NO316265B1 - Planende fartöy - Google Patents

Description

PLANENDE FARTØY

Denne oppfinnelsen vedrører båter og skip, mer bestemt vedrø-rer den planende fartøy.

Generelt har fortrengende skip bedre stabilitet og kan møte behovene for forskjellige frakttonnasje. Imidlertid blir skroget mer dyptgående når det frakter mer last, noe som resulterer i øket vannmotstand under skipets bevegelse, som i sin tur fører til stort kraftkonsum. Derfor er hastighetsøkning og forbedringer i ytelse vanskelig.

Et hydrofoilfartøy oppnår redusert vannmotstand når det løf-ter seg på foilene, noe som fører til at hastigheten øker. Lastfrakteevnen og sjødyktigheten er imidlertid dårlig.

Overflatefartøyer, for eksempel luftputefartøyer, får redusert vannmotstand når de løfter seg fra vannet, og hastigheten øker. Det kan imidlertid kun benytte hydrodynamisk oppdrift for å understøtte massevekten. Ved siden av dette er kraftbehovet som trengs for å skape den dynamiske luftputen stort. Spesielt forsvinner dette fartøyets overlegenhet under påvirkning fra sideveis vinder.

Generelt planende båter er lite dyptgående i planende tilstand, noe som øker hastigheten. Ved bruk av V-formet skrog forbedres kurs- og sidestabiliteten og manøvreringsevnen forbedres. Det fører imidlertid til at vannmotstanden øker på grunn av det økede våtområdet av bunnen. Videre er løftefla-ten ved forstavnen større enn ved akterspeilet, og det øker motstanden på grunn av bølgehøyden ved forstevnen, noe som skaper tendens til spretting og stamping i urolig sjø (fig. 12-1), og den passer ikke for anvendelse på elver med sterk strøm, på grunt vann og på sjøen i urolig farvann. Enkelte forbedrede planende båter med grunne V-formede skrog eller delvis dype V-formede bunner har enkelte fordeler, for eksempel US-patenter nr. 5,265554, 5016552, 52311949, 4722294 etc. Imidlertid ligger ytelsene fremdeles innenfor rammen til planende båter med V-bunn, idet forbedringene er utilstrekkeli-ge. Særlig er skrogutformingen følsom for reaksjon på bølger og egenskapene i urolig sjø er dårlige.

Båter med knivformet skrog (sea-knife boat) er en planende

båttype, der hastigheten og evnen til å overvinne store bøl-ger er bedre enn vanlige båter. Skroget med en ren triangelformet plan bunn resulterer imidlertid i dårligere kursstabilitet og manøvrerbarhet.

US 2938490 beskriver et skrog hvor bunnstrukturen har et tverrsnitt som omfatter vekselvis utragende og forsenkede partier, idet forsenkningene danner kanaler mellom de utragende partiene som strekker seg fra baug til akterspeil og avtar i bredde og høyde fra baugen mot akterspeilet. Frem-skaffelsen av de vekslende utragende og forsenkede partiene danner flere ledeflater som forbedrer løftet, reduserer båtens friksjonskrefter og eliminerer sug ved å lede luft under skroget fra den åpne fronten av forsenkningene.

GB 1106441 beskriver et skrog som inkluderer en sentral kjøl og to slmgrekjøler. Det er dannet tunneler mellom den sent-rale kjølen og slingrekjølene, hvor toppen av tunnelene er høyere ved baugen enn ved akterspeilet. Tunnelene reduserer båtens friksjonskrefter og forbedrer sidestabiliteten. Vann som tvinges sideveis hindres i å komme mn i båten ved hjelp av sidefremspring i båtens sider.

Den foreliggende oppfinnelsen fremskaffer et planende fartøy som omfatter

et system for fremdrift og kontroll;

en kabin og overbygg; og

et skrog omfattende

to skrogsider;

et dekk; og

en i det vesentlige plan bunn som er forsynt med et forsenket parti som rager oppover i og strekker seg i lengderetning gjennom nevnte bunn i et rom mellom bunnen og dekket, idet det forsenkede partiet omfatter en eller flere kanaler, hvor nevnte kanalers basissenterlinje er parallelle med bunnens senterlinje og/eller basissenterlinjen av et liketalls

kanaler er parallelle med og symmetriske i forhold til nevnte bunns senterlinje, eller dersom kun én kanal er anordnet, er basissenterlmjen sammenfallende med bunnens (1) senterlinje, kjennetegnet ved at: nevnte bunn er sammensatt av et likebent triangelformet parti foran og et rektangelformet parti bak;

hver av nevnte en eller flere kanaler har tverrsnitt av en

forsenkning med buet topp, eller med en omvendt V-formet topp, eller med en med en høy senterbue og to halvbuer plassert symmetrisk i lavere posisjoner på begge sider, og et lengdesnitt med en topplinje har en lavere fremre del og en høyere bakre del;

og at nevnte skrog ytterligere omfatter et par av bølgesprut-vern på skrogsidene nedenfor nevnte dekk og over nevnte bunn, idet nevnte sprutvern består av skråstilte skjermer med en lavere fremre del og en høyere bakre del anordnet på skrogsidene eller mnpresset i skrogsidene som et integrert hele. Skroget består av en bunn 1, skrogsider 2, dekk 3, en eller flere kanaler 4, et par bølgesprutvern 5, kabin og overbygning. Den flate bunnen 1 er sammensatt av en likebent trekant foran og et rektangel bak. Ragende vertikalt inn i og i lengderetning gjennom bunnen er en eller flere kanaler 4 plassert i mellomrommet mellom bunnen 1 og dekket 3, idet deres basis-senterlinjer er parallelle med bunnens senterlinje 1(dersom

skroget har bare en kanal, er dens senterlinje sammenfallende med bunnens 1 senterlinje). Kanalen(e)s tverrsnitt har en

buet eller en omvendt V-formet topp eller en høy senterbue og to halvbuer plassert symmetrisk i lavere posisjoner på begge sider. Kanalen(e)s lengdesnitt har en topplinje med en lavere fremre del og en høyere bakre del. Et par sprutvern 5 består av skråstilte skjermer med en lavere fremre del og en høyere bakre del symmetrisk anordnet en på hver skrogside 2, eller innpresset en i hver skrogside 2 som et integrert hele nedenfor dekket 3 og over bunnen 1.

