NO315231B1 - Luftputefartöy - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et høyhastighets fartøy med minst ett skrog hvis vekt understøttes av en nærmere spesifisert kombinasjon av skrogelementer, dvs planende flater, deplasserende volumer, trykksatte luftputer og overflater som påvirkes av aerostatisk og aerodynamisk trykk ved høye hastigheter.

Til sammenligning med luftputefartøyer og luftputekatamaraner er man med foreliggende oppfinnelse friere til å balansere luftputens bæreevne, fartøyets planende og skrogdeler, samt fartøyets våte overflate (friksjonsmotstand) mot forbedring av andre egenskaper som komfort og fartsreduksjon i sjø, samt å tilpasse fartøyet til utprøvde og pålitelige fremdriftsarrangementer, som f.eks. vannjetdrift.

Ved valg av luftputens planform i kombinasjon med delvis regulerbare overflater for generering av dynamiske krefter, kan man oppnå bedre balanse mellom fartøyets vektfordeling og utformingen med tanke på bedre sjøegenskaper, samt skape en passiv hydrodynamisk bevegelsesdemping som normalt ikke finnes hos andre luftputefartøyer.

Det å skape et tynt luftlag mellom vannet og et fartøys skrogoverflate for å redusere friksjonsdelen av fremdriftsmotstanden er en gammel idé. Problemet har vist seg å være fordelning og kontroll av luftstrømmen. En alternativ utførelse er at fartøyet dessuten bæres på en trykksatt luftpute samtidig som friksjonen reduseres.

En gjennomgang av et flere kjente oppfinnelser som bygger på ovennevnte ideer viser at disse i mange tilfeller mangler en beskrivelse av en helhetstanke vedrørende oppfinnelsen. Visse oppfinnelser relatert til luftputefartøyer påviser fordeler innen begrensede bruksområder, men har samtidig ulemper som gjør dem uegnet for kommersiell bruk. De mangler for eksempel en beskrivelse av hvordan påståtte fordeler skal kunne opprettholdes under rimelige forekommende sjøforhold. I alt for liten utstrekning har man tatt hensyn til kombinasjonen av nødvendig komfort, opprettholdelse av fart i sjø, driftsikkerhet og begrenset vedlikehold med høy fart og lav motstand □ alle disse kravene må tilfredsstilles for å skape en kommersielt fremgangsrik anvendelse.

Følgende publikasjoner viser teknikkens stand innenfor fagområdet EP 0 228 306, US 4 165 703, US 4 574 724, US 4 587 918, US 4 890 564, US 5 000 107, US 5 176 095, US 5 273 127, US 5 415 120, US 5 454 440, US 5 570 650, US 5 611 294, US 5 746 146, US 5 860 380 og US 6 293 216.

Vanlige kjennetegn hos tidligere kjente løsninger for luftputefartøyer er at, de fokuserer på ofte teoretiske metoder for effektivitetsforbedring gjennom reduksjon av skrogets friksjonsmotstand ved gang i stille vann, de forutsetter en høy grad av aerostatisk løftekraft, luftkammerets prosjekterte flate er ofte større enn nødvendig med hensyn til deplasement (på grunn av at størrelsen styres av arrangementet), luftkammerets planform er vanligvis rektangulær, de krever store vifter for å opprettholde putetrykk og luftgjennomstrømning, funksjonen er følsom overfor sjøforhold samt driftsmåte, og deres bevegelse påvirkes lett av passerende bølger, de er lite dypgående og har stor Iuftlekkasje, spesielt i sjø, de har lav hydrodynamisk demping i fart, de har relativt lite reservedeplasement for å kunne motvirke omtrimming, skrogene har en høy grad av mekanisk kompleksitet og er kompliserte i produksjonshenseende, noe som fordyrer konstruksjonsarbeidet og produksjonen, de krever kompliserte kontrollsystemer og inneholder konstruksjonselementer som medfører omfattende vedlikeholdskostnader og gir mindre pålitelig drift

På både luftputefartøyer (hovercraft) og luftputekatamaraner brukes fleksible avgrensninger av luftputen, såkalte "skjørt". Disse har vist seg å være utsatt for slitasje og skader og krever regelmessig utskifting, spesielt det forlige skjørtet. Få bygde fartøysenheter har ført til kostbart reservedelshold. Bruk av fleksible skjørt medfører kontinuerlig Iuftlekkasje under skjørtet, selv om det skjer i kontrollerte mengder. Luftgjennomstrømning medfører bruk av energi og et økt totalt effektbehov for fremdrift. Større endringer av lekkasjen medfører trykkfluktueringer/trykkfall i den bærende luftputen, som kan føre til kraftig variasjon av skrogmotstanden, samt vibrasjoner i fartøyet (redusert komfort). Lite dypgående når fartøyet er putebåret øker risikoen for Iuftlekkasje i sjøgang. På hovercraft og luftputekatamaraner prosjekterer det forlige skjørtpartiet en betydelig og stump overflate i fartsretningen, noe som i mot- og baugsjø kan medføre stor økning av fremdriftsmotstanden, dvs. en betydelig reduksjon av farten. Bølger som treffer skjørtet gir opphav til trykkvariasjoner i luftputen, som forplanter seg i fartøyet og reduserer kjørekomforten.

Flere kjente utførelser har fleksible avgrensninger av luftputen helt eller delvis erstattet med faste avgrensninger for bruk på en- og flerskrogfartøy. En kombinasjon av begrenset dynamisk løftekraft (avhengig av fart, bunnreisning, trim og overflate) på en fortrinnsvis fremre skrogdel i kontakt med vannet, med en aerostatisk løftekraft (luftpute) hovedsakelig lokalisert til akterdelen av fartøyet er også kjent. I planingstilstand har man i disse oppfinnelsene søkt å oppnå et minimum av skrogoverflate i kontakt med vann for å redusere friksjonsmotstanden. Det er videre kjent å strekke ut luftkammeret over så godt som hele skroglengden i vannlinjen. (En konvensjonell luftputekatamaran har en bevegelig tverrskipsdelning av putekammeret som kan aktiveres for bevegelseskontroll.) Videre er forsøkt å bruke fartvinden for naturlig ventilasjon/luftsmøring av planende bæreoverflater i stedet for luftputeteknikk. Andre kjente oppfinnelser forutsetter forsert ventilasjon (vifter).

Felles for ovennevnte fartøysløsninger er at de har et minimum av hydrodynamisk og hydrostatisk (reservedeplasement) løftekraft og bevegelsesdemping med hensyn til det som trenges for å skape et sjødyktig fartøy, og at de først og fremst tar sikte på å minske våt overflate, dvs. friksjonsmotstand. Flere kjente oppfinnelser viser i sine detalj løsninger en betydelig kompleksitet, og dermed økte krav til vedlikehold for å opprettholde driftsikkerheten.

Luftputebårne fartøyer er effektivere i høyere fart enn deplasserende og planende fartøyer.

For aggregater for fremdrift ved kontakt med vannet medfører høy fart hydrodynamiske komplikasjoner (kavitasjon, reduksjon av virkningsgrad, erosjonsskader), noe som ytterligere kan øke pga. Iuftlekkasje fra puten, som i sin tur avhenger av fartøyets gangfase/trim under gange. Sporadisk ventilering av propulsoren medfører moment- og trykkfluktueringer, som i sin tur kan medføre driftskader på gir og motor.

Nesten alle ovennevnte publikasjoner forutsetter derfor fremdrift med overflateskjærende propeller med blader som har en fullstendig ventilert sugeside, som vist i figurer i de ulike publikasjonene. Der det ikke er nevnt, tar man vanligvis sikte på overflateskjærende propell, eller luftpropell. For moderate hastigheter kan det også tas sikte på fremdrift med konvensjonell propell.

Den overflateskjærende propellen har erfaringsmessig kortere levetid i drift enn den konvensjonelle propellen. Graden av nedsenkning i vann fører lett til belastningsvariasjoner i sjøgang på både propell og drivmotor, noe som krever et dynamisk reguleringssystem. Selv ved akselerasjon og passasje av den såkalte "planterskelen" kreves en nøye regulering av nedsenkingen for ikke å overbelaste motoren i momenthenseende ved lavere turtall. Et for stort moment kan lett føre til at fartøyet ikke kan oppnå full fart og ikke kommer over planterskelen.

