NO773512L - Anordning ved katamaraner. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår katamaraner.

I alminnelighet består en katamaran av to skrog som

med et dekk er forbundet med hverandre over vannlinjen. Selv om denne type fartøyer har fordeler når det gjelder motstand mot rulling og et stort nytteareal på dekket har den også enkelte uheldige trekk. Særlig gjelder dette hastighetsbe-grensningen i tung sjø for å unngå for harde bølgeslag mot. dekket som forbinder de to skrog, og behovet for å sikre at fartøyet har stor lengdestabilitet for å redusere stamping som vil øke problemene med bølgeslag.

Det er også behov for å konstruere forbindelsesdekket

på en meget sterk og dermed tung måte foråt det skal kunne tåle alle mekaniske påkjenninger som måtte oppstå i og med at skrogene befinner seg ved hver kant av dekket.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er man kommet frem til en katamaran med to skrog som er forbundet med et dekk og to eller mer helt neddykkede hydrofoiler som står på tvers mellom skrogenes halvbunner, hvilke hydrofoiler er innrettet til å være neddykket under fart og til å frembringe en oppadrettet hydrodynamisk skyvekraft som delvis løfter skrogene i vannet og dermed reduserer bevegelsesmotstanden og øker avstanden mellom vannflaten og den nedre del av dekket. Innbygningen av hydrofoiler byr på følgende fordeler:"Med uforandret maskinkraft øker de fartøyets hastighet, de vil under seiling øke avstanden mellom vannflaten

og den nedre del av forbindelsesdekket slik at katamaranen kan fortsette med normal hastighet også ved store bølger,

de forbedrer katamaranens strukturelle egenskaper og

de reduserer virkningene av rulling, stamping og de forskjellige akselereasjoner.

Da hydrofoilene danner en tverrforbindelse mellom fartøyets to skrog, er disse ikke lenger bare festet til kantene av dekket, men danner lukkede rammer slik at selve dekkonstruksjonen kan utføres lettere.

Da hydrofoilene'.under seiling skaper en løftekraft som løfter de to skrog i vannet, oppnår man en total reduksjon av seilingsmotstanden og dermed en økt hastighet med uforandret maskinkraft, og dessuten oppnås en økning i avstanden mellom vannivået og den nedre del av forbindelsesdekket slik at katamaranen vil være i stand til å tåle større bølger uten skadelige slag.

Hydrofoilene har til oppgave å bære en optimal del av katamaranens 1 deplasement som ikke bør overstige 80%.

Det er kjent at forholdet mellom bevegelsesmotstand og løft for en aerofoilprofil er omtrent 1/40 del mens forholdet i en vanlig katamaran mellom bevegelsesmotstand og deplasement er omtrent 1-6 ved en hastighet på 30 knop. Derfor er det klart at en vesentlig forbedring oppnås i den totale hydrodynamiske virkningsgrad for fartøyet ved anvendelse av hydrofoiler.

Det skal videre pekes på at de indre sidevegger av skrogene fjerner kanthvirvlene på hydrofoilene og som en følge av dette kan foilens høyde/breddeforhold egentlig betraktes som uendelig, noe som fører til en høyere hydrodynamisk virkningsgrad for foilene.

Hydrofoilene kan ha en eller flere vertikale stendere som forbinder foilene med dekket.

En katamaran er særlig følsom overfor bølgebevegelse og blir derfor utsatt for akselerasjoner som kan gjøre seiling i hardt vær problematisk. Det er derfor å foretrekke å utstyre hydrofoilene såvel som de vertikale stendere med hjelperor som godt kan styres av en gyroskopisk akselerometeranordning, idet disse ville være i stand til å redusere rulling og stamping av fartøyet og dermed redusere de forskjellige vertikale akselerasjoner og vinkelakselerasjoner slik at seilingen blir mer komfortabel.

Et kjent system til påvisning av trimvariasjoner og de akselerasjoner en katamaran blir utsatt for under seiling i tung sjø omfatter en gyroskopisk akselerometeranordning. En slik anordning føler eventuelle tversgående eller langsgående endringer i fartøyets trim såvel som de forskjellige akselerasjoner og er i stand til å avgi styresignaler gjennom passende servokontroller til hjelperorene som finnes på hydrofoilene og de vertikale stendere, slik at disse vil utføre en korrek-sjon som reduserer akselerasjoner og trimvariasjoner.

Hjelperorene på de forreste og aktre hydrofoiler kan også stilles i forskjellige vinkler på en slik måte at de under seiling endrer den langsgående trim med det for øye å løfte fartøyets baug fra vannet og øke avstanden mellom vannflaten og dekket.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig: 1 viser et vertikalt snitt gjennom en katamaran tatt etter linjen A-A på fig. 2,

fig. 2 viser et horisontalt snitt tatt etter linjen

LN-LN på fig. 1,

fig. 3 viser katamaranen på fig. 1 sett fra en ende, fig. 4 viser en katamaran med modifiserte hydrofoiler

sett fra en ende,

fig. 5 viser, i forstørret målestokk, en detalj av en

hydrofoil og en vertikal stender i katamaranen.på fig. 1,

fig. 6 viser, i forstørret målestokk, et snitt svar-ende til fig. 2 tatt etter linjen B-B på fig. 5-

Katamaranen som er vist på fig. 1 har et tyngdepunkt G og er utformet med to skrog 10 som. er forbundet med hverandre med et dekk 11, såvel som med horisontale hydrofoiler 12. Sentralt plaserte vertikale stendere 13 står mellom hydro-. foilene 12 og dekket 11, og hjelperor er anbrakt ved de bakre kanter av stenderne. LG er.lastelinjen for katamaranen når den ligger stille. LN er lastelinjen under seiling og F er avstanden mellom LG og LN som fartøyet løftes i vannet ved hjelp av en løftekraft som frembringes av hydrofoilene 12 under seiling.

