WO1981003647A1 - Body of a ship,particularly sailing yachts and boats - Google Patents

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WO1981003647A1
WO1981003647A1 PCT/DE1981/000091 DE8100091W WO8103647A1 WO 1981003647 A1 WO1981003647 A1 WO 1981003647A1 DE 8100091 W DE8100091 W DE 8100091W WO 8103647 A1 WO8103647 A1 WO 8103647A1
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WO
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hull
profile
plane
boat
horizontal plane
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Application number
PCT/DE1981/000091
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Inventor
P Mader
Original Assignee
P Mader
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Filing date
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Publication of WO1981003647A1 publication Critical patent/WO1981003647A1/de

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Classifications

    • 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
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces

Definitions

  • the invention relates to a hull according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to design a hull so that the actual gliding process begins very early; should - when driving - even at low speed -. the forces acting on the underside of the boat raise the hull and thereby cause it to slide without requiring an angular adjustment of the hull as a whole.
  • 1 is an aircraft wing profile, the design below the chord of which corresponds to that of the hull according to the invention, at least in a longitudinal zone;
  • FIGS. 2 and 3 are side views of boat hulls according to the invention, in particular for sailing dinghies;
  • Fig. 4 shows the floor plan associated with the construction according to FIG. 3;
  • Fig. 5 is a sectional view of line 5-5 in Fig. 4;
  • FIG. 7 shows left and right side sectional views of further hulls according to the invention.
  • 8 shows characteristic curves for seven different boat bodies according to the invention.
  • FIG. 9 shows a half of the boat hull illustrated in FIG. 2, seen in a bottom view, the relative assignment of the characteristic curves being illustrated;
  • Fig. 10 is a sectional view of line 10-10 in Fig. 9;
  • FIG. 11 is a representation corresponding to FIG. 9 of a further hull according to the invention.
  • Fig. 12 '- 22 provide curves of boat bodies according WEI' '' direct embodiments of the invention.
  • Fig. 1 an asymmetrical profile e.ner GmbH ⁇ airfoil is shown, that is, 'a profile above the other Seh ⁇ ne S Y values auf utilizat.als below the tendon S.
  • the tendon'S' the straight line connecting the front end of the profile is connected to the rear end of the same.
  • FIG. 2 shows a side view of the hull of a sailing dinghy or yacht.
  • the underside of this boat body according to the invention is shaped in such a way that forces which generate buoyancy arise during the trip without the boat having to be adjusted.
  • the center of gravity of the boat is located so that the stern 10 of the unloaded boat does not reach below the horizontal plane 12 of the water level.
  • the underside of the boat body In at least one longitudinal zone lying below the horizontal plane 12, the underside of the boat body the same vertical longitudinal section profile 14, which also has the underside of the aircraft wing in Fig.- 1. This profile runs in the region 16 tangential to the horizontal plane 10 of the water level, while the chord S of the wing profile lies in the horizontal plane 12 of the water level.
  • the hull is essentially in its entire length in the region of half the wavelength of the bow wave generated, the water in region 16 flowing essentially parallel to the underside of the boat.
  • the distance of the apex 18 from the front end 20 of the sight S can be less than 40% of the total length of the tendon. This results in a particularly favorable flow in the range of travel speeds up to 40 knots.
  • Y becomes zero at approximately point 22.
  • the longitudinal section profile 14 thus reaches the chord S tangentially.
  • the distance between the points 10 and 22 can be 5% -25% of the length of the tendon S, which extends from the stern 10 to the front end 20 of the longitudinal section profile 14 extends.
  • the shape shown in Fig. 2 at. that the stern 10 is at a considerable distance behind point 22 offers special advantages for higher speed ranges of more than 15-20 knots. These advantages consist in the fact that the tendon S maintains its position parallel to the horizontal plane 12 and does not require a larger angle of attack which would lead to greater resistances.
  • the vertical longitudinal section profile of the underside of the hull is continued up to the horizontal plane 12 of the water with unchanged or only slightly changed curvature up to a point 24.
  • the further course depends on the shape of the bow, for which different shapes are indicated by dashed lines in FIG. 3.
  • FIG. 1 shows in dashed lines that the vertical longitudinal section profile 14 of the underside continues forward with unchanged or only slightly changed curvature. This then results in an airfoil profile without a nose radius. However, a profile with a nose radius rounded at the front can also be used, as is also shown at 26 in FIG. 1.
  • the hull has a scow-like hull shape.
  • all longitudinal section profiles of the underside of the boat coincide between the parallel vertical planes 28 and 30. These longitudinal section profiles therefore have the same chord length and the same Y values. If the hull were delimited laterally by levels 28 and 30, then there would be an abrupt, right-angled emergence of the side wall from the water surface. To avoid this, the hull is
  • OMPI designed as it is shown in Fig. 5 in three different forms in a vertical cross-section of the hull. 5 shows on the right that there the side wall of the hull has rounded frames 32. I Fig. 5 shows on the left a side wall with simple sch gen frames 34 or kinked frames 36.
  • the left half of this figure shows a perpendicular cross section " through a boat hull, in which the longitudinal zone of the underside of the boat hull specified in claim 1 is limited to a narrow zone 40 that receives the vertical longitudinal median plane 38. that the chord of the wing profile lies on the horizontal plane 12.
  • the longitudinal section profiles of the underside of the hull extending at a greater distance from the longitudinal center plane 38 have the same shape as the longitudinal section profile in zone 40, but they have different heights in surfaces 42 rising upward from the hull sides 44. In the embodiments shown to the right and left in Fig. 6, the surfaces 42 represent planes.
