DE102021004029A1 - Wave Rider - Ship's hull with air lubrication and extended or extendable skirts - Google Patents
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Abstract
Schiffe mit herkömmlich geformten Rümpfen verbrauchen enorme Mengen an Antriebsenergie für ihre Fahrt an der Wasseroberfläche, da sie das Wasser nach links und rechts verdrängen. Der neuartig geformte Rumpf verdrängt das Wasser mithilfe von Schürzen ausschließlich nach unten, unters Schiff, wobei er nun sogar verlängerbare Schürzen nutzt, um die die Verdrängungstiefe noch zu steigern.Diese Verlängerbaren Schürzen (1) sind nur entlang der vorderen, abfallenden Rampe (2) notwendig, um dort das Wasser weit unters Schiff zu führen. An der aufsteigenden Rampe (3) unterm Hinterschiff strebt das Wasser dann wieder zur Oberfläche, wobei ihm per Rekuperation der Großteil der ihm innewohnenden Energie entzogen wird und zu Vortrieb umgesetzt wird - wodurch ein Schiff mit einem solchen Wellenreiterschiffsrumpf enorme Mengen an Antriebsenergie einsparen kann.Dieser Rumpf eignet sich für alle Ozeanriesen, die einerseits in flachen Hafengewässern Tiefgangslimits einhalten müssen (z.B. Hamburger Hafen, 13m), die aber im offenen Ozean, mit dann ausgefahrenen Schürzen, hohe Rekuperationsleistungen erzielen wollen.Ships with conventionally shaped hulls consume enormous amounts of propulsion energy to travel on the water surface as they push the water to the left and right. The newly shaped hull uses skirts to only displace water downward, under the ship, and now even uses extendable skirts to increase displacement even further. These extendable skirts (1) are only available along the forward sloping ramp (2) necessary to lead the water far below the ship. On the ascending ramp (3) under the stern, the water then strives for the surface again, whereby the majority of its inherent energy is withdrawn by recuperation and converted into propulsion - whereby a ship with such a wave rider hull can save enormous amounts of propulsion energy Hull is suitable for all ocean liners that have to comply with draft limits in shallow harbor waters (e.g. Port of Hamburg, 13m), but who want to achieve high recuperation performance in the open ocean with the skirts extended.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wellenreiter-Schiffsrumpf nach der Art, wie er im deutschen Gebrauchsmuster mit der Nummer 202013 004 518.3 beschrieben ist. Dieses Gebrauchsmuster wurde eingetragen am 15.Mai.2013, d.h. seit diesem Datum ist diese spezielle Rumpfform bekannt.
- 90 Prozent des Welthandels erfolgen aktuell (2019/20) auf dem Seeweg. Die Groesse der Schiffe nahm dabei in den letzten Jahren stetig zu - mittlerweile werden Containerriesen mit einer Kapazitaet von fast 24.000 Containern in Serie gebaut. Die Ruempfe dieser 400 Meter langen Schiffe weisen eine enorme Wasserverdraengung auf und erzeugen deshalb bei ihrer Fahrt durchs Wasser erheblichen Widerstand.
- 90 percent of world trade is currently (2019/20) carried out by sea. The size of the ships has increased steadily in recent years - meanwhile, container giants with a capacity of almost 24,000 containers are being built in series. The hulls of these 400 meter long ships have an enormous water displacement and therefore generate considerable resistance as they travel through the water.
Es besteht daher hochgradiges Interesse an schiffsrumpfwiderstandssenkenden Massnahmen, um den Treibstoffverbrauch des Weltschiffsverkehrs im allgemeinen und von derartigen Schiffen im besonderen zukuenftig verringern zu koennen und - im Gefolge dessen - auch die Emissionen, die diese Schiffe verursachen, zu minimieren.There is therefore a high degree of interest in measures to reduce hull resistance in order to be able to reduce the fuel consumption of world shipping in general and of such ships in particular and - as a result - also to minimize the emissions caused by these ships.
Wenn sich ein Schiffsrumpf im Wasser vorwaertsbewegt, treten mehrere Widerstaende in Erscheinung, die diese Vorwaertsbewegung hemmen. Zu nennen waeren (nach ihrem prozentualen Anteil am Gesamtwiderstand) der Reibungswiderstand (45%), der Form - und der Wellenwiderstand (zus 40%), der Luftwiderstand (10%) und der Verwirbelungswiderstand 5%. Diese Angaben gelten fuer die ‚schnelle Fahrt‘ z.B. eines Containerriesen, der sich im Uebersee - Interkontinentalverkehr mit ca. 20 Knoten fortbewegt (Bei Langsamfahrt eines Schiffes gehen sogar bis zu 90% des Gesamtwiderstandes auf das Konto des Reibungswiderstandes). Der bedeutendste der Widerstaende ist also generell der Reibungswiderstand,When a ship's hull moves forward in water, several resistances appear that inhibit this forward movement. To be named would be (according to their percentage share of the total resistance) the frictional resistance (45%), the shape - and the wave resistance (total 40%), the air resistance (10%) and the turbulence resistance 5%. This information applies to the 'fast journey', e.g. The most important of the resistances is therefore generally the frictional resistance,
Es gibt vielfaeltige Ansaetze, um insbesondere den Reibungswiderstand des Wassers am Schiffsrumpf zu minimieren. Der vielversprechendste Anlauf in dieser Hinsicht beruht dabei auf der Einbringung von Luft als Isolationsschicht zwischen Wasser und Schiffsrumpf in Form einer sogenannten ‚Luftfilmschmierung‘. Diese bedeutet konkret, dass mittels Ausblasen von Luftblaeschen unter dem flachen Boden des Schiffsrumpfes der Kontakt des Wassers mit demselben unterbunden wird - was laut Aussage eines Konstrukteurs der Kieler Schiffbau-Firma ‚New Logistics‘ namens Udo Wulf bis zu 80% der Reibungsverluste vermeiden koennen soll.There are various approaches to minimize the frictional resistance of the water on the ship's hull. The most promising attempt in this regard is based on the introduction of air as an insulating layer between the water and the ship's hull in the form of so-called 'air film lubrication'. In concrete terms, this means that by blowing out air bubbles under the flat bottom of the ship's hull, the contact of the water with the hull is prevented - which, according to a designer from the Kiel shipbuilding company 'New Logistics' named Udo Wulf, should be able to avoid up to 80% of the friction losses .
Doch nicht nur fuer die Verminderung des Reibungswiderstandes (eines Schiffsrumpfes im Wasser) gibt es vielversprechende Perspektiven auf drastische Reduzierung. Auch im Hinblick auf den Form - und Wellenwiderstand - der mit einem Anteil von 40 % am Gesamtwiderstand ja ebenfalls enorm bedeutend ist - sind bereits Strategien fuer dessen Verringerung und gar umfaengliche Vermeidung publiziert worden. So ist z.B. 2013 ein Schutzrecht fuer einen besonders geformten Rumpf namens Wellenreiterschiffsrumpf beim Deutschen Patentamt eingetragen worden, der im Hinblick auf seine Formwiderstands-Bilanz dank konkurrenzlos flacher Vorschiffslinie und Energie-Rekuperation ueberragend widerstandsarm ist. Zudem reduziert sich bei einem derartigen Schiffsrumpf auch der Wellenwiderstand um ein drastisches Mass, da er sich das ueberraschende U-Boot-Paradoxon zunutze macht. Bekannt ist ja allgemein dass ein U-Boot bei Unterwasserfahrt eine wesentlich hoehere Geschwindigkeit erreicht (nahezu 50 Prozent schneller) als bei Ueberwasserfahrt. Was eigentuemlich ist, ist doch dessen benetzte Oberflaeche (und damit der Reibungswiderstand) unter Wasser viel hoeher als ueber Wasser! Ursache fuer diesen erstaunlichen Umstand ist. dass das U-Boot bei Ueberwasserfahrt einen grossen Wellenwiderstand erzeugt - optisch deutlich nachvollziehbar anhand der Bugwelle (Verdraengungswelle), die es vor sich herschiebt - der bei der Unterwasserfahrt komplett entfaellt. Man koennte auch sagen: Da zu verdraengendes Wasser (wie elektrischer Strom) den Weg des geringsten Wiederstandes geht - und der geringste Widerstand /sprich Druck! in Wasseroberflaechennaehe eben in der Luftschicht ueber dem Wasser herrscht, weicht es logischerweise in diesen Raum aus und tuermt sich dort - gegen die Schwerkraft - zu Bergen, der so genannten ‚Bugwelle‘ (oder Verdraengungselle) auf. Diese Bugwelle kann man gleichsetzen mit verlorener Antriebsenergie. Sobald das U-Boot dann abtaucht, und eine hohe Wassersaeule ueber dem in der Tiefe verdraengten Wasser steht, ist diesem Wasseranteil somit ein Ausweichen an einen Ort geringen Drucks nicht mehr moeglich - der Verlust aus dem Wellenwiderstand tendiert daher gegen 0 - was sich beim U-Boot dann in Form der hoeheren Fahrtgeschwindigkeit unter Wasser manifestiert.But not only for the reduction of the frictional resistance (of a ship's hull in the water) there are promising prospects for a drastic reduction. Also with regard to the shape and wave resistance - which is also enormously important with a share of 40% of the total resistance - strategies for its reduction and even extensive avoidance have already been published. In 2013, for example, a protective right for a specially shaped hull called a wave rider hull was registered with the German Patent Office, which has outstandingly low resistance in terms of its form resistance balance thanks to its unrivaled flat bow line and energy recuperation. In addition, with such a ship's hull, the wave resistance is also drastically reduced, since it takes advantage of the surprising submarine paradox. It is generally known that a submarine reaches a significantly higher speed when traveling underwater (almost 50 percent faster) than when traveling over water. What is peculiar is that its wetted surface (and thus the frictional resistance) is much higher under water than above water! The reason for this astonishing circumstance is that the submarine generates a large wave resistance when traveling over water - optically clearly comprehensible by means of the bow wave (displacement wave), which it pushes ahead of itself - which is completely absent when traveling underwater. One could also say: Since water to be displaced (like electric current) follows the path of least resistance - and the least resistance / i.e. pressure! near the water surface in the layer of air above the water, it logically escapes into this space and piles up there - against gravity - to form mountains, the so-called 'bow wave' (or displacement cell). This bow wave can be equated with lost propulsion energy. As soon as the submarine then submerges and a high column of water stands above the water that has been displaced at depth, it is no longer possible for this part of the water to move to a place of low pressure - the loss from the wave resistance therefore tends towards 0 - which is the case with the U -Boat then manifested in the form of the higher speed under water.
Der bereits erwaehnte, besonders geformte Rumpf namens ‚Wellenreiterschiffsrumpf‘ macht sich dieses U-Boot-Wellenwiderstandsvermeidungsprizip zu eigen und verdraengt Wasser statt in der Art herkoemmlicher Ruempfe, die es bekanntlich oberflaechennah zu den Seiten verdraengen, insbesonders in die Tiefe. Er erreicht dies, indem er das zu verdraengende Wasser mithilfe von seitlichen Schuerzen entlang einer vom Bug ausgehenden abfallenden Rampe bis hinab zum tiefsten Punkt des Schiffes - der mittschiffs positionierten Schwelle - kanalisiert, wodurch dann diesem verdraengten Wasser ein Ausbreiten nach links und rechts erst dort gestattet wird, wo bereits eine hohe Wassersaeule ueber ihm steht. Der dortige, hohe Wasserdruck verhindert daher die Ausbildung der ueblichen, markanten Verdraengungswelle, die ansonsten ja dort, wo der Rumpf seinen groessten Querschnitt erreicht, unvermeidlich in Erscheinung tritt (bei Schiffen mit konventionell geformtem Rumpf in der Naehe des Bugs, beim Wellenreiterschiffsrumpf Mittschiffs). Bei einem Wellenreiterschiffsrumpf bildet sich infolge von dessen Tiefenverdraengung eine Verdraengungswelle daher nur in sehr reduziertem Umfang aus.The already mentioned, specially shaped hull called 'wave rider ship hull' adopts this submarine wave resistance avoidance principle and displaces water instead of in the manner of conventional hulls, which are known to displace it close to the surface to the sides, especially in the depths. He achieves this by channeling the water to be displaced with the help of side skirts along a sloping ramp from the bow down to the lowest point of the ship - the amidships positioned threshold - which then only allows this displaced water to spread left and right there where a high column of water already stands over it. The high water pressure there therefore prevents the formation of the usual, distinctive displacement wave, which otherwise inevitably occurs where the hull reaches its largest cross-section (in ships with conventionally shaped hulls near the bow, in the case of a wave rider hull midships). In the case of a surfer ship hull, a displacement wave is therefore only formed to a very limited extent as a result of its depth displacement.
Nun ist es so, dass fuer grosse Schiffe wie z.B. Containerriesen, die den Hamburger Hafen anlaufen moechten, ein Tiefgangslimit von 13 Metern gilt (weil sie nur so die - trotz Vertiefung - nach wie vor flache Unterelbe bis hinauf zum Hamburger Hafen passieren koennen). Ist der Rumpf eines solchen Containerriesen also in Form eines Wellenreiterschiffsrumpfes ausgefuehrt, bilden diese 13 Meter das maximal moegliche Tiefgangslimit - und damit gleichzeitig auch die nicht mehr unterschreitbare Wasserverdraengungstiefe, da Schuerzen und Schwelle ja nur bis auf dieses Niveau hinabreichen duerfen. Allerdings koennte das Potential eines Wellenreiterschiffsrumpfes z.B. im Hinblick auf sein Wellenwiderstandsreduzierungsvermoegen noch bedeutend verbessert werden, koennte er Wasser noch tiefer als diese 13 Meter verdraengen. Koennte er Wasser z.B. bis auf 20 oder gar 30 Meter Tiefe verdraengen, waere es moeglich, die Entstehung einer Verdraengungswelle gaenzlich zu verhindern, da die unter diesen Konditionen dann bereits vorhandene, hohe Wassersaeule schon den Bedingungen gleicht, unter denen getauchte U-Boote agieren. Er koennte seinen Wellenwiderstand dadurch auf nahezu 0 reduzieren - fuer ein Ueberwasserfahrzeug eine geradezu revolutionaere Aussicht.It is now the case that large ships such as container giants that want to call at the port of Hamburg have a draft limit of 13 meters (because this is the only way they can pass through the Lower Elbe, which is still flat - despite the deepening - up to the port of Hamburg). If the hull of such a container giant is designed in the form of a wave riding ship hull, these 13 meters form the maximum possible draft limit - and at the same time also the water displacement depth that can no longer be undercut, since the aprons and sills may only reach down to this level. However, the potential of a wave rider hull, e.g. in terms of its ability to reduce wave drag, could still be significantly improved if it could displace water even deeper than these 13 meters. If it could, for example, push water down to a depth of 20 or even 30 meters, it would be possible to completely prevent the formation of a displacement wave, since the high water column already present under these conditions is already similar to the conditions under which submerged submarines operate. It could thereby reduce its wave resistance to almost 0 - a downright revolutionary prospect for a surface vehicle.
Aufgabe muss es daher sein, einen Wellenreiterschiffsrumpf so zu modifizieren, dass er Wasser noch tiefer unters Schiff hinab verdraengen kann als bisher, wo der Tiefgang der Schwelle auch gleichzeitig das Tiefenlimit fuer die flankierenden Schuerzen und damit sein Wasserverdaengungsvermoegen in die Tiefe war - und mit dieser Faehigkeit auch noch Schiffsgroesen zu ertuechtigen, deren Schwelle im beladenen Zustand bereits auf dem maximalen (hamburgvertraeglichen) Tiefgangswert von 13 Metern zu liegen kommt - und fuer diesen neuartigen Rumpf zudem eine Luftfilmschmierungs-Anlage zur Reibungsreduzierung vozusehen.The task must therefore be to modify a wave rider ship's hull in such a way that it can push water even deeper under the ship than before, where the draft of the sill was also the depth limit for the flanking skirts and thus its water displacement capacity - and with this Ability to also improve ship sizes whose threshold when loaded already comes to the maximum (Hamburg-compatible) draft value of 13 meters - and for this new type of hull to also provide an air film lubrication system to reduce friction.
Diese Aufgabe wird geloest durch einen neuartigen Wellenreiterschiffsrumpf gemaess den erfinderischen Anspruechen von 1 - 10.This problem is solved by a novel wave rider ship hull according to the inventive claims of 1 - 10.
Dabei werden die Schuerzen eines herkoemmlichen Wellenreiterschiffsrumpfes im Bereich von dessen vorderer Schiffshaelfte - also nur entlang von dessen abfallender Rampe, neuerdings nun massiv verlaengert ausgefuehrt. The aprons of a conventional wave rider ship's hull in the area of the front half of the ship - ie only along its sloping ramp - are now massively extended.
Da es ja die Absicht ist, das bei Vorwaertsfahrt verdraengte Wasser so tief wie niemals zuvor unters Schiff zu kanalisieren, muss verhindert werden, dass es sich schon auf Schwellenniveau nach links und rechts ausbreiten kann. Infolgedessen darf die links-und rechtsseitige Schuerzenbegrenzung erst dort enden, wo bereits eine sehr hohe Wassersaeule ueber diesem Wasser steht. Deshalb sind diese Schuerzen neuerdings nun in der Art ausgeformt, dass sie wie Spundwaende von stets einheitlich gleicher Bautiefe/ Laenge einen Kanal ausbilden der sich vom Schiffsbug bis hinab zur Schwelle erstreckt. Die Unterkanten der Schuerzen verlaufen jetzt also neuerdings in Form von Parallelen zum flachen Rumpfboden ueber ihnen. Bei Schiffen, die auf Basis dieser neuartigen Wellenreiterschiffsrumpf-Gestalt im beladenen Zustand bereits 13 Meter Tiefgang im Bereich der Schwelle erreichen (die mit derartigen, zusaetzlich verlaengerten Schuerzen dann am Tiefenlimit der Zufahrt z.B. zum Hamburger Hafen scheitern wuerden) muessen diese Schuerzen dann ein - und ausfahrbar konzipiert sein.Since the intention is to channel the water displaced during forward travel as deep as never before under the ship, it must be prevented that it can already spread to the left and right at threshold level. As a result, the left- and right-hand apron boundary may only end where there is already a very high column of water above this water. This is why these aprons have recently been shaped in such a way that, like sheet piling walls, they always have the same overall depth/length and form a channel that extends from the ship's bow down to the threshold. So the lower edges of the skirts now run parallel to the flat bottom of the hull above them. In the case of ships that already have a draft of 13 meters in the area of the sill when loaded based on this new type of wave rider hull design (which would then fail with such, additionally lengthened skirts at the depth limit of the approach, e.g. to the Port of Hamburg), these skirts then have to - and be designed to be extendable.