Kun en publikasjon viser til mulig bruk av vannjetdrift, men plasserer vanninntaket på en lite hensiktsmessig måte og sted med hensyn til dens funksjon og utvikler ikke dette fremdriftsalternativet nærmere. Vanligvis fører luftinnblanding i vannet til økt risiko for kavitasjon, kraftreduksjon, evt. ventilering og redusert propulsjonsvirkningsgrad. Den overflateskjærende propellen er det mest nærliggende valget, ettersom den er konstruert for disse forholdene og dermed fungerer i høy fart. Den har imidlertid dårlige egneskaper ved manøvrering i lav fart og reversering, noe som øker manøvreirngstiden i havn. Dette, i tillegg til lastvariasjoner for fremdriftsanlegget, har begrenset den kommersielle anvendelsen av dette. Vanlige propeller, med vingeprofilerte bladseksjoner, kan brukes i opp til ca. 40 knop (skråstrømning av vann ved montering på vinklet aksel fører vanligvis til korrosjon pga. kavitasjon). For høyere hastigheter kreves en propellaksel som er orientert i strømningsretningen, modifiserte bladseksjoner, alternativt totalkaviterende blader med dårligere virkningsgrad. Motroterende propeller kan ha i størrelsesorden 10 % høyere virkningsgrad enn enkeltpropeller. De kan fungere i hastigheter på over 70 knop, men i slik hastighet kreves et slankt stag og girkasse for å redusere motstand og kavitasjonsskader.

Luftpropeller kan være et mulig alternativ for høyere hastigheter hvor det ikke kan brukes andre fremdriftsalternativer. Fremdrift med luftpropeller er kjent.

Både overflateskjærende og motroterende propeller finnes hittil kun utført for relativt lave effekter. Derfor er fremdriftsarrangementer som fungerer for høyt effektuttak og med høy virkningsgrad i slike hastigheter av største interesse. Kompliserte fremdriftsløsninger har i praksis vist seg å føre til redusert systemvirkningsgrad og upålitelig drift. Dette har medført behov for utvikling av nye skrogløsninger som tillater bruk av utprøvde og pålitelige fremdriftsystemer og som fremfor alt tar sikte på å bidra til en effektiv totalløsning.

Det kommersielt aksepterte og mest utprøvde fremdriftsarrangementet for høyhastighetsfartøyer er i dag vannjetdrift (WJ = water jet). Det finnes i dag godt fungerende WJ-installasjoner for effekter på over 20 MW og hastighet på opp mot 80 knop og enheter på opp til 50 MW er under utvikling. Hittil er WJ blitt installert i konvensjonelle luftputekatamaraner (SES), men har visse problemer med å unngå Iuftlekkasje fra puten til WJ-aggregatet, noe som har ført til redusert virkningsgrad og kavitasjonsskader på pumpen, samt skader på hovedmotorene som følge av belastnings vari asj oner.

Til sammenligning med luftputefartøy og luftputekatamaraner er man med gjeldende oppfinnelse mer fri til å balansere luftputens bæreevne, fartøyets planende og deplasserende skrogdeler, samt fartøyets våte overflate (friksjonsmotstand) for forbedring av egenskaper som komfort og fartsreduksjon i sjø, samt å tilpasse fartøyet til utprøvde og pålitelige fremdriftsarrangementer som vannjetdrift.

Ved valg av luftputens planform i kombinasjon med delvis regulerbare overflater for generering av dynamiske krefter, kan man oppnå bedre balanse med fartøyets vektfordelning og utforming med sikte på bedre sjøegenskaper, samt skape en passiv hydrodynamisk bevegelsesdemping som normalt ikke forekommer hos andre luftputefartøyer.

Ved flerskroganvendelser oppnås ofte □ avhengig av geometrien □ en redusert gjennomstrømningshastighet og dermed et økt statisk lufttrykk i fortrengningen (tunnelen) mellom skrog, våtdekk og vannoverflate (ram-effekt). Resulterende aerostatisk løftekraft kan for små fartøysenheter og høye hastigheter bli betydelige. I den anbefalte oppfinnelsen tar man sikte på at trykket kan reguleres med et arrangement for lukking av luftgjennomstrømmingen. Arrangementet består av oppblåsbar(e) elastisk(e) sekk(er), som er knyttet til respektive sideskrog og våtdekket, kontrollerer luftkanalens tverrsnitt, gjennomstrømningshastighet og trykkøkning og gir dermed mulighet til å optimere en eventuell total motstandsreduksjon for fartøyet. Den aerostatiske løftekraften på fartøyet, med medfølgende reduksjon av vannmotstanden, må balanseres mot den samlede økte luftmotstanden for fartøyet □ som også er stor i høy fart når lufthastigheten reduseres.

I sin grunnutførelse har løsningen færre bevegelige deler og dermed en mindre grad av vedlikehold. Systemene som foreslås i utvidede tillempinger er av en slik type at grunnkonseptet fungerer også uten at de er i funksjon, noe som øker driftsikkerheten.

Det anbefalte arrangementet gjør det letter, plassmessig, å installere et bevegelsesdempingssystem dersom dette skulle vise seg ønskelig (for eksempel et hydrofoilsystem), enn i et luftputefartøy, eller i en luftputekatamaran.

Hensikten med oppfinnelsen er å angi utførelsen av et fartøysskrog som kombinerer luftputeteknikk og forbedret fremdriftseffektivitet med økt komfort, god manøvreirngsevne, god stabilitet og sikkerhet, i stille vann så vel som under normalt forekommende sjøtilstander og operasjonsforhold, til en god totalløsning som også oppfyller kravene som en kommersiell anvendelse stiller. Dette oppnås med fartøyet ifølge oppfinnelsen slik det er definert med de i kravene anførte trekk.

Oppfinnelsens idé er egnet for bruk på så vel mono-skrog som flerskrogfartøy, for militært så vel som sivilt bruk, i en utstrekning som avhenger av respektive fartøyers bruksområde. Ideen som sådan er ikke begrenset til noen absolutt fartøysstørrelse, det er snarere praktiske hensyn slik som bygningsmaterialets egenskaper, skrogvekt, tilgjengelig viftekapasitet, eksisterende fremdriftssystemer og lignende som begrenser anvendelsen. Også den relative farten forventes normalt å være begrenset til en gruppe fartøyer med servicefart i forhold til fartøyslengde som er høyere enn det som er uttrykt av Froudes relasjonstall, ca 0.6. Dette kan sammenlignes med fartsområdet for fartøyer som vanligvis benevnes "halvplanende" og "planende".

Erfaringer fra tidligere luftputefartøyer viser at man med mindre puteareal og et rimelig lufttrykk kan bære like stor andel av fartøyets deplasement som et luftputefartøy eller en luftputekatamaran gjør. Dette forholdet, sammen med at man kan dele opp luftputen på to eller flere skrog, kan utnyttes for slankere utførelse av respektive luftputeskrog og luftputekammer (høyere lengde/breddeforhold) enn for konvensjonelle luftputefartøyer, slik at skroget får en redusert fremdriftsmotstand, blir både mer sjøvennlig og sjødyktig og man får et sikrere fartøy med bedre komfort og med mindre fartsreduksjon i sjø. Samme forhold kan utnyttes for å kombinere luftputeskroget med et mer normalt forskip av planende type, som har som kombinert oppgave å stenge inn luftputen med en fast konstruksjon, å generere en begrenset dynamisk løftekraft i tillegg til luftputens løftekraft, å romme reservedeplasement ved større fartøysbe vegel ser, samt generere en demping av disse.

Den foreslåtte oppfinnelsen forventes også å ha mindre fartsreduksjon i gir enn det en konvensjonell luftputekatamaran har på grunn av bedre innstengning av luftputen ved hjelp av faste og under vannoverflaten nedsenkete sideplan eller kjøler rundt putekammeret og at den forlige, respektive akterlige planende overflaten motvirker fartøyets omtrimming, noe som reduserer faren for ventilasjon av luftputen, som i sin tur fører til nedsenkning av fartøyet med økt fremdriftsmotstand som resultat.