Skroget med disse konstruksjonene som er nevnt ovenfor, kan fremkalle det hydrodynamiske strømningsfeltet og korresponderende stor nok hydrodynamisk oppdrift med rimelig fordeling, slik dette er konstruert, når fartøyet beveger seg. Dette gjør at skrogets vannmotstand reduseres og hastigheten øker. Samtidig anvendes den hydrodynamiske oppdriften til å øke lastbæreevnen for å møte behovene for forskjellig lasttonna-sje, og i stor grad forbedre fartøyets forskjellige egenskaper under drift, dvs. å oppnå en driftstilstanden der fartøy-et går jevnt i urolig sjø.

Akterstavnen kan ha et trinn. Når fartøyet beveger seg i fortrengningstilstand ved lave hastigheter, er trinnet dekket over av et trmndeksel som danner en jevn strømlinjeformet hekk for å redusere vannmotstanden. Dekselet kan trekkes tilbake når skroget er løftet ut av vannet og går i planende tilstand. Trinnet legges åpent og således øker det planende fartøyets hastighet ytterligere. Hekken kan være konstruert slik at den har trinnløs strømlinjeform eller lignende.

For et planende fartøy som har skroget med de egenskaper in-dikert ved oppfinnelsen ovenfor, kan et fremdrifts- og kontrollsystem være anordnet som følger: Ved skrogets bakre ende, på innsiden av begge skrogsider nedenfor dekket 3, i mellomrommet mellom dekket 3 og vannlinjen når fartøyet er i planende tilstand, er en eller flere vannjet-fremdrxftsmaskiner 7 anordnet nær vannoverflaten. Vannjetene er plassert ved akterenden. Rorene 6 er plassert noe utenfor akterenden og en ved hver korresponderende jet. Jet og ror er plassert over, men nær vannoverflaten under fartøy-ets planende tilstand. Egenskapene tilveiebrakt ved skroget ifølge oppfinnelsen kan oppvise perfekte egenskaper ved ma-nøvrering. I tillegg kan skroget med egenskapene ifølge oppfinnelsen også anvende propeller eller andre fremdrifts- og kontrollsystemer. Denne oppfinnelsen kan anvendes på forskjellige typer mindre, middels og store båter og skip for forskjellige formål.

Hver av figurene fra fig. 1 til fig. 16-2 viser kun den delen av skroget som befinner seg nedenfor dekket for det planende fartøyet ifølge oppfinnelsen.

