NO118307B - - Google Patents

Description

Båtskrog.

Denne oppfinnelse vedrører et båtskrog som i det minste ved

baugen er i det vesentlige V-formet.

I forbindelse med konstruksjon av båtskrog har man tidligere foreslått mange forskjellige forbedringer. Disse forbedringsfor-

slag kan stort sett deles inn i to grupper hvorav den ene omfatter forbedringer med tanke på å nedsette skrogets motstand under beve-

gelse i eller over\annet, mens den annen gruppe omfatter forbed-

ringer som sikter til økning av retningsstabiliteten av skroget,

mens dette er i bevegelse i eller over vannet.

Forsøk som man har gjort med tanke på å nå begge mål, dvs.

både redusere motstanden og oppnå maksimal retningsstabilitet, har ikke vært særlig resultatrike fordi skrogkonstruksjoner i slike tilfelle for det meste blir et kompromiss med mer vekt på de spe-

sielle egenskaper som er særlig ønsket.

For å nedsette frontmotstanden mot skrogets bevegelse er det f.eks. ønskelig at skroget er utført til å plane. Et skrog med vanlig flat bunn er et typisk eksempel på planende skrogtype. En båt med et slikt skrog vil under bevegelse fremover ha tendens til å løfte seg fra deplasementstilling til planende stilling. Et skrog med flat bunn har blant andre ulemper også den at den mang-ler retningsstabilitet.

Den mest brukte vanlige skrogtype er for tiden en modifika-sjon av flatt planende skrog som har en såkalt V-bunn eller avrundet bunn. Planingsegenskapene til et slikt skrog er ikke bedre enn til et flattbunnskrog, men utførelsen er fordelaktig ved at bevegelsen blir mykere fordi skroget har lettere for å oppta og utjevne støt og flate ut bølgene fra baugen. Også retningsstabiliteten er bedre ved et skrog med V-bunn eller avrundet bunn.

Erstatning av flatbunn med V-bunn eller avrundet bunn resulterer vanligvis i betydelig tap av planingsegenskaper fordi vannpartiklene som slår mot frontpartiet av den planende overflate, ikke lenger støter mot overflaten i samme vinkel, men heller i vinkel som stort sett er bestemt ved kjølens vinkel i forhold til vannet og ved Vs tilspisning hhv. skrogets rundhet. Vannpartiklene som slår mot en slik V-bunn eller avrundet bunn, ledes utover noe på tvers av skrogets kjøl. Resultatet er at vannets løfte-virkning avtar og planingsegenskapene likeså.

Selv om stabiliteten av et skrog med V-bunn eller rund bunn er større enn av et skrog med flat bunn, antas at stabiliteten ikke er tilstrekkelig stor til å mestre situasjoner hvor skroget må passere gjennom eller over bølger som løper i andre vinkler enn perpendikulært på båtens bevegelsesretning, eller hvor båten tvinges inn i en kraftig sving. I begge tilfelle har skroget en tendens til å gli sideveis eller krenge og kantre. Denne tendens som er et normalt trekk ved slike skrog med V-bunn eller rund bunn, påvirkes ved slike faktorer som svingens krapphet, kraft som til-føres i svingen samt høyden og anfallsvinkelen fra bølgene som passeres av skroget.

I et forsøk på å forbedre retningsstabiliteten er det også blitt foreslått flere typer flerkjølsskrog. I slike skrog finnes det to eller flere parallelle kjøler som kan være av V-typen eller rundtypen. Slike skrog er sjelden istand til å plane og har også andre ufordelaktige egenskaper, såsom forholdsvis stor friksjons motstand i vann. Dette skyldes kjølene som vanligvis fortrenger vannet under alle operasjonsforhold. Den "våte" overflate øker stort og forårsaker tilsvarende økning av friksjonsmotstanden mellom flaten og vannet.

Denne oppfinnelse vedrører derfor hovedsakelig et båtskrog som i det minste ved baugen er i det vesentlige V-formet, og hen-sikten med oppfinnelsen er å utføre skroget slik at planingen skjer under minimal friksjonsmotstand og ved maksimal stabilitet og "ridningsegenskaper".