  • the hull sides 44 may have straight ribs, as shown on the left in Fig. 6, or also curved frames * 46,
  • Fig. 7 two embodiments are shown in which the surfaces 42 are not flat, but kinked.
  • the kink lines 48 form straight lines that run parallel to the vertical longitudinal center plane 38 of the hull.
  • FIG. 8 Further entangled, multi-kinked wing arrangements are shown in FIG. 8.
  • the characteristic curves shown there represent the areas 42 in which the chords S of the vertical longitudinal section profile of the underside of the hull lie.
  • Line A is kinked twice, namely at 48 and 50.
  • Line B is also kinked twice and runs from the vertical longitudinal median plane 38 only weakly and then more upwards and outside the kink line 50 either upwards or downwards.
  • Line C shows a surface 42 which initially runs slightly downwards from the vertical longitudinal center plane 38 and upwards outside the fold line 48.
  • Line D is similar to the line C, but has a second fold line 50 and can take three ein ⁇ local different directions hand this crease line Jen ⁇ .
  • Embodiments are shown on the right side of FIG. 8, in which the surface 42, in which the tendons S of the wing profile of the boat underside are located, is curved. These curved surfaces 42 have straight sheathing lines which run parallel to the vertical longitudinal center plane 38 of the hull.
  • FIG. 9 shows the underside of the hull illustrated in FIG. 2.
  • the vertical longitudinal center plane 38 is indicated in FIG. 9 as a straight line, below which the longitudinal section profile 14 is shown with a dash-dotted line.
  • the apex 18 is located there in the perpendicular transverse plane 52.
  • the underside of the hull lying below the water level has the longitudinal section profile 56, which not only has a much shorter chord S than the longitudinal section profile 14, but also has an essential one at the apex 58 smaller maximum value of Y, which is located in the transverse plane 60, which is located further to the stern than the transverse plane 52.
  • the vertical longitudinal plane 62 which extends parallel to the longitudinal planes 54 and 38, the underside of the Hull an even shorter wing profile with the apex 64, at which Y ax is located, which is even smaller than that at the apex 58.
  • the apex 64 lies in a transverse plane 66 which is even closer to the rear than the transverse plane 60.
  • the three vertices 18, 58 and 64 lie in a vertical plane 51 which, with the transverse plane 52, forms the angle? includes.
  • the hull Above the horizontal plane 12 of the water level, the hull has a rear 70 at the stern which can be inclined to the horizontal plane 12. It can also be inclined to the perpendicular longitudinal center plane 38, as indicated by the two angles] H in FIG. 9.
  • the surface 51 is a plane
  • the profiles in the three longitudinal planes 38, 54 and 62 have the same ratio of length to thickness, and if the length of their tendons S decreases with increasing distance from the central plane 38, then the absolute values of X and Y become the side of the boat smaller. It follows from this that, even if the tendons S lie in the same horizontal plane, the bottom of the boat rises outwards. This effect can be increased in that the tendons S are arranged in the planes 42 of FIGS. 6-8 instead of at the same height.
  • the angle ⁇ H can be positive or negative or zero.
  • the bottom of the boat also forms a curved surface " viewed from the horizontal plane in the vertical direction. Even at smaller angles ⁇ the bottom of the boat is twisted, since depending on the selected profile ratio, the size Y in the direction 10 can be increased in size, as shown by line 80 in Fig. 10. If this is to be avoided, a weaker sweep or delta wing construction is indicated, but the torsion can also be generated by the plane chord plane 42 of the The side of the boat can also be twisted by appropriately selecting a positive or negative angle of inclination of the chord plane on the outside, and the angle of the boat bottom can also be regulated when the angle is fixed. These possibilities are of particular interest for gliding boats and multihull boats.
  • chord S of the wing profile in the vertical longitudinal center plane 38 not only is the chord S of the wing profile in the vertical longitudinal center plane 38, but also the chords of the wing profile ' e in the planes running parallel thereto, for example in planes 28 and 30 in the horizontal plane 12 of the water level.
  • a torsion of the chord plane 42 results from the fact that the underside of the boat body has the shape specified in claim 1 only in lateral longitudinal zones, in which the chord of the bottom profile lies in the horizontal plane of the water level, while between these lateral longitudinal zones in a central zone the tendons have a positive or negative angle of attack, i.e. they are not in the horizontal plane of the water level.
  • chords lie * in a * middle zone in the horizontal plane of the water level, but further out they form a positive or negative angle with the horizontal plane.
  • chords In a middle zone the chords have a positive or negative angle to the horizontal plane and further out the chords run in the horizontal plane of the water level or parallel to it.
  • chord lengths of the wing profiles of the underside of the body decrease from the inside to the outside to zero. • The front ends of the airfoil profile lying on a vertical Ke.74 intersecting in the back plane 70, the 51st The further outside the vertical longitudinal section profile to the underside of the hull, the smaller the distance of the front end 20 of this profile from the apex 18 or 54.
  • FIGS. 12-22 show various embodiments of boat hulls according to the invention; in these embodiments is illustrated the manner in which the "design principle in the context of the he find own thought possible.
  • examples in these embodiments is illustrated the manner in which the "design principle in the context of the he find own thought possible.
  • Fig. 12 shows a construction which is comparable to that shown in Fig. 9, but with the exception that the outer profile runs out at an angle of greater than 4 ° to the horizontal plane of the water at the stern Fig. 12 is peculiar that the outer
  • the profile In relation to its chord length Xa, the profile has a greater value Y max than the mean profile Pm, again in relation to the chord length X m.
