WO2001079055A1 - Water vehicle - Google Patents

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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a watercraft with static and dynamic buoyancy, which has high maneuverability at high speed, with a hull, with at least one keel and with at least one drive.
  • watercraft have a wide variety of hull shapes.
  • the operational readiness is also largely retained in the event of a drive system failure, whereby the two-screw drive also enables better maneuvering properties.
  • DE C 36 39 175 describes a ship's hull for small vehicles and high speeds, the ship's hull below the floating water line consisting of a bulge-shaped displacement body that extends almost over the entire length of the ship, which is slender in the bow, and then aft over about two thirds the length of the ship thickens evenly, then narrows again towards a large central propeller and onto which a ship shape with a V-shaped frame character shoots, which in its rear area merges into a tunnel that covers the bead body and the propeller, so that there is a strongly concave trough-shaped shape above the bead.
  • the hull comprises on the one hand a curved lower wall and on the other hand a substantially flat upper wall or ceiling.
  • the lower curved wall of the ship's hull can have the shape of a spherical cap or a central part in the form of a spherical cap and have a protruding edge on its periphery, the generatrix of which has a smaller radius of curvature than the spherical cap.
  • This watercraft primarily serves to surf on the water with a sail attached to a standing mast, which is arranged along the axis of rotation of the ship's hull.
  • a vertical shaft is provided, in which the vertical transmission shaft of an outboard motor is inserted with a propeller.
  • From EP-Al-0242408 is a sailboat with a predominantly closed boat hull, at least one mast tree supported in the boat hull and one
  • This sailboat is said to have a high level of seaworthiness and a hull with high strength, high positional stability and independent erectability after capsizing.
  • the shape of the boat hull is determined by cross sections on the Form pointed triangles, in particular equilateral triangles with convexly curved sides and shrink continuously or approximately to the size of the points in the direction of the bow and stern, so that the three corners of the three corners meet and a body largely symmetrical about its main axes , in particular an ellipsoid.
  • the outline of the boat hull can correspond approximately to an ellipse in side view or plan view.
  • the object of the present invention is to provide a watercraft with static and dynamic buoyancy, which has high maneuverability at high speed, which improved
  • a watercraft with static and dynamic buoyancy which has high maneuverability at high speed;
  • the watercraft has a hull with a lower and an upper half, furthermore at least one keel and at least one drive, the hull being essentially elliptical in longitudinal section and in plan view.
  • the fuselage is also essentially elliptical in cross section through the center point of the longitudinal axis, the axes of all ellipses being unequal are.
  • the lower and the upper half of the fuselage are preferably symmetrical.
  • the advantage of reduced hull resistance is achieved by generating small entry angles in the submerged bow , as well as the generation of a post-flow field which is uniform in the axial, radial and tangential direction while at the same time reducing an oblique flow.
  • This improvement in the flow properties of the ship's hull also has the advantage of reduced cavitation and the resulting noise and vibrations.
  • the watercraft is particularly agile even at high speeds with a reduced risk of capsizing.
  • Figure 2 shows an axial section along the longitudinal axis
  • FIG. 3 is a plan view. In the figures, the same parts are provided with the same reference symbols.
  • the watercraft designed according to the invention with static and dynamic buoyancy is provided with a hull 1, which is provided on its underside with at least one keel 4, and with at least one drive 5.
  • a control or command station 3 is provided on its top for receiving an or several observers, this control position 3 for example when hunting large fish also with a weapon 6, such as. B. a harpoon can be provided.
  • the fuselage has an essentially ellipsoidal shape.
  • the fuselage also has an essentially ellipsoidal shape in axial section along the longitudinal axis 2.
  • FIG. 3 shows a plan view of the watercraft according to the invention, it being clear from this figure that the shape of the hull 1 is also essentially ellipsoidal in plan view.
  • Such a watercraft is simple and inexpensive to manufacture; it is particularly characterized by high maneuverability at high speed, making it suitable for a wide range of applications.

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Abstract

The invention relates to a water vehicle with static and dynamic buoyancy, which has excellent maneuverability at high speeds. Said water vehicle has a hull which is essentially ellipsoidal in shape as seen in a radial section through the central point of the longitudinal axis, which is essentially ellipsoidal along the longitudinal axis as seen in an axial section and which is also essentially ellipsoidal as seen from above.