Et særtrekk ved denne oppfinnelsen som skiller den fra andre løsninger er at de bærende luftputeskrogene skal kombineres med i fartøyet integrerte skrogdeler som kalles propulsjonsskrog, som er spesielt beregnet å inneholde propulsjonsanordning for fremdrift av fartøyet. Propulsjonsskrogene skal spesielt □ men ikke utelukkende □ være tilpasset for bruk av det - i høy hastighet og høye effekter □ mest utprøvde og aksepterte fremdriftssystemet, nemlig vannjetdrift. Også andre fremdriftssystemer kan imidlertid brukes med ovennevnte skrogkonfigurasjon. Propulsjonsskrogene skal også utformes og plasseres med hensyn til luftputens oppførsel i sjø, men fører selv til at fartøyets sjøegenskaper påvirkes. Dessuten skal det selvsagt tas hensyn til propulsjonsskrogenes egenmotstand, samt hvordan de forandrer trykkinterferensen mellom skrogene. Dette kan føre til at propulsjonsskrogene utføres med så vel utpreget planende skrogform og dimensjoner, som med nærmest rent deplasserende skrogform (rundbunnsform) og dimensjoner, avhengig av hvilke forutsetninger konseptet skal tilpasses til.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert med henvisning til de medfølgende figurene der figur 1 viser i perspektiv et katamaran fartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog, figur 1A viser et detaljsnitt en regulerbar klaff som begrenser luftputens akterdel, figur 2 viser i perspektiv skrogets utseende i området omkring steget på et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog, figur 3 og 4 viser et eksempel på den anbefalte utførelsen av luftputekammeret og dens begrensningsoverflater for et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog, figur 4A viser et detaljsnitt på figur 4, figur 5 viser den anbefalte utførelsen av den trappetrinns formede skrogdelen for et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog, figur 6 viser det anbefalte prinsippet for mulig sammenkobling av viftekanalene for et katamaranfartøy med luftputeskrog, figur 7 viser nedenfor beskrevne vann- eller luftsluse anbrakt i steget på et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog, figur 8 viser den anbefalte utførelsen av et frittliggende symmetrisk propulsjonsskrog plassert mellom enkeltskrogene og hvor enkeltskrogene er usymmetriske, figur 9 viser arrangement av propulsjonsskrog inne i luftputekammeret på et katamaranfartøy med symmetriske luftputeskrog, figur 10 viser et anbefalt arrangement for oppsamling av luft som lekker fra luftputekammeret, i den hensikt å unngå luftinntrenging i propulsjonsanordningen. Arrangementet vises for et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog og figur 11 viser mulige kombinasjoner av symmetriske eller usymmetriske luftputeskrog med propulsjonsskrog, for fartøy av konfigurasjonene mono-skrog og katamaran.

Figur 1 introduserer og beskriver oppfinnelsen summarisk. Den viser i perspektiv et katamaranfartøy 1 med usymmetriske luftputeskrog 2 i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog 3 i samsvar med beskrivelsen nedenfor.

I samsvar med ovennevnte resonnement og figur 1, består oppfinnelsen i sin opprinnelige form av et toskrogfartøy □ katamaranfartøy 1 - med usymmetriske enkeltskrog 200 med i hovedsak plane innsider 31. Hvert enkeltskrog består av en framdel 8 som er oppbygd av en eller flere planende overflater, som hver for seg eller sammen genererer dynamisk løftekraft under fart og hydrostatisk løftekraft i lav fart og når fartøyet ligger stille. De nederste overflatene møtes lengst ned i en begrensningslinje 4 som utgjør forskipets stavnkontur og som ligger i et vertikalplan som er parallelt med fartøyets senterlinjeplan 201.

En vilkårlig tverrskipsseksjon gjennom de nederst plasserte av forskipets skrogoverflater skal danne en vinkel som i middeltall er minst 25° med horisontalplanet, med sikte på å begrense den dynamisk genererte løftekraften, minske faren for bunnslag og gi myk gange i sjø. Denne vinkelen skal fortrinnsvis være like stor på respektive sider av et symmetrisk så vel som usymmetrisk enkeltskrog, men kan også, innenfor ovennevnte begrensning, være forskjellig på respektive side av enkeltskroget.

Oppover begrenses fartøysskroget av overflater 7, 37, 38, knyttet til de nederste planende overflatene 8, som danner en spiss vinkel (0-75°) med et vilkårlig vertikalplan. Den planende bunnoverflaten begrenses akterover av et steg 19 som kan være pilformet eller bueformet i sin horisontalplansprojeksjon (planform). I sideprojeksjon skal i utgangspunktet alle punkter på stegets begrensningslinje, uansett dets plattform, ligge i ett og samme horisontale plan, som i fart fortrinnsvis skal være parallelt med eller danne en liten vinkel med den urørte vannoverflaten som omgir det.

Figur 2 beskriver i perspektiv skrogets utseende i området omkring steget 19 på et katamaranfartøy med usymmetrisk luftputeskrog 2 i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog 3 i samsvar med beskrivelsen nedenfor.

I sideprojeksjon danner profilen av den planende overflatens 8 nederste kant en vinkel med profilen av stegets begrensningslinje og med vannoverflaten under fart. Denne vinkelen skal være større enn 3° og mindre enn 12°, men fortrinnsvis omkring 8-10°. Hensikten er at den forlige delen 108 av det planende skroget 8 skal være godt løftet fra vannoverflaten under fart, for å tilpasse så vel hydrostatisk som hydrodynamisk påvirkning ved gange i sjø. I moderat motsjø og baugsjø skal derved vertikale akselerasjoner reduseres, samtidig som et reservedeplasement oppnås ved større fartøysbevegelser. Det siste gjelder også i låringssjø og sjø fra akter. I disse retningene skal forskipets lateralplan være lite for å redusere fartøyets tilbøyelighet til å skjære.

Begrensningslinjen av den fremste planende overflatens akterkant 8 ved steget 19 utgjør samtidig den fremste begrensningen av et luftkammer 9, som strekker seg fra steget 19 og akterover. Lengden av luftkammeret fra akterspeilet 23 til stegets fremste punkt 27 utgjør det meste av enkeltskrogets lengde og utgjør i den anbefalte utførelsen omkring 70 % (65-75 %) av skrogets totale lengde mellom akterspeil 23 og baug 22, men kan med bibeholdt funksjon være mellom 45 og 85 % av skrogets lengde.

Luftkammeret begrenses til sidene 12 og 120, samt også i sin forkant ved steget 19, av fortrinnsvis vertikale, men alternativt helt eller delvis utoverlente sider 25 og 120, som utgjør innsidene av sidekjølene 20, som strekker seg fra eller like fremfor det forlige steget 27 og 127 til den aktre planende regulerbare begrensningsoverflates akterste del 137. Profilen av sidekjølenes underkant sett i sideprojeksjon skal tilpasses til den form luftputens begrensningsoverflate tar ved drift under stasjonære forhold i fartøyets konstruksjonstilstand. Sidekjølenes bredde skal være minst mulig med hensyn til praktisk konstruksjon, samt belastningene de utsettes for, f.eks. ved dokking.

I sin aktre del begrenses luftkammeret av en planende overflate 15, som benevnes klaff, formet av en eller flere plane eller krumme, konkave, eller konvekse overflater hvor aktre tilknytning befinner seg ved eller i nærheten av fartøyets akterspeil 23. Den sistnevnte planende overflaten (overflatene) er fortrinnsvis regulerbar med hensyn til vinkelen omkring en horisontal tverrskipsaksel beliggende i overflatens forkant 237, og som er knyttet til luftputekammerets aktre del 14. Midtkorden av en vertikal langskipsseksjon gjennom overflaten, mellom vridningspunktene 238 og akterste kant 137, danner en vinkel med et horisontalplan, hvor verdien kan velges og varieres mellom 0° til 25°. Overflatens innstilling kan ha en fast verdi, være varierbar i faste nivåer, eller inngå i et reguleringssystem for bevegelseskontroll, da den varieres i vinkel og vinkelhastighet avhengig av fartøyets dynamiske oppførsel under fart.

På enkeltskrogets 200 utsider fortsetter sideskroget oppover fra underkanten av sidekjølene 20 i en, i forhold til et vertikalt langsgående plan gjennom underkanten av luftkammerets innsider 12 og 120, voluminøs skrogside.

Den planende bunnoverflaten 8 foran luftputekammeret 9 sammen med den aktre klaffen 15 i luftputekammeret ved akterspeilet 23 brukes ikke kun for å stenge inne luften i luftputen. Den dynamiske løftekraften på disse overflatene kan i viss utstrekning kontrolleres for å endre skrogets gang i sjøen, noe som har to formål, forhindre uønsket Iuftlekkasje så vel forut som akter, sammen med aktiv regulering av luftputetrykket justere den resulterende oppdriftskraftens størrelse (og i viss grad dens angrepspunkt) eller en kombinasjon av disse.

Når den aktre klaffens 15 innfallsvinkel mot vannet øker, øker også løftekraften på klaffen, noe som gir et trimmoment på forstavnen, som i sin tur innebærer at den forlige planende overflaten 8 øker, mens dens angrepsvinkel minsker, noe som øker, respektiver reduserer deres løftekraft. Samspillet mellom disse kreftene påvirker ikke bare fartøyets trim, men også dets vertikalbevegelse, samt i et skjevt innkommende bølgesystem også dets rullebevegelse. Balansen mellom disse effektene oppnås ved rett kombinasjon av seksjonsform, overflate og angrepsvinkel på respektive aktre klaff 15 og initial trimvinkel og bunnreising for respektive enkeltskrog 200 forut planende overflate 8.

