NO309131B1 - Skips-skrog - Google Patents

Abstract

Skip av deplasement-typen med et skrog av ramform-typen, et akterspeil. (700) , en langskips lengde på L, hvor det dannes et basisplan, et langsgående, perpendikulært senterplan og et konstruksjons-vannlinjeplan, og omfattende. i det vesentlige sinusformede vannlinjer,. en overflate som strekker seg fra akterspeilet (700) ved konstruksjons-vannlinje-planet til basisplanet ved omkring L/og definerer en vinkel mellom: basisplanet og en skrå flate som er definert ved en linje ved skjæringen mellom akterspeilet (700) og konstruksjons-vannlinjeplanet og et punkt beliggende på den nevnte overflate ved omkring 0,2L fra akterspeilet (700), og. en utbulning (100) på skroget anordnet langs et vannberørende parti av skroget fra omkring baugen til omkring akterspeilet (700), hvor utbulningen (100) har i det vesentlige konstant størrelse fra. omkring baugen til omkring L/2 og avtar kontinuerlig fra omkring L/2 til omkring null ved akterspeilet (700) .

Description

Denne oppfinnelse angår konstruksjoner av skipsskrog og spesielt skrog av den type som er bygget med en vannlinje som har sinusform, som f.eks. beskrevet i europeisk patent 0.134.767 (Ramde). I det følgende blir et slikt skrog betegnet som "ramform-skrog".

Nærmere bestemt tar oppfinnelsen utgangspunkt i et slikt skrog som omfatter et akterspeil, en langskips lengde på L, hvor det dannes et basisplan som faller sammen med i det minste en del av skrogets bunn, som er i det vesentlige plan, et langsgående, perpendikulært senterplan og et konstruksj onsvannlinj eplan.

Sammenlignet med konvensjonelle skrogkonstruksjoner gjør et ramform-skrog det mulig å forbedre et førtøys dødvekt-tonnasje, tverrstabilitet, manøvrerings- og seilings-egenskaper og å redusere påkjenningene på skrogbjelkene både når fartøyet seiler i rolige farvann og mot bølger.

Som forklart i forannevnte Ramde-patent vil ved gitte hoveddimensjoner som lengde, bredde og dybde til konstruksjons -vannlinjen, konvensjonelle skrogkonfigurasjoner kunne oppnå større dødvekt-tonnasje ved økning av fyldigheten av skrogets undervannsdel, slik at det totale deplasement øker. For å forbedre tverrstabiliteten av et konvensjonelt utformet skrog, uttrykt som høyere initial-metasenter, kan bredden av skroget økes slik at det fremkommer et større treghetsmoment ved vannlinjen, idet eventuelt også det volumetriske tyngdepunkt av undervanns-skroget heves.

Endringer av denne art (økning av deplasement og bredde) slik det kreves for økning av tverrstabilitet og fart, vil imidlertid til slutt resultere i en uakseptabel økning i et konvensjonelt fartøys fremdriftsmotstand i rolig vann likesom ved store bølger.

For å forbedre sjøegenskapene for en konvensjonell skrog-konfigurasjon, uttrykt som fartøyets vinkelbevegelser om en tverrgående akse (stamping), vertikale bevegelser (hiving), akselerasjoner og økning i fremdriftsmotstand sammenlignet med motstanden i rolig vann, søker man å forandre fartøyets naturlige frekvens ved stamping og hiving slik at denne frekvensen såvidt mulig ikke faller sammen med frekvensen for de bølgelengder som fartøyet møter.

Når det gjelder konvensjonelle skrogkonstruksjoner resulterer strukturelle endringer bare i mindre forbedringer av .fartøyets sjøegenskaper, og det vil opptre ekstrem stamping og hivbevegelser samt en sterk økning i fremdriftsmotstanden når skipet seiler mot bølgene i tilfelle av at den fremherskende bølgelengde er tilnærmet lik skipets lengde ved vannlinjen.

Avhengig av typen av fartøy og dettes fart vil slike synkrone bevegelser alltid gjøre det nødvendig for et konvensjonelt skip å redusere farten eller skifte kurs i forhold til bølgene, for derved å forandre periodene for møte med bølgene, slik at bølgeperioden ikke faller sammen med far-tøyets naturlige frekvens ved stamping og hiving.

