NL2012973B1 - Vaartuig. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een vaartuig welke boven de theoretische rompsnelheid (1.34x√Lwl(ft)) vaart, met een knikspantromp waarbij de bodem in dwarsdoorsnede aanzicht vanaf de kim naar de kiel ten minste twee bodemdelen omvat, waarbij het bodemdeel nabij de kim een relatief grote breedte heeft ten opzichte van de breedte tussen de kimmen in; en waarbij voor ten minste het deel van de kim tot aan de boeg, in dwarsdoorsnede aanzicht de verhouding tussen de lengte van het bodemdeel nabij de kim en de lengte van het bodemdeel nabij de kiel groter is dan 20%; en waarbij het drukkingspunt in langsrichting vanaf de achtersteven ligt op meer dan 43% van de waterlijn lengte; en waarbij de kiel en kimlijn in het achterschip parallel lopen met de waterlijn.

Description

Vaartuig

De uitvinding betreft een vaartuig welke boven de theoretische rompsnelheid (1.34xVLwl(ft)) vaart, met een knikspantromp waarbij de bodem in dwarsdoorsnede aanzicht vanaf de kim naar de kiel ten minste twee bodemdelen omvat, waarbij het bodemdeel nabij de kim een vlaktilling hoek heeft kleiner dan de virtuele vlaktilling hoek en waarbij het bodemdeel nabij de kiel een vlaktilling hoek heeft groter dan de virtuele vlaktilling hoek. De huidige stand van techniek verdeeld zich onder drie typen rompvormen en wel rompen met een platte bodem, met een diepe V vorm en met een meervoudige (Multi) knik vorm.

Rompvormen met een platte bodem varen uiterst efficiënt en verbruiken zeer weinig brandstof, echter de keerzijde hiervan is dat ze zeer hard klappen bij de geringste golven. Dit is uiterst oncomfortabel en maakt deze rompvorm niet geschikt voor vaartuigen welke op zee varen.

Een diepe V vorm zorgt ervoor dat vaartuigen uitgerust met dit type rompvorm prettig door de golven klieven en comfortabel is voor de opvarenden. Keerzijden van dit comfort zijn een hoog tot zeer hoog brandstof verbruik (25% tot 50% hoger) , de door het vaartuig gemaakte grote golven, de noodzakelijkheid tot installatie van grote motoren met hoge kosten en de bijkomende milieubelasting.

Vaartuigen met een multiknik vorm combineren de voordelen van de platte bodem en de diepe V-vorm, waardoor deze in het bijzonder geschikt tot het varen op snelheden onder de theoretische rompsnelheid, maar tonen tevens meer scheepsbeweging in zeegang, hetgeen ook als oncomfortabel wordt bestempeld.

Zo heeft iedere conventionele rompvorm voor en nadelen, welke hand in hand gaan en ervoor zorgen dat er altijd een eigenschap is welke als onvoldoende bestempeld wordt.

Een voorbeeld, waarbij de bovengenoemde voor en nadelen van verschillende rompvormen zijn servicevaartuigen, die bijvoorbeeld gebruikt worden om personen samen met materieel te vervoeren naar een groot schip, dat niet kan aanleggen, of naar een windmolen op zee. Een dergelijk servicevaartuig vaart langszij het grotere schip, waarna lading overgebracht kan worden en personen via bijvoorbeeld een ladder van boord kunnen gaan of aan boord kunnen komen.

Bij windmolens vaart het servicevaartuig gewoonlijk met de boeg tegen een kade van de windmolen, zodat personen via de boeg van boord en aan boord kunnen gaan.

Deze servicevaartuigen dienen een relatief hoge kruissnelheid te hebben (typisch ongeveer 20 tot 25 knopen), dienen voldoende lading te kunnen meenemen en dienen daarnaast ook nog comfortabel te zijn voor de opvarenden. Verder is het van belang dat de vaartuigen ook nog zuinig met brandstof omgaan.