Da katamaranen som her beskrives har planende eller halvplanende skrog som selv søker å løfte seg fra vannet, vil høyden H mellom dekket 11 og vannflaten under seiling bli større i praksis enn det som er vist på fig. 1.

Fig. 2 viser de to"skrog 10 forbundet med hverandre med hydrofoiler 12 som har sidehjélperor 14, mens hjelperor 15 på midten bare finnes på den forreste og aktre hydrofoil.

Som vist på fig. 5 er det vertikale hjelperor 12 på stenderen 13 styrt av en hydraulisk sylinder 25 ved hjelp av en arm 24 og en stang 23, mens de horisontale midtre hjelperor 15 på hydrofoilene 12 er styrt av en hydraulisk sylinder 22 ved hjelp av en stang 21, en vippearm 20 som er svingbar. ved Y samt en arm 18.

Fig. 6 viser i snitt det vertikale hjelperor 17 sammen med det midtre hjelperor 15 og et sidehjelperor 14 på hydrofoilen 12 der sidehjelperoret er styrt fra innsiden av det tilstøtende skrog 10 med en sylinder 27 som virker gjennom en arm 26 og en stang 28.

Når katamaranen på grunn av en rullebevegelse på tvers har den vannlinje som er vist på fig. 35vil et ikke vist sentralt gyroskopsystem måle den endring som finner sted i tverrskips trim og sende signaler til et oppfølgningssystem som ikke er vist og som, ved hjelp av de hydrauliske sylindre 27, styrer hjelperorene 14 til frembringelse av krefter AT som er vist på fig. 3- Kreftene AT virker med en momentarm B rundt tyngdepunktet G og skaper det balansemoment MO som er nødvendig for å bringe fartøyet tilbake til en horisontal tverrtrim LN. I det eksempel som er vist på fig. 3 står hjelperorene 14 stilt i motsatte retninger, den venstre med en positiv vinkel og den høyre med en negativ vinkel.

En liknende situasjon oppstår når det finner sted en vinkelforandring i fartøyets langsgående trim og i dette til-felle vil kraften ved de forreste og aktre hjelperor 15 frembringe negative og positive krefter AL som vist på fig. 1, og kreftene vil idet de virker på vektarmer L i forhold til tyngdepunktet G,igjen bringe fartøyet tilbake til den opprinne-lige trim.

Sidehjelperorene 14 er således hovedsakelig beregnet for korrigering av endringer i tverrskips trim, det vil si for å styre rulling av. fartøyet, mens hjelperorene 15 tjener til å korrigere for trim i lengderetningen, det vil si for å styre fartøyets stamping. Hjelperorene 14 og 15 kan videre virke slik at de reduserer fartøyets vertikale akselerasjon.

c

De vertikale hjelperor 17 som sitter på de vertikale stendere 13 skaffer horisontale .krefter AO som virker med en stor vektarm i forhold til tyngdepunktet G og derfor kan benyttes for tverrstabilisering, det vil si for kontroll med fartøyets giring. Hjelperorene 17 som finnes på de forreste og aktre stendere kan også benyttes som ror for styring av katamaranens seileretning.

Når det er sspesielt behov for å' frembringe store tverr-momenter, kan den form som er vist på fig. 4 benyttes. Her har hydrofoilen form av en omvendt V. En slik utførelse gir lenger momentarmer M for de krefter hjelperorene 14 frembringer og dermed også større balanserende momenter med kreftene AT uforandret .

Oppfinnelsen er beskrevet på grunnlag av en foretrukken utførelsesform og det er klart at mange modifikasjoner er mulige innenfor rammen av kravene.

Claims (8)

1. Katamaran, omfattende to skrog som er forbundet med hverandre med et dekk, karakterisert ved at den omfatter to eller flere helt neddykkede hydrofoiler som er anordnet på tvers mellom skrogenes halvbunner, hvilke hydrofoiler er innrettet til å være neddykket under seiling og til å frembringe en oppadrettet hydrodynamisk skyvekraft som delvis løfter skrogene fra vannet og derved reduserer den totale bevegelsesmotstand og øker avstanden mellom vannivået og den nedre del av dekket.

2. Katamaran som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver hydrofoil er forsynt med minst en vertikal stender som forbinder hydrofoilen med dekket' .

3- Katamaran som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hydrofoilen er horisontal.

4. Katamaran som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at hydrofoilene har en omvendt V-form når katamaranen sees fra en ende.

5. Katamaran som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver hydrofoil er forsynt med en sentral vertikal stender som strekker seg mellom dekket og toppunktet av V-formen.

6. Katamaran som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at hydrofoilene er forsynt med hjelperor.

7- Katamaran som angitt i krav 2 eller et hvilket som helst av kravene 3-6, avhengig av krav 2, karakterisert ved at den vertikale stender er utført med et aerofoilformet tverrsnitt og er forsynt med hjelperor.

8. Katamaran som angitt i kravene 6 eller 7>karakterisert ved at den omfatter gyroskopiske akselero-meterdetektorer av kjent type til påvisning av tverrskips.og langskips trim og katamaranens vertikale og/eller vinkelakselerasjonerj betjeningsanordninger for styring av hjelperorene, og styreanordninger for regulering av betjenings-anordningene som en funksjon av den informasjon som mottas fra detektorene, for derved å frembringe hydrodynamiske balanserende krefter og/eller krefter som kan redusere akselerasjonene.

9- Karamaran som angitt i krav 6, 7 eller 8, karakterisert ved at hjelperorene, særlig de som er anordnet på de forreste og aktre hydrofoiler kan styres på i og for seg kjent måte med fartøyets styreanordninger.