  • the outer profile has a larger reserve than the inner profile, ie, relatively speaking, a larger reserve rg than the central profile.
  • the embodiment according to FIG. 15 represents an extreme case of the constructive possibilities, since with this value the outer profile with respect to the Y value is almost zero or zero.
  • FIG. 16 illustrates a profile design in which there is a curve shape of the front profile limitation, that is to say the intersection of the respective front chord values with the horizontal plane; this curve shape is in this case in combination with a curve continuously increasing reserve (value r), which corresponds to a continuous increase in the 'angle'.
  • the value Ymax decreases continuously towards the outside.
  • the so-called reserve r remains the same or that the reserve decreases, while the value Ymax is discontinuous.
  • the present invention is not exclusively limited to sailing boats, ie sailing yachts and dinghies, since the desired flow conditions also apply to other boats, including, among other things, tankers of larger dimensions. Even with such large-sized boats, it is desirable to achieve an optimal gliding behavior with the least resistance.
  • the structural designs according to the invention can also be implemented in certain sub-areas of such boats, in each case based on the length and width of the boat.
  • apex 18 i.e. the area of greatest profile thickness, at a point on the profile, which is even about 50% of the total chord length.
  • the apex of the curved underside of the middle profile has an r-value which is 50% of the chord length, ie the x-value, while the corresponding -points of the profiles existing to the side of the center profile have a value of 40% of the associated chord length lie.
  • a reverse assignment of the r values that is, the values of the so-called reserve (see FIG. 12) is also possible.

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Description

- I. ¬ Bootskörper, insbesondere für SegelJollen und -yachten
Die Erfindung betrifft einen Bootskörper gemäß Gattungsbe¬ griff des Patentanspruches 1.
Bei bekannten Bootskörpern dieser Art verläuft' die Unter¬ seite des Bootes vom Bug bis zu einem tiefsten Punkt un¬ terhalb des Bootes nach unten und steigt von dort zum Heck des' Bootes wieder an, wobei am Auslauf am Heck mit der Ho¬ rizontalebene ein Winkel gebildet ist. Bei einer deratigen herkömmlichen Profilierung des Bootskörpers läuft das Boot mit Verdr-äήgerwirkung, d.h., daß während der Fahrt und auch bei höheren Geschwindigkeiten kein Auftrieb entsteht.
Um Auftriebswirkung zu erzeugen, ist es erforderlich, mit zunehmender Fahrt den Bootskörper am Heck stärker zu be¬ lasten, derart, daß sich das- Profil des Bootskörpers ge¬ genüber der Wasseroberfläche anstellt. Ein derartiges An¬ stellen des Bootskörpers bringt eine Erhöhung des Widerstan¬ des mit sich, gegen welchen das' Boot fährt; darüber hinaus läuft das Boot im Bereich der Gleitgeschwindigkeit verhält¬ nismäßig instabil und ist nur sehr schwer zu manövrieren.
Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen Bootskörper so zu gestalten, daß der eigentliche Gleitvorgang bereits sehr früh einsetzt; dabei- sollen bei der Fahrt - auch bei geringer Fahrt -. die auf die Bootsun- terseite wirkenden Kräfte den Bootskörper anheben und da¬ durch das Gleiten herbeiführen, ohne daß eine winklige An¬ stellung des Bootskörpers insgesamt erforderlich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale -nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1. Die Ausgestaltung des Bootskörpers in Form der Unterseite eines Tragflügelprofils bietet den Vorteil, daß bei gerin¬ gen Geschwindigkeiten die sogenannte "Gleitfahrt1' erreicht wird. Hierbei verläuft die Strömungsrichtung des' Wassers mit Bezug auf den Bootskörper im Bereich des Hecks paral¬ lel zur Unterfläche des Bootes, der Anstellwinkel ist an
I dieser Stelle also praktisch Null, was eine entsprechende Reduzierung des Widerstandes bedeutet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbei¬ spielen- unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig.. 1 ist ein Flugzeugtragflächenprofil, dessen unter¬ halb der Sehne befindliche Gestaltung derjenigen des Bootskörpers nach der Erfindung - zumindest in einer Längszone - entspricht;
Fig. 2 und 3 „sind Seitenansichten von erfindungsgemäßen Bootskörpern, insbesondere für Segeljollen;
•Fig. 4 gibt den zur Konstruktion ach Fig. 3 zugehörigen Grundriß wieder;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht von Linie 5-5 in Fig. 4;
■ Fig. 6 gibt links- und rechtsseitig verschieden gestal¬ tete Bootskörper im Bereich senkrechter Querschnit¬ te wieder;
Fig. 7 gibt links- und rechtsseitig Schnittansichten wei¬ terer Bootskörper nach der Erfindung wieder; Fig. 8 gibt Kennlinien für sieben verschiedene Bootskör¬ per nach der Erfindung wieder;
Fig. 9 gibt eine in Unteransicht gesehene Hälfte des in Fig. 2 veranschaulichten Bootskörpers .wieder, wo¬ bei die relative Zuordnung der Kennlinien veran¬ schaulicht ist;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht von Linie 10-10 in Fig. 9;
Fig. 11 ist eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung eines weiteren Bootskörpers nach der Erfindung;
Fig. 12 '- 22 geben Kennlinien von Bootskörpern nach wei- ' ' ' teren Ausführungsformen der Erfindung wieder.
