Uprawniony z patentu: VEB Schiffswerft „Neptun", Rostock (Niemiec¬ ka Republika Demokratyczna) Dziób gruszkowy statku Przedmiotem wynalazku jest dziób gruszkowy statku, którego konstrukcja polega na zmianie ksztaltu dotychczas znanych dziobów, dzieki cze¬ mu polepsza sie warunki plywania w zaleznosci od stopnia zanurzenia statku.Statki majace ksztalty dziobów o dowolnych formach gruszkowych powinny przy nieuniknio¬ nym obnizeniu poziomu lustra wody zmniejszyc opór statku w celu zaoszczedzenia wymaganej mocy i materialów pednych, a takze w celu zwiekszenia predkosci statku.Uboczny wplyw ksztaltu gruszkowego ma zna¬ czenie ze wzgledu na opory lepkosci osrodka. Mo¬ ze on takze miec wplyw nie tylko na pogorszenie sie (wskutek odrywania sie strug wody od kor¬ pusu gruszkowego), lecz równiez i na polepszenie sie (przez zmniejszenie odrywania sie strug wody) warunków plywania przy bardzo pelnym ksztalcie czesci dziobowej statku.Dzioby gruszkowe wplywaja ponadto na roz¬ bryzg wywolany strefa przednia oraz na wywo¬ lywanie falowania wody.Odnosnie oddzialywania lub celowosci stosowa¬ nia dziobów gruszkowych, znane sa ogólnie za¬ sady, wedlug których korpusy gruszkowe musza znajdowac sie gleboko ponizej konstrukcyjnej linii wodnej (kroplowo uksztaltowany przekrój po¬ przeczny w poblizu przedniego pionu). Stwierdzo¬ no takze, ze tego rodzaju zasady sluszne sa tylko w odniesieniu do stanu ruchu statku z ladunkiem. 10 15 25 30 2 Równiez wiadomo, ze korzystne efekty uzyskuje sie z zastosowania ksztaltu gruszkowego przy duzym stosunku predkosci do dlugosci statku.Poniewaz reguly te sa przewidziane tylko jako warunkowe, dlatego jest mozliwe rozszerzenie za¬ kresu stosowania dziobów gruszkowych. Wiado¬ mym jest, ze stosunek predkosci do dlugosci stat¬ ku stal sie istotnym problemem, w zwiazku z tym wydluzone frachtowce i tankowce beda bu¬ dowane z dziobownicami gruszkowymi, dzieki cze¬ mu w wielu przypadkach, pomimo naogól malej predkosci wzgledem dlugosci — przynajmniej w ruchu z ladunkiem — mozna sie spodziewac osiagniecia lepszych wyników. Fakty te wyma¬ gaja czesciowo wyjasnienia dlatego, ze ze wzgle¬ du na duza pojemnosc i szerokosc statki plywaja przy mniejszej liczbie Freude'a cala sila, to zna¬ czy przy bardziej stromym wzroscie krzywej oporów, gdzie opór fal stanowi znaczna czesc oporów calkowitych.Wedlug uprzednio poznanych regul wiadomo, ze im glebiej bedzie zanurzony kadlub gruszko¬ wy ponizej linii poziomu wody tym mniejsze be¬ da wystepujace w poblizu linii poziomu wody zmiany cisnienia i wskutek tego wplyw tego cis¬ nienia na uklad fal. Na tej podstawie, gleboko zanurzony dziób gruszkowy, aby skutecznie mógl zmniejszyc opór fal, musi miec taka wielkosc, która z innych przyczyn i z innego punktu wi¬ dzenia (odrywanie sie strug wody, uderzenia hy- 703033 79 SOS 4 drodynamiczne w trakcie plywania) jest bezdy¬ skusyjna. Moze sie równiez zdarzyc, ze zmniejsze¬ nie sie oporów, przy gleboko zanurzonej ponizej linii poziomu wody dziobnicy gruszkowej w przy¬ padku zanurzenia konstrukcyjnego jest wieksze niz przy zanurzeniu z obciazeniem.Fakt ten nie jest jednak sprzeczny z wyzej przedstawiona fizyczna zaleznoscia i dowodzi tyl¬ ko temu, ze wzrost oporów wskutek odrywania sie strug wody przy niekorzystnym ksztalcie kadluba gruszkowego bedzie mógl byc wiekszy niz efekt zmniejszenia oporów fal. Z powyzszego wynika, ze na ksztaltowanie sie fal wzglednie na zmniej¬ szenie , oporów tych fal, dziobnice te sa o tyle skuteczniejsze, im bardziej gruszka znajduje sie pod linia wodna.!Przy zestawieniu tych faktów, nasuwa sie kon¬ cowy „Wniosek* ze równiez przy zanurzeniu kon¬ strukcyjnym musi- byc osiagnieta znaczna popra¬ wa zmniejszenia oporów fal, a w przypadku zlik¬ widowania odrywania sie strug wody, równiez zmniejszone zostaja inne opory zwlaszcza wtedy gdy kadlub gruszkowy bedzie znajdowal sie bar¬ dziej ponizej linii poziomu wody niz to bylo do¬ tychczas.W wyniku tych badan zastosowano mniej wie¬ cej na wysokosci linii poziomu wody troche