NO127700B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører et fartøy med baugbulb og betydelig forskjell i dyptgående ved maksimal last og ved ballast, hvilken baugbulb har en utragende del som ligger under den maksimale laste-vannlinje og foran den fremre perpendikulær og ved den fremre perpendikulær har et undervannsspant som fra et breddemaksimum smalner V-formet av mot kjølen, idet bulbens fremste punkt ligger over det halve dyptgående ved maksimallast, og hvor både det fremste punkt og breddemaksimumet ligger over ballast-vannlinjen.

Ved kjente bauger av denne type med "strøkent" innebygget bulb befinner de mest fremspringende deler av bulben seg i den nedre halvdel av dyptgående, således at bulben med de mest fremspringende deler både i ballast- og i dyplastet tilstand med sikkerhet befinner seg under vannflaten. Disse kjente bulber tillater oppnåelse av vesentlige hastighetsgevinster bare i ballastfart, mens der oppnås bare ubetydelig eller overhodet ingen forbedringer i dyplastet tilstand.

Det er også kjent på skipsbaugen å anordne pæreformede vulster eller fortykkelser som befinner seg i den øvre halvdel av dyptgående og som kan rage noe foran skipets normale forstevn. Ved en kjent skipsbaug kan der også være anordnet to over hinannen liggende pæreformede vulster eller fortykninger, av hvilke de nederste eventuelt er smalere enn de øverste og hvor mellomrommet mellom de to fortykninger eventuelt også kan være tilkledt. På denne måte kan et spant i baugen omtrent på midten av. den pæreformede fortykning også ha en V-form bak den fremre perpendikulær.

Den hastighetsøkning som i dyplastet tilstand

kan oppnås ved hjelp av den kjente baug med pæreformede fortykninger, er forholdsvis liten. I delvis eller helt oppdukket tilstand blir fartsmotstanden til og med øket, således at der oppstår hastighetstap i ballastfart eller i del-lastfart. Dette skyldes utformingen av de pæreformede fortykkelser som ligner rotasjonslegemer, samt deres anordning som forårsaker utbredelse av vannlinjeinnløp.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en baug av den innledningsvis nevnte art som tillater en tydelig reduksjon av fartsmotstanden og da bare ikke i en

bestemt lastetilstand, men i alle tilstander og særlig ved fullast og deilast.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnåddved (a) at den del av bulben som rager ut foran den fremre perpendikulær og under ballast-vannlinjen, oppviser V-spanter over hele sin utstrekning, (b) at den del av stevnen som ligger under bulbens fremste punkt har et rett parti som danner en vinkel med vertikalen på mellom 20 og 40°, og (c) at bulbens fremste punkt har en avstand over ballast-vannlinjen som er lik 1/2 til 2/3 av den vannoppstuingshøyde som forekommer ved et tilsvarende V-spantet skip som seiler.med normal hastighet og har en baug som ut fra det rette parti fortsetter oppover forbi det fremste punkt uten noe tilbakesprang.

Ifølge et videre trekk ved oppfinnelsen er avstanden i vertikalretningen mellom bulbens fremste punkt og breddemaksimumet mellom 5 og 15 % av vertikalavstanden mellom breddemaksimumet og kjøllinjen.

På grunn av denne utforming kommer de i og for seg kjente fordeler ved baugbulben fullt til virkning i dyplastet tilstand. Overraskende nok blir det imidlertid også oppnådd hastighetsgevinster ved ballastfart og dellast-fart, hvilket hittil er blitt betraktet som mulig bare ved fullstendig nedsenkede, altså under vannlinjen beliggende, bulber. Hvis vannlinjen ligger bare noe under bulbens forreste punkt, kan disse hastighetsgevinster føres tilbake til det forhold at vannet under fart stues opp ved bulben og strømmer over bulbens overflate. Hastighetsgevinster som oppnås ved bulber, ved hvilke det forreste punkt ligger betydelig under vannlinjen, kan bare delvis forklares ved den forlengede vannlinje som forårsaker smalere vannlinje-innløp. Åpenbart henger de også sammen med den oppfinnel-sesmessige utforming med overgangsområdet mellom bulbformen i den øvre del av V-spanteformen i den nedre del. Ved hjelp av utførelsen ifølge oppfinnelsen løses også problemet med den sterke belastning av den utragende bulb under slag mot vannflaten i sjøgang, idet den V-spantaktige form av bulbens underdel i forbindelse med anordningen av bulbens forreste punkt i dyptgåendes øvre halvdel bevirker eller betinger en myk innføring av bulben i vannet.