De vertikalt oppoverrettede pilene vist i hver korresponderende figur som er opplistet nedenfor, uttrykker tilleggsløft som tilveiebringes på grunn av kanalene. Pilene som symmetrisk skrår innover ved bordene uttrykker tilleggskrefter som tilveiebringes på grunn av bølgesprutvernene. Pilene som symmetrisk skrår innover eller utover i mellomrommet på innsiden av skrogsidene uttrykker tilleggskrefter som tilveiebringes på grunn av kanalene. Fig. 1 er et sideriss av et skrog for et planende fartøy tilveiebrakt ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 er et planriss sett nedenfra av skroget vist i fig. 1; Fig. 3 er et frontriss av skroget i fig. 1, hvor begge bølge-sprutverner presset inn i hvert sin skrogside 2 som et integrert hele,; Fig. 4 er et bakre riss av skroget i fig. 1, hvor bølgesprut-vernene er som på fig. 3; Fig. 4-1 og 4-2 er henholdsvis frontriss og bakre oppriss av skroget i fig. 1, der et par av bølgesprutvernene er innfelt i overflaten av en respektiv skrogside 2, Fig. 4-3 er et bakre oppriss av det hydrodynamiske strøm-ningsfeltet som skapes av skroget vist i fig. 1 når fartøyet er i bevegelse; Fig. 4-4 er et bakre oppriss av strømningsfeltet når døn-ningsføringen har et tverrsnitt i form av en topp med høy senterbue og to sidebuer plassert symmetrisk i lavere posisjon på begge sider; Fig. 4-5 og 4-6 er tverrsnitt gjennom kanaler med tverrsnitt i form av en topp med høy senterbue og to sidebuer plassert symmetrisk i lavere posisjon på begge sider, der h er tverr-snittets topphøyde, 2r er bredden av kanalens basisplan, C, er den buelengden av siden, x er buelengden av toppen; Fig. 4-7 er et grunnriss av dønningsføringen der r < r"; Fig. 5 er et utleggsskjerna i plan av bunnen 1; fig. 6-1, 6-2, 6-3 og 6-4 er henholdsvis sideoppriss, grunnriss nedenfra, frontoppnss og oppriss bakfra av skroget med et par kanaler og bølgesprutvern som er innpresset i en respektiv skrogside som et integrert hele, Fig. 6-5 og 6-6 er frontoppnss og bakre oppriss av skroget i fig. 6-1, respektivt, der et par bølgesprutvern er innfelt i overflaten av en respektiv skrogside; Fig. 6-7 og 6-8 er bakre oppriss av det hydrodynamiske strøm-ningsfeltet som fremkalles ved bevegelse av skroget med et par kanaler; Fig. 7-1 er et grunnriss nedenfra av skroget med tre kanaler; Fig. 7-2 er et bakre oppriss av det hydrodynamiske strøm-ningsfeltet som fremkalles ved bevegelse av skroget med tre kanaler med samme skråstillmg og høyde; Fig. 7-3 og 7-4 er bakre oppriss av strømningsfeltet som fremkalles av skroget som har tre kanaler med forskjellige høyder og skråstillmger; Fig. 8-1, 8-2 og 8-3 er henholdsvis grunnriss nedenfra, fremre og bakre oppriss av skroget med bredere kanal; Fig. 8-4 er et bakre oppriss av strømningsfeltet som fremkalles av skroget med bredere kanal under fartøyets bevegelse; Fig. 9-1, 9-2 og 9-3 er henholdsvis grunnriss nedenfra, fremre og bakre oppriss av skroget med kanal med en større bredde; Fig. 9-4 er et bakre oppriss av strømningsfeltet som fremkalles ved å bevege skroget med større bredde av kanalen, Fig. 10 er et dynamisk balanseskjema under fartøyets bevegelse; Fig. 11 er et sideoppriss av den ytterligere hydrodynamiske kraften som skapes av kanalen i strømningsfeltet fremkalt ved skrogets bevegelse, der a er skråstillmgen av kanalens topplinje i forhold til bunnplanet, Lo er tilleggsløft, og F<> er tilleggsskyv, Fig. 12-1 er en skisse sett fra siden som beskriver oppførsel og forhold for en planende båt som har et konvensjonelt skrog i forhold til den omkringliggende urolige sjøen, der pilen indikerer retningen av båtens fremdrift; Fig. 12-2 er en skisse sett fra siden som beskriver oppførsel og forhold for et planende fartøy med skroget ifølge denne oppfinnelsen i forhold til den omkringliggende urolige sjøen; Fig. 13-1, 13-2 og 13-3 er henholdsvis sideoppriss, grunnriss nedenfra og bakre oppriss av skroget med en kanal og mobilt stivt eller delvis stivt trinndeksel ved akterstavnen; Fig. 14-1, 14-2 og 14-3 er henholdsvis sideoppriss, grunnriss nedenfra og bakre oppriss av skroget med en kanal og fleksibelt trinndeksel ved akterstavnen; Fig. 15-1, 15-2 er henholdsvis et grunnriss sett nedenfra og bakre oppriss av skroget med et par kanaler og et mobilt stivt eller delvis stivt trinndeksel ved akterstavnen, idet sideopprisset av skroget er det samme som vist i fig. 13-1; Fig. 16-1, 16-2 er henholdsvis et grunnriss sett nedenfra og bakre oppriss av skroget med et par av kanaler og et fleksibelt trinndeksel, idet sideopprisset av skroget er det samme som vist i fig. 14-1; Fig. 17 er et sideoppriss av et planende fartøy i en utførel-sesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 18 er et grunnriss nedenfra; Fig. 19 er et grunnriss ovenfra sett omtrent fra det planende fartøyets dekkplan; Fig. 20 og 21 er henholdsvis fremre og bakre oppriss av fig. 17; Fig. 22 er et lengdesnitt gjennom vannjet-fremdriftssystemet; Fig. 23 er et sideoppriss av en trafikkerende båt hørende til en rekke av planende fartøyer konstruert på basis av trekkene ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 24 er et skjematisk planriss av sammenligningen mellom svmgradius for det planende fartøyet ifølge denne oppfinnelsen (med spissbaug) og svingradiusen for konvensjonelle skip (med butt baug), respektivt; Fig. 25-1, 25-2, 25-3 er henholdsvis sideoppriss, grunnriss nedenfra og grunnriss ovenfra sett omtrent fra dekkplanet til båten ifølge oppfinnelsen, som har et par kanaler og et vannjet-fremdrifsmaskineri; Fig. 25-4, 25-6 og 25-5, 25-7 er henholdsvis fremre og bakre oppriss av båten i fig. 25-1, der i fig. 25-4, 25-5 bølge-sprutvernene er innpresset i skrogsidene, men i fig. 25-6 og 25-7 er vernene innfelt i skrogsidenes overflater; Fig. 26-1, 26-2, 26-3 er henholdsvis sideoppriss, grunnriss nedenfra og grunnriss ovenfra, sett omtrent fra båtens dekkplan der det anvendes en eller to utenbords motorer som frem-drif tsmaskineri ; Fig. 26-4, 26-6 og 26-5, 26-7 er henholdsvis fremre og bakre oppriss av båten i fig. 26-1, der i fig. 26-4, 26-5 et par av bølgesprutvern er innpresset i et respektivt skrogsider, men

i fig. 26-6 og 26-7 er vernene innfelt i en respektiv skrog-sideflate.

Som vist i fig. 1, 2, 3, 4 omfatter hovedsakelig den delen nedenfor dekkplanet av skroget tilveiebrakt ved den foreliggende oppfinnelse, en bunn 1, to skrogsider 2, dekk 3, kanaler 4 og ett par bølgesprutvern 5.

Bunnen 1 består av en likebent trekant foran og et rektangel bak, idet vises til fig. 5 der bunnens 1 spesifikke størrelse er bestemt som følger: Origo 0 i koordinatsystemet er plassert på bunnens 1 senterlinje og er midtpunktet av bunnens 1 totale lengde 2a, OX er ordinaten, OZ er abscissen, 1 er den projiserte lengden av respektive lengde S i triangeldelen av bunnen 1 på OX-aksen, lengden av rektangeldelen i retning X er t, bredden i retning av OZ-aksen er 2b. Oier ordinaten i det hydrodynamiske oppdriftssenteret, O2er koordinaten til fartøyets gravitasjonssenter. De spesifikke størrelsene av 1, 2b og t bestemmes1samsvar med behovet ved konstruksjonen og av uttrykkene (1), (2): Uttrykk (1) er L = 2 pU<2>a<2>P smG, (L er hydrodynamisk oppdrift L

8=0 0045, G=VG, b'=tfa

Uttrykk (2) er X = M/L, (X er avstanden mellom punktet 0 og det hydrodynamiske oppdriftssenteret Oi),

der

p er vannets tetthet, U er skipets hastighet, 0 angrepsvinkelen fra bunnplanet mot horisontalen under fartøyets bevegelse, Vli er fartøyets vekt, W2er lastvekten, M er kraftmomentet fra løftetrykket p(x,z) på bunnplanet1forhold til senterlinjens midtpunkt 0, 6^er angrepsvinkelen fra bunnplanet mot horisontalen når fartøyet er1statisk tilstand, generelt velges den omtrent 5°, men den kan også bestemmes av det tillatte statiske dyptgående, lengden av fartøyet og andre faktorer dersom fartøyets gravitasjonssenter er plassert over den totale skyvkraftens retningslinje, så er det ikke behov for å ta 811betraktning; 0,1 < kQ<, 1 (eller bestemt av konstruksjonsbehovet); g er tyngdeakselerasjonen; 8 er halve dybden av akterendens dyptgående (bestemt av konstruksjonsbehovet). L = Wi + W2når fartøyet er1planende tilstand, .