po¬ chylo umieszczona wzgledem osi symetrii trzpie¬ niowa gruszke (ksztaltujacy linie przeplywu kor¬ pus rotacyjny).Nalezy równiez wspomniec o tak zwanym ksztalcie kadluba statku Maiera (tak zwany dziób SV Maiera), w którym punkt ciezkosci powierzch¬ ni przekroju poprzecznego w pionie przednim le¬ zy powyzej polowy konstrukcyjnego zanurzenia statku. Tym sposobem charakterystyczny prze¬ krój poprzeczny rozciaga sie w góre az do linii poziomu wody, a do dolu o ksztalcie V az do podstawy. Wskutek tego tworzy sie ksztalt dziobu zblizony nieco do stylizowanej litery S.Tego rodzaju rozwiazania gruszkowe swiadcza o mozliwosci rozszerzenia zakresu stosowania dziobnie gruszkowych.Jednakze w obu przypadkach dziobnice grusz¬ kowe wykazuja pewne wady konstrukcyjne, które ponizej zostana opisane.Niedogodnosci powstajace przy linii wodnej w przypadku dziobnicy gruszkowej sa wyeliminowa¬ ne korzystnym wplywem ukladu fal, wynikajace¬ go ze zmniejszenia zanurzenia, a takze przez po¬ chyle usytuowanie walu, co ma z kolei wplyw na odrywanie sie strug wody. Wady ksztaltu ka¬ dluba statku Maiera sa równiez kompensowane optymalnym zastosowaniem ksztaltu gruszki, rów¬ niez dla stanu zanurzenia (a to z powodu nie¬ mozliwosci ustalenia na typowym zarysie stewy i na przekroju poprzecznym gruszki czesci dolnej dziobu jednoczesnego dopasowania tej gruszki na róznych liniach wodnych plywania).Gruszka ta nie ma jednak jeszcze rozwiazania optymalnego równiez dla zanurzenia konstrukcyj¬ nego* Ostatnio poznane twierdzenie moze byc, jak wynika z ogólnych teoretycznych rozwiazan do¬ wiedzione w oparciu o pomiary oporów i sposób ksztaltowania sie pradów i odniesione do korpu¬ su rotacyjnego przy róznych glebokosciach zanu¬ rzenia. Opierajac sie na stwierdzeniu, ze fale dziobowe statku oddzialywuja , pozytywnie na dziób (podczas poruszania sie) oczywistym bedzie 5 wiec, ze dziobnica gruszkowa spelni swój cel w odniesieniu do fal dziobowych lub co wiecej w odniesieniu do wywolanych przez siebie fal swo¬ bodnych, a to z tego powodu, ze nadcisnienie w wyniku odpowiedniego wlasnego nacisku dolnego lo bedzie mniej lub wiecej wyrównane. Oddzialy¬ wanie ksztaltu gruszki jest scisle optymalne wte¬ dy, gdy wyrównanie cisnienia jest tak zupelne, ze znika wystepujacy uklad fal dziobowych.Gruszke mozna w sposób przyblizony okreslic ja- 15 ko optymalna wtedy, kiedy wytworzone przez nia naciski posiadaja ta sama wielkosc co nadcisnie¬ nie wystepujace w przypadku statków nie posia¬ dajacych dziobnie gruszkowych (przy zalozeniu odpowiedniego uksztaltowania gruszki w kierun- 20 ku wzdluz statku). Uwzgledniajac jeszcze fakt, ze ksztaltowanie sie fal zalezne jest glównie od na¬ cisku strumienia w poblizu lustra wody to dalej mozna stwierdzic, ze wytworzone na wysokosci górnej linii plywania naciski winny posiadac ta- 25 ka sama wartosc jak wystepujace od statku nad¬ cisnienie.Poniewaz wystepujace na korpusie naciski stru¬ mienia sa wynikiem impulsowej zmiany kierunku tego strumienia (potencjonalnego), oczywista jest 30 wiec wielkosc nacisku na dziób i dlatego wyso¬ kosc fal dziobowych (bezgruszkowego) statku we¬ dlug powyzszych rozwazan przy danej predkosci, okresla przez kat wejscia linie wodna plywania, która ponownie laczy sie liniowo w miejscu fal 35 dziobowych z szerokoscia.W celu uzyskania nieco wiekszego wymagane¬ go cisnienia konieczna szerokosc linii wodnej ka¬ dluba gruszkowego (statku nieruchomego), moze miec ze wzgledu na wieksza krzywizne, scienne 40 linie strumieniowe mniejsze. Jednak w kazdym przypadku jeszcze znaczny procent szerokosci linii wodnej statku konczy sie w miejscu fali dziobo¬ wej, poniewaz krzywizna gruszki, celem wzrostu nacisków, przez sklonnosc do odrywania strug 45 wody stanowi praktycznie waska granice.W celu uzyskania optynialnego dzialania gruszki okazuje sie konieczne, aby korpus gruszkowy przy okreslonej linii wodnej plywania (w stosunku do szerokosci linii wodnej plywania statku w miejscu 50 fali dziobowej) posiadal ograniczona szerokosc.Poniewaz dla ksztaltu kadluba statku Maiera przy zanurzeniu konstrukcyjnym wybór ten nie jest zbyt trafny, gdyz nie moze byc optymalny, przeto sluszne jest twierdzenie podane uprzednio. 