Weist ein neuartiger Wellenreiter-Schiffsrumpf dabei z.B. einen Querschnitt wie den eines typischen Conrainerriesen auf (Unterwasserrumpf-Abmessungen von 60 Metern Breite bei einerm maximalen (Schwellen-)Tiefgangswert von 13 Metern, muessen dessen Schuerzenunterkanten dann logischerweise dort, an der Schwelle auf 26 Meter Tiefe hinabreichen (also 13 zusaetzliche ‚Spundwand-Tiefenmeter‘), wollen sie das gesamte Wasser, das ein solcher Rumpfquerschnitt (von 13 x 60 Metern) bei Vorwaertsfahrt verdraengt, bis hinab unter den tiefsten Punkt des Rumpfbodens, sprich den Bereich der Schwelle kanalisieren. Und um diese umfaengliche Kanalisierung ‚von Beginn an‘ zu garantieren, muss eine solche 13 Meter Spundwandtiefen/- Schuerzentiefen-Kanalisierung dann natuerlich zudem durchgehend aufrechterhalten werden, also eben ‚vom Schiffsbug bis zur Schwelle‘.Eine Verlaengerung der Schuerzen im Bereich des Hinterschiffs ist hingegen unnoetig. Mehr noch: Dort koennen sie sogar komplett eliminiert werden! Denn das geradlinige, zielgerichte Hochstroemen des zuvor im Bereich der vorderen, absteigenden Rampe vom Schiff verdraengten und dadurch beschleunigten Wassers findet aufgrund der Naturgesetze, wie sie der Schweizer Physiker und Entdecker Daniel Bernoulli im Jahr 1783 erkannt hat - und dann in seinem beruehmten bernoulli-schen Gesetz formulierte - auch voellig ohne jegliche weitere Leitmassnahmen statt! Aufgrund des geringeren Drucks in schnellfliesenden Medien - (wie z.B. dem - mittels vorderer Rampe bis unters Schiff beschleunigten - Verdraengungswassers) besteht fuer dieses ‚schnelle‘ Wasser ‚ab Schwelle‘ - aufgrund seines geringen, ihm nun innewohnenden Drucks - keine Moeglichkeit mehr, nach aussen abzufliessen, zu entkommen - denn Ausserhalb des Schiffes ist der Wasserdruck ja generell ueberall hoeher, da das dort vorhandene Umgebungswasser in stationaerem Zustand vorliegt. Es muss daher zwangsweise und ‚unsichtbar eingeengt‘ unterm Hinterschiff aufsteigen und dort dann die komplette, ihm innewohnende Kraft an den dortigen Rumpfboden/die aufsteigende Rampe uebertragen - um genau zu sein, rueckuebertragen, sie also zurueckgeben ans Schiff - was typischerweise ja die Basis des Rekuperationsvermoegens eines Wellenreiterschiffsrumpfes ist.If a new wave rider ship's hull has a cross-section like that of a typical container giant (underwater hull dimensions of 60 meters wide with a maximum (threshold) draft value of 13 meters, its skirt lower edges then logically have to be there, at the threshold, at a depth of 26 meters (i.e. 13 additional 'sheet piling depth meters'), they want to channel all the water that such a hull cross-section (of 13 x 60 meters) displaces when moving forward, down to the lowest point of the hull bottom, i.e. the area of the threshold In order to guarantee this extensive canalization 'right from the start', such a 13 meter sheet pile wall depth/skirt depth canalization must of course also be maintained throughout, i.e. 'from the ship's bow to the sill' unnecessary. What's more: They can even be completely eliminated there! D When the straight, purposeful upward flow of the water, which was previously displaced by the ship in the area of the front, descending ramp and thus accelerated, takes place due to the laws of nature, as recognized by the Swiss physicist and discoverer Daniel Bernoulli in 1783 - and then in his famous Bernoulli-esque Law formulated - also completely without any further guiding measures! Due to the lower pressure in fast-flowing media - (such as the displacement water - accelerated under the ship by means of the front ramp) there is now for this 'fast' water 'from threshold' - due to its low, it now inherent pressure - there is no longer any possibility of escaping to the outside - because outside of the ship the water pressure is generally higher everywhere because the ambient water there is in a stationary state. It must therefore rise compulsorily and 'invisibly constricted' under the stern and there then transfer the entire power inherent in it to the hull bottom/rising ramp there - to be precise, transfer it back, i.e. return it to the ship - which is typically the basis of the recuperation ability of a wave rider ship hull.
Ein Containerriese mit Wellenreiterschiffsrumpf, dessen vordere Schiffshaelfte neuerdings nun mit solchen verlaengerbaren Schuerzen ausgeruestet ist, senkt diese dann also im freien Wasser ab - mithin immer erst dann, wenn er die flachen Kuestengewaesser hinter sich gelassen hat und im Linienverkehr auf den Ozeanen dieser Welt mit 20 Knoten oder mehr unterwegs ist. Dank des Effektes dieser Schuerzen kann er dann seinen Wellenwiderstand nahezu komplett vermeiden - und des Weiteren seinen Formwiederstand stark reduzieren (dank des durch die Schuerzen generierten Rekuperationseffektes). Sobald sich dieser Containerriese mit seinem neuheitlichen Wellenreiter-Schiffsrumpf mit aus und - einfahrbaren Schuerzen dann jedoch wieder flachen Kuesten - und Hafengewaessern naehert, faehrt er diese Schuerzen wieder ein - und reduziert dadurch seinen Tiefgang von zuvor mehr als 20 oder gar nahezu 30 Metern auf dann nur noch 13 Meter. Derartig ans Niedrigfahrwasser angepasst, kann ein solches Schiff dann problemlos z.B auch die Unterelbe bis hoch zum Hamburger Hafen befahren. (wobei auch sogenannte Tiefwasserhaefen wie z.B. der Jade-Weser-Port in Wilhelmshaven nur Fahrwasser bis max 16,5 Meter Tiefe bieten - was einfahrbare Schuerzen fuer Containerriesen mit Wellenreiterschiffsrumpf obligatorisch macht).A container giant with a surfer ship hull, whose front half of the ship is now equipped with such extendable aprons, then lowers them in the open water - thus only when it has left the flat coastal waters behind and in scheduled traffic on the oceans of this world with 20 node or more is on the way. Thanks to the effect of these skirts, he can then almost completely avoid his wave resistance - and also greatly reduce his shape resistance (thanks to the recuperation effect generated by the skirts). As soon as this container giant with its novel wave rider hull with extended and - retractable aprons approaches flat coasts - and harbor waters, it retracts these aprons again - and thereby reduces its draft from more than 20 or even almost 30 meters before only 13 meters. Adapted to the low waters in this way, such a ship can then easily navigate the Lower Elbe up to the port of Hamburg, for example. (Although so-called deep-water ports such as the Jade-Weser-Port in Wilhelmshaven only offer fairways up to a maximum depth of 16.5 meters - which makes retractable aprons mandatory for container giants with surfer hulls).
Unter Oberflaechenbenetzungsgesichtspunkten, also im Hinblick auf das Reibungswiderstandsaufkommen des neuartigen erfinderischen Wellenreiter-Schiffsrumpfes mit verlaengerten oder verlaengerbaren Schuerzen aendert sich im Vergleich zu einem herkoemmlichen Wellenreiter-Schiffsrumpf (also ohne verlaengerte/verlaengerbare Schuerzen) so gut wie nichts. Dem Zuwachs an benetzter Oberflaeche, der sich durch die verlaengerten Schuerzen im Bereich des Vorschiffs/ der abfallenden Rampe bei der Neuheit nun ergibt, steht eine Verringerung in quasi gleichem Umfang am Hinterschiff gegenueber - durch die sich dort neuerdings ergebende Moeglichkeit der komplett-Elimierung der bisher dort (beim herkoemmlichen Wellenreiter-Schiffsrumpf-Konzept) vorhandenen Schuerzen. Und da fuer den neuartigen Wellenreiterschiffsrumpf gemaess den Anspruechen 1 bis 10 jetzt erstmals eine Luftfilmschmierung im Bereich von dessen flachem Unterboden vorgesehen ist, duerften sich - gegenueber der Reibungswiderstandsbilanz eines in herkoemmlicher Art und Weise ausgefuehrten Wellenreiterschiffsrumpfes - tatsaechlich sogar gravierende Reibungswiderstands-Verminderungspotentiale ergeben.From a surface wetting point of view, i.e. with regard to the frictional resistance of the new inventive wave rider hull with extended or extendable skirts, almost nothing changes compared to a conventional wave rider hull (i.e. without extended/extendable skirts). The increase in the wetted surface, which now results from the extended aprons in the area of the forebody/the sloping ramp on the new product, is offset by a reduction of almost the same extent on the aft body - due to the recently resulting possibility of completely eliminating the previously there (with the conventional wave rider hull concept) existing aprons. And since for the first time air film lubrication in the area of its flat underbody is provided for the novel surfer ship hull according to claims 1 to 10, there should actually be serious potential for reducing friction resistance compared to the balance of friction of a conventionally designed surfer ship hull.
Besonderer Vorteil: grosse Rumpfbodenflaeche ermoeglicht dank Luftfilmschmierung bedeutende Reduzierung des Reibungswiderstandes Beim neuartigen Wellenreiterschiffsrumpf gemaess den Anspruechen 1 bis 10 ist die Flaeche des Rumfbodens, die sich fuer die Reibungswiderstandsreduzierung mittels Luftschmierung eignet, viel groesser als bei jedem anderen, herkoemmlich geformten Rumpf.Special advantage: large hull floor area enables significant reduction in frictional resistance thanks to air film lubrication. In the new wave rider hull according to claims 1 to 10, the area of the hull floor that is suitable for reducing frictional resistance by means of air lubrication is much larger than in any other conventionally shaped hull.
Denn typisch fuer einen konventionell geformten Rumpf sind inbesondere starke Einschnuerungen im Bug - und Heckbereich, um den hydrodynamisch-Erfordernissen zu entsprechen - weshalb sich z.B. von den 400 Metern Rumpflaenge eines Containerriesen mit herkoemmlichen Rumpf nur ein Bereich von etwa 250 bis 280 Meter fuer Luftfilmschmierungszwecke eignet - weil nur dort ein ausgepraegter Flachbodenbereich existiert.Because typical of a conventionally shaped hull are strong constrictions in the bow and stern areas in particular, in order to meet the hydrodynamic requirements - which is why, for example, of the 400 meter hull length of a giant container with a conventional hull, only an area of around 250 to 280 meters is suitable for air film lubrication purposes - because only there is a pronounced flat bottom area.
Beim erfindungsgemaessen Welleneiterschiffsrumpf sieht das anders aus. Er besitzt quasi die Ideal-Rumpfform, um das Potential einer Luftfilmschmierung maximal auszureizen. Denn bei ihm zieht sich der flache Rumpfboden in voller Breite von vorne am Bug bis nach hinten ans Heck - und ist dadurch komplett durchgaengig fuer Luftfilmschmierung geeignet. Und nicht nur das: Da der Rumpfboden in der vorderen Schiffshaelfte auch noch durchgaengig links und rechts von Schuerzen flankiert ist, funktioniert diese Luftschmierung dort zudem perfekt ‚bis in die Ecken‘, da die Luft seitlich ja nicht entweichen kann - waehrend bei einem herkoemmlichen Rumpf dieser Luftbabfluss unvermeidbar ist (was sich unmittelbar funktionsbeeintraechtigend auswirkt).The situation is different in the case of the waveguide hull according to the invention. It has the ideal hull shape, so to speak, to exploit the potential of air film lubrication to the maximum. Because with him, the flat bottom of the hull stretches in full width from the front at the bow to the back at the stern - and is therefore completely suitable for air film lubrication. And not only that: since the bottom of the hull in the front half of the ship is flanked by aprons on the left and right, this air lubrication also works perfectly there 'right into the corners', since the air cannot escape laterally - unlike with a conventional hull this outflow of air is unavoidable (which has a direct impact on the function).
In punkto Wasserreibungswiderstandsminderung am Rumpfboden erreicht der neuheitliche Wellenreiterschiffsrumpf somit eine hoehere Effektivitaet als jeder herkoemmlich geformte Rumpf - zudem laesst sich bei ihm diese Luftfilmschmierung auch noch ueber eine mindestens 30% groessere Flachbodenflaeche anwenden als bei jedem herkoemmlichen Rumpf.In terms of water friction resistance reduction on the hull bottom, the new wave rider hull is more effective than any conventionally shaped hull - this air film lubrication can also be used over a flat bottom area that is at least 30% larger than with any conventional hull.
Die Tatsaeche, dass der Rumpfboden bei einem erfindungsgemaesen Wellen-reiterschiffsrumpf nicht komplett waagerecht vorliegt - wie beispielsweise der Rumpfboden eines konventionell ausgefuehrten Schiffes - ist dabei unerheblich. Denn da das Gefaelle eines neuartigen Wellenreiterschiffsrumpfes z.B. im Bereich von dessen vorderer, abfallender Rampe lediglich um die 5 % betraegt (wobei dieser Wert prinzipiell von der Schiffsgroesse abhaengt, also variieren kann) ist dieser Neigungswinkel letztlich viel zu gering, als dass er sich in Form negativer Auswirkungen auf die Luftfilmschmierkapazitaet auswirken koennte. Da Luftblasen bei derart flachem Boeschungswinkel nur sehr langsam in Richtung ansteigender Seite wandern koennen, haben sie z.B. bei Linienverkehrsbedingungen eines Containerriesen (20 Knoten und mehr an Fahrtgeschwindigkeit) keine Chance auf eine eigenmaechtige ‚Bewegung gegen den Strom‘. Sie werden unterm Vorschiff - waehrend sie oben auf der rampenabwaerts gerichteten Wasserstroemung aufschwimmen, mit hinabgetrieben - wodurch sie unvermeidlich als Isolierschicht zwischen Wellenreiterschiffsrumpfboden und dem unterm Rumpf dahinstroemenden Wasser wirksam werden.The fact that the hull bottom of a wave-riding ship hull according to the invention is not completely horizontal - like for example the hull bottom of a conventionally designed ship - is irrelevant. Because there the gradient of a new type of surfer hull, e.g. in the area of its front, sloping ramp, is only around 5% (although this value depends in principle on the size of the ship, i.e. it can vary), this angle of inclination is ultimately far too small to have a negative impact on the air film lubrication capacity could. Since air bubbles can only move very slowly in the direction of the rising side with such a flat slope angle, they have no chance of an arbitrary 'movement against the current', for example in the regular service conditions of a container giant (20 knots and more at driving speed). They are propelled down below the forecastle - as they float on top of the down-ramp water current - thereby inevitably acting as an insulating layer between the surfer ship's hull bottom and the water flowing under the hull.
Natuerlich ist klar.dass die verlaengerten / verlängerbaren seitlichen Schuerzen des erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes aufgrund ihrer Gestatt eine grosse benetzte Oberflaeche im Wasser verursachen - was somit zwangslaeufig einen erhöhten Reibungswiderstand nach sich zieht. Aber erstens steht dieser zusaetzlichen Quelle an Reibungswiderstand der Schuerzen / sprich der vergroesserten Flaeche von vertikalen Wandungen ja - wie eben erwaehnt - die bedeutende Reibungswiderstandsreduzuerung infolge Luftfilmschmierung am waagerechten Schiffsboden gegenueber. Und zweitens ist es explizit der Existenz dieser Schuerzen zu verdanken, dass der Wellen - und Formwiderstand des neuartigen Schiffsrumpfes, der bei schneller Fahrt wie bereits ausgefuehrt, immerhin 40% des Gesamtwiderstandes umfasst, letztlich in massivster Weise vermindert wird. Und am Schluss zaehlt, was unterm Strich steht. Und in der Bilanz des Gesamtwiederstandes ist der neuartige Wellenreiterschiffsrumpf gemaess den Anspruechen 1 bis 10 jedem herkoemmlichen Schiffsrumpf-Design ueberlegen - haushoch ueberlegen!Of course, it is clear that the extended/extendable side skirts of the inventive wave rider hull cause a large wetted surface in the water due to their design - which inevitably results in increased frictional resistance. But first of all, this additional source of frictional resistance of the aprons / i.e. the increased area of vertical walls is opposed - as just mentioned - to the significant reduction in frictional resistance due to air film lubrication on the horizontal ship's bottom. And secondly, it is explicitly thanks to the existence of these skirts that the wave and form resistance of the new ship's hull, which, as already mentioned, accounts for at least 40% of the total resistance when driving fast, is ultimately reduced in the most massive way. And in the end what counts is the bottom line. And in the balance of the overall resistance, the novel wave rider hull according to claims 1 to 10 is superior to any conventional hull design - vastly superior!
Besonderer Vorteil: Wellenwiderstand kann infolge der verlaengerten Schuerzen fast komplett eliminiert werdenSpecial advantage: wave resistance can be almost completely eliminated due to the extended aprons
Der Wellenwiederstand eines Schiffes ist der Anteil am Gesamtwiederstand, der sich (als Verlust) infolge der Verdraengung von Wasser ueber das Niveau der Meeres/Wasseroberflache hinaus ergibt.The wave drag of a ship is the proportion of the total drag that results (as a loss) as a result of the displacement of water above the level of the sea/water surface.
Schon auf Basis des bereits seit laengerem bekannten Grundmodells eines Wellenreiterschiffsrumpfes, bei dem die seitlichen Schuerzen lediglich bis auf das Niveau der Schwelle ins Wasser hinabreichen (wegen des Hamburg-Limits auf maximal 13 Meter), war eine signifikante Verringerung des Wellenwiderstandes moeglich, da er das komplette, von ihm verdraengte Wasser ja auf mindestens 13 Meter Tiefe hinabfuehren konnte (eher sogar ein wenig mehr). Da der Wasserdruck bekanntlich pro 10 Meter Wassertiefe jeweils um ein Bar zunimmt, verdraengte er es also ergo bei mindestens 2,3 Bar (diese Druckbasis ergibt sich aus 1 Bar Luftdruck und 1,3 Bar Wasserdruck). Zum Vergleich: Ein herkoemmlich geformter Rumpf verdraengt, wenn er 13 Meter Tiefgang aufweist, sein Wasser logischerweise dann bei gemittelten 6,5 Metern, also bei lediglich 1,65 Bar (1 Bar Luftdruck und 0,65 Bar Wasserdruck). Bei einem neuartigen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerten oder verlaengerbaren Schuerzen, ragen diese - z.B. im Falle.eines Containerriesen - dann leicht auf 26 - wenn nicht gar 30 Meter Tiefe hinab. Er verdraengt sein Wasser dann also bei enormen 4 Bar! (1 Bar Luftdruck und 3 Bar Wasserdruck).Bei diesen Konditionen laesst dich die Ausbildung einer Verdraengungswelle dann - wie bereits ausgefuehrt - nahezu komplett vermeiden. Ein Anheben von Wasser ueber das Niveau der Wasseroberflaeche hinaus findet also nicht mehr statt. D.h.: Sogar ein gigantischer - mit einem derartigen Rumpf ausgestatteter Containerriese verursacht - selbst dann, wenn er mit hoher Fahrtgeschwindigkeit von ueber 20 Knoten unterwegs ist - keine nennenswerte Wasserbewegung mehr als Folge der von ihm geleisteten Verdraengungsarbeit.Even on the basis of the long-known basic model of a wave rider ship hull, in which the side skirts only reach down to the level of the sill in the water (because of the Hamburg limit to a maximum of 13 meters), a significant reduction in wave resistance was possible, since it complete water displaced by it could lead down to a depth of at least 13 meters (rather even a little more). Since the water pressure is known to increase by one bar for every 10 meters of water depth, it therefore displaced it by at least 2.3 bar (this pressure basis results from 1 bar air pressure and 1.3 bar water pressure). For comparison: A conventionally shaped hull, if it has a draft of 13 meters, then logically displaces its water at an average of 6.5 meters, i.e. at only 1.65 bar (1 bar air pressure and 0.65 bar water pressure). In the case of a new type of surfer ship hull with extended or extendable aprons, these protrude - e.g. in the case of a giant container - then slightly down to a depth of 26 - if not even 30 meters. It then displaces its water at an enormous 4 bar! (1 bar air pressure and 3 bar water pressure). Under these conditions, the formation of a displacement wave can then - as already mentioned - be almost completely avoided. A lifting of water above the level of the water surface does not take place. I.e.: Even a gigantic container giant - equipped with such a hull - even if it is traveling at a high speed of over 20 knots - no longer causes any significant water movement as a result of the displacement work it has done.
