NL1024925C2 - Vaartuig, in het bijzonder een passagiersschip. - Google Patents

Description

* ι

Vaartuig, in het bijzonder een passagiersschip

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vaartuig, in het bijzonder een passagiersschip voor de kust- en binnenvaart, omvattende een scheepsromp, die de aandiijfinstallaties bevat, en een dekconstractie, die het stuurhuis en de passagiersaccomodatie resp. ladingsgedeelte bevat. Het vaartuig volgens de onderhavige 5 uitvinding is in het bijzonder bestemd als vaartuig voor personenvervoer, zoals Fast Ferries en dergelijke vaartuigen, die, om te kunnen concurreren met andere vervoersvormen, met grote snelheid moeten varen. Het probleem hierbij is dat dergelijke vaartuigen veel golven opweken, die hinder veroorzaken voor andere schepen en gebruikers van de vaarweg, zowel varend als stilliggend.

10 Dergelijke snelle vaartuigen, dat wil zeggen vaartuigen, die een snelheid van 30 tot 40 knopen bereiken, varen in het algemeen met een Froudegetal (Fn), gebaseerd op de waterlijnlengte (L), van 0,5 tot 0,7. Op diep water is dit nu juist het snelheidsgebied waarin het “transversale” golfsysteem van het vaartuig ongeveer maximaal is en aangezien dit samen met het “divergerende” golfsysteem het bekende Kelvin golfpatroon (zie fig. 1) IS veroorzaakt is het afgaande golfsysteem (wash) niet minimaal. De golflengte in het transversale systeem heeft bovendien een periode, die in de buurt ligt van de resonantieperiode van veel afgemeerde constructies, zodat dit golfsysteem nog extra hinder veroorzaakt.

De totale weerstand, die een schip ondervindt, is de som van de wrijvingsweerstand 20 en de restweerstand. Deze restweerstand is afhankelijk van de snelheid en de waterverplaatsing van het betreffende schip. In het algemeen kan worden gesteld, dat er een direct verband is tussen de door een schip ervaren restweerstand bij een bepaalde snelheid en de energie (d.w.z. golfhoogte en golflengte) in het afgaande golfsysteem. Een manier om de restweerstand te verkleinen en daarmee de wash te verminderen is het 25 toepassen van een “planerende romp”. In figuur 2 is het verband weergegeven tussen de weerstand (verticale coördinaat) en het Froudegetal (Fn) (horizontale coördinaat).

Het Froudegetal (Fn) is gedefinieerd als: Fn = v / V g-L), waarin: v = de voorwaartse snelheid van het schip in m/s g = de versnelling van de zwaartekracht in m/s2 1024925- 2 - L = de waterlijnlengte van het schip in m.

Voor een bepaald schip is het Froudegetal dus recht evenredig is met de voorwaartse snelheid (horizontale coördinaat). In dit diagram geeft de lijn A een “normaal” waterverplaatsend schip en de lijn B een planerend schip aan. Uit deze figuur is duidelijk S te zien, dat de weerstand, en hiermee dus de energie in het afgaande golfsysteem bij een normaal waterverplaatsend schip bij toenemende snelheid excessief toeneemt, terwijl de weerstand bij een planerend schip afineemt als het schip uit het water wordt getild en bij toenemende snelheid weer geleidelijk toeneemt ten gevolge van de groter wordende wrijvingsweerstand.

10 Bovendien heeft de beperkte waterdiepte in de wateren, waarop dergelijke schepen opereren nog een versterkend effect op de hoogte van de afgaande golven. Er is een verband tussen de hoogte van de afgaande golf en de waterdiepte, en in een bepaald snelheidsgebied van het schip, waarin de snelheid van het schip gelijk is aan de wortel uit het product van de waterdiepte (h) en de zwaartekrachtversnelling (g), d.w.z. v = V (g · h), 15 neemt de hoogte van de afgaande golf excessief toe. Dit effect wordt nog versterkt naarmate de waterlijnlengte (L) van het schip toeneemt ten opzichte van de waterdiepte (h), d.w.z. naarmate de verhouding L/h groter wordt.