Øvrige trekk ifølge oppfinnelsen fremgår av beskrivelssen og de øvrige underkrav.

Ved hjelp av oppfinnelsen er der altså oppnådd

en baug for fortrengningsskip, hvis bulb tilveiebringer like gode resultater med hensyn til hastighetsøkning i helt neddykket scmogså i helt oppdukket stilling av bulbens forreste punkt. Dette er særlig fordelaktig for skip som ofte må farte i forskjellige lasttUstander.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvis fig. 1 viser skjematisk et vertikalt lengdesnitt av en baugifølgé oppfinnelsen, fig. 2 viser den venstre halvdel av et snitt etter linjen II-II på fig. 1 (den høyre halvdel er speilsymmetrisk), fig. 3 viser et snitt som svarer til fig. 1, men som angir hvordan vannet stues opp i baugbulbens område når skipet er i ballastfart, fig. 4 viser en utforming av snittet etter linjen IV-IV på fig. 1, og fig. 4a viser en annen utforming av snittet etter linjen IV-IV på fig. 1 for ikke kileformet tilpasset baug, hvor både fig. 4 og fig. 4a bare viser baborddelen av snittet.

På fig. 1 er skjematisk vist stevnlinjen for en skipsbaug utført i samsvar med oppfinnelsen. Baugen omfatter en undervannsstevn 16 og en på tegningen forkortet overvanns-stevn 17. På figuren er også inntegnet dyplastévannlinjen 18, dvs. den linje, til hvilken skipet dykker ned i vannet når det befinner seg i den lastetilstand som den ér kon-struert for.

Videre viser tegningen en ballastvannlinje 19, dvs. den linje som skipet dykker ned til når det er losset, men fylt méd ballast. Ballastvannlinjen 19 heller ofte forover på grunn av en positiv trimming av skipet.

Fig. 2 viser et vertikalsnitt loddrett på kjøl-linjen på stedet for skipets FP (fremre perpendikulær) som er betegnet med 12 på fig. 1. Som FP defineres den lodd-rette linje på det sted av skipsskroget hvor dyplastévannlinjen 18 skjærer stevnen 16, 17. Som vist ligger FP ved skipsbaugen ifølge fig. 1 og 2 noe foran den lengst tilbake-ragende del 21 av stevnen ovenfor bulben.

Av fig. 1 og 2 fremgår at både det forreste punkt 20 av undervannsstevnens 16 bulb og det bredeste sted 22 av

bulben hhv. undervannsspantet 11 på stedet for FP befinner seg over ballastvannlinjen 19 og i den øvre halvdel av dyptgående T. Dessuten fremgår det av fig. 2 at bulben under breddemaksimumet 22 er utformet som ved et V-spanteskip.

Denne utforming fører sammen med anordningen av breddemaksimumet i den øvre halvdel av det konstruerte dyptgående ikke bare til en vesentlig nedsettelse av motstanden i lastetilstand, men også til en vesentlig forbedring av forholdene under fart i grov sjø, fordi de krefter som forskipet er utsatt for når det slår mot vannet, blir vesentlig redusert.

Av fig. 1 fremgår at baugvulstens helling i forhold til kjøllinjen 15 på oversiden 24 er vesentlig slakkere enn på undersiden 26. Spanter som befinner seg foran undervannsspantet 11 ifølge fig. 2, har lignende.geometrisk form.

Høyden over kjøllinjen 15 for undervannsstevnens 16 forreste punkt 20 og for undervannsspantets 11 breddemaksimum 22 kan være like store. Denne utforming foretrekkes for.langsommere skip med et Froude-tall, opp til omtrent 0,28. For hurtigere skip med Froude-tall høyere enn omtrent 0,29, foretrekkes at breddemaksimumet anordnes i en avstand d .under det forreste punkt 20. Avstanden d utgjør fortrinnsvis 5 til 15 % av vertikalavstanden mellom breddemaksimumet 22 og kjøllinjen 15. Ved hurtigere skip kan breddemaksimumet ligge meget nær det halve dyptgående T/2.

