NO340466B1 - Arrangement of stern on a vessel with two swivel nozzle propellers - Google Patents
Arrangement of stern on a vessel with two swivel nozzle propellers Download PDFInfo
- Publication number
- NO340466B1 NO340466B1 NO20150063A NO20150063A NO340466B1 NO 340466 B1 NO340466 B1 NO 340466B1 NO 20150063 A NO20150063 A NO 20150063A NO 20150063 A NO20150063 A NO 20150063A NO 340466 B1 NO340466 B1 NO 340466B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- vessel
- stern
- hull
- line
- water
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 13
- 101100313003 Rattus norvegicus Tanc1 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/04—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
- B63H1/06—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
- B63H1/08—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
- B63H1/10—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment of Voith Schneider type, i.e. with blades extending axially from a disc-shaped rotary body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
- B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
- B63B1/04—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
- B63B1/08—Shape of aft part
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
- B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
- B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
- B63H5/02—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of paddle wheels, e.g. of stern wheels
- B63H2005/025—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of paddle wheels, e.g. of stern wheels of Voith Schneider type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
- B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
- B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
- B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
- B63H2020/003—Arrangements of two, or more outboard propulsion units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
- B63H2025/425—Propulsive elements, other than jets, substantially used for steering or dynamic anchoring only, with means for retracting, or otherwise moving to a rest position outside the water flow around the hull
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Table Devices Or Equipment (AREA)
- Packages (AREA)
- Toys (AREA)
- Nozzles (AREA)
Description
Oppfinnelsens tekniske område Technical field of the invention
Oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for utforming av en akterende på et fartøy, der fartøyet er utstyrt med to dreibare dysepropeller og et ror eller en Voith-Schneider propeller og der fartøyet opererer i en gitt hastighet og fartøyet er gitt med hoveddimensjonene Lpp (lenge mellom perpendikulærene) og B (bredde), målt fra en konstruksjonsvannlinje, og der fartøyet har en avsmalnende akterende, en hekk og to fartøyssider. The invention includes a method for designing a stern on a vessel, where the vessel is equipped with two rotatable nozzle propellers and a rudder or a Voith-Schneider propeller and where the vessel operates at a given speed and the vessel is given with the main dimensions Lpp (long between the perpendiculars) and B (breadth), measured from a construction waterline, and where the vessel has a tapered stern, a stern and two vessel sides.
Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention
I det følgende vil det benyttes en del begreper innenfor skipsterminologi. Disse begrepene er definert som følgende: Fartøy en betegnelse på et transportmiddel som går til vanns, et skip eller en større båt som er egnet for bruk i rom sjø. Sjøveisreglene definerer fartøy som «enhver farkost, innbefattet farkoster uten deplasement, sjøfly og WIG-fartøy, som brukes eller kan brukes som transportmiddel på vannet». Den egentlige betydningen av begrepet er «redskap til å fare/reise med». In the following, a number of terms within ship terminology will be used. These terms are defined as follows: Vessel a term for a means of transport that goes to water, a ship or a larger boat that is suitable for use in the sea. The maritime rules define vessels as "any vessel, including non-displacement vessels, seaplanes and WIG vessels, which is used or can be used as a means of transport on the water". The real meaning of the term is "tool to travel/travel with".
Skip betegner i sin moderne betydning vanligvis et større havgående fartøy, beregnet på transport av personer og/ eller gods. In its modern meaning, ship usually denotes a larger ocean-going vessel, intended for the transport of people and/or goods.
Deplasement er et mål for massen av det væskevolumet som et legeme fortrenger når det flyter i en væske. Begrepet blir benyttet som et av flere mål for skipstonnasje og etter Arkimedes prinsipp svarer det til totalvekten av skip med last. Et fartøy i vann vil derfor fortrenge en vannmengde lik fartøyets deplasement. Displacement is a measure of the mass of the fluid volume that a body displaces when it floats in a fluid. The term is used as one of several measures of ship tonnage and, according to Archimedes' principle, it corresponds to the total weight of a ship with cargo. A vessel in water will therefore displace a quantity of water equal to the vessel's displacement.
Skrog på skip og båter er den flytende delen av skipet. Ulike typer skip har ulike skrogformer alt etter hvilket behov de har. Behovet stilles av ønsket hastighet, ønsket lasteevne, ønsket sjødyktighet. Skroget på et skip omfatter kjøl, spanter (innvendige ribber), kledning (hud), dekk og fast innredning, men ikke rigg, maskineri og ror. Skip og båter kan ha en, to eller flere skrog. The hull of ships and boats is the floating part of the ship. Different types of ships have different hull shapes according to their needs. The need is set by the desired speed, desired load capacity, desired seaworthiness. The hull of a ship includes the keel, frames (inner ribs), cladding (skin), decks and fixed fittings, but not rigging, machinery and rudder. Ships and boats can have one, two or more hulls.
Perpendikulærene (hoveddimensjon) er et par loddrette linjer som brukes ved måling av skip. Et skips lengde oppgis gjerne som Lpp (lengde mellom perpendikulærene) eller LOA (lengde over alt). Forre perpendikulær settes loddrett gjennom det punktet der konstruksjonsvannlinjen treffer skipets skrog. Aktre perpendikulær (AP) går som en loddrett linje igjennom skipets rorstamme. Lengden mellom disse perpendikulærene kalles Lpp. The perpendiculars (main dimension) are a pair of vertical lines used when measuring ships. A ship's length is usually given as Lpp (length between the perpendiculars) or LOA (length over all). Forward perpendicular is set vertically through the point where the structural waterline meets the ship's hull. Aft perpendicular (AP) runs as a vertical line through the ship's rudder stem. The length between these perpendiculars is called Lpp.
KVL konstruksjonsvannlinjen. Dette er vannlinjen skipet skal flyte på ved den lastmengden den konstrueres for. The KVL construction water line. This is the waterline the ship must float on at the load it is designed for.
Akter betegner den bakre delen på et skip, aktenfor tvers, dvs. alt som er bak midtskips. Aft denotes the rear part of a ship, aft across, i.e. everything behind amidships.
Hekken er skipets bakerste del. Den delen som er under vann utformes på en slik måte at det skapes minst mulig urolig vann og bølger bak skipet The stern is the rear part of the ship. The part that is under water is designed in such a way that the least possible turbulent water and waves are created behind the ship
Akterspeil er den plane eller svakt konvekse flaten på tvers av lengderetningen helt akter, som finnes på mange båt- eller skipsskrog. Transom is the flat or slightly convex surface across the longitudinal direction at the very stern, which is found on many boat or ship hulls.
Linjetegning benyttes i skipsbygging for å beskrive skrogets form. Den består av tre standard deler: En profil (også kalt oppriss) som viser et lengdesnitt av skroget, et spanteriss som viser et tverrsnitt av skroget både forfra og bakfra, og et vannlinjeplan som viser horisontale snitt av skroget som går parallelt med vannlinjen. Et spanteriss er en del av en linjetegning for skip, og viser skrogets tverrsnitt sett forfra og bakfra. Line drawing is used in shipbuilding to describe the shape of the hull. It consists of three standard parts: A profile (also called an elevation) which shows a longitudinal section of the hull, a frame plan which shows a cross section of the hull from both the front and rear, and a waterline plan which shows horizontal sections of the hull running parallel to the waterline. A frame drawing is part of a line drawing for a ship, and shows the cross-section of the hull seen from the front and rear.
