DE69802283T2

DE69802283T2 - Schnelles einrumpfschiff mit heckstabilisatoren

Info

Publication number: DE69802283T2
Application number: DE69802283T
Authority: DE
Inventors: Gilles Vaton
Original assignee: Vaton Gilles
Current assignee: Vaton Gilles
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: EP0991562B1; DE69802283D1; PT991562E; JP2002506404A; CA2297263A1; NZ502407A; DK0991562T3; EP0991562A1; AU737098B2; CA2297263C; RU2243126C2; FR2765180A1; ES2166606T3; WO1999000291A1; JP3751027B2; ATE207834T1; US6311635B1; AU8343898A; FR2765180B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schiffskörper mit rückwärtigen Stabilisierungen für Hochgeschwindigkeitsschiffe.
Der technische Bereich der Erfindung ist der Bereich des Schiffsbaus und insbesondere die Herstellung von Schiffsrümpfen.
Die Erfindung ist hauptsächlich auf den Bau von Hochgeschwindigkeitsschiffen anwendbar, d.h. Fahrzeuge mit einer Geschwindigkeit von über 38 Knoten, ja sogar bis 54 Knoten und darüber, die eine durchschnittliche Länge von mehr als 50 m aufweisen und dazu geeignet sind, vor allem Passagiere und Fahrzeuge sowohl im zivilen wie im militärischen Einsatz aufzunehmen.
Seit Jahrtausenden wurden im Schiffsbau beim Antrieb von Schiffen große Fortschritte erzielt, um Geschwindigkeit und Reichweite zu erhöhen: von der Muskelkraft zu Zeiten der alten Ägypter zur Windkraft und schließlich vom Dampf zum Benzin und jüngst zur Atomkraft. Während der Bereich des Antriebs revolutioniert wurde, wurden die Schiffsrümpfe jedoch praktisch nicht weiterentwickelt: Vorherrschend war stets das Einrumpfboot wegen seiner Einfachheit, seiner Leichtigkeit und seines sowohl statischen wie auch dynamischen Auftriebs, auch wenn seine Stabilität, zumindest hinsichtlich des Fahrkomforts, nicht vollkommen ist.
Seit einigen Jahren werden jedoch zahlreiche neue Bauarten geplant und entwickelt, um das Einrumpfschiff in der Absicht zu verdrängen, eine höhere Geschwindigkeit und eine bessere Stabilität zu erreichen, und zwar aufgrund der Nachfrage sowohl von seiten des Militärs als auch durch Reedereien. Letztere möchten wesentlich wettbewerbsfähiger als die Luftverkehrsunternehmen werden und beabsichtigen, die für eine Ozeanüberquerung benötigte Zeit mindestens um die Hälfte zu verringern und dabei dennoch wesentlich mehr Passagiere als in einem Großraumverkehrsflugzeug befördern zu können. Es ist jedoch offensichtlich, daß viele der sehr großen Schiffe aller Wahrscheinlichkeit nach noch sehr lange Einrumpfschiffe bleiben werden, insbesondere dann, wenn weder die Stabilität noch die hohe Geschwindigkeit als Hauptvorzüge angesehen werden, wie zum Beispiel im Falle der Öltanker.
Um hohe Geschwindigkeiten über 30 Knoten zu erreichen, wurden folglich verschiedene Arten von Schiffsrümpfen entwickelt, indem für einige nur der hydrostatische Auftrieb wie bei Einrumpfschiffen verwendet wurde, die Anzahl der Schiffsrümpfe jedoch erhöht wurde, wie zum Beispiel bei den Katamaranen und insbesondere den Trimaranen. Bei anderen wird der hydrodynamische Auftrieb mittels eingetauchter Tragflügel angewandt, die den tragenden Schiffsrumpf ab einer bestimmten Geschwindigkeit abheben lassen. Andere Prinzipien wurden entwickelt, bei denen insbesondere der aerostatische Auftrieb angewandt wird, wie zum Beispiel bei den Luftkissenfahrzeugen.
