DE102016209879A1

DE102016209879A1 - Watercraft, in particular towboat

Info

Publication number: DE102016209879A1
Application number: DE102016209879.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Jürgens; Michael Palm
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug (1) mit einem Schiffskörper (1) und einer im Heckbereich (3) angeordneten Stabilisierungseinrichtung. Erfindungsgemäß weist die Stabilisierungseinrichtung (8) beidseitig der Mittellängsebene (MLE) des Schiffskörpers (2) jeweils zumindest ein bündig an der Schiffshülle (7) anliegendes und sich ausgehend von einer Basis (B) am Schiffsboden (6) betrachtet über zumindest einen Teilbereich der Schiffshülle (7) in Höhenrichtung entlang einer theoretischen Anordnungslinie (A1, A2) erstreckendes strömungsbeeinflussendes Element (9.1, 9.2) mit um die Anordnungslinie (A1, A2) ausgebildeter Anströmfläche (10.1, 10.2) auf.The invention relates to a watercraft (1) with a hull (1) and a stabilizing device arranged in the rear region (3). According to the invention, the stabilization device (8) on both sides of the central longitudinal plane (MLE) of the hull (2) at least one flush with the hull (7) and viewed from a base (B) on the ship's bottom (6) over at least a portion of the hull (7) in the height direction along a theoretical arrangement line (A1, A2) extending flow-influencing element (9.1, 9.2) to around the arrangement line (A1, A2) formed inflow surface (10.1, 10.2) on.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug, insbesondere Schleppschiff, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a watercraft, in particular towing vessel, in detail with the features of the preamble of claim 1.

Wasserfahrzeuge in Form von Schleppschiffen finden Anwendung in der Assistenz größerer Wasserfahrzeuge. Stellvertretend wird auf die Druckschrift US 6698374 verwiesen. Diese offenbart ein Wasserfahrzeug mit einem Schiffskörper mit in einem Endbereich angeordneten steuerbarem Antrieb und einer im Heckbereich zentral in der Mittellängsebene angeordneten Finne zur Kursstabilisierung. Die steuerbaren Antriebe sind beispielsweise als Ruderpropeller oder Zykloidalpropeller ausgebildet. Der Schiffskörper fungiert als Verdrängungskörper, welcher über die Antriebe angetrieben durch das diesen umgebende Fluid bewegt wird. Dabei entsteht unter bestimmten Strömungsbedingungen hinter dem Schiffskörper, insbesondere im Heckbereich eine Karmansche Wirbelstraße. Die dabei ausgebildeten Wirbel mit entgegengesetzten Drehsinn an den beidseitig der Mittenlängsachse angeordneten Seiten des Schiffskörpers lösen sich dabei bei ansteigender Strömungszahl von diesem ab. Diese Ablösung resultiert in starken Instabilitäten bei der Geradeausfahrt.Watercraft in the form of tugboats find application in the assistance of larger vessels. Representative is on the publication US 6698374 directed. This discloses a watercraft with a hull with arranged in an end region controllable drive and a centrally arranged in the rear region in the central longitudinal plane fin for price stabilization. The controllable drives are designed, for example, as a rudder propeller or cycloidal propeller. The hull acts as a displacement body, which is driven by the drives driven by the surrounding fluid. This creates under certain flow conditions behind the hull, especially in the rear of a Karman vortex street. The thereby formed vortex with opposite direction of rotation at the sides of the central longitudinal axis arranged sides of the hull to solve this case with increasing flow rate of this. This replacement results in strong instabilities when driving straight ahead.

Zur Lösung dieser Problematik wird in der Druckschrift WO 11113964 A1 vorgeschlagen, am Schiffskörper beidseits der Mittellängsebene jeweils eine Finne vorzusehen, die symmetrisch bezüglich dieser angeordnet sind. Diese Lösung ist konstruktiv jedoch sehr aufwendig.To solve this problem is in the document WO 11/11964 A1 proposed to provide the hull on both sides of the central longitudinal plane in each case a fin, which are arranged symmetrically with respect to this. This solution is structurally very complex.