I sjøgang bidrar den hydrodynamisk genererte vertikalkraften på både den aktre klaffen 15, luftputeskrogdelens forlige bunnoverflate 8, samt propulsjonsskrogdelens bunnoverflate 13, i både forut og aktre del, til å dempe først og fremst fartøyskrogets stampingsbevegelse og vertikalbevegelse, men også i viss grad dets rullebevegelse og den kombinerte bevegelsen (slingring). Denne fordelningen av de tilbakeførende og dempende kreftene på et antall kontrolloverflater gir oppfinnelsen en fleksibilitet til å oppnå tilsiktede dynamiske egenskaper hos fartøyet. I forhold til den presenterte oppfinnelsen, har det konvensjonelle luftputefartøyet og luftputekatamaranen mye mindre dempning av stampingsbevegelsen. Luftputekatamaranen har litt rulledemping på grunn av sideskrogets form. Generelt har luftputefartøyer lite bevegelsesdemping og tilbakeførende kraft (omtrimmingsmoment) som i og for seg gir myke, men også store bevegelser, noe som senere kan være skjebnesvangert i høy sjø.

Et avgjørende og spesielt kjennetegn for oppfinnelsen er at fortrinnsvis enkeltskrogets 200 innside, som er rettet mot fartøyets symmetrilinje, suksessivt fra forstavnen mot akter utvikles til en formkropp, viss volum er større enn enkeltskrogets motsvarende utside. Denne i fartøyet integrerte skrogdel, kalt propulsjonsskrog 3, er tenkt å inneholde propulsjonsaggregat, fortrinnsvis vannjetaggregat med vanninntak 16, pumpehus og utløp 18, se figur 1 og 3. Propulsjonsskroget utformes av en planende overflate 13, bestående av en eller flere plane eller krumme overflater, samt av en til den planende overflaten og over denne tilknyttet hovedsakelig vertikal eller svakt hellende overflate 70, samt en akterspeiloverflate 33, som befinner seg i et i forhold til fartøyets langskipsretning hovedsakelig transversalt plan. Propulsjonsskroget har vanligvis en kortere lengde enn hvert enkeltskrog 200, men kan alternativt ha sin fremste del i samme langskipsposisjon som enkeltskrogets fremste del 22 og/eller ha sin akterste del i samme langskipsposisjon som enkeltskrogets akterste del 23.

Utstrekningen og langskipsplasseringen av propulsjonsskroget 3 i forhold til sideskroget 2 skal tilpasses slik at når vannjetdrift brukes, skal vanninntaket 16 befinner seg nærmest mulig sentrum for minste vertikale bevegelse av fartøyet i sjøgang (for å unngå luftinntrenging i vannjetaggregatet), uansett hvor denne posisjonen befinner seg, men vanligvis 10-40% av fartøyets største lengde i vannet fra akterste punkt i vannet, og/eller at sideskrogets påvirkning av interferens med bølgesystemet fra det nærliggende enkeltskroget alternativt propulsjonsskroget minimeres, og/eller at dets påvirkning av fartøyets bevegelser og akselerasjoner i sjøgang minimeres, og/eller at totalmotstanden av fartøyskonfigurasjonen minimeres, og/eller at fartøyets manøverdyktighet blir tilfredsstillende

Det anbefales at vannjetaggregatets inntak 16 avskjermes fra luftinntrenging ved hjelp av vertikale lister 17, som plasseres på utsiden og langs respektive inntak. Listene skal i lengde ha en utstrekning som er lik eller lengre enn inntakets lengde. Listens dypgående fra skrogoverflaten skal individuelt tilpasses til behovet for avskjerming mot luftinntrenging.

Figur 3 og 4 viser et eksempel på den anbefalte utførelsen av luftputekammeret 9 og dets begrensningsoverflater for et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog 2 i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog 3.

Luftkammerets planform bestemmes slik at den tilsiktede delen av fartøysvekten bæres av luftputen, samt at luftpute trykkets sentrum (CP) sammen med løftekraften fra de planende overflatene 8 balanserer langskipsplassering av vekttyngdepunktet (LCG) for å oppnå et konstant gange i sjøen. Av arrangementsårsaker havner LCG for høyhastighetsfartøyer gjerne i fartøyskrogets akterste halvdel og akter for oppdriftssenterets langskipsplassering (LCB). Oppfinnelsen tar sikte på å oppnå en bedre balanse mellom LCG og LCB/CP. Dette får man ved å utforme putekammerets planform slik at den fortrinnsvis er bredere i akterkant enn i forkant. Derved forskyves trykksenteret akterover, det statiske omtrimmingsmomentet reduseres og tilsiktet gange i sjøen opprettholdes lettere. Dessuten tilpasses luftputekammerdelen av enkeltskroget på en naturlig måte til den forlige planende delen av enkeltskroget, som man ønsker å begrense bredden på for å balansere hydrostatiske så vel som hydrodynamiske krefter.

Sidebegrensningslinjene 111 og 112 av putekammerets planform i underkant av slingrekjølene 20, er fortrinnsvis konvekse utover fra enkeltskrogets senterlinje, men kan også utgjøres av rette linjer, som for et symmetrisk enkeltskrog, begge, og for et usymmetrisk enkeltskrog, den ene eller begge, danner en vinkel med senterlinjen 300, slik at bredden mellom dem er større i putekammerets akterkant enn i dets forkant.

En tilsvarende trapesformet utførelse av putekammerets planform skiller denne anbefalte løsningen fra tidligere presenterte luftputebårne løsninger, som har parallelle sidebegrensningsoverflater.

I en alternativ tilpasning eller ved optimering av en spesiell drifttilstand, der stor luftgjennomstrømning minimerer den totale fremdriftseffekten, anbefales en variasjon av luftputekammerets tverrsnitt i strømningsretningen gjennom å variere kammerets takhøyde, som for eksempel den vertikale avstanden mellom 150 og 151 i figur 10. Derved kan strømningshastigheten og det statiske lufttrykket varieres slik at langskipsplasseringen av lufttrykkets sentrum tilpasses til ønsket posisjon. Det tas sikte på å styre luftlekkasjen slik at den finner sted ved akterspeilet 23. Dermed kan en viss del av ellers tapt kinetisk energi benyttes for å bidra til å drive fartøyet fremover.

På utsiden av hver side av enkeltskroget 200, som ikke er tilknyttet til et propulsjonsskrog 3, festes lister 140 for avvisning av vann som strømmer langs skrogsiden. Listenes underside skal hovedsakelig være parallelle med vannoverflaten og danne en vinkel med skrogoverflaten som er nære 90°, ha en utstrekning langs fartøyet fra i nærheten av stegets posisjon mot utsiden 127, til akterspeilet 23, ha et vertikalt nivå som tilsvarer eller er lengre enn den trykkhøyden som tilsvarer luftputetrykket, ovenfor nivået av den dynamiske vannoverflaten i putekammeret ved konstruksjonsforhold.

Enkeltskrog 200 og propulsjonsskrog 3 knyttes til en dekkstruktur, viss underliggende overflate benevnes våtdekk 5. På våtdekkets underside, i den forlige delen mellom enkeltskrogene, kan det anbringes et volumskrog 6, som har som oppgave å minske slammingstrykket i medsjø og fremfor ah tilføre reservedeplasement ved eventuell dykking i sjø som kommer bakfra. Volumskrogets posisjon og utførelse skal tilpasses til fartøyets operasjonsforhold.

Figur 5 viser den anbefalte utførelsen av den trappetrinnsformede skrogdelsformen for et katamaranfartøy med usymmetrisk luftputeskrog. En på samme måte utformet skrogdelsform kan i en alternativ tillemping også brukes på innsidene av respektive luftputeskrogdelen ved både to- og flerskrogtillempinger med både symmetriske og usymmetriske skrog.

Forskipets sideoverflater av enkeltskroget 200, mellom knekklinjen 39 mot den planende bunnoverflaten 8 +108 og våtdekket 5, utstyres med en voluminøs trappetrinnsformet skrogdel tilsvarende en i skrogsiden innebygd stor sprutlist.

Hensikten med kroppen er å utgjøre ytterligere reservedeplasement dersom forskipet dykker i sjøgang, å avvise vann langs forskipets sideoverflater og å minske bunnslag mot våtdekkets horisontale overflater

I langskips retning skal nevnte trappetrinnsformede skrogdel strekke seg fra en posisjon akter om akterste punkt av ovennevnte sentrumsplasserte volumskrogdel 160 til i posisjon med det forligste punktet av enkeltskrogets stavn 22, og å være avsmalnende i framre så vel som aktre del. Den hovedsakelig horisontale underkanten 161 av den trappetrinnsformede skrogdel skal befinne seg på en høyde over den dynamiske vannoverflaten under konstruksjonsforhold som, i en langskipsposisjon der den sentrumsplasserte volumskrogdel 162 har sitt laveste nivå, fortrinnsvis tilsvarende halve avstanden mellom den dynamiske vannoverflaten og våtdekket 5. Underkantens nivå kan i enkelte tillempinger avvike noe fra retningslinjene.