In Fig. 1 ist ein asymmetrisches Profil e.ner Flugzeug¬ tragfläche gezeigt, d.h. 'ein Profil, das oberhalb der Seh¬ ne S andere Y-Werte aufweist.als unterhalb der Sehne S. Hierbei ist die Sehne'S 'die Gerade, welche das vordere Ende des Profils mit dem hinteren Ende desselben verbin¬ det.
In Fig. 2 ist in Seitenansicht der Bootskörper einer Se¬ geljolle bzw. -yacht gezeigt. Die Unterseite dieses Boots¬ körpers nach der Erfindung ist so geformt, daß während der Fahrt Auftrieb erzeugende Kräfte entstehen, ohne daß eine Anstellung des Bootes erforderlich ist. Der Schwerpunkt des Bootes ist so gelegen, daß das Heck 10 des unbelaste¬ ten Bootes nicht unter die Horizontalebene 12 des Wasser¬ spiegels reicht. In mlridestens einer unter der Horizontal¬ ebene 12 liegenden Längszone hat die Unterseite des Boots- körpers dasselbe senkrechte Längsschnittprofil 14, das auch die Unterseite der Flugzeugtragfläche in Fig.- 1 aufweist. Dieses Profil verläuft im Bereich 16 tangen- tial zur Horizontalebene 10 des Wasserspiegels,' während die Sehne S des Tragflächenprofils in der Horizontalebe¬ ne 12 des Wasserspiegels liegt. Der Anstellwinkel der Bootsunterseite im Bereich 16 ist infolgedessen Null oder nahezu Null. Auf diese Weise ist ein sehr geringer Fahrt¬ widerstand bei allen Geschwindigkeiten gegeben, da das Boot* die vorgeschriebene Relativlage bei allen Geschwin¬ digkeiten im wesentlichen beibehält. Der in Fig. 2 ge¬ zeigte Bootskörper gerät bereits bei sehr geringen Ge¬ schwindigkeiten in Gleitfahrt. Wenn das der Fall ist,
* befindet sich der Bootskörper im wesentlichen in seiner gesamten Länge im Bereich der halben Wellenlänge der er¬ zeugten Bugwelle, wobei das Wasser im Bereich 16 im we¬ sentlichen parallel zur Bootsunterseite strömt. Der Schei¬ telpunkt 18 der gewölbten Unterseite des Bootskörpers,
- also der Punkt, bei welchem die Abmessung Y den Höchst¬ wert besitzt, liegt dichter am Bug als am. Heck. Insbeson¬ dere kann der Abstand des Scheitelpunktes 18 vom -orderen Ende 20 der Sehe S weniger als 40% der gesamten Sehnen¬ länge betragen. Hierbei ergibt sich eine besonders gün¬ stige Strömung im Bereich von Fahrgeschwindigkeiten bis zu 40 Knoten.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird Y etwa beim Punkt 22 zu Null. Dort erreicht also das Längs¬ schnittprofil 14 die Sehne S tangential. Zwischen den ' Punkten 10 und 22 verläuft die Unterseite des Bootes parallel zur Horizontalebene 12. Dabei kann der Abstand der Punkte 10 und 22 5%- 25% der Länge der Sehne S be¬ tragen, die sich vom Heck 10 bis zum vorderen Ende 20 des Längsschnittprofils 14 erstreckt-. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Heck 10 mit dem Punkt 22 zusammen- fallen zu lassen. Die in Fig. 2 gezeigte Gestalt, bei. der sich das Heck 10 in erheblichem Abstand hinter dem Punkt 22 befindet, bietet besondere Vorteile für höhere Geschwin- digkeitsbereiche von mehr als 15 - 20 Knoten. Diese Vor¬ teile bestehen darin, daß die Sehne S ihre Lage.- parallel zur Horizontalebene 12 beibehält und keinen größeren An¬ stellwinkel benötigt, welcher zu größeren Widerständen führen würde.
Nach vorn ist das lotrechte Längsschnittprofil der Unter- seite.des Bootskörpers bis über die Horizontalebene 12 des Wassers mit unveränderter oder nur wenig veränderter Krümmung bis zu einem Punkt 24 fortgeführt. Der weitere Verlauf richtet sich nach der Gestalt des Bugs, für den verschiedene Formen in Fig. 3 gestrichelt angedeutet sind.
Fig. 1 zeigt gestrichelt, daß das lotrechte Längsschnitt- profil 14 der Unterseite nach vorn mit unveränderter oder nur wenig veränderter Krümmung fortgesetzt ist. Dabei er¬ gibt sich dann ein Tragflächenprofil ohne Nasenradius. Es kann jedoch auch ein vorn abgerundetes Profil mit Na¬ senradius verwendet werden, wie es ebenfalls in Fig. 1 bei 26 dargestellt ist.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der Bootskörper eine scowähnliche Rumpfform hat. Bei dieser Ausführungsform stimmen alle Längsschnitt- profile der Bootsunterseite zwischen den parallelen lot¬ rechten Ebenen 28 und 30 überein. Diese Längsschnittpro¬ file haben also die gleiche Sehnenlänge und die gleichen Y-Werte. Würde der Bootskörper seitlich von den Ebenen 28 und 30 begrenzt, dann käme es zu einem unvermittelten, rechtwinkligen Austreten der Seitenwandung aus der Wasser¬ oberfläche. Um das zu vermeiden, ist der Bootskörper seit-
*•**-• lieh über die Ebenen 28 und 30 hinaus verbreitert und dort
OMPI so gestaltet, wie es in Fig. 5 in drei verschiedenen For men in einem lotrechten Querschnitt des Bootskörpers dar gestellt ist. So zeigt Fig. 5 rechts, daß dort die Seite wand des Bootskörpers abgerundete Spanten 32 aufweist. I Fig. 5 sieht man links eine Seitenwand mit einfachen sch gen Spanten 34 oder geknickten Spanten 36.