Det skal også bemerkes at det forreste punkt 20 vanligvis bare skal ligge omtrent 4 % av skipslengden foran FP, da skipets klassifikasjonslengde ellers må antas å

være større. Vanligvis befinner derfor det forresete punkt 20 seg omtrent 2 til 3 % av skipslengden foran skipets FP.

Oppfinnelsesmessig skal høyden h av baugbulkens forreste punkt 20 over ballastvannlinjen være mindre enn den vannoppstuingshøyde som innstiller seg ved et med marsj-fart seilende V-spanteskip hvis stevn, idet den går ut fra kjøllinjen 15, over et vesentlig rettlinjet stykke 23 fort setter på vanlig måte videre oppover. Ved en slik utforming og i ballastfart innstilles nemlig de på fig. 3 skjematisk viste forhold, dvs. at vannet 25 stiger ved bulben over" ballastvannlinjen 19 og også skyller over bulbens forreste punkt 20 samt flateområdet på bulbens overside 24. I ret-ning bakover synker vannet igjen jevnt langs bulbens side-flater og mot ballastvannlinjen 19. På denne måte oppnås at bulben også reduserer motstanden under fart i ballast.

Høyden h utgjør fortrinnsvis 1/2 til 2/3 av den ovenfor definerte oppstuingshøyde som kan bestemmes empirisk på en modell eller også regnes ut ved hjelp av følgende formel:

i hvilken

h^ (mm) angir oppstuingshøyden i mm

v hastigheten i knop

<f> vinkelen mellom undervansstevnen og vertikalen

(fig. 1)

Trfremre dyptgående i m

i|» den halve vannlinjeinnløpsvinkel (fig. 4 og 4a) tgh tangens hyperbolicus

På fig. 4 er vinkelen \\ > definert for spisst utløpende baug.

Fig. 4a illustrerer definisjonen for vinkelen t for sterkt avrundet stevn. I dette tilfelle er bestemt ved følgende ligning

hvor L er skipslengden i m mellom FP og AP og F er halve vannlinjeflaten for lengden L/20 av forskipet. Med andre ord er den skraverte flate F og flaten av den rettvinklede trekant på fig. 4a like store.

Krumningsradien r (fig. 1) for stevnen ved det forreste punkt 20 utgjør fortrinnsvis 1/3 til 1/2 av opp-stuingshøyden. Vanligvis skal summen av h og r være lik oppstuingshøyden. De beste betingelser med hensyn til bulbvirkningen i ballastfart oppnås altså når:

Ifølge flg. 1 har undervannsstevnen 16 nedenfor det lengst fremoverragende punkt 20 en rett eller tilnærmel-sesvis rett del 23 som danner en vinkel <f> på 20° til 40° med vertikalen.

Også den på oversiden 24 av baugbulben forløpende del av stevnen har et rettlinjet eller tilnærmet rettlinjet område som danner en (negativ) vinkel (3 på 15° til 30° med horisontalen. Vinkelen skal i alle fall ikke være større enn 35°. Da stevnen på oversiden 24 av baugbulben alltid har et vendepunkt, kan hellingen for vendetangenten be-traktes som mål for stevnens helling på oversiden 24.

Baugen ifølge oppfinnelsen egner seg også særlig for skip som seiler i isfarvann. I dette tilfelle utføres vannlinjeinnløpene tilspissede for å oppnå sikker istykker-skjæring av isen. Den på fig. 4 eksempelvis utformede til-.. spissing er bare påkrevet mellom ballastlinjen og dyplaste-vannlinjen. Mellom de to vannlinjer er stevnen som for-øvrig følger linjen i samsvar med oppfinnelsen, utformet som forskriftsmesig isstevn.

Den på oversiden 24 forløpende del av bulben ifølge oppfinnelsen egner seg i tilspisset form utmerket til isbryting under de gunstigste betingelser, dvs. at den skyves inn under isen som brytes opp nedenfra og oppover. Isflakenes underside som er våt, kommer da i berøring med skipsskroget, hvilket er å foretrekke fremfor en berøring med isflakenes overside som vanligvis er dekket med snø, idet friksjonsmotstanden mellom skipsskroget og isflakene bare utgjør omtrent 1/40 av friksjonsmotstanden mellom den snødekkede overflate og stålskroget.

