DD209781A1 - Hinterschiffsform fuer einschraubenschiffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Schiffsform im Hinterschiffsbereich von Einschraubenschiffe. Ziel der Erfindung ist es, bei Schiffen mit vergroessertem Propellerdurchmesser eine gleichmaessige Propellerzustroemung mit relativ hoher mittlerer Nachstromziffer zu erzielen, ohne den Schiffswiderstand wesentlich zu erhoehen und gleichzeitig eine niedrige Sogziffer zu realisieren. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hinterschiffsform zu schaffen, bei der moeglichst viel Wasser mit relativ hoher Geschwindigkeit in den oberen Bereich des Propellerkreises gefuehrt wird. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass das Hinterschiff, beginnend ca. bei Spant 6, im Kimmbereich eine stroemungsguenstige Form aufweist, die eine vom Schiffsboden kommende aufwaertsgerichtete Stroemung, die im Bereich der Spanten 1 einhalb bis einhalb umgelenkt wird, ermoeglicht, wobei die Aussenhautplatten des Schraubenbrunnens aehnlich den Innenplatten einer Propellerduese gekruemmt sind und im Bereich zwischen dem Schraubenbrunnen und der KWL eine nur wenig gekruemmte Form aufweist. Die Erfindung ist im Schiffbau anwendbar.

Description

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Titel der Erfindung

Hinterschiffsform für Einschraubenschiffe

Anwendungsgebiet der Erfindung '

Die Erfindung betrifft eine Hinterschiffsform für Einschrauben-Frachtschiffe, insbesondere für Schiffe mit größeren Propellern, die sich durch eine gleichmäßige Propellerzuströmung und niedrige Sogziffer auszeichnet·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus ökonomischen Gründen werden in steigendem Maße Schiffe mit großen Propellern ausgerüstet. Bei Verwendung klassischer Hinterschiff sformen führt die Vergrößerung des Propellerdurchmessers um 20 % bei einer Verringerung der Drehzahl um ca. 30 % zu einer Verbesserung des Propellerwirkungsgrades Y\ ρ um ca. 14 %. Gleichzeitig verringert sich aber der Schiffskörpergütegrad V^ jj um ca. 7 %_t s° daß der Leistungsgewinn nur 7 % beträgt. Hauptsächlich wird durch die Vergrößerung des Propeller durchmesser s die mittlere Nachstromziffer verringert, aber teilweise wird noch zusätzlich die Sogziffer vergrößert. Weiterhin besteht bei Verwendung der klassischen Heckform in Verbindung mit vergrößerten Propellerdurchmessern die Gefahr des Luftansuugens durch den Propeller oder gar des Austauchens bei Ballastfahrt im Seegang. Schließlich arbeitet ein Propeller mit vergrößertem Durchmesser bei der klassischen Heckform in einer sehr ungleichmäßigen Propellerzuströmung. Dadurch erhöht sich die Kavitationsneigung. Da außerdem durch die Vergrößerung des Propellerdurchmessers die Propellerfreischläge kleiner werden, erhöhen sich im allgemeinen die propellererregten Druckschwankungen.

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Ss sind ilinterschiffsformen speziell für Schiffe mit großen Propellern bekannt, die einige der genannten Wachteile der klassischen Hinterschiffsform vermeiden.

Eine häufig verwendete Form ist die durch eine Schürze gebildete Tunnelform, die den Propeller vor dem Austauehen im Seegang schützt und den mittleren Nachstrom vergrößert. Pig. 1 zeigt den Spantenriß für diese Heckform. Bei dieser Heckform bleibt der Schiffskörpergütegrad η „ in der Größe der Schiffe konventioneller Bauart, die günstigen mittleren liachstromziffern wurden allerdings durch eine geringe Vergrößerung des Schiffswiderstandes erkauft. Besonders bei vertrimmten Beladungszuständen und im-Seegang ist diese Schiffsform widerstandsmäßig ungünstig.

