DE2356154A1 - Schiffsrumpf - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

H.LEINWEBER dipping. H.ZIMMERMANN dipl.ing. A. Gf.ν. WENGERSKY

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_de„ 9. November 1973

Unser Zeichen ^g /Wv/C

HANNIBAL A. ARTEMIS & Cie Ltd, GLYFAJ)A - ATHEN - Griechenland

Schiffsrumpf

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsrumpf, insbesondere für Motorschiffe, die hohe Geschwindigkeiten entwickeln und deren Vorderteil derart ausgelegt ist, daß er von einer bestimmten Geschwindigkeit ab hochtreibt, und die einen Kiel aufweisen, dessen höchster Teil sich am Vorderende des Rumpfes befindet, wobei der Schwerpunkt des Schiffsrumpfes in der hinteren Hälfte liegt.

Die bekannten Schiffe dieser Art sind ganz nach hydrodynamischen Gesichtspunkten konstruiert und haben den Nachteil, daß wenn das Schiff um ca. 4° (also um den üblicherweise verwendeten Optimalwinkel) hochtreibt, und hohe Geschwindigkeiten auf bewegtem Meer entwickelt, sie jegliche Stabilität verlieren und nur unter Schwierigkeiten zu steuern sind.

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Derartige Schiffe sind auch sehr großen Stoßeinwirkungen ausgesetzt und können dann unter, gleichen Bedingungen nur kleinere Geschwindigkeiten entwickeln. Andererseits setzen sie dem Wasser eine zu große Reibungsfläche entgegen, wodurch ihre Schnelligkeit beträchtlich abgebremst wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Schiff zu erzielen, mit dem diese Nachteile der bekannten Schiffe ausgeglichen werden können.

Gemäß der Erfindung besteht der den Kiel mit dem Schiffsdeck verbindende Rumpfteil aus die entsprechenden Kielränder untereinander verbindenden Flächen und aus einer trapezförmigen Bezugsfläche, die um 3,5 bis 5° in Bezug zur Horizon- · talen geneigt ist und deren höchster Teil auf der Höhe des Kielvorderendes angeordnet ist, wobei die Höhe der trapezförmigen Fläche der Rumpflänge entspricht und die große Basis dieser Fläche kleiner ist als diese Höhe, die Längsachse der Trapezfläche in der Vertikalebene der Rumpflängsachse liegt, die gr}ße Basis der Bezugsfläche gleich 3/4 (+ 6$)der Ki eilängeund die kleine Basis gleich 2/5 (+ 6$) dieser Länge ist und der Kiel einen V-förmigen Querschnitt hat, wobei der Winkel zwischen den beiden Schenkeln des "V" auf der Höhe! des breitesten Kielabschnittes ungefähr 138° beträgt und die Breite des breitesten Kielabschnittes ungefähr 1/3 der Rumpflänge entspricht. '

Auf diese Weise erhält man einen Rumpf, dessen verschiedene Flächen die gleiche Ausrichtung haben wie die geneigte Bezugsfläche. Das vorteilhafte aerodynamische Verhalten einer geneigten Ebene zum Erzielen eines Auftriebs ist bekannt. Der aerodynamische Schub, d.h. die Summe der die verschiedenen Punkte der Rumpffläche beaufschlagenden Druckkräfte bewirkt also, daß das.Schiff in Bezug auf die Wasserfläche hoch;-steigt.

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Da das Schiff gemäß der Erfindung um ca. 4° hochtreibt, haben die Rumpfflächen in Bewegungsrichtung
eine durchschnittliche Ausrichtung von ca. 7,5 bis 9 und j man erhält einen maximalen Auftrieb. Praktische Erfahrungen j haben gezeigt, daß das durch die Schubkraft getragene Schiff! gemäß der Erfindung unter sehr unterschiedlichen Bedingungen! hohe Geschwindigkeiten entwickeln kann, ohne daß die Stabi- · lität beeinträchtigt wird. Es ist vielmehr wendiger und ge- ι ringeren Stoßwirkungen ausgesetzt als die bekannten Schiffe.;

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; ist die Bezugsfläche gegenüber der Horizontalen um 4° geneigt..

Die besonders vorteilhaften Beziehungen der Abmessungen des erfindungsgemäßen Schiffsrumpfes wurden durch eine Reihe, von praktischen Versuchen festgestellt. ;

Gemäß der Erfindung entspricht der Höhenunterschied
zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Teil des Kiels
ungefähr 1/5 der Kiellänge. '

Darüberhinaus ist gemäß der Erfindung die hintere
Kielhälfte horizontal und hat einen konstanten Öffnungs- ; winkel; die vordere Kielhälfte ist stark nach oben gekrümmt j und hat einen nach vorne zu progressiv abnehmenden Öffnungs-i winkel. ' . " -■

Man hat festgestellt, daß bei hoher Geschwindigkeit
die Gefahr besteht, daß sich der Wind zwischen der Wasseroberfläche und dem rückwärtigen Teil des Schiffrumpfes verfängt, Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist der rückwärtige Teil der Bezugsfläche, der ungefähr dem dritten Teil
ihrer Länge entspricht, um ca. 2° in Bezug auf die ursprüngliche Bezugsfläche angehoben.