Hvert luftkammer får luft fra en eller flere vifter 240, som opprettholder lufttrykk, viss trykknivå er tilpasset til operasjonsforholdene slik at fartøyets luftputer til sammen kan bære fra 4 til 100 % av fartøyets sammenlagte vekt i forekommende lastetilstander. Av sikkerhetsmessige årsaker anbefales det at viftene skal være forbundet med hverandre med luftkanaler 40 innenfor hvert skrog og/eller mellom skrogene 41 slik at dersom en vifte svikter skal en annen vifte kunne erstatte luftforsyningen til den andre, om enn i mindre utstrekning, slik at luftputekonseptet fortsetter å fungere i stasjonær drift. Vanligvis, med alle vifter i drift, skal hver forbindelseskanal være avstengt i begge ender med spjeld 43 plassert i tilknytning til respektive vifters utløp. Arrangementet forutsetter et reguleringssystem 44 som tillater individuell regulering av trykk og volumstrøm for å unngå at en viftes funksjon påvirkes av en annen viftes arbeid.

Å kunne plassere vifter og drivmotorer nede i respektive luftputeskrog 2 medfører et fordelaktig arrangement med fritt hoveddekk 42 og med enklere dekkstruktur og mulighet til bedre isolering av viftelyd og støy fra innredningen på hoveddekk

Figur 6 viser det anbefalte prinsippet for mulig sammenkobling av viftekanalene for et katamaranfartøy med luftputeskrog.

Luftkammerets volum og dermed høyden og lokaliseringen av luftkammerets tak 340 skal avpasses, til av viftene generert trykk i luftputen og gjennomstrømmende luftmengde slik at middelsstrømningshastigheten i luftkammeret kontrolleres, slik at luftkammerets volum er tilstrekkelig stort for at dynamisk trykkvariasjon som følge av sammenpressing av luftputen ved gange i sjø begrenses for å øke komforten ombord. Sistnevnte krav fører til betydelig større luftkammervolum enn førstnevnte.

For å begrense krenging i sidevind skal putetrykket i respektive sideplasserte enkeltskrog kunne reguleres separat slik at man får et rettende moment som motvirker vindens krengende moment.

Luftputens trykk balanseres blant annet av et hydrostatisk trykk på utsiden av skroget, noe som medfører at vannoverflaten som omgir den er høyere enn luftputens nedre begrensningsoverflate. Dette medfører fremdriftsmotstand på grunn av friksjon mellom vannet og blant annet skrogets utside. For å redusere dette kan luftsmøring 242 av enkelskrogets utside installeres på de sidene som ikke er utstyrt med et såkalt propulsjonsskrog i samsvar med beskrivelsen nedenfor. Oppfinnelsen tar sikte på å bruke eksisterende lufttrykk i luftkammeret i stedet for separat luftforsyning. Den delen av skrogsiden som under fart er i kontakt med vannet perforeres med kanaler slik at skrogets utside settes i forbindelse med luftputen. Antall luftkanaler og deres dimensjoner tilpasses slik at luftgjennomstrømningen balanseres mot muligheten til å opprettholde trykket i luftputen. Plasseringen av hullene og deres form tilpasses slik at størst mulig motstandsreduksjon oppnås i forhold til kombinasjonen av luftsmurt overflate med hensyn til hydrostatisk løftekraft på utstrømmende luft i forhold til fartøyets fart, funksjon i sjøgang samt effekttap ved lufttransport.

I en alternativ tillemping erstattes en del av skroget som befinner seg i vannet under fart av et luft- gjennomtrengelig material, slik at finfordelt luft som følge av trykkforskjellen kan trenge fra luftkammeret gjennom materialet til enkeltskrogets utside.

I en alternativ tillemping skal luftforsyningen kunne stenges av helt eller delvis slik at man kan kontrollere arealet av luftsmurt skrogoverflate.

Det er mulig, men ikke nødvendig, å dele inn luftputekammeret med ett eller flere langskipsskott og/eller ett eller flere tverrskipsskott, som strekker seg fra putekammerets tak 340 nedover, men ikke så langt at det berører vannoverflaten som utgjør luftputens nedre begrensningsoverflate. Delningsplanene kan være hele, alternativt perforerte. Hver seksjon er tenkt å ha separat luftforsyning. Hensikten med anordningen er å skape en strømningsmotstand som hindrer luft fra å strømme mellom seksjonene, å minske hastigheten som trykket utjevnes med dersom noen av seksjonene ventilerer til omgivelsene, å forsinke trykkfallet i øvrige seksjoner til trykket gjenoppbygges i den ventilerte seksjonen, og å minske nødvendig vifteeffekt på grunn av mindre lufttransport

Figur 7 viser nedenfor beskrevne vann- eller luftsluse anbrakt i steget 19 på et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog.

For å ytterligere begrense ventilasjonen ved det forlige steget 19, dvs. ved den forlige begrensningsoverflaten av luftkammeret, anordnes en vannsluse 190. Denne består av utblåsning av vann med høy strømningshastighet (impuls) vertikalt eller vinklet akterover i et lag langs stegets begrensningslinje 27 - 127 langs fartøyets bunnoverflate. Den derved skapte vanngardinen bidrar til å hindre ventilering av luftputen når fartøyets bevegelse i sjø er så store at steget går ut av vannet. I en utvidet anvendelse anbringes en slik vannsluse også langs andre deler av putekammerets begrensningsoverflater (for eksempel langs overflatene mellom 27 og 191 og mellom 127 og 192.) der uønsket ventilering kan forventes.

Utblåsningsretningen kan danne en vinkel mellom 0 og 90° med et vertikalplan på tvers av enkeltskrogets langskipsretning, men skal fortrinnsvis være 60-70°. Den større bevegelsesmengden i den utblåste luften påvirker lokalt strømningsretningen i den bærende luftputen og forhindrer at den omdirigeres fremover dersom steget går ut av vannet og fare for ventilasjon foreligger. På samme vis hindrer et arrangement av vann-alternativt luftsluser langs sidekjølene ventilering langs skrogsidene. Oppfinnelsen skal fortrinnsvis brukes i sjøgang, og skal under andre forhold kunnes stenges av.

Dette arrangementet er lettere å installere med den anbefalte luftputekammerutførelsen enn på konvensjonelle luftputefartøyer, på grunn av luftputekammerets forholdsvis mindre dimensjoner samt at luftputekammerbegrensningen består av en fast konstruksjon i stedet for helt eller delvis fleksible skjørt.

I en alternativ anvendelse brukes luft i stedet for vann, noe som dermed gir en luftsluse med ellers samme utførelse og funksjon som beskrevet ovenfor.

Figur 8 viser den anbefalte utførelsen av et frittliggende symmetrisk propulsjonsskrog 300 plassert mellom enkeltskrogene og hvor enkeltskrogene er usymmetriske.

I en alternativ tillemping av ideen med separat propulsjonsskrog i første rekke for vannjetdrift plasseres propulsjonsskroget som et separat propulsjonsskrog 300 mellom de fortrinnsvis usymmetriske enkeltskrogene 250 i fartøyets symmetrilinje. Propulsjonsskroget består av to planende bunnoverflater 46 og 47 tilknyttet hverandre i et langskips symmetriplan 48, to sideoverflater 45 som er knyttet til bunnoverflatene 46 og 47 og som danner en spiss vinkel med et vilkårlig vertikalplan samt en akterspeiloverflate 49 som i forhold til fartøyets langskipsretning befinner seg i et transversalt plan.

Propulsjonsskroget knyttes til våtdekket 5.

I en alternativ tillemping hvor den relative farten er lav med hensyn til generering av dynamisk løftekraft og/eller hvor propulsjonsskrogets lengde dominerer i forhold til luftputeskroget og/eller hvor man anser at propulsjonsskrogets form kan redusere fartøyets bevegelser og akselerasjoner i sjø, kan propulsjonsskroget alternativt utføres med rundbunnform.

Langskipsplasseringen av det separate propulsjonsskroget i forhold til sideskrogene skal tilpasses etter ovennevnte retningslinjer for sideplasserte propulsjonsskrog.

Lister 140 for avvising av vannet som strømmer langs skrogsiden kan anbringes på så vel innsiden som utsiden av luftputeskrogdelene. De skal ha en utstrekning langs fartøyet fra omkring stegets posisjon mot utsiden, respektive innsiden, av enkeltskrogdelen til akterspeilet.

Figur 9 viser arrangement av propulsjonsskrog 260 inne i luftputekammeret 9 på et katamaranfartøy med symmetriske luftputeskrog 280.

I en alternativ anvendelse av ideen med separat propulsjonsskrogdeler tiltenkt primært for vannjetdrift plasseres propulsjonsskroget 260 inne i putekammeret 9 av et fortrinnsvis symmetrisk enkeltskrog 280 og fortrinnsvis i eller nær symmetrilinjen av enkeltskroget. Propulsjonsskroget 260 består av to planende bunnoverflater 46 og 47 tilknyttet hverandre i et langskips symmetriplan 48, to sideoverflater som er tilknyttet til bunnoverflatene 46 og 47 og som danner en spiss vinkel med et vilkårlig vertikalplan, samt en akterspeiloverflate 49 som i forhold til fartøyets langskipsretning er et transversalt plan.