Konnte man z.B. in der Vergangenheit bei einem Flug uebers Meer die sich dort bewegenden grossen Schiffe leicht schon aus vielen Kilometern Entfernung anhand der Bugwelle, die von ihnen ausging und sich grossflaechig hinter ihnen ausbreitete, ausmachen, wird in Zukunft wohl eher das Gegenteil zu beobachten sein. Man wird Riesenschiffe, die mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen ausgestattet sind anhand der Spur voellig unbewegten Wassers, das sie im Meer hinterlassen, detektieren koennen. Am Vorschiff wird dann wellenbewegtes Meer zwischen den Schuerzen eines solchen Rumpfes verschwinden - und hinten als glattgebuegeltes Band - als stillstehende Wasserflaeche - wieder austreten. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass als direkte Folge der Verringerung des Wellenwiderstandes durch die Erfindung auch eine Verringerung der Motorleistung des Schiffes moeglich wird. Was dann wiederum einen geringeren Treibstoffverbrauch nach sich zieht. Infolgedessen laesst sich der Treibstofftank verkleinern und dadurch wiederum die Zuladung erhoehen - die Auswirkungen der Erfindung im Hinblick auf ihr Potential zur Reduzierun des Wellenwiderstandes von Schiffen zieht somit eine Kette positiver Effekte nach sich.In the past, for example, when flying across the sea one could easily spot the large ships moving there from many kilometers away by means of the bow wave that emanated from them and spread out behind them over a large area, in the future the opposite will probably be observed . One will be able to detect gigantic ships, which are equipped with a surfer ship hull according to the invention with extendable skirts, by means of the trail of completely still water which they leave behind in the sea. At the forecastle, the sea moving in waves will then disappear between the skirts of such a hull - and emerge again at the rear as a smooth band - as a still surface of water. It is particularly advantageous that, as a direct consequence of the reduction in wave resistance, a reduction in the engine power of the ship is also possible as a result of the invention. Which in turn results in lower fuel consumption. As a result, the size of the fuel tank can be reduced, which in turn increases the payload - the impact of the invention with regard to its potential for reducing the wave resistance of ships thus entails a chain of positive effects.
Besonderer Vorteil: Formwiderstandsverluste werden durch Rekuperation weitestgehend egalisiertSpecial advantage: Form drag losses are largely equalized by recuperation
Der Formwiderstand ist sozusagen der klassische Widerstandsanteil, der sich infolge des Querschnitts eines Koerpers ergibt, wenn sich dieser in einem Medium vorwaertsbewegt. Dabei hat die Form des Koerpers wesentlichen Einfluss auf dessen Anteil am Gesamtwiderstand (z.B. eines Schiffes). Ein schlanker stroemungsguenstiger Koerper hat einen geringeren Formwiderstand als ein wulstiger, dicker oder kantiger Koerper. Besitzt ein Schiff eine flache Vorschiffslinie (nimmt also vom Bug ausgehend der Rumpfquerschnitt nur langsam zu), wird infolgedessen das zu verdaengte Wasser viel allmaehlicher in Bewegung versetzt als bei einem massiven, dicken und trogfoermigen Rumpf. Die Vorschiffslinie eines Wellenreiterschiffsrumpfes ist vorteilhafterweise schon von vorneherein flacher als die eines jeden anderen Rumpf-Designs, da der Wellenreiterschiffsrumpf seinen groessten Rumpfquerschnitt nicht schon bald nach dem Bug erreicht wie bei allen anderen Schiffsruempfen ansonsten ueblich, sondern erst im Bereich der Schiffsmitte (tatsaechlich sogar erst leicht nach der Haelfte der Schiffslaenge). Und neben diesen - unter Formwiderstandsgesichtspunkten - guenstigen Ausgangsbedingungen besitzt er zudem auch noch die ueberragende Eigenschaft, einen grossen Anteil des Formwiderstandsverlusts, der sich vorne am Schiff - bei der Verdraengung von Wasser in die Tiefe - einstellt, anschliessend wieder zurueckgewinnen zu koennen. Ihn sich, per Rekuperstion - also einer Rueckuebertragung von Antriebsenergie ans Schiff - zurueckzuholen, mittels Schub-Generierung aus dem an der hinteren Rampe wieder aufsteigenden, zurueck zur Wasseroberflaeche draengenden Wasser aus der Tiefe.The form drag is, so to speak, the classic drag component that results as a result of the cross-section of a body when it moves forward in a medium. The shape of the body has a significant influence on its share in the total resistance (e.g. of a ship). A lean, streamlined body has less form drag than a bulging, thick, or angular body. If a ship has a flat bow line (i.e. the hull cross-section increases only slowly starting from the bow), the water that is to be displaced is set in motion much more gradually as a result than with a massive, thick and trough-shaped hull. Advantageously, the foreline of a wave rider hull is flatter from the outset than that of any other hull design, since the wave rider hull does not reach its largest hull cross-section soon after the bow, as is usual with all other hulls, but only in the middle of the ship (actually not until then). slightly after half the length of the ship). And in addition to these favorable initial conditions - from the point of view of form resistance - it also has the outstanding property of being able to regain a large proportion of the form resistance loss that occurs at the front of the ship - when water is displaced downwards. To get it back by means of recuperation - i.e. a return transmission of drive energy to the ship - by means of thrust generation from the water rising again on the rear ramp and pushing back to the water surface from the depths.
Da der erfindungsgemaesse Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen das Wasser jetzt vorteilhafterweise sogar noch tiefer nach unten fuehren kann, als ein herkoemmlicher Wellenreiterschiffsrumpf das bisher ohnehin schon vermochte, verbessert sich dessen Rekuperationsvermoegen jetzt sogar noch einmal deutlich. Die Ursachen fuer diesen immensen Vorteil liegen dabei in mehreren Faktoren begruendet. Eine Rolle spielt erstens die die Hydrodynamik, zweitens die Hydrostatik und drittens die Eigenschaften des Wassers, die das bernouilli-sche Gesetz beschreibt.Since the surfing ship hull according to the invention with extendable aprons can now advantageously lead the water even deeper down than a conventional surfing ship hull was already able to do so previously, its recuperation capacity is now even improved significantly. The reasons for this immense advantage lie in several factors. Firstly, hydrodynamics plays a role, secondly hydrostatics and thirdly the properties of the water, which Bernouill's law describes.
Erstens: Hydrodynamik (Lehre der stroemenden Fluessigkeiten). Betrachtet man die Vorwaertsbewegung eines erfindungsgemaessen Wellenreiter-Schiffsrumpfes unter hydrodynamischen Gesichtspunkten, muss das vom Volumen des Rumpfes nach unten verdraengte Wasser einen laengeren Weg zuruecklegen als das stationaer verbleibende Umgebungswasser. Oder anders ausgedrueckt. Das Wasser das vorne von den Schuerzen ‚vom restlichen Wasser (z.B.des Meeres) seitlich abgeteilt wird‘ und dann per Rampe nach unten verdraengt wird, muss sich auf jeden Fall hinter dem Schiff wieder mit diesem restlichen Wasser, das ausserhalb verblieben war, vereinen - und zwar aufs Molekuel genau ! Deshalb bleibt es dem Teil des Wassers, der bei diesem Vorgang unter das Schiff verdraengt wird, nicht erspart, sich sehr schnell ab und wieder aufwaerts zu bewegen - um eben hinter dem Schiff dann diese passgenaue Wiedervereinigung mit dem links und rechts vom Rumpf stationaer verbliebenen Wasser leisten zu koennen. Aus dieser Gesetzmaessigkeit leitet sich dann die enorme Wucht ab, die dem nach unten verdraengten Wasser bei seiner anschliessenden Aufwaertsbewegung innewohnt - und infolgedessen dann auch das enorme Rekuperationspotential, das sich auf Basis dieses unterm Hinterschiff hochdraengenden Wassers ausleiten laesst. Abstrahiert man dieses aufwaertsdraengende Wasser als Kraftvektor (Masse des Wassers multipliziert mit seiner Aufwaertsbeschleunigung) laesst sich dieser dann in zwei Teilvektoren aufteilen. Einen senkrechten und einen waagerechten. Der wesentlich kuerzere, senkrechte Vektor beschreibt den Kraftanteil, der unmittelbar nach oben auf den Schiffsrumpf wirkt. Dieser Anteil ist verloren. Der wesentlich laengere der beiden Vektoren ist dabei aber der waagerechte Vektor. Er gibt das Schubpotential dieses Wassers an. Da das Wasser neuerdings ja tiefer unter den Schiffsrumpf gefuehrt wird, verlaengert sich - wie oben bereits ausgefuehrt - dessen zurueckzulegender Weg jetzt noch mehr, was automatisch eine Erhoehung der Stroemungsgeschwindigkeit dieses Wassers bedeutet - mithin zusaetzlicher Beschleunigung . Dies wiederum resultiert dann in einer Verlaengerung des waagerechten Kraftvektorpfeils / entspricht also einer Erhoehung des Schubpotentials / was gleichbedeutend ist mit einem hoeheren Rekuperationsvermoegen. Ergo verhilft es zu mehr Einsparungspotential an Motorleistung, ist also vorteilhafter fuers Schiff / den Eigner.First: hydrodynamics (science of flowing liquids). If one considers the forward movement of a surfer ship hull according to the invention from a hydrodynamic point of view, the water displaced downwards by the volume of the hull has to travel a longer distance than the surrounding water remaining stationary. Or in other words. The water that is laterally separated from the rest of the water (e.g. the sea) at the front by the aprons and then pushed down by the ramp must definitely reunite behind the ship with this remaining water that was left outside - down to the molecule! Therefore, the part of the water that is pushed under the ship during this process is not spared from moving very quickly up and down again - to then precisely behind the ship this precise reunion with the water left and right of the hull remained stationary to be able to afford. The enormous force that is inherent in the downwardly displaced water during its subsequent upward movement is then derived from this law - and as a result then also the enormous recuperation potential that can be derived on the basis of this water pushing up under the stern. If one abstracts this upward-moving water as a force vector (mass of the water multiplied by its upward acceleration), this can then be divided into two partial vectors. One vertical and one horizontal. The much shorter, vertical vector describes the proportion of force that acts directly upwards on the ship's hull. This share is lost. However, the substantially longer of the two vectors is the horizontal vector. It indicates the thrust potential of this water. Since the water has recently been guided deeper under the ship's hull, its path to be covered is now even longer - as already explained above - which automatically means an increase in the flow speed of this water - and therefore additional acceleration. This in turn results in a lengthening of the horizontal force vector arrow / corresponds to an increase in the thrust potential / which is equivalent to a higher recuperation capacity. Ergo, it helps to save more potential for engine power, so it is more advantageous for the ship / the owner.
Zweitens: Die Hydrostatik / der WasserdruckSecond: The hydrostatics / the water pressure
Auch die physikalische Eigenschaft des ‚Mediums Wasser‘ selbst ist fuer das hohe Rekuperationspotential des erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes ausschlaggebend. Die Fluessigkeit Wasser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie sich - im Gegensatz z.B. zu Gasen - eben nicht komprimieren laesst. Deshalb interagiert das (z.B. im Meer) nach unten verdraengte Wasser per Druckausuebung auch noch mit Wasserschichten, die sich viel tiefer unter ihm befinden. Dabei wird der Druck, den das verdraengte Wasser nach unten ausuebt, von diesen Tiefenschichten quasi nahezu verlustfrei ‚zwischengespeichert‘,tatsaechlich jedoch verzugslos weitergegeben. Man koennte auch sagen, diese Tiefenschichtung des Meeres wirkt in der Art eines grossen Resonanzkoerpers. Auf die Druckbeaufschlagung dieses Resonanzkoerpers infolge der Vorwaertsbewegung des Rumpfes - und des von ihm per abfallender Rampe nach unten verdraengten Wassers (actio), folgt verzoegerungslos die Gegenwirkung einer Druck-Rueckuebertragung an das nach der Schwelle an der hinteren Rampe wieder aufsteigende Wasser (reactio). Dieses aufsteigende Wasser kann sich nur dort ausbreiten, wo der Schiffsrumpf infolge seiner Vorwaertsbewegung ‚platz macht‘. Denn hinter dem Schiff ‚steht‘ das unbewegte Umgebungswasser quasi ‚wie eine Wand‘ - unkomprimierbar, unverrueckbar. Indem das aufstrebende Wasser also in die Luecke draengt, die sich infolge der Vorwaertsbewegung des Rumpfes auftut und diese kontinuierlich auffuellt, treibt es das Schiff gleichzeitig vor sich her. Man koennte dieses aufsteigende Wasser deshalb auch mit einer stehenden, untermeerischen Welle vergleichen, die dem Namen Wellenreiter-Schiffsrumpf daher alle Ehre macht. Und diese stehende Welle kann z.B. bei einem Containerriesen enorme Dimensionen erreichen. Da bei einem solchen Riesenfrachter die nach unten ausgefahrenen Schuerzen leicht bis zu 30 Meter in die Tiefe hinabreichen koennen, erreicht diese stehende untermeerische Welle dabei das Format und Schubpotential eines Kaventsmannes, um nicht zu sagen, fast das eines Tsunamis. Und diese Kraftbeaufschlagung laesst sich dann beim Antrieb einsparen. Diese positiven hydrostatischen, Eigenschaften von Wasser sind somit der Faktor Nummer zwei, der das Rekuperationspotential eines erfindungsgemaessen Wellenreiter-Schiffsrumpfes vorteilhaft beeinflusst.The physical property of the 'medium water' itself is also decisive for the high recuperation potential of the surfing ship hull according to the invention. The liquid water is characterized in particular by the fact that it cannot be compressed - in contrast to gases, for example. Therefore, the water that is displaced downwards (eg in the sea) also interacts with water layers that are much deeper below it by exerting pressure. The pressure that the displaced water exerts downwards is 'stored' by these deep layers almost without loss, but is actually passed on without delay. Man could also say that this deep stratification of the sea acts in the manner of a large resonance body. The pressurization of this resonance body as a result of the forward movement of the hull - and the water displaced downwards by it via the descending ramp (actio), is followed without delay by the counteracting effect of a pressure retransmission to the water rising again after the threshold on the rear ramp (reactio). This rising water can only spread out where the ship's hull 'makes room' as a result of its forward movement. Because behind the ship the still surrounding water 'stands' like a wall – incompressible, immovable. As the rising water pushes into the gap that opens up as a result of the forward movement of the hull and fills it up continuously, it simultaneously propels the ship in front of it. One could therefore compare this rising water with a standing, undersea wave, which therefore lives up to the name wave rider ship's hull. And this standing wave can reach enormous dimensions in a giant container, for example. Since the skirts extended downwards on such a giant freighter can easily reach down to a depth of 30 meters, this standing submarine wave reaches the format and thrust potential of a Kaventsmann, not to say almost that of a tsunami. And this application of force can then be saved in the drive. These positive hydrostatic properties of water are thus the number two factor which advantageously influences the recuperation potential of a surfer ship hull according to the invention.
Dritttens: Das bernoullische-Gesetz / der geringere Druck in einer strömenden Fluessigkeit:
- Wie bereits erwaehnt, weisen laut dem bernoulli-schen Gesetz bewegte Fluessigkeiten einen geringeren Druck auf als unbewegte. Die Vorteile die sich daraus fuer die Erfindung ergeben - insbesondere der dadurch moeglich werdende komplette Verzicht auf die Schuerzen im Bereich des Hinterschiffs der Erfindung, wurde ja bereits thematisiert. Der geringe Druck in einer schnellfliessenden Fluessigkeit ist aber auch fuer das Rekuperationspotential des erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes bedeutend. Ein erfindungsgemaesser Wellenreiter-Schiffsrumpf mit verlaengerten oder verlaengerbaren Schuerzen hat ja neuerdings das Potential, das gesamte Wasser, das infolge seines Unterwasserrumpfquerschnitts verdraengt wird, unters Schiff zu kanalisieren. Liegt bei einem Containerriesen mit neuartigem Wellenreiter-Schiffsrumpf die Schwelle im beladenen Zustand auf 13 Meter Tiefe, verfuegen auch die Schuerzensegmente vom Bug ab ueber eine Laenge von 13 Metern - und ragen somit an der Schwelle auf bis zu 26 Meter Tiefe hinab. Tatsaechlich wird aber nicht nur dieses - direkt von den Schuerzen flankierte - Wasser verdraengt (in die Tiege beschleunigt). Denn nicht nur der Rumpf verdraengt bei Vorwaertsfahrt Wasser, sondern auch das zwischen den Schuerzen eingefangene, dabei druckbeaufschagte Wasser selbst sorgt (da nicht komprimierbar) auch ausserhalb des Schuerzenflankierten Volumens fuer zusaetzliche Wasserverdraengung Soll heissen: selbst noch vor und unterhalb der Schuerzen - also auch in Bereichen ohne jede mechanische Kanalisierung, wird zusaetzlich Wasser verdraengt, in Bewegung versetzt, beschleunigt. Und Aufgrund des Berneoulli-Effekts kann auch dieses Wasser, das unterhalb des Schuerzen-(kanalisierten) Verdraengungswassers in Bewegung geraet, nicht vollumfaenglich seitlich ausbrechen! Es ist bewegt, beinhaltet daher weniger Druck als das Umgebungswasser, und bleibt (ergo) unterm Rumpf gefangen. Auch dieses zusaetzliche ‚Mehr‘ an Wasservolumen unterm Schiff wird deshalb nach hinten ‚durchgereicht/ angeliefert‘- und erbringt dann beim Aufstieg unterm Hinterschiff einen Zusatzbeitrag zur Rekuperation der urspruenglich am Vorschiff investierten Wasserverdraengungsenergie. Daraus ergibt sich somit dann also erneut, nun zum dritten mal, der Vorteil einer erhoehten Rekuperationswirkung.
- As already mentioned, according to Bernoulli's law, moving liquids have a lower pressure than non-moving liquids. The advantages that result from this for the invention - in particular the fact that this makes it possible to completely dispense with the aprons in the area of the rear section of the invention - has already been discussed. However, the low pressure in a fast-flowing liquid is also important for the recuperation potential of the surfing ship hull according to the invention. A surfer ship's hull according to the invention with lengthened or extendable aprons has recently the potential to channel all the water that is displaced as a result of its underwater hull cross-section under the ship. If the sill of a container giant with a new type of wave rider hull is 13 meters deep when loaded, the apron segments also have a length of 13 meters from the bow - and thus protrude down to a depth of up to 26 meters at the sill. In fact, however, not only this water - directly flanked by the aprons - is displaced (accelerated into the trough). Because not only does the hull displace water when moving forward, but also the water that is trapped between the skirts and pressurized in the process (since it is not compressible) also ensures additional water displacement outside of the volume flanked by the skirt. That means: even in front of and below the skirts - i.e. also in In areas without any mechanical channeling, water is additionally displaced, set in motion, accelerated. And because of the Berneoulli effect, this water, which starts to move below the apron (canalized) displacement water, cannot fully break out laterally! It is agitated, so it contains less pressure than the surrounding water, and (ergo) remains trapped under the hull. This additional 'more' of water volume under the ship is therefore 'passed through/delivered' to the rear - and then, when ascending under the stern, makes an additional contribution to the recuperation of the water displacement energy originally invested in the forecastle. This results in the advantage of an increased recuperation effect again, now for the third time.