En eller flere kanaler 4 er anordnet forsenket vertikalt inn1og1lengderetning gjennom hele bunnen 11rommet mellom dekket 3 og bunnen 1. Hver kanal er en forsenkning med et tverrsnitt med buet topp, eller med en omvendt V-formet topp, eller med en topp med en høy senterbue og to halvbuer plassert symmetrisk i lavere posisjoner på begge sider, og et lengdesnitt med en topplinje som har en lavere fremre del og en høyere bakre del. Toppen av den vertikale forsenkningen i bunnen 1 ligger i fremre ende av kanalen i vannlinjen når fartøyet er i statisk tilstand. For fartøy med større dyptgående i statisk tilstand kan toppen av forsenkningen være litt under vannlinjen dersom fartøyutformingen krever det. Topplinjen i kanalen 4 har en lavere fremre ende og høyere bakre ende og danner en helning a i forhold til bunnplanet.

Helningen a og bredden 2r av kanalens 4 basisplan er bestemt i samsvar med konstruksjonsbehovene og angis ved uttrykkene (3), (4).

Uttrykk (3) er F0= 4pU<2>a<2>Q sinø sina, (F0er tilleggsskyv tilveiebrakt ved dønningsføringen),

der

Uttrykket (4) er L0 = 4pU<2>a<2>Q smØ cosa, (L0er tilleggsluft tilveiebrakt ved kanalen).

Det er kjent fra fig. 1, 3 og 4 å anordne et bølgesprutvern 5 foran og bak på hver av skrogsidene 2. Bølgesprutvernet 5 med lavere frontparti og høyere bakre parti har en helning R i forhold til bunnen 1. J3 er den samsvarende vinkelen til a, idet dens spesifikke gradtall er bestemt i samsvar med konst-ruksjon og henfører seg til vinkelen a. Det laveste punktet av vernets 5 frontende ligger i vannlinjen når skroget er i statisk tilstand, men for skrog med dypere dyptgående i statisk tilstand kan det befinne seg noe lavere enn vannlinjen, i samsvar med konstruksjonen. Bølgesprutvernet 5 kan være en buet skjerm, ha form av en /\ eller en N. innlagt i overflaten av en respektiv skrogside (fig. 4-1, 4-2, 6-5, 6-6) eller innpresset i en respektiv skrogside 2 på det rele-vante stedet og utformet som et integrert hele med bordet 2 (fig. 3, 4, 6-3, 6-4).

I denne oppfinnelsen er bunnen 1 konstruert slik at det er plant grunnplan omfattende et likebent triangel og rektangel, men for ikke å være en V-bunn med, korresponderende spiss stavn, er stavnen bred. Et hjørne av stavnbunnen er skåret vekk, noe som gjør at det her blir en bue med radius R (fig. 1), slik at stavens løfteoverflate er svært liten når fartøy-et er i planende tilstand. Når stavnen entrer bølgene, fore-kommer det ikke noen stor slagforstyrrelse, idet et lite trimmende kraftmoment fra stavnen kan oppstå når fartøyet fortsetter å skjære seg gjennom bølgene. Men dette trimmende kraftmomentet ved stavnen elimineres av de trimmende kraftmomentet ved stavnen som kommer fra den store løfteoverflaten ved akterstavnen, således er trimmingen liten. Videre er kri-et ved stavnen skåret bort nedenfor dekket 3 (fig. 1), idet den nedre delen av bordene er nesten vertikale (fig. 3, 4, 4-1, 4-2), derved senkes responssensitiviteten overfor bølgene i stor grad. En viktig betingelse er å tilveiebringe et far-tøy som glatt kutter seg gjennom urolig sjø under dets fremdrift (fig. 12-2). Fronten av bunnen 1 er konstruert som et likebent triangel, noe som er en fordel når den skal skjære gjennom urolig sjø. Den bakre delen av bunnen 1 er konstruert som et rektangel, noe som er fordelaktig for å øke det an-vendbare rommet i skroget og for å bevege senteret o^av den hydrodynamiske oppdriften L tilstrekkelig forover. Dette vil si, tatt i betraktning plasseringen av den totale skyvkraften F og den totale motstanden R^, å plassere 0^innenfor det beste området ved konstruksjonen å regulere størrelsen av s, t, b. slik reguleres plasseringen av O2under drift: når kraftmomentet bestående av den totale skyvkraften, total motstand og hydrodynamisk oppdrift1forhold til fordriftsgravi-tasjonssenter O2, har retning mot klokken, befinner 0^seg noe foran O2(fig. 10A); dersom kraftmomentet har retning med klokken, befinner Oi seg noe bak (fig. 10B). Da kan det dan-nes en fin planende angrepsvinkel under fartøyets bevegelse.

