DE1207820B - Schiffskoerper - Google Patents

Schiffskoerper

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DE1207820B
DE1207820B DESCH31858A DESC031858A DE1207820B DE 1207820 B DE1207820 B DE 1207820B DE SCH31858 A DESCH31858 A DE SCH31858A DE SC031858 A DESC031858 A DE SC031858A DE 1207820 B DE1207820 B DE 1207820B
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DE
Germany
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propeller
screw
ship
hull
blades
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DESCH31858A
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English (en)
Inventor
Ernst Noennecke
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/08Shape of aft part

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Schiffskörper Bei den üblichen Schiffskörpem für ein Einschraubenschiff bzw. Schiff mit Mittelschraube, bei welchem das Hinterschiff gegenüber der senkrechten Längsmittelebene symmetrisch ausgebildet ist, ist die Zuströmung zum Propeller auf der Seite des Schiffes, auf der sich die Propellerflügel nach oben bewegen, merklich ungünstiger als auf der anderen Seite. Dies hat nicht nur zur Folge, daß der Vortriebswirkungsgrad des Propellers merklich schlechter ist als der Vortriebswirkungsgrad eines Propellers in einer ungestörten Strömung, sondem hat außerdem zur Folge, daß die Möglichkeit begrenzt ist, die Hinterschiffsvölligkeit zu steigern, da sonst die Wasserlinieneinlaufwinkel zu groß werden und passive oder sogar gegenläufige Strömungen auftreten. Durch die nicht rotationssymmetrische Zuströmung des Wassers zum Propeller treten ferner am Propeller periodisch hydrodynamische Kräfte auf, die vom Propeller in die Wellenleitung übertragen werden und in der Wellenleitung und in der Maschine Drehschwingungen und Biegeschwingungen erregen können, welche über die Lager in den Schiffskörper übertragen werden. Man weiß, daß bei einer geraden Flügelzahl des Propellers die periodischen Änderungen des Propellerschubes und des Drehmoments und bei einer ungeraden Flügelzahl des Propellers die periodischen Änderungen der Querkraft und des Biegemoments überwiegen und daß die schwingungserregenden Kräfte mit zunehmender Flügelzahl das Propellers kleiner werden. Endlich treten bei der üblichen symmetrischen Ausbildung des Hinterschiffes häufig an den Enden der Propellerflügel bei Heraustreten der Flügel aus dem Nachström-ebiet des oberhalb der Propellerwelle liegenden Teiles des Schraubenstevens Kavitationserscheinungen auf.
  • Es ist schon bekannt, bei einem Schiffskörper unter dem Heck eine Leitflosse für das Schraubenwasser vorzusehen, die entgegen der Propellerdrehrichtung gekrümmt ist, so daß dem der Schraube zuströmende Wasser ein der Drehrichtung der Schraube entgegengesetzter Drall erteilt wird. Durch diese Maßnahme wird eine Verbesserung der Anströmung der Schraubenflügel und damit eine Wirkungsgradverbesserung der Schraube erreicht. Mit dieser Maßnahme läßt sich jedoch kein Einfluß auf die Völligkeit des Hinterschiffes erzielen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen gchiffskörper für Seeschiffe zu schaffen, bei dem die Zuströmverhältnisse zur Schraube in solcher Weise verbessert sind, daß ohne Einbuße an Schraubenwirkungsgrad und ohne Vergrößerung der periodischen hydrodynamischen Kräfte die Hinterschiffsvölligkeit gesteigert werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem Schiffskörper nach der Erfindung die Hinterschiffsforrn in der Weise unsymmetrisch ausgebildet, daß der oberhalb der Propellerwelle liegende Teil des Hinterschiffes gegenüber dem unterhalb der Welle liegenden Teil entgegen der Drehrichtung des Propellers verdreht ist und somit im Bereich des Schraubenbrunnens die Mittellinien der waagerechten Schnitte durch den Schiffskörper von der Längsmittelebene des Schiffes entgegen der Drehrichtung des Propellers - und zwar von dem der Wurzel der Propellerflügel bis zu dem den Enden der Propellerflügel gegenüberliegenden Bereich zunehmend - weggeneigt sind, so daß von achtem gesehen der Schraubensteven oberhalb der Propellerwelle mit der Längsmittelebene einen gegen die Drehrichtung des Propellers geneigten Winkel bildet.
  • Der Teil des Schraubenstevens unterhalb der Propellerwelle wird in bekannter Weise ohne Ruderhacke ausgebildet und entweder weitgehend weggeschnitten oder so ausgeführt, daß der in der Seitenansicht des Schiffes etwa die senkrechte Verlängerung des oberen Teiles des Schraubenstevens darstellt.