Eine weitere Möglichkeit zur Stabilisierung eines Wasserfahrzeuges mit einem Schiffskörper und einer im Heckbereich angeordneten Finne mit einer Stabilisierungseinrichtung ist aus der Druckschrift EP 2 774 836 A1 vorbekannt. Die Finne erstreckt sich in Längsrichtung des Schiffskörpers und weist eine als Anströmkante fungierende Vorderkante, eine zu dieser entgegengesetzt ausgerichtete Hinterkante und Seitenflächen auf. Die Stabilisierungseinrichtung weist zumindest einen jeder Seitenfläche der Finne zugeordneten und gegenüber dieser in einem Winkel angeordneten strömungsführenden Flächenbereich auf, im einfachsten Fall in Form von Führungsblechen. Diese Ausführung ist jedoch lediglich für Wasserfahrzeuge mit Finnen im Heckbereich geeignet. Another possibility for stabilizing a watercraft with a hull and a fin arranged in the rear area with a stabilization device is from the document EP 2 774 836 A1 previously known. The fin extends in the longitudinal direction of the hull and has a leading edge acting as leading edge, a trailing edge and side surfaces oriented opposite thereto. The stabilization device has at least one flow-guiding surface region assigned to each side surface of the fin and arranged at an angle relative to the latter, in the simplest case in the form of guide plates. However, this embodiment is only suitable for vessels with fins in the rear area.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Schleppschiff mit zumindest einem Antrieb derart weiterzuentwickeln, dass die Steuerbarkeit dessen immer sicher gewährleistet und die Gierstabilität gegeben ist. Dabei sind die negativen Effekte der Wirbelbildung in Strömungsrichtung im Heckbereich unabhängig von der Ausführung und dem Design des Schiffskörpers des Wasserfahrzeuges mit einfachen Mitteln zu reduzieren. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Lösung auch an bestehenden Wasserfahrzeugen, an welchen Stabilisierungsprobleme unter bestimmten Randbedingungen beobachtet werden, mit geringem Aufwand nachrüstbar sein.The invention was therefore based on the object, a watercraft, in particular a towboat with at least one drive further develop such that the controllability of which always ensures safe and the yaw stability is given. The negative effects of vortex formation in the flow direction in the rear area, regardless of the design and the design of the hull of the vessel are to be reduced by simple means. In particular, the solution according to the invention should also be retrofittable to existing vessels, on which stabilization problems under certain boundary conditions, can be retrofitted with little effort.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Ein erfindungsgemäß ausgeführtes Wasserfahrzeug, insbesondere Schleppschiff mit einem Schiffskörper mit einer aus einer Bordwand und einem Schiffsboden gebildeten Schiffshülle und zumindest einer im Heckbereich des Schiffskörpers angeordneten Stabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungseinrichtung beidseitig der Mittellängsebene des Schiffskörpers jeweils zumindest ein bündig an der Schiffshülle anliegendes und sich ausgehend von einer Basis am Schiffsboden betrachtet über zumindest einen Teilbereich der Schiffshülle in Höhenrichtung entlang einer theoretischen Anordnungslinie erstreckendes strömungsbeeinflussendes Element mit einer um die Anordnungslinie ausgebildeten Anströmfläche umfasst.An inventively executed watercraft, in particular towed ship with a hull with a ship hull formed from a ship's side and a ship's bottom and at least one arranged in the rear of the hull stabilizer is characterized in that the stabilizing device on both sides of the central longitudinal plane of the hull at least one flush fitting to the hull and Seen starting from a base on the ship's bottom viewed over at least a portion of the hull in the height direction along a theoretical arrangement line extending flow-influencing element having a formed around the arrangement line inflow surface.

Unter einem Schiffskörper wird hier der Teil des Wasserfahrzeuges verstanden, welcher diesem die Schwimmfähigkeit verleiht. Dieser wird auch als Schiffsrumpf bezeichnet. Die Basis entspricht einer Horizontalebene am tiefsten Punkt des Schiffsbodens.Under a hull is here understood the part of the vessel, which gives it the buoyancy. This is also called a ship's hull. The base corresponds to a horizontal plane at the lowest point of the ship's bottom.

Die Kernidee der Erfindung besteht darin, am Schiffskörper beidseitig der Mittellängsebene ein strömungsbeeinflussendes Element in Form eines Vorsprungkörpers mit einer Strömungsführungsfläche vorzusehen, durch welche die Ablösung gegenläufiger Wirbelpaare zu beiden Seiten des Schiffskörpers im Heckbereich reduziert wird. Durch das bündige Anliegen des strömungsbeeinflussenden Elementes und damit des Übergehens der Oberfläche an der Schiffshülle in die Anströmfläche wird diese Wirbelbildung im Heckbereich aktiv gestört. Die prominente bzw. hervorgehobene Frequenz der ursprünglichen Wirbelablösung wird durch die neuerlich erzwungene Ablösung stromaufwärts derart verändert, dass nunmehr ein breiteres Spektrum von Ablösefrequenzen vorliegt, so dass die Anregung einer Gierschwingung erheblich reduziert wird. Das Strömungsbild im Heckbereich und hinter dem Wasserfahrzeug wird positiv beeinflusst und damit die Gierstabilität und Steuerbarkeit derartiger Wasserfahrzeuge mit einfachen Mitteln erheblich verbessert. Das einzelne strömungsbeeinflussende Element ist als separates Bauteil ohne Beeinträchtigung anderer Funktionselemente am Wasserfahrzeug nachrüstbar. Für dessen Anordnung stehen große Flächenbereiche im Heckbereich am Außenumfang der die Außenhaut bildenden Schiffshülle zur Verfügung.The core idea of the invention is to provide on the hull on both sides of the central longitudinal plane a flow-influencing element in the form of a projection body with a flow guidance surface, by which the detachment of opposing vortex pairs on both sides of the hull in the stern region is reduced. Due to the flush concerns of flow-influencing element and thus the transition of the surface of the hull in the inflow, this vortex formation is actively disturbed in the rear. The prominent frequency of the original vortex shedding is changed by the newly forced shedding upstream so that now there is a wider range of shedding frequencies, so that the excitation of a yaw vibration is considerably reduced. The flow pattern in the rear area and behind the vessel is positively influenced and thus the yaw stability and controllability of such vessels with simple means significantly improved. The single flow-influencing element is as a separate component without affecting others Functional elements can be retrofitted on the vessel. For its arrangement are large areas in the rear area on the outer periphery of the skin forming the outer shell available.

