NL1019207C2 - Pleziervaartuig. - Google Patents

Description

Pleziervaartuig

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vaartuig omvattend een oppervlaktemodule, één enkel onder-waterlichaam en een stut voor het verbinden van het lichaam met de module, waarbij de stut werkzaam is voor het bewegen 5 van het onderwaterlichaam ten opzichte van de oppervlakte-module van een uitgestrekte positie van het lichaam, waarbij het oppervlaktemodule in een verticaal met tussenruimte geplaatste positie daarboven is aangebracht, naar een ingetrokken positie, waarbij het onderwaterlichaam en de 10 oppervlaktemodule samen een waterverplaatsingsromp vormen.

Traditiegetrouw, kunnen scheepsrompvormen worden geclassificeerd in drie categorieën: waterverplaatsings-ontwerpen, semi-waterverplaatsingsontwerpen en planerende hoge-snelheidsontwerpen. De maximale snelheid voor water-15 verplaatsingsontwerpen wordt beperkt door het opgewekte golfsysteem, terwijl semi-waterverplaatsingsontwerpen de planerende toestand kunnen binnentreden door veel vermogen te gebruiken en excessieve golven op te wekken. In de planerende toestand zullen de toppen van oppervlaktegolven resulteren in 20 verticale versnelling van de romp, wat een rechtstreekse invloed heeft op het comfort van passagiers. Hoge-snelheids-rompvormen bezitten een slecht lage-snelheidsrendement in termen van kg brandstof/m en het rendement bij kruissnelheid is ten hoogste gelijk aan het rendement bij topsnelheid.

25 Innoverende ontwerpen zoals draagvleugel- of dubbelromp-vaartuigen met gering wateroppervlak maken hoge snelheden mogelijk zonder in te binden op passagierscomfort op zee, maar bezitten belangrijke nadelen. De nadelen zijn onder andere met name gecompliceerde voortstuwing, grote bloot-30 gestelde hydrofoils in het geval van de draagvleugelontwerpen en, in het geval van een dubbelrompvaartuig, verlies van bewoonbaar volume tussen de rompen en een boord die minder geschikt is voor havens met een traditionele indeling.

Een combinatie van hydrofoils en een centraal 35 onderwaterlichaam, d.w.z. een draagvleugelboot met gering wateroppervlak, kan resulteren in een vaartuig met een 1019207^ 2 voortstuwing met hoog rendement vanwege de mogelijkheid om een waterschroef te plaatsen in een ongeveer gelijkmatig stromingsveld van water versneld door oppervlaktestromings-weerstand. Bij een dergelijk vaartuig kunnen hydrofoils 5 worden ontworpen om zich niet uit te strekken buiten de ligger van de romp, terwijl geen bewoonbaar volume verloren gaat. Een dergelijk ontwerp is bekend uit US-A-3,730,123. Een optimalisering van bewoonbaar volume en diepgang alsmede energierendement voor de verschillende snelheidstrajecten 10 wordt echter niet bereikt.

Voor een schip, dat passagiers vervoert, is het vereiste van bewoonbaar volume rechtstreeks verbonden met de doelstelling van het schip (hoeveel passagiers en bemanning, welk soort reis bij welk comfortniveau) en wordt in de 15 ontwerpfase binnen praktische en esthetische grenzen gemaximaliseerd. Een geringe diepgang kan aanzienlijk het gebied van binnenvaarwegen, die bevaren kunnen worden, doen toenemen. Binnenvaarwegen zijn, voor de gemiddelde passagier, veel aantrekkelijker dan de open zee. Een betrekkelijk hoge 20 kruissnelheid met een hoog comfortniveau bij een gemiddelde toestand op zee kan het gebied van de aarde dat kan worden bereikt binnen een beperkte periode (b.v. een vakantieperiode) doen toenemen. Aldus, moet het vaartuig veiligheid, passagierscomfort of minimalisering van golfvorming bij alle 25 snelheidstrajecten, energierendement en stimulerende manoeuvreerbaarheid verzekeren.

Volgens de uitvinding wordt aan deze doelstellingen voldaan met een vaartuig dat wordt gekenmerkt doordat de romp van de oppervlaktemodule een holle uitsparing omvat voor het 30 ontvangen van het onderwaterlichaam in de ingetrokken positie, waarbij de uitsparing en het bovendeel van het onderwaterlichaam een in elkaar passende vorm bezitten, zodanig dat de romp van het vaartuig bij de ingetrokken positie van het onderwaterlichaam een stromingsweerstand 35 verminderende vorm bezit.