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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Schiffes \ - gemäß der Erfindung,

'■ Fig. 2 eine Draufsicht auf die die Form des Rumpfes

des erfindungsgemäßen Schiffes bestimmende ; · Bezugsfläche,

. Fig. 3 einen Schnitt bei Linie III-III der Fig. 1 j zum Veranschaulichen des rückwärtigen Kiel-

\ teils des Schiffes gemäß der Erfindung,

Fig. 4a eine sehr schematische perspektivische Ansicht · des erfindungsgemäßen Schiffes vom Heck her

gesehen und in BDickrichtung der Linie a-a der Fig. 2, und

Fig. 4b, 4c und 4d Ansichten gemäß Fig. 4a bei Linie b-b, c-c bzw. d-d der Fig. 2.

Der dargestellte Rumpf des Schiffes gemäß der Erfindung ist für Schiffe bestimmt, die hohe Geschwindigkeiten entwickeln, beispielsweise über 40 km/Std, und deren Schwer punkt in der hinteren Hälfte der Rumpflänge liegt. Derartige Schiffe müssen schnell und über den größten Teil der Rumpflänge hochtreiben, um die Reibung auf dem Wasser zu vermindern, die die Beschleunigung und die Manövrierbarkeit des Schiffes beträchtlich verringert.

Fig. 1 zeigt einen Schiffsrumpf 1 mit einer bestimmten Länge 1, die die Bezugsgröße zur Bestimmung der anderen Abmessungen des Rumpfes bildet. Der Rumpf hat einen Kiel 2 mit bekannter Ausbildung, der vorteilhafte hydrodynamisch

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Eigenschaften aufweist." Gemäß der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform hat der Kiel 2 einen V-förmigen Querschnitt (Fig. 3) und der Winkele^ zwischen den beiden Kielschenkeln beträgt im breitesten Teil des Kiels ca. 138°. Der sich, praktisch über die halbe Länge 1 erstreckende rückwärtige Teil 2¹ des Kiels ist geradlinig und horizontal, währen der Vorderteil 2" des Kiels vom Mittelpunkt P aus zunehmend nach aufwärts zur Rumpfmitte hin gebogen ist und auf den Mittelpunkt P1 des Bugs des Rumpfes auftrifft. Vom Punkt P aus nimmt der Winkel^ zwischen den beiden Schenkeln des Kiels ebenfalls fortlaufend ab. Im breitesten Rumpfteil, der = in diesem Fall am Heck des Rumpfes liegt (Fig. 4a) beträgt dije Kielbreite d ungefähr 1/3 der Länge 1. Von diesem Punkt aus . nimmt die Breite d fortlaufend bis zum Punkt P1 ab, an dem j

! sich die Ränder der beiden Kielschenkel in diesem Punkt P1 i vereinigen. Die Krümmung des Kielabschnittes 2" und die Abwicklung der Breite d in den verschiedenen Teilen der Rumpflänge sind auf bekannte Weise meist empirisch dahingehand bestimmt, daß man vorteilhafte hydrodynamische Eigenschaften erhält, wenn der Kiel bei verminderten Bewegungsgeschwindigkeiten des Schiffes über einen großen Teil der Länge eintaucht.

Der den Kiel 2 mit dem Schiffsdeck verbindende Rumpfteil ist erfindungsgemäß durch eine Bezugsfläche 3 bestimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet die Bezugsfläche 3 das Schiffsdeck. Gemäß der Erfindung ist die Bezugsfläche 3 gegenüber der Horizontalen H um einen Winkel ß geneigt, der bei 3,5 bis 5° vorzugsweise bei 4° liegt. Der höchste Punkt der Bezugsebene liegt auf der Höhe P¹ auf dem Bug. Wie in Fig..2 und 4 ersichtlich, hat die Bezugsfläche 3 eine im wesentlichen trapezförmige Ausbildung. Die Höhe h des Trapezes ABCD ist gleich der Länge 1 des Rumpfes und die Längs-

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achse des Trapezes liegt in der Rumpflängsachse. Die " kleine Basis AB der Bezugsfläche 3 liegt am Bug und die · große Basis CD am Heck des Rumpfes. Im allgemeinen ist die . Höhe h größer als die Basis CD. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielbar sind, wenn die Basis CD 0,75 h und die Basis AB 0,4 h beträgt. Die Basis AB liegt über dem tiefsten Teil des Kiels 2 in seiner Höhe h¹, die vorzugsweise gleich 1/5 der Länge 1 des Rumpfes ist.