Description

Wasserfahrzeug water craft
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit statischem und dynamischem Auftrieb, das eine hohe Wendigkeit bei großer Geschwindigkeit aufweist, mit einem Rumpf, mit mindestens einem Kiel und mit mindestens einem Antrieb.The present invention relates to a watercraft with static and dynamic buoyancy, which has high maneuverability at high speed, with a hull, with at least one keel and with at least one drive.
Wasserfahrzeuge weisen je nach ihrem Einsatzzweck die unterschiedlichsten Rumpfformen auf. Dabei werden schnelle, kleine Schiffe, insbesondere Motorboote aber auch Aufklärungsschiffe für den Verteidungsfall, vorwiegend als Mehrschrauber gebaut, da mit einer Zwei- oder Vier- Schrauberanordnung die Kavitations-Tendenz der Propeller reduziert und eine hydrodynamische Ungleichförmigkeit des Antriebs vermieden werden soll. Bei Zweischraubern bleibt die Betriebsbereitschaft außerdem bei Ausfall einer Antriebsanlage weitgehend erhalten, wobei zusätzlich der Zweischrauben-Antrieb bessere Manövriereigenschaften ermöglicht .Depending on their intended use, watercraft have a wide variety of hull shapes. Fast, small ships, especially motor boats, but also reconnaissance ships for defense, are mainly built as multi-screwdrivers, since the propeller cavitation tendency is reduced with a two- or four-screwdriver arrangement and a hydrodynamic irregularity of the drive is to be avoided. In the case of two screwdrivers, the operational readiness is also largely retained in the event of a drive system failure, whereby the two-screw drive also enables better maneuvering properties.
Der Mehrschrauben-Antrieb ist jedoch in den letzten 20 Jahren fast vollständig aufgegeben worden, weil von dem Einschrauber sowohl eine Einsparung im Bereich der Herstellungskosten als auch eine Einsparung im Bereich der Brennstoffkosten im Vordergrund stand. Außerdem sind die Steuereigenschaften von mit einem Antrieb versehenen Wasserfahrzeugen bei langsamer Fahrt wesentlich besser als bei mit zwei Antrieben versehenen Wasserfahrzeugen, wenn diese mit einem Mittelruder ausgestattet sind. Um eine möglichst hohe Wendigkeit bei großer Geschwindigkeit zu erzielen, wurde bereits eine Vielzahl von Rumpfformen vorgeschlagen, wobei versucht wurde, die Stromungseigenschaften zu verbessern. So beschreibt die DE C 36 39 175 einen Schiffsrumpf für kleine Fahrzeuge und hohe Geschwindigkeiten, wobei der Schiffsrumpf unter der Schwimmwasserlinie aus einem sich nahezu über die gesamte Schiffslange erstreckenden wulstformigen Verdrangerskorper besteht, der im Vorschiff schlank ist, sich dann nach hinten über etwa zwei Drittel der Schiffslange gleichmaßig aufdickt, sich dann in Richtung auf einen großen Mittelpropeller hin wieder verjungt und an den sich nach oben eine Schiffsform mit V-formigem Spantcharakter anschießt, die in ihrem hinteren Bereich in einen Tunnel übergeht, der den Wulstkorper und den Propeller überdeckt, sodass dort oberhalb des Wulstes eine stark konkave muldenförmige Form entsteht.However, the multi-screw drive has been abandoned almost completely in the last 20 years because the screwdriver focused on both savings in the area of manufacturing costs and savings in the area of fuel costs. In addition, the control properties of propulsion-driven watercraft are much better at slow speeds than water-propelled watercraft if they are equipped with a center rudder. In order to achieve the greatest possible maneuverability at high speed, a large number of hull shapes have already been proposed, an attempt being made to improve the flow properties. For example, DE C 36 39 175 describes a ship's hull for small vehicles and high speeds, the ship's hull below the floating water line consisting of a bulge-shaped displacement body that extends almost over the entire length of the ship, which is slender in the bow, and then aft over about two thirds the length of the ship thickens evenly, then narrows again towards a large central propeller and onto which a ship shape with a V-shaped frame character shoots, which in its rear area merges into a tunnel that covers the bead body and the propeller, so that there is a strongly concave trough-shaped shape above the bead.
