DE2353265C2 - Bugwulst für Schiffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bugwulst, der starr mit dem Schiffskörper verbunden ist, der sich bis vor das vordere Lot erstreckt und dessen obere Begrenzungsfläche zum vorderen Lot hin abfällt, und bei welchem die Neigung der oberen Begrenzungslinie einer vertikalen Längsschnittfläche durch den Wulst gegen die Horizontale in einem Winkel geneigt ist, der in dem Bereich von 2° bis 21° liegt

Bugwülste sind bekannte Formelemente des Unterwasserschiffes, die zur Reduktion der erforderlichen Antriebsleistung angeordnet werden.

Man ist üblicherweise bestrebt, den Wellenwiderstand (Normalkraft auf die Schiffsoberfläche) durch den Wulst in der Weise zu reduzieren, daß das vom Bugwulst erzeugte Wellensystem mit den übrigen Wellen so interferiert, daß sich ein Gesamtwellensystem geringerer Energie einstellt. Eine andere, besonders für völlige Wülste zutreffende Betrachtungsweise geht davon aus, daß das im Bugwulst untergebrachte Deplacement in geringerer Weise zum Widerstand beiträgt als an anderen Stellen des Schiffsrumpfes.

Ein Teil der Wellenenergie wird gleich nach Entstehung in Wärme umgesetzt, wenn sich die Wellen — besonders die Bugwellen — überschlagen. Dieser Widerstandanteil wird Spritzer- oder Wellenbrechungswiderstand genannt. Mit BugwUlsten ist es möglich, auch diese Widerstandskomponente klein zu halten oder in Sonderfällen ganz zum Verschwinden zu bringen.

Der Reibungswiderstand wird besonders bei vor dem Lot vorspringen Wülsten vergrößert. Der Ablösungswiderstand kann durch den Bugwulst vergrößert oder verkleinert werden. Der Propulsionsgütegrad wird vom Bugwulst meist leicht verbessert Dabei ist die Verbesserung größer als durch die Reduktion des Schubbelastungsgrades und als Folge der Widerstandsminderung erklärbar. Der Propulsionsgütegrad wird auch s dann meßbar besser, wenn sich der Bugwulst widerstandsmäßig neutral verhält

Außer der durch die Potentialtheorie — Quell-Senkenverfahren — erfaßbaren Verdrängungswirkung des Bugwulstes ist eine Leitfiächenwirkung vorhanden. Die

ίο Leitflächenwirkung der Wulstoberseite führt häufig zu Spritzerbildung und Widerstandserhöhung, wenn das Wasser durch die Wulstoberseite nach oben geleitet wird und es dann mit der in der Gegend des Vorstevens entstehenden Bugwelle zu Resonanzerscheinungen

! j kommt Zur Vermeidung dieses Effektes ist es üblich, die Wulstoberseite in einem Abstand von der Wasseroberfläche anzuordnen, der etwa der Wulstbreite entspricht. Kann man diese Oberflächenstörung vermeiden, dann ist nach der Potentialtheorie für hochliegende Wülste

μ eine noch stärkere Widerstandsreduktion zu erwarten. Die Konturen der Oberseite von Bugwülsten, die vor dem Lot vorspringen, sind üblicherweise so gehalten, daß das Wasser vom Staupunkt aus bis hinter dem Vorsteven auf der ganzen Strecke nach oben geleitet wird,

d. h, üblicherweise erfolgt eine Leitflächenwirkung in einer unzweckmäßigen Richtung.

In der Zeitschrift »Seewirtschaft«, 1971, S. 827, wird in Abbildung la ein Schiff mit einem Bugwulst skizziert, bei dem die Potentialwirkung des Wulstes mit Hilfe der Singularitätenmethode durch eine als Bugwulst benutzte Kugel demonstriert wird. Die Kugel ist mit dem Schiffskörper durch einen Konus verbunden, der eine horizontale Achse besitzt. Eine Leitflächenwirkung ist hier aus folgenden Gründen nicht zu erwarten: Der

3.1 Wulst besteht aus einem horizontalen, zentralsymmetrischen Körper, bei dem auf der Oberseite die Strömung nach unten geleitet wird, bei dem aber auf der Unterseite die Strömung nach oben geleitet wird. Auf der großen Entfernung zur W?.sserlk..ie hin ist die Leit flächenwirkung von Ober- und Unterseite weitgehend ausgeglichen. Auch in der Beschreibung wird nur die Potentialwirkung erwähnt, nicht aber eine Leitflächenwirkung. Weiter ist eine Bugform mit drei Bugwülsten bekannt, die nach hinten abfallende, obere Begrenzungsflächen aufweisen. Zwischen den Bugwülsten befindet sich jeweils ein Strömungskanal, der die Aufgabe hat, das von vorn anströmende Wasser nach unten unter den Schiffsboden zu leiten. Es handelt sich hier um eine Zwangsführung des Wassers in zwei Kanälen, die schräg nach unten gerichtet und offen sind. Auf der Wulstobersei'e wird ein annähernd konstanter Strömungsquerschnitt ohne einen wellenbceinflussenden Effekt erzielt (FR-PS 15 21 376).