Das einzelne sich über einen Teilbereich des Schiffskörpers in Höhenrichtung erstreckende strömungsbeeinflussende Element ist vorzugsweise derart angeordnet, dass dessen Anordnungslinie in Höhenrichtung der Schiffshülle ausgehend von einer Basis am Schiffsboden betrachtet mit ihrer Hauptrichtungskomponente in Höhenrichtung und damit nicht nur in einer Ebene verläuft. Dadurch ist es möglich, größere Anströmflächen über den gleichen Höhenbereich bereitzustellen und die Anströmflächen über einen breiteren Bereich der Schiffshülle zu positionieren.The individual flow-influencing element extending over a partial region of the hull in the vertical direction is preferably arranged such that its arrangement line in the height direction of the hull, starting from a base at the ship's bottom, extends with its main directional component in the vertical direction and thus not only in one plane. This makes it possible to provide larger inflow surfaces over the same height range and to position the inflow surfaces over a wider area of the hull.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass der Abstand der Anordnungslinie für das einzelne strömungsbeeinflussende Element von der Mittellängsebene des Schiffskörpers im zur Basis weisenden Endbereich geringer ist als im von der Basis in Höhenrichtung betrachtet wegweisenden Endbereich. Neben einer Vergrößerung der Anströmfläche über einen Höhenbereich vordefinierter Größe an der Schiffshülle werden die Anströmflächen damit in einen Bereich verlegt, in welchem diese eine größere Wirksamkeit entfalten können.In an advantageous embodiment, it is provided that the distance of the arrangement line for the individual flow-influencing element from the central longitudinal plane of the hull in the base end region is less than in the end region pointing away from the base in the vertical direction. In addition to an increase in the inflow area over a height range of predefined size on the hull, the inflow surfaces are thus laid in an area in which they can develop greater effectiveness.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung einer Anordnung des strömungsbeeinflussenden Elementes mit einer Hauptrichtungskomponente in vertikaler Richtung (wobei dann eine Nebenrichtungskomponente in horizontaler Richtung verläuft), weist die Anordnungslinie bei Projizierung in eine parallel zur Mittellängsebene ausgerichtete Längsebene einen Winkel gegenüber einer zur Mittellängsebene senkrecht ausgerichteten Ebene im Bereich von 5° bis 50°, bevorzugt 10° bis 45°, ganz besonders bevorzugt 25° ± 10°auf. Zusätzlich oder aber für sich allein als Merkmal betrachtet, ist die Lage der Anordnungslinie bei Projizierung in eine senkrecht zur Mittellängsebene ausgerichtete Ebene durch einen Winkel zur Mittellängsebene im Bereich von 5° bis 50°, bevorzugt von 10° bis 45°, ganz besonders bevorzugt 25° ± 10°charakterisiert. Diese Winkelbereiche beschreiben die Anordnung und Ausbildung der strömungsbeeinflussenden Elemente mit der besten Wirkungsweise, um die Rumpfumströmung effektiv zu beinflussen. In a particularly advantageous embodiment of an arrangement of the flow-influencing element with a main direction component in the vertical direction (in which case a secondary component runs in the horizontal direction), the arrangement line when projecting in a parallel to the central longitudinal plane aligned longitudinal plane at an angle to a plane perpendicular to the central longitudinal plane in the area from 5 ° to 50 °, preferably 10 ° to 45 °, most preferably 25 ° ± 10 °. In addition, or considered alone as a feature, the position of the array line when projecting in a plane oriented perpendicular to the central longitudinal plane by an angle to the central longitudinal plane in the range of 5 ° to 50 °, preferably from 10 ° to 45 °, most preferably 25th ° ± 10 °. These angular ranges describe the arrangement and design of the flow-influencing elements with the best mode of action to effectively affect the fuselage flow.

Bezüglich der Ausbildung und/oder Anordnung eines einzelnen strömungsbeeinflussenden Elementes besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. In Höhenrichtung des Schiffskörpers betrachtet ist das einzelne strömungsbeeinflussende Element gemäß einer der nachfolgenden Möglichkeiten erstreckend angeordnet:

– ausgehend von einer Basis am Schiffsboden betrachtet von dieser bis zur theoretischen Konstruktionswasserlinie; (Vorteil der Wirkung über gesamte Höhe der Schiffshülle)
– ausgehend von einer Basis am Schiffsboden betrachtet in einem vordefinierten Abstand zu dieser bis zur theoretischen Konstruktionswasserlinie;
– ausgehend von einer Basis am Schiffsboden betrachtet von dieser über einen Teilbereich von 1/3 bis 2/3 der Erstreckung des Schiffskörpers in Höhenrichtung;
– ausgehend von einer Basis am Schiffsboden betrachtet in einem vordefinierten Abstand von dieser über einen Teilbereich von 1/3 bis 2/3 der Erstreckung des Schiffskörpers in Höhenrichtung.

With regard to the design and / or arrangement of a single flow-influencing element, there are a number of possibilities. Viewed in the height direction of the hull, the single flow-influencing element is arranged extending in one of the following ways:

- starting from a base at the ship's bottom, looking from this to the theoretical construction waterline; (Advantage of the effect over the entire height of the hull)
Viewed from a base at the ship's bottom, at a predefined distance to it, up to the theoretical construction waterline;
- viewed from a base at the ship's bottom, viewed from the base over a sub-area of 1/3 to 2/3 of the extent of the hull in the height direction;
- viewed from a base on the ship's bottom at a predefined distance from this over a partial area of 1/3 to 2/3 of the extent of the hull in the height direction.

Bei Ausführungen von strömungsbeeinflussenden Elementen mit einer geringeren Größe bzw. Längserstreckung als die Erstreckung des Schiffskörpers in Höhenrichtung bis zur Konstruktionswasserlinie können entweder nur ein oder aber mehrere, die gesamte Erstreckung der Schiffshülle in Höhenrichtung bis zur Konstruktionswasserlinie hintereinander angeordnete Elemente vorgesehen werden. In embodiments of flow-influencing elements with a smaller size or longitudinal extension than the extension of the hull in the height direction to the construction waterline either only one or more, the entire extent of the hull in the height direction to the construction waterline arranged one behind the other elements can be provided.

