DE60308669T2

DE60308669T2 - Rumpf zur schifffahrt mit einer kombinierten mono-rumpf-katamaran -architektur

Info

Publication number: DE60308669T2
Application number: DE60308669T
Authority: DE
Inventors: Luigi Mascellaro
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: CA2484380A1; AU2003230232A1; SI1501718T1; DE60308669D1; ES2272983T3; US7165503B2; ITRM20020251A0; EP1501718B1; US20060060120A1; CN1652970A; WO2003095296A1; CA2484380C; EP1501718A1; RU2302356C2; PT1501718E; RU2004135534A; ATE340734T1; ITRM20020251A1; DK1501718T3; CN100376453C

Description

Gebiet der Erfindung:
Diese Erfindung bezieht sich auf den Rumpf eines Schiffs mit einem zentralen Kiel und Seitenkimmen.
Hintergrund der Erfindung
Der Anmelder ist der Inhaber der italienischen Patente Nr. 1299454 und 1306755 sowie der entsprechenden Patentanmeldung PCT/IT99/00101, die am 11. November 1999 angemeldet wurde und den Titel „Bootskörper mit einer Einrumpf-Trimaran-Catamaran-Architektur" trägt und die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt. Beide früheren Patente und Patentanmeldungen offenbaren einen Rumpf mit parallelen Seiten mit einem Paar flügelartig geformter Kimmen, wobei die untere Kante einer jeden Kimme an einer Querschnittsebene nahe des Bugs unterhalb der Wasserlinie beginnt. Vorne hat der Rumpf einen zentralen Kiel, der sich über eine Länge kleiner als der Abstand zwischen dem Bugquerschnitt und dem Mitschiffsquerschnitt erstreckt. Der Boden des Rumpfs zwischen den Kimmen und zwischen einer jeden Kimme und dem zentralen Kiel da, wo ein Kiel vorliegend ist, weist konvexe Bodenstrukturen auf, die umgekehrte Längskanäle definieren. Auch die US 4,924,797 offenbart einen ähnlichen Rumpf, ist jedoch, nachdem dieser Rumpf einen Gleitboden aufweist, hinsichtlich seiner Wirkungsweise unterwegs zum Vorstehenden vollkommen unterschiedlich.
Eine Aufgabe des oben genannten Rumpfs entsprechend den Patenten des gleichen Anmelders ist es, das Bugwellensystem in dessen Boden zu führen und dann einen Teil der Energie wiederzugewinnen, die in die Formation des Wellensystems gesteckt wurde, um die hydrodynamische Unterstützung des Rumpfes zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird jedoch nur gelöst, wenn die Geschwindigkeit des Schiffs sehr gering ist, z.B. bei Lastkähnen oder ähnlichen Schiffen. Wenn die Geschwindigkeit höher wird, wird der vom Bugwellensystem gebildete Winkel bezüglich derjenigen Situation, bei der die Vorwärtsgeschwindigkeit gering ist, reduziert. Bei einer hohen Geschwindigkeit sind die ganz vorne liegenden Kimmen zur Führung dieses Wellensystems nutzlos. Weiterhin ist beim Rumpf entsprechend den früheren Patenten des Anmelders der Bootsbreitenquerschnitt zu groß und bezüglich der Länge des Schiffs zu weit vorne gelegen. Wenn man diese Tatsache zusammen mit der hohen Erstreckung der Kimmen, die fast bis zum Bug eingetaucht sind, betrachtet, so versteht man, dass die benetzte Oberfläche groß ist und daher der Widerstand gegen eine Vorwärtsbewegung hoch ist.
Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik, der mit der hohen Erstreckung der vollständig eingetauchten Kimmen zusammenhängt, ist im Allgemeinen eine hochgradig schwierige Manövrierfähigkeit des Schiffs.
Weiterhin würde beim Bootskörper der Anmelderin mit einer Einrumpf-Trimaran-Catamaran-Architektur eine Erhöhung der Geschwindigkeit einen übermäßigen hydrodynamischen Druck auf den Bug bewirken. Solch ein übermäßiger Druck würde achtern durch einen Druck in dem genannten, als Düse wirkenden Kanal nicht ausreichend gegenbalanciert sein, selbst wenn dieser Druck durch Vergrößern des Kanals zwischen den beabstandeten Kimmen und Anheben des Bodens zum Heck hin vergrößert wird. Die Trimmung des Schiffs würde daher nicht konstant gehalten werden, wie dies im Gegensatz hierzu gemäß einer anderen Aufgabe der oben genannten Patente und Patentanmeldungen vorgesehen sein soll.