Besonderer Vorteil: Schiffschraube unterm Vorschiff vermindert das Verwirbelungswiderstandsaufkommen am Heck des SchiffesSpecial advantage: propeller under the forecastle reduces the turbulence resistance at the stern of the ship
Ein Wellenreiterschiffsrumpf verdraengt bei Vorwaertsfahrt Wasser mithilfe der unter seinem Vorschiff befindlichen, abfallenden Rampe unters Schiff. Dieses Wasser erfaehrt dabei unterm Vorschiff eine Beschleunigung nach unten in die Tiefe, Richtung Schwelle. Da auch die Schiffschraube am Heck eines Schiffes natuerlich nichts anderes leistet, als Wasser gegen die Fahrtrichtung zu beschleunigen, ist es naheliegenderweise vorteilhaft, diese beiden Vorgaenge miteinander zu verknuepfen und die Schiffschraube neuerdings nach vorne zu verlegen und sie dort unterm Vorschiff zu platzieren. Und zwar idealerweise als Endstueck des dort positionierten Einlaufkegels, der dort fuer das Ausbalancieren des Wellenreiterschiffsrumpfes, sprich der stabilen Lage des Schiffes im Wasser, sorgt. Waehrend sie dort den notwendigen Vortrieb fuer die Vorwaertsbewegung des Schiffes erzeugt, kann das von der Schraube dabei abgehende, beschleunigte Wasser im direkten Anschluss daran an der abwaertsfuehrenden Rampe auch noch den dort stattfindenden Wasserverdraengungsvorgang in die Tiefe unterstuetzen. Und noch ein zweiter Vorteil ergibt sich aus dieser neuartigen Antriebskonstellation. Durch die Eliminierung der Schiffschraube am Heck erfolgt der dort stattfindende Uebergang des vom Schiff verrdaengten Wassers in das Umgebungswasser in einer ausserst homogener Weise, also sehr verwirbelungsarm. Ein Umstand, der dann dazu beitraegt, auch noch den Verwirbelungswiderstand der Erfindung zu verringern.When moving forward, a wave rider ship's hull displaces water under the ship using the sloping ramp under its forecastle. This water experiences an acceleration downwards under the forecastle towards the threshold. Since the propeller at the stern of a ship does nothing other than to accelerate the water against the direction of travel, it is obviously advantageous to combine these two processes and to move the propeller to the front and place it there under the forecastle. And ideally as an end piece of the inlet cone positioned there, which ensures the balancing of the wave rider ship's hull, i.e. the stable position of the ship in the water. While it generates the necessary propulsion for the forward movement of the ship, the accelerated water escaping from the screw can also support the water displacement process taking place there in the depths on the descending ramp. And there is a second advantage from this new drive constellation. By eliminating the ship's propeller at the stern, the water displaced by the ship is transferred there to the surrounding water in an extremely homogeneous manner, i.e. with very little turbulence. A circumstance which then contributes to reducing the turbulence resistance of the invention.
Demzufolge ergibt sich Im Hinblick auf die Gesamtwiderstandssituation eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes nach den Anspruechen 1 bis 10 folgendes Bild. Durch ihn wird es moeglich:
- - den Reibungswiderstand (mithilfe einer Luftfilmschmierung) zu minimieren
- - den Wellenwiderstand fast komplett zu eliminieren
- - Formwiderstandsverluste weitestgehend zu rekuperieren und
- - den Verwirbelungswiderstand zu reduzieren
- - to minimize the frictional resistance (with the help of an air film lubrication).
- - to almost completely eliminate the wave resistance
- - To recuperate form drag losses as far as possible and
- - to reduce the turbulence resistance
Da das Vedraengen von Wasser unters Schiff - statt zu den Seiten - also einen derart bedeutenden Vorteil generiert, duerften verlaengerte oder verlaengerbare Schuerzen an Wellenreiterschiffsruempfen bald ein ebenso gewoehnlicher Zusatz sein, wie es heute Winglets an einem Flugzeugfluegel sind (Auch diese verursachen prinzipiell zunaechst einmal einen erhoehten Widerstand - da ihr positiver Effekt an Stroemungsbeeinflussung jedoch derart ueberzeugend ist, findet man sie heute an fast jedem modernen Flugzeug)Since the displacement of water under the ship - instead of to the sides - generates such a significant advantage, extended or extendable skirts on surfer ship hulls should soon be just as common an addition as winglets on an airplane wing are today (these also cause a increased resistance - since their positive effect on flow control is so convincing, they can be found on almost every modern aircraft today)
Besonderer Vorteil: verlaengerbare Schuerzen funktionieren auf Basis einer komplett simplen MechanikSpecial advantage: extendable aprons work on the basis of a completely simple mechanism
Sind sehr grosse Schiffe wie z.B. Containerriesen mit einem Wellenreiterschiffsrumpf ausgeruestet, erreichen sie im beladenen Zustand im Bereich der Schwelle bereits standardmaessig den maximal zulaessigen Tiefgang von 13 Metern, mit dem sie gerade noch Hamburger-Hafen-tauglich sind. Um einem solchen Schiff dennoch die Rekuperationsvorteile zu sichern, die sich mit verlaengerten Schuerzen erzielen lassen, muessen diese dann - wie bereits erwaehnt - vorteilhafterweise ein und ausfahrbar konzipiert sein, wobei sie im offenen Ozean dann z.B. auf bis zu 30 Metern Tiefe abgelassen werden koennen. In Anbetracht der Tatsache, dass derartige Containerriesen Rumpflaengen von bis zu 400 Metern erreichen und bei ihnen die schuerzengesaeumte, abfallende Rampe unterm Votschiff dann leicht eine Laenge von 200 Metern aufweisen kann, ist leicht nachvollziehbar, dass eine absenkbare Schuerze als einzelnes - dann 200 Meter langes Bauteil pro Seite - technisch kaum handhabbar waere (da Schuerzen in derartig grossen Dimensionen nur sehr schwer mechanisch stabil auszufuehren waeren). Vorteilhafter ist es daher, die absenkbaren Schuerzen in Form einzelner Schuerzensegmente auszufuehren. Das koennen dann z.B. 10 separate Segmente a 20 Meter Laenge sein. Deratige Schuerzensegmente sind vorteilhafterweise dabei wesentlich flexibler und leichter handhabbar, da nicht nur kleiner sondern generell auch unabhaengig voneinander ein - und ausfahrbar. Um die Stabilitaet solcher Segmente auch bei schwerem Seegang sicherzustellen und zudem ein Verkanten beim Ausfahren (Ablassen) und Rueckholen (Einfahren) zu unterbinden, sind sie dabei vorteilhafterweise auf Basis einer Vielfach-Rollenfuehrung beweglich gelagert, die grosse Abstaende zwischen den einzelnen Rollenbloecken aufweist. Die Rollenbloecke laufen dabei vorteilhafterweise auf Schienen, die innerhalb des Schuerzenparts fixiert sind, der fest am Rumpf angeschlagen ist. Zudem verfuegen derartige Segmentschuerzen vorteilhafterweise jeweils ueber eine Abdeckung, die buendig zur Bordwand befestigt ist und neben der Schutzfunktion fuer die innenliegende Segmentschuerzen auch die Zugaeglichkeit im Wartungsfalle gewaehrleistet. So ausgestattet und untergrbracht, funktionieren diese mobilen Schuerzensegmente dann vergleichbar einer Schublade, die aus ihrer Aufnahme ausgezogen werden kann (entsprechend dem Schuerzen-Absenkvorgang) und danach dann wieder in ihre Aufnahme zurueckkehrt (entsprechend dem Schuerzen-Einfahrvorgang in den Schiffsrumpf)
Um das einfache Ein - und Ausfahren dieser immer noch riesigen Schuerzensegmente zu gewaehrleisten, sind diese als Schwimmkoerper ausgefuehrt, die nahe ihrer Unterkante mit einem Auftriebskoerper ausgestattet sind und die zudem ueber eine Fluttank verfuegen. Wird dieser Tank mit Wasser geflutet, senken sie sich vielfachrollengefuehrt nach unten ab, wird der Tank anschliessend evakuiert, tauchen sie wieder auf. Der in sie integrierte Auftriebskoerper sorgt unvermeidbar dafuer, dass sie auf der Wasseroberflaeche aufschwimmen und in ihre Rumpfaufnahmen zurueckgezwungen werden koennen. Das Fluten dieser Schwimmkoerper (nachdem das Schiff den Hafen verlassen hat und bei voller Fahrt tiefes Fahrwasser unter sich hat) ist dabei - wie nicht anders zu erwarten - ein einfacher Vorgang - man oeffnet einfach nahe der Schuerzenunterkante eine Flutungsklappe, die vorteilhfterweise wie eine Hutze in Fahrtrichtung oeffnet (zudem ein Entlueftungsventil an der Fluttank-Oberseite), schon schiesst das - infolge der Verwaertsfahrt des Rumpfes ‚vorbeistroemende Wasser ‘ in sie ein - worauf diese Schuerzen-Segmente nun Ballastwasserbeschwert sofort ab in die Tiefe rauschen. Um sie wieder zum Auftauchen zu bringen, muss logischerweise das Ballastwasser, mit dem sie geflutet wurden, wieder ausgetrieben werden. Klassischerweise muesste dabei dann eigentlich (nach Verschliessen des Entlueftungsventils an ihrer Oberseite) Pressluft in sie eingeblasen werden - wodurch das Wasser ausgetrieben wuerde, sie leichter wuerden, und sie deshalb wieder aufschwimmen wuerden - ein Vorgang, wie er typischerweise vom Handling von U-Booten her bekannt ist. Allerdings handelt es sich bei den Schuerzen nicht um kleine U-Boot-Tanks sondern um geradezu gigantische Koerper, die zudem auch noch in einer stattlichen Anzahl von 20 Stueck (10 pro Rumpfseite) vorliegen. Diese Volumina per Druckluft vom Ballastwasser zu evakuieren wuerde nicht nur enorme Kompressorkapazitaeten noetig machen (und dadurch viel Energie verbrauchen), sondern zudem auch noch enorm viel Zeit beanspruchen. Unverhaeltnismaessig viel Zeit. Deshalb sind diese Schuerzensegmente vorteilhafterweise mit einer besonders energieeffizienten Wasser-Evakuierungseinrichtung ausgestattet, die eine kompressorunabhaengige Evakuierung moeglich macht (weshalb dann die Option eines Kompressoreinsatzes hoechstens noch als Notfallloesung, sprich als Back-up vorgehalten zu werden braucht). Basis dieser enorm energieeffizienten kompressorunabhaengigen Evakuierungseinrichtung ist erneut der Bernoulli-Effekt, der ja in dieser Schrift bereits zweimal - im Zuge der hydrodynamischen Effekte des Wellenreiterschiffsrumpfes - beschrieben wurde. Er besagt ja, dass der statische Druck innerhalb einer Flüssigkeit oder eines Gases umso starker sinkt, je größer deren Strömungsgeschwindigkeit ist. Und da ein Containerriese im Hochseeverkehr ja ueblicherweise mit 20 Knoten (fast 40 Kilometern/h) oder sogar mehr unterwegs ist, besteht logischerweise ein grosser Druckunterschied zwischen dem stationaer vorliegenden Ballastwasser in den Fluttanks (dem ‚Innenwasser‘) und dem aussen am Schiff (infolge der Vorwaertsbewegung des Schiffes) sehr schnell vorbeistroenmenden ‚Aussenwasser‘, also dem Umgebungswasser / dem Meerwasser. Und dieser Druckunterschied zwischen Innenwasser (hoher Druck) und Aussenwasser (niedriger Druck lasesst sich hervorragend nutzen, um den Fluttank einer Schuerze zu evakuieren. Wird naemlich - wiederum auf Niveau der Schuerzenunterkante (in Nachbarschaft zur ebenfalls ja dort bereits platzierten Flutungsklappe) eine Evakuierungsklappe geoeffnet, die dabei in der Naehe der Schuerzen-Hinterkante positioniert ist - und zwar in Ausrichtung ‚mit der Stroemung‘ (sie ist also vorne angeschlagen und oeffnet somit analog des Querruders eines Flugzeugfluegels ‚stroemungskonform‘) dann wird aufgrund des Unterdrucks, der im - durch die Vorwaertsbewegung des Schiffes (relativ betrachtet) ‚schnell fliessenden Aussenwasser‘ vorherrscht, das Innenwasser aus den Fluttanks foermlich abgesaugt - sprich, in rasanter Form evakuiert. Die Folge davon: Da bei abnehmendem Ballastwasserstand im Flutungstank der Schuerze deren Eigenauftrieb (durch den integriertten Auftriebskoerper) zunehmend ueberwiegt, bewegt sich die Schuerze innerhalb von kuerzester Zeit wieder nach oben, zurueck in ihre Rumpfaufnahme. Ohne jede Antriebskraft, ohne Kompressorleistung - allein unter Ausnutzung der Druckdifferenz zum stroemenden Umgebungswasser. In deratiger Manier lassen sich auch leicht 20 Schuerzen gleichzeitig und rasch nach oben holen - Voraussetzung ist einzig und alleine, dass das Schiff rasche Vorwaertsfahrt macht. Ist eine Schuerze dann ganz oben in ihrer Rumpfaufnahme angekommen, muss nur noch das Entlueftungsventil (an der Fluttankoberseite) geschlossen werden - womit die Schuerze dann ‚gefangen‘ in ihrer Rumpfaufnahme verbleibt! denn Wassereintritt von unten ist unmoeglich, da das Gas / die Luft des Fluttankes nicht nach oben entweichen kann). Auf diese Art und - Weise laesst sich also das Bewegen der Schuerzensegmente mit minimalem Aufwand bewerkstelligen - vorteilhafterweise ohne jede zusaetzliche Motorkraft. Einzige Voraussetzung ist die zuegige Vorwaertsbewegung des Schiffes. Ein alternativer Kompressoreinsatz zur Bewegung der Schuerzen ist dann nur noch in Notfaellen erforderlich (z.B. beim Komplettausfall des Schiffsantriebes)If very large ships such as container giants are equipped with a wave-riding hull, they already reach the maximum permissible draft of 13 meters when loaded in the threshold area as standard, with which they are just barely suitable for the Port of Hamburg. In order to secure such a ship the recuperation advantages that can be achieved with extended skirts, these must then - as already mentioned - be designed to be retractable and extendable, whereby they can then be lowered in the open ocean, for example, to a depth of up to 30 meters. In view of the fact that such container giants reach hull lengths of up to 400 meters and the skirt-lined, sloping ramp under the forecastle can easily have a length of 200 meters, it is easy to understand that a lowerable skirt as a single - then 200 meters long component per side - would be technically difficult to handle (since aprons of such large dimensions would be very difficult to implement mechanically stable). It is therefore more advantageous to design the lowerable aprons in the form of individual apron segments. This can then be, for example, 10 separate segments of 20 meters each. Advantageously, apron segments of this type are significantly more flexible and easier to handle, since they are not only smaller, but can generally also be retracted and extended independently of one another. In order to ensure the stability of such segments even in heavy seas and also to prevent tilting when extending (lowering) and retrieving (retracting), they are advantageously movably mounted on the basis of a multiple roller guide, which has large distances between the individual roller blocks. Advantageously, the roller blocks run on rails that are fixed inside the apron part, which is firmly attached to the fuselage. In addition, such segment aprons advantageously each have a cover that is attached flush to the ship's side and, in addition to the protective function for the inner segment aprons, also ensures accessibility in the event of maintenance. Equipped and housed in this way, these mobile apron segments function like a drawer that can be pulled out of its receptacle (corresponding to the apron lowering process) and then returned to its receptacle (corresponding to the apron retracting process into the ship's hull)
In order to ensure that these apron segments, which are still huge, can be moved in and out easily, they are designed as floating bodies, which are equipped with a buoyancy body near their lower edge and which also have a flood tank. If this tank is flooded with water, they sink down, guided by multiple rollers. If the tank is then evacuated, they reappear. The buoyancy device integrated into them inevitably ensures that they float on the water surface and can be forced back into their hull sockets. The flooding of these floating bodies (after the ship has left the harbor and is in deep fairway under it at full speed) is - as you would expect - a simple process - you simply open a flooding flap near the lower edge of the apron, which advantageously like a scoop in Direction of travel opens (also a venting valve on the top of the flood tank), and as a result of the forward movement of the hull, the 'passing water' shoots into them - whereupon these apron segments, now weighted with ballast water, immediately rush down into the depths. Logically, in order to get them to surface again, the ballast water with which they were flooded must be expelled again. Classically, it should then actually (after closing the ventilation valve tils on their upper side) compressed air is blown into them - whereby the water would be expelled, they would become lighter and they would therefore float again - a process typically known from the handling of submarines. However, the aprons are not small submarine tanks but rather gigantic bodies, which are also available in an impressive number of 20 pieces (10 per hull side). Evacuating these volumes of ballast water with compressed air would not only require enormous compressor capacities (and thus consume a lot of energy), but would also take an enormous amount of time. A disproportionate amount of time. Therefore, these apron segments are advantageously equipped with a particularly energy-efficient water evacuation device, which makes evacuation independent of the compressor possible (which is why the option of using a compressor then only needs to be kept available as an emergency solution, i.e. as a backup). The basis of this enormously energy-efficient, compressor-independent evacuation device is again the Bernoulli effect, which has already been described twice in this document - in the course of the hydrodynamic effects of the wave rider ship's hull. It states that the static pressure within a liquid or gas drops the more, the greater the flow rate. And since a container giant in ocean traffic is usually traveling at 20 knots (almost 40 kilometers/h) or even more, there is logically a large pressure difference between the stationary ballast water in the flood tanks (the 'inside water') and the outside of the ship (as a result the forward movement of the ship) 'outside water' flowing past very quickly, i.e. the surrounding water / the sea water. And this pressure difference between the inside water (high pressure) and the outside water (low pressure) can be used to evacuate the flood tank of an apron. If an evacuation flap is opened again at the level of the lower edge of the apron (in the vicinity of the flooding flap that is also already placed there), which is positioned near the rear edge of the apron - in alignment 'with the flow' (it is therefore attached at the front and thus opens 'flow-conform' like the aileron of an airplane wing) then, due to the negative pressure in the - by the Forward movement of the ship (relatively speaking) 'fast-flowing outside water' prevails, the inside water is literally sucked out of the flood tanks - i.e. evacuated at high speed.The consequence of this: As the ballast water level in the flood tank of the skirt decreases, its own buoyancy (due to the integrated buoyancy body) increases prevails, moves the apron moves up again within a very short time, back into its torso mount. Without any driving force, without compressor power - just using the pressure difference to the flowing surrounding water. In this manner, 20 aprons can easily and quickly be brought up at the same time - the sole requirement is that the ship makes rapid forward travel. Once an apron has reached the top of its fuselage mount, all you have to do is close the vent valve (on the top of the flood tank) - which means that the apron then remains 'captured' in its fuselage mount! because water entry from below is impossible because the gas / air of the flood tank cannot escape upwards). In this way, the apron segments can be moved with minimal effort - advantageously without any additional engine power. The only requirement is the fast forward movement of the ship. An alternative use of a compressor to move the aprons is then only required in emergencies (e.g. in the event of a complete failure of the ship's drive)
Besonderer Vorteil: Formgebung der verlaengerbaren Schuerzen ist auf minimalen Widerstand hin optimiertSpecial advantage: the shape of the extendable aprons is optimized for minimal resistance
Beim erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffrumpf gemaess den Anspruechen 1 bis 10 wird das zu verdraenge Wasser ja ueber dessen vordere, abfallende und schuerzenflankierte Rampe in die Tiefe gefuehrt. Diese verlaengerten oder verlaengerbaren seitlichen Schuerzen folgen dabei dem geschwungenen Verlauf des Rumpfbodens, d.h. die Schuerzenunterkanten gleichen Parallelen, die in Distanz zum ueber ihnen verlaufenden Rumpfboden auftreten. Bei kleinen Schiffen, die ueber fest montierte Schuerzen verfuegen, ist die Einhaltung einer derartigen Parallelitaet natuerlich leicht realisierbar. Anders verhaelt es sich bei grossen Schiffen wie z.B. Containerriesen, deren Schwelle im beladenen Zustand bereits bei 13 Meter Tiefe liegt und die deshalb mit ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmenten ausgestattet werden muessen. Denn leider laesst sich das Konzept der schoen geschwungenen Schuerzenunterkanten fuer derartige, ein - und ausfahrbaren Schuerzensegmente nicht uebernehmen. Denn obwohl sich eine geschwungene Unterkante natuerlich auch bei Segmentschuerzen im ausgefahrenen Zustand problemlos ausfuehren laesst - verwandelt sich dieses Bild in dem Moment, in dem sie eingefahren werden und in ihren Rumpfausnehmungen zu liegen kommen dann unvermeidbar in eine wilde Saegezahnlandschaft - mit einem entsprechend grossen Widerstandserzeugungspotential. Denn obwohl die Rumpfausnehmungen natuerlich nur nach unten offen sind, bieten die in ihnen gelagerten Segment-Schuerzen dennoch (aufgrund des Schwimmkoerpers, mit dem sie ausgestattet sind, der eine nicht zu vernachlaessigende Bautiefe nach sich zieht) viel Angriffsflaeche fuers Seewasser, wenn sie aufgrund eines ‚organischen Unterseitenverlauf‘ keinen buendigen Abschluss aufweisen. Ein Zustand, der sich mit dem Ziel eines widerstandsreduzierten, stroemungsoptimierten Schiffsrumpfes nicht vereinbaren laesst (auch wenn dieser Zustand - Fahrt mit eingfahrenen Schuerzen ohne buendigen Abschluss - nur den Flachwassermodus betraefe, also hoechstens 10% der Gesamtfahrzeit ausmachen wuerde).In the case of the surfing ship hull according to claims 1 to 10, the water to be displaced is guided downwards via its front, sloping and apron-flanked ramp. These extended or extendable side skirts follow the curved course of the fuselage floor, ie the lower edges of the skirt resemble parallels that occur at a distance from the fuselage floor running above them. In the case of small ships, which have fixed aprons, maintaining such a parallelism is of course easily realizable. The situation is different with large ships such as container giants, whose threshold when loaded is already 13 meters deep and which therefore have to be equipped with apron segments that can be extended and retracted. Unfortunately, the concept of the beautifully curved lower edges of the apron cannot be adopted for such retractable and extendable apron segments. Because although a curved lower edge can of course also be easily executed with segment skirts in the extended state - this picture changes the moment they are retracted and come to rest in their fuselage recesses, then inevitably transforms into a wild sawtooth landscape - with a correspondingly large resistance generation potential. Because although the hull recesses are of course only open at the bottom, the segment skirts stored in them still offer (due to the floating body with which they are equipped, which entails a construction depth that is not negligible) a lot of attack surface for sea water if they do not have a flush finish due to an 'organic underside course'. A condition that cannot be reconciled with the goal of a drag-reduced, flow-optimized hull (even if this condition - driving with retracted aprons without a flush finish - only affects the shallow water mode, i.e. would account for a maximum of 10% of the total driving time).