Die vorliegende Erfindung wendet unter Zugrundelegung einer Bauart vom Typ Trimaran all diese Auftriebsprinzipien an. Die Entwicklung und vor allem die Ausführung von Schiffen mit drei Schiffsrümpfen sind heutzutage im wesentlichen im Bereich des Freizeitbootssports bekannt, und hier insbesondere im Segelsport zum Aufstellen von Geschwindigkeitsrekorden. Bei dieser Art der Verwendung hat der im Luv des mittleren Schiffsrumpfs gelegene Schwimmkörper praktisch keine Funktion hinsichtlich der Schiffsführung, da sich das Boot auf den mittleren Schwimmkörper und den im Lee gelegenen seitlichen Schwimmkörper stützt. Es wurden gleichfalls verschiedene Bauarten von Trimaran-Schiffsrümpfen entwickelt, um mit mechanischem Antrieb Geschwindigkeisitsrekorde aufzustellen, ohne jedoch hierbei die Beförderung von Gütern oder Passagieren zu berücksichtigen, so wie das in der australischen Patentanmeldung AU 521518 beschriebene Schiff: Es handelt sich hierbei um eine Art Trimaran mit drei Wasserskiern, die seine Fortbewegung auf drei im Dreieck angeordneten Tragflächen - eine vorne, die beiden anderen hinten - und das vollständige Abheben des Schiffsrumpfs ermöglichen, was sich jedoch nicht auf ein schweres Schiff zur Beförderung von Passagieren und Fahrzeugen übertragen läßt.
Im Bereich der kommerziellen Schiffahrt konnten nur sehr wenige Projekte entwickelt werden, auch wenn die Patentanmeldungen FR 2671775 und 2675460 desselben Anmelders, der Société Nouvelle des Ateliers et Chantiers du Havre, herangezogen werden, in denen Mehrrumpfschiffe zwar beschrieben sind, von denen jedoch bis zum heutigen Tage kein einziges ausgeführt wurde, vermutlich aufgrund von Problemen, die im wesentlichen in Zusammenhang mit der Stabilität und den Kosten stehen. Es handelt sich nämlich um Schiffsrümpfe, bei denen zum einen die Aufbauten und der mittlere Schwimmkörper ziemlich konventionell ausgeführt sind, mit zwar sehr schlanken seitlichen Schwimmkörpern, die jedoch maximal nur eine Geschwindigkeit von 40 Knoten erreichen können. Diese Schiffsrümpfe sind zudem ziemlich schwer, und die nutzbaren Teile der Aufbauten sowie der Schwerpunkt des Ganzen liegen sehr seit über dem Wasser.
Außer bei übermäßigem Einsatz von Antriebsleistung, der den Fahrkomfort des Schiffs aufgrund der Vibrationen beeinträchtigt und wirtschaftlich nicht rentabel ist, erreicht gegenwärtig jedenfalls kein als Hochgeschwindigkeitsfahrzeug bezeichnetes Schiff im normalen Schiffsverkehr mehr als 35 Knoten, da diese hohe Geschwindigkeit aufgrund des hydrodynamischen Fahrwiderstands beschränkt ist, der bei gerade diesen hohen Geschwindigkeiten von über 30 bis 35 Knoten mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit zunimmt.
Das sich stellende Problem beruht darin, Schiffe, die Passagiere und/oder Frachten wie im wesentlichen Fahrzeuge befördern können, mit einer Länge von mindestens 50 m herzustellen, die mit einer hohen Geschwindigkeit von über 40 Knoten, ja sogar 50 bis 60 Knoten fahren können, ungeachtet der Wetterbedingungen und unter Wahrung einer sehr guten Stabilität sowohl gegenüber Schlinger- als auch bei Stampfbewegungen, um einerseits vor allem den Passagieren einen gewissen Fahrkomfort bieten zu können und andererseits die Struktur der Schiffsrümpfe nicht allzu sehr zu beanspruchen, die einfach herzustellen, starr und widerstandsfähig sein müssen.
Eine Lösung dies gestellten Problems ist in ein Schiffsrumpf mit einem mittleren Hauptschwimmkörper und zwei kürzeren seitlichen Schwimmkörpern, die im hinteren Bereich des mittleren Schwimmkörpers angeordnet und mit diesem durch Verbindungsarme verbunden sind und eingetauchte Tragflügel aufweisen; die Unterwasserschiffe der drei Schwimmkörper sind stets zum Teil eingetaucht und folglich ungeachtet der Geschwindigkeit und der Wetterbedingungen so anzusehen, als bildeten sie stets einen Verdrängungsschiffsrumpf, der erfindungsgemäß jedoch vollkommen neu konzipiert ist: Der Völligkeitsgrad der drei Unterwasserschiffe liegt zwischen 0,25 und 0,35 mit einem Verhältnis von Länge zu Breite zwischen 12 und 20 und einem Verhältnis der Länge des mittleren Schiffsrumpfs zur Länge der seitlichen Unterwasserschiffe zwischen 2,5 und 4,5.
