen perässä tietyssä kohdassa olevan alaspäin suuntautuvan voiman täydentä-15 miseksi.

Muissa rakenteissa ja erityisesti sellaisissa rakenteissa, joissa jännevälin suunta on yleensä aluksen ulkopuolelle, siipi voi käsittää kantopinnan pituussuuntaisen, pystysuoran keskiviivatason kummallakin puolella 20 kummankin kantopinnan jännevälin tai osan siitä ollessa pääasiassa mainitun tason ulkopuolella. Mikäli nostovoimaa ei tarvita, voidaan valita muodoltaan jokin neutraali tai symmetrinen kantopinta ja sijoittaa se niin, että sen jänne on yhdensuuntainen aluksen kulkusuunnan kanssa. Tai, 25 jos kantopinnassa on epätasapainoinen profiili tai nosto-profiili, se voidaan sijoittaa sellaiseen tulokulmaan, joka kumoaa tämän profiilin muuten synnyttämän nostovoiman. Vaihtoehtoisesti siipi voidaan kiinnittää ulospäin suuntautuvana rungon kylkiin johonkin kohtaan keulaosaan, 30 mieluimmin juuri keulaan tai lähelle sitä ja kiinnittää ·. suunnilleen samalla tavalla kuin kallistumista vaimentavat siivet, jotka kiinnitetään tavallisesti aluksen rungon keskiosaan.

Kuitenkin tietyn nosto- tai alaspäin suuntautuvan 35 voiman synnyttämiseksi aluksen keulaosaan tätä tyyppiä i · 93188 50 oleva keulasiipi voidaan asettaa sellaiseen tulokulmaan, joka saa aikaan halutun noston halutussa pystysuunnassa. Tällöin voidaan käyttää joko neutraalia tai kaarevaa kan-topintaa ja sijoittaa se sopivalla tavalla halutun pysty-5 suoran voiman synnyttämiseksi alukseen. Haluttaessa kan-topinta voidaan kiinnittää niin, että tulokulma voidaan säätää helposti aluksen liikkuessa, niin että pystytään muuttamaan sitä pystysuoraa voimaa, jonka kantopinta synnyttää aluksen liikkuessa tietyllä nopeudella.

10 Keulasiiven synnyttämän nosto- ja/tai vaimennusvoi- man määrä vaihtelee myös keulasiiven sijainnista aluksen keulaosassa ja pintaliukupinnan määrästä riippuen mitattuna pinta-alana, jota vastapäätä siipi on vaakasuorassa tasossa. Maksimitehon saamiseksi siipi sijoitetaan keulaan 15 pituudeltaan 30 % aluksen vesiviivan pituudesta ja mieluimmin 20 %:n pituisena kuvioiden 2-4 mukaisen rakenteen esittämällä tavalla. Tällä alueella pintaliukupinta, siis lähinnä se alue, jota vastapäätä siipi on vaakasuorassa suunnassa, on mieluimmin ainakin kaksi ja alle 70 20 neliötuumaa jalkaa kohden (0,4 - 15 cm2/cm) aluksen vesi-viivan pituudesta Ja mieluimmin kuitenkin 5-50 neliötuumaa (1-10 cm2/cm). Kuvioissa esitetyn siiven 35 alapuolella oleva pintaliukupinnan 37 pinta-ala on noin 9 neliöjalkaa (8 361 cm2 ). Nimenomaan suurta nopeutta varten pin-25 taliukupinta on mieluimmin pitkänomainen aluksen pituus-suunnassa sen keskileveyden ollessa tällöin alle neljäsosa ja mieluimmin alle kahdeksasosa pintaliukupinnan aluksen pituussuuntaisesta pituudesta.

