NO132344B - - Google Patents

Abstract

Hydrofoilbåt.

Description

Oppfinnelsen gjelder en -hydrofoilbåt av den typen som

har hydrofoilene anbragt i tandem.

Vekten av et slikt fartøy'som går med sin normale hastighet, opptas av de dynamiske løftekrefter fra hydrofoilene eller undervannsvingene montert under fartøyets kjøl, og henholdsvis forut og akter for fartøyets tyngdepunkt. Avstanden mellom fremre og bakre hydrofoil velges slik at bakre hydrofoil alltid befinner seg på den oppstigende helling av vannbølgen som dannes på grunn av deformasjonen av vannflaten bak fremre hydrofoil, mens fartøyet går med normal hastighet.

Det er kjent hydrofoilfartøyer med slikt "tandem"-arrangement av hydrofoilene, hvor fremre hydrofoil har et midtparti som går over i to sidepartier.

Disse sidepartiene av den fremre hydrofoil i et slikt fartøy av kjent konstruksjon skjærer vannflaten, under normal fart, slik at hydrofoilenes øvre kanter befinner seg over vannlinjen..Det sentrale parti av hydrofoilen er anbragt i en dybde i forhold til vannlinjen ved normal fart, som er noe mer enn halve kordelengden målt i skjæringen mellom hydrofoilens sidépartier og vannflaten.

I kjente konstruksjoner, er den fremre hydrofoil utformet slik at den sideveis stigning av hydrofoilens sidepartier enten er konstant eller øker gradvis i retningen fra fartøyets midtplan mot fartøyets sider.

En av ulempene ved en slik konstruksjon er at strømmen

av vannet som deformeres av hydrofoilen, i det område hvor bølgens helning øker, utviser betraktelige uregelmessigheter i bølgetrauets tverrprofil, mens der er en 'uregelmessig fordeling av den positive helning av vannstrømmen langs den bakre hydrofoil. Dette forhindrer effektiv utnyttelse av vannstrømmen i tandemsystemet, såvel ved

fartøyets normale marsjfart, som under overgangshastigheter.

En annen ulempe ved hydrofoilfartøyer med fremre hydrofoil av ovennevnte type er den betraktelige totale breddedimensjon av hydrofoilen, som er nødvendig for å sikre tilstrekkelig sjø-dyktighet og stabilitet av fartøyet, når dette beveger seg på hydrofoilene.

P.eks. vil en økning av neddykkingsdybden av det sentra] parti av en slik fremre hydrofoil, på grunn av den økede vinkel på sidestigningen av hydrofoilens sidepartier, og økning av skroget klaring over vannflaten nødvendiggjøre, for å sikre tilstrekkelig stabilitet, en tilsvarende økning av den stabiliserende krafts arm i forhold til fartøyets tyngdepunkt, når dette ruller. Dette oppnås i et slikt ved å øke avstanden mellom fremre hydrofoils sidepartier, dvs, å øke den totale bredde på fremre hydrofoil.

Dessuten vil en betraktelig dødstigning eller sideveis stigning av fremre hydrofoils sidepartier over vannlinjen ved normal marsjfart, som følger av konstruksjonen av fremre hydrofoil, medføre betraktelige sideveis avdriftskrefter, når fartøyet beveger seg på vannet ved grov sjø som kommer skrått i forhold til fartøyet, slik at sjødyktigheten av et slikt fartøy betraktelig påvirkes i uheldig retning.

Et formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et hydro-foilfartøy som har forbedrede hydrodynamiske egenskaper ved en økt effektivitet av samvirket mellom tandemhydrofoilene, såvel ved normal marsjfart som ved andre hastigheter.

Nok et formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et hydrofoilfartøy som kombinerer forbedret sjødyktighet med reduserti totale breddedimensjoner av den fremre hydrofoil.

Med sikte på disse formål, er sidepartiéne av fremre hydrofoil, i henhold til oppfinnelsen, utformet med sidestigningsvinkler som avtar i retningen fra fartøyets midtplan, idet reduk-sjonen starter ved sidepartienes neddykkingsdybde fra vannlinjen ved normal marsjfart, som ikke er mindre enn halve kordelengden av fremre hydrofoil der denne skjærer vannflaten ved normal marsjfart idet det sentrale parti av hydrofoilen er utformet med sidestigningsvinkler som ikke overskrider de respektive sidestigningsvinkler av sidepartiéne der disse løper sammen med midtpartiet.

