NO153560B

NO153560B - HULL FORM.

Info

Publication number: NO153560B
Application number: NO840609A
Authority: NO
Inventors: Roar Ramde
Original assignee: Roar Ramde
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1984-02-20
Publication date: 1986-01-06
Also published as: ES8505599A1; ES534423A0; FI842794A0; EP0134767B1; EP0134767A1; FI842794A; FI78650C; DE3462769D1; NO153560C; DK160471B; NO840609L; GR82096B; DK352584D0; KR850001104A; DK160471C; DK352584A; FI78650B

Description

Oppfinnelsen angår en skrogform av deplasementtypen. Konvensjonelle skrogformer med gitte hoveddimensjoner The invention relates to a hull shape of the displacement type. Conventional hull shapes with given main dimensions

kan oppnå større dødvekt ved at undervannsskrogets fyldighet økes slik at det totale deplasement øker. can achieve greater dead weight by increasing the volume of the underwater hull so that the total displacement increases.

For å forbedre en konvensjonell skrogforms tverrskips stabilitet,uttrykt ved større initialmetasenterhøyde, To improve the stability of a conventional hull form transom, expressed by greater initial metacenter height,

kan skrogformers bredde økes,for derved å oppnå et større vannlinjetreghetsmoment,eventuelt samtidig med hevning av undervannsskrogets volumtyngdepunkt. the width of the hull form can be increased, thereby achieving a greater waterline moment of inertia, possibly at the same time as raising the underwater hull's volume center of gravity.

Imidlertid vil slike forandringer som økende bredde og økende fyldighet,etterhvert som krav til tverrskips stabilitet og hastighet øker,føre til uakseptable tillegg til konvensjonelle fartøys fremdriftsmotstand såvel i stille vann som i bølger. However, such changes as increasing width and increasing fullness, gradually as requirements for transom stability and speed increase, will lead to unacceptable additions to conventional vessels' resistance to propulsion both in still water and in waves.

For å forbedre konvensjonelle skrogformers sjøgående egenskaper,uttrykt ved fartøys vinkelbevegelser om en tverrskips akse,betegnet stamping,vertikalbevegelser betegnet hiving og øket fremdriftsmotstand i forhold til stille vann,kan egenperioder for stamping og hiving søkes endret slik at fartøys egenperioder i størst mulig grad ikke faller sammen med møteperioden for de signi-fikante bølgelengder som kan påtreffes. In order to improve the seagoing characteristics of conventional hull forms, expressed by the vessel's angular movements about a transom axis, referred to as pitching, vertical movements referred to as heave and increased resistance to propulsion in relation to still water, the natural periods for pitching and heave can be sought to be changed so that the vessel's natural periods do not fall as much as possible together with the meeting period for the significant wavelengths that can be encountered.

For konvensjonelle skrogformer kan konstruksjonsforan-dringer bare i liten grad føre til forbedringer i de sjøgående egenskaper og det inntreffer synkrone stampe-og hivbevegelser samt stor økning i fremdriftsmotstanden ved seilas i møtende bølger hvor den fremherskende bølge-lengde er tilnærmet lik skipets lengde i vannlinjen. Konvensjonelle skrogformer med en tilnærmet rektangulær deplasementsfordeling i langskipsretningen vil,ved økende skrogstørrelse bli utsatt for bøye- og skjær-påkjenninger som forutsetter grove materialdimensjoner og i særlige tilfelle også begrensninger i fordelingen av last og/eller ballast. For conventional hull forms, structural changes can only lead to minor improvements in the seagoing characteristics and synchronous pitching and heaving movements occur as well as a large increase in the resistance to propulsion when sailing in oncoming waves where the prevailing wave length is approximately equal to the ship's waterline length. Conventional hull forms with an approximately rectangular displacement distribution in the longship direction will, with increasing hull size, be exposed to bending and shear stresses which require coarse material dimensions and, in special cases, also limitations in the distribution of cargo and/or ballast.