In ingetrokken positie hebben het oppervlakgebied van de uitsparing van de oppervlaktemodule en het oppervlakgebied van het bovendeel van het onderwaterlichaam en het

1019207W

3 oppervlakgebied van de stutten geen contact met een grenslaag van water. Hierdoor bezitten deze gebieden geen essentiële bijdrage aan oppervlaktestromingsweerstand en is totale oppervlaktestromingsweerstand betrekkelijk laag. Bovendien 5 wordt minimale diepgang bereikt met een vooraf bepaalde minimale stahoogte.

Er wordt opgemerkt, dat US-A-3,590,765 een hervorm-baar vaartuig toont dat een oppervlakterompmodule en een door middel van twee stutten daarmee verbonden onderwaterlichaam, 10 waarbij de stutten kunnen worden aangedreven om de oppervlakterompmodule naar beneden, zittende op het wateroppervlak te brengen teneinde de stromingsweerstand van het vaartuig te verminderen bij het navigeren in ondiep water of bij het dokken. Dit vaartuig bezit echter geen conforme uitsparing 15 voor het ontvangen van (een deel van) het onderwaterlichaam.

Bij voorkeur is de uitsparing verder uitgespaard bij het achterste gedeelte van de oppervlaktemodule voor heet ontvangen van een waterschroef gemonteerd op het onderwaterlichaam in de ingetrokken positie daarvan. Als het onder-20 waterlichaam is ingetrokken, kan de enorme stromings- verstoring voor de waterschroef veroorzaakt door de romp worden voorkomen door het inbouwen van een gestroomlijnd verder uitgespaard gedeelte in de conforme uitsparing waardoor een aanvullende stroming wordt mogelijk gemaakt rond 25 het onderwaterlichaam met als resultaat een gelijkmatig stromingsveld voor de waterschroef. De achterste uitsparing bezit een zich vernauwend deel stroomafwaarts van de waterschroef om een positieve druk aan de bovenzijde te verzekeren en om ventilatie van de waterschroef dat resulteert in een 30 verlies van stuwkracht te voorkomen. Huidgangen aangebracht langs de randen van de achterste uitsparing in de romp voorkomen parasitaire weerstand door water dat in de achterste uitsparing stroomt. Voor het sturen van het vaartuig bij een lage-snelheidsmodus, is een roer bevestigd 35 aan de oppervlaktemodule. Het roer is geplaatst in het zog van de waterschroef in de ingetrokken positie van het onderwaterlichaam.

Het onderwaterlichaam bezit bij voorkeur een 1019207·! ( 4 opgeheven boeg voor het verbeteren van drukverdeling met een positief effect in de nabije oppervlaktestroming. Bovendien bezit het lichaam een gestroomlijnde vorm met een afgeplatte cirkelvormige dwarsdoorsnede, die assymmetrisch is bij de 5 achtersteven. De dwarsdoorsnede is afgeplat om te verzekeren dat de stahoogte en diepgangsbeperkingen niet worden overschreden.

Om gedurende navigatie verschillende modi mogelijk te maken, omvat het onderwaterlichaam tenminste twee paren 10 hydrofoils, waarbij de paren gemonteerd zijn op het onderwaterlichaam langs de lengte daarvan, terwijl de hydrofoils van elk paar zijn bevestigd aan beide zijden van het onderwaterlichaam. Behalve een lage-snelheidsmodus (of volledige waterverplaatsingsmodus) kunnen een planeermodus en een 15 hydrofoil gedragen modus worden verkregen. Indien men verandert van lage-snelheidsmodus naar hydrofoil gedragen modus, wordt het onderwaterlichaam door bediening van de stutten uitgeschoven. De aanhechtingsplaats van elke hydrofoil op het onderwaterlichaam is afhankelijk van de druk-20 opbouw opgewekt door waterstroming langs het onderwaterlichaam in uitgeschoven positie bepaald. De plaatsing van de hydrofoils moet zodanig zijn, dat zij het opgewekte golfpatroon positief beïnvloeden.

Bij een voorkeursuitvoering is een vleugeltje 25 aangebracht op de top van tenminste het achterste paar hydrofoils om deze te versterken. Indien de hydrofoils van elk paar in een negatieve V-vorm zijn gerangschikt, kunnen de toppen op de bodem worden geplaatst om het vaartuig op de bodem te ondersteunen in een genivelleerde drooggevallen 30 positie of in ondiepe havens, b.v. om de romp van de oppervlaktemodule op te heffen boven het waterniveau om bio-aangroei te voorkomen.

Bij een verdere voorkeursuitvoering is elke hydrofoil roteerbaar rond de lengteas daarvan. De roteerbare 35 hydrofoils zijn volgens optimale hoeken ingesteld om totale stromingsweerstand te minimaliseren en de golven, die worden opgewekt als het vaartuig niet in een hydrofoil gedragen modus is, te verminderen.