.Det er hensiktsmessig at når sidestigningsvinkelen i de sentrale parti av fremre hydrofoil er mindre enn de respektive

sidestigningsvinkler av sidepartiéne der disse løper sammen med det sentrale parti, innfallsvinklene for normalsnitt av midtpartiet er mindre enn innfallsvinklene av normalsnitt av sidepartiéne i neddykkingsdybden som ovenfor definert.

Konstruksjonen av et hydrofoilfartøy i henhold til oppfinnelsen øker effektiviteten av samvirke mellom de to tandem-anbragte hydrofoiler og forbedrer således de hydrodynamisKe egenskaper ved fartøyet såvel ved normal marsjfart som under andre hastigheter, og det oppnås forbedret sjødyktighet, såvel som redusert breddedimensjon av fremre hydrofoil.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet i detalj

under henvisning til et utførelseseksempel som er vist på tegningene, Fig. 1 viser skjematisk et perspektivriss av et hydro-foilfartøy i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser skrogpartiet av fartøyet (i oppriss, med

vannlinjen ved marsjfart indikert). ,

Fig. 3 viser fremre og bakre hydrofoil i operativ

posisjon ved marsjfart (aksonometrisk projeksjon).

Fig. 4 er et riss sett langs linje A på fig. 2 ved fremre hydrofoil (for enkelhets skyld er avstivere og stabilisator ikke vist). Fig. 5 er et riss sett i retning av pilen B på fig. -4.

Fig.. 6 er et tverrsnitt langs linje C-C på fig. 4.

Fig. 7 er et tverrsnitt langs linje D-D på fig. 4.

Fig. 8 er et tverrsnitt langs linje E-E på fig. 2.

Fig. 9 er et tverrsnitt langs linje E-É på fig.' 2 (med-en alternativ stabilisatorkonstruksjon). Fig. 10 er et tverrsnitt langs linje F-F på fig. 2. Fig. 11 er et lengdesnitt langs fartøyets midtplan (hvor vannlinjer tilsvarende de forskjellige av fartøyets bevegel-sesfaser ér inntegnet).

Hydrofoilfartøyet i henhold til oppfinnelsen består av en båtkropp 1 (fig. 1) på hvis skrog en fremre bærehydrofoil 3

og en bakre bærehydrofoil H er montert ved hjelp av avstivere 2. Hydrofoilene 3 og 4 er plassert i såkalt tandem,, henholdsvis foran og bak fartøyets tyngdepunkt 5 og er konstruert for å gi en hydrodynamisk løftekraft som opptar fartøyets vekt når dette beveger seg med normal marsjfart.

Den fremre hydrofoil 3 har et horisontalt midtparti 3a

(fig. 3) som i sine ender går over i skrå sidepartier 3b som skjærer vannflaten når fartøyet beveger seg med marsjfart. De øvre deler 3c av sidepartiéne 3b er således plassert over vannlinjen 6 når fartøyet beveger seg med marsjfart, mens midtpartiet 3a er neddykket en dybde H (fig. 4) målt fra vannlinjen 6. Avstanden H er større enn halve kordelengden c (fig. 5) av den fremre hydrofoil 3, målt i det punkt der sidehydrofoilpartiene 3b skjærer vannflaten under normal marsjfart.

Den bakre hydrofoil 4 er plassert bakenfor fremre hydrofoil 33 i en slik avstand fra denne at hydrofoilen 4 befinner seg på den stigende helning 6a av vannbølgen (fig. 2 og 3) som dannes ved deformasjon av den frie vannflaten bak fremre bærehydrofoil 3 under marsjfart.

Hvert av sidepartiéne 3b på den fremre hydrofoil 3 har forskjellige sidestigningsvinkler tj^, <f>2 °S ^ (fig. 4), avtagende i retning fra fartøyets midtplan 7 mot de respektive sider av fartøyet, slik at følgende tilstand gjelder: <f>^ > <f>2 <>> ^3<-> Dette forhold mellom vinklene 6-^, ^ og §y gjelder fra en dybde h fra vannlinjen 6, som ikke er mindre enn halve ovennevnte kordelengde c av fremre hydrofoil 3. Vinkelen t)>0 for midtpartiet 3a skal ikke være større enn vinkelen <J>-^ i punkter der sidepartiéne løper sammen med midtpartiet 3a, f.eks. kan vinkelen *q være lik null, som vist med helt opptrukken linje på fig. 3 og 4.