Propulsjonsskroget knyttes til luftputekammerets tak 9.

Langskipsplasseringen av propulsjonsskroget i forhold til sideskroget skal tilpasses etter ovennevnte retningslinjer for propulsjonsskrog mellom enkeltskrogene, respektive knyttet til innsiden av enkeltskrogene, med unntak av at akterspeilet skal befinne seg i en langskipsposisjon som er i eller nær enkeltskrogets akterspeil 23.

Dersom propulsjonsskrogets langskips utstrekning medfører at det deler det omsluttende luftputekammeret i to sidekammer uten forbindelse med hverandre, forutsettes det at respektive luftputekammer forsynes av en eller flere separate vifter 10 med et reguleringssystem som tillater individuell regulering av trykk og volumstrøm for å unngå at en viftes funksjon påvirkes av en annen viftes arbeid.

I ovennevnte tilfelle innebærer ventilasjon av en side at lufttrykket i den andre siden opprettholdes. Dette forholdet er spesielt nyttig når fartøyets rulleringsvinkel er stor, som for eksempel for et mono-skrog i sidesjø.

Figur 10 viser et anbefalt arrangement for oppsamling av luft som lekker fra luftputekammeret 9, for å unngå luftinntrenging i propulsjonsanordningen. Arrangementet vises for et katamaranfartøy med usymmetriske luftputeskrog i kombinasjon med på innsiden plasserte propulsjonsskrog 3.

Mellom respektive propulsjonsskrog 3 og motsvarende enkeltskrogs side 701 som vender mot propulsjonsskroget utformes en spalte 62 som strekker seg fra i nærheten av propulsjonsskrogets forkant 702 og akterover langs hele dets lengde. Hensikten med spalten er at den skal samle opp luft som lekker fra luftputen 9, over underkanten av den nærliggende sidekjølen på enkeltskroget 20 og, dersom propulsjonsanordningen består av vannjetaggregat, føre luften akterover forbi aggregatets vanninntak 16, for å unngå luftinntrenging i aggregatet. Spaltens tverrsnittoverflate kan være triangulær eller rektangulær eller portalformet. Spaltens sider 61 og 63 skal være hovedsakelig vertikale i nederste del. Spaltens vertikale side 63 som vender mot enkeltskroget utgjøres i prinsippet av enkeltskrogets utside fra underkant av sidekjølen og oppover. Spaltens vertikale side, som vender mot propulsjonsskroget 61, danner med propulsjonsskrogets bunnoverflate 13 en rett eller spiss vinkel (90°), i et tverrskipssnitt. Underkanten av spaltens vertikale side mot propulsjonsskroget 620 kan ligge lavere eller på samme høyde som enkeltskrogets sidekjøl 20. Høyden av spalten oppover fra underkant av enkeltskrogets sidekjøl (vertikal avstand fra 620 til 621), i en langskipsposisjon ved vannjetdriftsaggregatets vanninntak 16, skal derfra og akterover være omtrent like stor som avstanden fra underkanten av sidekjølen 20 til vannoverflaten i fart når fartøyet bæres av luftputen og derfra og forover være av suksessivt avtagende dyp.

Et luftputebåret fartøys dypgående-endring varierer mindre med lastinntak enn for et deplasserende skrog, mens luftputens trykk i viss utstrekning kan varieres for å balansere fartøyets vekt. Kombinasjonen vannjetaggregat □ luftputefartøy er naturlig på den måten at propulsjonsskrogets fremdriftsmotstand er som minst innenfor et begrenset dypgående-område.

Figur 11 viser i prinsippet forekommende kombinasjoner av symmetriske eller usymmetriske propulsjonsskrog for fartøy av konfigurasjonene mono-skrog og katamaran. Ut fra denne figuren kan en fagmann på feltet enkelt lage andre kombinasjoner av symmetriske eller usymmetriske propulsjonsskrog.

Plasseringen av vannjetaggregatets vanninntak og dermed av propulsjonsskroget(ene), skal fortrinnsvis også være så nær fartøyets senterlinje som mulig ettersom rulle-komponenten av vertikalbevegelsen er minst der. Dette foranlediger varianter av ovenfor beskrevne opprinnelige konsept, som består av en katamaran med usymmetriske skrog med plassering av propulsjonsskrogene på innsiden. Følgende varianter kan tenkes, men utelukker ikke ytterligere varianter hvor oppfinnelsens idé tilpasses: - Katamaranfartøy med symmetriske enkeltskrog og med på innsiden plasserte propulsjonsskrog og/eller propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer. - Mono-skrogsfartøy med propulsjonsskrog tilknyttet til respektive side av enkeltskroget og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer - Trimaranfartøy, med usymmetriske eller symmetriske, eller en kombinasjon av usymmetriske og symmetriske enkeltskrog, med like eller ulike skroglengder, og med propulsjonsskrog, med lik eller ulik lengde innbyrdes og/eller i forhold til enkeltskrogene, knyttet til begge sider av enkeltskroget i sentrum (to propulsjonsskrog) og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer - Trimaranskrog i samsvar med det foregående og med propulsjonsskrog knyttet til hver side av enkeltskroget i sentrum, samt til innsiden av hver av de ytre enkeltskrogene (fire propulsjonsskrog) og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer - Trimaranskrog i samsvar med det foregående og med propulsjonsskrog knyttet til respektive side av enkeltskroget i sentrum, samt til begge sider av hvert ytre enkeltskrog (seks propulsjonsskrog) og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer (0-3 propulsjonsskrog) - Trimaranskrog i samsvar med det foregående og med propulsjonsskrog knyttet til begge sider av hvert ytre enkeltskrog (fire propulsjonsskrog) og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer (0-3 propulsjonsskrog) - Trimaranskrog i samsvar med det foregående og med propulsjonsskrog knyttet til innsiden av hvert ytre enkeltskrog (to propulsjonsskrog) og/eller med propulsjonsskrog plasserte innenfor respektive putekammer (0-3 propulsjonsskrog) - Trimaranskrog i samsvar med det foregående og med propulsjonsskrog knyttet til yttersiden av hvert ytre enkeltskrog (to propulsjonsskrog) og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer (0-3 propulsjonsskrog)

Propulsjonsskrogene skal fortrinnsvis plasseres mellom enkeltskrogene for å utnytte det høyere statiske trykket og dermed den høyere bølgeelevasjonen som skroginterferens vanligvis fører til. Høyere bølgeelevasjon fører til større marginal mot luftinntrenging fra atmosfæren i vannjetaggregatets vanninntak.- Høyere trykk ved vanninntaket øker vannjetaggregatets propulsjonsvirkningsgrad. Plassering av propulsjonsskrogene på utsiden av de ytre enkeltskrogene skal ses som et komplement til øvrige propulsjonsskrogene og brukes fortrinnsvis ved gange i begrenset sjø.

En annen variant av trimaranfartøyet består av to ytre enkeltskrog, symmetriske eller usymmetriske, med ett skrog plassert i sentrum av fartøyet, med lengde lik eller forskjellig fra de ytre enkeltskrogene, og som kun består av propulsjonsskrog. Dette utgjøres i prinsippet av en sammensetning av to propulsjonsskrog av tidligere i prinsippet beskrevet utseende for tilknytning til en side av et enkeltskrog, og danner et symmetrisk planende skrog plassert i fartøyets senterlinje og inneholder ett eller flere vannjetaggregater for fremdrift av trimaranfartøyet. Denne løsningen er i prinsippet den samme som tidligere beskrevet som et katamaranfartøy med et separat propulsjonsskrog plassert mellom enkeltskrogene.

Ovennevnte prinsipielle beskrivelse av kombinasjoner av ett, to eller tre enkeltskrog, samt med alternative plasseringer og utforminger av propulsjonsskrog, samt volumskrog under våtdekket mellom enkeltskrogene, utvides til å omfatte fire eller flere symmetriske eller usymmetriske, eller en kombinasjon av symmetriske og usymmetriske enkeltskrog, med like eller ulike lengder på enkeltskrogene, i kombinasjon med propulsjonsskrog, med lengde lik eller forskjellig fra enkeltskrogene, utført for tilknytning til en eller begge sider av respektive enkeltskrog, eller utførte som et antall separate propulsjonsskrog plasserte mellom alle eller et antall enkeltskrog, og/eller propulsjonsskrog plasserte innenfor luftputekammeret av alle eller et antall av enkeltskrogene, i samtlige mulige permutasjoner i likhet med det som er beskrevet ovenfor for ett enkelt luftputeskrog (mono-skrog), to luftputeskrog (katamaranfartøy) og tre luftputeskrog (trimaranfartøy).