Et fartøysskrog kan generelt klassifiseres i tre kategorier, ut fra formen av bunnen under vannlinjen; et deplasementsskrog for lave hastigheter, et halvt-planende skrog for mellomhastigheter, og et planende skrog for store hastigheter. A vessel's hull can generally be classified into three categories, based on the shape of the bottom below the waterline; a displacement hull for low speeds, a semi-planing hull for medium speeds, and a planing hull for high speeds.
Deplasementsskroget seiler hovedsakelig under hydrostatisk trykk med bunnen senket dypt under vannlinjen. For å redusere friksjons- og bølgemotstand er skroget ofte strømlinjeformet, og har generelt et tverrsnitta real som er maksimalt ved midten og avtar gradvis mot enden av hekken. Når et skrog av denne type opereres i relativ høy hastighet, utsettes det for dynamisk trykk av vannet som søker å løfte den fremre delen opp og trekke den bakre delen ned. Ved lav hastighet blir forholdet imidlertid at vannet strømmer langs sidene, beveges bakover langs det avsmalnende akterpartiet og innover bak akterspeilet under dannelse av en hvirvel som påfører skroget en motstand som søker å trekke det bakover. Av nevnte årsaker blir fartøyer i dag ofte bygget med en optimal operasjonshastighet der skroget er utformet for gitte operasjonshastigheter som gir minst mulig motstand i vannet. The displacement hull sails mainly under hydrostatic pressure with the bottom sunk deep below the waterline. In order to reduce frictional and wave resistance, the hull is often streamlined, and generally has a real cross-section that is maximum at the middle and gradually decreases towards the end of the stern. When a hull of this type is operated at a relatively high speed, it is exposed to dynamic pressure of the water which seeks to lift the front part up and pull the rear part down. At low speed, however, the situation is that the water flows along the sides, moves backwards along the tapered stern and inwards behind the transom, forming a vortex which applies a resistance to the hull which seeks to pull it backwards. For the aforementioned reasons, vessels today are often built with an optimal operating speed where the hull is designed for given operating speeds that provide the least possible resistance in the water.
Et fartøy som beveger seg fremover i vannet må overvinne en motstand fra vannet, lik den kraft som propellen utøver, eller det som må til for å slepe fartøyet med samme fart. Motstanden har tre hovedkomponenter som beregnes atskilt: Friksjon oppstår mellom skrogets overflate (huden) og vannet. Friksjonsmotstanden er proporsjonal med fartøyets «våte flate» og omtrentlig proporsjonal med kvadratet av hastigheten. Friksjonsmotstanden avhenger også sterkt av bunnens ruhet og begroning. A vessel moving forward in the water must overcome a resistance from the water, equal to the force exerted by the propeller, or that required to tow the vessel at the same speed. The resistance has three main components which are calculated separately: Friction occurs between the surface of the hull (the skin) and the water. Frictional resistance is proportional to the vessel's "wet surface" and approximately proportional to the square of the speed. The frictional resistance also strongly depends on the roughness and fouling of the bottom.
Bølgemotstand, som skyldes den stadige tilførsel til vannet av bevegelsesenergi som bølgene fra skipet representerer. Bølgemotstanden avhenger av fartøyets strømlinjeform og øker med en høyere og variabel potens av hastigheten. Wave resistance, which is due to the constant supply to the water of kinetic energy represented by the waves from the ship. The wave resistance depends on the vessel's streamlined shape and increases with a higher and variable power of the speed.
Formmotstand, som skyldes lokale virveldannelser bak i hekken, sveiser, nagler, propellboss, ror osv. Shape resistance, which is caused by local vortices behind the stern, welds, rivets, propeller boss, rudder, etc.
Normalt ansees friksjonsmotstand og bølgemotstand som de mest dominerende motstandskomponentene. Liten eller ingen vekt blir lagt til formmotstanden ved design og konstruksjon av havgående fartøyer. Normally, frictional resistance and wave resistance are considered to be the most dominant resistance components. Little or no weight is added to the shape resistance in the design and construction of ocean-going vessels.
Når et strømlinjeformet skrog beveger seg i en rett horisontal linje med konstant hastighet, dypt nedsenket i vann, vil det oppstå strømninger rundt skroget. Strømningene rundt skroget kan inndeles i to hovedgrupper; laminær strømning og turbulent strømning. Laminær strømning erkarakterisert vedat vannet strømmer langs glatte linjer i et ordnet forhold med minimal friksjonsmotstand. For et typisk fartøy, eksisterer laminær strømning for bare en liten avstand langs skroget. Ettersom vannet strømmer langs skroget begynner den laminære strømningen å brytes ned, bli kaotisk og godt mikset. Denne kaotiske oppførselen er referert til som turbulent strømning. Turbulent strømning erkarakterisert vedutviklingen av et lag med vann langs skroget som beveger seg i skipets hastighet. Dette vannlaget er referert til som grensesjikt som er en form for friksjonsmotstand som alle objekter i vann har. Vann molekyler nærmest fartøyet blir satt i bevegelse i skipets hastighet. For et fartøy i bevegelse, blir grensesjiktet synlig som et hvit skummende bånd langs fartøyssidene. Dersom hastigheten til fartøyet øker vil tykkelsen av grensesjiktet øke og overgangen mellom laminær og turbulent strømning vil gradvis bevege seg nærmere baugen, for derved å øke motstanden som virker på fartøyet. When a streamlined hull moves in a straight horizontal line at constant speed, deeply immersed in water, currents will occur around the hull. The currents around the hull can be divided into two main groups; laminar flow and turbulent flow. Laminar flow is characterized by the water flowing along smooth lines in an ordered relationship with minimal frictional resistance. For a typical vessel, laminar flow exists for only a small distance along the hull. As the water flows along the hull, the laminar flow begins to break down, becoming chaotic and well mixed. This chaotic behavior is referred to as turbulent flow. Turbulent flow is characterized by the development of a layer of water along the hull that moves at the ship's speed. This layer of water is referred to as the boundary layer, which is a form of frictional resistance that all objects in water have. Water molecules closest to the vessel are set in motion at the ship's speed. For a vessel in motion, the boundary layer becomes visible as a white foamy band along the vessel's sides. If the speed of the vessel increases, the thickness of the boundary layer will increase and the transition between laminar and turbulent flow will gradually move closer to the bow, thereby increasing the resistance acting on the vessel.