Hiermit wird eine Reduzierung des Rumpfwiderstandes wegen der Verlagerung des Verdrangungsschwerpunktes nach hinten, d. h. durch Erzeugung kleiner Einlaufwinkel im Vorschiff erreicht, sowie ein Fortfall des Widerstandes für die Lagerung der seitlichen Propellerwellen, wodurch der Gesamtwiderstand ebenfalls verringert wird. Eine Verbesserung des Schiffsgutegrades wird durch Ausnutzung des Verdrangernachstromes erreicht und eine Ruckgewinnung der Rotationsenergie aus dem Abstrom des ersten Propellers bei Anordnung eines dahinter angeordneten zweiten Propellers (Contra-Rotating-Propeller) . Ein weiteres Wasserfahrzeug, das in sich abgeschlossene Antriebsmittel aufnehmen und mindestens einen Fahrgast auf dem Wasser befördern kann, wobei der Schiffskörper aus einer sich drehenden schwimmenden Linse besteht, die ihm Form einer Untertasse verleiht, ist aus der DE A 31 20 752 bekannt. Der Schiffskörper umfaßt hierbei einerseits eine gewölbte untere Wand und andererseits eine im wesentlichen flache obere Wand oder Decke. So kann die untere gewölbte Wand des Schiffsrumpfes die Form einer Kugelkalotte aufweisen oder aber einen mittleren Teil in Form einer Kugelkalotte und an seiner Peripherie einen hochragenden Rand aufweisen, dessen Erzeugende einen kleineren Krümmungsradius als die Kugelkalotte besitzt. Dieses Wasser ahrzeug dient in erster Linie dazu, mit einem auf einem eststehenden Mast angebrachten Segel, das längs der Drehachse des Schiffrümpfes angeordnet ist, auf dem Wasser zu surfen. Bei einem in dieser Vorveröffentlichung beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein senkrechter Schacht vorgesehen, in dem die lotrechte Transmissionswelle eines Außenbordmotors mit einer Schiffsschraube eingesetzt ist .This results in a reduction in the hull resistance due to the shifting of the center of displacement towards the rear, ie by generating small entry angles in the bow, and an elimination of the resistance for the mounting of the lateral propeller shafts, which also reduces the overall resistance. An improvement in the level of the ship's cargo is achieved by utilizing the displacer afterflow and recovery of the rotational energy from the outflow of the first propeller when a second propeller is arranged behind it (contra-rotating propeller). Another watercraft that can accommodate self-contained propulsion and can transport at least one passenger on the water, the hull consisting of a rotating floating lens that gives it the shape of a saucer, is known from DE A 31 20 752. The hull comprises on the one hand a curved lower wall and on the other hand a substantially flat upper wall or ceiling. The lower curved wall of the ship's hull can have the shape of a spherical cap or a central part in the form of a spherical cap and have a protruding edge on its periphery, the generatrix of which has a smaller radius of curvature than the spherical cap. This watercraft primarily serves to surf on the water with a sail attached to a standing mast, which is arranged along the axis of rotation of the ship's hull. In an embodiment described in this prior publication, a vertical shaft is provided, in which the vertical transmission shaft of an outboard motor is inserted with a propeller.