Die beidseitig der Mittellängsebene erfolgende Anordnung der strömungsbeeinflussenden Elemente erfolgt vorzugsweise symmetrisch. Dadurch wird ein möglichst ebenmäßiges Strömungsbild erzielt.The arrangement of the flow-influencing elements on both sides of the central longitudinal plane preferably takes place symmetrically. As a result, the most even flow pattern is achieved.

Die Anströmfläche des einzelnen Elementes um die Anordnungslinie ist zur effektiven Strömungsbeeinflussung gekrümmt verlaufend ausgebildet. Je nach Ausführung kann die Querschnittsfläche, des strömungsbeeinflussenden Elementes, insbesondere deren Außenumfang durch einen Radius oder mehrere Radien beschrieben werden. Über die Radienwahl ist zum einen die Größe als auch die Ausrichtung und der Verlauf der Anströmfläche einstellbar. Die einzelne Anströmfläche stellt dabei keine vollständig in Umfangsrichtung geschlossene Fläche dar.The inflow surface of the individual element around the arrangement line is curved to effectively influence the flow. Depending on the design, the cross-sectional area of the flow-influencing element, in particular its outer circumference can be described by a radius or a plurality of radii. On the one hand, the size and the orientation and the course of the inflow surface can be set via the radius selection. The single inflow area is not completely closed in the circumferential direction surface.

Das einzelne strömungsbeeinflussende Element kann ferner ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise werden einteilig ausgebildete und hinsichtlich der Kontur und Querschnittsgeometrie einfache Ausführungen verwendet. Diese erlauben ein einfaches Handling und sind je nach Ausbildung des Querschnittsprofiles des einzelnen strömungsführenden Elementes besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist das einzelne strömungsbeeinflussende Element als Vollprofilelement oder Hohlprofilelement, insbesondere Stangen oder Rohrprofilelement ausgebildet.The individual flow-influencing element may further be formed in one or more parts. Preferably, one-piece designs are used which are simple in terms of contour and cross-sectional geometry. These allow easy handling and are particularly simple and inexpensive to produce depending on the design of the cross-sectional profile of the individual flow-guiding element. According to a particularly advantageous embodiment, the individual flow-influencing element is designed as a solid profile element or hollow profile element, in particular rods or tube profile element.

Die Befestigung an der Schiffshülle erfolgt vorzugsweise unlösbar, um den Kontrollaufwand so gering wie möglich zu halten. Denkbar sind auch lösbare Ausführungen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Befestigung formschlüssig, beispielsweise über Nietverbindungen – oder stoffschlüssig, beispielsweise Schweißverbindungen.The attachment to the hull is preferably non-detachable, the control effort so to be kept as low as possible. Also conceivable are detachable designs. According to a particularly advantageous embodiment, the fastening takes place in a form-fitting manner, for example via riveted joints - or materially, for example welded joints.

Als Materialien für die Ausbildung der strömungsbeeinflussenden Elemente finden vor Allem Stahl oder Edelstahl Verwendung.The materials used to form the flow-influencing elements are, above all, steel or stainless steel.

Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. Show it:

1a und 1b ein Wasserfahrzeug in zwei Ansichten mit erfindungsgemäß ausgebildeter Stabilisierungseinrichtung; 1a and 1b a watercraft in two views with inventively formed stabilizing device;

2a und 2b in einem einen Ausschnitt aus den 1a und 1b die Winkel zwischen strömungsbeeinflussenden Elementen und einzelnen Ebenen; 2a and 2 B in a detail of the 1a and 1b the angles between flow-influencing elements and individual levels;

3 ein strömungsbeeinflussendes Element in zwei Ansichten; 3 a flow-influencing element in two views;

4 eine weitere Ausbildung eines strömungsbeeinflussenden Elementes; 4 a further embodiment of a flow-influencing element;

5a bis 5c verschiedene Querschnittskonturen eines strömungsbeeinflussenden Elementes; 5a to 5c different cross-sectional contours of a flow-influencing element;

6a eine Ausführung eines Wasserfahrzeuges mit Anordnung eines strömungsbeeinflussenden Elementes im Bereich der Konstruktionswasserlinie; 6a an embodiment of a watercraft with the arrangement of a flow-influencing element in the region of the construction waterline;

6b eine Ausführung eines Wasserfahrzeuges mit Ausbildung eines strömungsbeeinflussenden Elementes aus mehreren Teilelementen. 6b an embodiment of a watercraft with formation of a flow-influencing element of several sub-elements.

Die 1a und 1b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung einen Schiffskörper 2 eines Wasserfahrzeuges 1, insbesondere eines Schleppschiffes in zwei Ansichten. Die 1a zeigt eine Ansicht auf den Schiffskörper 2 in Längsrichtung, die 1b eine Ansicht in Breitenrichtung. Der Schiffskörper 2 ist durch eine Erstreckung in Längsrichtung vom Bug zum Heck 3 und eine Erstreckung in Breitenrichtung charakterisiert. Die Erstreckung in vertikaler Richtung wird nachfolgend als Höhenrichtung bezeichnet. Zur Verdeutlichung der Richtungen ist beispielhaft ein Koordinatensystem an den Schiffskörper 2 angelegt. Die X-Achse entspricht der Erstreckung in Längsrichtung, die Y-Achse der Erstreckung in Breitenrichtung und die Z-Richtung beschreibt die Erstreckung in Höhenrichtung. Das Wasserfahrzeug weist ferner zumindest einen Antrieb AM auf, welcher verschiedenartig ausgebildet sein kann.The 1a and 1b illustrate in schematic highly simplified representation of a hull 2 a watercraft 1 , in particular a towboat in two views. The 1a shows a view of the hull 2 in the longitudinal direction, the 1b a view in the width direction. The hull 2 is by an extension in the longitudinal direction from the bow to the stern 3 and characterizes an extension in the width direction. The extension in the vertical direction is referred to below as height direction. To illustrate the directions is an example of a coordinate system to the hull 2 created. The X-axis corresponds to the extension in the longitudinal direction, the Y-axis of the extension in the width direction and the Z-direction describes the extension in the height direction. The vessel also has at least one drive AM, which may be of various types.