Ved et punkt langs skroget vil grensesjiktet separeres fra skroget. Denne At a point along the hull, the boundary layer will separate from the hull. This
separasjonen forekommer vanligvis i akterenden hvor skrogets krumning er for stor til at grensesjiktet klarer å forbli festet til skroget. Det dannes et «rom» mellom det glatte strømmende vannet og skroget som er fylt med hvirvler. Denne motstanden blir beskrevet som formmotstand. Strømningsseparasjonspunktet er en funksjon av the separation usually occurs at the aft end where the curvature of the hull is too great for the boundary layer to remain attached to the hull. A "space" is formed between the smooth flowing water and the hull which is filled with eddies. This resistance is described as form resistance. The flow separation point is a function of
skrogets utforming og skipets hastighet. Et skrog som har glatte linjer akterenden vil ha et separasjonspunkt som er lenger akter og har en tendens til å ha et smalere grensesjikt med mindre motstand enn et skrog som har ujevnheter som gjør at strømningen blir skilt fra skroget. the design of the hull and the ship's speed. A hull that has smooth lines aft will have a separation point that is further aft and tends to have a narrower boundary layer with less drag than a hull that has irregularities that cause the flow to separate from the hull.
Som beskrevet overfor kan formen av et skrog i stor grad påvirke omfanget av viskøs trykkmotstand som virker på skroget. Naturligvis vil et skip med kort lengde og stor bredde ha større motstand enn skip med stor lengde og liten bredde. Dessuten vil skip som er fyldigere ved baugen ha større formmotstand enn skip med smale baug. Formmotstanden som forekommer i akterenden av fartøyet vil variere ut ifra hvordan akterenden er utformet. As described above, the shape of a hull can greatly affect the amount of viscous pressure resistance acting on the hull. Naturally, a ship with a short length and a large beam will have greater resistance than a ship with a long length and a small beam. In addition, ships that are fuller at the bow will have greater resistance to shape than ships with narrow bows. The shape resistance that occurs at the stern of the vessel will vary depending on how the stern is designed.
Det er imidlertid kjent i dag at skroget skal være strømlinjeformet slik at det blir minst mulig motstand når fartøyet beveger seg igjennom vannet. Fartøy blir ofte konstruert med tanke på deplasement og lasteevne. Det finnes også beregningsmetoder for å beregne friksjon og bølgemotstand som ansees for å være de mest dominerende av motstandskomponentene. Normalt har et deplasementsskrog et avsmalnende akterparti, dvs. bakre del av fartøyet bak midtskips smalner av mot hekken. Denne avsmalningen av akterskipet blir i mange tilfeller designet med hensyn på erfaring, tradisjon og utseende. Lite hensyn er tatt til formmotstanden for å redusere drivstofforbruket og effekt uttaket. However, it is known today that the hull must be streamlined so that there is the least possible resistance when the vessel moves through the water. Vessels are often designed with displacement and load capacity in mind. There are also calculation methods for calculating friction and wave resistance, which are considered to be the most dominant of the resistance components. Normally, a displacement hull has a tapered aft section, i.e. the rear part of the vessel behind amidships tapers towards the stern. This narrowing of the stern is in many cases designed with regard to experience, tradition and appearance. Little consideration has been given to the form resistance in order to reduce fuel consumption and power output.
US 3,983,829 beskriver utformingen av akterenden til et deplasementsskrog. Skroget har en avsmalnende akterende, hvor fartøysidene har en akterlinje i et vannlinjeplan som danner en vinkel i forhold til fartøyets lengderetning. Akterlinjen tangerer en hekklinje i hekken på fartøyet, hvor hekklinjen er en linje fra et punkt under konstruksjonsvannlinjen til et skjæringspunkt på konstruksjonsvannlinjen ved minst den ene av fartøysidene. US 3,983,829 describes the design of the aft end of a displacement hull. The hull has a tapered stern, where the vessel sides have a stern line in a waterline plane that forms an angle in relation to the vessel's longitudinal direction. The stern line is tangent to a stern line at the stern of the vessel, where the stern line is a line from a point below the construction waterline to an intersection of the construction waterline at at least one of the vessel's sides.
Amdahl, J et al. Kompendium i TMR4105 - Marin teknikk 1, Institutt for marin teknikk, NTNU. Redaktør Fuglerud G., 2005, 3. utgave, 2. opplag, side 215-216 beskriver teori knyttet til strømningsforholdene rundt et skip beskriver at det er velkjent at kurvaturendringer påvirker vannstrømningen langs et skrog. I akterenden på et skip oppstår det et fenomen kalt separasjon på grunn av store endringer i kurvatur som medfører at strømlinjene «forlater» skroget. Denne separasjonen gjør at det dannes et undertrykk i området, og at det oppstår en reversert strøm i form av virvler som følger skipet, benevnt wake. Amdahl, J et al. Compendium in TMR4105 - Marine engineering 1, Department of marine engineering, NTNU. Editor Fuglerud G., 2005, 3rd edition, 2nd edition, pages 215-216 describes theory related to the flow conditions around a ship describes that it is well known that curvature changes affect the water flow along a hull. At the stern of a ship, a phenomenon called separation occurs due to large changes in curvature which cause the streamlines to "leave" the hull. This separation means that a negative pressure is formed in the area, and that a reversed flow occurs in the form of eddies that follow the ship, called a wake.
Pettersen, B. Kompendium i TMR4274 - Marin Teknikk 3 - Hydrodynamikk, Institutt for marin teknikk, NTNU, 2007, side 2.24-2,28 beskriver strømning rundt legemer og forklarer separasjonspunktet på et legeme - en funksjon av utforming og den relative hastighet mellom strømmen og legemet. Dette punktet som ligger legere akter langs skroget vil derfor gi mindre wake og motstand som følge av separasjon. Pettersen, B. Compendium in TMR4274 - Marine Engineering 3 - Hydrodynamics, Department of Marine Engineering, NTNU, 2007, pages 2.24-2,28 describes flow around bodies and explains the separation point on a body - a function of design and the relative speed between the flow and the body. This point, which lies slightly aft along the hull, will therefore give less wake and resistance as a result of separation.
Det er følgelig et behov for en løsning i tilknytning til utforming av akterenden til et fartøy der ovennevnte problemer med formmotstand rundt akterskipet overkommes og der fartøyet kan operere mer økonomisk og med redusert brenselforbruk. Consequently, there is a need for a solution related to the design of the stern of a vessel where the above-mentioned problems with form resistance around the stern are overcome and where the vessel can operate more economically and with reduced fuel consumption.
Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste en av ulempene ved dagens utforming av akterender på fartøy, eller i det minste skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of the current design of stern ends on vessels, or at least to provide a useful alternative to known technology.
Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved by features that are stated in the description below and in subsequent patent claims.
Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention
Et overordnet problem oppfinnelsen søker å løse er å utforme en forbedret akterende for et fartøy som har en vinkel i akterenden som eliminerer formmotstanden som virker på skroget. An overall problem the invention seeks to solve is to design an improved stern for a vessel that has an angle at the stern that eliminates the form resistance acting on the hull.
Et annet problem oppfinnelsen søker å løse er å redusere drivstofforbruket for et fartøy under transitt. Another problem the invention seeks to solve is to reduce fuel consumption for a vessel in transit.