Joko keulan ulokeosaa tai keulasiipeä voidaan käyt-30 tää aluksessa yksinään tai molempia yhdessä niiden käsit-• täessä tämän keksinnön mukaiset muut rakennepiirteet tai ollessa ilman näitä piirteitä. Kumpikin niistä on kuitenkin erittäin edullinen aluksessa tämän keksinnön mukaisten perustasapaino- ja pitkittäiskaltevuuden säätörakenteiden 35 kanssa edellä selostetuista yhteistoimintasuhteista joh- 93188 51 tuen. Lisäksi, koska tasapainon ja pitkittäiskaltevuuden ohjausrakenteet pyrkivät pitämään keulan jatkuvasti vedessä kovassa aallokossa, keulan ulokeosa osa keulasiipi ovat näin ollen jatkuvasti veden alla ja edistävät tällöin 5 luisun ja pituuskallistuksen vähentämistä.

On huomattava, että sovellettaessa tätä keksintöä monirunkoiseen alukseen, esimerkiksi katamaraaniin tai trimaraaniin, jossa on pintaliukupinnat, jokainen runko voi käsittää yhden tai useampia edellä selostetuista ra-10 kennepiirteistä, esimerkiksi kapean ja syvän keulaosan vesirajan alapuolella, keulaulokeosan, keulasiiven, keula-kantopinnan, edellä selostetun perään päin nousevan pin-taliukupohjan, aluksen perässä olevan paineenpäästövyöhyk-keen ja siihen liittyvän poikittaisulokkeen ja virtauksen 15 erottavat paarre-evät aluksen perässä. Mieluimmin ainakin ulommat rungot ovat näiltä rakennepiirteiltään keskenään samanlaisia. Poikittainen kantopinta tai kantopintaryhmä on alaspäin suuntautuvan voiman synnyttämiseksi, kuten edellä selostettiin, mieluimmin symmetrinen molemmilta 20 puolilta aluksen pituussuuntaiseen keskiviivatasoon nähden. Keskiviivataso on kuitenkin koko aluksen keskellä ja on näin ollen katamaraanissa molempien runkojen välissä samanlaisella etäisyydellä niistä.

Seuraavassa selostetaan kuvioissa 1-4 esitetyn ... 25 rakenteen käsittävän aluksen toimintaa kantosiiven ollessa asetettu 5° negatiiviseen kulmaan (etureuna vaakasuorassa takareunan alla) standardityyppiseen allastestauslaittee-seen, jonka asteikko on 24 - 1, aluksen liikkuessa vedessä vetolaitteiden avulla. Aluksen ollessa paikallaan sen pit-30 kittäiskaltevuuskulma on 0°. Alhaisilla nopeuksilla, noin . kahdeksaan solmuun asti, alus liikkuu uppoumatilassa. No- • · peuden kasvaessa 30 solmun paikkeille pintaliukuvoima kasvaa ja samanaikaisesti myös kantopinnan 3 synnyttämä alaspäin suuntautuva voima ja keulassa olevat imuvoimat kas-35 vavat. Nämä voimat kompensoivat yleensä toisensa, niin 52 931 88 että aluksen pituussuuntainen dynaaminen tasapainotila säilyy. Alus jatkaa kulkuaan pääasiassa tasapainotilassa koko nopeusalueen läpi noin 60 solmun nopeuteen asti eikä siinä näy mitään merkkiä epävakaisuudesta edes siinä ti-5 lassa, joka vastaa kolmen ja kuuden jalan aaltoja aalto-periodien ollessa 4-16 sekuntia. Aluksen aaltoilu on nopeusalueella hieman negatiivinen, ts. sen syväys ja siitä johtuen myös sen veteen koskettava pinta kasvavat aluksen ollessa sen lepotilavesiviivan alapuolella 5" eli 10 12,7 cm (noin 10 % syväyksestä). Keulan suurin nousu on kaikilla nopeuksilla noin 0,6°, ja suuremmalla nopeudella keulan negatiivinen pitkittäiskaltevuuskulma on 0,3°.