  • Bei einem Schiffskörper mit einer Hinterschiffsform nach der Erfindung tritt das Wasser mit einem Vordrall, der entgegengesetzt dem Propellerdrehsinn gerichtet ist, in die Propellerebene ein. Dadurch ist die Anströmung des Propellers auf der Seite des Hinterschiffes, auf der sich die Schraubenflügel nach oben bewegen, gegenüber der Anströmung bei der symmetrischen Ausbildung des Hinterschiffes merklich besser. Als Folge hiervon kann man die Hinterschiffsvölligkeit gegenüber derjenigen bei symnietrischer Ausbildung des Hinterschiffes steigern, bis bei der unsymmetrischen Ausbildung die Grenze erreicht ist, bei der gerade noch die Strömung auf der Seite anliegt, auf der sich die Propellerflügel nach oben bewegen. Man kann praktisch die Völligkeit am Hinterschiff so weit erhöhen, daß die durch die größere Völligkeit bewirkte Verschlechterung des Propellerwirkungsgrades die Wirkungsgradverbesserung durch die unsymmetrische Ausbildung des Hinterschiffes wiederauffiebt. Das bringt besonders bei großen Schiffen mit niedriger Froudscher Zahl (F = wobei v=Schiffsgeschwindigkeit in m/sec, - g = Erdbeschleunigung in m/sec2 und L = Länge zwischen den Loten in Meter, d. h. die zwischen Ruderachse und Schnittpunkt von Vordersteven und Tiefladelinie gemessene Länge ist, und entsprechend großen Völligkeiten einen beachtlichen Tragfähigkeitsgewinn. Hierbei wird unter dem Völligkeitsgrad der Verdrängung das Verhältnis des tatsächlichen Volumens des unter Wasser befindlichen Teiles des Schiffes zu einem Vierkant mit einer der Länge des Schiffes zwischen den Lotenentsprechenden Länge, einer der größten Breite des Schiffes in Höhe der Wasserlinie entsprechenden Breite und einer der Tiefe des eingetauchten Teiles des Schiffskörpers entsprechenden Höhe verstanden.
  • Man kann natürlich auch, wie an sich bekannt, die Verbesserung der Wasserzuströmung zur Schraube allein dafür verwenden, die Geschwindigkeit des Schiffes zu steigern oder an Maschinenleistung einzusparen. Wirtschaftlich besonders bedeutungsvoll ist jedoch die Möglichkeit der Tragfähigkeitsvergrößerung.
  • Es wurden mit dem Modell eines 100 000-t-dw-Tankers mit normaler Hülterschiffsforin und alternativ mit einer unsymmetriscben Hinterschiffsforin Widerstands- und Propulsionsversuche durchgeführt. Für beide Propulsionsversuche wurde die gleiche vierflügelige Schraube aus dem Vorrat der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt verwendet. Es handelte sich um ein Trennmodell, so daß für beide Versuche die gleiche Vorschiffsforin verwendet werden konnte. Beide Schiffe wiesen das gleiche Deplacement und die gleiche Deplacomentsverteilunz auf. Der Völligkeitsgrad der Verdrängung betrug öpp#0,81,8.
  • Mit dem ersten Modell wurde idit der vorgpgebenen Leistung von 18 130 WPS eine Geschwindigkeit von 15,18 kn erreicht. Dieses Ergebnis wurde an Hand der statistischen Unterlagen, wie sie bei der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt vorliegen, geprüft, und der Entwurf mit gut bewertet.
  • Mit der gleichen Leistung erreichte das Modell mit unsymmetrischer Rinterschiffsform eine Geschwindigkeit von 15,30kn. Damit konnte mit der Ausbildung des Schiffskörpers nach -der Erfindung die Geschwindigkeit um 0,12.kn verbessert werden, was einer Leistungseinsparung von 2,8% entspricht, d. h. im vorliegenden Fall einer Einsparung -von etwa 500 WPS gleichkommt. Um das Ausmaß dieser Verbesserung für Schiffe dieser Größenordnung richtig beurteilen zu können, wurde untersucht, welcher Deplacementsvergrößerung ein Geschwindigkeitsabfall von 0,1 kn entspricht. Es ergab sich, daß statt eines Geschwindigkeitsgewinnes von 0,1 kn das Deplacement um 1000 t vergrößert werden kann, die als Tragfähigkeitsgewinn betrachtet werden können.