I det tidligere nevnte Ramde-patent beskrives anvendelse av visse relasjoner som er funnet å ikke være optimale. Videre er det også funnet andre forskjeller som innebærer vesentlige forbedringer i ytelsen av skip konstruert i henhold til det tidligere Ramde-patent, samtidig som det bøtes på problemer som er å finne ved bruk av slike skip.

En viss interesse i sammenhengen har også norsk patent nr. 4829. Dette gamle forslaget omhandler åpenbart ikke et skip av ramform-typen med i det vesentlige sinusformede vannlinjer, slik som angitt ovenfor. Det gamle patentskriftet viser derimot et skrog som i sin grunnform nærmest er omvendt av den skipsform som ligger til grunn for oppfinnelsen. Patentskriftet viser en utformning som er meget bred ved forstevnen og har en sterk avsmalning akterover. Videre er det grunn til å peke på at denne gamle kjente konstruksjon viser en skipsbunn eller et grunnplan som er utformet med en utpreget konkavitet. En slik konkav bunn gir meget ugunstige motstandsforhold under skipets fremdrift i sjøen.

Sjøegenskapene for skrogkonfigurasjonen ifølge utførel-ser av foreliggende oppfinnelse, blir forbedret slik at skrogets stampe- og hivbevegelser reduseres i sammenligning med bevegelsene av konvensjonelle skrog som seiler med samme fart, såvel som de tidligere ramform-skrog. Videre blir disse bevegelsene også dempet slik at det forbedrede skroget ikke oppviser tilsvarende store bevegelser før bølgelengde/skrog-lengde-forholdet er mer enn dobbelt så stort, mens fremdriftsmotstanden for det forbedrede skroget samtidig blir redusert i en lignende grad. Dessuten blir det oppnådd en meget jevn, i det det vesentlige homogen todimensjonal vann-strømning under skroget og forbi akterstevnen, hvilket resulterer i meget lav turbulens og svært rolig seiling. I tillegg innebærer foreliggende oppfinnelse en forbedret plassering av fremdriften for å trekke fordel av den jevne vannstrømningen.

Ovennevnte fordeler og andre gunstige forhold blir ifølge oppfinnelsen oppnådd i et skip hvor kombinasjonen av følgende i og for seg kjente trekk inngår:

- for det første i det vesentlige sinusformede vannlinjer,

- for det annet en overflate som strekker seg fra akterspeilet ved konstruksjons-vannlinjeplanet til basisplanet ved omkring L/2 og definerer en vinkel mellom basisplanet og en skrå flate som er definert ved en linje ved skjæringen mellom akterspeilet og konstruksjonsvannlinjeplanet og et punkt beliggende på den nevnte overflate ved omkring 0,2L fra akterspeilet, og - for det tredje en utbulning på hver side av skroget anordnet langs et vannberørende parti av skroget, hvilke utbulninger løper sammen ved omkring forstevnen og danner en tungelignende bulb med en avflatet øvre overflate som befinner seg i det vesentlige ved konstruksjons-vannlinjeplanet.

Utbulningene kan med fordel ha forholdsvis konstant størrelse fra baugen til midtskips og avtagende til omkring null ved akterenden. Videre kan de to utbulninger fortsette forbi baugen for å gå sammen til et oppadskrånende bulb-element i det vesentlige under konstruksjonsvannlinjen og forløpende til nær overflaten ved konstruksjonsvannlinjen.

Det er hensiktsmessig at skipet omfatter et diesel-elektrisk maskinanlegg som er anordnet i en maskin- eller kraftstasjon plassert ved det fremre parti og på det øverste dekk på skipet, som videre omfatter et forstørret dekksareal med forlengelse ut til de mest aktre forlengelser av finnene, og som understøttes av en forlenget skrogkonstruksjon over vannlinjen, med en åpen rett avsluttet akterende.