1019207» 5

Richtingsbesturing voor lage-snelheidscondities wordt verzekerd door een lage-snelheidsroer bevestigd aan de oppervlaktemodule in de volgstroom van de waterschroef als het onderwaterlichaam is ingetrokken. De roerganger kan een 5 schakelaar kiezen, waardoor bij of boven een vooraf bepaalde overgangssnelheid het regelsysteem snel een invalshoek instelling voor hydrofoil gedragen modus kan kiezen. Een snelle keuze beperkt het energieverlies in de overgang, waarin de hydrofoils aanzienlijke profielstromingsweerstand 10 en geïnduceerde stromingsweerstand bezitten en waarin de oppervlakte- en drukstromingsweerstand van de oppervlaktemodule nog hoog is. Bij hydrofoil gedragen modus worden de hydrofoils geregeld om rechte en horizontale "vlucht" vast te houden of om (gedeeltelijk) de contour van lange (oceaan)-15 golven te volgen of om bochten te maken volgens invoer- gegevens van de roerganger of het navigatiesysteem. Als een manier om de opwinding van de tocht te maximaliseren, bepaalt het regelsysteem veiligheidsbeperkingen van onderdompeling en (agressieve) slagzij volgend uit invoergegevens van de stuur-20 knuppel. Dit systeem kan het vaartuig zelfs laten springen.

In het systeem wordt het doorbreken van het oppervlakte door de hydrofoils met ventilatie en verlies van lift als gevolg bewaakt en voorspeld om het uit de bocht vliegen te voorkomen.

25 Het zwaartepunt en het drijfmiddelpunt voor het vaartuig met een uitgestrekt onderwaterlichaam verzekeren een positieve richtarm voor alle posities. Indien een negatieve richtarm voor een vaartuig met een ingetrokken lichaam als een probleem wordt beschouwd, kan het vaartuig zijn uitgerust 30 met een nood "uitstrek"functie. De regelsystemen bewaken en voorspellen verder het doorbreken van het oppervlakte door de waterschroef en reguleren het vermogen opgewekt door de generatoren en de bekrachtiging van de elektrische motor om overbelastingscondities te voorkomen. Afgezien daarvan kan 35 het regelsysteem een invalshoek voor elk paar hydrofoils kiezen, dat resulteert in een noodstop. In een dergelijke situatie neemt de romp een positie aan met de neus naar boven, zodat vertraging en zwaartekracht samen resulteren in (1019207« 6 een versnellingsvector loodrecht op het dek, waardoor wordt voorkomen dat passagiers vallen of uit hun stoelen worden geworpen.

De neus van het onderwaterlichaam is voorzien van 5 een geïntegreerde watertank met een afsluiting gevormd als een spuitopening en voorzien van een kap, die bij een vooraf bepaalde druk breekt. Indien het onderwaterlichaam van het vaartuig een object treft, zal de neus samendrukken en zal het onder druk staande water door de als spuitopening 10 gevormde afsluiting gaan naar de omgeving. Het uitstromen van water onder hoge druk zal de botsingsenergie absorberen en ernstige schade aan het vaartuig voorkomen. Eveneens is de bevestiging van de stutten aan het onderwaterlichaam berekend om af te breken bij een vooraf bepaald spanningsniveau wat 15 kan worden geabsorbeerd door de rompconstructie. Dit zal verder het risico verminderen, dat botsingen bij hoge snelheden resulteren in een verlies van het vaartuig.

Samenvattend kan de uitvinding resulteren in uitvoeringsvormen, die beter voldoen aan de doelstellingen 20 dan alle voorafgaande rompvormen en hydrofoilrangschikkingen.

De onderhavige uitvinding zal verder worden toegelicht onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen.

In de tekeningen tonen:

Fig.l een voorkeursuitvoering van een vaartuig 25 omvattend een oppervlaktemodule en een ingetrokken onderwaterlichaam;

Fig.2 de oppervlaktemodule van fig.l met een uitgeschoven onderwaterlichaam;

Fig.3 een zijaanzicht van het vaartuig met het 30 ingetrokken onderwaterlichaam;

Fig.4 een zijaanzicht van het vaartuig met het uitgeschoven onderwaterlichaam;

Fig.5A een vooraanzicht, fig.5B een achteraanzicht en fig.5C een gedeeltelijk zijaanzicht van het 35 onderwaterlichaam;

Fig.6 een dwarsdoorsnede van het vaartuig nabij het uitgespaarde achterste gedeelte;

Fig.7 een lengtedoorsnede van het uitgespaarde 1019207· 7 achterste gedeelte;

Fig.8 golfpatronen opgewekt door het onderwater-lichaam en de hydrofoils in hydrofoil gedragen modus;

Fig.9 de hydrofoil V-vorm bij een slagzijbocht; 5 Fig.10 het vaartuig bij een positie op het droge;