Koska keulan vesirajan alapuolella olevassa terävässä osassa (keulasiipeä lukuun ottamatta) ei ole pinta-15 liukupintaa ja koska alaspäin suuntautuva imuvoima vetää keulaa alaspäin, tämä estää keulan nousemisen, mitä tapahtuu tavanomaisessa pintaliukualuksessa. Samanaikaisesti keulasiiven 35 ylöspäin suuntautuva voima ja aluksen perään kohdistuvan alaspäin suuntautuvan voiman peränpuolei-20 sen "vipuvarren" ylöspäin suuntautuva voima ja laivan keskiosassa oleva ylöspäin suuntautuva pintaliukuvoima nostavat keulaa ylöspäin ja estävät sen työntymisen veden alle. Koko nopeusalueella yleensä esiintyvää suurta rois-keenmuodostusta ja pintaliukualuksen keulan ja perän vesi-. 25 vanoja ei ole. Nopeuden kasvaessa perän kantopinta 3 ja keulasiipi 35 ja ulokeosa 34 pitävät aluksen tasapainotilassa aluksen suunnan ollessa erittäin vakaa ja suora.

Claims (27)

1. 53 95188
2. 1. Suorituskyvyltään parannettu alus (1) käsittäen ainakin yhden rungon (5) varustettuna vesirajan alapuolel- 5 la olevasta keulan terävästä osasta perään päin olevilla liukupinnoilla (11), jotka kykenevät samaan aikaan pääasiassa dynaamisen nostovoiman runkoon, tunnettu siitä, että tämä alus käsittää: tarkan ja syvän terävän osan (32) keulassa varus-10 tettuna jyrkästi kaltevilla pinnoilla, jotka kykenevät synnyttämään vesivirtauksessa dynaamisia alaspäin suuntautuvia voimia keulassa, ja pinnoilla, jotka synnyttävät määrältään ja muodoltaan rajallisia nostovoimia vesivirtauksessa, jolloin sanotut alaspäin suuntautuvat voimat 15 ovat hallitsevia pintaliukunopeudella ja pitävät aluksen rungon pienessä pituuskaltevuuskulmassa; ja välineen (3) asetusta varten etäisyyden päähän aluksen rungosta, tämän välineen reagoidessa rungon ohi kulkevaan virtaukseen taaksepäin ja alaspäin suuntautuvan 20 voiman kohdistamiseksi aluksen poikittaisessa suunnassa, joka väline sijaitsee pääasiassa aluksen pituussuuntaisella keskilinjalla, ja pituussuunnassa aluksen keskiosasta perään päin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alus, t u n-__ 25 n e t t u siitä, että tämä taaksepäin ja alaspäin suuntautuvan voiman kohdistamista varten tarkoitettu väline käsittää aluksen keskiosasta perään päin aluksen rungon vesilinjan alapuolelle asetetun kantopinnan (3), jonka paarrepuoleinen akseli on yleensä aluksen pituussuuntaisen 30 akselin suuntainen ja jännepuoleinen akseli yleensä poi-. kittainen tämän pituussuuntaisen suunnan suhteen, sanotun • kantopinnan ollessa hydrodynaamisesti muotoiltu ja asetettuna kulmittain jännepuoleisen akselinsa ympärille, niin että vedessä eteenpäin kulkeva alus synnyttää alaspäin 35 suuntautuvan voiman, joka on yleensä aluksen pystysakselin • · 54 v ό t 6 8 suuntainen ja suuruudeltaan sellainen, että se pääasiassa rajoittaa liukuvoimien aiheuttaman rungon nousemisen vedessä.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen alus, 5 tunnettu siitä, että sanottu väline perään ja alaspäin suuntautuvan voiman kohdistamiseksi käsittää kan-topinnan (3), joka on asetettu aluksen keskiosasta perään päin siten, että sen jännepuoleinen akseli on yleensä poikittainen aluksen pituussuunnan suhteen, tämän kantopinnan 10 ollessa kaarevampi alaspäin olevalla sivulla ja sanotun alaspäin suuntautuvan voiman ollessa yhdessä keulassa vaikuttavan dynaamisen alaspäin suuntautuvan voiman kanssa riittävä aluksen ollessa liikkeessä riittävä kompensoidak-seen pääasiallisen osan rungon dynaamisia nostovoimia ra-15 joittaen siten olennaisesti liukuvoimien aiheuttamaa rungon nousemista vedessä.
5. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen alus, tunnettu siitä, että kantopinta (3) sisältää etuosassaan olevat kaarevat pinnat, jotka kykenevät synnyttä- 20 mään virtauksen yhteydessä voimakomponentin kantopinnan paarteen suhteen kohtisuorassa olevassa nostosuunnassa, ja kantopinnan takaosassa, joka ulottuu ainakin 20 % paarre-pituudesta takareunaan asti, sen nostosuunnan suhteen vastakkaiselle sivupinnalle, joka on kupera takareunan suh-25 teen, ja nostosuunnassa olevalle takareunaan ulottuvalle sivupinnalle, joka on huomattavasti vähemmän kupera kuin sanottu nostosuunnan suhteen vastakkainen sivupinta.
6. 5. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että sanottu taak- 30 sepäin ja alaspäin suuntautuva voima on suurempi kuin 1 % aluksen rungon uppoumasta, keulassa vaikuttavien alaspäin suuntautuvien voimien ollessa taas riittäviä pitääkseen aluksen rungon pituuskaltevuuskulmassa, joka on pienempi kuin noin 2 astetta. 35 SS 93188
7. 6. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että sanottu taaksepäin ja alaspäin suuntautuva voima esiintyy lähellä aluksen perää ja että keulassa vaikuttavat alaspäin suun- 5 tautuvat voimat ja tämä taaksepäin ja alaspäin suuntautuva voima ovat aluksen ollessa liikkeessä yhdessä riittäviä ylläpitääkseen vähennyksen märässä pinnassa lepoarvosta lähtien, joka on vähintään kaksi kolmasosaa siitä vähennyksestä, joka esiintyisi aluksen ollessa liikkeessä ilman 10 sanottuja alaspäin suuntautuvia voimia.
8. 7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että liukupinnat käsittävät yleensä V-muotoisen liukupohjan, joka kaareutuu asteittaisesti ulospäin aluksen perää kohti aluksen kes- 15 kiosan ohi keulassa olevasta jyrkästä V-muodosta lähtien.
9. 8. Minkä tahansa edellä olevan vaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että sanottu keulan terävä osa ulottuu aluksen rungon keulamittaluodista (6) ensimmäiseen pitkittäisasentoon (asema 2) ja sen taakse, 20 joka sijaitsee tämän keulamittaluodin jälkeen etäisyyden päässä, joka on suuruudeltaan 20 % aluksen rungon vesilin-jan pituudesta, keulan terävän osan keskimääräisen syväyksen keulamittaluodin ja ensimmäisen pitkittäisen asennon välillä ollessa ainakin 80 % aluksen rungon suurimmasta .... 25 syväyksestä keulan terävän osan takana.
10. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen alus, tunnettu siitä, että keskimääräinen syväys on yhtä suuri tai suurempi kuin aluksen rungon suurin syväys keulan terävän osan jälkeen.
11. 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen alus, . tunnettu siitä, että vesilinjan leveys-syväyssuhde : ensimmäisessä pitkittäisessä asennossa ei ole suurempi kuin 4.
12. 11. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-10 mu- 35 kainen alus, tunnettu siitä, että vesilinjan le- • •« 56 9 i ί 8 8 veys-syväyssuhde toisessa pitkittäisessä asennossa (asema 1), joka sijaitsee kymmenen prosenttia aluksen rungon ve-silinjapituudesta olevan etäisyyden päässä sanotun mitta-luodin jälkeen, ei ole suurempi kuin 3, ja että keulan 5 terävän osan keskimääräinen syväys keulamittaluodin ja toisen pitkittäisen asennon välillä on ainakin 80 % rungon suurimmasta syväyksestä keulan terävän osan jälkeen.