Diese nachstehend näher beschriebene Grundbauart mit einem sehr lang gestreckten mittleren Schiffsrumpf bietet einen äußerst geringen Fahrwiderstand und ein effizientes Verhalten bei schwachem Seegang, so wie dies in geschlossenen oder halbgeschlossenen Meeren wie dem Mittelmeer oder dem Ärmelkanal der Fall ist. Die Querstabilität ist durch die rückwärtigen Schwimmkörper gewährleistet, die den erfindungsgemäßen Schiffsrumpf als Trimaran qualifizieren, wogegen es sich tatsächlich eher um einen "Pseudo-Trimaran" handelt. Derartige rückwärtige Schwimmkörper, so wie diese durch die nachstehend genannten Merkmale beschrieben sind, verleihen dem Schiff im Gegensatz zum Katamaran aufgrund der von ihnen erzeugten großen Schlingerperiode ein beachtliches Verhalten. Die Schlingerbewegung wird zudem durch die Wirksamkeit der Stabilisierungstragflügel kontrolliert, die vorzugsweise im alternierenden Betrieb beweglich und schwenkbar sind, so daß sie stets einen positiven Anstellwinkel aufweisen, was einen stets nach oben gerichteten Auftrieb bewirkt. Diese eingetauchten Stabilisierungstragflügel bewirken zudem eine hydrodynamische Auftriebswirkung, die es ermöglicht, ab einer bestimmten Geschwindigkeit zum Abheben des hinteren Teils des mittleren Schiffsrumpfs beizutragen.
Um eine gute Querstabilität bei mäßiger Breite über alles des Schiffsrumpfs gewährleisten zu können, wobei ein geringer Fahrwiderstand sowie eine einstückige Struktur für diese Pseudo-Trimaran-Konstruktion erhalten bleibt, weisen diese etwas eingetauchter kleinen rückwärtigen Schwimmkörper ferner einen ziemlich stark überhängenden V-förmigen Bug auf, was einen sehr schmalen Wassereintritt und ein geringes rückwärtiges Eintauchen bewirkt, was bei Geschwindigkeit eine sehr ruhige und fast selbststabilisierende Bewegung ermöglicht.
Die Stampfbewegung wird durch einen gleichfalls schmalen V- förmigen Bug des mittleren Schwimmkörpers verringert, wodurch sich ein schmaler Wassereintritt und ein geringes Überhängen des Bugs ergibt, was dazu beiträgt, den Schiffsrumpf wellenschnittig zumachen. Die rückwärtige Lage der Schwimmkörper neigt gleichfalls dazu, jegliche beginnende Stampfbewegung im Seegang zu unterbinden.
Um diese in den nachstehenden Zeichnungen erläuterte Grundbauart zu vervollständigen und eine Lösung für das gestellte Problem vorzuschlagen, sind die erfindungsgemäßen Verbindungsarme stromlinienförmig in Form von Flügeln ausgeführt, die zwei Düsen mit Bodeneffekt zwischen den nicht eingetauchten inneren Seitenflächen des mittleren Schwimmkörpers und der seitlichen Schwimmkörper und der Wasserfläche erzeugen, auf der sich dieser Trimaran-Schiffsrumpf bewegt. Diese Flügel der Verbindungsarme haben eine relativ geringe Spannweite aber eine große Flügeltiefe und bewegen sich über dem Wasser in einer Höhe, die der Hälfte Eis einem Viertel der mittleren Flügeltiefe entspricht. Man erhält somit einen aerodynamischen Auftrieb, der durch den statischen Druck bedingt ist, welcher durch die Verlangsamung der Luft entsteht, wenn diese durch diese Art Düsen hindurchströmt, die durch die Unterseite die Schwimmkörper mit dem mittleren Schiffsrumpf verbindenden Flügel der Verbindungsarme und die Wasseroberfläche gebildet werden.
Dieser statische Druck nimmt mit der Geschwindigkeit zu. Anhand von rechnerischen Schätzungen konnte ermittelt werden, daß sich durch diesen Bodeneffekt mittels eines gekrümmten Profils dieser flügelförmigen Arme vom bekannten Typ Göttingen, zum Beispiel mit der Kennziffer G652 (gekrümmt), für eine Tragfläche eines jeden Flügels dieser Verbindungsarme von 220 m² bei einer Geschwindigkeit von 40 bis 50 Knoten einen Auftrieb von 50 bis 60 Tonnen ergibt. Durch die Kombination dieses "Super- Auftriebs" mit dem Auftrieb, der durch die eingetauchten, mit den seitlichen Schwimmkörpern festverbundenen Stabilisierungstragflügel erzielt wird, die bei einer Fläche von je 6 m² und einer Geschwindigkeit von 40 bis 50 Knoten einen Auftrieb von etwa 60 Tonnen ergeben, kann die Masse eines Schiffes mit einer Verdrängung von 550 Tonnen, was den oben genannten Flächenangaben entspricht, d.h. mit einer Länge von 100 m und halb beladen, um insgesamt 20% verringert werden.