Fig.ll het vaartuig met uitgestrekt onderwater-lichaam in een haven;

Fig.12 golfpatronen opgewekt door het onderwater-lichaam en de hydrofoils bij een lage-snelheidsmodus; 10 Fig.l3A-D verschillende hoekinstellingen van de hydrofoils;

Fig.l4A en 14B zijaanzichten van het onderwater-lichaam met ingedeukte neus;

Fig.15 het breken van de verbinding tussen de 15 stutten en het onderwaterlichaam;

Fig.16 een noodstop manoeuvre;

Fig.17 een sprong manoeuvre;

Fig.18 plaatsing van sensoren en invoerapparatuur;

Fig.19 een schematisch overzicht van een navigatie 20 en regelsysteem;

De vorm van het vaartuig volgens de uitvinding wordt in het algemeen getoond in Fig.1-4. Het vaartuig omvat een oppervlaktemodule 1, één enkel onderwaterlichaam 2 en twee stutten 5 voor het verbinden van het lichaam 2 met de 25 module 1. De stutten 5 zijn werkzaam voor bewegen van het onderwaterlichaam 2 ten opzichte van de oppervlaktemodule vanuit een ingetrokken positie (fig.l en 2) naar een uitgestrekte positie (fig.2 en 4) van het lichaam 2.

De oppervlaktemodule 1 bezit een uitsparing 6 die 30 overeenkomt met het bovenste gedeelte 3 van het onderwaterlichaam 2. In de uitgestrekte positie van het onderwaterlichaam 2 is de uitsparing 6 blootgesteld aan golven, maar zal richtingstabiliteit niet verslechteren noch verticale belastingen (golfslag) opwekken vanwege de lineaire rand en 35 gladde gekromde vorm. Twee paren hydrofoils 4,12 zijn bevestigd aan het onderwaterlichaam 2. Eén paar 12 bij het voorste gedeelte en één paar 4 bij het achterste gedeelte van het onderwaterlichaam 2. De hydrofoils 4,12 van elk paar zijn 1019207· 8 geplaatst aan beide zijden van het onderwaterlichaam 2.

Het onderwaterlichaam 2 bezit een centrale in hoge mate scheve waterschroef aangedreven door een elektrische motor, die wordt aangedreven door generatoren in de 5 oppervlaktemodule 1. De lengte van het onderwaterlichaam 2 moet zodanig zijn, dat de positie van de twee paren hydrofoils 4,12 de gewenste invloed kunnen hebben op het golfpatroon opgewekt door het onderwaterlichaam en dat de invloed op het stromingsveld voor de waterschroef 8 niet te 10 veel verstoord wordt. Eveneens moet de voorzijde van het onderwaterlichaam enigszins terugvallend zijn uitgevoerd vanaf de boeg van de oppervlaktemodule om schade bij het aanmeren te voorkomen. Dit zal resulteren in een onderwaterlichaam 2, dat korter is dan de oppervlaktemodule 1. De 15 optimale diameter/lengte verhouding voor een onderwaterlichaam 2 met een gegeven waterverplaatsing resulterend in een minimale oppervlakte stromingsweerstand en drukweerstand zal resulteren in een onpraktisch grote diameter. De diameter wordt beperkt doordat een vlak passagiersdek 9, dat zo laag 20 mogelijk is om voldoende verticale ruimte te verzekeren zonder ongewenst hoge dekhuizen te verkrijgen, en een ondiepe diepgang als bepaald door de waterlijn 10 en de kiellijn 11 van het vaartuig (zie fig.3) worden vereist. Het onderwaterlichaam 2 bezit een boeg en een achtersteven gedeelte 25 verbonden door een lang gedeelte met een evenwijdige toplijn 13 en kiellijn 11.

In een hydrofoil gedragen modus zal het regelsysteem de hydrofoils 4,12 (fig.4) sturen. Het niveau van de oppervlaktemodule 1 met betrekking tot het wateroppervlak 30 (met een gemiddelde waterlijn 10 als aangegeven in fig.4) wordt op een zodanige wijze gehandhaafd, dat momenten van golven, die de romp van de oppervlaktemodule aanraken en ventilatie van hydrofoils 4, 12 of de waterschroef in troggen tussen golftoppen worden geminimaliseerd. Als de lengte en 35 frequentie van de golven, als waargenomen door het regelsysteem geschikt zijn, kan een golfcontour "vlucht" baan worden gevolgd.