Aus der EP-Al-0242408 ist ein Segelboot mit einem überwiegend geschlossenen Bootsrumpf, wenigstens einem im Bootsrumpf abgestützten Mastbaum und einerFrom EP-Al-0242408 is a sailboat with a predominantly closed boat hull, at least one mast tree supported in the boat hull and one
Steuerrudereinrichtung bekannt. Dieses Segelboot soll eine hohe Seetüchtigkeit und einen Rumpf mit hoher Festigkeit, hoher Lagestabilität und selbständiger Aufrichtbarkeit nach dem Kentern aufweisen. Hierzu wird die Form des Bootsrumpfes durch Querschnitte bestimmt, die auf der Spitze stehende, insbesondere gleichseitige Dreiecke mit konvex gekrümmten Seiten bilden und sich jeweils in Richtung zum Bug und zum Heck kontinuierlich bzw. ungefähr auf Punktgröße verkleinern, sodass sich dort die drei der Ecken der drei Ecke enthaltenden Kanten treffen und ein um seine Hauptachsen weitgehend symmetrischer Körper, insbesondere ein Ellipsiod entsteht. Der Umriss des Bootsrumpfes kann hierbei in Seitenansicht oder Draufsicht ungefähr einer Ellipse entsprechen.Rudder device known. This sailboat is said to have a high level of seaworthiness and a hull with high strength, high positional stability and independent erectability after capsizing. For this purpose, the shape of the boat hull is determined by cross sections on the Form pointed triangles, in particular equilateral triangles with convexly curved sides and shrink continuously or approximately to the size of the points in the direction of the bow and stern, so that the three corners of the three corners meet and a body largely symmetrical about its main axes , in particular an ellipsoid. The outline of the boat hull can correspond approximately to an ellipse in side view or plan view.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wasserfahrzeug mit statischem und dynamischem Auftrieb zu schaffen, das eine hohe Wendigkeit bei großer Geschwindigkeit aufweist, das verbesserteThe object of the present invention is to provide a watercraft with static and dynamic buoyancy, which has high maneuverability at high speed, which improved
Strömungseigenschaften besitzt aufgrund eines reduzierten RumpfWiderstandes und das kostengünstig herstellbar ist.Has flow properties due to a reduced fuselage resistance, which is inexpensive to manufacture.
Ausgehend von einem Wasserfahrzeug der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Patentanspruch angegebenen Merkmalen.Starting from a watercraft of the type mentioned in the introduction, this object is achieved with the features specified in the patent claim.
Demnach ist ein Wasserfahrzeug mit statischem und dynamischem Auftrieb vorgesehen, das eine hohe Wendigkeit bei großer Geschwindigkeit aufweist; das Wasserfahrzeug weist einen Rumpf mit einer unteren und einer oberen Hälfte auf, ferner mindestens ein Kiel und mindestens einem Antrieb, wobei der Rumpf im Längsschnitt und in der Draufsicht im wesentlichen ellipsenförmig ist. Erfindungsgemäß ist der Rumpf im Querschnitt durch den Mittelpunkt der Längsachse im wesentlichen ebenfalls ellipsenförmig, wobei die Achsen aller Ellipsen ungleich sind. Vorzugsweise sind die untere und die obere Hälfte des Rumpfes hierbei symmetrisch.Accordingly, a watercraft with static and dynamic buoyancy is provided, which has high maneuverability at high speed; the watercraft has a hull with a lower and an upper half, furthermore at least one keel and at least one drive, the hull being essentially elliptical in longitudinal section and in plan view. According to the invention, the fuselage is also essentially elliptical in cross section through the center point of the longitudinal axis, the axes of all ellipses being unequal are. The lower and the upper half of the fuselage are preferably symmetrical.
Mit der neuartigen Rumpfform für ein Wasserfahrzeug, das beispielsweise als Motorboot für den Regattaeinsatz, als schnelles Aufklärungsboot im Verteidigungsfall oder auch als Überwachungsfahrzeug auf vielbefahrenen Seestraßen zur Vermeidung von Umweltverschmutzungen einsetzbar ist, wird der Vorteil eines reduzierten Rumpfwiderstandes durch die Erzeugung kleiner Einlaufwinkel im eingetauchten Vorschiff erreicht, sowie die Erzeugung eines in axialer, radialer und tangentialer Richtung gleichförmigem Nachstromfeldes bei gleichzeitiger Verringerung einer Schräganströmung. Durch diese Verbesserung der Strömungseigenschaften des Schiffsrumpfes wird ferner noch der Vorteil einer verringerten Kavitation und der daraus entstehenden Geräusche sowie Vibrationen erzielt. Das Wasserfahrzeug ist auch bei hohen Geschwindigkeiten besonders wendig bei gleichzeitig verringerter Kentergefahr.With the novel hull shape for a watercraft, which can be used, for example, as a motor boat for regatta use, as a fast reconnaissance boat in the event of a defense or as a surveillance vehicle on busy sea roads to avoid environmental pollution, the advantage of reduced hull resistance is achieved by generating small entry angles in the submerged bow , as well as the generation of a post-flow field which is uniform in the axial, radial and tangential direction while at the same time reducing an oblique flow. This improvement in the flow properties of the ship's hull also has the advantage of reduced cavitation and the resulting noise and vibrations. The watercraft is particularly agile even at high speeds with a reduced risk of capsizing.