For å redusere vannmotstanden, øke tilleggsløftet og skyvkraften og forbedre fartøyets ulike egenskaper under drift, er det anordnet en eller flere kanaler 4 ved å presse disse vertikalt inn1og1lengderetningen av bunnen 1 (fig. 1, 2, 4, 6-2, 6-4, 7-1, 7-2). Når skroget løftes gradvis ut av vannet ved den tilstrekkelig sterke hydrodynamiske oppdriften fremkalt ved fartøyets bevegelse, og går mn1planende tilstand, vil vann som befinner seg nær stavnen delvis skyves av det bevegelige skroget mn1kanalen 4 og strømme jevnt ut av akterenden. Slik senkes vannoverflatens dønningshøyde nær stavnen, og vannmotstanden reduseres1korresponderende stor grad. Sett fra bunnens 1 basisplan (fig. 2), ser man to planende plater med 2r breddeintervall mellom disse. En del av vannet som skyves må strømme mn i rommet med bredden 2r. en annen del av vannet strømmer til utsiden av begge platene. Således vil vannoverflatens dønningshøyde nær begge skrogside ne 2, hvilket er forårsaket av vann som skyves mot begge skrogsidene 2, senkes fordi en del av vannet strømmer inn i kanalen 4. Således vil energitapet reduseres og som et resultat av dette reduseres vannmotstanden. Vannet som strømmer inn i kanalen 4, reduserer ikke bare motstanden, men fremkal-ler tilleggsluft og sideveis stabiliserende kraftmoment (fig. 4-3, 6-7 etc). Derved forbedres kursstabiliteten, sideveis stabilitet og manøvrerbarhet for skroget. Toppen av kanalen 4 med lavere front og høyere bakre parti danner en helning a i forhold til bunnen 1, noe som gjør at tilleggskraften delvis gir et skyv fremover (fig. 11). Dette medfører at fartøyets hastighet øker ytterligere. Sett fra tverrsnittet vist i fig. 2, 3 og 4 er lengden av den konkave buen større enn 2r, dvs. at anordningen av kanalen 4 øker bunnens 1 våtarealet, slik at det kan se ut som dette fører til økning av friksjonsmotstanden. Med faktisk kan man ved å velge riktig helning a av topplinjen få et tilleggsskyv fra kanalen 4 som er mye større enn den økede friksjonsmotstanden. Videre medfører senkning av vannoverflatens dønningshøyde nær stavnen og begge skrogsidene 2 til at vannmotstanden vil reduseres i stor grad. Fordelene ved at kanalen 4 reduserer motstanden og øker skyv og luft er tydelig vist.

Kanalens 4 tverrsnitt kan ha form av en topp med en høy senterbue og to halvbuer plassert symmetrisk i lavere posisjoner på begge sider (fig. 9-4, 4-4, 4-5, 4-6) og ^ < r (fig. 4-5). Dette medfører at når skroget når planende tilstand, strømmer vannet oppover og ruller langs buen C, (fig. 4-6), og således unngås det at buen x blir våt. Således medfører anordningen av kanalen 4 faktisk til at vannets friksjonsmotstand reduseres på grunn av reduksjonen i våtarealet; derved vil fartøy-ets hastighet ytterligere økes. For en bunn 1 med stort forhold a:b, kan kanalens 4 basisplan konstrueres med fasongen som er vist i fig. 4-7. Men avsmalningen må begrenses innenfor et lite område i den hensikt å ytterligere senke vannoverflatens dønningshøyde nær begge skrogsidene 2, men uten at det oppstår virvler og turbulent strømning i rennen. Dette kan gjøres kun når reduksjon av motstand og økning av skyv har fordeler over et langt rektangulært basisplan ved at ut-regningene og eksperimentene sjekkes.

For fartøy av middels størrelse og stor størrelse kan det anordnes mange kanaler 4 i samsvar med behovene (fig. 6-2, 6-4, 7-1, 7-2 eller flere), eller bredere eller svært brede kanaler 4 kan anordnes (fig. 8-1, 8-2, 8-3; fig. 9-1, 9-2, 9-3). For middels og mindre fartøy kan en, to eller tre dønnmgsfø-ringer 4 anordnes (fig. 18, 20, 21, fig. 25-1, ..., 25-7, fig. 26-1, ..., 26-7, fig. 7-1, ..., 7-4).

Med få ord, vil anordningen av kanalen 4 føre til at skroget reduserer vannmotstanden i stor grad, videre skapes det til-leggsløft og skyvkraft, derved økes fartøyets hastighet, kursstabilitet og sideveis stabilitet, noe som i sm tur forbedrer fartøyets manøvrerbarhet, fleksibilitet og sjødyktig-het, samt senker følsomheten når skipet skjærer gjennom urolig sjø.

Ifølge oppfinnelsen er bølgesprutvernene 5 anbrakt ved begge skrogsidene 2 (fig. 1, 2, 3, 4, 4-1, 4-2, etc.) og strekker seg fra akterenden og forover og nedover og danner en fast helning B på begge skrogsidene, kan også være presset mn i begge skrogsideflåtene som et integrert hele. Således vil bølge og sprut som løfter seg langs begge skrogsidene 2 rulle nedover langs vernets 5 overflate {fig. 4-3, etc.)#idet dette ikke bare reduserer begge skrogsidenes 2 våtareal, for derved å senke vannets friksjonsmotstand, men også skape ytterligere løft og skyv. Dessuten kan vernene 5 redusere eller nærmest eliminere sprut eller skvettforstyrrelse innenfor passasjerenes synsfelt når fartøyet er i drift.