Wanneer de bodem van een vaartuig vlak is, zal het vaartuig snel gaan planeren, waardoor hoge snelheden verkregen kunnen worden bij relatief weinig vermogen. Het nadeel is echter dat een vaartuig met een platte bodem geen demping bied om oneffenheden in het wateroppervlak op te vangen, zodat golven, een op een worden doorgegeven aan het vaartuig, hetgeen zeer onaangenaam is voor de opvarenden.

Wanneer een vaartuig een V-vormige romp heeft, zal het vaartuig gemakkelijk door de golven kunnen klieven, waardoor opvarenden veel minder last van golven hebben.

De hoek van de bodem met het wateroppervlak, dan wel met het horizontale dek-oppervlak van het vaartuig wordt de vlaktilling hoek genoemd. Hoe groter de vlaktilling hoek is, hoe comfortabeler een vaartuig zal zijn op hogere snelheden.

Nu is het op zich bekend om de voordelen van een vlakke bodem te combineren met de voordelen in een V-vormige romp in een zogenaamde knikspantromp, waarbij de bodem in dwarsdoorsnede aanzicht vanaf de kim naar de kiel ten minste twee bodemdelen omvat, waarbij het bodemdeel nabij de kim een vlaktilling hoek heeft kleiner dan de virtuele vlaktilling hoek en waarbij het bodemdeel nabij de kiel een vlaktilling hoek heeft groter dan de virtuele vlaktilling hoek.

De virtuele vlaktilling is de hoek van de denkbeeldige lijn tussen de kim en de kiel. De kim is hierbij de overgang van de zijkant van de romp naar de bodem van de romp.

Het bodem deel nabij de kim is vlakker en biedt daardoor voor een deel de voordelen van een platte bodem, terwijl het bodem deel nabij de kiel scherper is en voor een deel de voordelen van een V-vormige romp biedt.

De breedte van het vlakkere bodem deel nabij de kim kan echter niet te groot zijn, omdat bij het op en neer deinen van het vaartuig in de golven telkens dit vlakkere bodem deel op het wateroppervlak klapt hetgeen onaangenaam is voor de opvarenden.

Elk vaartuig heeft een zogenaamd drukkingspunt of vormzwaartepunt. Dit is het geometrische zwaartepunt van het deel van een lichaam dat in een vloeistof is ondergedompeld, oftewel het zwaartepunt van de door het lichaam verplaatste vloeistofmassa. Wanneer de romp van een vaartuig blokvormig zou zijn, dan ligt het drukkingspunt in het midden tussen de achtersteven en de voorsteven.

Echter, een blokvormige romp met een platte voorsteven is praktisch niet mogelijk en zorgt voor een oncomfortabel vaargedrag, waardoor een vaartuig gewoonlijk een toelopende voorsteven heeft om het zeegangsgedrag te verbeteren. Door de toelopende voorsteven is de verplaatste vloeistofmassa minder, waardoor het drukkingspunt naar de achtersteven verplaatst.

Bij de algemeen bekende rompvormen ligt het drukkingspunt in langsrichting vanaf de achtersteven op ongeveer 40% +/- 2% van de lengte op de waterlijn. De lengte op de waterlijn is daarbij de lengte van het vaartuig gemeten op de stilliggende ontwerp waterlijn.

Deze positie van het drukkingspunt wordt met name veroorzaakt door de boegvorm, die noodzakelijk is om de het klappen in zeegang te verminderen.

Om er voor te zorgen dat een vaartuig in rust vlak in het water ligt, zal het zwaartepunt van het vaartuig gelijk dienen te liggen met het drukkingspunt.

Wanneer echter het vaartuig voortgestuwd wordt door de motoren, zal er een moment gegenereerd worden rond het zwaartepunt, waardoor de boeg van het vaartuig uit het water getild wordt en de achtersteven meer in het water gedrukt wordt. Hierdoor trimt het schip achterover en wordt de vaarweerstand vergroot.