De her omtalte utførelsesformer er bare gitt som eksem-pler. Det er ikke meningen at disse skal innebære begrensning av oppfinnelsen til noe særskilt trekk eller kombinasjon, slik det vil være åpenbart for en fagmann på området.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, og hvor: Fig.. 1 er et grunnriss av et skrog av en type som kan

ansees å være et utgangspunkt for oppfinnelsen,

Fig. 2 er et oppriss av skroget på fig. 1,

Fig. 3 er et planriss av bunnen av skroget på fig. l,

Fig. 4 er et oppriss av akterpartiet av skroget på fig. 1,

Fig. 5 er et planriss av bunnen av et skrog,

Fig. 6 er et tverrsnitt av den ene halvpart av skroget på

fig. 1 ved L/2,

Fig. 7 er et oppriss av et skrog ifølge en utførelsesform

av oppfinnelsen,

Fig. 7A er et tverrsnitt av et element som inngår i utfø- relsen på fig. 7, Fig. 8 er et oppriss av en baug på et skrog ifølge en

utførelse av oppfinnelsen,

Fig. 8A er et tverrsnitt etter linjen A-A på fig. 8,

Fig. 9 er et oppriss av et skrog med en bulb tildannet som

en integrerende del av en utbulning,

Fig. 10 viser et diesel-elektriske maskinanlegg og dekket

som anlegget er plassert på,

Fig. 11 viser et forstørret dekksareal og et forlenget

skrog som bærer dette, og

Fig. 12 viser en åpen rett avsluttet akterende.

Det vises nå til fig. 1 som viser et skrog 10 med mer

avrundede linjer enn konvensjonelle skrogkonfigurasjoner, som det fremgår av uttrykket for slankhetslinjen L/V<1/3>, hvor L er lengden av skroget ved konstruksjons-vannlinjen (dwl) svaren-de til dybden ved sommer-fribord (se fig. 2) og V er

deplasement-volumet av skroget ved konstruksjons-vannlinjen. I henhold til denne utførelse er videre L/V<1/3> omkring 3 eller større, men den spesifikke fremdriftsmotstand sammenlignet med konvensjonelle skrogkonfigurasjoner blir ikke øket. Samtidig innebærer denne utførelse at skrogbredden B er slik at L/B-forholdet er mellom ca. 1 og ca. 2, fortrinnsvis mellom ca. 1,4 og 1,9. Det foretrukne forhold er funnet å være ca 1,8. Ifølge denne utførelse er B den maksimale bredde av skroget ved konstruksjons-vannlinjen (dwl). Høyden av metasenteret for skroget 10 er i denne utførelse mer enn

fordoblet i forhold til konvensjonelle skrogkonfigurasjoner med samme lengde.

Deplasement-fordelingen i lengderetningen er tilnærmet hensiktsmessig en Rayleigh-bølge. En slik bølge blir oppnådd i den viste utførelse med i det vesentlige rett avkuttede, tilnærmet harmonisk sinusformede vannlinjer (fig. 3: dwl, 1,2,3) med ekstreme eller stasjonære punkter 12 og 14 ved endene av skroget forut og akterut, mens samtidig basis-linjene for vannlinjene (0dul, 0^ 02, 03) fra konstruksjons-vannlinjen (dwl) og med økende dybder fra denne, gradvis er forskjøvet i forover- eller fremdriftsretningen, og forkortet så langt at en tilnærmet skrå flate (s) , som kan være rett, blir definert. Videre omfatter her flaten (s) akterhalvdelen av skroget 10 og tillater anvendelse av forskjellig fremdriftssystemer.

Et slikt fremdriftssystem er beskrevet i forannevnte europeiske patentskrift, hvor propellen (f) er vist i det vesentlige parallell med den tilnærmet skrå flate (s). En slik konstruksjon ble antatt å gi fordeler med det spesielle ukonvensjonelle skrog, for å utnytte vannstrømningen paral-lelt med flaten (s). I en hensiktsmessig utførelse er imidlertid propellaksen anordnet slik at den er i det vesentlige parallell med skipets basislinje, slik det fremgår av fig. 4.