Es ist auch ein starr mit dem Schiffskörper verbundener Bugwulst bekannt, der sich vor das vordere Lot erstreckt und dessen obere Begrenzungsfläche zum vorderen Lot hin abfällt, wobei die Neigung der oberen Begrenzungslinie gegen die Horizontale in einem Winkel ist, der im Bereich von 2° bis 2\° liegt (Mitteilungen Nr. 4/1968 des Forschungszentrums des Deutschen Schiffbaues).

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Bugwulst, der starr mit dem Schiffskörper verbunden ist, sich bis vor

<>5 das vordere Lot erstreckt und dessen obere Begrenzungsfläche zum vorderen Lot hin abfällt, und mit dicht unter der Wasseroberfläche liegenden Oberseiten, die in Ruhelage die Wasseroberfläche durchstoßen, die Ober-

fläohenstörungen der Wasserströmung stark zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die obere Begrenzungslinie einer Schnittfläche durch den Bugwulst parallel zur vertikalen Mittellängsschiffsebene im Seitenabstand von 2 bis 4% der Schiffsbreite und im Bereich des Vorstevens einen größten senkrechten Abstand von der Konstruktionswasserlinie von höchstens 1/4 des Konstruktionstiefganges hat und daß die obere Begrenzungslinie auf der halben Wulstlänge einen senkrechten Abstand zur unteren Begrenzungslinie von mindestens ³A des Konstruktionstiefganges hat.

Wenn die Wulstoberseite von vorn in Richtung Steven eine abfallende Tendenz hat, fließt das Wasser am Steven glatter ab als bei üblichen Wulstformen, bei denen die Oberseite vor dem Steven eine nach hinten ansteigende Tendenz hat. Durch die nach hinten abfallende Wulstoberseite ist es möglich, die Wulstseitenkontur bis an die Konstruktionswasserlinie heranzuführen oder noch darüber hinaus zu gehen, wie es potentialtheoretisch von Vorteil ist, ohne die bei üblictron Wulstformen damit verbundenen widerstandserhöhenden Wasseroberflächenstörungen in Kauf nehmen zu müssen.

Es ist strömungstechnisch vorteilhaft, bei einem Bugwulst dieser Gattung die obere Begrenzungsfläche mindestens auf eine Länge von '/2% der Schiffslänge zum vorderen Lot hin abfallen zu lassen.

Unabhängig von der nach hinten abfallenden Wulstoberseite kann der Bugwulst durch ein in der Mittellängsschiffsebene angebrachtes Füllblech fast beliebig profiliert werden. Dieses Füllblech kann in vorteilhafter Weise als Steven zum Eisbrechen durch Anheben der Eisdecke ausgebildet werden. Weiterhin kann dieses Blech auch statischen und ästhetischen Zwecken dienen. Die Anordnung solcher Füllbleche ist aus der Zeitschrift »Hansa«, 1968, Nr. 13, S. A 27, bekannt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Bugwulst in der Spantebene I-l der F i g. 2 und

F i g. 2 eine Vorstevenkontur einschließlich Bugwulst gemäß F i g. 1.

Die Fig. I zeigt die Hauptspantkontur 1 und die Mittellängsschiffsebene 2. Die Schnittfläche 11-11 befindet sich im Abstand von 3% der Schiffsbreite parallel zur Mittellängsschiffsebene 2.

Gemäß F i g. 2 bezeichnet die Linie 3, 4 einen auf der Wulstoberseite gelegenen Teil de^r Begrenzungslinie der Schnittfläche !!-!! mit einer Länge von mindestens einem halben Prozent der Schiffslänge.

Das vordere Lot ist mit 5 bezeichnet. Ein Füllblech 6 kann in bestimmten Fällen angeordnet werden. Die Konstmktionswasserlinie ist mit 7 bezeichnet.

Die obere Begrenzungsfläche des Bugwulstes fällt nach hinten ab, so daß die Wasserströmung im Bugwulstbereich vor dem Vorsteven eine nach abwärts gerichtete Komponente, die glättend auf die im Vorstevenbereich aufsteigende Bugwelle wirkt, erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bugwulst, der starr mit dem Schiffskörper verbunden ist, der sich bis vor das vordere Lot erstreckt und dessen obere Begrenzungsfläche zum vorderen Lot hin abfällt und bei welchem die Neigung der oberen Begrenzungslinie einer vertikalen Längsschnittfläche durch den Wulst gegen die Horizontale in einem Winkel geneigt ist, der in dem Bereich von 2" bis 21° liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungslinie einer Schnittfläche (II-Il) durch den Bugwulst parallel zur vertikalen Mittellängsschiffsebene (2) im Seitenabstand von 2 bis 4% der Schiffsbreite und im Bereich des Vorstevens einen größten senkrechten Abstand von der Konstruktionswasserlinie (7) von höchstens ¹A des Konstruktionstiefganges hat und daß die obere Begrenzungslinie auf der halben Wulstlänge einen senkrechten Abstand zur unteren Begrenzungslinie von mindestens ³M des Konstruktionstiefganges hat.

2. Bugwulst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche mindestens auf eine Länge von Ui⁰Io der Schiffslänge zum vorderen Lot (5) hin abfällt

3. Bugwulst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Begrenzungsfläche in der vertikalen Mittellängsschiffsebene (2) ein Füllblech (6) mit nach hinten ansteigender Oberkante angeordnet ist