Enda et problem oppfinnelsen søker å løse er å tilveiebringe en utforming av akterpartiet på et fartøy som gir øket nyttelast og bedre utnyttelse av tilgengelig plass, samt tilveiebringe en stabil og sikker arbeidsplattform under aller former for offshore operasjoner. Another problem the invention seeks to solve is to provide a design for the stern of a vessel that provides increased payload and better utilization of available space, as well as providing a stable and safe work platform for all forms of offshore operations.
Enda et problem oppfinnelsen søker å løse er å tilveiebringe et retningsstabilt fartøy med bedre forutsigbarhet under manøvrering. Another problem the invention seeks to solve is to provide a directionally stable vessel with better predictability during manoeuvring.
I et første aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for utforming av en akterende på et fartøy der fartøyet operer i en hastighet (V) og fartøyet er gitt med hoveddimensjonene lengde Lpp og bredde B, målt fra en konstruksjonsvannlinje, og der fartøyet har en avsmalnende akterende, en hekk og to fartøyssider. In a first aspect, the invention relates to a method for designing a stern on a vessel where the vessel operates at a speed (V) and the vessel is given with the main dimensions length Lpp and width B, measured from a construction waterline, and where the vessel has a tapered stern, a stern and two vessel sides.
I det etterfølgende skal en akterlinje for minst den ene av fartøyssidene forstås som en linje i et vannlinjeplan for akterenden av fartøyet med en vinkel C i forhold til skipets lengderetning og som tangerer en hekklinje i hekken på fartøyet. In what follows, a stern line for at least one of the vessel's sides shall be understood as a line in a waterline plane for the stern of the vessel with an angle C in relation to the ship's longitudinal direction and which is tangent to a stern line in the stern of the vessel.
I det etterfølgende skal en hekklinjen forstås som en linje fra et punkt under konstruksjonsvannlinjen i hekken, til et skjæringspunkt på konstruksjonsvannlinjen ved minst den ene av fartøyssidene. In what follows, a stern line shall be understood as a line from a point below the construction waterline in the stern, to an intersection of the construction waterline at at least one of the vessel's sides.
Vinkelen C på vannlinjeplanet bestemmes ut fra hastigheten (V) til fartøyet og en konstant vannfyllingshastighet (F) 90 grader på bevegelsesretningen, med formelen tanC = V/F eller C=arctan(V/F). The angle C on the waterline plane is determined from the speed (V) of the vessel and a constant water filling speed (F) 90 degrees to the direction of movement, with the formula tanC = V/F or C=arctan(V/F).
Når et fartøy beveger seg igjennom vannet vil det langs skroget dannes et vannlag kalt grensesjikt som beskrevet i bakgrunnsteknikken. Ved et punkt langs skroget vil grensesjiktet separeres fra skroget. Denne separasjonen forekommer vanligvis i akterenden eller i nærheten av hekken, hvor skrogets krumning er for stor til at grensesjiktet klarer å forbli festet til skroget. Det dannes derfor et rom mellom det glatte strømmende vannet og skroget som er fylt med hvirvler. Disse hvirvlene påfører skroget en motstand som søker å trekke det bakover, det blir derfor tyngre for fartøyet å opprettholde samme hastighet. Sagt med andre ord er effekten det samme som om fartøyet sleper på vann. Vi kaller denne motstanden som medslep. Medslep er en annen betegnelse på formmotstand. Fartøyer som beveger seg fremover må altså overvinne denne ekstra lasten, i form av medslep, og dette gjøres ved å øke kraften som propellen utøver. When a vessel moves through the water, a layer of water called a boundary layer will form along the hull as described in the background technology. At a point along the hull, the boundary layer will separate from the hull. This separation usually occurs aft or near the stern, where the curvature of the hull is too great for the boundary layer to remain attached to the hull. A space is therefore formed between the smooth flowing water and the hull which is filled with eddies. These eddies apply a resistance to the hull which seeks to pull it backwards, it therefore becomes harder for the vessel to maintain the same speed. In other words, the effect is the same as if the vessel were towing on water. We call this resistance entrainment. Entrainment is another term for form resistance. Vessels moving forward must therefore overcome this extra load, in the form of drag, and this is done by increasing the force exerted by the propeller.
Et fartøy som beveger seg igjennom vannet vil fortrenge en væskemengde som er lik fartøyets deplasement. For hver skipslengde fartøyet beveger seg må det derfor «etterfylles» med vann i rommet mellom det glatte strømmende vannet og skroget, som er lik deplasementet på fartøyet. I det etterfølgende vil dette fenomenet bli beskrevet som vannfylling i akterskipet. A vessel moving through the water will displace a quantity of liquid equal to the vessel's displacement. For each ship's length the vessel moves, it must therefore be "replenished" with water in the space between the smooth flowing water and the hull, which is equal to the displacement of the vessel. In what follows, this phenomenon will be described as water filling the stern.
Et overordnet problem som oppfinnelsen søker å løse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for utforming av en akterende på et fartøy som eliminerer medslep, dvs. at fartøyet «sleper» på vann. Dette oppnås med en utforming av aktenden på fartøyet i henhold til oppfinnelsen som gir optimal vannfylling rundt akterskipet. An overarching problem that the invention seeks to solve is to provide a method for designing an acting on a vessel that eliminates entrainment, i.e. that the vessel "drags" on water. This is achieved with a design of the stern of the vessel according to the invention which provides optimal water filling around the stern.
Vann er en væske som har bestemt volum, men ubestemt form. Vi tenker i utgangspunktet at vannet er i ro og at fartøyet beveger seg igjennom vannet. Når det oppstår en nivåforskjell i vannet vil det omkringliggende vannet forsøke å utjevne forskjellen ved hjelp av tyngdekraften, slik at vannet alltid vil bevege seg mot det laveste nivået. Et fartøy som beveger seg igjennom vannet, vil derfor for hver skipslengde fartøyet beveger seg gjennom vannet, etterlate seg en nivåforskjell lik skipets deplasement. Deplasement er et mål for massen av det vannvolumet som fartøyet fortrenger når det flyter i vann. For hver skipslengde fartøyet beveger seg må det derfor etterfylles med vann som er lik deplasementet på fartøyet. Det omkringliggende vannet vil straks prøve å utjevne denne nivåforskjellen, og det vil oppstå en vannstrøm innover mot skroget, på tvers av fartøyets bevegelsesretning. For et fartøy som beveger seg i en gitt hastighet vil det derfor oppstå en vannfylling som skjer 90 grader på bevegelsesretningen og innover mot skroget. Optimal vannfylling vil derfor eksistere i de tilfeller der vannstrømmen innover mot fartøyet treffer fartøyets skrogside og hvirveldannelse i akterenden av fartøyet unngås. Dette kan oppnås ved at fartøyets akterende er utformet for optimal vannfylling. Water is a liquid that has definite volume but indefinite shape. We basically think that the water is at rest and that the vessel moves through the water. When a level difference occurs in the water, the surrounding water will try to equalize the difference with the help of gravity, so that the water will always move towards the lowest level. A vessel moving through the water will therefore, for every length of ship the vessel moves through the water, leave behind a level difference equal to the ship's displacement. Displacement is a measure of the mass of the volume of water that the vessel displaces when it floats in water. For every length of ship the vessel moves, it must therefore be topped up with water equal to the displacement of the vessel. The surrounding water will immediately try to equalize this level difference, and a water flow will occur inwards towards the hull, across the vessel's direction of movement. For a vessel moving at a given speed, a water filling will therefore occur which occurs at 90 degrees to the direction of movement and inwards towards the hull. Optimal water filling will therefore exist in those cases where the water flow inwards towards the vessel hits the vessel's hull side and vortex formation at the stern of the vessel is avoided. This can be achieved by the vessel's stern is designed for optimal water filling.