Variasjonen av vinkelen <i^, fy^ °§ ^3 me<^ start fra ovennevnte neddykkingsdybde h, kan være forskjellige fra hva som er vist på tegningen, f.eks. kan variasjonen være kontinuerlig, såsom når sidepartiéne 3b har tverrsnittsform som sirkelbuer.

Når midtpartiet 3a har en.sidestigningsvinkel lik null, eller en annen vinkel <S>q mindre enn vinkelen «fi-^, vil innfalls-vinkelen cxq (fig. 6) av normalsnittet C-C av midtpartiet være mindre enn vinkelen a-^ av normalsnittet D-D av sidepartiéne 3b i on dybde H større enn halve kordelengden c ( fig. 8).

Bak fremre hydrofoil 3, i høyde K (fig. 8) over sidepartiéne 3b, idet høyden K ikke overskrider endekorden c-^ (fig. 5) av disse sidepartiéne, er anordnet en stabilisator 8 i form av en vinge hvis spenn L er enten større eller lik bredden M av skroget 1 i det punkt hvor stabilisatoren 8 er montert.

Stabilisatoren 8 kan være satt sammen av to partier 8a (fig. 9) anbragt symmetrisk i forhold til fartøyets midt<p>lan 7. I dette tilfelle er avstanden N mellom de innvendige ender av partiene 8a, mindre enn'bredden M av skroget 1 i området omkring stabilisatoren 8. -Mellom fremre og bakre hydrofoiler 3 og 4, og bak tyngdepunktet 5 og over vannlinjen 6 for marsjhastigheten, er anbragt en midtre hydrofoil 9 (fig. 10) med en relativt liten sidestigningsvinkel <f>^, fortrinnsvis mindre enn 15°, idec spennet P av denne midtre hydrofoil 9 er større -enn bukbredden R av skroget 1, der hvor hydrofoilen 9 er montert.

Dreibart montert på midtpartiet '3a av fremre hydrofoil 3, og symmetrisk i forhold til midtplanet 7, er en klaff 10

(fig. 1), lignende klaffer 11 (fig. 1)' er. montert vå. sidepartiéne av bakre hydrofoil 4.

Når det•ovenfor beskrevne hydrofoilfartøy går med marsjfart, deformerer fremre hydrofoil 3 vannflaten, og tilveie-bringer en'bølge på hvis stigningsflate hydrofoilen 4 opererer. Fremre hydrofoil 3 utviser i henhold til oppfinnelsen avtagende vinkler (J)-^, 4>2 °g <i>-j av sidestighing på partiene 3b i retning av vannflaten og med det foreslåtte forhold mellom innfallsvinklene etg °S c-j^, sikrer man en mere uniform profil 12 (fig. 3) av tverr-snittet av bølgetrauet ved akterhydrofoilen 4, såvel som en mer jevn fordeling av vinklene a for den skrå vannstrøm langs hydrofoilen- 4. Dette medfører øket effektivitet i samvirke mellom fremre og bakre hydrofoiler 3 og 4 i tandemsystemet og gir forbedrede hydrodynamiske egenskaper for fartøyet under marsjfart.

Når dessuten fremre hydrofoil 3 er konstruert som ovenfor beskrevet,' kan neddykkingen av midtpartiet 3a være betraktelig, på grunn av sidestigningen av de nedre ender av sidepartiéne 3b, mens den ovennevnte form med avtagende vinkler <f> av sidepartiéne 3b medfører en reduksjon i avdriftskreftene når fartøyet beveger seg i grov sjø som går på skrå i forhold til far-tøyet, samt en økning i armen d av stabiliseringskreftene 13

(fig. 8) i forhold til.tyngdepunktet 5, når fartøyet ruller, slik at man oppnår be.dre rullestabilitet ved normal fart, samt øket klaring og redusert spenn av fremre hydrofoil 3-Sett i sammenheng, medfører alle disse trekk forbedret sjødyktighet og operasjonskarakteristikk av hydrofoilfartøyet.