Een assymmetrisch gestroomlijnd onderwaterlichaam 2 1019207· 9 kan een optimale keuze zijn indien men optimaliseert voor prestatie en duurzaamheid. Een gestroomlijnd onderwater-lichaam met een groter volume en betere (nabije oppervlak) drukstromingsweerstand prestatie wordt getoond in fig.5. Het 5 onderwaterlichaam behoudt de assymmetrische achtersteven 19 (fig.5A) met de geïntegreerde waterschroef en de boeg 20 is opgeheven (fig.SB en C) voor het verbeteren van drukverdeling met een positief effect in nabije oppervlaktestroming. Het onderwaterlichaam 2 bezit een afgeplatte cirkelvormige 10 dwarsdoorsnede. Tenslotte, kan plaatsing van de voorste hydrofoils 12 worden geoptimaliseerd voor kruissnelheid waardoor de lage-stromingsweerstand laminaire stromings-condities zich over een aanzienlijk deel van het onderwaterlichaam kunnen uitstrekken.

15 De grens van de uitsparing 6 in de romp van de oppervlaktemodule is aangegeven met verwijzingscijfer 24 in fig.6. De uitsparing 8 is verder uitgespaard bij het achterste gedeelte van het vaartuig (zie bovenste tekening in fig.6) zodanig, dat een gestroomlijnde achterste uitsparing 20 23 wordt verkregen. Deze achterste uitsparing 23 maakt een aanvullende stroming rond het gestroomlijnde lichaam mogelijk wat resulteert in een gelijkmatig stromingsveld voor de waterschroef 8. Fig.6 toont een doorsnede net voor de waterschroefnaaf, terwijl fig.7 een lengte doorsnede toont 25 net boven de middellijn van het onderwaterlichaam. De achterste uitsparing 23 bezit een zich vernauwend gedeelte 26 stroomafwaarts van de waterschroef 8 om een positieve druk te verzekeren bij de bovenzijde van de achterste uitsparing 23 (die op waterlijnniveau is) en ventilatie van de waterschroef 30 te voorkomen. De romp is uitgerust met twee huidgangen 27, die verlies van dynamische druk voorkomen voor de stroomafwaartse vlakke oppervlakken van de romp als het vaartuig in een (niet hydrofoil gedragen) planeermodus is.

Bij hydrofoil gedragen modus kunnen de stromingen 35 rond het onderwaterlichaam en de stromingen als beïnvloed door de hydrofoils 4, 12, die lift opwekken, worden beïnvloed door de vormen en hoekinstelling van deze delen zodanig dat hun wisselwerking een positief resultaat heeft op de totale 1019207· 10 golfstromingsweerstand (en golfenergie, die schade en last veroorzaakt). Dit wordt afgebeeld in fig.8. Lijn 29 is een doorsnede door het golfpatroon als opgewekt door het onder-waterlichaam. Lijn 31 is een doorsnede door het golfpatroon 5 als opgewekt door de paren van hydrofoils 4,12 en lijn 30 is een doorsnede door het golfpatroon voor de combinatie van het onderwaterlichaam 2 en de hydrofoils 4,12.

Om tegemoet te komen aan de doelstelling van een opwindende hoge-snelheidsmanoeuvreerbaarheid, zijn hydrofoils 10 4,12 geplaatst in een negatieve V-vorm om van ventilatie te voorkomen wanneer men scherpe bochten maakt. Om de bocht zo scherp mogelijk te maken, kan een rand 32 van de romp het water raken (zie fig.9). De hoeken voor de achterste 4 en de voorste 12 hydrofoils zijn respectievelijk aangegeven met 15 verwijzingscijfers 34 en 33. Bovendien wordt de V-vorm gebruikt voor geringe "yaw"correcties.

De negatieve V-vorm helpt bij verschaffen van een ondersteuning bij condities op het droge (zie fig.10). Het regelsysteem bezit een algoritme voor het aanpassen van 20 hydrofoil hoeken en voor het bewegen van het onderwaterlichaam ten opzichte van de oppervlaktemodule bij het voorbereiden van een positie op het droge. Een soortgelijk algoritme kan in de haven worden gebruikt (zie fig. 11) om de oppervlaktemodule boven het waterniveau te heffen. Om de 25 sterkte van de hydrofoil tippen te doen toenemen, is een als een vleugeltje gevormd element 35 bevestigd aan elke achterste hydrofoil 4. Wanneer dit op geschikte wijze is vormgegeven, dan heeft het vleugeltje 35 enig positief effect op hydrodynamische prestatie.

30 Voor het verminderen van stromingsweerstand bij de lage-snelheidsmodus (zie fig.11) worden de hoeken van de hydrofoils 4,12 op een zodanige wijze ingesteld, dat de wisselwerking van de drukken opgewekt door de romp van de oppervlaktemodule in combinatie met het ingetrokken onder-35 waterlichaam en de drukken opgewekt door de hydrofoils bij deze bepaalde instelling geoptimaliseerd wordt. Deze drukken resulteren in golven. In fig.12 worden deze golven aangegeven door doorsnedelijn 38 voor de oppervlaktemodule met onder- 1019207· 11 waterlichaam, doorsnedelijn 40 voor de hydrofoils onder hoeken 41,42 en de resulterende doorsnedelijn 39. Bij deze modus kan het regelsysteem invoergegevens verschaffen aan de hydrofoils voor het doen toenemen van slingerstabiliteit.