Det planende fartøyets skrog, som er tilveiebrakt ifølge oppfinnelsen, kan omfatte et trinn ved akterenden (fig. 1, 6-1). Når fartøyet er i drift i fortrengningstilstand ved lav hastighet, må trinnet være tildekket av et trinndeksel 6' for at akterenden skal bli strømlinjeformet slik at vann kan strømme uhindret ut fra akterenden, for derved at vannmotstanden ved akterenden skal reduseres. Når skroget løfter seg ut av vannet og går inn i planende tilstand, trekkes trinndekselet 6" tilbake og trinnet avdekkes. Nå atskilles skroget forløp fra skroget bak trinnet og derved reduseres skrogets våtareal, noe som fører til at motstanden reduseres i stor grad, og ytterligere økning av fartøyets hastighet sikres. Trinndekselet 6' kan være stivt, delvis stivt eller fleksibelt. Det stive dekselet er laget av en tynn metallplate, som strekkes ut og åpnes for å dekke trinnet ved hjelp av en overføringsmekanis-me når fartøyet beveger seg i lav hastighet. Når fartøyet går inn i planende tilstand, trekkes dekselet 6' tilbake og trinnet avdekkes. Et delvis stivt deksel 6' er laget av en stiv metallplate og fleksibel gummiduk, idet den stive platen strekkes ut eller trekkes tilbake ved hjelp av en overfø-ringsmekanisme, mens det samme gjøres for den fleksible gum-miduken ved hjelp av komprimert luft (fig. 13-1, 13-2, 13-3, 15-1, 15-2). Det fleksible trinndekselet 6' er laget av fleksibel gummiduk, som fylles og åpnes ved hjelp av luft. Trin net tildekkes når fartøyet beveger seg i fortrengningstilstand. Når fartøyet går inn i planende tilstand, trekkes dekselet 6' inn og trinnet avdekkes (fig. 14-1, 14-2, 14-3, 16-1, 16-2). For en mindre båt med grunt dyptgående i statisk tilstand er det ikke noe behov for et trinndeksel 6'. Akterstavnen kan strømlinjeformes uten noe trinn eller lignende.

På basis av skroget med de egenskaper som er angitt ifølge oppfinnelsen illustrert i det ovennevnte, angis et eksempel på fremdrifts- og kontrollsystem som følger: Ved den bakre delen av skroget, på innsiden av begge bordene 2 nedenfor dekket 3, i rommet mellom dekket 3 og vannlinjenivået når fartøyet er i planende tilstand, er et eller flere vannjet-fremdriftsmaskmeri 7 plassert nær vannoverflaten (fig. 18, 19, 25-2, 25-3); vannjetene 19 er plassert ved akterenden; vannmnløpene 14 plasseres på egnede steder ved bunnen 1, idet det her må opprettholdes nødvendig avstand mellom vann-innløpet 14 og dønningsføringen 4, baugen, akterenden og begge bordene 2, for å sikre at luft ikke kan trenge inn i vann-mnløpet 14. I tillegg sørges det for at tapet av vannhøyde langsetter og for det lokale området ved vanninnløpet 17 (fig. 22) gjøres så lite som mulig. Akselerasjon av vannet kan oppnås ved bruk av vannpumpe eller på annen måte.Korres-ponderende med vannjeten er et og et ror 6 plassert noe utenfor akterenden. Roroverflaten virkes på av vannjetstrømmen, noe som gjør at fartøyet svinger eller stopper. Rorene 6 er festet til akterenden, idet rotasjonsaksen 18 er koblet til styremaskineriet for å kontrollere hvert ror 6. Roret 6 kan også være konstruert slik at det kan løftes eller senkes langsetter rotasjonsaksen 18, dvs. at roret 6 kan løftes av vannjetstrømmen når det ikke er i funksjon, og senkes slik at det sammenfaller med vannjetstrømmen når fartøyet svinger eller stopper. Vannjeten 19 og korresponderende ror 16 er pias- sert over, men nær vannoverflaten når fartøyet er i planende tilstand. Fordelene ved en slik anordning er at motstanden ved akterenden blir minst mulig, mens andre fordeler er at manøvrerbarheten, fleksibiliteten og sjødyktigheten for far-tøyet økes i stor grad. Fartøyet svinger fleksibelt på den planende overflaten, med minst mulig vannmotstand og en liten svingradius (fig. 24) under virkningen av svingkraftmomentet tilveiebrakt av roret 6). Dønningsføringen 4 gjør at skroget får øket sideveis stabilitet under sving med grunt dyptgående. Derfor kan fartøyet, spesielt en liten båt, med trekkene ifølge oppfinnelsen, navigere mykt i en elv eller sjø med dypt vann, grov sjø, likesom i grunt vann, sterk og hurtig strøm eller over undervannsskjær.

Som nevnt ovenfor, omfatter skroget for det planende fartøyet tilveiebrakt ved oppfinnelsen en plan bunn 1 bestående av et likebent triangel foran og et rektangel bak. Dette gjør at løftkoefflsienten blir størst mulig, våtarealet og den korresponderende friksjonsmotstanden minst mulig, og løftover-flaten ved stavnen blir mindre og større ved akterenden. Føl-gelig er trimmingen liten. Dessuten gjør kanalen 4 vannoverflatens dønningshøyde nær baugen og skrogsidene 2 lavere, noe som fører til at vannmotstanden reduseres sterkt og fører til at skroget har bedre kursstabilitet, sideveis stabilitet og finmanøvrerbarhet, fleksibilitet og sjødyktighet. Videre kan skroget, som er ufølsomt overfor bølger, skjære mykt gjennom bølgene og gi en sikker og komfortabel fart over grov eller krapp sjø og oppnå den gunstig driftstilstand (fig. 12-2).

I sammenligning med eksisterende forskjellige skrogformer oppviser det planende fartøyet ifølge oppfinnelsen mindre vannmotstand og kan dermed øke hastigheten betraktelig og kan samtidig møte kravene til varierende lastevekt mye bedre enn fortrengningsskrogtypen. Det planende fartøyets løfteflate-areal i skrogets bunn og dets utforming kan avhjelpe ulempene med hydrofoilfartøyers form og struktur på løfteflåtene, kan overvinne luftputefartøyers ulemper forårsaket av avhengighe-ten av en dynamisk luftpute for å bære bruttovekten, og bunnen som omfatter et likebent triangel, et rektangel og kanal (er), kan avhjelpe svakhetene ved vanlige planende båtskrog, overvinne ulempene ved knivformede skrogs kursstabilitet, sidestabilitet og manøvreringsevne, som er forårsaket av dens rene triangelformede plane bunn. Følgelig har det planende fartøyets skrog ifølge oppfinnelsen fordeler over nærmest alle skrog ved konvensjonelle skip. Med samme effektforbruk har det ikke bare høyere hastighet, men har fordeler fremfor forskjellige eksisterende skip og båter når det gjel-der kursstabilitet, sidestabilitet, manøvreringsevne, fleksibilitet, sjødyktighet og jevn gange i grov sjø.