I følge oppfinnelsen kan dødvekt,tverrskips stabilitet, sjøgående egenskaper og størrelsen av bøye- og skjær-kraftpåkjenninger på skrogbjelken forbedres uten de oven-nevnte ulemper,idet skrogformen kan utføres med større fyldighet enn konvensjonelle skrogformer,uttrykt ved According to the invention, dead weight, transom stability, seagoing properties and the magnitude of bending and shear stresses on the hull beam can be improved without the above-mentioned disadvantages, as the hull shape can be made with greater fullness than conventional hull shapes, expressed by

1/3 1/3

slankhetstallet L / V ' ,hvor L er skrogformens lengde i konstruksjonsvannlinjen tilsvarende dypgående T til sommerfribord og V er volumdeplasementet av skrogformen the slenderness number L / V', where L is the length of the hull shape in the construction waterline corresponding to draft T to summer freeboard and V is the volume displacement of the hull shape

1/3 1/3

til konstruksjonsvannlinjen og hvor L / V ' kan være ca 3 eller større,uten at den spesifikke fremdriftsmotstand øker i forhold til konvensjonelle skrogformer samtidig som skrogbredden B kan økes slik at L / B forholdet kan være ca 2 eller større,og hvor B er skrogformens største bredde i konstruksjonsvannlinjen,hvorved skrogformens metasenterhøyde kan økes betydelig i forhold til konvensjonelle skrogformer med samme lengde L. to the construction waterline and where L / V' can be approx. 3 or greater, without the specific propulsion resistance increasing in relation to conventional hull forms at the same time as the hull width B can be increased so that the L / B ratio can be approx. 2 or greater, and where B is the hull form's greatest width in the construction waterline, whereby the metacenter height of the hull shape can be increased significantly compared to conventional hull shapes with the same length L.

I følge oppfinnelsen vil skrogformens sjøgående egenskaper ved de for de konvensjonelle skrogformers kritiske bølge-lengde/skrog lengde forhold i møtende bølger være forbedret slik at skrogformens stampe- og hivebevegelser reduseres i forhold til tilsvarende bevegelser for konvensjonelle skrogformer ved samme hastighet,samtidig som motstandstil-legget i bølger reduseres i tilsvarende grad. According to the invention, the seagoing properties of the hull form at the critical wave-length/hull length ratio for conventional hull forms in oncoming waves will be improved so that the hull form's pitching and heaving movements are reduced in relation to corresponding movements for conventional hull forms at the same speed, at the same time as resistance laid in waves is reduced to a corresponding degree.

I følge oppfinnelsen vil deplasementsfordelingen i langskips retning anta en tilnærmet Rayleigh-kurve som i normale lastkondisjoner fører til en reduksjon i langskips bøyemoment i forhold til andre fartøy. According to the invention, the displacement distribution in the longship's direction will assume an approximate Rayleigh curve, which in normal load conditions leads to a reduction in the longship's bending moment in relation to other vessels.

For å oppnå de nevnte forbedringer må skrogformen i følge oppfinnelsen utføres med skarp baug og bred,rettavkortet hekk,i og under konstruksjonsvannlinjen konstruert med tilnærmet harmonisk sinusformede vannlinjer (kvi,1,2,3,g) mellom baug og hekk som i skrogformens lengderetning gjennomløper en halv syklus med ett ekstremalpunkt, tilsvarende minste vannlinjebredde,omtrent ved baug og ett ekstremalpunkt,tilsvarende største vannlinjebredde, omtrent ved hekk og hvor vannlinjenes aktre,tverrskips avslutning,tilnærmet perpendikulært på senterlinjen (0^ ^,0^,O2,0^),gradvis med vannlinjenes økende dybde In order to achieve the aforementioned improvements, the hull shape according to the invention must be made with a sharp bow and wide, straight-cut stern, in and below the construction waterline constructed with approximately harmonic sinusoidal water lines (kvi,1,2,3,g) between bow and stern as in the longitudinal direction of the hull shape runs through half a cycle with one extreme point, corresponding to the smallest waterline width, approximately at the bow and one extreme point, corresponding to the largest waterline width, approximately at the stern and where the aft of the waterlines, end of transom, approximately perpendicular to the centerline (0^ ^,0^,O2,0^ ), gradually with the increasing depth of the water lines