Der Heckbereich 3 ist beispielhaft, jedoch nicht zwingend mit einer Finne 4 zur Richtungsstabilisierung ausgebildet. Der Schiffskörper 2 umfasst eine aus einer Bordwand 5 und einem Schiffsboden 6 gebildeten Schiffshülle 7. Zur Vermeidung der durch die bei der Umströmung des Schiffskörpers 2 sich ausbildenden Karmanschen Wirbelstraße bedingten Instabilitäten ist im Heckbereich 3 des Schiffskörpers 2 eine Stabilisierungseinrichtung 8 vorgesehen. Die Stabilisierungseinrichtung 8 umfasst beidseitig der Mittellängsebene MLE des Schiffskörpers 2 jeweils zumindest ein bündig an der Schiffshülle 7 anliegendes und sich ausgehend von einer Basis B am Schiffsboden 6 betrachtet über zumindest einen Teilbereich der Schiffshülle 7 in Höhenrichtung dieser sich entlang einer theoretischen Anordnungslinie erstreckendes strömungsbeeinflussendes Element 9.1, 9.2. Die Anordnungslinien sind hier jeweils mit A1 für 9.1 und A2 für 9.2 bezeichnet. Die theoretischen Anordnungslinien A1, A2 sind nicht figürlich bzw. als Bauteil zu verstehen sondern dienen der Beschreibung des Verlaufs bzw. die Erstreckung des einzelnen strömungsbeeinflussenden Elementes 9.1, 9.2 an der Schiffshülle 7. Die Anordnungslinien A1, A2 beschreiben dabei den grundsätzlichen Verlauf bzw. Ausrichtung der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2. Diese sind nicht zu verwechseln mit Mittellinien oder ggf. Symmetrielinien bei Beschreibung der Ausbildung der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2.The rear area 3 is exemplary, but not mandatory with a Finn 4 designed for directional stabilization. The hull 2 includes one from a ship's side 5 and a ship's bottom 6 formed ship hull 7 , To avoid by the in the flow around the hull 2 Karman's vortex-induced instabilities are in the tail area 3 of the hull 2 a stabilizer 8th intended. The stabilizer 8th comprises on both sides of the central longitudinal plane MLE of the hull 2 at least one flush with the hull 7 adjacent and starting from a base B at the bottom of the ship 6 considered over at least a portion of the hull 7 in the height direction of this along a theoretical arrangement line extending flow-influencing element 9.1 . 9.2 , The arrangement lines are here in each case with A1 for 9.1 and A2 for 9.2 designated. The theoretical arrangement lines A1, A2 are not figurative or to be understood as a component but are used to describe the course or extent of the individual flow-influencing element 9.1 . 9.2 on the hull 7 , The arrangement lines A1, A2 describe the basic course or orientation of the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 , These are not to be confused with center lines or possibly symmetry lines when describing the design of the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 ,

Das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1, 9.2 ist vorzugsweise als separates Bauteil ausgeführt, welches mit einem Flächenbereich bündig an der Schiffshülle 7 anliegt und in Einbaulage mit dieser verbunden ist. Die Verbindung kann lösbar oder unlösbar ausgebildet sein. Vorzugsweise werden unlösbare stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindungen gewählt. Das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1, 9.2 ist durch eine Erstreckung in Längsrichtung charakterisiert. Die Formgebung Die durch die Erstreckung beschriebe Kontur in Längsrichtung ist durch eine Konturlinie beschreibbar, die in Einbaulage am Schiffskörper 2 mit der theoretischen Anordnungslinie A1, A2 zusammenfällt bzw. dieser entspricht. Das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1, 9.2 weist eine Anströmfläche 10.1, 10.2 auf. Diese erstreckt sich dabei über die Erstreckung des einzelnen strömungsbeeinflussenden Elementes 9.1, 9.2 in Höhenrichtung des Schiffskörpers 2 betrachtet. Die Anströmfläche 10.1, 10.2 ist derart ausgerichtet, dass diese in Einbaulage des strömungsbeeinflussenden Elementes 9.1, 9.2 betrachtet jeweils um die Anordnungslinie A1, A2 verlaufend ausgebildet ist. Bei dieser handelt es sich zur gezielten Strömungsbeeinflussung um eine gekrümmt ausgebildete FlächeThe single flow-influencing element 9.1 . 9.2 is preferably designed as a separate component, which with a surface area flush with the hull 7 is present and connected in installation position with this. The connection can be made detachable or non-detachable. Preferably, insoluble cohesive or positive connections are selected. The single flow-influencing element 9.1 . 9.2 is characterized by an extension in the longitudinal direction. Shaping The contour in the longitudinal direction described by the extension can be described by a contour line, which in the installed position on the hull 2 coincides with the theoretical arrangement line A1, A2 or equivalent. The single flow-influencing element 9.1 . 9.2 has an inflow area 10.1 . 10.2 on. This extends over the extension of the individual flow-influencing element 9.1 . 9.2 in the height direction of the hull 2 considered. The inflow area 10.1 . 10.2 is oriented such that it in the installed position of the flow-influencing element 9.1 . 9.2 considered in each case to the arrangement line A1, A2 is designed to extend. This is a targeted flow control to a curved trained surface