Klar ist: Nur wenn die Schuerzen eine gerade, waagerechte Unterkante aufweisen laesst sich mit ihnen im eingefahrenen Zustand ein buendiger, stroemungsguenstiger Rumpfabschluss erreichen. Allerdings verbietet sich die simpelste und naheliegendste Schlussfolgerung aus dieser Erkenntnis: Naemlich die, dass infolge der erforderlichen geraden Unterkanten bei allen Schuerzensegmenten man diese Segmente ja dann einfach alle uniform ausfuehren koennte. Also alle, vom Bug bis zur Schwelle mit identischer Geometrie und gleicher Laenge - wodurch sie im Verbund dann als ein Art riesiger, rechteckiger Vorhang ins Wasser hinabragen wuerden. Da sich jedoch als Resultat dieser Variante unvermeidbar auch eine riesige Zunahme an benetzter Rumpfoberflaeche einstellen wuerde, sprich, diese Loesung dadurch auch einen enorm hohen Reibungswiderstand zur Folge haette - ist sie inakzeptabel.One thing is clear: Only if the skirts have a straight, horizontal lower edge can they be used to achieve a flush, streamlined fuselage closure when retracted. However, the simplest and most obvious conclusion cannot be drawn from this finding: namely, that as a result of the required straight lower edges for all apron segments, these segments could then simply all be made uniform. So all of them, from the bow to the sill with identical geometry and the same length - which means that they would then protrude into the water as a kind of huge, rectangular curtain. However, since the result of this variant would inevitably be a huge increase in the wetted fuselage surface, i.e. this solution would also result in enormously high frictional resistance - it is unacceptable.
Als gangbarer Weg verbeibt naheliegenderweise dann der Einsatz von Segmentschuerzen, die zwar die erforderliche waagerechte Unterkante bieten, aber mit verschiedenen Laengen zum Einsatz kommen. Damit koennen sie dem Diktat, das ihnen der geschwungene Verlauf des Schiffsbodens vorgibt, in der Art entsprechen, dass sie sich ihm in ihrem Parallelitaetsbestreben lediglich segmentweise annaehern, woraus sich dann, wenn alle voll ausgefahren sind - infolge der geraden Segmentschuerzen-Unterseiten - dann das Bild einer absteigenden Treppe ergibt. Die laengste aller Schuerzen ragt dabei dann logischerweise am tiefsten Punkt des Schiffsbodens ins Wasser, dort wo sich dessen Schwelle befindet - waehrend alle weiteren Schuerzen Richtung Bug dann sukzessive verkuerzt ausfallen. Auf diese Weise bleibt dann einerseits die konsequente Kanalisierung des Verdraengungswassers bis auf 26 Meter hinab in vollem Umfang garantiert - waehrend sich andererseits die dafuer benoetigte Schuerzensegmentflaeche und damit der Zuwachs an benetzter Oberflaeche (sprich an Reibungswiderstand) in Grenzen haelt.The use of segment aprons, which offer the required horizontal lower edge, but are used in different lengths, remains a viable option. In this way they can comply with the dictates given to them by the curved course of the ship's floor in such a way that they only approach it segment by segment in their attempt to be parallel, which means that when all are fully extended - due to the straight segment skirt undersides - then that image of a descending staircase. The longest of all aprons then logically protrudes into the water at the deepest point of the ship's bottom, where the sill is located - while all other aprons towards the bow are then successively shorter. In this way, on the one hand, the consistent channeling of the displacement water is fully guaranteed down to a depth of 26 meters - while on the other hand, the apron segment area required for this and thus the increase in wetted surface (i.e. frictional resistance) is kept within limits.
Als Folge dieser als vorteilhaft erkannten Anordnung der Segmentschuerzen, sprich, diese in ausgefahrenem Zustand nun in Form einer abfallenden Treppe anzuordnen, ergibt sich dann neuerdings jedoch auch unmittelbar die Notwendigkeit, den unteren Teil der Vorderseite eines jeden Segmentes zu profilieren, also dort mit einer Profilnase zu versehen, vergleichbar der, wie man sie an einem Flugzeugfluegel findet. Denn da ja jedes Segment bei Vorwaertsfahrt jetzt mit diesem unteren Teil seiner Stirnseite ‚in der Wasserstroemung steht‘ muss das sich dabei ergebende Widerstandsaufkommen natuerlich so weit wie moeglich reduziert werden.As a result of this arrangement of the segment aprons, which was recognized as being advantageous, i.e. arranging them in the extended state in the form of a sloping staircase, it has recently become necessary to profile the lower part of the front side of each segment, i.e. with a profile nose there similar to that found on an airplane wing. Since each segment now "stands in the water flow" with this lower part of its face when moving forward, the resulting resistance must of course be reduced as much as possible.
Und da die Segmentschuerzen nun ja nach Art einer absteigende Treppe angeordnet sind, wobei das erste, kuerzeste Segment am Bug daher ueber eine wesentlich kleinere Oberflaeche verfuegt wie das letzte, das am laengsten ausfaellt, liegt die Ueberlegung nahe, die Laufweite dieser Schuerzensegmente vorteilhafterweise zu individualisieren - um so die Oberflaechengroesse der vorhandenen Segmente (die ja mitentscheidend ist fuer deren Gewicht) aneinander angleichen zu koennen. Denn bei einer aehnlich grossen Oberflaeche und einem annaehernd gleichen Gewicht liesse sich z.B. eine einheitliche Auslegung aller Segmente im Hinblick auf ihre mechanische Belastungsfaehigkeit verwirklichen - und auch die internen Komponenten wie Schwimmkoerper und Flutungstank koennten bei allen Segmenten gleichdimensioniert werden.And since the segment aprons are now arranged in the manner of a descending staircase, with the first, shortest segment at the bow therefore having a significantly smaller surface than the last, which is the longest, it is worth considering individualizing the running width of these apron segments - in order to be able to adjust the surface area of the existing segments (which is also decisive for their weight) to one another. Because with a similarly large surface and approximately the same weight, a uniform design of all segments with regard to their mechanical load capacity could be realized - and the internal components such as floats and flooding tanks could also be dimensioned the same for all segments.
Es ist daher also vorteilhaft, das erste, kuerzeste Schuerzensegment direkt am Bug mit der laengsten Laufweite von allen auszufuehren, es z.B. statt der Einheitsgroesse von 20 Metern Laufweite mit 30 Metern zu konzipieren - und die Laufweite der folgenden Schuerzensegmente immer weiter zu verkuerzen. Das im ausgefahrenen Zustand am weitesten in die Tiefe ragende Segment, das letzte in der Reihe, das direkt im Bereich der Schwelle sitzt, koennte dann z.B. eine Laufweite von nur noch 10 Metern aufweisen. Durch diese Massnahme laesst sich dann dessen Oberflaeche (trotz seines grossen ‚Tiefgangs‘) den Flaechenwerten der anderen Segmente annaehern, sprich merklich reduzieren, wodurch dann auch die Kraefte, mit denen z.B. der Seegang an diesem Segment angreifen kann, bedeutend vermindert werden koennen.It is therefore advantageous to carry out the first, shortest apron segment directly at the bow with the longest running distance of all, e.g. to design it with a running width of 30 meters instead of the standard size of 20 meters - and to continuously shorten the running distance of the following apron segments. The segment that protrudes furthest in the extended state, the last in the row that sits directly in the area of the threshold, could then, for example, have a running distance of only 10 meters. Through this measure, its surface (despite its great 'draft') can then approach the area values of the other segments, i.e. noticeably reduce them, which can then also significantly reduce the forces with which, for example, the swell can attack this segment.
Besonderer Vorteil: Drehlamellen als simple Abdichtvorrichtung zwischen den ausgefahrenen Schuerzensegmenten:Special advantage: rotating slats as a simple sealing device between the extended apron segments:
Da die einzelnen Schuerzensegmente ja vielfachrollengefuehrt auf seitlichen Fuehrungsschienen aus ihren einzelnen Rumpfaufnahmen nach unten ausfahren ist klar, dass sich dann, wenn sie in ausgefahrenem Zustand vorliegen, zwischen ihnen Abstaende, sprich Luecken ergeben. Diese Luecken duerften dabei leicht Werte von 10 bis 20 cm erreichen. Nun ist die Aufgabe, die diese verlaengerbaren Schuerzensegmente in ihrer ausgefahrenen Position entlang der vorderen, abfallenden Rampe wahrzunehmen haben, ja bekanntlich die, bei Vorwaertsfahrt des Schiffes die Wasserkanalisierung in die Tiefe zu gewaehrleisten. Das dabei druckbeaufschlagte Wasser im Bereich unterhalb der vorderen Rampe wuerde natuerlich sofort jede Gelegenheit wahrnehmen, zu Teilen durch diese Luecken zu entkommen (nach ausserhalb abzufliessen, ins Umgebungswasser, das ein geringeres Druckniveau aufweist) - wenn man es liesse. Da dies wirkungsgradmindernd waere, muss es deshalb unterbunden werden.Since the individual apron segments extend downwards from their individual hull receptacles, guided by multiple rollers on lateral guide rails, it is clear that when they are in the extended state, there will be distances between them, i.e. gaps. These gaps should easily reach values of 10 to 20 cm. The task now is to keep these extendable skirt segments in their extended position along the forward sloping ramp have to take, as is well known, to ensure the water canalization in depth when the ship is moving forward. The pressurized water in the area below the front ramp would of course immediately take every opportunity to partially escape through these gaps (flow outside, into the surrounding water, which has a lower pressure level) - if you let it. Since this would reduce efficiency, it must therefore be prevented.
Als Loesung fuer die zuverlaessige Abdichtung zwischen den ausgefahrenen Schuerzensegmenten bietet sich dabei der Einsatz von simplen Drehlamellen an, montiert an den hinteren Stirnseiten der Schuerzensegmente. Sobald ein Druckunterschied besteht, eine Stroemung von Innen nach Aussen einsetzt, stellen sich diese Drehlamellen auf - und verhindern so vorteilhafterweise weiteren Wasserabfluss. In Form einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegen sie zudem oben angeschraegt vor - um automatisch beizuklappen, wenn sie von oben belastet werden. D.h.:wird das Segment eingeholt, sprich wieder in die Rumpfausnehmung eingefahren (z.B. vor dem Erreichen des naechsten Hafens) erreicht als erstes die angeschraegte Oberseite der Drehlamelle die Kante der Rumpfaufnahme - wodurch die Drehlamelle gezwungen wird, beizuklappen und sich wieder buendig an die Stirnseite der Schuerze anzuschmiegen. Auch in umgekehrter Weise funktioniert dieser Drehlamellenautomatismus: steht bei einer Schuerze in ausgefahrenem Zustand die Drehlamelle ab, waehrend von oben die Nachbarschuerze herabkommt, erreicht deren Unterkante dann die angeschraegte Oberseite der Drehlamelle, worauf diese automatisch beiklappt - also Platz macht.The solution for the reliable sealing between the extended apron segments is the use of simple rotary lamellae, mounted on the rear end faces of the apron segments. As soon as there is a pressure difference and a flow from the inside to the outside begins, these rotary slats open up - and thus advantageously prevent further water drainage. In the form of a further advantageous embodiment, they are also slanted at the top - to automatically fold in when they are loaded from above. I.e.: if the segment is caught up, i.e. retracted back into the hull recess (e.g. before reaching the next port), the slanted upper side of the rotating slat first reaches the edge of the hull mount - which forces the rotating slat to fold in and again flush to the front side of the to snuggle up an apron. This automatic rotary slat also works the other way around: if the rotary slat sticks out when the apron is in the extended state, while the neighboring apron is coming down from above, its lower edge then reaches the slanted upper side of the rotary slat, whereupon it automatically folds in - i.e. makes room.
Besonderer Vorteil: Schiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen ist problemlos stapellauffaehig - und eindockbarSpecial advantage: ship's hull with extendable aprons can be stacked and docked without any problems
Werden kleinere Schiffe mit einem neuheitlichen Wellenreiterschiffsrumpf ausgestattet, koennen die verlaengerten seitlichen Schuerzen, die die vordere, abfallenden Rampe flankieren, in Form von fest montierten Einheiten vorgesehen werden. Denn selbst wenn sie voll beladen sind, erreichen derartige Schiffe niemals einen Tiefgang, bei dem ihre Einfahrt in Hafengewaeser oder sonstige Flachwasserzonen in Frage gestellt waere. Und obwohl derartige, fest installierte, verlaengerte Schuerzen natuerlich einen sehr simplen Aufbau haben und viel weniger mechanischen Aufwand verursachen als das Alternativkonzept auf Basis von ein und - ausfahrbaren, also verlaengerbaren Schuerzen, ist dennoch anzunehmen, dass sich letztlich eben diese mechanisch komplexere Loesug durchsetzen wird - auch bei kleinen Schiffen. Denn es ist klar, dass ein Schiff, an dessen Seiten Schuerzen in einem Ausmass in die Tiefe ragen, wie z.B. das zentrale Schwert einer grossen Segelyacht, viel schwieriger vom Stapel gelassen werden kann, eingedockt werden kann oder - falls es einmal aufgelaufen sein sollte - wieder freigeschleppt werden kann als ein Schiff mit durchgehend flacher Rumpfkontur - und ohne jegliche, nach unten abstehenden Zusaetze. Und waehrend eine Segelyacht, auch groessere Kaliber, meist noch so wenig wiegen, dass sie auch noch per Kran aus dem Wasser gehoben werden koennen, ist das bei Frachtschiffen voellig undenkbar. Deshalb wird sich die Wellenreiterschiffsrumpfversion mit verlaengerbaren, also ein und - ausfahrbaren Schuerzen durchsetzen. Sie koennen in herkoemmlicher Weise auf den Werften dieser Welt gebaut werden, in herkoemmlicher Weise vom Stapel / zu Wasser gelassen werden und fuer Wartungszwecke auch in herkoemmlicher Weise wieder eingedockt werden. Und sie koennen im Fall der Faelle auch unkompliziert wieder freiggeschleppt werden (da sie in Flachgewaessern ja immer mit eingeholten Schuerzen unterwegs sein werden). Und den hoeheren mechachanischen Aufwand, den die ein und - ausfahrbaren Schuerzen letzlich verursachen werden, nimmt sicher jeder Eigner gerne in Kauf - wenn er sich am Ende des Tages dann (aufgrund geringerer Treibstoffkosten) in barer Muenze bemerkbar macht.When smaller vessels are fitted with a novel wave rider hull, the extended side skirts flanking the forward sloping ramp can be provided in the form of fixed units. Because even if they are fully loaded, such ships never reach a draft at which their entry into harbor waters or other shallow water zones would be in question. And although such permanently installed, extended aprons naturally have a very simple structure and cause much less mechanical effort than the alternative concept based on aprons that can be retracted and extended, i.e. extended, it can still be assumed that this mechanically more complex solution will ultimately prevail - even for small ships. For it is clear that a ship with skirts protruding from its sides to such an extent as, for example, the central centreboard of a large sailing yacht, is much more difficult to launch, to dock or - if it should ever run aground - can be towed free again as a ship with a flat hull contour throughout - and without any additions protruding downwards. And while a sailing yacht, even larger ones, usually weigh so little that they can be lifted out of the water by crane, that is completely unthinkable with cargo ships. That is why the wave rider hull version with extendable, i.e. retractable, aprons will prevail. They can be built in the traditional way in the shipyards of this world, be launched in the traditional way and also be docked again in the traditional way for maintenance purposes. And if the worst comes to the worst, they can easily be dragged out again (since they will always be out and about in shallow water with their aprons pulled up). And every owner is happy to accept the greater mechanical effort that the retractable and extendable aprons will ultimately cause - if at the end of the day (due to lower fuel costs) it makes itself felt in cash.