Verder zal bij een knikspantromp, zoals hierboven genoemd, het vlakke bodem deel nabij de kim over een grotere lengte boven de waterlijn uitkomen en daarmee meer golven opvangen. Als gevolg hiervan dient de breedte van het vlakke bodem deel bij de doorsnijding van de waterlijn beperkt te zijn om toch een comfortabel vaart voor de opvarenden te waarborgen.

Het is nu een doel van de uitvinding om een vaartuig te verschaffen volgens de aanhef, waarbij de bovengenoemde nadelen verminderd zijn of zelfs voorkomen worden.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een vaartuig, met het kenmerk dat voor ten minste het deel van de kim tot aan de boeg, in dwarsdoorsnede aanzicht de verhouding tussen de lengte van het bodemdeel nabij de kim en de lengte van het bodemdeel nabij de kiel groter is dan 20%; en waarbij het drukkingspunt in langsrichting vanaf de achtersteven ligt op meer dan 43% van de lengte op de waterlijn.

Door het drukkingspunt op meer dan 43% van de achtersteven te leggen, hetgeen een afwijking is van slechts 7% van het drukkingspunt van een blokvormige romp, ligt het vaartuig aanzienlijk vlakker in het water, ook wanneer de motoren het vaartuig bij kruissnelheid voortstuwen.

Bij de vaartuigen volgens de stand van techniek, ligt het drukkingspunt op 40% van de achtersteven, hetgeen een afwijking van 10% is ten opzichte van een blokvormige romp.

Met een drukkingspunt voorlijker dan 43%, biedt een vaartuig volgens de uitvinding een vermindering van de weerstand van meer dan 30% in vergelijking met een drukkingspunt op de klassieke lokatie.

Doordat het drukkingspunt verder van de achtersteven ligt, is ook het moment uitgeoefend door de motoren op de romp van het vaartuig kleiner, hetgeen bijdraagt aan het vlakker in het water liggen van het vaartuig.

Een bijkomend voordeel van het vlakker in het water liggen van het vaartuig volgens de uitvinding, ook op kruissnelheid, is dat voor ten minste het onder de waterlijn liggende deel van de kim de lengte van het bodemdeel nabij de kim aanzienlijk breder kan zijn, daar dit minder snel boven het water gedraaid zal worden en derhalve een in langsrichting gezien een langer deel het voordeel van een platte bodem kan bieden.

Het is voor een vakman een niet voor de hand liggende stap om de boeg van het vaartuig stomper te maken, aangezien dit gewoonlijk de vaarweerstand zou vergroten en het zeegangsgedrag negatief zou beïnvloeden.

Echter de aanvrager heeft bemerkt, dat door het stomper maken van de boeg, waardoor het drukkingspunt van het vaartuig verder van de achtersteven gebracht kan worden een voordeel verkregen wordt, waardoor het vaartuig vlakker in het water ligt, kunnen de voordelen van de knikspantromp beter benut worden, waardoor de combinatie van de nadelen van een stompere boeg en de voordelen van de knikspantromp voordeliger uitpakken, dan op basis van de stand van techniek te verwachten is.

Het vaartuig volgens de uitvinding zorgt voor een uiterst efficiënte omzetting naar lift van de energie welke door het verplaatste water door de romp wordt opgewekt. Deze efficiëntie is gecombineerd met de voordelen van het zeeganggedrag van de knikspant vorm. Door het gebruiken van zoveel mogelijk energie van het water voor lift, worden golven opgewekt door het vaartuig tot een minimum gereduceerd en de door hydrodynamische druk gecreëerde lift gemaximaliseerd. Dit wordt gedaan door de waterstroming door de juiste vorm de juiste kant op te sturen, zodat de lift op de juiste manier gecreëerd wordt. Hiervoor is het noodzakelijk om de juiste combinatie van afmetingen en verhoudingen toe te passen, om zo tot een resultaat te komen waarbij 25% tot 50% brandstof bespaard wordt, proportioneel kleinere motoren geplaatst kunnen worden, een proportionele vermindering in milieubelasting optreed en de operationele kosten voor vaartuigen uitgevoerd met de vinding sterk verminderd worden, waardoor een groot concurrentie voordeel ontstaat. Tevens heeft het vaartuig een uiterst comfortabel bochtengedrag door de juiste verhouding van kim en vlak en de 1 a 2cm doorgestoken zijde van de romp, welke het vaartuig met zeer geringe slagzij door de bocht laten gaan.