Zur Lösung des gestellten Problems werden die oben genannten Merkmale ferner durch weitere erfindungsgemäße Merkmale ergänzt, die zusätzliche Vorteile mit sich bringen, und zwar:
- Um eine ausreichende Schubkraft zu erhalten, durch die derartige Geschwindigkeiten von mindestens 40 bis 50 Knoten erreicht werden können, wird der Vortrieb von wenigstens einem, vorzugsweise zwei Wasserstrahlen geliefert, die im hinteren Bereich des mittleren Schwimmkörpers austreten und vorzugsweise durch einen weiteren Wasserstrahlantrieb oder "Hydrojet" ergänzt werden, der im hinteren Teil eines jeden seitlichen Schwimmkörpers angeordnet ist, das heißt insgesamt sind vorzugsweise vier Wasserstrahlantriebe vorhanden. Die Ausströmdüsen dieser Wasserstrahlantriebe sind vorzugsweise nach oben und nach unten um 12º in bezug auf die Horizontale schwenkbar und ergänzen die oben beschriebene Wirkung der eingetauchten Tragflügel, der Formen der Unterwasserschiffe und der Verbindungsarme, um die Stampf- und Schlingerbewegungen zu verringern. Die Bewegungen der Düsen und der Tragflügel werden hierzu durch eine mit einem Trägheitsnavigationsleitsystem verbundenen Steuerung geregelt.
Um solch hohe Geschwindigkeiten aufgrund des bei einer Geschwindigkeit von über 40 Knoten auftretenden großen Fahrwiderstands der über dem Wasser liegenden Teile zu gewährleisten und zu halten, ist die aerodynamische Form der über dem Wasser" liegenden Elemente, d.h. der Aufbauten bzw. des Überwasserschiffs, optimal ausgebildet, indem die Formen der vorderen Enden der Teile des jeweiligen Schiffskörpers unter anderem wie bei einem Flugzeugrumpf abgerundet sind. Das gesamte Überwasserschiff weist keinerlei Vorsprünge oder Kanten auf, um einen gegenüber dem Wind geringen Widerstandsbeiwert zu erreichen. Der mittlere Schwimmkörper umfaßt zudem ein hinteres, über dem Wasser liegendes Seitenleitwerk, das mit einer beweglichen Klappe versehen ist und eine natürliche Stabilisierungsvorrichtung bildet, indem sie eine leichte Stütze an der dem zuströmenden Wind entgegengesetzten Seite bildet. Zwischen der Abtrift, die durch diesen rückwärtigen Flügel erzielt wird, dessen Stützwirkung durch seine bewegliche Klappe kontrolliert werden kann, und der Abtrift durch die Oberfläche der vorderen, über der Wasserlinie liegenden Schiffswand des mittleren Schwimmkörpers wird gleichfalls ein Gleichgewicht hergestellt.
Um dem Schiff bei einer Geschwindigkeit von über 45 Knoten eine horizontale Schwimmlage und eine maximale Länge in der Wasserlinie zu verleihen, die einen minimalen Energieverbrauch gewährleisten, hat der erfindungsgemäße Schiffsrumpf bei Stillstand eine geringfügig negative Lage, die einem leichten eintauchen des Bugs entspricht. Es ist festzustellen, daß herkömmliche, bekannte Verdrängungsschiffe stets hinten eintauchen, wenn eine Geschwindigkeit von über 45 Knoten erreicht werden soll. Da sich diese Schiffe dadurch vorne aufrichten, kann diese Geschwindigkeit von 45 Knoten jedoch nicht überschritten werden. In der vorliegenden Erfindung verhindert die Kombination aus den Abstützungen der hinteren seitlichen Schwimmkörper, den eingetauchten Tragflügeln und den Tragflächen der Trägerarme ein derartiges Eintauchen und Aufrichten, trägt sogar zum Anheben des hinteren Schiffsteils bei und hält das Schiff somit auch bei 45 Knoten waagerecht, wodurch ein Überschreiten dieser Geschwindigkeit möglich wird.