Dersom et fartøys utforming av akterskipet ikke tillater slik vannfylling, men at vannstrømmen inn mot skroget ikke treffer skroget, vil det oppstå hvirvler og et medslep som gjør at fartøyet blir tyngre å drive på grunn av at den «sleper» på vannet. If the design of a vessel's stern does not allow such water filling, but that the flow of water towards the hull does not hit the hull, eddies and a drag will occur which make the vessel heavier to drive because it "drags" on the water.
Optimal vannfylling kan enkelt demonstres ved hjelp av en modelltest av en taubåt. Modellen påføres våt maling langs skroget under vannlinjen. Når modellen beveger seg igjennom vannet, som i utgangspunktet er i ro, vil maling bli dratt utover i haugen og på vertikale flater. Dersom skrogets utforming i akterenden ikke tillater at grensesjiktet forblir festet inntil skroget og det dannes et «rom» med hvirvler, vil malingen i dette partiet forbli urørt. Vannfyllingen blir ikke optimal og testen viser at modellen har et medslep som er lik modellens hastighet igjennom vannet. Optimal water filling can be easily demonstrated using a model test of a towboat. The model is applied with wet paint along the hull below the waterline. When the model moves through the water, which is initially at rest, paint will be dragged out into the pile and onto vertical surfaces. If the design of the hull at the aft end does not allow the boundary layer to remain attached to the hull and a "room" with eddies is formed, the paint in this section will remain untouched. The water filling is not optimal and the test shows that the model has a drag equal to the model's speed through the water.
For et fartøy som beveger seg i en gitt hastighet vil det oppstå en vannfylling som skjer 90 grader på bevegelsesretningen og innover mot skroget. Praktiske forsøk i fullskala viser at vannets fyllehastighet er tilnærmet 5m/s (10knop) uavhengig av hastigheten til fartøyet. For a vessel moving at a given speed, a water filling will occur which occurs at 90 degrees to the direction of movement and inwards towards the hull. Full-scale practical trials show that the water's filling speed is approximately 5m/s (10 knots) regardless of the speed of the vessel.
I en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen kan vannets fyllehastighet være i området 4-6 m/s, 90 grader på bevegelsesretningen til fartøyet. In an embodiment according to the invention, the filling speed of the water can be in the range of 4-6 m/s, 90 degrees to the direction of movement of the vessel.
I en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen, er vannets fyllehastighet In a preferred embodiment according to the invention, the filling speed of the water is
(F) konstant lik 5m/s, 90 grader på bevegelsesretningen til fartøyet. (F) constant equal to 5m/s, 90 degrees to the direction of movement of the vessel.
Dette kan illustreres ved hjelp av vektorer som danner en rettvinklet trekant, der This can be illustrated using vectors that form a right-angled triangle, where
hastigheten (V) til fartøyet er katet b, og vannets fyllehastighet (F) er katet c. Både hastigheten til fartøyet og vannets fyllehastighet er kjente faktorer. Dette gir et verktøy hvor vinkelen på vannlinjeplanet i akterskipet bestemmes ved en bestemt operasjonshastighet. the speed (V) of the vessel is called b, and the filling rate of the water (F) is called c. Both the speed of the vessel and the filling rate of the water are known factors. This provides a tool where the angle of the waterline plane in the stern is determined at a specific operating speed.
Vinkelen C på vannlinjeplanet bestemmes ut fra hastigheten til fartøyet og en konstant vannfyllingshastighet 90 grader på bevegelsesretningen, med formelen tanC = V/F eller C=arctan(V/F). Vinkelen C er vinkelen mellom en linje på vannlinjeplanet mellom lengderetningen og skrogformen i form av akterlinjen i akterenden av fartøyet. The angle C on the waterline plane is determined from the speed of the vessel and a constant water filling rate 90 degrees to the direction of movement, with the formula tanC = V/F or C=arctan(V/F). The angle C is the angle between a line on the waterline plane between the longitudinal direction and the hull shape in the form of the stern line at the stern of the vessel.
I en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen er hekklinjen er en linje fra et punkt i hekkens tverrsnittplan under konstruksjonsvannlinjen, til et skjæringspunkt på konstruksjonsvannlinjen ved minst den ene av fartøyssidene. In an embodiment according to the invention, the stern line is a line from a point in the cross-sectional plane of the stern below the structural waterline, to an intersection point on the structural waterline at at least one of the vessel's sides.
I en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen er hekklinjen en linje fra nederste punkt i AP (aktre perpendikulær) på skroget til et skjæringspunkt i konstruksjonsvannlinjen på minst den ene av fartøyssidene, og der hekklinjen ligger i hekkens tverrsnittplan. Denne hekklinjen danner også en av fartøyssidenes hekkparti eller en av sidene i akterspeilet. I henhold til oppfinnelsen vil, i et gitt vannlinjeplan, skrogets akterende (akterlinjen) ha en vinkel C i forhold til fartøyets lengderetning og tangere hekklinjen i hekken. Ved å bevege seg i ulike plan parallelt med vannlinjen er det mulig å skissere opp linjetegningene som viser horisontale snitt av skroget. In a preferred embodiment according to the invention, the stern line is a line from the lowest point in AP (stern perpendicular) on the hull to an intersection point in the construction waterline on at least one of the vessel's sides, and where the stern line lies in the cross-sectional plane of the stern. This stern line also forms one of the vessel's stern sections or one of the sides in the transom. According to the invention, in a given waterline plane, the stern of the hull (the stern line) will have an angle C in relation to the longitudinal direction of the vessel and be tangent to the stern line in the stern. By moving in different planes parallel to the waterline, it is possible to outline the line drawings showing horizontal sections of the hull.
Selv om det her beskrives linjer, vektorer og rettvinklede trekanter, vil være opplagt for en fagmann at fartøyets sider og endekanter er avrundede slik at skroget er mest mulig strømlinjeformet. Although lines, vectors and right-angled triangles are described here, it will be obvious to a person skilled in the art that the vessel's sides and end edges are rounded so that the hull is as streamlined as possible.
I en annen utførelsesform i henhold til foreliggende oppfinnelse er hekklinjen er buet linje. In another embodiment according to the present invention, the stern line is a curved line.