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et godt skrog som raskt skifter fra deplasementstilling til planings-stilling når båten beveger seg fremover og som sikrer god retningsstabilitet under drift.

Et båtskrog ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at det på hver side av hovedkjøl er anordnet side-kjøler med stort sett V-lignende form som går ut fra et punkt på skrogsiden nær baugen og forløper akterover en strekning som er kortere enn halvparten av skroget for å ende i en i det vesentlige vertikal avsats, idet sidekjølene forløper i det vesentlige parallelt med hovedkjølen og slik at sidekjølene befinner seg over vannet når skroget er i marsjfart, men neddykkes når båten utfører krappe svinger eller passerer bølger med vesentlig høyde. Sidekjø-lenes lengde er fortrinnsvis mellom en tredjedel og en fjerdedel av skrogets lengde.

Andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene og nedenstående beskrivelse med eksempler og tegningene hvor: Fig. 1 er et sideriss av et båtskrog utført ifølge oppfinnelsen, fig. 2 et bunnriss av båtskroget ifølge fig. 1, fig. 3 et riss av skrogets akterspeil sett som vist med piler 3-3 på fig. 1, fig. 4 er et frontriss og viser skrogets baug sett som vist med piler M--H på fig. 1, og fig. 5 viser et tverrsnitt langs linjen 5-5 på fig. 2 sett i den med piler antydede retning.

På fig. 6 kan sees et riss av båtskroget ifølge" fig. 1 i en stilling som skroget antas å innta når det tilføres maksimal kraft ut fra en stillestående eller hvilestilling i vannet. Fig. 7 og 8 er sideriss av skroget fra fig. 1 hhv. 6 og viser stillingene for skroget kort etter starten under maksimal krafttilførsel ifølge fig. 6 og i full cruisestilling, og fig. 9 viser en del av båtskroget ifølge fig. 1 og illustrerer en sterkt ønskelig aerasjons- tilstand i vannet som frembringes ved skroget under bestemte driftsforhold.

Båtskroget ifølge oppfinnelsen kan utføres av forskjellige materialer, f.eks. plast, vanlige trebord, kryssfinér o.l., men fremstillingsmåten og.materialet omfattes ikke av denne oppfinnelse, og skroget som skal beskrives nedenfor antas å være fremstilt i et stykke av plast som om nødvendig er armert med glassfibre.

Fig. 1 og 2 viser et båtskrog 10 med et akterspeil 12, en baug IM- og sider 16 og 18. Sidene 16, 18, akterspeilet 12 og baugen 11 er utformet slik at de stort sett gradvis går over i en skrogbunn 2 0 som er V-formet ved baugen 14 og som fortsetter å an-ta en mer avflatet eller modifisert V-form etter som den nærmer seg akterenden.

Skroget 10 har, som det kan sees på fig. 1, 2 og 4, en vesentlig rett kjøllinje 22 som går over i baugens 14 stevnlinje 24. Av fig. 2 og 3 fremgår at akterspeilet 12 kan være utført med en uttagning 26 for anbringelse av en utenbordsmotor.

Skrogets 10 bunn har sidepartier 28 og 30 som strekker seg fra akterenden til baugen 14 slik at de møtes ved 32. Da skroget antas å være støpt, er sidepartiene 28 og 30 utført i ett med res-ten av skroget. Som vist på fig. 1, 2 og 3 og 4 har sidepartiene 28, 3 0 sideveis forløpende flater 34, 36 og dessuten vertikalt for-løpende flater 38 og 40. Hver av sideflatene 34, 36 øker sukses-sivt i bredde fra et minimum ved 32 til et maksimum ved akterenden 12 (fig. 3). Som det best kan sees på fig. 1 og 4, forløper sidepartienes 28, 30 sideflater 34, 36 i det vesentlige horisontalt, men stiger gradvis fra horisontalen mot baugen 14.