Bündiges Anliegen beinhaltet, dass zwischen der Anströmfläche am strömungsbeeinflussenden Element 9.1, 9.2 und der Schiffshülle 7 kein Zwischenraum besteht, sondern quasi ein Übergang von der Außenumfangsfläche am Schiffkörper 7 zur Anströmfläche 10.1, 10.2 gegeben ist. Die Anströmfläche ist daher in Umfangsrichtung um die Anordnungslinie A1, A2 nicht geschlossen ausgebildet. Flush concerns include that between the inflow surface on the flow-influencing element 9.1 . 9.2 and the hull 7 There is no gap, but almost a transition from the outer peripheral surface of the hull 7 to the inflow area 10.1 . 10.2 given is. The inflow surface is therefore not formed closed in the circumferential direction about the arrangement line A1, A2.

Die einzelne Anordnungslinie A1, A2 für das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1, 9.2 verläuft in Höhenrichtung der Schiffshülle 7 ausgehend von einer Basis B am Schiffsboden 6 betrachtet mit ihrer Hauptrichtungskomponente in Höhenrichtung. D.h. das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1 bzw. 9.2 kann sich angepasst an die Kontur der Schiffshülle 7 an dieser entweder in einer senkrecht zur Mittellängsebene MLE angeordneten Ebene oder aber über mehrere derartige senkrecht zur Mittellängsebene MLE angeordnete Ebenen erstrecken und erstreckt sich auch nicht nur in einer parallelen Ebene zur Mittellängsebene MLE. Die Lage bzw. Ausrichtung der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2 und damit der Anordnungslinien A1, A2 dieser am Schiffkörper 7 kann durch Winkelangaben gegenüber verschieden ausgerichteten Ebenen beschrieben werden. Diese sind in den 2a und 2b beispielhaft wiedergegeben. Die 2a und 2b zeigen beispielhaft anhand eines Ausschnittes aus einem Wasserfahrzeug 1 den Schiffskörper 2 gemäß den 1a und 1b in unterschiedlichen Ansichten. Die 2a zeigt einen Ausschnitt aus 1b und verdeutlicht den Winkel α zwischen der Mittellängsebene MLE und dem strömungsführenden Element 9.1 bei Projizierung dieses bzw. Projizierung der Anordnungslinie A1 in eine Ebene SE senkrecht zur Mittellängsebene MLE. Dieser liegt erfindungsgemäß im Bereich von 5° bis 50°, bevorzugt von 10° bis 45°, ganz besonders bevorzugt 25° ± 10. 2b verdeutlicht einen Ausschnitt aus 1a und gibt den Winkel β zwischen der Anordnungslinie bei Projizierung in eine parallel zur Mittellängsebene ausgerichtete Längsebene gegenüber einer zur Mittellängsebene senkrecht ausgerichteten Ebene wieder. Dieser liegt erfindungsgemäß im Bereich von 5° bis 50°, bevorzugt 10° bis 45°, ganz besonders bevorzugt 25° ± 10°.The individual arrangement line A1, A2 for the individual flow-influencing element 9.1 . 9.2 runs in the height direction of the hull 7 starting from a base B at the ship's bottom 6 considered with its main directional component in the height direction. That is, the single flow-influencing element 9.1 respectively. 9.2 can be adapted to the contour of the hull 7 extend at this either in a plane perpendicular to the central longitudinal plane MLE or over a plurality of such perpendicular to the central longitudinal plane MLE arranged planes and extends not only in a plane parallel to the central longitudinal plane MLE. The position or orientation of the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 and thus the arrangement lines A1, A2 this at the ship body 7 can be described by angles relative to differently oriented planes. These are in the 2a and 2 B exemplified. The 2a and 2 B show an example of a section of a watercraft 1 the hull 2 according to the 1a and 1b in different views. The 2a shows a section 1b and illustrates the angle α between the central longitudinal plane MLE and the flow-guiding element 9.1 when projecting this or projecting the arrangement line A1 in a plane SE perpendicular to the central longitudinal plane MLE. This is according to the invention in the range of 5 ° to 50 °, preferably from 10 ° to 45 °, most preferably 25 ° ± 10. 2 B clarifies a section 1a and represents the angle β between the arrangement line when projecting in a longitudinal plane aligned parallel to the central longitudinal plane with respect to a plane oriented perpendicular to the central longitudinal plane. This is according to the invention in the range of 5 ° to 50 °, preferably 10 ° to 45 °, most preferably 25 ° ± 10 °.

Das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1, 9.2 erstreckt sich gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung in 1a, 1b, 2a, 2b in Höhenrichtung des Schiffskörpers 2 betrachtet über einen Bereich, der sich von einer theoretischen Konstruktionswasserlinie KWL am Schiffskörper 2 über bis zur Basis B erstreckt.The single flow-influencing element 9.1 . 9.2 extends according to a particularly advantageous embodiment in 1a . 1b . 2a . 2 B in the height direction of the hull 2 considered over a range that differs from a theoretical design waterline KWL on the hull 2 extends to the base B.