I en annen utførelsesform i henhold til foreliggende oppfinnelse er hekklinjen en linje i ulike vertikalplan, dvs. at hekklinjen har en vinkel i forhold til tverrsnittplanet. Dette betyr at hekken og akterspeilet ikke nødvendigvis må være vertikal, men også skråstilt. In another embodiment according to the present invention, the stern line is a line in different vertical planes, i.e. that the stern line has an angle in relation to the cross-sectional plane. This means that the stern and the transom do not necessarily have to be vertical, but also inclined.
I enda en annen utførelsesform i henhold til foreliggende oppfinnelse er akterlinjen en buet linje. In yet another embodiment according to the present invention, the stern line is a curved line.
En akterende utformet i henhold til oppfinnelsen gir øket nyttelast og bedre utnyttelse av tilgjengelig plass i akterskipet ved at akterenden og dekket blir forholdsvis stort. Hekkpartiet gir samtidig en stabil og sikker arbeidsplattform under alle former for offshoreoperasjoner. A transom designed in accordance with the invention provides increased payload and better utilization of available space in the transom by the stern end and the deck being relatively large. At the same time, the stern part provides a stable and safe working platform during all forms of offshore operations.
I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en anordning for en akterende på et fartøy der akterenden er utformet i henhold til overstående fremgangsmåte, og hvor anordningen videre omfatter; to dreibare dysepropeller og en mellomliggende Voith Schneider propeller for fremdrift og dynamisk posisjonering. Kombinasjonen av dreibare dysepropeller og Voith Schneider gir en stabil og sikker arbeidsplattform under alle former for offshore operasjoner. In a second aspect, the invention relates to a device for a stern on a vessel where the stern end is designed according to the above method, and where the device further comprises; two rotatable nozzle propellers and an intermediate Voith Schneider propeller for propulsion and dynamic positioning. The combination of rotatable nozzle propellers and Voith Schneider provides a stable and safe work platform for all forms of offshore operations.
En Voith Schneider propell er kjennetegnet ved å være både driv- og styremekanisme, slik at ror er overflødig. Voith Schneider propellen anvendes på ferger og slepebåter hvor høy manøvreringsevne er av særlig betydning. Bladene er montert vertikalt på en roterende skive som ligger i flukt med skipets bunn. Bladene vrir seg hele tiden i forhold til skiven slik at de får en passende innfallsvinkel og derved skyver vannet i ønsket retning. Ved lignende anvendelser brukes også skruepropeller som er dreibare om en vertikal akse, ofte kalt rorpropeller. A Voith Schneider propeller is characterized by being both a drive and steering mechanism, so that a rudder is redundant. The Voith Schneider propeller is used on ferries and tugs where high maneuverability is of particular importance. The blades are mounted vertically on a rotating disc that lies flush with the bottom of the ship. The blades constantly twist in relation to the disc so that they get a suitable angle of incidence and thereby push the water in the desired direction. In similar applications, screw propellers are also used that can be rotated about a vertical axis, often called rudder propellers.
Ror kan være installert på vanlig måte, men kan også sløyfes hvis Voith Schneider propelleren brukes til å styre med. Voith Schneider propeller kan brukes til å kontrollere akterskipet i DP fordi propellen er rask til å korrigere bevegelser i x- og y-aksen. Nedsenkbare dysepropeller blir ofte for trege til å reagere på endringer i akterskipets bevegelser. The rudder can be installed in the usual way, but can also be looped if the Voith Schneider propeller is used to steer with. Voith Schneider propellers can be used to control the stern in DP because the propeller is quick to correct movements in the x- and y-axis. Submersible thrusters are often too slow to react to changes in the stern's movements.
AP (aktre perpendikulær) er som beskrevet tidligere en loddrett linje igjennom fartøyets rorstamme. I henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse der det anvendes en Voith Schneider propeller, er AP definert som en loddrett linje igjennom senteraksen til Voith Scheider propelleren. AP (stern perpendicular) is, as described earlier, a vertical line through the vessel's rudder stem. According to an embodiment of the present invention where a Voith Schneider propeller is used, AP is defined as a vertical line through the central axis of the Voith Scheider propeller.
I en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen kan dysepropellene dreies fra vertikal til horisontal stilling, og gi thrust både i horisontalplanet og i vertikalplanet. I horisontal stilling kan dysepropellene brukes som aktive dempere av slingring. Dette gir en sikrere arbeidsplattform og betydelig reduksjon av tidstap ved dårlig vær. In a preferred embodiment according to the invention, the nozzle propellers can be turned from a vertical to a horizontal position, and provide thrust both in the horizontal plane and in the vertical plane. In horizontal position, the nozzle propellers can be used as active dampeners of sway. This provides a safer work platform and a significant reduction in time lost in bad weather.
I en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen, er dysepropellenes innfesting til skroget vinklet i forhold til horisontalplanet for å operere fritt. In an embodiment according to the invention, the attachment of the nozzle propeller to the hull is angled in relation to the horizontal plane in order to operate freely.
I en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen er dysepropel lenes innfesting til skroget vinklet 20 grader på horisontalplanet. In a preferred embodiment according to the invention, the attachment of the nozzle propeller to the hull is angled 20 degrees to the horizontal plane.
I enda en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen er Voith Schneider propellen anordnet i en utsparing i akterenden av fartøyet. I islagte farvann kan dysepropellene stilles horisontalt for å blåse bort isen, mens Voith Schneider propellen sørger for fremdrift. In yet another preferred embodiment according to the invention, the Voith Schneider propeller is arranged in a recess at the stern of the vessel. In icy waters, the nozzle propellers can be set horizontally to blow away the ice, while the Voith Schneider propeller provides propulsion.
I enda en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen har både Voith Schneider propellen og dysepropellene elektriske fremdriftsmotorer. Elektrisk fremdriftsmotor kan plasseres direkte på akslingen til dysepropellene. En hovedmotor kan drive begge dysepropellene under transit. Velges mekanisk kraftoverføring, mister en denne fordelen. In yet another preferred embodiment according to the invention, both the Voith Schneider propeller and the nozzle propellers have electric propulsion motors. Electric propulsion motor can be placed directly on the shaft of the nozzle propellers. One main engine can drive both nozzle propellers during transit. If mechanical power transmission is chosen, this advantage is lost.
I en annen utførelsesform kan dysepropellene ha mekanisk frem driftssystem. In another embodiment, the nozzle propellers can have a mechanical forward operating system.
En fagmann vil være innforstått med at endelig utforming av akterenden er avhengig av plassbehov til dysepropel lenes motorer og Voith Schneider propellen. A professional will agree that the final design of the stern depends on the space requirements for the jet propeller's engines and the Voith Schneider propeller.
Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings
I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor; In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is illustrated in the accompanying drawings, where;
Fig. 1a - viser et snitt i et vannlinjeplan for en akterende i henhold til den foreliggende oppfinnelsen der en rettvinklet trekant illustrerer vannlinjeplanets vinkel C. Fig. 1b - viser en linjetegning av et vannlinjeplan for skroget som viser horisontale snitt av skroget som går parallelt med vannlinjen. Fig. 2a viser et tverrsnitt av et fartøy ved AP og tangelinjene som danner fartøyets hekkparti. Fig. 2b viser et spanteriss av skroget sett bakfra med dysepropellene i vertikal stilling. Fig. 2c viser et spanteriss av skroget sett bakfra med dysepropellene i tilnærmet horisontal stilling. Fig. 3 viser et fartøy med en akterende utformet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 1a - shows a section in a waterline plane for a stern according to the present invention where a right-angled triangle illustrates the waterline plane's angle C. Fig. 1b - shows a line drawing of a waterline plane for the hull showing horizontal sections of the hull running parallel to the water line. Fig. 2a shows a cross-section of a vessel at AP and the tang lines that form the vessel's stern section. Fig. 2b shows a frame view of the hull seen from the rear with the nozzle propellers in a vertical position. Fig. 2c shows a frame view of the hull seen from the rear with the nozzle propellers in an approximately horizontal position. Fig. 3 shows a vessel with a stern designed according to the present invention.
Detaljert beskrivelse av løsningen vist i figurene Detailed description of the solution shown in the figures
På figur 1a vises et snitt i et vannlinjeplan 14 for en akterende 11 for et fartøy 10 i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Fartøyet er gitt med hoveddimensjonene lengde Lpp og bredde B målt fra en konstruksjonsvannlinje, KVL 19. På figuren vises vinkelen C på vannlinjeplanet 14 ut ifra hastigheten V til fartøyet og en konstant vannfyllingshastighet F. Dette illustreres ved hjelp av vektorer som danner en rettvinklet trekant der hastigheten til fartøyet V er katet b, og vannets fyllehastighet F er katet c. Vannet fyllehastighet F er konstant tilnærmet lik 5m/s, 90 grader på bevegelsesretningen og inn mot fartøyets 10 akterende 11. Vinkelen C beregnes ut med formelen tanC=V/F eller C=aretan(V/F). Figure 1a shows a section in a waterline plane 14 for a stern 11 for a vessel 10 according to the present invention. The vessel is given with the main dimensions length Lpp and width B measured from a construction waterline, KVL 19. The figure shows the angle C on the waterline plane 14 based on the speed V of the vessel and a constant water filling rate F. This is illustrated using vectors that form a right-angled triangle where the speed of the vessel V is measured b, and the filling speed F of the water is measured c. The water filling speed F is constant approximately equal to 5m/s, 90 degrees to the direction of movement and towards the vessel's 10 stern 11. The angle C is calculated with the formula tanC=V/F or C=arethane(V/F).
En akterlinje 15 beskriver skrogets krumning i akterenden 11 i et gitt vannlinjeplan 14. En akterlinje 15 for minst den ene av fartøysidene, er en linje 15 i et vannlinjeplan 14, med vinkel C i forhold til fartøyets lengderetning, og som tangerer en hekklinje 16 i hekken 12 på fartøyet 10. Akterlinjen 15 i henhold til foreliggende oppfinnelse kan være en rett linje men også en buet linje som vist i figur 1 b. A stern line 15 describes the curvature of the hull at the stern end 11 in a given waterline plane 14. A stern line 15 for at least one of the vessel sides is a line 15 in a waterline plane 14, with angle C in relation to the longitudinal direction of the vessel, and which is tangent to a stern line 16 in the stern 12 of the vessel 10. The stern line 15 according to the present invention can be a straight line but also a curved line as shown in figure 1 b.
Figur 1b viser en linjetegning av et vannlinjeplan 14 for akterenden 11 av skroget. Vannlinjeplanet 14 viser horisontale snitt av skroget som går parallelt med vannlinjen. Figuren viser en foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen der akterlinjen 15 er en buet linje. Figuren viser en utsparing i skroget for plassering av en Voith Schneider propeller 17, og to dreibare dysepropeller 18 er festet til akterenden 11. Figuren viser også dysepropellene 18 i en horisontal stilling. Figure 1b shows a line drawing of a waterline plan 14 for the aft end 11 of the hull. The waterline plane 14 shows horizontal sections of the hull that run parallel to the waterline. The figure shows a preferred embodiment according to the invention where the stern line 15 is a curved line. The figure shows a recess in the hull for the placement of a Voith Schneider propeller 17, and two rotatable nozzle propellers 18 are attached to the stern end 11. The figure also shows the nozzle propellers 18 in a horizontal position.
På Figur 2a vises et hekkparti 12 i AP (aktre perpendikulær) tverrsnittplan, der AP går som en loddrett linje igjennom fartøyets 10 rorstamme eller i dette tilfellet igjennom senteraksen til Voith Schneider propelleren. En hekklinje 16 er en linje 16 fra nederste punkt AP på skroget til et skjæringspunkt på konstruksjonsvannlinjen 19 ved minst den ene av fartøyssidene. Konstruksjonsvannlinjen 19 er vannlinjen fartøyet 10 skal flyte på ved den lastmengden den konstrueres for. Hekklinjen 16 danner på denne måten hekken 12 på fartøyet 10, der hekklinjene 16 på hver av fartøyssidene danner sidekantene i akterspeilet 13. Hekklinjen 16 kan være en rettlinje men også en buet linje som vist i figur 2b. Figure 2a shows a stern section 12 in the AP (aft perpendicular) cross-sectional plane, where AP runs as a vertical line through the vessel's rudder stem 10 or in this case through the center axis of the Voith Schneider propeller. A stern line 16 is a line 16 from the lowest point AP on the hull to an intersection point on the construction waterline 19 at at least one of the vessel's sides. The design waterline 19 is the waterline the vessel 10 must float on at the load for which it is designed. The stern line 16 thus forms the stern 12 of the vessel 10, where the stern lines 16 on each of the vessel sides form the side edges of the transom 13. The stern line 16 can be a straight line but also a curved line as shown in Figure 2b.
Figur 2b viser et spanteriss av skroget sett bakfra. Som vist på figuren er hekklinjen 16 en buet linje som utgjør endekantene/hjørnene i hekken 12. Hjørner og endekanter er svakt avrundet for å få en strømlinjeform. Dysepropellenes 18 innfesting til skroget vinkles 20 grader på horisontalplanet for å operere fritt. Figure 2b shows a frame view of the hull seen from the rear. As shown in the figure, the stern line 16 is a curved line which forms the end edges/corners of the stern 12. Corners and end edges are slightly rounded to obtain a streamlined shape. The nozzle propeller's 18 attachment to the hull is angled 20 degrees on the horizontal plane to operate freely.
På figur 2c vises en akterende for et fartøy i henhold til foreliggende oppfinnelse. Hekklinjen 16 vises i figur 2 som en svak buet kurve. Kanter langs skroget er avrundet og gjort strømlinjeformet. På figuren vises også ulike vannlinjeplan 14 for fartøyet i form av horisontale snitt av skroget som går parallelt med vannlinjen. Figuren viser også at dysepropellenes 18 innfesting til skroget er vinklet i forhold til horisontalplanet og at dysepropellenes kan dreises til en tilnærmet horisontal stilling. Figure 2c shows an actuation of a vessel according to the present invention. The stern line 16 is shown in Figure 2 as a slightly curved curve. Edges along the hull are rounded and streamlined. The figure also shows various waterline planes 14 for the vessel in the form of horizontal sections of the hull that run parallel to the waterline. The figure also shows that the attachment of the nozzle propellers 18 to the hull is angled in relation to the horizontal plane and that the nozzle propellers can be turned to an approximately horizontal position.