I tillegg til sidepartiene 28, 30 har skrogbunnen 2 0 en stort sett trekantformet eller deltaformet flate 42. Som vist på fig. 2 har deltaflaten en frontspiss 44 plassert ved kjøllinjen 22 på et sted som stort sett ligger midtveis mellom skrogets ender. Ideelt sett er spissen 44 bare et punkt på kjøllinjen 22. Derfor kan man se i skrogets sideriss (fig. 1) at deltaflaten 42 innehol-der en fortsettelse av kjøllinjen 22 og også forløper i det vesentlige horisontalt.

Deltaflatens 42 sider slutter med vertikalt anordnede flater 46, 4 8 som strekker seg til et sammenføyningssted ved skrogets bunn 20. Som vist på fig. 1 og 2 forløper de nevnte vertikale sideflater 46, 48 på skrå i forhold til kjøllinjen 22 og avtar i bredde fra et maksimum ved akterspeilet til et minimum ved punk-tet 1+1+. Fortrinnsvis slutter deltaflatens 42 ende 50 og sidepartienes 28, 30 resp. ender 52, 54 slik at de utgjør en fortsettelse av akterspeilets 12 ytterflate.

Ifølge oppfinnelsen er en sidekjøl 56, 56' (sponson) anordnet på hver side av skroget. Ifølge fig. 1, 2 og 4 er sidekjølen 56 utformet slik at den begynner fra et punkt 58 på skrogsiden 16 for å fortsette gradvis nedover samtidig som den strekker seg mot skrogets akter. Ved en utførelse av skroget utført i samsvar med oppfinnelsen som har vist seg å være særlig fordelaktig under for-søk, var lengden av sidekjølene, målt fra det fremste punkt 5 8 til endeflaten 6 0, mellom en fjerdedel og en tredjedel av skrogets totale lengde.

Som vist på fig. 4 er sidekjølen 56 utformet slik at den

har divergerende utadvendende og innadvendende flater hhv. 6 2 og 64 i form av en V. Den innadvendende flate 64 danner sammen med skrogets bunnflate mellom sidepartiet 28 og sidekjølen 56 en kanal-lignende passasje 66. Den utadvendende flate 62 går sammen med en stort sett sideveis forløpende flate 6 8 som kan begynne ved punk-tet 58 og strekke seg til sidekjølens endeflate 6 0 slik at den i profil og sett i sideriss (fig. 1) i det vesentlige nærmer seg profilen av sidekjølen 56, eller som vist kan strekke seg til akterspeilet 12. På den annen side av skroget finnes en annen på lignende måte anordnet og utformet sidekjøl 56' med de samme elementer som nettopp omtalt.

Som nevnt ovenfor har ikke tidligere forsøk på å oppnå reduksjon av bevegelsesmotstanden av skroget under opprettholdelse av maksimal retningsstabilitet vært tilfredsstillende. Et skrog ?følge oppfinnelsen omfatter imidlertid flere trekk som ved sam-virkning både bevirker en vesentlig nedsettelse av motstanden under skrogets bevegelse gjennom vannet og allikevel tillater høy grad av retningsstabilitet, hvilket ikke bare skjer når båten passerer forholdsvis stille vann og langs en rett linje eller en sving, men også under slike forhold hvor båten må passere urolig vann i perioder hvor store bølger dannes.

.Når båtskroget befinner seg i hvilestilling på vannet, vil vannlinjens forløp i forhold til skrogets andre komponenter bli som vist ved linjen 70 på fig. 1. Man vil legge merke til at side-kjølene 56, 56' er våte på dette tidspunkt og at et parti av dem

er nedsenket. Hvis imidlertid skroget er i drift under full fart, vil vannlinjens nivå i forhold til skrogets andre elementer være som vist med linjen 70a på samme fig. 1.

Av ovennevnte vil fremgå at det er oppnådd en meget betydelig reduksjon av det areal av skroget som er vått mellom de to stillinger når skroget er i ro og når skroget er i full fart.