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der das Wasserfahrzeug schematisch dargestellt ist; es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which the watercraft is shown schematically; show it
Figur 1 einen Radialschnitt durch den Mittelpunkt der Längsachse;1 shows a radial section through the center of the longitudinal axis;
Figur 2 einen Axialschnitt entlang der Längsachse; undFigure 2 shows an axial section along the longitudinal axis; and
Figur 3 eine Draufsicht. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das erfindungsgemäß ausgestaltete Wasserfahrzeug mit statischem und dynamischem Auftrieb ist mit einem Rumpf 1 versehen, der an seiner Unterseite mit mindestens einem Kiel 4 versehen ist, sowie mit mindestens einem Antrieb 5. Auf seiner Oberseite ist ein Steuer- oder Kommandostand 3 vorgesehen zur Aufnahme eines oder mehrerer Beobachter, wobei dieser Steuerstand 3 beispielsweise bei der Jagd auf Großfische auch mit einer Waffe 6, wie z. B. einer Harpune, versehen sein kann.Figure 3 is a plan view. In the figures, the same parts are provided with the same reference symbols. The watercraft designed according to the invention with static and dynamic buoyancy is provided with a hull 1, which is provided on its underside with at least one keel 4, and with at least one drive 5. A control or command station 3 is provided on its top for receiving an or several observers, this control position 3 for example when hunting large fish also with a weapon 6, such as. B. a harpoon can be provided.
Wie Figur 1 erkennen läßt, in der ein Radialschnitt durch den Mittelpunkt der Längsachse 2 schematisch dargestellt ist, weist der Rumpf eine im wesentlichen ellipsoidförmige Form auf.As can be seen in FIG. 1, in which a radial section through the center of the longitudinal axis 2 is shown schematically, the fuselage has an essentially ellipsoidal shape.
Wie Figur 2 erkennen läßt, weist der Rumpf im Axialschnitt entlang der Längsachse 2 ebenfalls im wesentlichen Ellipsoidform auf.As can be seen in FIG. 2, the fuselage also has an essentially ellipsoidal shape in axial section along the longitudinal axis 2.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug, wobei aus dieser Figur ersichtlich ist, dass auch in Draufsicht die Form des Rumpfes 1 im wesentlichen ellipsoidförmig ist.FIG. 3 shows a plan view of the watercraft according to the invention, it being clear from this figure that the shape of the hull 1 is also essentially ellipsoidal in plan view.
Ein derartiges Wasserfahrzeug ist einfach und kostengünstig herstellbar; es zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Wendigkeit bei großer Geschwindigkeit aus, sodass es für eine Vielzahl von Einsatzzwecken geeignet ist. Such a watercraft is simple and inexpensive to manufacture; it is particularly characterized by high maneuverability at high speed, making it suitable for a wide range of applications.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wasserfahrzeug mit statischen und dynamischen Auftrieb, das eine hohe Wendigkeit bei großer Geschwindigkeit aufweist, mit einem Rumpf (1), der eine untere und eine obere Hälfte aufweist, mit mindestens einem Kiel (4) und mit mindestens einem Antrieb, wobei der Rumpf (1) im Längsschnitt und in der Draufsicht im wesentlichen ellipsenförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (1) im Querschnitt durch den Mittelpunkt der Längsachse (2) im wesentlichen ebenfalls ellipsenförmig ist und die Achsen aller Ellipsen ungleich sind.1. Watercraft with static and dynamic buoyancy, which has a high maneuverability at high speed, with a hull (1) which has a lower and an upper half, with at least one keel (4) and with at least one drive, the hull (1) is essentially elliptical in longitudinal section and in plan view, characterized in that the fuselage (1) is also essentially elliptical in cross section through the center of the longitudinal axis (2) and the axes of all ellipses are unequal.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere und die obere Hälfte des Rumpfes (1) symmetrisch sind. 2. Watercraft according to claim 1, characterized in that the lower and the upper half of the hull (1) are symmetrical.
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