Diese in Fig. 4 gezeigte Gestalt der unter -der Wasserspi gelebene liegenden Unterseite des Bootskörpers ist jedoc nicht für alle Bootsformen die am besten geeignete, da -sich *die Boote mehr oder weniger um eine horizontale mit lere Achse bewegen. Durch diese Bewegung wird die Auftri erzeugende, vom Wasser berührte Profilfläche mehr oder w niger,symmetrisch oder asymmetrisch verändert. Dabei muß der Einfluß der Seitenwand berücksichtigt werden, welche nicht mehr der im Anspruch 1 angegebenen Längszone der U terseite des Bootskörpers zuzurechnen ist. Um nun genaue gegenüber der Mitschiffsebene genauer definierte Tragflä chenanordnungen zu erhalten, bei denen die Profilsehnen¬ ebene die* asserlinie in einem vorher festgelegten Winke schneidet, empfiehlt sich die in Fig. 6 gezeigte Ausgest tung. Die linke Hälfte dieser Figur zeigt einen lotrecht Querschnitt "durch einen Bootskörper, bei welchem die im Anspruch 1 angegebene Längszone der Unterseite des Boots körpers auf eine schmale,die lotrechte Längsmittelebene 38 aufnehmende Zone 40 beschränkt ist. Mithin gilt es nu für diese Zone 40, daß die Sehne des Tragflächenprofils der Horizontalebene 12 liegt. Die in größerem Abstand vo der Längsmittelebene 38 verlaufendenLängsschnittprofilen der Unterseite des Bootskörpers haben zwar dieselbe Ge¬ stalt wie das Längsschnittprofil in der Zone 40, doch ha ben sie verschiedene Höhenlagen. Ihre Sehnen liegen näm¬ lich in Flächen 42, die nach den Bootskörperseiten 44 hi ansteigen. Bei den Ausführungsformen, die rechts und lin in Fig. 6 gezeigt sind, stellen die Flächen 42 Ebenen da Die Bootskörperseiten 44 können gerade Spanten haben, wi in Fig. 6 links gezeigt, oder auch gebogene Spanten* 46,
O P wie in Fig. 6 rechts gezeigt. Auch bei diesen Ausführungs¬ formen liegen die Scheitelpunkte der Längsschnittprofile der Bootsunterseite auf einer gemeinsamen Querebene des Bootskörpers, wie in Fig. 4, welche diese gemeinsame Querebene 5-5 wiedergibt.
Auch insofern besteht eine Übereinstimmung mit dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, als das lotrechte Längsschnittprofil der Bootskörperunterseite in allen lotrechten Längsebenen übereinstimmend gestaltet ist.
In Fig. 7 sind zwei Ausführungsformen dargestellt, bei denen die Flächen 42 nicht eben, sondern geknickt sind. Dabei bilden die Knicklinien 48 Gerade, die parallel zur lotrechten Längsmittelebene 38 des Bootskörpers verlaufen.
Weitere verwickelte, mehrfach geknickte Tragflächenan¬ ordnungen sind in Fig. 8 angegeben. Die dort wiederge¬ gebenen Kennlinien stellen die Flächen 42 dar, in denen die .Sehnen S des lotrechten Längsschnittprofils der Boots¬ körperunterseite liegen. Die Linie A ist zweimal geknickt, nämlich bei 48 und 50. Die Linie B ist ebenfalls zweimal geknickt und verläuft von der lotrechten Längsmittelebene 38 aus erst schwach und dann stärker aufwärts und außer¬ halb der Knicklinie 50 entweder aufwärts oder abwärts. Die Linie C zeigt eine Fläche 42, die von der lotrechten Längs¬ mittelebene 38 aus zunächst schwach abwärts und außerhalb der Knicklinie 48 aufärts verläuft. Die Linie D ähnelt der Linie C,hat aber eine zweite Knicklinie 50 und kann jen- ■ seits dieser Knicklinie drei verschiedene- Richtungen ein¬ nehmen.
Auf der rechten Seite der Fig. 8 sind Ausführungsformen gezeigt, bei der die Fläche 42, in der sich die Sehnen S der Tragflächenprofile der Bootsunterseite befinden, ge¬ krümmt sind. Diese gekrümmten Flächen 42 haben gerade Man¬ tellinien, die parallel zur lotrechten Längsmittelebene 38 des Bootskörpers verlaufen.
_ QMPI Λy. .IPO - . & Diese gekrümmten Flächen 42 sind' der Einfachheit halber ohne Bezugnahme auf die Horizontalebene 12 des Wasser¬ spiegels dargestellt. Die relative Lage des Wasserspie¬ gels zum Bootskörper ist allein von dem Volumen vom Krängungswinkel, von der Stabilität, von der angestreb¬ ten benetzten Oberfläche und von dem erstrebenswerten Gleitwinkel abhängig. Diese Faktoren ändern jedoch im Prinzip nichts an der Bauart.
Analog der Anordnung der Tragflächen bei Flugzeugen besteht die weitere Möglichkeit, die tragenden Flächen der Bootskörperunterseite statt nach oben, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, nach hinten zu pfeilen. Das sei . nunmehr mit Bezug auf die Figuren 9 - 11 erläutert.