Det vises nå til fig. 2 og 3. Ved en ytterligere utfø-relse er det definert et forhold Bl/tl ved et tverrsnitt gjennom skroget 10 under konstruksjons-vannlinjen (dwl) ved en avstand på ca. 0,15 L fra akterenden, hvor Bl er bredden ved konstruksjonsvannlinjen (dwl) og (ti) er dybden av skroget målt fra den samme vannlinjen. Ved denne utførelse er forholdet Bl/tl lik ca. 15. I henhold til en alternativ utførelse er forholdet Bl/tl større enn det tilsvarende forhold for et tverrsnitt ved L/2, hvor bredden (B2) og dybden (t2) blir målt på samme måte.

Enda en annen utførelse går ut på at det er definert et ytterligere skrogforhold e=Cp/Cdwl, hvor Cp er skrogets longitudinale prisme-koeffisient som uttrykt ved følgende ligning:

Cp= V/ (AL/2 xL),

og hvor Cdwl= A^/LB, idet L er konstruksjonsvannlinjen, A er arealet av et tverrsnitt opp til vannlinjen ved L/2, V er

deplasementvolumet for konstruksjonsvannlinjen, A,jwl er vannlinjearealet og B er den maksimale bredde ved vannlinjen. I denne utførelse er skrogparameteren e lik ca. 1 eller større.

Det vises igjen til fig. 1 som viser at konstruksjons-vannlinjearealets tyngdepunkt (LCF) er plassert ved omkring 0,2 L aktenfor midtskips, og det forbedrede skrogs volumetriske tyngdepunkt (oppdrift) (LCB) ved dybden av konstruksjonsvannlinjen (dwl) omkring 0,075 L foran arealtyngdepunktet, hvilket kan uttrykkes som LCF - LCB = 0,075 L.

Så vises det til fig. 5 som viser en utførelse der skroget 10 i området fra akterstevnen og forover til omkring 0,3 L er utformet med turbulens-kontrollerende organer (f.eks. faste eller fleksible finnelignende innretninger (v)) 1 strømningsretningen og montert tilnærmet vinkelrett i forhold til skroget 10 samt plassert tilnærmet ved overgangen mellom bunnen og sidene av skroget. Ifølge et annet eksempel har turbulens-kontrollerende organer form av langsgående riller, utformet som spisse, rektangulære eller bølgelignende spor (x) som har avtagende dybde i forover- eller fremdriftsretningen, og som ved ca. 0,3 L fra akterenden ender i og faller sammen med det jevne parti av den skrå flate (s) og hvis dybde (d) vanligvis vil være ca. 0,02B.

Det vises igjen til fig. 1 hvor skroget 10 er vist med de tilnærmet harmonisk sinusformede vannlinjer rundt konstruksjonsvannlinjen (dwl) med ekstrem- eller avslutnings-punkter rundt skrogets baug- og akterender, hvor arealtyngdepunktet (LCF) er omkring 0,2 L aktenfor L/2 og hvor leng-de/breddeforholdet L/B ved konstruksjonsvannlinjen er lik ca. 2 .

Fig. 2 viser en skrog-utførelse under konstruksjons-vannlinjen (dwl) i vertikalsnitt, hvor det fremgår at basis-linjene er i det vesentlige rett avskåret. I denne utførelse inngår det videre tilnærmet harmonisk sinusformede vannlinjer (Odwl, Cv 02. 03) langs en skrå, generelt plan flate (s) , som er forskjøvet i retningen av fartøyets fremdrift forover, og som faller sammen med basisplanet (g) ved omkring L/2. Videre er avstanden mellom arealtyngdepunktet (LCF) og oppdrifts-sente-ret (LCB) for skroget 10 ved dybden av konstruksjons-vannlinjen (dwl) lik ca. 0,075L. Den generelt plane flate (s) tar i noen utførelser form av en krum overflate med meget stor radius, (f.eks. mellom ca. 3 og ca. 5 ganger den maksimale bredde, og i en spesiell utførelse ca. 4).

På fig. 3 er skrogkonfigurasjonen ifølge fig. 2 vist i horisontal projeksjon med vannlinjene dwl, 1, 2, 3 og g i eksemplene med en U-ramme ved baugenden av skroget. I alter-native utførelser kan det anvendes andre kjente rammeformer. Utførelsen på fig. 3 har også et forhold mellom bredde og dybde for et tverrsnitt omkring 0,15L fra akterenden og ved L/2, hvor de respektive bredder og dybder er betegnet Bx og B2 samt tx og t2.