ι Gemäß der Erfindung besteht der obere Teil 5 des Rumpfes aus Flächen, die die Ränder BC, CD und AD mit den entsprechenden Rändern P1F, FC, P1E und ED verbinden. Auf

diese Weise erhält man einen Rumpfoberteil, dessen verschie- ! dene Teile aerodynamische Eigenschaften aufweisen, die

denjenigen einer geneigten Ebene bei Bewegung sehr ähnlich sind. Der Bug schneidet also die vor dem Schiff befindliche Luftmasse in einer Horizontalebene"und man erhält einen nach oben auf die Flächen 5 gerichteten aerodynamischen Auftrieb,so daß der Rumpf bereits bei verhältnismäßiggeringer Geschwindigkeit hochtreibt und bei voller Geschwindigkeit eine Neigung von ca. 8° erhält, wobei seine Stabi-j lität jedoch einwandfrei erhalten bleibt. Diese Stabili- j ' tat erzielt man aufgrund der sehr vorteilhaften aerodynamischen ; Ausbildung des Teils 5 des Rumpfes. Weiterhin ist der Luftwiderstand des erfindungsgemäßen Rumpfes wesentlich geringelr als bei einem Rumpf mit herkömmlichem Aufbau.

Man hat festgestellt, daß bei hoher Geschwindigkeit die zwischen dem rückwärtigen Rumpfteil und der Wasseroberfläche verfangene Luft eine gewisse Bremswirkung hat. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der rückwärtige Teil 3' der Bezugsebene 3 um ca 2° angehoben, so daß die Luft ungehindert vorbeifließen kann.

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Der Rumpf gemäß der Erfindung hat in dieser Ausführung form ein vertikales Heck 6. Je nach der Art der verwendeten Motoren kann dieser Teil unterschiedlich ausgebildet sein. So kann er beispielsweise abgerundete Winkel haben, wie sie bei 3" in Fig. 2 dargestellt sind.

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Claims (5)

1. Patentansprüche :

   I 1. ) Schiffsrumpf·, insbesondere für Motorschiffe, die hone Geschwindigkeiten entwickeln und deren Vorderteil - von einer bestimmten Geschwindigkeit ab - hochtreibt, sowie mit einem Kiel, dessen höchster Teil am Vorderende des Rumpfes liegt, wobei der Rumpf seinen Schwerpunkt in seiner hinteren Hälfte hat, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kiel (2) mit dem Schiffsdeck

   verbindende Rumpfteil aus ebenen die entsprechenden Kiel- · ränder miteinander verbindenden Flächen besteht, und aus J einer trapezförmigen Bezugsfläche (3; ABCD), die um ! 3,5 bis 5° in Bezug zur Horizontalen (4) geneigt ist und _; deren höchster Teil auf der Höhe (P¹) mit dem Kielvorder- ^! ende liegt, daß die Höhe (h) der trapezförmigen Bezugs- i fläche (ABCD) der Rumpffläche entspricht und die große ! Basis der Bezugsfläche kleiner ist als diese Höhe, daß die Längsachse der trapezförmigen Bezugsfläche in der Vertikal+ ebene der Rumpflängsachse liegt, daß die große Basis (CD) der Bezugsfläche ungefähr 3/4 (+ 6$) der Kiellänge und die kleine Basis (AB) ungefähr 2/5 (+ 6#) der Kiellänge ausmacht, daß der Kiel (2) einen Querschnitt in Form eines "V*' hat, dessen Schenkelwinkel (d) am breitesten Kielabschnitt ungefähr 138° beträgt, undjdaß die Breite des breitesten Kielteils ungefähr 1/3 der Rumpflänge beträgt.
2. 2. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfläche (3; ABCD) gegenüber der Horizontalen (H) um einen Winkel (ß) von 4° geneigt ist.
3. 3. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenunterschied (h¹) zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Teil des Kiels ungefähr 1/5 der Länge des Kiels entspricht. _q_

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4. 4. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ! zeichnet, daß die hintere Kielhälfte (2¹) horizontal ist
   und einen konstanten Öffnungswinkel aufweist, und daß

   die vordere Kielhälfte (2") mit stark zunehmender Krümmung nach oben gekrümmt ist und einen nach vorne zu fortlaufenc. kleiner werdenden Öffnungswinkel aufweist.
5. 5. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekenn- j zeichnet, daß der rückwärtige Teil (3¹) der Bezugsfläche (J3), der ungefähr einem Drittel der Länge der Bezugsfläche
   entspricht, in Bezug auf die ursprüngliche Bezugsfläche

   um ca. 2° angehoben ist.

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