På grunn av skroget fremskaffet ved oppfinnelsen har særlig den hydrodynamiske utformingen i rommet mellom bunnen 1 og dekket 3, noe som forårsaker et lavt trimmemoment om akterenden, sørget for liten vannmotstand og at fartøyet planer ras-kere. Som et resultat av mindre dyptgående, kan fartøyet ifølge oppfinnelsen ikke bare manøvrere på sjøer og elver, men for små båter slik som turbåter og hurtigbåter, kan de utformes til å kunne manøvrer på elver med sterk og hurtige strømmer, undervannsskjær, grunt vann og ved langgrunne strender. Skroget ifølge oppfinnelsen har lavt effektforbruk, har et stort hastighetsintervall, stor lastefleksibilitet og er rolig, sikker og fleksibel i drift.

Eksempel 1

I samsvar med trekkene ifølge oppfinnelsen er det konstruert en turbåt (fig.17, 18, 19, 20, 21, 22). Skroget har en plan bunn 1 bestående av et likebent triangel og et rektangel. Innpresset vertikalt i og i bunnens 1 lengderetning er det anordnet en kanal 4 med en topplinje som er skråstilt i en vinkel a, idet dennes tverrsnitt har form av en buet topp, lengdesnittet har en topplinje med en lavere frontende og en høyere akterende og bredden av basisplanet er 2r. Et par bøl-gesprutvern 5 er innpresset i hver skrogside 2. Ved akterenden er det anordnet et delvis stivt trinndeksel 6'. Et par av vannjet-fremdriftsmaskiner 7 er anordnet ved skroget og er plassert symmetrisk parallelt med skrogets senterlinje. Et par ror 6 og kraftkilder 8 er anordnet en ved hver korresponderende vannjet-fremdriftsmaskm 7. Jetene 19 er plassert ved akterenden. Jetene 19 og rorene 6 er plassert over, men nær vannoverflaten når fartøyet er i planende tilstand. Et par vanninnløp 14 er plassert på hver side av bunnens senterlinje. Overbygningen 9 er strømlinjeformet. I passasjerkabinen 12 er det et førersete 15 og flere passasjerseter 13. Båten kan manøvrere på sjø og stilleflytende elv så vel som på elv og kystnære soner med grunt vann eller sterke og hurtige strømmer eller undervannskjær. Båten har et stort hastighetsintervall og er rolig og sikker å betjene også i grov sjø.

Eksempel 2

I samsvar med oppfinnelsens trekk er det konstruert en båt {fig. 25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5, 25-6, 25-7) med en plan bunn 1 omfattende et likebent triangel og et rektangel. Et par kanaler 4 er plassert symmetrisk en på hver side av bunn-senterlmjen. Et par bølgesprutvern 5 er plassert en på hver skrogside. Førersetet 15, passasjerkabinen 12 og sete 13 med fem seter er anordnet. En vannjet-fremdriftsmaskin 7, kraft kilde 8 og ror 6 er plassert sentralt og parallelt med skrogets senterlinje. Vanninnløpet 14 er plassert på bunnsenter-lmjen. En jet 19 og roret 6 er plassert over, men nær vannoverflaten når fartøyet er i planende tilstand. En vindskjerm 20 er plassert ved forstavnen. Båten er åpen, men det kan anordnes et avtakbart tak, idet taket benyttes for å dekke ka-binen ved behov og fjernes når det ikke er behov for dette. Denne båten har spesielt lite dyptgående. Den kan gå rolig og sikkert på mnlandselver eller vann med sandgrunner.

Eksempel 3

Ifølge trekkene ved oppfinnelsen anvendes det et skrogutlegg som vist i eksempel 2, der 7 passasjerseter 13 er plassert i passasjerkabinen 12. Det kan anvendes en enkel propell som er plassert ved akterenden med et sete 22 for utenbordsmotor. To propeller kan også plasseres ved akterenden med to seter 21 for utenbordsmotorer. Denne utenbordsmotoren er en propellmo-tor, som det sees av fig. 26-1, 26-2, 26-3, 26-4, 26-5, 26-6, 26-7.

På basis av skroget med trekkene ifølge oppfinnelsen, kan i

samsvar med forskjellige behov, vannjetfremdrift, propell eller annen fremdrift og kontrollsystemer tilpasses, og korresponderende kabin, dekk og overbygning kan plasseres. Trafikk-båt (fig. 23), redningsfartøy, patruljefartøy og andre typer

mindre båter, middels og store fartøy, samt flere andre typer fartøy, kan konstrueres og bygges. Disse fartøyene vil nå det hastighetsområde de er konstruert for og kan også nå høye hastigheter. Fartøyene vil ha god kursstabilitet, god sidestabilitet, god sjødyktighet, god manøvrerbarhet, kan nå en gunstig driftstilstand og skjære mykt gjennom grov sjø under drift (fig. 12-2), og de kan ha god fleksibilitet ved ret-

ningsendring med liten svingradius (fig. 24). Egenskapene til det planende fartøyet med skroget ifølge oppfinnelsen er bedre enn for eksisterende båter og skip.