Das Ergebnis ist eine neue Bauart eines Einrumpfschiffes mit rückwärtigen Stabilisierungen, bezeichnet auch als Pseudo- Trimaran-Schiffsrumpf eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeugs, der das gestellte Problem mit den verschiedenen oben genannten Vorteilen zu lösen gestattet. Um die angegebenen Geschwindigkeiten zu erzielen und die im normalen Schiffahrtsverkehr von den gegenwärtigen Schiffen erreichten 30 bis 35 Knoten zu überschreiten, beruht die in dieser Erfindung beschriebene Lösung darauf, einen Teil des hydrodynamischen Widerstands zu verringern und somit Geschwindigkeiten in der Größenordung von 50 bis 60 Knoten (100 bis 115 km/h) mit noch angemessenen Leistungen (35.000 PS für ein Schiff mit den oben genannten Maßen) zu ermöglichen. In gewisser Weise tritt ab etwa 35 Knoten dank der speziellen Ausbildung des erfindungsgemäßen Schiffsrumpfs eine Selbststabilisierung ein, die es gestattet, mit relativ geringer zusätzlicher Leistung ca. 15 bis 25 Knoten schneller zu fahren. In jedem Fall nimmt der Auftrieb des erfindungsgemäßen Schiffsrumpfs bei diesen Geschwindigkeiten von über 30 bis 35 Knoten nicht ml der dritten Potenz der Geschwindigkeit zu.
Der Pseudo-Trimaran-Schiffsrumpf dieser Erfindung gestattet ferner, daß, verglichen mit den bis heute bekannten Trimaran- Schiffsrümpfen, die über dem Wasser gelegene Höhe relativ gering ist (wie in den beigefügten Figuren zu erkennen), eine sehr große Geräumigkeit aber dennoch gegeben ist. Bei einer Länge des mittleren Schiffsrumpfs von 100 m und mehr beträgt dessen Höhe über alles über dem Wasser 3 bis 6 m und dessen Breite über alles zum Beispiel 30 bis 35 m.
Ein derartiger Schiffskörper gestattet es, Passagiere mit einem Flugzeugen vergleichbaren Komfort zu befördern sowie Fahrzeuge und/oder Container, die im Laderaum ausschließlich des mittleren Schwimmkörpers über einen rückwärtigen Zugang verstaut werden, der von jeder beliebigen Türe bekannter Bauart verschlossen wird, welche sehr einfach ausgeführt sein kann. Es ist festzuhalten, daß nur das nicht eingetauchte Volumen des mittleren Schwimmkörpers für die Beförderung von Passagieren und Fracht vorgesehen ist, die übrigen Raumvolumina bestehen aus dichten Räumen, von denen die meisten mit einem geschlossenzelligem Schaum gefüllt sind, wodurch die Unsinkbarkeit gewährleistet wird.
Die Struktur des mittleren Schwimmkörpers kann zudem überdimensioniert sein, wobei aufgrund einer doppelkonischen Form gewährleistet ist, daß der Schiffskörper eine sehr große Steifigkeit aufweist, so daß keine Wechselbeanspruchung auftritt, wodurch von einer Betriebszeit von mindestens 25 Jahren auszugehen ist. Die doppelkonische Form zeichnet sich dadurch aus, daß der Querschnitt in der Längenmitte des Schwimmkörpers größer ist als an seinem vorderen und hinteren Ende. Ohne sich allzu nachteilig auf die Gesamtverdrängung auszuwirken, kann die Außenhaut des Schiffskörpers dreifach so dick sein wie durch die Schiffsklassifikationsbehörden vorgeschrieben, was aufgrund der erzielten hohen Geschwindigkeiten erforderlich und dank der speziellen Bauart des erfindungsgemäßen Schiffes möglich ist, durch die die Außenhautflächen des Unterwasserschiffs verringert werden.
Trotz seines sehr speziellen und äußerst innovativen Aussehens kann dieses Schiff sehr einfach, ja sogar robust mit einer Verbundstruktur und leicht formbaren Außenhäuten gebaut werden. Für Schiffe von 50 bis 115 m kann als Material Aluminium gewählt werden, für Schiffe von 120 bis 150 m Stahl oder eine Mischbauweise.
Es können nach weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, die oben genannten belegen jedoch bereits in ausreichendem Maße die Neuartigkeit und die Bedeutung der Erfindung.
Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, sind jedoch in keiner Weise einschränkend zu verstehen; weitere Ausführungen sind im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich, insbesondere durch Änderung bestimmter Details in der Form der Aufbauten und der Anordnung der Inneneinrichtung.
Fig. 1 ist: eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Trimaran- Schiffsrumpfes,
Fig. 2 ist: eine Seitenansicht des Schiffsrumpfes aus Fig. 1,
Fig. 3 ist: eine Ansicht des Schiffsrumpfs aus Fig. 1 von hinten,
Fig. 4a und 4b sind halbe Schnittansichten gemäß der Linie IVa bzw. IVb aus Fig. 6,
Fig. 5 ist: eine Draufsicht auf drei in Fig. 6 gekennzeichnete Decks,
Fig. 6 ist ein mittlerer Längsschnitt entlang der Linie VI, VI durch den mittleren Schwimmkörper,
Fig. 7 ist ein horizontaler Teilschnitt durch die Verbindungsarme zwischen den einzelnen Schwimmkörpern,
Fig. 8 ist ein Teillängsschnitt durch die Verbindungsarme zwischen den einzelnen Schwimmkörpern.