fra konstruksjonsvannlinjen,forskyves i fartsretningen from the construction waterline, is shifted in the direction of travel

frem til tangering med grunnplanet (g) omtrent midskips, slik at et tilnærmet skråplan (s) lagt gjennom de respektive vannlinjers tverrskips avslutning danner en bred avslutning på skrogformens aktre halvdel,hvorved det opp-står en for skrogformen karakteristisk,bred løftende flate (s) . up to a tangent with the base plane (g) approximately amidships, so that an approximately inclined plane (s) laid through the respective waterline's transom end forms a wide end on the aft half of the hull form, whereby a wide lifting surface characteristic of the hull form arises (s ).

Det brede akterskip tillater utnyttelsen av et propul-sjonssystem bestående av et i horisontalplanet,tverrskips stillet bæreplan (p) i skrogformens fulle bredde,med strømlinjeformet profil, fast eller dreibart om en hor-isontal akse i forbindelse med støttene (q),eventuelt forsynt med ett eller flere horisontalror (h) i akterkant, og hvor flere propulsjonsenheter (f) er montert i bæreplanets for- eller akter kant,over eller under dette. The wide aft ship allows the utilization of a propulsion system consisting of a horizontal, transversal bearing plane (p) in the full width of the hull form, with a streamlined profile, fixed or rotatable about a horizontal axis in connection with the supports (q), possibly provided with one or more horizontal rudders (h) in the aft edge, and where several propulsion units (f) are mounted in the forward or aft edge of the airframe, above or below this.

I følge oppfinnelsen vil et tverrskipssnitt gjennom skrogformen under konstruksjonsvannlinjen (kvi) i en avstand av ca 0,15 L aktenfra,ha et forholdstall mellom bredden (B^) i konstruksjonsvannlinjen og dybden (t-^) av skrogformen målt fra samme vannlinjeysom vil være ca 3 eller større enn tilsvarende forholdstall ved L/2 med bredde (B2) og dybde ( t^) målt på samme måte. According to the invention, a transom section through the hull form below the construction waterline (kvi) at a distance of approx. 0.15 L from the stern, will have a ratio between the width (B^) in the construction waterline and the depth (t-^) of the hull form measured from the same waterline y which will be about 3 or greater than the corresponding ratio at L/2 with width (B2) and depth (t^) measured in the same way.

Som en følge av oppfinnelsen vil skrogparametret As a result of the invention, the hull parameter will

e = c / c, , være lik ca 1 eller større og hvor c er e p kvi 3 c p definert som skrogformens longitudinelle,prismatiske koeffisient uttrykt ved forholdstallet mellom volumdeplasementet til konstruksjonsvannlinjen V,og volumet av et legeme lik arealet av et tverrskips snitt opp til konstruksjonsvannlinjen ved L/2,betegnet fmulti-plisert med konstruksjonsvannlinjens lengde L og hvor c^,v^ er vannlinjekoeffisienten for konstruksjonsvannlinjen,definert som forholdet mellom vannlinjearealet Akvl°^ Proc3uktet LB hvor B er vannlinjens største bredde. e = c / c, , be equal to approximately 1 or greater and where c is e p kvi 3 c p defined as the longitudinal, prismatic coefficient of the hull shape expressed by the ratio between the volume displacement of the construction waterline V, and the volume of a body equal to the area of a transom section up to the construction waterline at L/2, denoted fmultiplied by the construction waterline length L and where c^,v^ is the waterline coefficient for the construction waterline, defined as the ratio between the waterline area Akvl°^ Proc3uktet LB where B is the waterline's greatest width.

Som en følge av oppfinnelsen vil konstruksjonsvannlinjens arealtyngdepunkt (LCF) ligge omkring 0,2 L aktenfor L/2 og skrogformens volumtyngdepunkt ved dypgående til konstruksjonsvannlinjen (kvi) omkring As a result of the invention, the construction waterline's area center of gravity (LCF) will be around 0.2 L aft of L/2 and the hull form's volume center of gravity at draft to the construction waterline (kvi) around

0,125 L forenom arealtyngdepunktet. 0.125 L beyond the center of gravity.