Pig. 2 zeigt einen anderen Spantenriß. Diese Hinterschiffsform stellt einen Kompromiß der. Der Schraubenbrunnen ist getunnelt, wodurch das Austauchen des Propellers und eventuelles Luftansaugen vermieden wird. Die Strömungslinien verlaufen natürlich, wodurch der Schiffswiderstand gering ist. Allerdings ist die mittlere laclistromziffer klein und die Sogziffer in der üblichen Größe. Leshalb ist der Schiffskorpergütegrad relativ ungünstig. Durch die Verwendung -eines kräftigeren Heckwulstes kann die Wachstromziffer auf Kosten des Schiffswiderstandes verbessert werden. Dadurch wird bei gleichem Propulsionswirkungsgrad K^._D die Propellerkavitation verbessert. Durch die Verwendung eines schlanken Heckwulstes (z. B. nach DD-AP 123 172) für Schiffe mit schlanken Wasserlinien im Heckbereich wird die mittlere Jtfachstromziffer geringfügig vergrößert, der Schiffswiderstand nicht verschlechtert und die Propeilerzuströmung-und damit die Kavitationsneigung des Propellers ebenfalls verbessert. lurch die horizontale V/asser führung begünstigende offene Kanäle entlang der Schiffsaußenhaut oberhalb der Propellerwelle im Heckbereich (z.. B. siehe DE-OS 25 22 652) wird ebenfalls eine gleichmäßige Pro pe Her zuströmung .-.erzielt, wobei Schiffswiderstand und Schiffskörpergütegrad ν» „ etwa gleichermaßen geringfügig ansteigen. Bs sind Schiffsformen bekannt, bei denen durch bestimmte Maßnahmen die Sogziffer verringert und damit der Schiffskörpergütegrad verbessert wird. Durch eine Neigung des Außenhautbereiches vor dem Propeller dergestalt, daß die Schnitte 0,5 . D vor dem Propeller weiter von der Propellerwelle entfernt

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sind als in der Propellerebene, entsteht durch den Propellersog eine Vortriebskraft in diesem Bereich, der die Sogziffer günstig beeinflußt. Die Schnitte einer solchen Schiffsform sind z. B. in der DE-OS 27 40 56fc> beschrieben. Auch durch die Verwendung einer Teildüse wird die Strömung im oberen Bereich der Propellerebene beschleunigt, wodurch die Propellerzuströmung verbessert wird. Sin Gebilde ähnlich der Teildüse könnte auch in den Schiffskörper integriert werden.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, durch entsprechende Hinterschiffsformgebung bei Schiffen mit vergrößertem Propellerdurchmesser eine gleichmäßige iTopellerzuströmung mit relativ hoher mittlerer iiachstromziffer ?.u erzielen ohne den Schiffswiderstand wesentlich zu erhöhen und gleichzeitig eine niedrige Sogziffer zu realisieren,

Darlegung des Lesens der Erfindung . '

ßer Srfinaung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterschiffsform zu schaffen, bei der möglichst viel Wasser mit relativ hoher Geschwindigkeit in den oberen Bereich des Propellerkreises geführt wird, ohne daß durch eine strömungsmäßig ungünstige Schiffsform der Widerstand erhöht wird. ;

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Wasser zwischen den Spanten 6 bis 4 vom Boden kommend, in einer aufwärts gerichteten ungestörten Strömung bis etwa Spant 1 1/2 verbleibend, eine ilöhe erreicht, daß die obersten Stromlinien etwa in Höhe des obersten I/unktes des Propellerkreises oder geringfügig höher liegen. Im Spantbereich 1 1/2 bis 1/2 wird die Strömung in einen erfindungsgeniäß gestalteten Schraubenbrunnen umgelenkt und ähnlich wie in einer Beschleunigungsdüse zum Propellerkreis konzentriert. Es ist dabei vorteilhaft, daß die Außenhautplatten im Bereich zwischen dem Schraubenbrunnen und der XWL eine nur wenig gekrümmte Form aufweisen·

Erfindungsgemäß ist es, daß die Linie der Schnitte des Schraubenbrunnens S-förmig gekrümmt sind und ihren höchsten Punkt im Bereich der Spante 1/2 bis 1 1/2 erreichen. Eine weitere erfind uiigsgemäße Losung besteht darin, daß sich die Krümmungsmittelpunkte der Spanten des Schraubenbrunnens, welche sich in

unmittelbarer Nähe sowie hinter der Propellerebene befinden, in der üittschiffsebene dicht unterhalb der Propellerachse befinden, während sich die Krümmungsmittelpunkte der Spanten des Schraubenbrunnens, die sich weiter vor der Propellerebene befinden, in der iviitt schiff sebene tiefer unterhalb der Propellerachse befinden. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß der Übergang zwischen den Platten des Schraubenbrunnens und den normalen Außenhautplatten eine mehr oder weniger abgerundete Knicklinie bildet.