Hoewel de hierin gebruikte zeevaarttermen voor een vakman algemeen bekend zijn, worden voor de duidelijkheid nog de volgende aanvullende (dus niet beperkende) definities gegeven.

De zijde van een vaartuig is de zijkant van de romp, het gedeelte tussen de achtersteven en de voorsteven en tussen de kim en het bovenboord. Het bovenboord is de bovenste rand van de romp.

De waterlijn van een vaartuig is de scheiding tussen het natte en droge deel van het vaartuig, wanneer dit in volkomen rust, op golfloos water zou liggen.

De boeg van een vaartuig is de voorzijde van het vaartuig, waar de kim begint in te snoeren en in te lopen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van het vaartuig volgens de uitvinding ligt het drukkingspunt op 44% + /- 1.0% van de waterlijn lengte.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het vaartuig ligt de virtuele vlaktilling hoek tussen 16° en 20°, meer bij voorkeur tussen 17° en 19°.

Bij voorkeur begint de boeg in langsrichting vanaf de achtersteven op meer dan 50%, meer bij voorkeur op meer dan 60%, van de lengte over alles.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van een vaartuig volgens de uitvinding heeft de bodem in dwarsdoorsnede aanzicht vanaf de kim naar de kiel ten minste twee bodemdelen, waarbij het bodemdeel nabij de kim een vlaktilling hoek heeft van 18 graden +/- 2 graden.

Het bodem deel nabij de kim heeft een tegengestelde hoek aan het deel nabij de kiel. Deze hoek is tussen de 5 en 7 graden ten opzichte van het water oppervlak en tegengesteld aan de vlaktilling van het bodemdeel. Met een breedte verhouding tussen de 9 en 11 procent van de lokale breedte tussen de kimmen.

De kim loopt bij voorkeur in de zone van 70% tot 85% van de lengte van de waterlijn vanuit de achtersteven door de waterlijn, meer bij voorkeur in de zone van 78% tot 82%.

Zodra de kim boven de waterlijn uit komt, krijgt deze de functie van sprayrail. Doordat het opkruipende water reeds vlak boven de waterlijn naar beneden afgebogen wordt, zorgt dit water ook voor een verticale kracht omhoog en krijgt een bijdrage in het positieve effect van de vinding.

De hoek waarmee de kim de waterlijn snijdt is bij voorkeur kleiner dan 5 graden.

De breedte van de kim ter plaatse van de doorsnijding met de waterlijn is bij voorkeur geminimaliseerd.

De kim loopt in een verdere uitvoeringsvorm in het achterschip horizontaal en evenwijdig met de waterlijn.

Verder ligt de kim in het horizontale achterdeel bij voorkeur tussen de 35% en 40% van de diepgang onder water.

De kiellijn loopt in weer een andere uitvoeringsvorm over ten minste 90% van de waterlijn lengte horizontaal en evenwijdig met de waterlijn, gezien vanuit de achtersteven.

In nog een andere uitvoeringsvorm van het vaartuig volgens de uitvinding steekt de zijde van het vaartuig met een kleine overlap naar beneden door(l a 2 cm), onder de kim uit, waardoor het aldaar omhoog komende water sterk wordt afgebogen naar beneden.