Besonderer Vorteil: Trotz Schuerzeneinbau in die Schiffswand und deren Ueberdeckung mit Abdeckplatten bleibt der uebliche Hafen-BugsierbetriebSpecial advantage: Despite the installation of the apron in the ship's hull and its covering with cover plates, the usual port towing operation remains
Sobald sich ein Schiff, das mit einem neuartigen Wellenreiterschiffsrumpf ausgestattet ist, seinem Zielhafen oder flachen Gewaessern naehert, faehrt es seine verlaengerbaren Schuerzen in die Rumpfausnehmungen ein. Im Zielhafen angekommen, ist es dann haeufig so, dass in engen Hafenbecken die Unterstuetzung von Hafen-Bugsierschleppern benoetigt wird, um problemlos und sicher am Kai andocken zu koennen. Dabei werden oft hohe Kraefte auf die Bordwand eines grossen Frachtschiffes ausgeuebt, weil der gepolsterte Bug des Schleppers - nachdem er oberhalb der Wasserlinie an die Bordwand des Frachtschiffs angesetzt hat - dann daselbe mit 1000enden PS Maschinenleistung in die gewuenschte Richtung drueckt. As soon as a ship equipped with a new type of wave rider hull approaches its destination port or shallow waters, it retracts its extendable skirts into the hull recesses. Arrived at the port of destination, it is then often the case that the support of port towing tugs is required in narrow harbor basins in order to be able to dock safely at the quay without any problems. High forces are often exerted on the side of a large cargo ship, because the padded bow of the tug - after it has attached itself to the side of the cargo ship above the waterline - then pushes the same with 1000 horsepower in the desired direction.
Vorteilhafterweise ist diese Kraftbeaufschlagung auch bei einem Schiff, das mit einem neuheitlichen, erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren schuerzen, ausgestattet ist, problemlos moeglich. Denn die Bordwaende weisen - trotz den dort positionierten Rumpfaufnahmen fuer die Schuerzen, die mit Abdeckplatten ueberdeckt sind - grosse Stabilitaetsreserven auf. Denn da die Schuerzen vor dem Einlaufen des Schiffs in den Hafen ja immer in ihre Rumpfaufnahmen eingefahren werden, liegt eine Bordwand der Erfindung in Wasserlinienhoehe typischerweise immer als ein 3-fach-Sandwich vor. Vorne die Abdeckplatte (die fuer Wartungs oder Reparaturzwecke abnehmbar ausgefuehrt ist), dann die stabile Schuerze als Mittellage und hinten zudem noch die Rueckwand der Rumpfaufnahme dieser Schuerze. Eine in derartiger Form als Verbund vorliegende Bordwand kann deshalb jeder noch so starken Kraftbeaufschlagung von aussen. wiederstehen.Advantageously, this application of force is also possible without any problems on a ship that is equipped with a novel surfing ship hull according to the invention with extendable skirts. Because the ship's walls have large stability reserves - despite the hull mounts positioned there for the aprons, which are covered with cover plates. Because the aprons are always inserted into their hull mounts before the ship enters the port will drive, a hull of the invention is typically always present as a triple sandwich at waterline height. At the front the cover plate (which can be removed for maintenance or repair purposes), then the stable apron as a middle layer and at the back the rear wall of the fuselage mount of this apron. A board wall present in such a form as a composite can therefore withstand any force applied from the outside, no matter how strong. resist
Besonderer Vorteil: trotz etwas geringerer Ladekapazitaet wesentlich oekonomischere TransporteSpecial advantage: despite the slightly lower loading capacity, transport is much more economical
Typisch fuer einen Wellenreiterschiffsrumpf ist ja dessen Eigenart, dass er ueber 2 Rampen verfuegt, eine vordere, abfallende Rampe und nach der Schwelle eine hintere, ansteigende Rampe. Auf Basis dieser Grundkonfiguration, die, wenn man den Rumpf aufschneiden und in einer Seitenansicht betrachten wuerde, entfernt an ein bauchiges V erinnert, ist klar, dass ein derart geformter Rumpf im Bereich seiner Schwelle tiefer ins Wasser ragt, als ein vergleichbarer konventioneller, also trogfoermiger Rumpf, der im Schnitt und in einer Seitenansicht eher Aehnlichkeiten mit einer U - Form aufweist. Bei kleineren Schiffen, die keiner maximalen Tiefgangsproblematik unterliegen, spielt dieser Gesichtspunkt keine Rolle. Besitzen sie z.B. einen Rumpf, der auf 10.000 Tonnen Tragfaehigkeit ausgelegt ist, dann koennen sie eben solange zuladen, bis diese Grenze erreicht ist - ganz egal ob sie ueber eine konventionelle Rumpfform oder eine Wellenreiterrumpfform. verfuegen. Das 10.000 Tonnen-Schiff mit Wellenreiter-Rumpffporm ragt dann eben im Bereich seiner Schwelle um 1 oder 2 Meter tiefer ins Wasser - was aber letztlich unerheblich ist. Ganz anders stellt sich die Sachlage dar, wenn es um sehr grosse Schiffe geht, also z.B.Containerriesem mit einer Tragfaehigkeit von um die 200.000 Tonnen. Selbst auf Basis einer konventionellen, trogfoermigen Rumpfform weisen sie bei voller Beladung oft schon einen Tiefgang von 16 Metern auf. Um z.B.den Hamburger Hafen anlaufen zu koennen, der ja nur 13 Meter Tiefgang erlaubt, muessen sie daher schon von vorneherein mit etwas reduzierter Ladung anlaufen.A typical feature of a wave rider hull is that it has 2 ramps, a front, sloping ramp and, after the threshold, a rear, sloping ramp. Based on this basic configuration, which, if one were to cut open the hull and look at it from the side, is vaguely reminiscent of a bulbous V, it is clear that a hull shaped in this way protrudes deeper into the water in the area of its threshold than a comparable conventional one, i.e. trough-shaped Hull, which in section and in a side view is more similar to a U-shape. For smaller ships that are not subject to maximum draft problems, this aspect is irrelevant. For example, if you have a hull that is designed for 10,000 tons deadweight, then you can load up until this limit is reached - regardless of whether you have a conventional hull shape or a surfer hull shape. feature. The 10,000 ton ship with a wave rider hull shape then protrudes 1 or 2 meters deeper into the water in the area of its threshold - but this is ultimately irrelevant. The situation is completely different when it comes to very large ships, e.g. container giants with a load capacity of around 200,000 tons. Even based on a conventional, trough-shaped hull, they often have a draft of 16 meters when fully loaded. For example, in order to be able to call at the port of Hamburg, which only allows a draft of 13 meters, you have to start with a slightly reduced load from the outset.
Die groessten Containerschiffe haben heute eine Kapazitaet von annaehernd 24.000 Standardcontainern - wenn sie Hamburg anlaufen, kommen derartige Schiffe dann eben von vborneherein mit ca. einem Viertel weniger Zuladung an, also z.B. ‚nur‘ mit 18.000 Standardcontainern. Wenn solche Containerriesen nun mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen nach den Anspruechen 1 bis 10 ausgeruestet werden, koennen sie aufgrund ihres ‚entfernt einem bauchigen-V gleichenden Rumpfes‘, der schon von vorneherein etwas tiefer im Wasser liegt, dann natuerlich etwas weniger Standardcontainer laden als ihre Pendants mit konventionellem, trogfoermigem Rumpf. Bei einer Fahrt mit Zielhafen Hamburg und dem dort bestehenden Tiefenlimit von 13 Metern koennten sie dann vielleicht gar nur 15.000 Standardcontainer laden. Diese 15.000 Container wuerden sie jedoch dank des Rekuperationeffektes ihres Rumpfes nach absolvierter intercontinentaler Reisedistanz mit konkurrenzlos niedrigem Treibstoffverbrauch anliefern. Heutige Containerriesen haben einen Treibstoffverbrauch von ueber 350 Tonnen am Tag, der einen Wert von annaehernd 100.000 Dollar repraesentiert - fuer eine Tagesration!. Wenn nun ein wesentlicher Teil dieser Summe ploetzlich wegfiele - waere es dann noch entscheidend, dass ein Schiff statt 18.000 Containern z.B. nur 15.000 Container zuladen kann? Sicherlich nicht. Im Gegenteil: da in Zukunft Containerriesen mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen dank ihres stark reduzierten Treibstoffverbrauchs ploetzlich Frachtraten viel billiger anbieten koennen als ihre mit konventionellem Rumpf ausgestatteten Brueder, koennte es sein, dass im interkontinentalen Schiffsverkehr bald nur noch ein einziger Containerriesen-Schiffstyp die Frachtrouten dieser Welt dominiert: Containerriesen auf Basis eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffs-rumpf mit verlaengerbaren Schuerzen.The largest container ships today have a capacity of approximately 24,000 standard containers - when they call at Hamburg, such ships then arrive from offshore with about a quarter less payload, i.e. 'only' 18,000 standard containers. If such container giants are now equipped with a surfer ship hull according to the invention with extendable skirts according to claims 1 to 10, they can of course load a little fewer standard containers due to their 'remotely bulbous V-like hull', which is already slightly lower in the water from the outset than their conventional trough-hulled counterparts. On a trip to the port of Hamburg and the depth limit there of 13 meters, they could perhaps only load 15,000 standard containers. However, thanks to the recuperation effect of their fuselage, they would deliver these 15,000 containers after completing the intercontinental voyage distance with unrivaled low fuel consumption. Today's container giants have a fuel consumption of over 350 tons per day, which represents a value of approximately 100,000 dollars - for a daily ration!. If now a substantial part of this sum suddenly disappeared - would it still be decisive that a ship instead of 18,000 containers, for example, can only load 15,000 containers? Certainly not. On the contrary: since in the future container giants with a surfer ship hull according to the invention with extendable skirts will suddenly be able to offer freight rates much cheaper than their brothers equipped with conventional hulls thanks to their greatly reduced fuel consumption, it could be that in intercontinental shipping traffic there will soon only be a single container giant ship type Freight routes of this world dominate: container giants on the basis of an inventive wave rider ship hull with extendable aprons.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 1 bis 10 näher erläutert. Dabei zeigt:
- Zeichnung 1 : Die Uebersichtszeichnung eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes als Seitenansicht und darunter 2 perspektivische Darstellungen der Vorschiffe von unterschiedlich grossen Wellenreiter-Schiffsruempfen im Schnitt . durch deren Schwelle.
- Zeichnung 2 u 3: Die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes mit fest an den Schiffsrumpf angeschlagen, verlaengerten Schuerzen in einer Seitenansicht (Zeichnung 2) Dersellbe Rumpf ist dann auch noch in Vorderansicht ohne Aufbauten in der rechten unteren Ecke dieses Blattes zu sehen (Zeichnung 3).
- Zeichnung 4 : Das grob vereinfachte Diagramm der Druckverteilung unter einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen, wie es sich unter Einfluss des bernoulli-schen Gesetzes bei Vorwaertsfahrt des Schiffes ergibt
- Zeichnung 5 : Die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen ‚von unten‘, in einem Zustand mit eingefahrenen Schuerzen.
- Zeichnung 6 : Die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen ‚von unten‘, in einem Zustand mit ausgefahrenen Schuerzen.
- Zeichnung 7 : Die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen im Blickwinkel einer Seitenansicht von unten, unter besonderer Bezugnahme der Druckausuebung auf tiefe Wasserschichten weit unterm Schiff
- Zeichnung 8 : Detailansicht eines Schuerzensegmentes in eingefahrenem Zustand, mit geoeffneter Flutungsklappe, als perspektivische Darstellung
- Zeichnung 9 : Detailansicht eines Schuerzensegmentes in ausgefahrenem Zustand mit geoeffneter Evakuierungsklappe, als perspektivische Darstellung
- Zeichnung 10 : Die Seitenansicht eines vollbeladen Containerriesen, der mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf ausgruestet ist, dessen verlaengerbare Schuerzen voll ausgefahren sind. In der Rumpfmitte zeigt ein Schnitt die maximale Stapeltiefe der Container an dessen Schwelle
- Drawing 1: The overview drawing of a surfer ship hull according to the invention as a side view and including 2 perspective representations of the forecastles of differently sized surfer ship hulls in section. through their threshold.
- Drawing 2 and 3: The perspective view of a surfer ship hull according to the invention with extended aprons firmly attached to the hull in a side view (drawing 2) The same hull can then also be seen in a front view without superstructures in the lower right corner of this sheet (drawing 3) .
- Drawing 4: The roughly simplified diagram of the pressure distribution under a wave rider ship hull according to the invention with extendable aprons, as it results under the influence of Bernoulli's law when the ship is moving forward
- Drawing 5: The perspective view of a surfer ship hull according to the invention with extendable aprons 'from below', in a condition with the aprons retracted.
- Drawing 6: The perspective view of a surfer ship hull according to the invention with extendable skirts 'from below', in a state with the skirts extended.
- Drawing 7: The perspective view of a surfer ship hull according to the invention with extendable skirts in a side view from below, with special reference to the pressure exerted on deep water layers far below the ship
- Drawing 8: Detailed view of an apron segment in the retracted state, with the flooding flap open, as a perspective representation
- Drawing 9: Detailed view of an apron segment in the extended state with the evacuation flap open, as a perspective representation
- Drawing 10: The side view of a fully loaded container giant, which is equipped with a surfer ship hull according to the invention, whose extendable aprons are fully extended. A section in the middle of the fuselage shows the maximum stacking depth of the containers at its threshold
In Zeichnung 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpfes (als Uebersichtszeichnung) und zweiVersionen als Schnitte durch deren Rumpf abgebildet (wobei nur deren Vorschiff gezeigt wird) - die sich neuerdungs nun dadurch auszeichnen, dass sie nur noch in ihrer vorderen Schiffshaelfte ueber Schuerzen verfuegen, diese nun aber als verlaengerte seitliche Schuerzen (1) vorliegen. Dabei sind diese beim kleineren Rumpf auf der linken Seite der Zeichnung in Gaenze fest an den Schiffsrumpf angeschlagen, waehrend sie beim rechten, groesseren Rumpf, dem eines Containerriesen, in Form zweier - getrennt voneinander ausgefuehrter - Abschnitte vorliegen. Fest am Rumpf angeschlagen ist dabei nur deren oberer Abschnitt, wohingegen der untere Abschnitt in Form von Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmenten (2) realisiert ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird es moeglich, bei Vorwaertsfahrt des neuheitlichen Schiffes mehr Wasser mithilfe der abfallenden Rampe (3) unters Schiff bis zur Schwelle (4) zu fuehren. In der Zeichnung sind am neuheitlichen Rumpf des Containerriesen 2 unterschiedliche Positionen der Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmente (2) zu sehen, auf der die rechten Seite liegen sie in ausgefahrenem Zustand vor, waehrend sie auf der linken Seite eingefahren sind - und dort nur gestrichelte Umrisslinien deren ausgefahrene Position verdeutlichen, die sie in maximal abgesenktem Zustand haetten). Folge der Ausstattung eines neuheitlichen Wellenreiterschiffsrumpfes mit Ein und - ausfahrbaren Schuer-zensegmenten (2) ist, dass dieses Schiff dann, wenn diese eingefahren sind - also dem Flachwassermodus - somit problemlos das Tiefenlimit des Hamburger Hafens von 13 Metern einhalten kann. Die Ein und -ausfahrbaren Schuerzensegmente(2) laufen auf Vielfach-Rollenfuehrungen (5), die einerseits dafuer sorgen, dass sie bewegt werden koennen ohne zu verkanten und die zudem garantieren, dass sie so stabil gelagert sind, dass sie auch schwerem Seegang trotzen koennen. Die Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmente (2) liegen zudem als Hohlbauelemente vor, in die jeweils ein Schwimmkoerper (6) und ein Flutungstank (7) integriert sind, wobei der jeweilige Fuellstand des Flutungstanks (7) die Basis dafuer bildet ob die Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmente (2) aufschwimmen oder in die Tiefe sinken. Wird eine Einlassklappe (8), die im vorderen Bereich eines jeden Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmentes (2), nahe der Schuerzenunterkante verortet ist, geoeffnet, kann Wasser in den Flutungstank (7) eindringen und das dann infolge des Wasserballastes beschwerte Ein und - ausfahrbare Schuerzensegment (2) zum Absinken bringen. Auf gleicher Hoehe wie die Einlassklappe (8), sitzt die Auslassklappe (9). Sprich: Auch sie ist nahe der Schuerzenunterkante positioniert, sitzt aber im hinteren Bereich des Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmentes (2). Wird waehrend der Fahrt (bei geschlossener Einlassklappe (8) diese Auslassklappe (9) geoeffnet, leert sich infolge des Bernoulli-Effektes der Flutungstank (7) und das Ein und- ausfahrbare Schuerzensegment (2) schwimmt wieder auf, bewegt sich also nach oben bis in seine Parkposition in der dafuer vorgesehenen Rumpfausnehmung. Ein Lufteinlass-und Auslassventil (10) ermoeglicht den gesteuerten Luft-Ab-und Zufluss waehrend der Flutung oder Entleerung des Flutungstankes (7) und fungiert zudem im Notfall auch noch als Zugang von Kompressorluft zu diesem Flutungstank(7), um ihn auch ohne die Hilfe von vorbeistroemendem Umgebungswasser von seiner Ballastwasserbeaufschlagung befreien zu koennen. Die Schiffsschraube der Erfindung ist neuerdings unterm Vorschiff lokalisiert, und zwar als Endstueck des Einlaufkegels (11). Zur Steuerung der Neuheit kommt eine Doppelruder-Anlage (12) zum Einsatz, wobei jedes der beiden unterm Hinterschiff verorteten Ruder in seiner Linienfuehrung einer Fortsetzung der verlaengerten seitlichen Schuerzen (1) entspricht, und sie funktionsseitig nur wechselseitig und dabei nur jeweils nach innen ausschlagen.Drawing 1 shows a side view of a surfer ship hull according to the invention (as an overview drawing) and two versions as sections through the hull (whereby only the forecastle is shown) - which are now characterized in that they only have aprons in their front half of the ship, these but now as extended side skirts (1). In the case of the smaller hull on the left side of the drawing, these are firmly attached to the ship's hull in their entirety, while in the case of the right, larger hull, that of a container giant, they are in the form of two separate sections. Only the upper section is firmly attached to the fuselage, whereas the lower section is realized in the form of apron segments (2) that can be retracted and extended. Due to this design, when the new ship is moving forward, it is possible to bring more water under the ship to the sill (4) using the sloping ramp (3). The drawing shows 2 different positions of the retractable and extendable apron segments (2) on the new fuselage of the container giant, on the right side they are in the extended state, while they are retracted on the left side - and there only dashed outlines their extended position, which they would have in the maximum lowered state). The consequence of equipping a new type of wave rider ship's hull with retractable and extendable apron segments (2) is that this ship can easily comply with the depth limit of the Port of Hamburg of 13 meters when these are retracted - i.e. in shallow water mode. The apron segments (2), which can be extended and retracted, run on multiple roller guides (5), which on the one hand ensure that they can be moved without tilting and which also guarantee that they are mounted so stably that they can also withstand heavy seas . The apron segments (2) that can be retracted and extended are also available as hollow structural elements, in each of which a floating body (6) and a flooding tank (7) are integrated, with the respective filling level of the flooding tank (7) forming the basis for whether the one and extendable apron segments (2) float up or sink into the depths. If an inlet flap (8), which is located in the front area of each retractable and extendable apron segment (2), near the lower edge of the apron, is opened, water can penetrate into the flooding tank (7) and the retractable and extendable, which is then weighed down as a result of the water ballast Bring the apron segment (2) to drop. The outlet flap (9) sits at the same height as the inlet flap (8). In other words, it is also positioned near the lower edge of the apron, but sits in the rear area of the apron segment (2), which can be extended and retracted. If this outlet flap (9) is opened while driving (with the inlet flap (8) closed, the flooding tank (7) empties as a result of the Bernoulli effect and the retractable and extendable apron segment (2) floats up again, i.e. moves upwards to An air inlet and outlet valve (10) enables controlled air inflow and outflow during flooding or emptying of the flooding tank (7) and also acts as access for compressor air to this flooding tank in an emergency (7), in order to be able to free it from its ballast water loading without the help of surrounding water flowing past. The ship's propeller of the invention is now located under the forecastle, namely as an end piece of the inlet cone (11). A double rudder system ( 12) is used, whereby each of the two rudders located under the stern follows a continuation d it corresponds to lengthened lateral aprons (1), and functionally they only deflect alternately and only inwards.