Skrogformen i følge oppfinnelsen kan i området fra hekken og fremover til ca 0,3 L forsynes med hvirvelkontroll-erende vedheng som kan bestå av faste eller fleksible finnelignende anordninger (v) i strømlinjenes retning, montert tilnærmet vinkelrett på skrogformen omkring ved overgangen fra skrogformens bunn til sider,eller som langskipsgående spor eller furer i form av spisse, rektangulære eller bølgeformede tverrsnitt (x) som av-tar i dybde i fartsretningen og som ved omkring 0,3 L The hull form according to the invention can be provided in the area from the stern forward to approx. 0.3 L with vortex-controlling appendages which can consist of fixed or flexible fin-like devices (v) in the direction of the streamlines, mounted approximately perpendicular to the hull form around the transition from the bottom of the hull form to the sides, or as longitudinal tracks or furrows in the form of pointed, rectangular or wavy cross-sections (x) which decrease in depth in the direction of travel and which at around 0.3 L

går over i den jevne del av skråplanet (s). passes into the smooth part of the inclined plane (s).

Skrogformen etter oppfinnelsen er vist i figurene 1,2,3, 4,5,6, og 7,idet fig 1 viser skrogformens konstruksjonsvannlinje (kvi) med tilnærmet harmonisk sinusformet forløp mellom baug og hekk,arealtyngdepunkt (LCF) ca 0,2 L aktenfor L/2 og hvor konstruksjonsvannlinjens lengde/bredde forhold, L/B , er vist ca 2. Fig 2 viser skrogformen i oppriss under konstruksjonsvannlinjen (kvi) hvor de i fartsretningen forskøvede grunnlinjer for vannlinjene (Okvl / 0]_' °2 ' °3 ' lan9s skråplanet (s) er vist å gå over i grunnplanet (g) ved omkring L/2,og hvor avstanden mellom arealtyngdepunktet (LCF) og oppdriftstyngdepunktet (LCB) for skrogformen ved dypgående til konstruksjonsvannlinjen (kvi) er ca 0,125 L. Fig 3 viser skrogformen i fig 2 projisert i horisontal-planet med vannlinjene kvi,1,2,3, og g,i dette eksemplet med U-spant i skrogformens forreste del,men andre kjente spanteformer kan også benyttes,alt etter forholdene. Fig 3 viser også det karakteristiske forhold mellom bredde og dybde for et snitt omkring 0,1 L aktenfra og ved L/2,hvor breddene og dybdene er betegnet henholdsvis Bx og B2 og t± og t%. Fig 4 viser et vertikalsnitt nær senterplanet i skrogformens aktre del med grunnplanet (g),skråplanet (s), støtten (q),bæreplanet (p),horisontalroret (h),propulsjonsenhetene (f) og vertikalroret (r),i dette tilfelle vist med propulsjonsenheten (f) foran og under bæreplanet (p),men propulsjonsenheten kan også monteres i akterkant eller overkant av bæreplanet. The hull shape according to the invention is shown in figures 1,2,3,4,5,6 and 7, with figure 1 showing the construction waterline (kvi) of the hull shape with an approximately harmonic sinusoidal course between bow and stern, area center of gravity (LCF) approx. 0.2 L aft of L/2 and where the construction waterline's length/width ratio, L/B , is shown to be approximately 2. Fig 2 shows the hull shape in elevation below the construction waterline (kvi) where the base lines for the waterlines shifted in the direction of travel (Okvl / 0]_' °2 ' °3 ' lan9s inclined plane (s) is shown to pass into the ground plane (g) at about L/2, and where the distance between the area center of gravity (LCF) and the buoyancy center of gravity (LCB) of the hull form at draft to the construction waterline (kvi) is about 0.125 L Fig. 3 shows the hull shape in Fig. 2 projected in the horizontal plane with the waterlines kvi, 1, 2, 3, and g, in this example with a U-frame in the front part of the hull shape, but other known frame shapes can also be used, depending on the conditions. Fig 3 also shows the characteristic ratio between width and depth for a average around 0.1 L from the stern and at L/2, where the widths and depths are denoted respectively Bx and B2 and t± and t%. Fig 4 shows a vertical section near the center plane in the aft part of the hull shape with the base plane (g), the inclined plane (s), the support (q), the support plane (p), the horizontal rudder (h), the propulsion units (f) and the vertical rudder (r), in this case shown with the propulsion unit (f) in front of and below the airframe (p), but the propulsion unit can also be mounted at the stern or above the airframe.