Demgegenüber zeigen die 6a und 6b weitere Möglichkeiten, welche ebenfalls eine Reduzierung der Wirbelablösung erzielt wird. Bei diesen sind die einzelnen strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2 bzw. 9.1a, 9.1b und 9.2a, 9.2b nur in einem Teilbereich der Erstreckung der Schiffshülle 7 in Höhenrichtung angeordnet. In contrast, the show 6a and 6b other possibilities, which is also achieved a reduction of the vortex shedding. These are the individual flow-influencing elements 9.1 . 9.2 respectively. 9.1a . 9.1b and 9.2a . 9.2b only in a partial area of the extension of the hull 7 arranged in the height direction.

Die 6a zeigt eine Ausführung mit Anordnung jeweils eines einzelnen strömungsbeeinflussenden Elementes 9.1, 9.2 im Bereich der Konstruktionswasserlinie KWL und Erstreckung nur im Bereich dieser. The 6a shows an embodiment with arrangement of a single flow-influencing element 9.1 . 9.2 in the area of the design waterline KWL and extension only in the area of this.

Demgegenüber zeigt 6b eine Anordnung mit mehreren auf einer Anordnungslinie A1, A2 angeordneten strömungsbeeinflussenden Elementen 9.1a, 9.1b und 9.2a, 9.2b. Diese sind in Höhenrichtung hintereinander unter Ausbildung eines Abstandes zueinander oder aber – hier nicht dargestellt – bündig aneinander anschließend angeordnet. Demgegenüber ist es auch möglich, die Anordnung der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2 anstatt im Bereich der Konstruktionswasserlinie KWL nur in einem Teilbereich im Bereich der Basis B vorzunehmen. Vorzugsweise wird jedoch bei Ausführungen mit derart verkürzt ausgebildeten strömungsbeeinflussenden Elementen 9.1, 9.2 eine Ausbildung mit einer Länge gewählt, die geeignet ist, zumindest ein Drittel der Erstreckung der Schiffshülle 7 in Höhenrichtung abzudecken.In contrast, shows 6b an arrangement with a plurality of flow-influencing elements arranged on an arrangement line A1, A2 9.1a . 9.1b and 9.2a . 9.2b , These are one behind the other in the vertical direction to form a distance from each other or - not shown here - arranged flush with each other. In contrast, it is also possible, the arrangement of the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 instead of carrying out KWL in the area of the design waterline only in a subarea in the area of the base B Preferably, however, in embodiments with such shortened flow-influencing elements 9.1 . 9.2 chosen a training with a length that is suitable, at least one third of the extension of the hull 7 in height direction.

Die Zusammenstellung einer Einheit aus mehreren einzelnen strömungsbeeinflussenden Elementen 9.1a, 9.1b bzw. 9.2a, 9.2b bietet den Vorteil, standardisiert ausgebildete strömungsbeeinflussende Elemente 9.1, 9.2 vorzuhalten und die erforderlichen Längserstreckungen dieser durch modulare Zusammenfassung zu erzielen.The composition of a unit of several individual flow-influencing elements 9.1a . 9.1b respectively. 9.2a . 9.2b offers the advantage of standardized trained flow-influencing elements 9.1 . 9.2 to maintain and to achieve the required longitudinal extent of this by modular summary.

Die Anordnung der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2 erfolgt vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Mittellängsebene MLE. The arrangement of the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 is preferably symmetrical with respect to the central longitudinal plane MLE.

Die Ausbildung der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2, insbesondere deren Kontur in Längsrichtung dieser betrachtet, ist im wesentlichen von der Kontur des Schiffkörpers 2, insbesondere der Schiffshülle 7 im gewünschten Anordnungsbereich abhängig. Je nach Ausbildung der Anordnungsflächen an der Schiffshülle 7 als ebene oder gekrümmte Fläche ist das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1, 9.2 ebenfalls mit einer ebenen Anlagefläche 11, wie in 3 wiedergegeben oder aber gekrümmt ausgebildeter Anlagefläche 12 ausgebildet.The formation of the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 , in particular whose contour is considered in the longitudinal direction of this, is substantially of the contour of the ship's body 2 , in particular the hull 7 depending on the desired arrangement area. Depending on the design of the arrangement surfaces on the hull 7 as a plane or curved surface is the single flow-influencing element 9.1 . 9.2 also with a flat contact surface 11 , as in 3 reproduced or curved trained contact surface 12 educated.

Die 5a bis 5c zeigen beispielhaft im Querschnitt betrachtet mögliche Ausbildungen der Anströmfläche 10.1, 10.2 der strömungsbeeinflussenden Elemente 9.1, 9.2. Gemäß 5a ist das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1 mit konstantem Querschnitt über dessen Erstreckung in Längsrichtung ausgebildet und weist einen kreissegmentförmigen Querschnitt auf. Das einzelne strömungsbeeinflussende Element 9.1 kann als Profilelement oder wie in 5a wiedergegeben als Vollelement ausgebildet sein. Die Ausbildung mit kreissegmentartigem Querschnitt ist durch einen Radius r charakterisiert. Demgegenüber zeigt 5b eine Ausbildung mit einer Querschnittsfläche, deren Außenumfang durch unterschiedliche Radien r1 bis rn charakterisierbar ist. Dadurch können bei gleichgroßer Anlagefläche 11 größere Anströmflächen 10.1 realisiert werden.The 5a to 5c show examples of cross-sectional possible configurations of the inflow 10.1 . 10.2 the flow-influencing elements 9.1 . 9.2 , According to 5a is the single flow-influencing element 9.1 formed with a constant cross-section over its extension in the longitudinal direction and has a circular segment-shaped cross-section. The single one flow-influencing element 9.1 can be used as profile element or as in 5a be formed as a full element. The training with kreissegmentartigem cross-section is characterized by a radius r. In contrast, shows 5b an embodiment with a cross-sectional area whose outer circumference can be characterized by different radii r1 to rn. This allows for the same size contact surface 11 larger flow surfaces 10.1 will be realized.