55 Praktycznie wybór szerokosci kadluba gruszko¬ wego na linii poziomu wody (i na dolnej linii wodnej) nie moze byc dokonywany tylko wedlug wyzej przedstawionego punktu widzenia, doty¬ czacego oporów fal, lecz musi takze uwzgledniac 60 potrzebe zmniejszenia zjawiska odrywania sie strug z uwzglednieniem ksztaltowania sie roz¬ bryzgów fal.Sklonnosc do tworzenia sie rozbryzgów wody na stewie przedniej, jak wiadomo jest o tyle 65 mniejsza o ile mniejszy jest kat, pod którym8 Tftftrt * warstwa wody fali dziobowej trafia w stewe.Wychodzac z tego punktu widzenia, jasnym staje sie fakt, ze dla konstrukcyjnej glebokosci zanu¬ rzenia zastosowano dziób gruszkowy w statkach siegajacy nieco powyzej wysokosci fali dziobowej statku bez dziobu gruszkowego, jednak powyzej linii poziomu wody, poniewaz w tym wypadku woda moze co najmniej czesciowo odplynac z przodu gruszki, zanim nie spietrzy sie na pozio¬ mej czesci stewy. Poniewaz ksztaltowanie sie rozbryzgów wody jest zwiazane takze ze sprawa oporów, a wiec ich obnizenie lub oslabienie ma wplyw na sprawnosc ruchu jak i na oszczednosc mocy.Wyzej wymienione zalety w przypadku nie zu¬ pelnie zanurzonego dziobu gruszkowego w stanie obojetnej predkosci plywania daja sie odczuc tym mocniej, im pelniejsza, wzglednie bardziej tepa jest linia wodna plywania statku. Z tego powodu optymalna interpretacja dziobu gruszkowego dla konstrukcji linii glebokosci zanurzenia wykazuje najwieksza srednia wartosc oszczednosci, zwlasz¬ cza kiedy nie jest brane pod uwage dopasowanie ksztaltu gruszki w dolnym obszarze zanurzenia do ksztaltu balastowej linii wodnej. Faktycznie jed¬ nak winny byc przeprowadzone interpretacje opty¬ malne dla wszystkich najwazniejszych (mozliwych) polozen statku wedlug posiadanych obmiarów i zarysu poprzecznego powierzchni kadluba grusz¬ kowego.Poniewaz z powodu bardzo zróznicowanego ksztaltu i predkosci statku, przy tego rodzaju interpretacji, dla róznych polozen statku, koniecz¬ ne sa bardzo rózne wymiary i ksztalty powierzch¬ ni gruszkowych, nowa forma gruszki nie moze byc w sposób jasny zdefiniowana przez liczbowe podanie charakterystycznych obmiarów, albo przez scisle ustalenia okreslonego ksztaltu konturu ste¬ wy, albo poprzecznego przekroju powierzchni w przednim pionie.Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyz¬ szych niedogodnosci przez zastosowanie dziobu gruszkowego statku, majacego gruszke wystajaca do Ipczpdu ponizej konstrukcyjnej Unii wodnej, lecz powyzej poziomu przedniego, przy czym kor¬ pus gruszki rozciaga sie w góre ponad konstruk¬ cyjna linie wodna, a kontur oraz obszar linii wodnej korpusu gruszki, sa dostosowane w swej s górnej czesci do ksztaltu statku i do jego pred¬ kosci, zas w dolnej czesci do warunków przy ru¬ chu balastowym.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym m fig. 1 — przedstawia kontur stewy statku, ma¬ jacy nieznaczne zróznicowanie zanurzenia, fig. 2 — kontur stewy statku, majacy wieksze zrózni¬ cowanie zanurzenia i inna forme wregu, a fig. 3 — kontur stewy statku, majacy nieco inne zróz- 15 nicowanie zanurzenia i inna forme wregu.Poniewaz omówione przyklady sa rozlegle, w zwiazku z tym pominieto rozwiazania ksztaltów przekrojów poprzecznych.Ksztalt dziobnicy zgodnie z wynalazkiem w po- 80 staci gruszki, znajdujacej sie ponizej linii pozio¬ mu wody 1, lecz powyzej poziomu przedniego, charakteryzuje sie tym, ze gruszkowy ksztalt dziobu rozciaga sie w góre powyzej linie pozio¬ mu wody 1 i ze kontur stewy i przekrój po- 28 przeczny ksztaltu gruszki sa ustalone jednoczes¬ nie dla wszystkich istotnych polozen statku, w zaleznosci od jego predkosci i ksztaltu, przy czym fapntur oraz obszar linii wodnej gruszki sa do¬ stosowane w swej górnej czesci do ksztaltu stat- 80 ku i do jego predkosci, a w dolnej czesci do warunków przy ruchu balastowym. PL