Die Gesamtheit dieser Figuren stellt folglich einen Pseudo- Trimaran-Schiffsrumpf eines Hochgeschwindigkeitsschiffs dar, der in bekannter Weise einen mittleren Schwimmkörper 1 und zwei kürzerer seitliche Schwimmkörper 2 umfaßt, die im hinteren Bereich des mittleren Schwimmkörpers 1 angeordnet und mit diesem durch Verbindungsarme 5 verbunden sind; die Unterwasserschiffe dieser drei Schwimmkörper 1, 2 sind ungeachtet der Geschwindigkeit und der Wetterbedingungen stets eingetaucht und gewährleisten eine Schiffsführung, bei der die Decks zur Beförderung von Passagieren und/oder Gütern fast horizontal gehalten werden; hierzu umfassen die Unterwasserschiffe dieser seitlichen Schwimmkörper 2 unter anderem eingetauchte Tragflügel 3, die mit einem Winkel α von ungefähr 45º in eine mittlere Position bezüglich der senkrechten Mittelebene YY' eines jeden Schwimmkörpers 2 schwenkbar und zur Innenseite des Schiffsrumpfs in Richtung auf den mittleren Schwimmkörper 1 ausgerichtet sind: Sie sind Vorzugsweise unter jedem seitlichen Schwimmköper 2 angelenkt und können sich wenigstens zwischen 40º und 50º schräg stellen; diese Stabilisierungstragflügel können beispielsweise ein als Vaton bezeichnetes Profil aufweisen, in der Art der durch letzteren beschriebenen Tragflügel, so wie diese an dem Schiff Charles HEIDSIEK IV 1994/95 ausgeführt wurden.
Diese drei Schwimmkörper 1 und 2 bleiben ungeachtet der Fahrgeschwindigkeit des Schiffs wenigstens zum Teil stets eingetaucht und gewährleisten dank der verschiedenen spezifischen, erfindungsgemäßen Mittel und Formen eine Schiffsführung in einer Ebene, die nahezu horizontal bleibt; der mittlere Schwimmkörper ist zur Aufnahme von Passagieren auf speziellen Decks 13&sub1; bis 13&sub3; und von Fahrzeugen auf anderen Decks 13&sub2; ausgestattet, so wie in den einzelnen Fig. 4 bis 6 dargestellt; weitere Ausstattungen sind selbstverständlich je nach Größe dieses mittleren Schiffsrumpfs und Verwendung eines derartigen Schiffes möglich. Mehrere Bullaugen sind selbstverständlich in Höhe der Decks 13 angeordnet, auf denen sich die Passagiere befinden. Eine Kommandobrücke 12 überragt den gesamten Schiffskörper und ist vorzugsweise auf dem mittleren Schwimmkörper 1&sub2; geringfügig vor dem Bug der seitlichen Schwimmkörper 2 angeordnet.
Dieser mittlere Schiffsrumpf 1 kann zwei feststehende Seitenkiele 8 im hinteren Teil des Unterwasserschiffs 1&sub1; aufweisen und weist ein hinteres Schiffsruder 9 auf. Unter den Decks 13 weist der Aufbau des mittleren Schiffsrumpfs 1 einen doppelten Boden 18 und im hinteren Teil den Maschinenraum 17 auf, in dem sich die Antriebsanlagen befindet, bei denen es sich, wie vorstehend angegeben, um Wasserstrahlantriebe handelt, deren Düsen 10 im hinteren Bereich des Schiffsrumpfs angeordnet sind. Um eine Auftriebsreserve in der Art sicherzustellen, daß der gesamte Schiffskörper sogar schwimmfähig bleibt, wenn infolge des Reißens des Schiffsrumpfs Wasser in bestimmte Transporträume und in den gesamten doppelten Boden 18 eintritt, können alle nicht benutzten Volumina im Schiffskörper mit einem Auftriebsschaum in ausreichender Menge gefüllt werden, um das zulässige Gesamtgewicht des Schiffs auszugleichen, wie zum Beispiel im vorderen Raumvolumen 19, im hinteren Raumvolumen 20, in den gesamten im restlichen Schiffsrumpf zwischen den Decks 13 verfügbaren Raumvolumina sowie in denjenigen der Verbindungsarme 5 und der seitlichen Schwimmkörper 2, wie in Fig. 7 und 8 grau markiert dargestellt.