5 De hydrofoils zijn beweegbaar rond hun lengte-assen die onder rechte hoeken ten opzichte van het onderwater-lichaam staan. De voorste hydrofoils 12 en de achterste hydrofoils 4 worden getoond in fig.12.

Het indrukbare voorste gedeelte van het onder-10 waterlichaam wordt getoond in fig.13. Indien een hard object 51 het onderwaterlichaam treft, trekt het voorste gedeelte 50 samen en wordt water 49 door de als spuitopening gevormde sluiting 48 gedwongen. Het voorwaartse tussenschot 47 is sterk genoeg om zijn integriteit te behouden zelfs indien het 15 bij topsnelheid objecten treft. Bij topsnelheid zullen de belastingen op de structuur echter zodanig zijn, dat structurele schade onvermijdelijk is. Om te voorkomen dat de verbinding tussen de stutten 5 en de oppervlaktemodule 1, die bewegende elementen bevat, faalt en de onderzijde van de romp 20 mogelijk scheurt met een hoog gevaar voor het verliezen van het vaartuig, is de verbinding tussen de stutten 5 en het onderwaterlichaam zodanig ontworpen, dat als grote vertragingskrachten worden overgebracht op de oppervlaktemodule 1 de stutten 5 kunnen roteren (zie fig.15). Deze 25 rotatie brengt ongelijkmatige afschuivingskrachten teweeg op de beveiligingspennen 52,53, die de stutten 5 verbinden met het onderwaterlichaam 54. Hierdoor bezwijkt de verbinding wat leidt tot een scheiding van het onderwaterlichaam 2 en de oppervlaktemodule 1.

30 Het regelsysteem betreedt een noodstopfase als de smoorkleppen worden teruggeslagen in hydrofoil gedragen modus (zie fig.16). De generatoren worden afgeknepen en de elektrische motor wordt binnen grenzen vertraagd om schade aan de motor of waterschroef te voorkomen. De achterste 35 hydrofoils 4 worden ingesteld om een schuine hoek van het vaartuig teweeg te brengen zodanig, dat de resulterende vector 56 van de dynamische en statische krachten van het water op het vaartuig resulteren in een kracht die inwerkt op 1019207· 12 de passagiers en die niet afwijkt van normale zwaartekracht.

De voorste hydrofoils 12 worden ingesteld om een zekere diepte in het water te handhaven om ventilatie te voorkomen. Het vaartuig maakt een planerende "landing" op het 5 achtereinde van de romp.

Het regelsysteem stelt grenzen aan een omhulling voor radicale manoeuvres onder besturing door de roerganger. Fig.17 toont een sprongmanoeuvre. Komend van de normale "vlucht" diepte 57, brengt de roerganger het vaartuig 58 naar 10 beneden, maakt een agressieve druk naar boven 59 wanneer voldoende verticale snelheid is om los van het wateroppervlak 60 te komen, en maakt vervolgens een spatlanding 61.

Fig.18 geeft de plaatsing van de niet standaard sensoren en de invoerapparatuur aan. De vier antennes 15 62,63,64,65 van het globaalpositioneringssysteem (GPS) zijn geplaatst op het dak van het stuurhuis in optimaal zicht van bovenaardse GPS satellieten. De gecombineerde drieas hoek-snelheidssensor 66 is geplaatst nabij het zwaartepunt op het niveau van passagiers, die in het vaartuig zitten. De 20 onderwaterlichaamimmersie (water oppervlakte afstand) sensoren 69,81 zijn geplaatst nabij de naar het oppervlak gerichte top van het onderwaterlichaam. De invoerapparatuur zijn een stuurknuppel 67 voor slagzij (en daaropvolgende bocht) en diepte invoer en een smoorklep 68 voor 25 omwentelingen van de waterschroef en noodstop invoer. De stuurknuppel 67 bezit een trimknop voor het trimmen van het vaartuig in geval van het niet verkrijgbaar zijn van de GPS positie. Schakelaars en knoppen worden niet getoond.

Fig.19 geeft het navigatie- en regelsysteem aan.