13. 12. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että se sisäl- 10 tää yleensä V-muotoisen pohjan (11), joka ulottuu perää kohti, tämän pohjan poikittaisen nousun asteittaisesti vähetessä rungon pohjatasosta lähtien keulamittaluodista (6) perässä olevaan poikittaiseen takareunaan (22) asti, sanotun pohjan noustessa perää kohti mentäessä aluksen 15 keskiosasta perässä olevaan takareunaan asti suuruudeltaan ainakin 50 % aluksen keskiosan syväyksestä olevan pystysuoran etäisyyden verran aluksen rungon pohjatason suhteen.
14. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen alus, t u n-20 n e t t u siitä, että keskimääräinen poikittainen syväys paarrelinjojen (12) välissä aluksen rungon vesilinjan pituudesta 75 % olevan etäisyyden päässä poikittaisessa pystysuorassa tasossa keulamittaluodista perään päin ei ole yli 50 % suurempi kuin aluksen keskiosan ja vastaavasti 25 takareunan suurimpien syväyskohtien välisen linjan leik-kaustasossa oleva syväys.
15. 14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen alus, tunnettu siitä, että takareuna on asetettu pysty-suorasti vesi1injaetäisyyden päähän, joka on alle 25 % 30 aluksen rungon suurimmasta syväyksestä.
16. 15. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 12 - 14 mu-kainen alus, tunnettu siitä, että sanottu takareuna kulkee yleensä aluksen rungon pohjatason suuntaisesti ja on asetettu rungon vesilinjasta pystysuoran etäisyy- 35 den päähän, joka on alle 10 % rungon suurimmasta syväyksestä. »I 57 93188
17. 16. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siltä, että se sisältää lisäksi etuliukupinnan (37), joka kulkee yleensä alaspäin aluksen rungossa pitkittäissuunnassa köliä pitkin 5 aluksen keskiosan edessä, tämän pinnan ulottuessa pitkit täissuunnassa ja ollessa asetettuna molemmilta sivuiltaan symmetrisesti rungon pituussuuntaisen pystykeskilinjatason suhteen ja tietyssä asetuskulmassa pitkittäissuunnassa ylöspäin suuntautuvan voiman synnyttämiseksi aluksen llik-10 kuessa vedessä.
18. 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen alus, tun nettu siitä, että aluksen rungon pohjatason suuntainen alue sanottua etuliukupintaa vastapäätä on suuruudeltaan 0,4 - 15 neliösenttimetriä rungon vesilinjan pituus- 15 senttimetriä kohden.
19. 18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen alus, tunnettu siitä, että aluksen rungon pohjatason suuntainen alue sanottua etuliukupintaa vastapäätä on suuruudeltaan 1-10 neliösenttimetriä rungon vesilinjan pituus- 20 senttimetriä kohden.