Som allerede nevnt og vist på de forskjellige figurer, har båtskrogets 10 baug forholdsvis skarp V-form som blir noe grunnere og går over til en flat V-bunn etter som den fortsetter mot akterenden. Baugens V-form sikrer en bløt bevegelse idet skroget lett kan skjære seg inn og gjennom bølger. Også sidepartiene 28 og 30 er tilspisset som vist, idet bredden av de sideveis fremspringende flater 34, 36 avtar til et minimum ved 32 for tilveiebringelse av minst mulig areal ved deres fremste ender, hvilket reduserer en-hver tendens av slike sidepartier på dette punkt til å slå mot bølger som båten passerer. Med andre ord hindrer tilspissingen av sidepartiene ved deres fremre ender en rask økning av flyteevnen på dette punkt.

Fig. 4 viser best formen av sidekjølene 56, 56' som som allerede nevnt også har en V-lignende utforming. Under vanlig fart med skroget i stort sett rettlinjet bevegelse vætes ikke sidekjøle-ne 56 og 56', hvilket fremgår av deres stilling i forhold til vannlinjen 70b på fig. 4. Skrogets retningsstabilitet på dette tidspunkt er som nevnt tilveiebragt ved skrogets totale utforming samt ved de retningsstabilitetsegenskaper som er gitt skroget ved hjelp av de vertikalt anordnede flater på deltapartiet og sidepartiene 28, 30. I en krapp sving, som er illustrert ved den relative stilling av vannlinjen 70c på fig. 4, må det antas at en av sidekjøle-ne, som vist ved 56', kan bli våt. Væting av sidekjølen 56' tjener imidlertid til å meddele skroget ytterligere retningsstabilitet i svingen og hindre skroget fra å skli i sideretningen. På samme måte som sidekjølen 56' sikrer retningsstabilitet i en krapp sving, vil den også sikre stabilitet når båten beveger seg langs vesentlig rett linje, men passerer bølger som kan danne vinkel med fartsretningen. Hvis man betrakter et parti av linjen 70c som re-presenterer en bølge, vil man forstå at et båtskrog som går gjennom en slik bølge, med sine sidekjøler vil skjære inn i bølgen og hindre skroget i å gli sideveis, hvorved retningsstabiliteten sik-res. Hvis skroget f.eks. skal passere gjennom bølger som forløper mer eller mindre vinkelrett på båtens bevegelsesretning, vil båten på grunn av baugens V-lignende form skjære inn og gjennom bølgene og mens dette skjer, vil også hver av sidekjølene skjære inn og passere gjennom bølgene. I et slikt tilfelle vil den dybde i hvilken sidekjølene vil passere bølgene i stor grad være avhengig av båtens hastighet samt skrogets og lastens vekt. I hvert tilfelle er det imidlertid klart at sidekjølene på dette tidspunkt tjener minst to ønskelige funksjoner hvorav den ene er å øke skrogets opp-drift, mens det går gjennom bølgen, og den annen å tilveiebringe retningsstabilitet. På grunn av den V-lignende utforming av hver av sidekjølene vil økningen av flyteevnen eller oppdriften ikke skje øyeblikkelig, men heller gradvis og avpasset etter dybden i hvilken sidekjølene skjærer gjennom vannet. Den V-lignende form sikrer mykhet under økningen av flyteevnen omtrent på samme måte som skrogbaugendens V-aktige utforming.

Sidekjølene utfører også en annen viktig funksjon. Av fig.