Lie erfindungsgemäße Lösung erbringt eine Reihe von Vorteilen. Durch die Beschleunigung der vom Schiffsboden kommenden aufwärts gerichteten ungestörten Strömung im Schraubenbrunnen wird die Größe des Itfachstrommaximuras bei $' ·= 0° verringert und die iiachstromisotachen werden im Bereich /?- + 40° breiter

aufgefächert, wodurch der itfachstromgradient -Jl kleiner wird. Da die Beschleunigung entlang eines nach hinten bis zur Propellerebene abwärts geneigten Propellertunnels erfolgt, entsteht hier durch den Propellersog eine Vortriebskomponente und der Schiffsgütegrad wird deutlich verbessert. Durch die Realisierung einer möglichst kleinen Oberfläche des Unterwasserschiffes und die Vermeidung unnötiger Kanten, I£in- und Ausbuchtungen wird vermieden, daß der Schiffswiderstand unnötig ansteigt. Besonders bei Beladungszuständen, die vom Konstruktionstiefgang abweichen, ist die erfindungsgemäße Schiffsform im Vergleich zu den anderen Formen für Schiffe mit vergrößertem Propellerdurchmesser vorteilhaft. Durch die entsprechende Ausbildung eines Heckwulstes kann die Strömung im oberen Propellerkreisbereich zusätzlich beschleunigt und im übrigen Bereich verzögert werden, wodurch die Nachstromverteilung weiterhin geglättet und die mittlere Hachstromziffer erhöht werden und damit der Schiffsgütegrad weiter verbessert wird.

Ausführungsbeispiel

lie Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig. 3 den Spantenriß eines erfindungsgemäß gestalteten Hinterschiffs und eines konventionellen Hinterschiffs;

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Pig. 4 die Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hinterschiffs nach Fig. J>\

Pig. 5 zwei Senben des erfindungsgemäßen Hinterschiffs und des entsprechenden konventionellen Hinterschiffs nach Pig. 3;

Pig. 6 den Spantenriß eines Hinterschiffs ähnlich Pig. 3 mit vergrößertem Schraubenbrunnen, i

In Pig. 3 ist der Spantenriß eines erfindungsgemäßen Hinterschiffes dargestellt, wobei die Spanten von - 1/2 bis 11 bezeichnet sind. Die gestrichelten Linien stellen dabei die Spanten eines entsprechenden konventionellen Hinterschiffes dar.

Beim erfindungsgemäßen Hinterschiff sind im Bereich von Spant 6 bis Spant 4 die Spanten im Kimmbereich so strömungsgünstig ausgeführt, daß das Wasser vom Schiffsboden kommend, in einer aufwärtsgerichteten ungestörten Strömung bis etwa Spant 11/2 verbleibend, eine Höhe erreicht, daß die obersten Stromlinien etwas höher als der oberste Punkt des Propellerkreises 20 liegen.

Die Außenhautplatten, die den Schraubenbrunnen 21 bilden, sind ähnlich den Innenplatten einer Propellerdüse konkav gekrümmt. Die Krümmungspunkte der Teile der Spanten, die den Schraubenbrunnen 21 bilden und in unmittelbarer Nähe der Propellerebene 26 sowie hinter der Propellerebene 26 liegen, befinden sich in der Mittschiffsebene direkt unterhalb der Propellerachse..Währenddessen liegen die Krümmungsmittelpunkte der Spanten des Schraubenbrunnens 21, die sich weiter vor der Propellerebene 26 befinden, tiefer unter der Propellerachse. Diese Ausführungsform führt dazu, daß etwa im Bereich der Spanten 1 1/2 bis 1/2 die bis dahin aufwärts gerichtete Strömung in den Schraubenbrunnen 21 umgelenkt und ähnlich wie in einer Beschleunigungsdüse zum Propellerkreis 20 konzentriert wird.

!Jit 23 ist die Kimmsente bezeichnet und mit 24 die Propellerkreissente, die parallel zur Kimmsente 23 verläuft und durtffh den obersten Punkt des Propellerkreises 20 geht. Mit 31 - 3β sind die Schnitte gekennzeichnet, deren Lage in Fig. 3 näher definiert ist.

In Fig. 4 ist die Seitenansicht des Hinterschiffes nach Fi.g 3 dargestellt, aus der insbesondere das Aussehen der Schnitte 31 bis 3ü hervorgeht. Im Bereich des Schraubenbrunnens 21 sind die Schnitte 31 bis 36 S-förmig gekrümmt. Die beiden höchsten Λ Punkte dieser S-Kurven befinden sich in dem Bereich 0,5 D bis 1,0 D vor der Propellerebene 26 und am Schiffsende. Die niedrigsten Punkte befinden sich am Beginn des Schraubenbrunnens 21 und. in der Propeller ebene 26.