Fig. 9 zeigt die Unterseite des in Fig. 2 veranschaulich¬ ten Bootskörpers. Die lotrechte Längsmittelebene 38 ist in Fig. 9 als eine Gerade angegeben, unter der strich¬ punktiert das Längsschnittprofil 14 eingezeichnet ist. Dort befindet sich der Scheitelpunkt 18 in der lotrech¬ ten Querebene 52.
In der Längsebene 54, die parallel zur Ebene 38 verläuft, hat die unter- der Wasserspiegelebene liegende Unterseite des Bootskörpers das Längsschnittprofil 56, das nicht nur eine wesentlich* kürzere Sehne S als das Längsschnitt¬ profil 14 hat, sondern am Scheitelpunkt 58 auch einen wesentlich kleineren Höchstwert von Y, der sich in der Querebene 60 befindet, die weiter zum Heck zu gelegen ist als die Querebene 52. In der lotrechten Längsebene 62, die sich parallel zu den Längsebenen 54 und 38 ersteckt, hat die unter der Wasserspiegelebene liegende Unterseite des Bootskörpers ein noch kürzeres Tragflächenprofil mit dem Scheitelpunkt 64, an welchem sich Y ax befindet, das noch kleiner ist als das am Scheitelpunkt 58. Auch liegt der Scheitelpunkt 64 in einer Querebene 66, die sich noch dichter am Heck befindet als die Querebene 60.
Die drei Scheitel 18, 58 und 64 liegen in einer lotrechten Ebene 51, die mit der Querebene 52 den Winkel? einschließt.
über der Horizontalebene 12 des Wasserspiegels hat der Bootskörper am Heck eine Rückseite 70, die zur Horizontal¬ ebene 12 geneigt verlaufen kann. Sie kann auch zur lotrech¬ ten Längsmittelebene 38 geneigt verlaufen, wie durch die beiden Winkel ]H in Fig. 9 angegeben ist.
Ein wichtiger Wert für die Pfeilung des Profils ist also der Winkel ° , den die Flächen 51 und 52 einschließen.
Während bei der Ausführungsform der Fig. 9 die Fläche 51 eine Ebene ist, besteht auch die Möglichkeit, sie geknickt verlaufen zu lassen. Das bedeutet, daß die drei Scheitel¬ punkte 18, 58 und 64 eine gekrümmte Verbindungslinie haben. Haben die Profile in den drei Längsebenen 38, 54 und 62 dasselbe Verhältnis der Länge zur Dicke, und verringert - sich die Länge ihrer- Sehnen S mit zunehmendem Abstand von der Mittelebene 38, dann werden die absoluten Werte von X und Y zur Seite des Bootes hin kleiner. Daraus folgt auch dann, .wenn die Sehnen S in derselben Horizontalebene lie¬ gen, daß der Bootsboden nach außen hin ansteigt. Diese Wirkung kann dadurch gesteigert werden, daß die Sehnen S statt in der gleichen Höhenlage in den Ebenen 42 der Fig. 6 - 8 angeordnet werden.
Wie bereits beschrieben, kann die Rückseite 70 unterschied¬ lich gestaltet sein. Der Winkel^H kann positiv oder nega¬ tiv gestaltet sein oder Null betragen.
Verläuft die Ebene 51 in einer Kurve, so daß die Profil- länge X nach außen ungleichmäßig abnimmt, dann ^bildet der Boden des Bootes ebenfalls eine gekrümmte Fläche" von der Horizontalebene aus betrachtet in vertikaler Richtung. Schon bei kleineren Winkeln Ϋ kommt es zur Verwindung des Bootsbodens, da je nach ausgewählten Profilverhältnissen die Größe Y in Richtung auf den Seitenbereich in ihrer Größe- zunehmen kann, wie es in Fig. 10 die Linie 80 zeigt. Soll dies vermieden werden, ist eine schwächere Pfeilung oder Deltaflügelkonstruktion angezeigt. Die Verwindung kann je¬ doch auch erzeugt werden, indem die Profilsehnenebene 42 von der .Seite gesehen ebenfalls verwunden wird. Durch ent¬ sprechende Auswahl eines positiven oder negativen Anstellwin¬ kels der Profilsehnenebene außen, kann die Verwindung des Bootsbodens bei festliegendem WinklelVebenfalls reguliert werden. Diese Möglichkeiten sind vor allem für Gleitboote und Mehrrumpfboote von Interesse.
Bei der in.den Fig. 3 - 5 gezeigten Ausführungsform liegt nicht nur die Sehne S des Tragflächenprofils in der lot¬ rechten Längsmittelebene 38, - sondern auch die Sehnen der Tragflächenprofil'e in den parallel dazu verlaufenden Ebenen, z.B. in den Ebenen 28 und 30 in der Horizontalebene 12 des Wasserspiegels. Abweichend von dieser Form des Boots¬ körpers ergibt sich eine Verwindung -der Profilsehnenebene 42 dadurch, daß die Unterseite des Bootskörpers nur in seitlichen Längszonen die im Anspruch 1 angegebene Gestalt hat, bei der die Sehne des Bodenprofils in der Horizontal¬ ebene des Wasserspiegels liegt, während zwischen diesen seitlichen Längszonen in einer mittleren Zone die Sehnen einen positiven oder negativen Anstellwinkel haben, also nicht in der Horizontalebene des Wasserspiegels liegen. Dabei sind fließende Übergänge zwischen den folgenden Mög-
*• lichkeiten durchführbar:
(1) Die Profilsehnen liegen* in einer* mittleren Zone in der Horizontalebene des Wasserspiegels aber weiter außen bilden sie einen positiven oder negativen Winkel mit Horizontalebene. (2) In einer mittleren Zone haben die Profilsehnen einen positiven, oder negativen Winkel zur Horizontalebene und weiter außen verlaufen die Sehnen in der Horizontalebene des Wasserspiegels oder parallel dazu.