4 fremgår at skrogbunnen 2 0 og sidekjølenes 56 , 56' innadvendende flater 64, 64' danner tunnellignende partier 66, 66' som sett fra baugen har hvelvlignende form. Anordningen av slike tunnelpartier resulterer i utvikling av en ytterligere variabel reaksjonskraft som tjener til å "mykgjøre" kjøringen uansett hvilken utstrekning skroget 10 tvinges til å hoppe ut av vannet når det med stor hastighet skjærer gjennom en bølge. Som man f.eks. kan se både på fig. 1 og 4, befinner sidekjølenes 56, 56' bunnpartier seg i vesentlig avstand over kjøllinjen og over vannlinjen, som er vist ved linjen 7 0b, når båten er i fart. Hvis derfor skroget skulle bli tvunget"til å løfte seg opp av vannet og så falle ned på vannflaten, vil skrogets kjøllinje slå mot vannet først. Baugens og skrogets generelle V-form tvinger vannet under baugen og skroget til å kastes stort sett oppover og utover og vannet som er kastet slik, støter mot tunnelpartienes 66, 66' buede flater. Disse flater 64, 64' avbøyer dette vann nedover mot det normale vannivå. Dette fenomen med vann som kastes oppover mot de bueformede partier 66, 66' frembringer en hydraulisk reaksjonskraft som vil utøves i den motsatte retning og som er rettet vesentlig oppover og frembringer en polstringseffekt overfor skroget og derved hindrer slag-støt som man kjenner fra andre skrog når de igjen faller ned på vannflaten. Man vil se at dette fenomen ikke ville opptre hvis ikke sidekjølenes bunnpartier var over kjøllinjen. Dette vil si at dannelsen av den hydrauliske reaksjonskraft hovedsakelig er avhengig av at skrogets kjøl går inn i vannet før sidekjølenes bunnpartier.

Samme fenomen med hydraulisk reaksjonskraft opptrer hver gang når skroget 10 passerer gjennom en bølge eller beveger seg over en.ujevn eller bølgeaktig vannflate.

Den hydrauliske reaksjonskraft er variabel fordi den øker når båtens fallhastighet øker, hvilket er tilfelle når båten tvinges til å hoppe høyere, fordi båten etter å ha kommet ned på normalt vannivå tvinger vannet under seg også til å kastes oppover og utover med tilsvarende større hastighet. Da det kastede vanns treghetsmoment er proporsjonal med hastigheten, er også økningen av den hydrauliske reaksjonskraft tilsvarende proporsjonal. Den sistnevnte kraft skal ikke blandes sammen med flyteevnen eller oppdriften som tilveiebringes av hver av sidekjølene hver gang disse tvinges til å dyppes ned i eller passere gjennom bølger.

Ved utforming av et hvilket som helst skrog har man natur-ligvis det ønske å redusere til minimum det skrogareal som blir vått for derved å nedsette friksjonsmotstanden fra vannet mot båtens bevegelse. Derfor kan man se at sidekjølene bare virker på det tidspunkt eller under de forhold hvor deres funksjon er ønskelig og at de ikke øker den våte flate under driftsforhold hvor hverken ytterligere flyteevne eller økt retningsstabilitet er på-krevet .

For å oppnå en ytterligere reduksjon av friksjonsmotstand fra vannet mot båtens bevegelse tjener de stort sett mellom skrogbunnen og flatene 64 og 64' utformede tunnellpartier eller kanaler 66 og 66' til å trekke inn luft slik at denne blandes med vann som renner gjennom kanalene når sidekjølene helt eller delvis befinner seg i vann. Vannet som da passerer disse kanaler, blandes med luft slik at man får en blanding av vann og luftbobler hvilket reduserer friksjonen mellom vannet og skroget. Dette fenomen er skjematisk vist ved 72 på fig. 9. Etter at det med luft sammen-blandede vann har passert kanalen 66, vil det stort sett befinne seg mellom den vertikalt forløpende flate 38 av sidepartiet 2 8 og den nedadhengende flate 74 som tilhører slingrekjølen 76. Som vist på fig. 2, 3 og 5 er slingrekjølene 76, 76' partielle forlen-gelser av de partier av skroget som tjener til utforming av side-kjølene 56 , 56 ' .

I tillegg til aerasjonsvirkningen som oppnås ved hjelp av kanalene 66 og 66', oppnås ytterligere aerasjon av vannet som passerer mellom flatene 74, 74' og flatene 38 og 40 ved hjelp av endeflaten eller steget 6 0 formet ved endene av de resp. sidekjøler 56, 56'. Disse endeflater bevirker at luft suges inn bak flatene når sidekjølene befinner seg over vannet slik at der frembringes en delvis reduksjon av lufttrykket på stedet med den følge at vannet som strømmer gjennom blandes med luft slik at friksjon mellom vannet og skroget mellom slingrekjølenes 76, 76' begrensende flater og sidepartienes vertikale flater 38 og 40 nedsettes.