Hiermee wordt een vaartuig volgens de uitvinding verkregen, dat een verbeterd comfort voor de opvarenden geeft, terwijl het brandstofverbruik fors gereduceerd wordt, terwijl het vaartuig nog steeds een goede kruissnelheid heeft van ruim 3 maal de theoretische rompsnelheid, zonder nadelige effecten of op positieve effecten te moeten inboeten.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van het vaartuig volgens de uitvinding loopt voor het deel van de kim langs de boeg, in dwarsdoorsnede aanzicht de verhouding tussen de lengte van het bodemdeel nabij de kim en de lengte van het bodemdeel nabij de kiel terug naar hart schip.

Aangezien de boeg van het vaartuig tijdens het varen regelmatig in en uit het water komt, onder andere door de golfslag, is het voordelig om over dit deel de lengte van het bodemdeel nabij de kim kleiner te houden, om zo de klappen op het vaartuig zo klein mogelijk te houden.

De uitvinding betreft verder een vaartuig, in het bijzonder een servicevaartuig, volgens de uitvinding, die verder omvat een langs de omtrek van het dek aangebrachte stootrand.

Met deze stootrand, kan het vaartuig gemakkelijk tegen een ander vaartuig aanliggen of tegen een kade van een windmolen, zonder dat er schade aan de romp van het vaartuig wordt aangericht.

De breedte van de kim ter plaatse van de doorsnijding met de waterlijn geminimaliseerd is,

De kim tussen de 35% en 40% van de diepgang tot de kiel onder water ligt

Vaartuigen in het bezit van een rompvorm met de beschreven uitvinding zorgen voor een uiterst efficiënte omzetting naar lift van de energie welke door het verplaatste water door de romp wordt opgewekt. Deze efficiëntie is gecombineerd met de voordelen van het zeeganggedrag van de knikspant vorm. Het resultaat is een brandstof besparing van 25% tot 50%. Waardoor proportioneel kleinere motoren geplaatst kunnen worden, een proportionele vermindering in milieubelasting optreed en de operationele kosten voor vaartuigen uitgevoerd met de vinding sterk verminderd worden, waardoor een groot concurrentie voordeel ontstaat. De beschreven uitvinding levert vaartuigen op welke op alle eigenschappen, welke gewenst zijn in een zeegaand schip een voldoende resultaat oplevert.

Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Figuur 1 toont een onderaanzicht van een uitvoeringsvorm van een vaartuig volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een zijaanzicht van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1.

Figuur 3 toont een vooraanzicht van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1.

Figuur 4 toont een aanzicht van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1.

Figuur 5 toont een vergroot aanzicht van figuur 4.

In figuur 1 wordt een onderaanzicht van een vaartuig 1 volgens de uitvinding getoond. De romp van het vaartuig heeft een achtersteven 2, een voorsteven of boeg 3, zijden 4, 5, een bodem 6, 7, 8, 9 en een kiel 10.

De bodem 6, 7, 8, 9 bestaat uit twee, ten opzichte van de kiel 10 gespiegelde delen 6,7 en 8, 9. De bodemdelen 6 en 9 grenzen aan de kim 11 en lopen op richting het midden van het vaartuig 1. Vervolgens gaan de bodemdelen 6 en 9 over in de bodemdelen 7 en 8 respectievelijk. Deze bodemdelen 7 en 8 lopen vervolgens af richting de kiel 10. (zie ook figuren 2, 3 en 4)

De boeg 3 begint op een afstand Xb vanaf de achtersteven 2. Het drukkingspunt 12 is aangebracht op een afstand Xd, die in deze uitvoeringsvorm 45% is van de lengte over alles (l.o.a.)

Figuur 5 toont een vergroot achteraanzicht van het vaartuig 1. Het aan de kim 11 grenzende bodemdeel 9 heeft een vlaktilling hoek ati die negatief is, waardoor het bodemdeel 9 vanaf de kim 11 omhoog loopt. Het tweede bodemdeel 8 heeft vervolgens een positieve vlaktilling hoek at2 waarmee het richting de kiel 10 loopt.