Des Weiteren ist ein weiterer früherer Nachteil eine schlechte Fähigkeit des Rumpfes, automatisch seine Neigung zu korrigieren, nachdem die Einrumpf-Trimaran-Catamaran-Architektur wie ein unterstützter Profilträger wirkt ohne ein ausgeprägtes aufrichtendes Moment.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart ist, die oben genannten Nachteile zu überwinden, die sich insbesondere dann ergeben, wenn die Geschwindigkeit eines Schiffs ansteigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rumpf vorzusehen, der an Schiffe mit einer Geschwindigkeit angepasst ist, die größer ist als diejenige, die beim oben genannten Rumpf ermöglicht wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rumpf vorzusehen, der eine Architektur mit einem verminderten Widerstand gegen eine Vorwärtsbewegung aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rumpf ohne eine Änderung der Trimmung bei den Reisegeschwindigkeiten zu schaffen.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Rumpf mit einer solchermaßen schlanken Konstruktion zu schaffen, dass er leicht zu manövrieren ist.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Rumpf zu schaffen, der eine verbesserte Fähigkeit zur automatischen Korrektur seiner Neigung aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Daher schafft die Erfindung gemäß Anspruch 1 einen Rumpf eines Schiffs, welches nicht unter die so genannten „gleitenden" Schiffe klassifiziert ist, mit einem zentralen Kiel und Seitenkimmen, bei dem ein Mitschiffs-Querschnitt auf der Wasserlinie den Rumpf in einen vorderen Rumpfteil mit einem zentralen Kiel unterteilt sowie einen hinteren Rumpfteil mit Sei ten, die mit Kimmen mit einer bestimmten maximalen Tiefe versehen sind und sich entsprechend einer seitlichen Rumpfkontur erstrecken, einem hinteren Rumpfteilboden, der allmählich vom zentralen Kiel nach hinten zu der Wasserlinie ansteigt, wobei der vordere Rumpfteil eine tiefe V-förmige Kontur aufweist, wobei sich der zentrale Kiel in Richtung nach hinten allmählich nach unten bis zu einer Tiefe erstreckt, die größer ist als die maximale Tiefe der Kimmen, und schließlich in Richtung nach hinten ansteigt, wobei die V-Form der Kontur des vorderen Rumpfteils zwischen den Kimmen einen Winkel einschließt, der von vorne nach hinten allmählich ansteigt, um 180 Grad zu werden, wobei die Kimmen, beginnend vom Heck, eine untere Kante aufweisen, die achtern des Mittschiffs-Querschnitts unterhalb der Wasserlinie angeordnet ist und dann mit dem vorderen Rumpfteil gekrümmt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Rumpfes eines erfindungsgemäßen Schiffs,
2 eine Ansicht des Rumpfes gemäß 1 von unten, die insbesondere die Kiel- und Kimmen-Struktur sowie deren Wasserlinien zeigt,
3 eine Vorderansicht der Ausführungsform des Rumpfes, welche dessen Konturen in sieben Stationen zeigt, wobei deren letzten hinteren beiden nicht gesehen werden können,
4 eine Ansicht des gleichen Rumpfes von hinten, die allgemein Konturen in den hinteren Stationen zeigt, und
5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F, 5G Querschnittsansichten des Rumpfes entlang der Linien A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F und G-G gemäß 1 und 2.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Zunächst wird auf 1 und 2 Bezug genommen, die bzgl. sieben nummerierter Stationen eine Seitenansicht des Rumpfes bzw. eine Ansicht von unten mit Wasserlinien zeigen.
Generell gesprochen kann der Rumpf bzgl. eines Mittschiffs-Querschnitts betrachtet werden, der in der Mittellänge der Wasserlinie genommen ist. Die Wasserlinie ist mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet. Der Mittschiffs-Querschnitt ist annähernd in der Station 3 und teilt einen vorderen Rumpfteil 10, der im Wesentlichen ein Mono-Rumpf ist, der sich mit Seiten 11, 12 und einem Kiel 13 erstreckt, von einem hinteren Rumpfteil 14, der sich mit Seiten 15, 16, einem Boden 17 und Kimmen 18 und 19 erstreckt.
Die Kimmen 18, 19 sind Abschnitte, die die Seiten 15 bzw. 16 mit dem Boden 17 verbinden (3).
Der vordere Teil 10 ist hinsichtlich seiner Kontur gleichförmig mit dem hinteren Teil 14 verbunden, vgl. nachfolgende Beschreibung. Dies wird auch aus 3 und 4, die eine Vorder- bzw. eine Rückansicht des Rumpfes darstellen, und aus 5A und 5G deutlich, die die Rumpfkonturen in unterschiedlichen Querschnitten zeigen.
Der vordere Rumpfteil 10 hat Seiten 11, 12, die mit dem Kiel 13 eine V-Form bilden. Vorne und hinten, d.h. von 5G zu 5A, steigt ein Rumpfwinkel, das heißt der Winkel zwischen den Seiten 11 und 12, an, bis er nahe dem Heck ein gerader Winkel wird. Während dieser Kiel als konkave und/oder konvexe Konturen aufweisend dargestellt ist, können diese Konturen jedoch flach sein. In diesem Fall kann der Rumpf auch einfach von einer Metallplatte hergestellt werden.