Fartøyet på figur 1b, 2b, 2c, og 3 er utstyrt med to dreibare dysepropeller 18 og en mellomliggende Voith Schneider propeller 17. Voith Schneider propellen 17 er anordnet i en utsparing i akterenden 11 av fartøyet 10. Dysepropellene 18 kan dreies fra vertikal til horisontal stilling, og gi thrust både i horisontalplanet og i vertikalplanet. Dysepropellenes 18 innfesting til skroget vinkles 20 grader på horisontalplanet for å operere fritt, andre vinkler kan også være hensiktsmessig for innfesting av dysepropel len, avhengig av type frem driftssystem og plassbehov. I figur 2c vises dysepropellene 18 i en vesentlig horisontal stilling med thrust i vertikalplanet. Dette er spesielt hensiktsmessig ved dynamisk posisjoneringssoperasjoner, der dysepropellene 18 brukes som aktive dempere av slingring. The vessel in figures 1b, 2b, 2c, and 3 is equipped with two rotatable nozzle propellers 18 and an intermediate Voith Schneider propeller 17. The Voith Schneider propeller 17 is arranged in a recess in the stern end 11 of the vessel 10. The nozzle propellers 18 can be turned from vertical to horizontal position, and give thrust both in the horizontal plane and in the vertical plane. The attachment of the nozzle propeller 18 to the hull is angled 20 degrees on the horizontal plane in order to operate freely, other angles may also be appropriate for attachment of the nozzle propeller, depending on the type of forward operating system and space requirements. In Figure 2c, the nozzle propellers 18 are shown in a substantially horizontal position with thrust in the vertical plane. This is particularly appropriate in dynamic positioning operations, where the nozzle propellers 18 are used as active dampeners of sway.
På figur 3 viser en tredimensjonal skisse av akterenden 11 på et fartøy i henhold til oppfinnelsen. Både akterlinjen 15 og hekklinjen 16 vises i figur 3 som en svak buet kurve. Som vist på figuren er dysepropellene vinklet 20 grader i forhold til horisontalplanet for å operere fritt. Dysepropellene 18 kan i tillegg dreies fra vertikal til horisontal stilling. Voith Schneider propellen 18 er anordnet i en utsparing i akterenden 11 slik at deler av akterspeilet 13 faller bort. Figuren viser også ulike vannlinjeplan 14 for hekkpartiet 12 på fartøyet. Hekklinjen 16 danner sidekantene i akterspeilet 13 og viser på figuren som en buet linje. Fartøyet er vist med en flat eller U- formet kjøl, alternativt kan kjølen også vær spiss eller V-formet (ikke vist). Figure 3 shows a three-dimensional sketch of the stern end 11 of a vessel according to the invention. Both the stern line 15 and stern line 16 are shown in Figure 3 as a slightly curved curve. As shown in the figure, the nozzle propellers are angled 20 degrees to the horizontal plane to operate freely. The nozzle propellers 18 can also be turned from a vertical to a horizontal position. The Voith Schneider propeller 18 is arranged in a recess in the stern end 11 so that parts of the transom 13 fall away. The figure also shows different waterline planes 14 for the stern section 12 of the vessel. The stern line 16 forms the side edges of the transom 13 and appears in the figure as a curved line. The vessel is shown with a flat or U-shaped keel, alternatively the keel can also be pointed or V-shaped (not shown).
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20150063A NO340466B1 (en) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | Arrangement of stern on a vessel with two swivel nozzle propellers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20150063A NO340466B1 (en) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | Arrangement of stern on a vessel with two swivel nozzle propellers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20150063A1 NO20150063A1 (en) | 2016-07-14 |
NO340466B1 true NO340466B1 (en) | 2017-04-24 |
Family
ID=57183863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20150063A NO340466B1 (en) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | Arrangement of stern on a vessel with two swivel nozzle propellers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO340466B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3983829A (en) * | 1974-05-23 | 1976-10-05 | Pilgrim Engineering Development Limited | Ships' stern construction |
-
2015
- 2015-01-13 NO NO20150063A patent/NO340466B1/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3983829A (en) * | 1974-05-23 | 1976-10-05 | Pilgrim Engineering Development Limited | Ships' stern construction |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
AMDAHL, J. et al. Kompendium i TMR4105 – Marin Teknikk 1, Institutt for marin teknikk NTNU. Redaktør Fuglerud G., 2005, 3. utgave, 2. opplag, Dated: 01.01.0001 * |
PETTERSEN, B. Kompendium i TMR4247 – Marin Teknikk 3 – Hydrodynamikk, Institutt for marin teknikk NTNU, 2007, Dated: 01.01.0001 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20150063A1 (en) | 2016-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Molland et al. | Marine rudders and control surfaces: principles, data, design and applications | |
CA2656119C (en) | Ship | |
US8863678B2 (en) | Ship | |
EP3247620B1 (en) | Design of forepart of a vessel | |
JP5889918B2 (en) | Foil structure for providing buoyancy and lift | |
EP3144210A1 (en) | Wakesurfing boat | |
CN108698669B (en) | Stable monohull vessel dragon sail/power sailboat hull | |
Anderson | The physics of sailing | |
Molland et al. | Marine rudders, hydrofoils and control surfaces: Principles, data, design and applications | |
Ahmadi | 11. Jurnal Analysis of The Propulsion System Towards The Speed Reduction of Vessels Type PC-43 | |
CN103328323B (en) | A ship's hull and a ship including such a hull | |
US20160332700A1 (en) | Marine Propulsion Multihull Ship | |
Putra et al. | Comparative analysis results of towing tank and numerical calculations with harvald guldammer method | |
RU2527244C1 (en) | Aft end of two-shaft vessel | |
McCauley | Hydrodynamic lift on boats | |
NO340466B1 (en) | Arrangement of stern on a vessel with two swivel nozzle propellers | |
JP2023067295A (en) | Sailing body and viscous drag reduction method of sailing body | |
US20230150610A1 (en) | Vessel with stern positioned foil to reduce wave resistance | |
CN220262981U (en) | Stable hull of single motor ship | |
Takinacı et al. | A simple two-dimensional method for predicting escort performance of a tug having azimuth stern drives | |
Duarte et al. | Preliminary review of shiphandling: Comparison between the literatures on naval architecture versus nautical sciences | |
US10647385B2 (en) | Advances in watercraft hull lift, efficiency, and reduced hump drag with increased stability | |
Liu et al. | Design and Evaluation of Ship Rudders | |
Kuiper | MT512, Preliminary | |
Onishi et al. | A study on a vessel with multiple flat and hard sails to keep service speed in high winds |