Man har også funnet at sidekjølene også avbøyer utover og nedover vannspruten som dannes av baugen under fart selv om side-kjølene ikke er i vannet. Videre vil sidekjølene når de befinner seg i vann, hvilket kan skje når skroget passerer bølger, avbøye med sine sideveis forløpende flater 68, 68' utover og nedover vannspruten som dannes av sidekjølene.

Av ovennevnte turde fremgå at et båtskrog som er fremstilt

i samsvar med oppfinnelsen er i besittelse av stor grad av retningsstabilitet uansett kjøreretningen og krappheten av svinger som passeres eller under passering av bølger eller urolig vann. Dessuten har man oppnådd at skroget planer like etter at full drivkraft er tilført selv om det er lastet på ufordelaktig måte. Som følge av den frembragte aerasjonseffekt blir friksjonsmotstanden vesentlig redusert, og dette aerasjonsfenomen opptrer uansett om skroget passerer bølger, utfører en krapp sving eller beveger seg stort sett rettlinjet på rolig vannflate.

1. Båtskrog som i det minste ved baugen er i det vesentlige V-formet,karakterisert vedat det på hver side av ho-vedkjøl (22) er anordnet sidekjøler (56, 56') med stort sett V-lignende form som går ut fra et punkt (58, 58') på skrogsiden nær baugen (14) og forløper akterover en strekning som er kortere enn halvparten av skroget (10) for å ende i en i det vesentlige vertikal avsats (60), idet sidekjølene (56, 56') forløper i det vesentlige parallelt med hovedkjølen (22) og slik at sidekjølene (56,56') befinner seg over vannet når skroget (10) er i marsjfart, men ned-

Claims (8)

1. dykkes når båten utfører krappe svinger eller passerer bølger med vesentlig høyde.
2. 2. Båtskrog ifølge krav 1, karakterisert ved at sidekjølenes (56, 56') lengde er mellom en tredjedel og en fjerdedel av skrogets (10) lengde.
3. 3. Båtskrog ifølge krav 1 eller 2, hvor hver sidekjøl (56,56') har en utadvendende flate (62, 62') og en innadvendende flate (64, 64'), karakterisert ved at de innadvendende flater (64, 64') er anordnet slik i forhold til skrogbunnen (20) at de sammen med det tilstøtende parti av bunnen danner en kanal (66, 66') som forløper i det vesentlige parallelt med skrogets (10) ho-vedkjøl (22), og som slipper gjennom en luftstrøm når skroget er i normal fart eller under forhold hvor sidekjølene (56, 56') delvis kommer i kontakt med vannet.
4. 4. Båtskrog ifølge krav 3, karakterisert ved at sidekjølene (56, 56') sett i sideriss er vesentlig bueformede og at kanalene (66, 66') også er bueformede med sin forreste ende for-løpende på skrå oppover.
5. 5. Båtskrog ifølge et eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at den innadvendende flate-(64, 64') av hver sidekjøl sett i tverrsnitt har konkav form og går jevnt over i skroget (10).
6. 6. Båtskrog ifølge et eller flere av kravene 1- 5, karakterisert ved at sidekjølenes (56, 56') utadvendende flater (62, 62') går over i stort sett sideveis utover forløpende flater (68, 68') på hver side av skrogets bunn.
7. 7. Båtskrog ifølge krav 6, karakterisert ved at de sideveis forløpende sideflater (68, 68') er forlenget fra side-kjølenes (56, 56') akterender til skrogets akterende (12).
8. 8. Båtskrog ifølge et eller flere av kravene 1-7, karakterisert ved at hver sidekjøls (56, 56') utadvendende flate (62, 62') er forlenget akterover til akterenden (12) og danner en utadvendende flate i en i det vesentlige V-formet slingrekjøl (76, 76') hvis innadvendende sideflate (74, 74') er forskjøvet vesentlig sideveis utover i forhold til sidekjølenes (56, 56') innadvendende flate (64, 64').