Het is derhalve een oogmerk van de onderhavige uitvinding een vaartuig te verschaffen, dat met grote snelheid kan varen, zonder dat hierbij ontoelaatbare afgaande 20 golven ontstaan.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de scheepsromp is samengesteld uit tenminste drie deelrompen, die elk een korte waterlijn (L) hebben, zodat met een hoog Froudegetal (Fn > 0,9) kan worden gevaren, welke deelrompen op een onderlinge afstand van elkaar liggen en met elkaar zijn verbonden door de dekconstructie, 25 welke deelrompen zijn geoptimaliseerd voor maximale lift en een lengte/breedte verhouding hebben, die ligt tussen ongeveer 1 en 3 en elk scharnierend met de dekconstructie is verbonden.

De gedachte, die ten grondslag ligt aan deze uitvinding, is om te varen bij een zo hoog mogelijk Froudegetal, waardoor het transversale golfsysteem wordt geminimaliseerd. 30 Dit wordt bereikt door de waterlijnlengte van de romp te verkleinen. Het divergerende golfsysteem wordt dan dominant. Dit systeem heeft echter een veel kortere golflengte (gemeten loodrecht op het golffront). Het bereiken van een zo hoog mogelijk Froudegetal 1024925 - - 3 - geschiedt volgens de uitvinding door de waterlijnlengte L van het schip te verkleinen. Teneinde toch de benodigde stabiliteit en het draagvermogen van het vaartuig te verkrijgen wordt volgens de uitvinding voorgesteld de romp van het vaartuig op te bouwen uit een aantal korte deelrompen, die onderling op een afstand staan en met elkaar zijn verbonden 5 door de dekconstructie. De grootte van de verhouding tussen de lengte en de breedte van de deelrompen is van belang om een voldoende planerend oppervlak te verschaffen en.om in combinatie met de scharnierende verbinding te zorgen voor een zo hoog mogelijke hydrodynamische lift.

Opgemerkt wordt dat uit het Russische octrooi 2144882 een vaartuig bekend is dat 10 bestaat uit een bovenwater gelegen dekconstructie en een drietal in een driehoek opgestelde rompen die elk een lengte/breedte verhouding hebben, die niet groter is dan 8. De rompen zijn door middel van dunne pilaren verbonden met de dekconstructie. Deze bekende constructie is bedoeld om de weerstand van het vaartuig te verminderen (wave piercing) terwijl het bij de constructie volgens de onderhavige uitvinding gaat om het 15 verminderen van de “wash” door planerende deelrompen.

Hoewel de voorkeur wordt gegeven aan drie deelrompen, die in een driehoekige configuratie zijn opgesteld is de mogelijkheid aanwezig meer deelrompen binnen de hoofdafmetingen van het vaartuig aan te brengen, bijvoorbeeld in verband met de dwars-en langsstabiliteit. Het is hierbij doelmatig om deze deelrompen zodanig ten opzichte van 20 elkaar op te stellen, dat een optimale interferentie tussen de golfsystemen van de afzonderlijke rompen kan worden gerealiseerd.

De onderhavige uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: -

Fig. la schematisch het Kelvin-golfpatroon weergeeft van een waterverplaatsend 25 schip,

Fig. 1 b schematisch het Kelvin-golfpatroon weergeeft van een planerend schip,

Fig. 2 een grafiek is, die het verband weergeeft tussen de weerstand van een schip en het Froudegetal,

Fig. 3 een perspectivisch zijaanzicht is van een schematisch model van het 30 vaartuig volgens de uitvinding met drie deelrompen, en

Fig. 4 een perspectivisch aanzicht van onderen is van het model van fig. 3.

1024925- - 4 - ♦ (

Figuur la en lb tonen schematisch een zogenaamd Kelvin-golfpatroon van. een waterverplaatsend schip (fig. la) en een planerend schip (fig. la). In deze figuren is een schip 1 weergegeven waarbij de dwars op de voortbewegingsrichting van het schip staande lijnen 2 transversale golven weergeven en de onder een hoek staande lijnen 3 de 5 divergerende golven weergeven, waarbij in fig. la de streeplijnen de golftoppen en de getrokken lijnen de golfdalen zijn.

Bij vergelijking van deze figuren is duidelijk te zien, dat het divergerende golfsysteem bij een planerend schip dominant wordt. Bij toenemend Froudegetal (snelheid) wordt de hoek β tussen de lengteas van het schip en het divergerende 1 o golfsysteem steeds kleiner en neemt het transversale golfsysteem verder in betekenis af.