Weiterhin besteht die Mögichkeit, alle Profilsehnen mehr oder weniger zur Wasserlinienebene positiv als auch nega¬ tiv anzustellen.
Bei der ^n Fig. 11 gezeigten Gestalt des Bootskörpers neh¬ men die Sehnenlängen der Tragflächenprofile der B otskör- perunterseite von innen nach außen bis auf Null ab. Die • vorderen Enden der Tragflächenprofile liegen auf einer lotrechten Ebene.74, welche die Ebene 51 in der Rückseite 70 schneidet. Je weiter außen das lotrechte Längsschnitt¬ profil zur Bootskörperunterseite liegt, um so geringer wird daher der Abstand des vorderen Endes 20 dieses Pro¬ fils vom Scheitel 18 bzw. 54.
In den Figuren 12 - 22 sind verschiedene Ausführungsfor¬ men von Bootskörpern gemäß der Erfindung dargestellt; bei diesen Ausführungsformen ist veranschaulicht, auf welche Weise das" Gestaltungsprinzip im Rahmen des der Er¬ findung eigenen Gedankens möglich ist. So stellt bei-
_spielsweise Fig. 12 eine Konstruktion dar, welche dem in Fig. 9 dargestellten vergleichbar ist, jedoch mit der Ausnahme, daß das äußere Profil mit einem Winkel von grö¬ ßer als 4° zur Horizontalebene des Wassers am Heck aus¬ läuft.Dem Profil nach Fig. 12 ist eigen, daß das äußere
' Profil im Verhältnis zu seiner Sehnenlänge Xä einen grö¬ ßeren Wert Y max besitzt als das mittlere Profil Pm, wiederum bezogen auf die Sehnenlänge X m. Außerdem be¬ sitzt das äußere Profil .eine größere Rücklage als das innere Profil, d.h. relativ gesehen, eine größere Rück¬ lage rg als das mittlere Profil aufweist. Bei der Rück-
• ÖREAl/* O PI läge handelt es sich jeweils um das Maß von der Spitze bis zum- Schnittpunkt des Wertes Ymax. Infolge dieser Gestal- ' tungsmöglichkeit können jedwede Anpassungen an verschiedene Erfordernisse vorgenommen werden: So kann man im Rahmen des der Erfindung eigenen Profil- und Konstruktibnsprinzips jede erwünschte Verdrängung und Schiffsform (z.^B. schmales Heck, breites Heck etc.) erreichen.
Einen Extremfall der konstruktiven Möglichkeiten stellt die Ausführungsform nach Fig. 15 dar, da bei diesem Wert das äußere Profil hinsichtlich des Y-Wertes nahezu Null oder Null ist.
Fig. 16 veranschaulicht eine Profilgestaltung, bei welcher eine Kurvenform der vorderen Profilbegrenzung, also des Schnittpunktes der jeweils, vorderen Sehnenwerte mit der Horizontalebene, besteht; diese Kurvenform besteht hier¬ bei in Kombination mit einer kurvenförmig kontinuierlich zunehmenden Rücklage (Wert r) , was einer kontinuierlichen Vergrößerung des 'Winkels ψ entspricht. Der Wert Ymax nimmt gleichzeitig kontinuierlich nach außen ab. Als Vari¬ ation besteht die Möglichkeit, daß die sogenannte Rücklage r gleichbleibt bzw. daß die Rücklage abnimmt, während der Wert Ymax diskontinuierlich ist.
Die weiteren Figuren veranschaulichen die im Rahmen der Erfindung möglichen Variationen der .Profilgestaltung, wo¬ bei die Profil-Verbindungslinien die veranschaulichten Fi¬ guren einnehmen können. Auch hierbei sind ausgehend von den Bestirnmungsgroßen Verdrängung, Gewicht, Geschwindig¬ keit etc. diejenigen Profilpunkte bestimmbar, bei welchen die erwünschte Gleiteigenschaft des Bootes ohne erforder¬ liche Anstellung der Bootunterseite ermöglicht ist.
■ -OMPI Die vorliegende Erfindung ist nicht ausschließlich -auf Segelboote, d.h. Segelyachten und -Jollen beschränkt, da die erwünschten Strömungsverhältnisse auch bei ande¬ ren Booten zutreffen, so u.a. auch bei Tankern größerer Ausmaße. Auch bei derartigen großdimensionierten Booten ist es erwünscht, ein optimales Gleitverhalteri bei ge¬ ringstem Widerstand herbeizuführen. Die konstruktiven Gestaltungen nach der Erfindung können hierbei auch in bestimmten Teilbereichen derartiger Boote verwirklicht werden, jeweils bezogen auf Bootslänge und Bootsbreite.