I henhold til den spesielle og vesentlige utførelse ifølge oppfinnelsen er det anordnet en utbulning 100 slik det fremgår av fig. 6, som forløper fra akterenden til baugen. Ifølge denne utførelse kan utbulningen 100 ha en maksimal normal avstand (d6) fra den langsgående senterlinje, som er større enn mellom ca. 0,03 og ca. 0,04 av den maksimale bredde, enn avstanden (d62) mellom senterlinjen og skroget ved konstruksjonsvannlinjen (dwl) ved L/2.

Videre henvises det til fig. 7. Her er det anordnet stabiliseringsfinner 200 som har et stort sett dråpeformet tverrsnitt (fig. 7A) og en kontrollflate (flap) 202 slik det fremgår av fig. 7A. Kordelengden av stabiliseringsfinnen (innbefattet kontrollflaten 202) er hensiktsmessig lik ca.

3% av L, og kontrollflaten 2 02 har en kordelengde som er mindre enn én prosent av L. Slike finner 200 kan være plassert så nær hjørnene av akterenden som det er praktisk. I en utførelse vist på fig. 7, ligger den bakre kanten i planet for akterspeilet eller -flaten 700. I en alternativ utførelse (ikke vist) ligger den fremre kant av finnen 2 00 i akter-speilets plan. Ifølge en spesiell utførelse er finnen 200 omkring det dobbelte av kordelengden (inkludert kontrollflaten 202) .

I henhold til oppfinnelsen er det et vesentlig trekk, som fremgår av fig. 8 og 8A, at det er anordnet en bulb 80 ved baugen på skroget og i det vesentlige ved vannlinjen dwl. Denne bulben 80 har en tungelignende form med en bredde som er større enn dens høyde ved tverrsnittet midt mellom den fremre perpendikulær og et tverrsnitt gjennom det øverste parti av bulben. En slik bulb 80 har videre en avflatet øvre flate 82 hvis fremste øvre område 84 er hevet opp til nær vannlinjen (dwl).

Så vises det til fig. 9 hvor det er vist en fordelaktig utførelse ifølge oppfinnelsen, med en bulb 80 utformet som en integrert del av utbulningen 100 og en tilsvarende utbulning (ikke vist) på den motsatte side av skroget, som forløper fra baugen til kanten av akterspeilet 700. I denne utførelse avsluttes utbulningene ved forstevn-området på skipet ved at de går over i hverandre og danner den tungelignende form 8 0 med en avflatet øvre overflate 82.

De nye og særegne trekk ved skipet ifølge oppfinnelsen slik som forklart og illustrert i tilknytning til tegningenes figurer 6-10, kan i praktiske konstruksjoner hensiktsmessig utføres også med konstruksjonstrekk som fremgår av de øvrige tegningsfigurer og som er omtalt i ovenstående beskrivelse.

Claims (1)

1. Skip av deplasement-typen med et skrog (10) av ramform-typen, et akterspeil (700), en langskips lengde på L, hvor det dannes et basisplan som faller sammen med i det minste en del av skrogets bunn, som er i det vesentlige plan, et langsgående, perpendikulært senterplan og et konstruksjons-vannlinjeplan (dwl),

   karakterisert ved kombinasjonen av følgende i og for kjente trekk: - for det første i det vesentlige sinusformede vannlinjer, - for det annet en overflate som strekker seg fra akterspeilet (700) ved konstruksjons-vannlinjeplanet (dwl) til basisplanet ved omkring L/2 og definerer en vinkel mellom basisplanet og en skrå flate som er definert ved en linje ved skjæringen mellom akterspeilet (700) og konstruksjons-vannlinjeplanet (dwl) og et punkt beliggende på den nevnte overflate ved omkring 0,2L fra akterspeilet (700), og - for det tredje en utbulning (100) på hver side av skroget (10) anordnet langs et vannberørende parti av skroget (10), hvilke utbulninger (10 0) løper sammen ved omkring forstevnen og danner en tungelignende bulb (80) med en avflatet øvre overflate (82) som befinner seg i det vesentlige ved konstruksjons-vannlinjeplanet (dwl).