Oppsummet kan det også sies at oppfinnelsen vedrører et fartøysskrog med ett eller flere enkeltskrogdeler, f.eks. et katamaranfartøysskrog, bestående av to omkring en langskipsaksel usymmetriske enkeltskrogdeler, sammenknyttet med en dekkstruktur, og hvor vekten hovedsakelig bæres av en under hvert enkeltskrog forekommende luftpute som er innestengt i et luftputekammer og ved akterspeilet kontrolleres av en tverrskipsklaff, og hvor luftputens trykk og lufttilførsel genereres av en eller flere vifter, i kombinasjon med dynamisk løftekraft i fart på en foran luftputekammeret plassert planende overflate og på den akterste klaffen, samt aerodynamisk løft fra skrogets form og stagnasjons trykk inne i skrogtunnellen, og utstyrt med to propulsjonsskrogdeler som hver inneholder vannjetaggregat eller annet passende system for fremdrift og manøvrering av fartøyet og hvor hver propulsjonsskrogdel er knyttet til respektive enkeltskrogdeleres innsider.

Fartøyets luftputeskrogdel er videre kjennetegnet ved at

a. I sideprojeksjon skal profilen av den fremste planende overflatens nederste kant (stevkontur) danne en vinkel med profilen av stegets begrensningslinje, samt med vannoverflaten under fart. Denne vinkelen skal være større enn 3° og mindre enn 12° men fortrinnsvis omkring 8-10°.

b. En vilkårlig tverrskipsseksjon gjennom de nederst plasserte av forskipets skrogoverflater skal danne en vinkel som er minst 25° med horisontalplanet. Denne vinkelen skal fortrinnsvis være like stor på respektive side av et symmetrisk så vel som et usymmetrisk enkeltskrog, men kan også, innenfor ovenfor nevnte begrensninger, være forskjellig på respektive side av enkeltskroget. c. Luftputekammeret skal begrenses mot den fremste planende bunnoverflaten av et steg som kan være pilformet eller bueformet i sin horisontalplanprojeksjon. I sideprojeksjon skal alle punkter på stegets begrensningslinje, uansett planform, ligge i ett og samme plan, som i fart fortrinnsvis skal være parallelt med, eller danne en liten vinkel med den uforstyrrede vannoverflaten. d. Rundt luftputekammeret skal luftputen begrenses av faste sideplan, som i stasjonære driftstilfeller fortrinnsvis skal penetrere vannoverflaten og hindre, alternativt begrense, lekkasje fra luftputen.

e. Lengden av luftkammet fra akterspeilet til steget skal i den anbefalte utførelsen utgjøre omkring 70 % (65-75 %) av skrogets totale lengde mellom akterspeil og baug, men kan med bibeholdt funksjon være mellom 45 og 85 % av skrogets lengde.

f. Luftkammerets planform skal bestemmes slik at tilsiktet del av fartøysvekten bæres av luftputen, samt at dens trykksenrrum sammen med løftekraften fra de planende overflatene balanserer langskipsplasseringen av vekttyngdepunktet med sikte på å nå et jevn gange i sjøen.

g. Putekammerets planform skal utformes slik at det fortrinnsvis er bredere ved akterspeilet enn ved steget, i den hensikt å akterforskyve posisjonen av den resulterende oppdriftens sentrum, samt bedre tilpasse den forlige planende delen av enkeltskroget, hvor bredden skal begrenses for å redusere hydrostatiske så vel som hydrodynamiske krefter i sjø.

h. Luftputekammeret skal i sin aktre del begrenses av en planende overflate formet av en elle flere plane, eller krumme, konkave, eller konvekse overflater hvor aktre tilknytning befinner seg ved, eller i nærheten av fartøyets akterspeil. Den sistnevnte planende overflaten (overflatene) er fortrinnsvis regulerbare) i vinkel omkring en horisontal tverrskipsaksel plassert i overflatens forkant, og som er knyttet til luftputekammerets akterste del. Middelkorden av en vertikal langskipsseksjon gjennom overflaten, mellom vridningspunktet og akterste kant, danner en vinkel med et horisontalplan, hvor verdien kan velges og varieres mellom 0° til 25°. Overflatens innstilling skal kunne ha en fast verdi, være varierbar i faste nivåer, eller inngå i et reguleringssystem for bevegelseskontroll, hvor den varieres i vinkel og vinkelhastighet avhengig av fartøyets dynamiske oppførsel.

Den forlige planende overflaten, luftputen og akter klaff danner et system for balansering av oppdriftskraftens nivå samt for passiv og/eller aktiv hydrodynamisk demping av fartøyets bevegelser i sjø. i. Sidebegrensningslinjene av putekammerets planform (sidekjølene) skal fortrinnsvis være konvekse ut fra enkeltskrogets senterlinje, men kan også utgjøres av rette linjer, hvor for et symmetrisk enkeltskrog, begge, og for et usymmetrisk enkeltskrog, den ene eller begge, danne en vinkel med senterlinjen, slik at bredden mellom dem er større i putekammerets akterkant enn i dets forkant.

j. Bredden av enkelskrogets luftkammer målt mellom innsidene av sidekjølenes underkant, i forhold til enkeltskrogets maksimale totalbredde ved samme tverrskipsseksjon, skal kunne variere fra 0 % i luftputekammerets forligste del, der dens horisontalprojeksjon er pilformet eller bueformet, til nesten 100% i en seksjon ved akterspeilet.

k. Profilen av underkanten av luftkammerets langskips sidebegrensningsoverflater, sidekjølene, sett i sideprojeksjon, skal tilpasses til den form

luftputens begrensningsoverflate får ved drift under stasjonære forhold i fartøyets konstruksjonstilstand. 1. Luftputekammerets volum og dimensjoner skal tilpasses til viftenes ytelse slik at luftkammeret får en kontrollert ventilasjon som hovedsakelig skal skje ved akterspeilet.

Fartøyets propulsjonsskrogdel kjennetegnes videre av at

m. Propulsjonsskroget skal ha en lengde mellom 10 og 100 % av luftputeskrogets lengde

n. Hver utside av respektive enkeltskrog, som ikke er knyttet til et nærliggende propulsjonsskrog, kan være anordnet for luftsmøring ved hjelp av luft hentet fra luftputekammeret og hvor luftputens trykk brukes for å presse ut luften.

Fartøyets dekkstruktur kjennetegnes av at

o. Undersiden av dekkstrukturen, våtdekket, skal utstyres med et volumskrog plassert symmetrisk omkring fartøyets langskips symmetriplan, og som har som funksjon å redusere vannslag mot våtdekket og utgjøre et reservedeplasement ved dykking.

Oppfinnelsen vedrører også et fartøysskrog der propulsjonsskroget utgjøres av et frittliggende symmetrisk skrog plassert mellom enkeltskrogene og hvor enkeltskrogene kan være symmetriske eller usymmetriske.

Videre omfatter oppfinnelsen et katamaranfartøy der propulsjonsskrog er plassert innenfor respektive enkeltskrogs luftputekammer og hvor enkeltskrogene er symmetriske. Nevnte propulsjonsskrog kan omfatte to planende bunnoverflater knyttet til hverandre i et langskips symmetriplan, to sideoverflater som er knyttet til bunnoverflatene og danner en spiss vinkel med et vilkårlig vertikalplan, samt en akterspeiloverflate som er et i forhold til fartøyets langskipslengde transversalt plan. Akterspeilet skal befinne seg i en langskipsposisjon, som er i eller nær luftputeskrogets akterspeil. Propulsjonsskroget knyttes til luftputekammerets tak.

I en annen utførelse av et katamaranfartøy kan propulsjonsskroget være plassert innenfor respektive enkeltskrogs luftputekammer og enkeltskrogene kan være usymmetriske.

I en utførelse av oppfinnelsen er en vannsluse anordnet i steget ved forut begrensningsoverflate av luftkammeret, i den hensikt å begrense ventilasjon fra luftputen. Denne består av utblåsning av vann med høy strømningshastighet (impuls) vertikalt eller vinklet akterover i ett lag langs stegets begrensningslinje langs fartøyets bunnoverflate. Utblåsningsretningen danner en vinkel på mellom 0° og 90° med et vertikalplan på tvers av enkeltskrogets langskipsretning, men fortrinnsvis 60-70°. Vannslusen skal fortrinnsvis brukes i sjøgang, og skal kunnes stenges av. En annen utførelse av oppfinnelsen omfatter en luftsluse av samme utførelse og funksjon som beskrevet ovenfor, men hvor vann byttes ut med luft.

Oppfinnelsen omfatter også et katamaranfartøy med en spalte mellom respektive enkeltskrogs innside og den vertikale siden av motsvarende propulsjonsskrog og hvor nevnte spalte er tiltenkt for oppsamling av luft som lekker over innsiden av respektive enkeltskrogs sidekjøl.