De tilling en breedte van vlakplaat 9 (ati> zorgt ervoor dat het water onder de romp geleid wordt, zodanig dat de druk onder de romp optimaal vast gehouden wordt, waardoor de energie uit het water enkel ervoor zorgt dat het vaartuig wordt opgetild, zonder dat dit water wordt omgezet in gemaakte golven.

De virtuele vlaktilling avt wordt gedefinieerd door de hoek van de lijn door de kiel 10 en de kim 11. Zoals duidelijk is, heeft het bodemdeel 8 een grotere hoek dan de virtuele vlaktilling hoek, terwijl het bodemdeel 9 een kleinere hoek heeft dat de virtuele vlaktilling hoek. Hierdoor worden zowel de voordelen van een romp met een kleine vlaktillingshoek als wel een romp met een grote vlaktillingshoek gecombineerd.

De verhouding van de lengte li van het bodemdeel 9 en de lengte I2 van het bodemdeel 8 is daarbij groter dan 20% voor ten minste het deel van het vaartuig 1 tussen de achtersteven 2 en het begin van de boeg 3 op de afstand Xb.

Ter hoogte van de boeg neemt de breedte van het bodemdeel 9 af, zodat golfslag minder nadelige gevolgen zal hebben op dit bodemdeel 9 met negatieve vlaktilling hoek. Het klappen van het vaartuig in golfslag wordt voorkomen. Om te voorkomen dat langs de zijde 4, 5 water omhoog komt en over het dek stroomt, zijn er spray rails 13, 14 (zie figuur 3) voorzien, die het water afbuigen. De spray rails 13, 14 is in deze uitvoeringsvorm een verspringing in de zijden 4, 5 van de boeg 3.

Vaartuigen in het bezit van een rompvorm met de beschreven uitvinding zorgen voor een uiterst efficiënte omzetting naar lift van de energie welke door het verplaatste water door de romp wordt opgewekt. Deze efficiëntie is gecombineerd met de voordelen van het zeeganggedrag van de knikspant vorm.

Claims (6)

1. Vaartuig met een knikspantromp waarbij de bodem in dwarsdoorsnede aanzicht vanaf de kim naar de kiel ten minste twee bodemdelen omvat, waarbij het bodemdeel nabij de kim een vlaktilling hoek heeft kleiner dan de virtuele vlaktilling hoek en waarbij het bodemdeel nabij de kiel een vlaktilling hoek heeft groter dan de virtuele vlaktilling hoek met het kenmerk, dat voor ten minste het deel van de kim tot aan de boeg, in dwarsdoorsnede aanzicht de verhouding tussen de lengte van het bodemdeel nabij de kim en de lengte van het bodemdeel nabij de kiel groter is dan 20%; en waarbij het drukkingspunt in langsrichting vanaf de achtersteven ligt op meer dan 43% van de lengte op de waterlijn.

2. Vaartuig volgens conclusie 1, waarbij het drukkingspunt ligt op 44% + /- 1,0% van de waterlijn lengte.

3. Vaartuig volgens conclusie 1 of 2, waarbij de virtuele vlaktilling hoek ligt tussen 16° en 20°, meer bij voorkeur tussen 17° en 19°.

4. Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de boeg in langsrichting vanaf de achtersteven begint op meer dan 50%, meer bij voorkeur op meer dan 60%, van de lengte over alles.

5. Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de kim in de zone van 70% tot 85% van de waterlijn lengte vanuit de achtersteven door de waterlijn loopt.

6. Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij voor het deel van de kim langs de boeg, in dwarsdoorsnede aanzicht de verhouding tussen de lengte van het bodemdeel nabij de kim en de lengte van het bodemdeel nabij de kiel terugloopt naar 0.