Fig 5 viser,ved et snitt parallelt med og under skrå- Fig 5 shows, in a section parallel to and below the oblique

planet (s), bæreplanet (p),støttene (q),horisontalroret (h),den overliggende del av konstruksjonsvannlinjen (kvi) og propulsjonsenhetene (f),i dette eksemplet i et antall av 4,montert i bæreplanets forkant. the plane (s), the carrier plane (p), the supports (q), the horizontal rudder (h), the overlying part of the construction waterline (kvi) and the propulsion units (f), in this example in a number of 4, mounted at the front of the carrier plane.

Fig 6 viser skrogformens konstruksjonsvannlinje (kvi) Fig 6 shows the construction waterline of the hull form (kvi)

med,på figurens øverste halvdel,eksempel på plasering av de i forbindelse med skråplanet (s) monterte finnelignende vedheng (v) og på nedre figurhalvdel,eksempel på den furede del (x) i skråplanet (s),i begge tilfelle vist med stiplet strek,og hvor linjen A-A i fig 6 er et tverrskips snitt gjennom den aktre del av skråplanet (s),gjengitt i fig 7 med hvirvelkontrollerende,faste eller fleksible vedheng (v) i venstre figurhalvdel,og eksempel på langskips orienterte furer (x) med antydning på omtrentlig utstrekning (d) i forhold til skråplanet (s),i høyre figurhalvdel. with, on the upper half of the figure, an example of the placement of the fin-like appendages (v) mounted in connection with the inclined plane (s) and on the lower half of the figure, an example of the furrowed part (x) in the inclined plane (s), in both cases shown with dashed lines line, and where the line A-A in Fig. 6 is a cross-ship section through the aft part of the inclined plane (s), reproduced in Fig. 7 with vortex-controlling, fixed or flexible appendages (v) in the left half of the figure, and an example of longship oriented furrows (x) with an indication of the approximate extent (d) in relation to the inclined plane (s), in the right half of the figure.

Claims

1. Hull shape with sharp bow and wide, straight-cut stern,

in and below the construction waterline, characterized by approximately harmonic sinusoidal waterlines (kvi, 1, 2, 3, g) between the bow and stern which, in the longitudinal direction of the hull shape, run through half a cycle with an extreme point, corresponding to the smallest waterline width, approximately at the bow and an extreme point, corresponding to the largest waterline width, approximately at the stern and where the aft of the waterlines, end of the transom, approximately perpendicular to the centreline<n> (0kvl,,02,03), gradually with the increasing depth of the waterlines from the construction waterline, is shifted in the direction of travel until it is tangent to the ground plane (g ) approximately amidships, so that an approximately inclined plane (s) laid through the end of the transom of the respective water lines forms a wide end on the aft half of the hull shape.

2. Hull shape according to claim 1, characterized in that the displacement in the longship direction is distributed approximately according to a Rayleigh curve.

3. Hull shape according to claim 1, characterized in that the hull parameter e = c / ckv-j_ is approximately 1 or greater and where c^ is defined as the longitudinal prismatic coefficient expressed by the ratio between the volume displacement V to the construction waterline (kvi) and the volume of a body which is constituted by a transom section up to the construction waterline and through its half length L, denoted A^^^ >multiplied with the construction waterline length L, and where c^^^ is defined as the waterline coefficient expressed by the ratio between the area of the construction waterline and the product of its greatest length L and greatest width B.

4. Hull shape according to claim 1, characterized

in /3

in that the slenderness ratio L / V is approximately 3 or greater, and where L is the length in the construction waterline and V is the volume displacement of the hull form below the construction waterline (kvi).

5. Hull shape according to claim 1, characterized in that the ratio between the largest length and width of the hull shape, measured in the construction waterline, is approximately 2 or greater.