Figuur 2 laat in een grafiek het verband zien tussen de weerstand, die een schip ondervindt (verticale ordinaat) en het Froudegetal (horizontale ordinaat). Uit deze grafiek blijkt, dat de weerstand van een waterverplaatsend schip (lijn A) bij een Froudegetal van 0,6 excessief toeneemt met de voorwaartse snelheid, terwijl de weerstand bij een 15 planerend schip (lijn B) bij dit Froudegetal afheemt door de opwaartse lift en bij verdere toename van de snelheid geleidelijk toeneemt. De uitvinding beoogt nu een vaartuig te verschaffen, dat vaart bij een Froudegetal van ongeveer 0,9 of hoger, en bereikt dit door de waterlijnlengte (L) van de romp te verkleinen.

Fig. 3 toont een perspectivische weergave van een model van het vaartuig volgens 20 de uitvinding in de vorm van een passagiersschip. Het vaartuig bestaat uit een dekconstructie 5, dat een stuurhuis en de passagiersaccomodaties bevat. Teneinde toch de gewenste stabiliteit en het gewenste draagvermogen van het vaartuig te verkrijgen bestaat de scheepsromp, zoals ook in figuur 4 zichtbaar is, uit een drietal deelrompen 6,7,8. Deze deelrompen zijn opgesteld in een driehoek, met tweede deelrompen 7, 8 aan de achterkant 25 en één deelromp 6 aan de voorkant. De twee achterste deelrompen kunnen de (niet weergegeven) aandrijfinstallaties van het schip bevatten en (bij schroefaandrijving) zijn voorzien van een roer. De voorste deelromp 8 kan een (niet in de tekening weergegeven) boegschroef bevatten, eventueel aangevuld met een extra roer.

De verbinding tussen de rompen en de bovenopbouw kan zowel star als 30 scharnierend zijn. In het geval van een starre verbinding moet elke romp zijn ingesteld op de optimale trimhoek. In geval van een scharnierende verbinding kan de romp zelf de optimale positie kiezen, of deze positie kan door instelmiddelen worden ingesteld.

1024925-

- s - I

* i

Elke romp kan bovendien zijn voorzien van een trimflap of een interceptor of j beide. Deze kunnen worden bediend om de controle over de liftverdeling over de deelrompen mogelijk te maken. Hierdoor kunnen variaties in belasting en zwaartepuntsligging van het schip worden gecompenseerd en een optimale instelling 5 worden gerealiseerd ten aanzien van de wash en weerstand.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvorm, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies voor de vakman een groot aantal varianten en wijzigingen mogelijk zijn. Zo hoeft het aantal deelrompen niet te zijn beperkt tot drie, maar ook een ander aantal is denkbaar. Ook 10 behoeven de rompen niet identiek aan elkaar te zijn.

1024925,5

Claims (5)

1. Vaartuig, in het bijzonder een passagiersschip voor de kust-en binnenvaart, dat vaart met hoge snelheid, omvattende een scheepsromp met 5 aandrijvinginstallaties en een dekconstructie, die een stuurhuis en een passagiersaccomodatie resp. ladingsgedeelte bevat, met het kenmerk, dat de scheepsromp is samengesteld uit tenminste drie deelrompen (6, 7, 8), die elk een korte waterlijnlengte (L) hebben, zodat met een hoog Froudegetal (Fn > 0,9) kan worden gevaren, welke deelrompen op een onderlinge afstand van 10 elkaar liggen en met elkaar zijn verbonden door de dekconstructie (5), welke deelrompen zijn geoptimaliseerd voor maximale lift en een lengte/breedte verhouding hebben, die ligt tussen ongeveer 1 en 3 en elk scharnierend met de dekconstructie is verbonden.

2. Vaartuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat stand van elk van de deelrompen ten opzichte van de dekconstructie instelbaar is door middel van een bedieningssysteem.

3. Vaartuig volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de scheepsromp is 20 opgebouwd uit drie deelrompen (6, 7, 8), die zijn opgesteld in een driehoekige configuratie met twee deelrompen (7, 8) achter en één deelromp (6) voor, waarbij in de achterste deelrompen aandrijfinstallaties zijn aangebracht, en de voorste deelromp een boegschroef en/of roer bevat.

4. Vaartuig volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de onderlinge positie van de deelrompen zodanig is gekozen, dat een optimale interferentie tussen de golfsystemen van de afzonderlijke deelrompen wordt verkregen.

5. Vaartuig volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat elke deelromp is voorzien van een trimflap en/of interceptor, teneinde de liftverdeling over de deelrompen te optimaliseren. 1024925-