Der Teil des Schraubenbrunnens 21 in der Itfähe des Propellers 25 ist ähnlich dem Inneren einer Propellerdüse gestaltet. Dementsprechend wird das Wasser in diesem Bereich beschleunigt, bo daß der Ifochstrom im oberen Teil des Propellerkreises 20 verringert wird. Außerdem tritt wie in einer Düse am Schraubenbrunnen 21 vor dem Propeller 25 ein Sog auf, dessen eine Kraftkomponente nach vorn gerichtet ist. Dadurch wird die Gesamtsogziffer reduziert und der Schiffsgütegrad verbessert. Damit der erfindungsgemäß gestaltete Schraubenbrunnen 21 in der gewünschten Weise wirksam wird, muß möglichst viel Wasser vom Schiffsboden zum Schraubenbrunnen 21 strömen. Die Strömung darf deshalb nicht durch eine ungünstig ausgebildete 'Kimm behindert werden. Sie soll ohne sich einzudrehen vom Schiffsboden kommend möglichst wirbelfrei am Schiffskörper entlang aufwärts strömen.

In Fig. 5 ist der Verlauf der Kimmsente 23 und der Propellerkreissente 24 in den Ebenen, die aus Pig. 3 ersichtlich sind, dargestellt. Im Vergleich dazu sind die Kirmnsente 23a und die Propellerkreissente 24a eines konventionellen Hinterschiffes aufgetragen. Da die Strömung in den oberen Teil des Propellerkreises 20 etwa entlang der Senten 23 und 24 erfolgt, wurde die Krümmung dieser Senten 23 und 24 bei dem erfindungsgemäßen Hinterschiff etwas verringert.

In Pig. 6 ist eine weitere Ausführungsvarxante ähnlich Pig.. 3 dargestellt. Hierbei wurde der Schraubenbrunnen 21 vergrößert, um den Propeller 25 noch stärker vor dem Luftansaugen zu schützen. Der 'Schiffswiderstand wird dabei geringfügig ansteigen. Da aber auch der günstige Propellersog an einer größeren Fläche angreift, wird die notwendige Antriebsleistung etwa gleich bleiben. Die Knicklinie 22, die bei der erfindungsgemäßen Aus-

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führung gemäß Fig. 3 in Richtung Hinterschiff etwas aufwärts gerichtet ist, ist bei der Ausführung gernä,: I'i.g 6 in Richtung lilnterßchiff etwas fallend.

Claims (4)

1. 242855 O

   Jbirf indungsansprüche

   1.. Hinterschiffsform für Einschraubenschiffe, insbesondere für Schiffe mit größerem Propeller, mit einem Schraubenbrunnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschiff sf orm, beginnend ca. bei Spant (6), im Kimmbereich eine strömungsgünstige Form aufweist, die eine vom Schiffsboden kommende aufwärtsgerichtete ungestörte Strömung, die im Bereich Spant (1 1/2 bis 1/2) in einem Schraubenbrunnen

   (21) umgelenkt wird, ermöglicht, wobei die Außenhautplatten des Schraubenbrunnens (21), der sich von etwa Spant (2 1/2) bis Schiffsende erstreckt, ähnlich den Innenplatten einer Propellerdüse gekrümmt sind und im Bereich zwischen dem Schraubenbrunnen (21) und der KWL eine ?orm aufweist derart, daß die Außenhautplatten nur wenig gekrümmt sind.
2. 2. Hinterschiffsform nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie der Schnitte (31 bis 36) des Schraubenbrunnens (21) S-förmig gekrümmt sind und ihren höchsten Punkt im Bereich Spant (1/2) bis Spant ( 11/2) erreichen.

   3; Hinterschiffsform nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Krümmungsmittelpunkte der Spanten des Schraubenbrunnens (21), welche sich in unmittelbarer Mähe sowie hinter der Propellerebene (26) befinden, in der Mittschiffsebene dicht unterhalb der Prope'llerachse befinden.
3. 4. Hinterschiffsform nach Punkt 1 und 2, da'durch gekennzeichnet, daß sich die Krümmungsmittelpunkte der Spanten des Schraubenbrunnens (21), die sich weiter vor der Propellerebene (26) befinden, in der Mittschiff sebene tiefer unterhalb der Propellerachse befinden.
4. 5. Hinterschiffsform nach Punkt 1. bis 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der übergang zwischen den Platten des Schraubenbrunnens (21) und den normalen Außenhautplatten eine mehr oder weniger abgerundete Knicklinie

   (22) bildet.

   Hierzu jS „Seifen Zeichnungen