5c zeigt eine Ausführung des strömungsbeeinflussenden Elementes 9.1 als Hohlprofilelement, insbesondere Halbrohres. Die Anströmfläche 10.1 sowie die Anlageflächen 11.1a, 11.1b werden durch Umformen, beispielsweise einfache Blechbearbeitung herausgearbeitet. 5c shows an embodiment of the flow-influencing element 9.1 as a hollow profile element, in particular half pipe. The inflow area 10.1 as well as the contact surfaces 11.1a . 11.1b are worked out by forming, for example, simple sheet metal processing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wasserfahrzeug water craft
22: Schiffskörper hull
33: Heckbereich rear area
44: Finne fin
55: Bordwand tailboard
66: Schiffsboden shipdeck
77: Schiffshülle hull
88th: Stabilisierungseinrichtung stabilizing device
9.1, 9.2 9.1a, 9.1b9.1, 9.2 9.1a, 9.1b: strömungsbeinflussende Elemente flow-influencing elements
10.1, 10.210.1, 10.2: Anströmflächen leading faces
11, 11.1, 11.211, 11.1, 11.2: Anlageflächen contact surfaces
1212: Anlageflächen contact surfaces
A1, A2A1, A2: Anordnungslinie assembly line
AMAT THE: Antrieb drive
BB: Basis Base
KWLKWL: Konstruktionswasserlinie Design waterline
MLEMLE: Mittellängsebene Central longitudinal plane
SESE: Ebene senkrecht zur Mittellängsebene MWL Plane perpendicular to the central longitudinal plane MWL
PEPE: Ebene parallel zur Mittellängsebene MWL Plane parallel to the central longitudinal plane MWL

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6698374 [0002]
WO 11/11964 A1 [0003]
EP 2774836 A1 [0004]

Claims

Watercraft ( 1 ), in particular towed ship with a hull ( 2 ) with one from a side wall ( 5 ) and a ship's floor ( 6 ) formed ship hull ( 7 ) and at least one in the rear area ( 3 ) of the hull ( 2 ) stabilizing device ( 8th ), characterized in that the stabilization device ( 8th ) on both sides of the central longitudinal plane (MLE) of the hull ( 2 ) at least one flush with the hull ( 7 ) and starting from a base (B) at the ship's bottom ( 6 ) considered over at least a portion of the hull ( 7 ) in the height direction along a theoretical arrangement line (A1, A2) extending flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) with inflow surface formed around the arrangement line (A1, A2) ( 10.1 . 10.2 ).

Watercraft ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the arrangement line (A1, A2) for the individual flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) in the height direction of the hull ( 7 ) starting from a base (B) at the ship's bottom ( 6 ) is viewed with its main direction component in the height direction.

Watercraft ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the distance of the arrangement line (A1, A2) for the individual flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) from the central longitudinal plane (MLE) of the hull ( 2 ) is lower in the end region facing the base than in the end region pointing away from the base (B) in the height direction.

Watercraft ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the arrangement line (A1, A2) when projecting in a parallel to the central longitudinal plane (MLE) aligned longitudinal plane an angle (β) relative to the center longitudinal plane (MLE) vertically oriented plane (SE) in the range of 5 ° to 50 °, preferably 10 ° to 45 °, most preferably 25 ° ± 10 °.

Watercraft ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the arrangement line (A1, A2) when projecting in a plane perpendicular to the central longitudinal plane (MLE) level (SE) an angle (α) to the central longitudinal plane (MLE) in the range of 5 ° to 50 °, preferably from 10 ° to 45 °, most preferably 25 ° ± 10 °.

Watercraft ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the individual flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) in the height direction of the hull ( 2 ) arranged according to one of the following possibilities: - starting from a base (B) at the ship's bottom ( 6 considered from this to the theoretical design waterline (KWL); Starting from a base (B) at the ship's bottom ( 6 considered at a predefined distance to this up to the theoretical design waterline (KWL); Starting from a base (B) at the ship's bottom ( 6 ) views it over a partial area of 1/3 to 2/3 of the extent of the hull ( 2 ) in the height direction; Starting from a base (B) at the ship's bottom ( 6 ) viewed at a predefined distance from this over a partial area of 1/3 to 2/3 of the extent of the hull in the height direction.

Watercraft ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in each case a plurality of individual flow-influencing elements ( 9.1a . 9.1b . 9.2a . 9.2b ) are arranged on both sides of the central longitudinal plane (MLE) in series along an arrangement line (A1, A2).

Watercraft ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inflow surface (A1, A2) of the individual flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) is curved around the arrangement line (A1, A2) is formed, wherein the curvature by a radius (r) or more radii (r1 to rn) is writable.

Watercraft ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the individual flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) is designed as a solid profile element or hollow profile element, in particular rods or tube profile element.

Watercraft ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the individual flow-influencing element ( 9.1 . 9.2 ) at least one contact surface for flush concerns on the hull ( 7 ) and is positively or materially connected thereto.

Watercraft ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one drive, preferably two on both sides of the central longitudinal plane arranged controllable drive units.