Vorne und hinten wiederum behält der Kiel 13, der zu einem Bug 8 gekrümmt ist, seine maximale Tiefe im vorderen Rumpfteil 10 bis hinter den Mittschiffs-Querschnitt. Zum Zwecke der einfachen Herstellung ist diese maximale Tiefe vorzugsweise konstant.
Der Kiel 13 steigt hinten an und verbleibt leicht unterhalb der Wasserlinie 20, wenn das Schiff stationär ist, in einer Traverse 9.
In 2 bezieht sich die Linie 20 auf die Wasserlinie 20 und weitere Wasserlinien wie beispielsweise 28 und 29 werden durch Schnittebenen mit Bahn 28 und 29 in 1 erhalten.
Im oberen Abschnitt des Rumpfes sind, nachdem der Rumpfwinkel von vorne nach hinten ansteigt, die Seiten des vorderen Rumpfteils divergent, um in den hinteren Teil 14 überzugehen, vorzugsweise vor dem Mittschiffs-Querschnitt 3, insbesondere vor dem Querschnitt 4. An diesem Punkt fangen auch die Kimmen 18, 19 an und verbinden krümmend die Seiten 15, 16 mit dem Boden 17.
Die Kimmen 18, 19 sind mit dem Boden 17 nicht direkt verbunden, sondern vielmehr über kleine innere Gegen-Seiten 24, 25, die nach oben zu einer Schnittlinie 26, 27 geneigt sind.
Es sollte offensichtlich sein, dass der vordere Teil einschließlich des Kiels 13 ein funktionaler Abschnitt des Rumpfes ist, indem er das Wasser in der Vorwärtsbewegung des Rumpfes bewegt. Als eine typische Arbeit des Rumpfes eines jeden, nicht als sog. Gleiter klassifizierten Schiffs wird auf das Wasser Energie übertragen. Die Übertragung dieser Energie wird, klarheitshalber, in einem Wellensystem durchgeführt, das nur in einem Bugwellenkamm und dann in einer Senke oder Vertiefung und dem nächsten Ansteigen betrachtet werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist für die Reisegeschwindigkeit dieses Schiffs das Ansteigen achtern des Mittschiffs-Querschnitts gelegen, vorzugsweise in der flachen Bodenzone. An diesem Punkt wird die kinetische Energie des Wassers aufgrund des düsenförmigen Bodens des Rumpfes in Form von Druckenergie zurückgegeben. Diese Druckenergie wird verwendet, um den Rumpf in einer gewünschten Trimmung zu halten, stets verbunden mit der Reisegeschwindigkeit.
Als ein Ergebnis des Vorstehenden hat der Rumpf eine Fähigkeit, aufgrund einer Volumenverteilung seine Neigung zu korrigieren. Der Aufrichteffekt kann mittels eines Ballasts verstärkt werden bei Anwendung im Zusammenhang mit Rettungsbooten oder durch einen Stutzen oder ein Seitenschwert in einem Segelboot.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Seiten 15 und 16 des hinteren Rumpfteils 14 im Wesentlichen parallel. Sie können jedoch vom Boden zum Deck hin divergent sein. In alternativer Weise können die Seiten, anstelle im Wesentlichen vertikal zu sein, in Richtung von vorne nach hinten nach unten geneigt sein.
Aus einem V-förmigen Kiel ergeben sich viele Vorteile. Die um den Kiel herum gebildete Welle wird optimal von den Kimmen aufgenommen, die bzgl. des Standes der Technik achtern liegen, ohne jede Reduktion der Schaumbildung, was für ein Brechen der laminaren Grenzschicht wesentlich ist.
Vorzugsweise können die Seiten des hinteren Rumpfteils divergent sein, um die Diffusionswirkung des Rumpfes zu erhöhen, was jedoch von der Wahl der Konstruktion und dem Verwendungszweck des Schiffs abhängt, wobei in Betracht zu ziehen ist, dass es kritisch ist, die Fortsetzung der Strömungsrate unter dem Rumpf zu erlauben.
Die Kimmen beginnen im Allgemeinen nahe des Mittschiffs, wodurch der vordere Rumpfteil und der hintere Rumpfteil zwei Massen darstellen mit hohen getrennten Massenträgheitsmomenten. Als eine Folge einer großen Neigung um eine Längsachse oder Rollens tritt aufgrund der großen Masse des vorderen Rumpfteils ein zentrales Abfallen am Bug auf.
Auch wird mit einer übertriebenen Neigung, etwas mehr als 90°, eine Auftriebsreserve der untergetauchten Kimme eine Rotation des vorderen Rumpfteils nach unten erlauben und eine folgliche Stabilisierung.
Vorzugsweise beginnen die Kanten der Kimmen unterhalb der Wasserlinie, um einfacher einen weiteren Betrag an Luft zusätzlich zu demjenigen, der durch das Bugwellensystem bestimmt ist, zu führen.
Vorzugsweise wird ein Rumpf ohne gekrümmte Abschnitte leicht in Ganzmetallkonstruktion hergestellt, d.h. ein Rumpf, der so gerade Formen wie möglich aufweist. Es ist klar, dass es von einem konstruktiven Gesichtspunkt her geeignet sein kann, durch Verwendung anderer Materialien, z.B. glasfaserverstärkten Kunststoff, konvexe Formen zu haben.