Die Zufahrt der Fahrzeuge zu den einzelnen Decks 13&sub2; erfolgt über ein rückwärtiges Tor 15 bekannter Art, der Zugang für die Passagiere über wenigstens eine seitliche Türe 16, die am mittlern Schwimmkörper 1&sub2; vorzugsweise vor dem Bug der seitlichen Schwimmkörper 2 angeordnet ist.
Der Wasserstrahlantrieb erfolgt durch vier Antriebe 10, von denen je einer an jedem seitlichen Schwimmkörper 2 und zwei am mittleren Schiffsrumpf 1 angeordnet sind, mit Wasserzuläufen 11, die ungefähr in der Mitte des Unterwasserschiffs des jeweiligen Schwimmkörpers liegen, um das Abfließen in den hinteren Bereich des betreffenden Unterwasserschiffs nicht zu stark zu beeinträchtigen. Derartige Zulauföffnungen 11 sind daher entweder vor oder nach dem Abhebepunkt von der laminaren Grenzschicht vorzugsweise mit einem Abstand von 10 bis 15% des Längenmaßes des Unterwasserschiffs des betreffenden Schiffsrumpfs angeordnet; ihre Öffnungslänge muß 10 bis 15% der Länge dieser laminaren Grenzschicht betragen.
Zum leichteren Manövrieren in Häfen kann der mittlere Schwimmkörper 1 feiner einfahrbare Bugantriebe umfassen, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.
In Anbetracht der für alle Schwimmkörper angestrebten Völligkeitsmerkmale und deren erfindungsgemäße spezifische Anordnung weist das Verhältnis des Rauminhalts des eingetauchten Unterwasserschiffs des mittleren Schwimmkörpers 1&sub1; zum Rauminhalt des das Unterwasserschiff umschreibenden Quaders, genannt der Blockkoeffizient, einen Wert von 0,32 bis 0,34 auf; angesichts der Länge LPP zwischen vorderem und hinterem Lot dieses Schwimmkörpers und seiner Breite am Hauptspant in der Wasserlinie beträgt das Verhältnis dieser Länge zu dieser Breite 15 bis 18 bei einer Länge des Unterwasserschiffs des mittleren Schwimmkörpers 1 zwischen 50 und 150 m. Bei einer Länge LPP zwischen den Loten von 100 m könnte so die Breite am Hauptspant in der Wasserlinie zum Beispiel 6 m betragen.
Hinsichtlich des Unterwasserschiffs der seitlichen Schwimmkörper 2 kann der Blockkoeffizient oder Völligkeitsgrad vorzugsweise zwischen 0,26 und 0,28 liegen, mit einem Verhältnis ihrer Länge zu ihrer Breite zwischen 13 und 17, wie oben für den mittleren Schwimmkörper beschrieben. Das Verhältnis der Länge des mittleren. Schwimmkörpers 1 zur Länge der seitlichen Schwimmkörper 2 liegt zwischen 2,5 und 4,5 und vorzugsweise zwischen 2,85 und 4.
Der hintere Feil der seitlichen Schwimmkörper 2 ist bezüglich des hinteren Lotes des mittleren Schwimmkörpers 1 mit einem Abstand d von 5 bis 20% des Längenmaßes LPP des Unterwasserschiffs des mittleren Schwimmkörpers nach vorne verlagert.
Die längsverllaufenden Mittelebenen YY' der seitlichen Unterwasserschiffe der Schwimmkörper 2 liegen mit einem Abstand D von 10 bis 15% des Längenmaßes LPP des Unterwasserschiffs des mittleren Schwimmkörpers 1 auf je einer Seite von dessen Mittelebene XX'.
Vorzugsweise liegt d sogar zwischen 10 und 15% der Länge LPP und D zwischen 12 und 14%.
Alle Werte und die gesamte Bandbreite der oben angebebenen Maße gelten für die gesamte Länge LPP zwischen den Loten des mittleren Schwimmkörpers 1, die 50 bis 150 m beträgt.
Für dieselben Maße des Unterwasserschiffs ist die Fläche des Seitenleitwerks 4 derart ausgebildet, daß ihr Verhältnis zur seitlichen Fläche des nicht eingetauchten Teils 12 des mittleren Schwimmkörpers 1 zwischen 0,07 und 0,09 liegt, und die Fläche der Stabilisierungstragflügel 3 im Verhältnis zur Fläche des eingetauchten Unterwasserschiffs der jeweiligen Schwimmkörper 2 zwischen 0,025 und 0,030 liegt.