Zeichnung 2 und 3:
- Zeichnung 2 zeigt in seitlicher Ansicht und als perspektivische Darstellung einen erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf, dessen verlaengerte Schuerzen ausschliesslich im Bereich seiner vorderen, abfallenden Rampe hinab in die Tiefe ragen - und dabei in Gaenze fest an den Schiffsrumpf angeschlagenen sind. Der Rumpfboden (siehe gestrichelte Linie) verlaeuft in der Wellenreiterschiffsrumpftypischen Form eines bauchigen V's - wobei dessen Form dann als Vorlage dient fuer den Verlauf der Unterkanten der verlaengerten seitlichen Schuerzen unterhalb von ihm.. Fuer die unerlaessliche Stabilisierung dieser Rumpfkonfiguration, die im Wasser, ohne weitere Massnahmen volatil waere, sorgt ein zweites Auftriebsvolumen, das des am Bug sitzenden, voluminoesen wulstfoermigen Einlaufkegels. Wie in der Zeichnung erkennbar ist, sind die beiden unterm Hinterschiff verorteten Ruder in der Art positioniert, dass sie in Fortsetzung der Linienfuehrung der verlaengerten seitlichen Schuerzen auftreten, wobei sie funktionsseitig nur wechselseitig und dabei nur jeweils nach innen ausschlagen.
- Drawing 2 shows a side view and a perspective representation of a surfer ship hull according to the invention, the lengthened aprons of which are exclusively in the area of its front, sloping ramp protrude down into the depths - and are firmly attached to the ship's hull in their entirety. The bottom of the hull (see dashed line) runs in the form of a bulbous V, which is typical of a wave rider ship hull - the shape of which then serves as a template for the course of the lower edges of the extended side skirts below it. For the indispensable stabilization of this hull configuration, which in the water, without further measures would be volatile, a second buoyancy volume is provided by the voluminous, toroidal inlet cone located at the bow. As can be seen in the drawing, the two rudders located under the stern are positioned in such a way that they appear as a continuation of the lines of the extended side skirts, whereby they only deflect alternately in terms of function and only in each case.
Zeichnung 3 zeigt densellben Rumpf in Vorderansicht ohne Aufbauten. Die verlaengerten Schuerzen uebertreffen dabei links und rechts deutlich sichtbar das Niveau des Rumpfbodens nach unten. Dazwischen sitzt der voluminoese, wulstfoermigen Einlaufkegel. Ueber diesem ist der Ueberwasser-Bugbereich lokalisiert, der in der Art herkoemmlicher Schiffsruempfe ausgeformt ist.Drawing 3 shows the same hull in front view without superstructure. The extended aprons clearly exceed the level of the bottom of the fuselage on the left and right. In between sits the voluminous, bead-shaped inlet cone. Above this is the overwater bow area, shaped in the manner of conventional ship hulls.
Zeichnung 4 zeigt eine stark vereinfachte, schematische Darstellung der Druckverteilung im Wasser, wie sie sich in den Bereichen neben und unter einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerten Schuerzen ergibt, wenn dieser sich rasch durchs Wasser bewegt. In den Bereichen links und rechts vom Rumpf liegt das Wasser unbewegt, also statisch vor. Die Geschwindigkeit ‚V‘ ist daher ueberall mit dem Wert 0 eingetragen. Lediglich der Druck ‚P‘ veraendert sich, er nimmt mit der Tiefe linear, also glechmaessig zu, in der Darstellung in 10 Abstufungen, Drucklevel P 1 bis P 10. Unter dem Rumpf sieht die Sache hingegen anders aus, dort herrschen dynamische Bedingungen. Direkt unter der Schwelle schiesst das Verdraengungswasser mit grosser Geschwindigkeit von V 30 unterm Rumpf durch. Wenn man als Geschwindigkeitseinheit Knoten einsetzen wuerde, waere die Geschwindigkeit unter der Schwelle also viel hoeher als z.B. die Schiffsgeschwindigkeit selbst, die ueblicherweise bei internationalen Liniendienstkonditionen bei lediglich ungefaehr 20 Knoten liegt. Dieses Verdraengungswasser wurde im Zuge der Vorwaertsbewegung des Schiffes innerhalb der Schuerzen ab Bug von der vorderen, abfallenden Rampe quasi ‚wie ein Block‘ nach unten beschleunigt und weist daher - dank der identischen Geschwindigkeitsverteilung innerhalb dieses Blocks - ein fast homogenes, Druckniveau P 1 auf. P1 - also ein sehr niedriges Druckniveau (fuer ein Tiefenniveau, wo ansonsten tatsaechlich Druckniveaus mit Werten von P 3 und P4 herrschen) - entspricht den Druckkonditionen, wie sie an der Wasseroberflaeche herrschen - und resultiert aus der hoehen Fliessgeschwindigkeit dieses Wassers, die sich gemaess des bernoulli-schen Gesetzes in einer Druckminderung niederschlaegt.Drawing 4 shows a greatly simplified, schematic representation of the pressure distribution in the water, as it results in the areas next to and under a surfer ship hull according to the invention with extended aprons, when it moves rapidly through the water. In the areas to the left and right of the hull, the water is unmoved, i.e. static. The speed 'V' is therefore entered with the value 0 everywhere. Only the pressure 'P' changes, it increases linearly with the depth, i.e. evenly, in the representation in 10 gradations, pressure level P 1 to
Direkt Unterhalb der Schuerzenunterkanten kann sich das nach unten verdraengte Wasser auch nach links und rechts ausbreiten, was in einer raschen Druck und - Wassergeschwindigkeitsabnahme resultiert. Daher liegen dort die einzelen Drucklevel (P2, P3, P4 und P 5) sehr dicht beeinander. Diese Druck-und Geschwindigkeitsabnahme verlangsamt sich dann immer mehr, je weiter sich das Geschehen nach unten fortsetzt, bis sich dann auf Drucklevel P 10 ein Ausgleich zwischen dem Druck des Umgebungswassers und den Druckkonditionen unterm Schiff einstellt.Directly below the lower edges of the apron, the water displaced downward can also spread to the left and right, resulting in a rapid decrease in pressure and water speed. Therefore, the individual pressure levels (P2, P3, P4 and P5) are very close together. This decrease in pressure and speed then slows down more and more, the further the process continues downwards, until
Wie bereirs erwaehnt, stellt diese Darstellung auf Basis von Druckwerten, die einfach entlang von senkrechten Linien nach unten fortgeschrieben werden, eine stark vereinfachte Systematik dar, die so nicht der Realitaet entspricht. Tatsaechlich ist zu erwarten, dass die Linienfuehrung, die die Druckverteilung unterm Schiff in korrekter Art und Weise abbildet, wohl eher einer Birnenform gleicht. Ein aussagekraeftiger und belastbarer Verlauf der tatsaechlichen Druckwerte kann jedoch nur anhand von ‚in situ‘- Messungen, also durch Messungen, die unmittelbar vor Ort stattfinden (direkt am Schiff /im Meer oder an einem massstabsverkleinerten Modell im Stroemungskanal) ermittelt werden.As already mentioned, this representation based on pressure values, which are simply updated downwards along vertical lines, represents a greatly simplified system that does not correspond to reality. In fact, it is to be expected that the lines, which correctly depict the pressure distribution under the ship, are more like a pear shape. However, a meaningful and reliable course of the actual pressure values can only be determined using 'in situ' measurements, i.e. measurements that take place directly on site (directly on the ship / in the sea or on a scaled-down model in the flow channel).
Zeichnung 5 zeigt einen erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen in einer Ansicht ‚von schraeg unten‘, wobei die Ein und - ausfahrbaren Schuerzensegmente, deren Vorkommen sich lediglich auf die vordere Schiffshaelfte begrenzt, komplett in die Bordwaende eingefahren sind und nur ihre dortige Verstauungspositionen in Form von gestrichelten Linien veranschaulicht wird. Deutlich erkennbar ist, dass sich die Laufweite der einzelnen Schuerzensegmente aendert, sie nimmt vom Bug zum Heck immer mehr ab, eine Massnahme, die dem Bestreben geschuldet ist, die Oberflaeche der einzelnen Schuerzensegmente moeglichst einander anzugleichen, um damit die mechanische Grundausstattung dieser Segmente vereinheitlichen zu koennen (gleich dimensionierte mechanische Lastvertraeglichkeit der Vielfachrollenfuhrungen, gleichdimensionierte Schwimmkoerpergroesse, gleichdimensioniette Flutungstank-Dimensionen etc.) Deutlich sichtbar in der Zeichnung ist weiterhin, dass in diesem ‚Flachwassermodus‘ des Schiffes auf der Schwelle das Tiefgangsmaximum des Rumpfes liegt, das auch von anderen Schiffskomponenten nicht unterschritten wird - ein Tiefenlimit, mit dem das Schiff die 13 Meter-Tiefgangsbeschraenkung des Hamburger Hafens einhalten kann, und das - wie man in der Zeichnung erkennen kann - auch von keinem anderen Bestandteil des Schiffes unterschritten wird.Drawing 5 shows a wave rider ship hull according to the invention with extendable aprons in a view 'from diagonally below', with the retractable and - extendable apron segments, whose occurrence is only limited to the front half of the ship, are completely retracted into the ship's walls and only their local stowage positions in the form of dashed lines is illustrated. It is clearly recognizable that the running distance of the individual apron segments changes, it decreases more and more from bow to stern, a measure that is due to the endeavor to match the surface of the individual apron segments as much as possible in order to standardize the basic mechanical equipment of these segments (equally dimensioned mechanical load tolerance of the multiple roller guides, equally dimensioned floating body size, equally dimensioned flooding tank dimensions, etc.) It is also clearly visible in the drawing that in this 'shallow water mode' of the ship the maximum draft of the hull is on the threshold, which is not the case for other ship components either fallen below - a depth limit with which the ship can comply with the 13 meter draft restriction of the Port of Hamburg and which - as can be seen in the drawing - is not undercut by any other part of the ship.
Zeichnung 6 zeigt einen erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf ‚in Fahrt‘ mit verlaengerbaren Schuerzen in einer Ansicht ‚von schraeg unten‘ - im Tiefwassermodus, also mit komplett ausgefahrenen Schuerzen. Diese ragen dabei nach Art einer absteigenden Treppe vorne relativ wenig und im weiteren Verlauf dann immer mehr in die Tiefe, wobei sie im Bereich der Schwelle ein Tiefeniveau von bis zu 30 Metern erreichen koennen. Bei einem angenommenen Tiefgang der Schwelle von 13 Metern bedeutet dies, dass die Schuerzen ab diesem Niveau noch zusaetzliche 17 Meter vom Schiff frei nach unten abstehen. Auch hier ist die Abnahme der Laufweite der einzelnen Schuerzensegmente deutlich erkennbar, sprich dass die Gliederung am Bug beginnt (wo sich das Segment mit der laengsten Laufweite befindet) und sich dann schliesslich bis zum Bereich der Schwelle fortsetzt (wo dann das Segment mit der kuerzesten Laufweite den Abschluss bildet)Drawing 6 shows a surfer ship hull according to the invention 'in motion' with extendable skirts in a view 'from diagonally below' - in deep water mode, i.e. with completely extended skirts. In the manner of a descending staircase, these protrude relatively little at the front and then more and more in the further course, whereby they can reach a depth level of up to 30 meters in the threshold area. Assuming a threshold draft of 13 meters, this means that the skirts protrude an additional 17 meters from the ship below from this level. Here, too, the decrease in the length of the individual apron segments is clearly recognizable, i.e. that the structure begins at the bow (where the segment with the longest length is located) and then finally continues to the area of the threshold (where the segment with the shortest length is then located). forms the conclusion)
Mittels ‚zeichnerischer Lupen‘ (siehe Darstellungen in den Kreisen) werden zudem noch 2 Details besonders veranschaulicht. Im linken, kleineren Kreis ist die Situation der Vorderkanten der Schuerzensegmente naeher beleuchtet, wenn diese ausgefahren sind Es ist deutlich erkennbar, dass dann die Stufenanordnung der Schuerzensegmente dazu fuehrt, dass deren Vorderkanten im unteren Bereich direkter Seewasseranstroemung ausgesetzt sind. Um ihren Widerstand daher so gering wie moeglich zu halten, sind sie in diesem Bereich wie die Nase eines Flugzeugfluegels ausgefuehrt, also mit einem.Profil versehen.Using 'drawing magnifying glasses' (see illustrations in the circles), 2 details are also particularly illustrated. In the smaller circle on the left, the situation of the front edges of the apron segments is illuminated in more detail when they are extended. It is clearly recognizable that the stepped arrangement of the apron segments means that their front edges are exposed to direct seawater flow in the lower area. In order to keep their resistance as low as possible, they are designed like the nose of an airplane wing in this area, i.e. they are provided with a profile.
Im rechten, groesseren Kreis ist die Situation der Schuerzenzwischenraeume dargestellt, wie sie sich ergibt, wenn diese ausgefahren sind und das Schiff sich in voller Fahrt befindet. Da bei der Wasserverdraengung des Schiffes m Bereich der vorderen, abfallenden Rampe, sprich im Raum zwischen den ausgefahrenen Schuerzen ja eine Druckzunahme stattfindet, wuerde dieses druckbeaufschlasgte Wasser natuerlich jede Luecke zwischen den Schuerzen nutzen, um nach aussen abzufliesen, also in den dortigen Bereich niedrigeren Drucks des Umgebungswassers. Da dies Wirkungsgradverluste nach sich zoege, sich Zwischenraeume zwischen den Schuerzen aber auch nie ganz verhindern lassen, ist es sinnvoll, eine Gegenmassnahme zu treffen. Durch Integration von simplen Drehlamellen in die rueckwaertigen Stirnseiten der Schuerzensegmente laesst sich diese Problematik leicht beheben. Sobald sich ein Wasserdruckunterschied zwischen Innen und Aussen einstellt (durch die Symbole + und - symbolisiert) stellen sich diese Drehlamellen auf und verhindern damit weiteren Wasserabfluss. Da sie - in Form einer zu - saetzlichen vorteilhaften Ausgestaltung - auch noch oben angeschraegt sind, klappen, sie automatisch bei, wenn sie von oben belastet werden. D.h.:wird das Segment eingeholt, sprich wieder in die Rumpfausnehmung eingefahren (z.B. vor dem Erreichen des naechsten Hafens) erreicht als erstes die angeschraegte Oberseite der Drehlamelle die Kante der Rumpfaufnahme - wodurch die Drehlamelle gezwungen wird, sich wieder buendig an die hintere Schuerzenstirnseite anzulegen. Sie steht den Ab-und Aufwaertsbewegungen der Schuerzensegmente also nie im Wege.In the larger circle on the right, the situation of the gaps between the aprons is shown, as it occurs when these are extended and the ship is at full speed. Since the water displacement of the ship in the area of the front, sloping ramp, i.e. in the space between the extended skirts, increases the pressure, this pressurized water would of course use every gap between the skirts to flow outwards, i.e. into the area of lower pressure there of the surrounding water. Since this would result in efficiency losses, but gaps between the aprons can never be completely prevented, it makes sense to take countermeasures. This problem can easily be solved by integrating simple rotary slats into the rear end faces of the apron segments. As soon as there is a difference in water pressure between inside and outside (symbolized by the symbols + and -), these rotary slats open up and thus prevent further water drainage. Since they - in the form of an additional - additional advantageous embodiment - are also beveled at the top, they fold in automatically when they are loaded from above. I.e.: if the segment is caught up, i.e. retracted back into the hull recess (e.g. before reaching the next port), the slanted upper side of the rotating slat first reaches the edge of the hull mount - which forces the rotating slat to lie flush against the rear apron front side again. So it never stands in the way of the downward and upward movements of the apron segments.
Zeichnung 7 zeigt ein Schiff, ausgeruestet mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf, der im Bereich seines Vorschiffs / dem Bereich der vorderen, abfallenden Rampe mit verlaengerbaren Schuerzen ausgeruestet ist, bei Vorwaertsfahrt in perspektivischer Darstellung, in einer Mischung von Seitenansicht und Ansicht von unten. Die verlaengerten seitlichen Schuerzen sorgen im Bereich der vorderen, abfallenden Rampe und dem Berech darunter (Dankdem bernoulli-schem Gesetz) dafuer, dass das Wasser dabei insbesondere nach unten verdraengt wird. (der besseren Uebersichtlichkeit wegen ist in der Zeichnung dabei nur die Steuerbordseite des Schiffes / in der Zeichnung also die hintere Reihe der Schuerzensegmente dargestellt). Der Linienverlauf der Wasserstroemung unterm Schiff verdeutlicht bei dieser Zeichnung, dass sich der Druck, den das Vorschiff / dessen abfallende Rampe bei der Vorwaetsfahrt aufs Wasser ausuebt, dabei selbst noch bis in tiefe Wasserschichten auswirkt. Die Energie, die fuer diese Druckbeaufschlagung / Wasserverdaengung aufgewendet werden muss, ist jedoch nicht verloren, sondern wird vom Wasser, wenn es am Hinterschiff wieder aufsteigt, an die dortige, aufsteigende Rampe /ans Schiff rueckuebertragen.Drawing 7 shows a ship equipped with a wave rider hull according to the invention, which is equipped with extendable aprons in the area of its forecastle/the area of the front, sloping ramp, in a perspective view when moving forward, in a mixture of side view and view from below. The extended side skirts in the area of the front, sloping ramp and the area below (thanks to Bernoulli's law) ensure that the water is displaced downwards in particular. (For the sake of clarity, only the starboard side of the ship is shown in the drawing / the rear row of the apron segments is shown in the drawing). The line course of the water flow under the ship makes it clear in this drawing that the pressure exerted by the fore ship / its sloping ramp on the water when sailing forward has an effect even down to the deep water layers. However, the energy that has to be used for this pressurization / water displacement is not lost, but is transferred back from the water when it rises again at the stern to the ascending ramp there / to the ship.