Im Rahmen des der Erfindung eigenen allgemeinen Gedankens ist es bei bestimmten Bootsformen strömungsgünstig, den Scheitelpunkt 18 d.h. den Bereich größter Profildiσke, an einen Punkt des Profils zu legen, welcher sogar etwa 50 % der gesamten Sehnenlänge beträgt. Es kann hierbei z.B. der Scheitelpunkt der gewölbten Unterseite des mittleren Profils einen r-Wert besitzen, welcher 50 % der Sehnenlänge, also des x-Werts beträgt, während die ent¬ sprechenden -Scheitelpunkte der seitlich zum .Mittelprofil bestehenden Profile auf einem Wert von 40 % der zugehörigen Sehnenlänge liegen. Für bestimmte Strömungs- und Belastungs¬ verhältnisse ist auch eine umgekehrte Zuordnung der r-Werte, also der Werte der sogenannten Rücklage (siehe Fig. 12) möglich. —

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Bootskörper, insbesondere für Segeljollen und -yachten, mit einer solchen Gestalt seiner Unterseite, daß bei Fahrt ein Auftrieb entsteht, und mit einer sol¬ chen Lage des Schwerpunktes, daß das Heck des unbelaste¬ ten Bootes .nicht wesentlich unter die Horizontalebene des Wasserspiegels reicht, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer unter der Horizontalebene (12) des Wasserspiegels liegenden Längszone der Unterseite des Bootskörpers das senkrechte Längsschnittprofil (14) dem Profil der Unterseite einer Flugzeugtragfläche ent¬ spricht und in Richtung des Hecks im wesentlichen tan- gential zur Horizontalebene (12) des Wasserspiegels ver¬ läuft, und da die Sehne (S) wenigstens dieses Tragfiä- cheήprofils (14) in der Horizontalebene (12) des Wasser¬ spiegels liegt.
2. Bootskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelpunkt (18, 58) der gewölbten Unterseite
* -O H des Bootskörpers dichter am Bug (24) als am Heck (10) liegt.
3. Bootskörper nach Anspruch 1 oder.2, dadurch 'ge¬ kennzeichnet, daß sich das Längsschnittprofil (14) im Bereich des Hecks an die Horizontalebene (12) ,des Was¬ serspiegels annähert.
4. Bootskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der,Bereich (16) tangentialer Annäherung eine 'Länge von 5-25% der Gesamtlänge des Bootskörpers besitzt.
5. Bootskörper nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte* Längsschnittprofil (14) nach vorne bis über die Wasserspiegelebene mit un¬ veränderter oder nur wenig veränderter Krümmung zur Bil¬ dung des Bootsbugs fortgesetzt ist.
6. Bootskörper nach einem der Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschnittprofile (14) paral¬ lele, senkrechte Längsschnitte der unter der Wasserspie¬ gelebene liegenden Zone -der Unterseite des Bootskörpers übereinstimmen, und daß ihre Scheitelpunkte (18) in einer gemeinsamen Querebene des Bootskörpers liegen.
7. Bootskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehne (S) des Längsschnittprofils (14) der lot¬ rechten Längsmittelebene (38) als auch die Sehnen (S) der Längsschnittprofile der parallel dazu verlaufenden Ebenen (28, 30) in der Horizontalebene (12) des Wasser¬ spiegels verlaufen.
8. Bootskörper" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die in der senkrechten LÄngsmittelebene (38) oder dicht daneben befindlichen Sehnen (S) des tragflächenar¬ tigen Bootspröfils in der Horizontalebene (12) des Wasser-
O PI spiegeis liegen, während die Sehnen (S) der außerhalb liegenden Längsschnittprofile verschiedene Höhenlagen einnehmen, d.h. in Flächen (42) liegen, die nach-1 den Bootskörperseiten hin über die Horizontalebene des Wasserspiegels ansteigen.
9. Bootskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dort genannten Flächen (42) geknickt sind, wo¬ bei die Knicklinien (48, 50) parallel zur lotrechten Längsmittelebene (38) des Bootskörpers verlaufende Ge- räden bilden.
10. Bootskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die -dort genannten Flächen (42) gekrümmt sind, wobei sie gerade, parallel zur lotrechten Längsmittelebene des Bootskörpers verlaufende Mantellinien haben.
11. Bootskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelpunkte (18, 58, 64) der in verschiedenen Abständen von der lotrechten Längsmittelebene (38) des Bootskörpers verlaufenden'•Tragflächenprofile auf einer Linie (51) liegen, die mit einer lotrechten Querebene
(52) des Bootskörpers einen spitzen Winkel ( ψ) ein¬ schließt.
12. Bootskörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dort genannte Linie (51) gerade, geknickt oder gekrümmt verläuft.
13." Bootskörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heckkante seiner Unterseite mit der rechtwinklig zur lotrechten Längsmittelebene und zu der dort befindli¬ chen Sehne des Tragflächenprofils verlaufenden Ebene einen Winkel ( * ) bildet, der Null beträgt oder einen positiven oder einen negativen Wert hat.
14. Bootskörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Heck (70) der Bootsboden eine gekrümmte Unterfläche, von der Horizontalebene aus betrachtet, in vertikaler Richtung aufweist.
15. Bootskörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Heck der Bootsboden eine Verwindung aufweist, bei der je nach ausgewählten Profilverhältnissen die Höhe des Tragflächenprofils in Richtung auf den Seitenbereich in seiner Größe zunehmen kann.
16. Bootskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Unterseite in seitlichen Längszonen die bean¬ spruchte Gestalt hat, aber dazwischen in einer mittleren Zone die Sehnen einen positiven oder negativen Anstell¬ winkel haben.
17. Bootskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Unterseite in.einer mittleren Zone die bean¬ spruchte Gestalt hat, aber in seitlichen Zonen die Sehnen einen positiven oder negativen Anstellwinkel haben.
_OMPI 1PO >_
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