30 Uitgestrekt of ingetrokken modus is kiesbaar op het controlepaneel 89. Onder toepassing van dit controlepaneel 89 kan eveneens automatische piloot met verschillende opties en de regelparameters, die conform niveau en energiegebruik bepalen, worden gekozen. De regelparameters zijn bijvoorbeeld 35 "comfort", wat geminimaliseerde versnellingen betekent, "economie" wat geminimaliseerde hydrofoil hoekveranderingen betekent, en "prestatie" wat gemaximaliseerde veilige bochtsnelheid en sprongvermogen betekent. Eveneens kunnen 1019207· 13 speciale functies, zoals nivelleren bij droogvallen, worden gekozen en worden systeemconditie en onderhoudsinformatie aangeboden op het controlepaneel. De regelsystemen bezitten een dubbel redundant architectuur met twee regelaars 87 en 5 88, die elk verschillende invoersignalen gebruiken. Regelaar 87 krijgt invoersignalen van de xyz-rolsnelheidssensor 66, immersiesensor 69, snelheidssensor 86 en stuurknuppel 67, terwijl regelaar 87 de invoersignalen GPS-positie en snelheid uit GPS antennes 62-65 en verder invoersignalen van immersie-10 sensor 81 en stuurknuppel 67 krijgt. Beide regelaars 87, 88 zijn verbonden met de regeleenheid voor het regelen van de vier hydrofoils 90-93. De regeleenheid omvat vier duplex geïntegreerde servo aandrijvers 94-97, die respectievelijk de hoekpositie van hydrofoils 90-93 sturen. Een processor 83 15 wordt gebruikt voor de mens-machine interface, dat samenwerkt met andere systemen en systeembewaking. Deze processor 83 is met de verschillende systeemelementen verbonden via een netwerk, schematisch afgebeeld als 98, en bezit een gestandaardiseerde (NEMA) netwerkinterface 99. Beide zijden 20 van elke duplex geïntegreerde servo aandrijver 94-97 bezitten een afzonderlijke energievoorziening. Het regelsysteem wordt op een zodanige wijze opgezet, dat falen van één enkele regelaar 87,88 het netwerk 98, de processor 83 of één zijde van een duplex geïntegreerde servo aandrijver 94-97 niet 25 hydrofoil gedragen navigering (met zekere beperkingen) zal uitsluiten. Voor een uitgestrekte, niet hydrofoil gedragen modus, een uitgestrekte hydrofoil gedragen modus en ingetrokken lage-snelheidsmodus worden verschillende instellingen en grenzen gebruikt. De stuurknuppel 67 bezit 30 een "hydrofoil gedragen" schakelaar waardoor, indien gekozen, de regelaars 87,88 de instellingen van de hydrofoils 90-93 inschakelen als de snelheid door het water de vooraf bepaalde overgangssnelheid bereikt. De regelaar 88 bewaakt golfhoogte en golflengte gemeten door de onderwaterlichaam immersie 35 sensor 81 in combinatie met GPS. Indien golflengte, golfhoogte en periodiciteit geschikt zijn, wordt een "Soil" vluchtbaan ingesteld, waarbij een golfcontour wordt gevolgd. De informatie over de golfsituatie wordt bewaakt door de 1019207« 14 processor 83 en regelgrenzen worden toegepast op de selectie (of automatische ontselectie) van de prestatie instellingen.

De uitvinding heeft betrekking op een scheepsconfiguratie, die variabel is. Er wordt een vaartuig 5 verschaft met een intrekbaar onderwaterlichaam uitgerust met beweegbare hydrofoils gestuurd door een volledige autorisatie regelsysteem voor het optimaliseren van drie snelheids-trajecten, namelijk een lage-snelheidswaterverplaatsingsmodus (met het onderwaterlichaam ingetrokken), een kruismodus, 10 waarbij de grootste romp boven het wateroppervlak wordt opgeheven en lift gedeeltelijk wordt opgewekt door flotatie-krachten en gedeeltelijk door de hydrofoils, en een hoge-snelheidsmodus, waarbij de hydrofoils nauwe regeling op veiligheidsgrenzen en passagiercomfort en hoge manoeuvreer-15 baarheid mogelijk maken.

Alhoewel de voorgaande beschrijving en begeleidende tekeningen voorkeursuitvoeringen van de onderhavige uitvinding vertegenwoordigen, zal het voor diegenen, die deskundig zijn voor de hand liggen, dat verschillende 20 wijzigingen en modificaties daarin kunnen worden gemaakt zonder de geest en reikwijdte van de onderhavige uitvinding te verlaten.

1019207·

Claims (21)

1. Vaartuig omvattend een oppervlaktemodule, één enkel onderwaterlichaam en een stut voor het verbinden van het lichaam met de module, waarbij de stut werkzaam is voor bewegen van het onderwaterlichaam met betrekking tot de 5 oppervlaktemodule van een uitgestrekte positie van het lichaam waarbij de oppervlaktemodule in een verticaal met tussenruimte geplaatste positie daarboven is gerangschikt naar een ingetrokken positie waarbij het onderwaterlichaam en de oppervlaktemodule samen een waterverplaatsingsromp vormen, 10 met het kenmerk, dat de romp van de oppervlaktemodule een holle uitsparing omvat voor het ontvangen van het onderwaterlichaam in de ingetrokken positie, waarbij de uitsparing en het bovenste gedeelte van het onderwaterlichaam een zodanig in elkaar grijpende vorm bezitten, dat de romp van het 15 vaartuig in de ingetrokken positie van het onderwaterlichaam een stromingsweerstand verminderende vorm bezit.