Dieser Sachverhalt laesst sich auch noch anhand der beiden Vektordiagramme nachvollziehen, die in der Zeichnung unterhalb des Verlaufs der Stroemungslinien positioniert sind. Dabei entspricht im linken Diagramm der schraeg abwaerts gerichtete Kraftpfeil der Antriebsenergie, die insgesamt zu investieren ist. Diese laesst sich zerlegen in einen waagerechten Vektor, der gegen die Bewegungsreichtung des Schiffes gerichtet ist und den auftretenden Wiederstaenden (Formwiederstand, Reibungswiederstand, Wellenwiederstand etc.) entspricht und im Zuge der Wasserverdaengung bei der Vorwaertsfashrt des Schiffes unvermeidbar anfaellt. Zudem spiegelt der senkrecht nach unten wirkende Vektorpfeil den Verlust wieder, der sich infolge der Druckbeaufschlagung der tiefen Wasserschichten einstellt Dieser Betrag ist jedoch - wie bereits erwaehnt - nicht verloren, da Wasser generell ein enorm geschmeidiges Element ist und diesen aufgebrachten Druck daher wie ein Resonanzkoerper sofort wieder zurueckgibt, indem es unmittelbar dorthin draengt, wo sich der naechst erreichbare Ort des geringsten Druckniveaus befindet. Das ist der Bereich des aufsteigenden Wassers unterm Hinterschiff, sprich der sich dort befindenden, hinteren, aufsteigenden Rampe.This fact can also be understood using the two vector diagrams that are positioned in the drawing below the course of the flow lines. In the diagram on the left, the force arrow pointing downwards corresponds to the drive energy that has to be invested in total. This can be broken down into a horizontal vector, which is directed against the direction of movement of the ship and corresponds to the resistances that occur (shape resistance, frictional resistance, wave resistance, etc.) and which unavoidably arises in the course of water displacement when the ship is moving forward. In addition, the vector arrow acting vertically downwards reflects the loss that occurs as a result of the pressurization of the deep water layers. However, this amount is - how already mentioned - not lost, since water is generally an enormously flexible element and therefore immediately returns this applied pressure like a resonance body by pushing directly to where the next reachable place of the lowest pressure level is. This is the area of the rising water under the stern, i.e. the rear, rising ramp located there.
Die Situation dort verdeutlicht das zweite, also das rechte Diagramm. Der dort schraeg aufwaerts gerichtete Pfeil verdeutlicht die Gesamtenergie, die diesem aufwaertsdraengenden Wasser innewohnt. Dieser Kraftvektor laesst sich wiederum zerlegen in zwei Einzelvektoren. Der eine davon, der kurze Vektorpfeil, der etwa 30% der Ausgangskraft umfasst, zeigt senkrecht nach oben, drueckt also entgegen der Schwerkraft von unten gegen den Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen. Dieser Kraftanteil ist verloren. Der andere, der lange Vektorpfeil, der etwa 70% der Kraft umfasst, ist waagerecht nach hinten gerichtet. Mit diesem Kraftanteil drueckt das in Stroemung versetzte Wasser gegen das statische, unbewegte Umgebungswasser, das wie eine Wand direkt hinter dem Schiff steht. Dies bedeutet wiederum (da Wasser sich nicht komprimieren laesst) dass das Wasser an dieser Wand regelrecht anprallt und - da es hinten kein Weiterkommem gibt - nach vorne draengt und den Schiffsrumpf dabei in Form einer stehenden Welle vor sich hertreibt. Dieser Schub an rekuperierter Energie entspricht dabei wie erwaehnt, enormen 70% der insgesamt investierten Energie! Selbst wenn man den hoeheren Reibungswiederstaend, der einem neuheitlichen Wellenreiterschiffsrumpf zugrundeliegt, abzieht (→ hoehere benetzte Oberflaeche infolge der zusaetzlichen, durch die Schuerzen verursachten Rumpfflaechen - die bei einem Schiffsrumpf in konventioneller Auslegung nicht anfallen) und dessen Anteil auf volle 50 % mehr taxieren wuerde (zur Erinnerung: der Reibungswiderstandsanteil am Gesamtwiderstandsaufkommen betraegt ungefaehr 45%), wurde sich lediglich eine Verschlechterung der Gesamtwiederstandsbilanz von etwa 22,5% ergeben - die aber unter Einbeziehung des Luftfilmschmierungspotentialsam Schiffsboden nicht nut kompenensiert wird, sondern sich aller Voraussicht nach sogar ueberkompensieren laesst! Der erhoehte Formwiederstand, den ein Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerbaren Schuerzen zudem auch noch verursacht (infolge des mittels dieser Rumpfform in tiefere Schichten zu verdraengenden Wassers / also bei höherem Druck, als bei konventionellen Ruempfen) ist hingegen unwesentlich - da dieser hoehere Aufwand durch Rekuperation weitestgehend wieder eingespielt wird.The situation there is illustrated by the second diagram, i.e. the diagram on the right. The arrow pointing diagonally upwards clarifies the total energy that resides in this upward-moving water. This force vector can in turn be broken down into two individual vectors. One of them, the short vector arrow, which covers about 30% of the initial force, points vertically upwards, so it presses against gravity from below against the wave rider ship's hull with extendable aprons. This part of the power is lost. The other, the long vector arrow, encompassing about 70% of the force, is pointing horizontally backwards. With this proportion of force, the water that has been set in flow presses against the static, unmoving surrounding water, which stands directly behind the ship like a wall. This in turn means (since water cannot be compressed) that the water literally hits this wall and - since there is no further progress at the back - pushes forward and the ship's hull is driven in front of it in the form of a standing wave. As mentioned, this boost in recuperated energy corresponds to an enormous 70% of the total energy invested! Even if one subtracts the higher frictional resistance on which a new wave rider hull is based (→ higher wetted surface as a result of the additional hull surfaces caused by the skirts - which do not occur in a conventionally designed hull) and whose proportion would be estimated at a full 50% more ( As a reminder: the share of frictional resistance in the total resistance is about 45%), there would only be a worsening of the total resistance balance of about 22.5% - which, however, taking into account the air film lubrication potential on the ship's bottom, is not just compensated, but in all likelihood can even be overcompensated! The increased shape resistance, which a wave rider hull with extendable skirts also causes (as a result of the water that has to be displaced into deeper layers by means of this hull shape / i.e. at higher pressure than with conventional hulls), is insignificant - since this higher effort is largely recuperated by recuperation becomes.
Als Resumee laesst sich daher folgendes feststellen: Da sich unter Einbeziehung des Luftfilmschmierungspotentials eines neuheitlichen Wellenreiterschiffsrumpfes dessen Reibungswiderstandsaufkommen nicht wesentlich von dem eines vergleichbaren Rumpfes in konventioneller Ausfuehrung unterscheiden duerfte, kann auf der Habenseite der Erfindung schliesslich die massive Reduzierung von Wellen-und Formwiderstand verbucht werden. Dabei schlaegt der Wellenwiderstand der komplett eliminiert wird, mit ca. 10 % am Gesamtwiderstand zu Buche, der Formwiderstand, der mittels Rekuperation um ca 70% reduziert wir, schlaegt sich mit einem Anteil von ca. 20% in der Gesamtwiderstandsverringerungsbilanz nieder. Unter einer zusaetzlichen Einbeziehung einer zu erwartenden Verringerung des Verwirbelungswiderstandes um ein paar wenige Prozente duerfte sich schliesslich eine Gesamtwiderstandsverringerung von mehr als 30% einstellen. D.h. :Ein erfindungsgemaesser Wellenreiterschiffsrumpf mit verlaengerten oder verlaengerbaren Schuerzen duerfte unter Treibstoffverbrauchsgesichtspunkten wohl einen um bis zu 25% geringeren Verbrauch aufweisen, als ein Schiffsrumpf der nach herkoemmlicher Bauart ausgelegt ist.In summary, the following can be stated: Since, taking into account the air film lubrication potential of a new type of surfer ship hull, its frictional resistance should not differ significantly from that of a comparable conventionally designed hull, the massive reduction in wave and form drag can finally be booked on the plus side of the invention. The wave resistance, which is completely eliminated, accounts for approx. 10% of the total resistance, the form resistance, which is reduced by approx. 70% by means of recuperation, is reflected with a share of approx. 20% in the overall drag reduction balance. Adding in an expected reduction in turbulence drag by a few percent would eventually result in a total drag reduction of more than 30%. I.e.: A surfer ship hull according to the invention with extended or extendable aprons should probably consume up to 25% less fuel from the point of view of fuel consumption than a ship hull designed according to conventional design.
Zeichnung 8 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein einzelnes Schuerzensegment in seiner Position am Wellenreiterschiffsrumpf in eingefahrenem Zustand. Um den besten Blick auf die wichtigen Details zu gewaehren, ist der Schiffsrumpf dabei auf Schwellenhoehe in einer Schnitt-Darstellung (schraffiert) ausgefuehrt und das Schuerzensegment zeichnerisch von jeglicher Verkleidung befreit - d.h. weder Abdeckplatte noch Profilnase verhindern die freie Sicht auf dieses mechanische Bauteil.Drawing 8 shows a perspective view of a single apron segment in its position on the wave rider hull in the retracted state. In order to give the best view of the important details, the ship's hull is shown in a sectional representation (hatched) at threshold height and the apron segment is graphically freed from any paneling - i.e. neither the cover plate nor the profile nose prevent a clear view of this mechanical component.
Am oberen Bildrand ist die Anordnung der Vielfach-Rollenfuehrungen zu sehen. Deren grosszuegig konzipierte Auslegung, mit bedeutenden Abstaenden zwischen den einzelnen Rollenblocken, sorgt dafuer, dass das bewegliche Schuerzensegment stabil gefuehrt am Schiffsrumpf auf und abgleiten kann, ohne dass es Gefahr laufen wuerde, dabei zu verkanten, und dass es auch massivstem Seegang trotzen kann. Ganz unten am Schuerzensegment sind die Einlassklappe (Rechteck im Vordergrund) und die Auslassklappe (Rechteck am rechten Bildrand) zu sehen. Zudem der Schwimmkoerper (doppelt schraffiert). Als Situation, in der sich dieses Ensemble befindet, wird Vorwaertsfahrt des Schiffes angenommen, symbolisiert durch den grossen Pfeil am unteren Bildrand. Die Einlassklappe ist dabei nach vorne, also in Fahrtrichtung geoeffnet (siehe kleiner,gebogener Pfeil, angeschlagen ist sie dabei an ihrer Hinterkante) wodurch Umgebungswasser in den Flutungstank eindringen kann - symbolisiert durch die beiden kleinen Doppelpfeile. Die Beschwerung des Schuerzensegments durch dieses Ballastwasser kann vom Auftrieb des Schwimmkoerpers nicht mehr gekontert werden - weshalb das Schuerzensegment daraufhin unvermeidbar in die Tiefe rauscht. Verdeutlicht wird dieser Bewegungsvorgang durch den grossen, zentral in Bildmitte platzierten und nach unten gerichteten Pfeil.The arrangement of the multiple roller guides can be seen at the top of the picture. Their generously designed design, with significant distances between the individual roller blocks, ensures that the movable apron segment can be guided up and down the ship's hull in a stable manner without the risk of tilting, and that it can also withstand the heaviest seas. At the very bottom of the apron segment you can see the inlet flap (rectangle in the foreground) and the outlet flap (rectangle on the right edge of the picture). In addition, the floating body (double hatched). The situation in which this ensemble finds itself is assumed to be that the ship is moving forward, symbolized by the large arrow at the bottom edge of the picture. The inlet flap is open to the front, i.e. in the direction of travel (see small, curved arrow, it is attached to its rear edge), which allows ambient water to penetrate into the flooding tank - symbolized by the two small double arrows. The weighting of the apron segment by this ballast water can no longer be countered by the buoyancy of the floating body - which is why the apron segment then und avoidable rushes into the depths. This process of movement is illustrated by the large arrow pointing downwards in the middle of the picture.
Zeichnung 9 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein einzelnes Schuerzensegment in seiner Position am Wellenreiterschiffsrumpf in ausgefahrenem Zustand. Auch hier wurde zum besseren Verstaendnis und im Interesse einer freien Sicht auf die zeichnerischen Details der Schiffsrumpf im Bereich der Schwelle im Schnitt ausgefuehrt (schraffierte Flaeche) und auf jegliche Verkleidung des Schuerzenelements wie Abdeckplatte oder Profilnase verzichtet.Drawing 9 shows a perspective view of a single apron segment in its position on the wave rider hull in the extended state. Here, too, for better understanding and in the interest of a clear view of the graphic details, the ship's hull in the area of the sill was cut in section (hatched area) and any covering of the apron element such as cover plate or profile nose was omitted.
Am oberen Bildrand ist wieder die Anordnung der Vielfach-Rollenfuehrungen zu sehen - dieses mal in einer Position, in der sie komplett bis an den unteren Anschlag der Fuehrungsschienen hinabgeglitten sind. Ganz unten am Schuerzensegment sind wieder - in Form von 2 Rechtecken - die Einlassklappe (Rechteck im Vordergrund) und die Auslassklappe (Rechteck am rechten Bildrand) zu sehen. Zudem auch wieder der Schwimmkoerper (doppelt schraffiert). Auch hier wird als Situation, in der sich dieses Ensemble befindet, wieder Vorwaertsfahrt des Schiffes angenommen, symbolisiert durch den grossen Pfeil am unteren Bildrand. Die Einlassklappe ist geschlossen. Die Auslassklappe ist an ihrer Hinterkante geoeffnet (siehe kleiner, vom Schiff wegzeigender Pfeil, angeschlagen ist sie dabei an ihrer Vorderkante). Durch die Vorwaertsfahrt des Schiffes herrscht infolge des bernoulli-schen Effekts Im vorbeistroemenden Umgebungswasser ein geringerer Druck als im stationaer vorliegenden Flutungstankwasser. Deshalb wird dieses Flutungstankwasser durch die geoeffnete Auslassklappe abgesaugt. Symbolisiert wird dieser Vorgang durch die beiden kleinen Doppelpfeile. Dieser Verlust an Ba-Ilastwasser sorgt dann dafuer, dass der Auftrieb des Schwimmkoerpers im Schuerzensegment die Oberhand gewinnt - und es deshalb nach oben aufschwimmt. Verdeutlicht wird dieser Bewegungsvorgang durch den grossen, zentral in Bildmitte platzierten und nach oben gerichteten Pfeil.The arrangement of the multiple roller guides can be seen again at the top edge of the picture - this time in a position in which they have slid down completely to the lower stop of the guide rails. At the very bottom of the apron segment you can see the inlet flap (rectangle in the foreground) and the outlet flap (rectangle on the right edge of the picture) again - in the form of 2 rectangles. In addition, again the floating body (double hatched). Here, too, it is assumed that the ship is moving forward as the situation in which this ensemble finds itself, symbolized by the large arrow at the bottom edge of the picture. The inlet flap is closed. The exhaust hatch is open at its trailing edge (see small arrow pointing away from ship, it is hinged at its leading edge). Due to the ship's forward travel, due to the Bernoulli effect, there is less pressure in the surrounding water flowing past than in the stationary flooding tank water. Therefore, this flooding tank water is sucked out through the opened outlet flap. This process is symbolized by the two small double arrows. This loss of ballast water then ensures that the buoyancy of the floating body gains the upper hand in the apron segment - and it therefore floats upwards. This process of movement is made clearer by the large arrow placed in the center of the picture and pointing upwards.
Zeichnung 10 zeigt in Darstellungsform einer Seitenansicht einen vollbeladen Containerriesen, ausgruestet mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf. Dessen verlaengerbaren Schuerzen, die sich auf den Bereich der vorderen Schiffshaelfte beschraenken, sind voll ausgefahren und geben in ihrem Ensemble das Bild einer absteigenden Treppe ab.Drawing 10 shows a fully loaded container giant in the form of a side view, equipped with a surfing ship hull according to the invention. Its extendable aprons, which are limited to the area of the front half of the ship, are fully extended and in their ensemble give the image of a descending staircase.
In der Rumpfmitte zeigt ein Einschnitt im Rumpf die maximale Stapeltiefe der Container im Bereich der Schwelle an. Obwohl in Rumpfmitte nahezu identisch zu Containerriesen mit herkoemmlicher Rumpfform, ist die Stapeltiefe links und rechts davon niedriger - die Gesamt-Ladekapazitaet also reduziert - was aber bei der enormen Anzahl von Containern, die auch ein Containerriese transportieren kann, der mit einem erfindungsgemaessen Wellenreiterschiffsrumpf ausgeruestet ist, nicht gross ins Gewicht faellt, umsomehr, als er seine Container infolge Treibstoff-Minderverbraichs dann zu konkurrenzlos niedrigen Frachtraten anliefern kann. Da bleibt der Containerriese mit herkoemmlichem Rumpf trotz seiner hoeheren Containertransportkapazitaet dann auf der Strecke.In the middle of the fuselage, an indentation in the fuselage shows the maximum stacking depth of the containers in the threshold area. Although in the middle of the hull it is almost identical to container giants with a conventional hull shape, the stacking depth is lower to the left and right of it - the total loading capacity is therefore reduced - but this is due to the enormous number of containers that can also be transported by a container giant that is equipped with a surfer ship hull according to the invention , is not of great importance, all the more so as he can then deliver his containers at unrivaled low freight rates as a result of reduced fuel consumption. The container giant with a conventional hull then falls by the wayside despite its higher container transport capacity.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| DE102021004029.5A DE102021004029A1 (en) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | Wave Rider - Ship's hull with air lubrication and extended or extendable skirts |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021004029A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022002844A1 (en) | 2022-08-05 | 2024-02-08 | Hans-Martin Striebel | Wave rider - ship's hull with tear-off edges - threshold |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7096810B1 (en) | 2005-09-20 | 2006-08-29 | Adams Robert D | Bow mounted vessel propulsion system |
| DE202013004518U1 (en) | 2013-05-15 | 2014-05-20 | Christhard Striebel | Surfer Hulk |
| WO2016102497A1 (en) | 2014-12-22 | 2016-06-30 | Rasmussen Maritime Design As | Design of forepart of a vessel |
| US10518842B1 (en) | 2018-11-15 | 2019-12-31 | James H. Kyle | Boat hull |
-
2021
- 2021-08-03 DE DE102021004029.5A patent/DE102021004029A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7096810B1 (en) | 2005-09-20 | 2006-08-29 | Adams Robert D | Bow mounted vessel propulsion system |
| DE202013004518U1 (en) | 2013-05-15 | 2014-05-20 | Christhard Striebel | Surfer Hulk |
| WO2016102497A1 (en) | 2014-12-22 | 2016-06-30 | Rasmussen Maritime Design As | Design of forepart of a vessel |
| US10518842B1 (en) | 2018-11-15 | 2019-12-31 | James H. Kyle | Boat hull |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022002844A1 (en) | 2022-08-05 | 2024-02-08 | Hans-Martin Striebel | Wave rider - ship's hull with tear-off edges - threshold |
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