Claims (10)

1. Planende fartøy omfattende et system for fremdrift og kontroll; en kabin og overbygg; og et skrog omfattende to skrogsider (2); et dekk (3); og en plan bunn (1) som er forsynt med et forsenket parti som rager oppover i og strekker seg i lengderetning gjennom nevnte bunn (1) i et rom mellom bunnen (1) og dekket (3), idet det forsenkede partiet omfatter en eller flere kanaler (4), hvor nevnte kanalers (4) basissenterlinje er parallelle med bunnens (1) senterlinje og/eller basissenterlmjen av et liketalls kanaler (4) er parallelle med og symmetriske i forhold til nevnte bunns (1) senterlinje, eller dersom kun én kanal (4) er anordnet, er basissenterlmjen sammenfallende med bunnens (1) senterlinje, karakterisert vedat nevnte bunn (1) er sammensatt av et likebent triangelformet parti foran og et rektangelformet parti bak; hver av nevnte en eller flere kanaler (4) har tverrsnitt av en forsenkning med buet topp, eller med en omvendt v-formet topp, eller med en med en høy senterbue og to halvbuer plassert symmetrisk i lavere posisjoner på begge sider, og et lengdesnitt med en topplinje har en lavere fremre del og en høyere bakre del; idet nevnte skrog ytterligere omfatter et par av bølgesprutvern (5) på skrogsidene (2) nedenfor nevnte dekk (3) og over nevnte bunn {1), idet nevnte sprutvern (5) består av skråstilte skjermer med en lavere fremre del og en høyere bakre del anordnet en på hver skrogside (2), eller innpresset i skrogsidene (2) som et integrert hele.

2. Planende fartøy ifølge krav 1,karakterisertved at størrelsene av det triangelformede partiet og det rektangelformede partiet av nevnte bunn (1) er bestemt av det konstruerte fartøyets bruttovekt W og hastighet U og referer til uttrykkene (1) og (2) nedenfor, hvor utrykkene og ligningene nedenfor er basert på et koordinatsystem, hvor origo 0 er i midtpunktet av senterlinjen til nevnte bunn (1), OX er en ordinatakse som er sammenfallende med senterlinjen til nevnte bunn (1), OZ er en abscisseakse som står vinkelrett på nevnte 0X-akse, hvor X og Y er variabler i nevnte koordinatsystem for å uttrykke posisjonen av et definert punkt på nevnte bunn (1); idet uttrykket (1) er L = 2 pU<2>a<2>P sinØ, hvor L er den hydrodynamiske oppdriften, p er vannets egenvekt, 0 er angrepsvinkelen for nevnte bunn (1) i forhold til horisontalen når fartøyet er i bevegelse, og a er bunens halve lengde, P er definert ved

eeO0045, G=tøG, b' =b/ a, uttrykket (2) er X = M/L, hvor X er avstanden mellom midtpunktet 0 på senterlinjen for nevnte bunn (1) og det hydrodynamiske oppdriftssenteret Oi, hvor

hvor M er momentet av løftekraften på nevnte bunn (1) i forhold til senterlinjens midtpunkt 0; 1 er en projek-sjons lengde for lengden av nevnte likebene sider av nevnte triangelformede parti på nevnte bunn (1) på nevnte OX-akse; t er en lengde av nevnte rektangelformede parti på nevnte bunn (1) i retning av nevnte OX-akse, 2b er en bredde av nevnte rektangelformede parti på nevnte bunn (1) i retning av nevnte OZ-akse; Wi er nettovekten av fartøyet; W2er lastvekten båret av fartøyet; L= Wi + W2når fartøyet er i planende tilstand; 0 er bunnens (1) angrepsvinkel mot horisontalen når fartøyet er i statisk tilstand, dvs. generelt omtrent 5°, k0er vanligvis i området mindre eller lik 1 og større enn eller lik 0,1; g er tyngdeakselerasjonen; og 5 er halve dybden av akterendens dyptgående.

3. Planende fartøy ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat fremre endre av nevnte langsgåen-de topplinje på nevnte kanal (4) ragende vertikalt opp i nevnte bunn (1) er på samme nivå eller lavere enn vannlinjen når nevnte skrog er i statisk tilstand, og topplinjen i kanalens (4) lengdesnitt danner en skråstilling a i forhold til bunnen (1), nevnte vinkel a og basisbredden 2r av kanalens (4) tverrsnitt er bestemt i samsvar med fartøyets hastighet U, hydrodynamisk tilleggs-løftekraft LO forårsaket av nevnte kanal (4), konstruert og i samsvar med uttrykkene (3) og (4) nedenfor: uttrykket (3) er FQ= 4 p U<2>a<2>Q sin6 sina sina; og uttrykket (4) er LQ= 4 p U<2>a<2>Q smø cosa, hvor: a er halve lengden av nevnte bunn (1), ø er angrepsvinkelen for nevnte bunn (1) mot horisontalen når fartøyet er i bevegelse; og Q er definert ved:

4. Planende fartøy ifølge krav 1 eller 3 i avhengighet av krav 2,karakterisert vedat det laveste punktet av fremre ende av hver av de nevnte bølgesprut-vern (5) er på i det vesentlige samme nivå som eller lavere enn vannlinjen når nevnte skrog befinner seg i en statisk tilstand.

5.Planende fartøy ifølge krav 1 eller 4 i avhengighet av krav 3,karakterisert vedat basisbredden av nevnte kanals (4) tverrsnitt er konstant gjennom hele nevnte bunn {1).

6. Planende fartøy ifølge krav 1 eller 4 i avhengighet av krav 3,karakterisert vedat basisbredden av nevnte kanals (4) tverrsnitt er smalere mot nevnte skrogs baug og bredere mot nevnte skrogs akterende.

7. Planende fartøy ifølge hvilket som helst av de foregåen-de krav,karakterisert vedat skrogets akterende er forsynt med et trinn.

8.Planende fartøy ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 6,karakterisert vedat skrogets akterende er forsynt med en trinnløs strømlinjeform.

9. Planende fartøy ifølge hvilket som helst av de foregåen-de krav,karakterisert vedat forbindel-sene mellom skrogets (1) triangelformede parti og rektangelformede parti har strømlinjeform.

10. Planende fartøy ifølge hvilket som helst av de fo-regående krav,karakterisert vedat top pen av det bakre partxet av kanalen {4), hvis basesen-terlinje er sammenfallende med bunnens (1) senterlinje, og/eller toppene de bakre partiene av et par kanaler (4) er nær dekket (3).