Når fartøyet stiger for å bevege seg på hydrofoilene, øker stabilisatoren 8 den dynamiske løftekraft og hjelper således

fartøyets baug å løfte seg over vannflaten ved lave hastigheter.

På samme tid gir stabilisatoren"'8 økt stabilitet av fartøyet ved mellomliggende hastigheter, når baugen går klar av vannet mens sidepartiéne 3b av hydrofoilen 35 som befinner seg i avstand fra skroget 1 for å øke fartøyets sjødyktighet, fremdeles er nedsenket,

f.eks. der hvor vannlinjen har den posisjon som er vist ved linjen 14 på fig. 11.

Den midtre hydrofoil 9, som gjør effektivt briik av

helningen på den vannstrøm som tilveiebringes av fremre hydrofoil 3 under mellomliggende hastigheter og som har en relativt liten sidestigningsvinkel (f>.^ medfører en økning i den totale dynamiske løftekraft og en reduksjon i vannspruten fra fartøyets akterparti,

på grunn av deformasjonen av vannstrømmen som ledes mot akter-

partiet, f.eks. når vannlinjen har .den posisjon.som er vist ved linjen 15 på fig. 11. Følgelig reduseres den motstand som far-

tøyet møter når det løfter seg for å gå på hydrofoilene, og start-

egenskapene ved fartøyet forbedres således.

De dreibare klaffer 10 og 11, som styres av et automatisk stabiliseringssystem (ikke vist);, er ment å.skulle kompensere i det minste delvis for virkningen av de forstyrrende krefter som opptrer når fartøyet beveger seg i grov sjø, slik at overbelast-

ningene kan reduseres og forholdene for passasjerer og mannskap forbedres, hvilket innebærer forbedret sjødyktighet. Effektivi-

teten av dreieklaffene 10 og 11 avhenger av en korrekt plassering og de konstruktive trekk av hydrofoilene 3 og 4,- som ovenfor beskrevet.

I steden for dreieklaffene, kan hydrofoilfartøyet som

ovenfor beskrevet benytte andre kjente anordninger for å regulere løftekraften av hydrofoilene 3: og 4, f.eks. en anordning som for-

anstalter luftning av hydrofoilenes overflater.

Claims (2)

1. Hydrofoilfartøy med hydrofoilene anbragt i tandem, der den fremre bærehydrofoil (3) omfatter sidepartier (3b) hvis øvre deler (3c). er plassert over vannlinjen når fartøyet går med normal marsjhastighet, bg midtpartiet (3a) av fremre hydrofoil (3) er plassert i en dybde under vannlinjen som er mer enn halve kordelengden (c) av fremre hydrofoil (3) målt i skjæringen mellom hydrofoilen og vannflaten, karakterisert ved at.

sidepartiéne (3b) på den fremre bærehydrofoil (3) er utformet med sidestigningsvinkler (tj^, <f> 2 5 <t>-5 ) som avtar i retningen fra fartøyets midtplan (7) mot fartøyets sider, idet minskning av vinkelen begynner i en dybde (h) av sidepartiéne (3b) ved normal marsjfart, hvilken dybde ikke er mindre enn halve kordelengden (c), samt at det midtre parti (3a) av den fremre hydrofoil (3) har sidestigningsvinkler (<|>q1 som ikke er større enn sidestigningsvinkelen (4^) av sidepartiéne (3b) der disse er tilsluttet midtpartiet (3a).

2. Hydrofoilfartøy i henhold til krav 1, karakterisert ved at sidestigningsvinklene ($ q) for midtpartiet (3a) av fremre hydrofoil (3) er mindre enn sidestigningsvinkelen (<j>-^) for sidepartiéne (3b) der disse løper sammen med midtpartiet (3a) j idet innfallsvinklene (cxq) av normalsnittene (C-C) av midtpartiet (3a) er mindre enn de respektive innfallsvinkler (a-^) av normalsnittene (D-D) av sidepartiéne (3b) i de områder av disse som befinner seg i en dybde (H) større enn halve kordelengden (c) av fremre hydrofoil, målt der denne skjærer vannflaten og ved normal marsjfart av fartøyet.