2. Vaartuig volgens conclusie 1, waarbij een waterschroef is gemonteerd op het onderwaterlichaam en waarbij de uitsparing in de oppervlaktemodule verder is 20 uitgespaard aan het achterste gedeelte daarvan voor het ontvangen van de waterschroef in de ingetrokken positie van het onderwaterlichaam.

3. Vaartuig volgens conclusie 2, waarbij huidgangen zijn aangebracht langs de randen van de verdere uitsparing in 25 de romp.

4. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een roer is bevestigd aan de oppervlaktemodule, waarbij het roer in het zog van de waterschroef in de ingetrokken positie van het onderwaterlichaam is geplaatst.

5. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het onderwaterlichaam een verheven boeg en een gestroomlijnde vorm met een afgeplatte cirkelvormige dwarsdoorsnede heeft, die assymmetrisch is bij de achtersteven.

6. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het onderwaterlichaam tenminste twee paar 1019207· hydrofoils omvat, die gemonteerd zijn op het onderwater-lichaam langs de lengte daarvan, waarbij de hydrofoils van elk paar aan beide zijden van het onderwaterlichaam liggen.

7. Vaartuig volgens conclusie 6, waarbij de 5 bevestigingsplaats van elke hydrofoil aan het onderwaterlichaam afhankelijk van de drukverdeling opgewekt door waterstroming langs het onderwaterlichaam in uitgestrekte positie en/of wervelvorming rond de hydrofoils bepaald is.

8. Vaartuig volgens conclusie 6 of 7, waarbij een 10 vleugeltje is aangebracht op de top van tenminste het achterste paar hydrofoils.

9. Vaartuig volgens een van de conclusies 6-9, waarbij de hydrofoils van elk paar geplaatst zijn in een negatieve V-vorm.

10. Vaartuig volgens een van de conclusies 6-9, waarbij elke hydrofoil roteerbaar is rond zijn lengte-as.

11. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het boeggedeelte van het onderwaterlichaam plastisch vervormt bij het treffen van een obstakel.

12. Vaartuig volgens conclusie 11, waarbij het boeggedeelte voorzien is van een tank gevuld met water en begrensd door een als spuitopening gevormde sluiting, die opent bij een vooraf bepaalde druk in de tank.

13. Vaartuig volgens een van de voorgaande 25 conclusies, waarbij de verbinding tussen de stut enerzijds en het onderwaterlichaam en/of de oppervlaktemodule anderzijds breekt bij een vooraf bepaald botsingsniveau bij het treffen van een obstakel.

14. Vaartuig volgens een van de conclusies 6-13, 30 verder omvattend een regeleenheid voor het regelen van de rotatie van elke hydrofoil.

15. Vaartuig volgens conclusie 14, verder omvattend xyz-rolsnelheidssensoren voor het verschaffen van xyz-rol-snelheidsinformatie van het vaartuig.

16. Vaartuig volgens conclusie 15, verder omvattend een GPS voor het verschaffen van Lattitude/Lengte, positie en richtingsinformatie van het vaartuig.

17. Vaartuig volgens conclusie 16, waarbij de xyz- 1019207* rolsnelheidsinformatie wordt gebruikt als invoersignaal en de GPS-informatie wordt gebruikt als referentiesignaal van de regeleenheid.

18. Vaartuig volgens conclusie 16, waarbij de xyz-5 rolsnelheidsinformatie wordt gebruikt als invoersignaal van een snelheid invoerregelaar en waarbij de GPS-informatie wordt gebruikt als invoersignaal van een positie invoerregelaar, waarbij de regelaars dubbelredundant invoersignalen voor de regeleenheid verschaffen.

19. Vaartuig volgens conclusie 18, waarbij de regeleenheid de invoersignalen van de regelaars middelt voor het regelen van de hoeken van de hydrofoils tussen veiligheidsbeperkingen.

20. Vaartuig volgens conclusie 19, waarbij de 15 regeleenheid een aandrijver voor elke hydrofoil omvat.

21. Vaartuig volgens conclusie 20, waarbij de aandrijvers van elke hydrofoil afzonderlijke regel- en aandrijfelementen omvatten die van energie worden voorzien uit afzonderlijke energiebronnen geïntegreerd in één enkele 20 eenheid. 1019207«