De ved hjelp av oppfinnelsen oppnådde forbedringer, dvs. redusert ytelse ved konstant hastighet hhv. økt hastighet ved konstant ytelse, ligger i dyplasttilstand langt over 10 %. Hvis man gir en skipsmodell som har en baug i samsvar med oppfinnelsen, en større positiv trimming, viser det seg overraskende nok at man oppnår en ytterligere ytelsessparing som i forhold til en kjent modell utgjør en forbedring på opptil nesten 30 %.

Det forhold at det ved større positiv trimming, ved hvilken den bulbformede del rager opp av vannet,- oppnås en ytterligere nedsettelse av motstanden, må anses som meget overraskende, da man ved de kjente modeller har iakttatt en motsatt virkning av større positiv trimming. Hittil.har man allerede ansett det som gunstig hvis en større positiv trimming ikke førte til dårligere mostandsfprhold.

Sammenfattende kan det sies at forstevnen ifølge oppfinnelsen har følgende fordeler like overfor konvensjo-nelle baugbulbkonstruksjoner: Den er særlig virksom ved fart i lastet tilstand, men reduserer fartsmotstanden vesentlig også i ballastfart. Ved sin utpreget V-spantformede, spisse forbaug eliminerer den utilbørlig sterke slag når baugen slår mot vannet. Den innvirker ved sitt høytliggende oppdriftsmidtpunkt gunstig på skipets stabilitet. På grunn av stevnens store virkningsgrad kan formålet oppnås med mindre bulbvolum, således at man slipper vanskeligheter ved trimming, særlig ved senere påbygging.

Claims (6)

1. Fartøy med baugbulb og betydelig forskjell i dyptgående ved maksimal last og ved ballast, hvilken baugbulb har en utragende del som ligger under den maksimale laste-vannlinje (18) og foran den fremre perpendikulær (.12) og ved den fremre perpendikulær (12) har et undervannsspant som fra et breddemaksimum (22) smalner V-formet av mot kjølen, idet bulbens fremste punkt (20) ligger over det halve dyptgående ved maksimallast, og hvor både det fremste punkt (20) og breddemaksimumet (22) ligger over ballast-vannlinjen (19),karakterisert ved(a) at den del av bulben som rager ut foran den fremre perpendikulær (12) under ballast-vannlinjen (19), oppviser V-spanter over hele sin utstrekning, (b) at den del av stevnen som

ligger under bulbens fremste punkt (20) har et rett parti (23) som danner en vinkel ( <f> ) med vertikalen på mellom

20 og 40°, og (c) at bulbens fremste punkt (20) har en avstand (h) over ballast-vannlinjen som er lik 1/2 til 2/3 av den vannoppstuingshøyde som forekommer ved et tilsvarende V-spantet skip som seiler med normal hastighet og har en baug som ut fra det rette parti'(23) fortsetter oppover forbi det fremste punkt (20) uten noe tilbakesprang.

2. Baug i henhold til krav 1,karakterisert vedat avstanden (d) i vertikalretningen mellom bulbens fremste punkt (20) og breddemaksimumet (22) er mellom 5 og 15 % av vertikalavstanden (B - C) mellom breddemaksimumet og kjøllingen (15).

3. Baug i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat stevnens tilbakespringende del (24) som befinner seg over bulbens fremste punkt (20), i sitt vesentlige rettlinjede, ved vendepunkttangenten bestemte område danner en vinkel på 15 til 30° med horisontalen.

4. Baug i henhold til krav 1,karakterisert vedat stevnens midlere krumningsradius (r) ved bulbens fremste punkt (20) utgjør mellom 1/3 og 1/2 av vann-oppstuingshøyden.

5. Baug i henhold til krav 1 eller 4,karakterisert vedat summen av høyden (h) av bulbens fremste punkt (20) over ballast-vannlinjen (19) og stevnens krumningsradius (r) ved bulbens fremste punkt (20) er i det vesentlige lik oppstuingshøyden.

6. Baug i henhold til et eller flere av de fore-gående krav,karakterisert vedat vannlinje-innløpene mellom ballast-vannlinjen og dyplastelinjen er tilspisset og at den halve vannlinjeinnløpsyinkel ( \p ) er mindre enn 35°.