Claims

Rumpf eines Schiffs, welches nicht unter die so genannten „gleitenden" Schiffe klassifiziert ist, mit einem zentralen Kiel und Seitenkimmen, bei dem ein Mitschiffs-Querschnitt (3) auf der Wasserlinie (20) den Rumpf in einen vorderen Rumpfteil (10) mit einem zentralen Kiel (13) unterteilt sowie einen hinteren Rumpfteil (14) mit Seiten (15, 16), die mit Kimmen (18, 19) mit einer bestimmten maximalen Tiefe versehen sind und sich entsprechend einer seitlichen Rumpfkontur erstrecken, einem hinteren Rumpfteilboden (17), der allmählich vom zentralen Kiel (13) nach hinten zu der Wasserlinie (20) ansteigt, so dass die kinetische Energie des Wassers in Anbetracht des düsenförmigen Bodens des Rumpfes in Form von Druckenergie zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Rumpfteil (10) eine tiefe V-förmige Kontur aufweist, wobei sich der zentrale Kiel (13) in Richtung nach hinten allmählich nach unten bis zu einer Tiefe erstreckt, die größer ist als die maximale Tiefe der Kimmen (18, 19), und schließlich in Richtung nach hinten ansteigt, wobei die V-Form der Kontur des vorderen Rumpfteils (10) zwischen den Kimmen (18, 19) einen Winkel einschließt, der von vorne nach hinten allmählich ansteigt, um 180 Grad zu werden, wobei die Kimmen (18, 19), beginnend vom Heck (9), eine untere Kante aufweisen, die achtern des Mittschiffs-Querschnitts (3) unterhalb der Wasserlinie (20) angeordnet ist und dann mit dem vorderen Rumpfteil (10) gekrümmt ist.
Rumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zentrale Kiel (13) achtern des Mittschiffs-Querschnitts (3) nach oben anhebt.
Rumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten (15, 16) des hinteren Rumpfteils (14) parallel sind.
Rumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten (15, 16) des hinteren Rumpfteils (14) vom Boden zum Deck divergieren.
Rumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten (15, 16) des hinteren Rumpfteils (14) vertikal sind.
Rumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten (15, 16) des hinteren Rumpfteils (14) in Richtung von vorne nach hinten nach unten zulaufend sind.