Die Ausrichtung dieser Tragflügel 3 und der Austrittsöffnungen der Düsen 10 wird durch elektrische Steuerungen zur Stabilisierung des Schiffs gesteuert, die mit einem Trägheitsnavigationsleitsystem verbunden sind und zum Beispiel durch eine Hydraulikanlage unterstützt durch eine Notdruckluftanlage sichergestellt werden, welche bei auftretenden Problemen wenigstens die Düsen 10 wieder in waagerechte Stellung bringt. Diese mit dem Trägheitsnavigationsleitsystem verbundene zweifache, zwischen den Tragflügeln und den Düsen gekoppelte Stabilisierung ermöglicht einen optimalen Fahrkomfort, indem störende seitliche Bewegungen kontrolliert werden, wobei eine derartige Anlage so gut wie keine Energie verbraucht.
Hinsichtlich der Wasserverdrängung der erfindungsgemäß auszuführenden Schiffe beträgt bei einem Schiff mit einer Länge LPP von 62 m die unbeladene Verdrängung 190 Tonnen und die voll beladene Verdrängung 240 Tonnen; bei einer Länge von 100 m kann die unbeladene Verdrängung 485 Tonnen und die voll beladene Verdrängung 680 Tonnen betragen, bei einer Länge von 130 m beträgt die unbeladene Verdrängung 800 Tonnen und die voll beladene Verdrängung 1200 Tonnen.

Claims

1. Schiffsrumpf eines Hochgeschwindigkeitsschiffs mit einem mittleren Hauptschwimmkörper (1) und zwei kürzeren seitlichen Schwimmkörpern (2), die im hinteren Bereich des mittleren Schwimmkörpers (1) angeordnet und mit diesem durch Verbindungsarme (5) verbunden sind und eingetauchte Tragflügel (3) aufweisen, wobei die Unterwasserschiffe dieser drei Schwimmkörper (1, 2) ungeachtet der Geschwindigkeit stets eingetaucht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Völligkeitsgrad der drei Unterwasserschiffe zwischen 0,25 und 0,35 liegt mit einem Verhältnis von Länge zu Breite zwischen 12 und 20 und einem Verhältnis der Länge des mittleren Unterwasserschiffs zur Länge der seitlichen Unterwasserschiffe zwischen 2,5 und 4,5 und daß die Verbindungsarme (15) stromlinienförmig in Form von Flügeln ausgeführt sind, die zwei Düsen (6) mit Bodeneffekt zwischen den aus dem Wasser ragenden inneren Seitenflächen des mittleren Schwimmkörpers (1) und der seitlichen Schwimmkörper (2) und der Wasserfläche (71) erzeugen, auf der sich dieser Trimaran-Schiffsrumpf bewegt.

2. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Völligkeitsgrad des mittleren Unterwasserschiffs (1) zwischen 0,32 und 0,34 liegt mit einem Verhältnis von Länge zu Breite zwischen 15 und 18 bei einer Länge des mittleren Schwimmkörpers (1) zwischen 50 und 150 m.

3. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Völligkeitsgrad der Unterwasserschiffe der seitlichen Schwimmkörper (2) zwischen 0,26 und 0,28 liegt mit einem Verhältnis von Länge zu Breite zwischen 13 und 17 bei einer Länge des mittleren Schwimmkörpers (1) zwischen 50 und 150 m.

4. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil der zwei seitlichen Schwimmkörper (2) mit einem Abstand d von 5 bis 20% des Längenmaßes des Unterwasserchiffes des mittleren Schwimmkörpers (1) in Bezug zu dessen hinterer Senkrechten nach vorne verlagert ist.

5. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden Mittelebenen YY' der Unterwasserschiffe der seitlichen Schwimmkörper (2) mit einem Abstand D von 10 bis 15% des Längenmaßes LPP des Unterwasserschiffs des mittleren Schwimmkörpers (1) auf je einer Seite von dessen Mittelebene XX' liegen.

6. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingetauchten Tragflügel schwenkbar sind und stets so ausgerichtet werden können, daß sie einen positiven Anstellwinkel aufweisen.

7. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er hinten ein über dem Wasser liegendes Seitenleitwerk (4) umfaßt.

8. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Antrieb mit wenigstens einem Wasserstrahl (10) umfaßt, der aus dem hinteren Teil des mittleren Schwimmkörpers (1) austritt.

9. Schiffsrumpf nach Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens vier Wasserstrahlantriebe (10) umfaßt, wobei sich jeweils einer an jedem seitlichen Schwimmkörper (2) und zwei am mittleren Schwimmkörper (1) befinden.

10. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuläufe (11) des Wasserstrahlantriebs (10) ungefähr in der Mitte des Unterwasserschiffes des jeweiligen Schwimmkörpers liegen.