En utførelse av oppfinnelsen kan være et fartøy utstyrt med trappetrinnsformede volumskrog i forskipet, plassert på den ene eller begge sider av enkeltskrogene ovenfor den planende bunnoverflaten, for å utgjøre reservedeplasement og for å avvise vann fra skrogsidene og for å dermed minske vanntrykket mot våtdekket.

Videre omfatter oppfinnelsen et fartøy der putekammeret i hvert enkeltskrog er inndelt med hovedsakelig vertikale langskips og tverrskips gående, hele eller perforerte skott som strekker seg fra putekammerets tak nedover til ovenfor luftputens nedre begrensende vannoverflate, i den hensikt å begrense hastigheten av trykkutjevningen som oppstår ved ventilasjon av puten, eller av en eller flere skottseksjoner. Hver seksjon kan ha separat luftforsyning.

Oppfinnelsen omfatter også et flerskrogfartøy hvor antall enkeltskrog utgjør flere enn to, dvs. tre, fire, fem eller flere, og hvor propulsjonsskroget plasseres i tilknytning til siden eller sidene av respektive enkeltskrog, eller som separate propulsjonsskrog mellom enkeltskrogene og/eller med propulsjonsskrog plassert innenfor respektive putekammer, eller med en kombinasjon av sidetilknyttede og separate propulsjonsskrog mellom enkeltskrogene eller innenfor putekamrene, etter samme prinsipp som er beskrevet ovenfor.

Oppfinnelsen omfatter også et flerskrogfartøy der putetrykket i respektive symmetrisk plasserte par av enkeltskrog kan reguleres separat, for å motvirke et ytre, på fartøyet virkende krengende moment.

I tillegg omfatter oppfinnelsen et fartøy med to eller flere luftputeskrog hvor viftene er forbundet med hverandre med luftkanaler innenfor hvert skrog og/eller mellom skrogene slik at dersom en vifte svikter kan en annen erstatte dens luftforsyning, slik at luftputekonseptet fortsetter å fungere, om enn i noe begrenset grad. Normalt, med alle vifter i drift, skal hver forbindelseskanal være avstengt i begge ender med spjeld plassert i tilknytning til respektive viftes utløp.

Et fartøysskrog med ett enkeltskrog (mono-skrog) hvor propulsjonsskroget plasseres innenfor enkeltskrogets putekammer, og hvor både enkeltskroget og propulsjonsskroget er symmetriske, er også omfattet av oppfinnelsen.

En utførelse av oppfinnelsen er et fartøy med et enkeltskrog (mono-skrog) med to propulsjonsskrog tilknyttet til hver side av enkeltskroget og utstyrt med spalter som beskrevet ovenfor. En annen variant er et fartøy som i tillegg har et symmetrisk plassert propulsjonsskrog innenfor enkeltskrogets luftputekammer.

Lengden av luftkammeret i hvert enkeltskrog fra akterspeil til steget kan utgjøre mellom 45 og 85 % av skrogets lengde.

Oppfinnelsen omfatter også et flerskrogfartøy med i forhold til vekten høy fremdriftshastighet, hvor aerostatisk løftekraft på våtdekket utnyttes (ram-effekf), og som har et arrangement bestående av en eller flere oppblåsbare elastiske sekker som er knyttet til respektive sideskrog og våtdekket for kontroll av luftgjennomstrømning og trykkoppbygning, i den hensikt å oppnå en balanse mellom løftekraft og luftmotstand som minimerer fartøyets totale driftsmotstand, bidrar til demping av fartøyets bevegelser og forbedrer komforten.

Claims (12)

1. Høyhastighets fartøy med minst ett skrog hvis vekt understøttes av en nærmere spesifisert kombinasjon av skrogelementer, dvs planende flater, deplasserende volumer, trykksatte luftputer og overflater som påvirkes av aerostatisk og aerodynamisk trykk ved høye hastigheter, karakterisert ved at det omfatter luftputekamre som er åpne nedad, et steg som strekker seg innenfra fra hvert skrogs bunn slik at et plan som avgrenses av steget, deler skroget i en planende og/eller deplasserende del som strekker seg forover fra planet, og en trykksatt luftputedel som strekker seg akterover, at hvert punkt på stegets kant i planet har i det vesentlige samme vertikale høyde i forhold til den uforstyrrede vannflate når fartøyet beveges, at en aktre lukkeanordning (14, 15) definerer et plan mellom langsgående sidevegger, taket i luftputekammeret og vannflaten, hvor den nedre del av planet har en vertikal plassering av opp til 30 % av avstanden fra skrogets bunn til luftputekammerets tak, at den nedre del av planet, som kan være justerbart, videre definerer en vinkel med vannplanet på opp til 20° når fartøyet beveges, idet vinkelen måles over en minimums horisontal lengde på minst 10 % av skrogets totale lengde ved fartøy mindre enn 30 m og minst 4 % for fartøy med skrog lengre enn 30 m, at hvert luftputekammers lengde fra akterstevnen (23) til midtpunktet mellom det fremste punktet (27) og det aktre punktet (127) på steget, utgjør mellom 45 % og 85 % av skrogets totale lengde mellom akterstevnen (23) og baugen (22), at profilen av undersiden av den planende og deplasserende flate (8) i et sideriss målt over en horisontal avstand fra midtpunktet mellom det forreste punkt (27) og det aktre punkt (127) av steget og minst 30 % av avstanden fra midtpunktet til baugen (22), slik at profilen av grenselinjen danner en spiss vinkel med vannflaten under fart, at luftputekamre har en økende bredde akterover mot akterstevnen (23), at den gjennomsnittlige økning i bredde, definert med en vinkel målt fra midtpunktet mellom det fremste punktet (27) og det bakre punktet (127) av steget til akterstevnen (23) skal være mindre enn 20°, at vinkelen som måles mellom fartøyets senterlinje og de respektive sider av sideskroget ved vannivået under fart i et vilkårlig valgt tverrsnitt gjennom den nederste del av fremskipets skrogoverflater, danner en gjennomsnittlig vinkel med horisontalplanet på minst 25°, at fartøyet normalt omfatter

minst et deplasserende og/eller planende propulsjonslegeme (3) med flere funksjoner, at lengden av hvert propulsjonslegeme er mellom 10 % og 100 % av fartøyets totale lengde, idet de foran beskrevne trekk muliggjør ønsket plassering av de oppad rettede krefters senter i forhold til fartøyets tyngdepunkt.

2. Fartøy ifølge krav 1, karakterisert ved at den spisse vinkelen mellom den planende og/eller deplasserende flate og grenselinjen, målt over en horisontal avstand fra midtpunktet mellom det fremre punktet (27) og det bakre punktet (127) av steget og over minst 30 % av avstanden fra midtpunktet mot baugen (22), er fortrinnsvis inntil 12°, målt på begge sider av vannlinjen.

3. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at hver propulsjonsskrogdel (3) er forbundet med et enkeltskrog og vender mot fartøyets senterlinje.

4. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at minst en propulsjonsskrogdel (3) er anordnet mellom enkeltskrogene.

5. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at minst en propulsjonsskrogdel (3) er forbundet med en respektiv enkeltskrogbunn i luftputekammeret.

6. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at hver propulsjonsinnretning omfatter en vannjet for drift av fartøyet.

7. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at steget (19) i luftputekammeret omfatter en et forseglingssystem (190) omfattende en vannsluse som blåser ut vann med høy hastighet og høy tetthet for å begrense uønsket ventilering fra luftputekammeret.

8. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at minst en klaff danner en justerbar vinkel med et horisontalplan for å lukke luftkammeret og kontrollere luftventilasjonen fra luftputekammerets (9) aktre del og for å balansere posisjonen av luftputens oppover virkende krefter.

9. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at luftputekammeret (9) er oppdelt med i det vesentlige hele eller perforerte vertikale skott som strekker seg fra luftputekammerets tak ned til rett over vannflaten, slik at luftputekammeret derved er oppdelt i seksjoner.

10. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at minst to enkeltskrog avgrenser mellom seg og et tak minst en langsgående lufttunnel med et tverrsnittsareal som minker mot fartøyets akterstevn.

11. Fartøy ifølge krav 10, karakterisert ved at minst en tverrsnittsbegrensende innretning er anordnet i lufttunnelen for å kontrollere tverrsnittet i tunnelen og hvor minst en slik innretning er anbrakt i aktre del, og hvor lufttunnelen blir trykksatt under fart ved aerodynamisk trykk eller med en separat trykklufttilførsel, hvor i siste tilfellet også en fremre tverrsnittsbegrensende innretning vil bli benyttet for å generere et helt innelukket luftputekammer.

12. Fartøy ifølge foregående krav, karakterisert ved at en spalte (62) forløper mellom hvert enkeltskrogs side og det tilstøtende propulsjonsskrogets (3) vertikale side, og at spalten (62) er innrettet til å samle opp luft som lekker over sidekjølens kant fra luftputekammeret (9) mot propulsjonsskroget (3).