20. 19. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 16 - 18 mukainen alus, tunnettu siitä, että sanottu etuliu-kupinta käsittää pyyhkäistyn takasiiven (35) kiinnitettynä aluksen runkoon vesilinjan alapuolella aluksen keskiosan 25 edessä, tämän siiven ollessa molemmilta sivuiltaan asetet- ' · · tuna symmetrisesti pituussuuntaisen keskiakselin ympärille, joka yhtyy rungon pituussuuntaiseen pystykeskilinjata-soon, jolloin tämän siiven etureunojen (36) pyyhkäisykulma on suuruudeltaan vähintään 23 astetta mittaluodista tähän 30 pituussuuntaiseen pystykeskilinjatasoon asti. ;; 20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen alus, tun nettu siitä, että sanottu pyyhkäisty takasiipi on asetettu kulkemaan alaspäin kölilinjasta, sen ulottuessa pituussuuntaista keski1injatasoa pitkin etäisyydelle, joka 35 on 5 - 30 % rungon vesilinjapituudesta. 58 951 88
21. 21. Patenttivaatimuksen 19 tai 20 mukainen alus, tunnettu siitä, että pyyhkäisty takasiipi on yleensä delta-muotoinen sisältäen alasivullaan olevan liukupinnan, tämän siiven etureunojen muodostaessa kummallakin 5 puolella suuruudeltaan 1-15 astetta olevan vaakasuoran kulman, aluksen rungon sisältäessä kölin kantaosan (34), joka on kiinnitetty kölilinjaan ja kulkee siitä alaspäin keulan terävän osan kohdalla ulottuen pitkittäissuunnassa pituussuuntaista pystykeskilinjatasoa pitkin, kölin kan-10 taosan pystysuoran syvyyden ollessa selvästi sen paksuutta suurempi ja sanotun siiven ollessa asetettuna etäisyyden päähän alaspäin kölilinjasta ja kiinnitettynä kölin alareunaa pitkin.
22. 22. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuk-15 sen mukainen alus, tunnettu siitä, että sanotut liukupinnat kykenevät synnyttämään dynaamisen nostovoiman, joka on suurempi kuin 5 % aluksen uppoumasta.
23. 23. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että sanotut 20 liukupinnat kykenevät synnyttämään dynaamisen nostovoiman, joka on suurempi kuin 10 % aluksen uppoumasta.
24. 24. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että vesilin-jaleveys aluksen perän kohdalla on suunnilleen sama tai f . 25 suurempi kuin vesilinjaleveys aluksen keskiosassa.
25. 25. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alus, tunnettu siitä, että tämä alus käsittää katamaraanin ja että sen kumpikin runko on asianomaisen patenttivaatimuksen mukainen.
26. 26. Menetelmä aluksen suorituskyvyn parantamisek si, tämän aluksen rungon käsittäessä keulan terävän osan jälkeen olevat liukupinnat, jotka kykenevät synnyttämään pääasiassa dynaamisen nostovoiman, ja tarkan ja syvän keulan terävän osan varustettuna jyrkillä kaltevilla pinnoil-35 la, jotka kykenevät synnyttämään vesivirtauksessa dynaa- il 59 O f’* CO i u U misia alaspäin suuntautuvia voimia aluksen keulassa, ja pinnoilla, jotka synnyttävät nostavia voimia määrältään ja muodoltaan rajoitetussa vesivirtauksessa, jolloin sanotut alaspäin suuntautuvat dynaamiset voimat pitävät aluksen 5 ollessa liikkeessä hallitulla tavalla aluksen rungon pienessä pituuskaltevuuskulmassa, tunnettu siitä, että tämä menetelmä käsittää: alaspäin suuntautuvan voiman kohdistamisen aluksen runkoon, tämän voiman reagoidessa ohikulkevaan virtauk-10 seen ja sen ollessa liukunopeudella suurempi kuin 1 % aluksen uppoumasta, aluksen poikittaisessa suunnassa, joka käsittää pääasiassa aluksen pituussuuntaisen keskilinja-tason, ja pituussuunnassa aluksen keskiosan jälkeen.
27. 27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että sanotut liukupinnat kykenevät synnyttämään nostovoiman, joka on suurempi kuin 5 % aluksen uppoumasta, ja että alaspäin suuntautuvan voiman aiheuttaa kantopinta, joka on asetettu aluksen keskiosan jälkeen ja joka synnyttää voiman, joka on suuruudeltaan 20 vähintään 5 % aluksen uppoumasta, ja jolloin keulan terävän osan jyrkästi kaltevat pinnat kykenevät synnyttämään riittävästi alaspäin suuntautuvia voimia aluksen liikkuessa sen pituuskaltevuuskulman pitämiseksi pienempänä kuin 2 astetta. 1 · · « « 93188 60