  • Bei der unsymmetrischen Ausbildung des Hinterschiffe& hat man es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ferner in der Hand, Aen oberhalb der Propellerwelle liegenden Teil des Hinterschiffes gegenüber dem unterder Welle liegenden Teil so zu verdrehen, daß nicht gleichzeitig an zwei Flügeln des Propellers große Kraftänderungen auftreten. Es können die Flügelzahl des Propellers und die Hinterschiffsform so aufeinander abgestimmt werden, daß die Kraffänderungen an den einzelnen Flügeln nacheinander erfolgen und daß die Summe dieser Kraftänderungen - das ist die periodisch an dem Propeller angreifende Kraft - klein bleibt. Das gilt für einen Propeller mit gerader als auch mit ungerader Flügelzahl. Wenn Flügelzahl und unsymmetrisches Hinterschiff optimal aufeinander abgestimmt sind, was durch eine sich auf einen Modellversuch stützende Berechnung ohne weiteres möglich ist, gilt bei der erfindungsgernäßen Gestaltung des Schiffskörpers die Regel, daß die schwingungserregenden Kräfte mit zunehmender Flügelzahl kleiner werden, und zwar hier unabhängig davon, ob es sich um eine gerade oder ungerade Flügelzahl handelt. Wenn man von einem Propeller mit Vier Flügeln auf einen solchen mit fünf Flügeln übergeht, werden also nicht nur die periodischen Änderungen des Propellerschubes und des Drehmoments kleiner, sondern auch, obwohl nunmehr ein Propeller mit einer ungeraden Flügelzahl vorhanden ist, die periodischen Änderungen der Querkraft und des Biegemoments kleiner. Theoretische überlegungen haben ergeben, daß der günstige Einfluß der Unsymmetrie der Hinterschiffsform auf die Verkleinerung der -schwingungserregenden Kräfte - wenn #die Hinterschiffsform auf Grund eines Modellversuchs und einer Berechnung für diegewählte Flügelzahl optimal gestaltet ist - weitaus größer ist als der durch eine Vergrößerung des Völligkeitsgrades des Schiffskör ,p.ers von 0,81 auf etwa 0,82 bedingte ungünstige Einfluß auf die schwingungserregenden Kräfte. Die mit der unsymmetrischen Ausbildung der Hinterschiffsforrii erzielte Verringerung der schwingungserregenden Kräfte kann aber auch dazu .benutzt werden, die Flügelzahl des Propellers zu verringern; z. B. kann, wenn die Schwingungen nicht reduziert werden müssen, bei der Anwendung der Erfindung statt eines Propellers mit vier Flügeln ein solcher mit drei Flügeln gewählt werden, wodurch sich die Kosten des Propellers verringern und igleichzeitig auch ein geringer Gewinn an Pro.pellerwirkungsgrad erhalten wird.
  • Da bei -der erfindungsgemäßen unsymmetrischen Ausbildung -des Hinterschiffes die Anströmung der Propellerflügel verbessert wird, ist auch gleichzeitig die Kavitationsgefahr merklich geringer.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen näher erläutert.
  • F i g. -1 und 2 zeigen einen Längsriß und einen Querriß des HintersclÜffes. eines gemäß der Erfindung gestalteten Schiffskörpers, bei welchem der Schraube,asteven unterhalb der Propellerwellr weggeschnitten ist und somit dashiritere Ende des Kiels schräg zur Propellerwelle, heraufgezogon ist.
  • In den F i g. 3 und 4 ist -der Längsriß und der Querriß eines gemäß der Erfindung gestalteten Schiffskörpers dargestellt, der sich gegenüber dem in den F ig. 1 und 2 dargestellten Schiffskörper im wesentlichen nur -dadurch unterscheidet, daß hier der Schraubensteven unterhalb der Propellerwelle eine Verlängerung des Schraubenstevens oberhalb -der Propellerwelledarstellt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Schiffskörper für ein Einschraubenschiff bzw. Schiff mit Mittelschraube, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß die Form des Hinterschiffes in der Weise unsymmetrisch ausgebildet ist, daß der oberhalb der Propellerwelle liegende Teil des Hinterschiffes gegenüber dem unterhalb der Welle liegenden Teil entgegen der Drehrichtung des Propellers verdreht ist und somit im Bereich des Schraubenbrunnens die Mittellinien der waagerechten Schnitte durch den Schiffskörper von der Längsmittelebene des Schiffes entgegen der Drehrichtung des Propellers - und zwar von dem der Wurzel der Propellerflügel bis zu dem den Enden der Flügel gegenüberstehenden Bereich zunehmend - weggeneigt sind, so daß von achtem gesehen der Schraubensteven oberhalb der Propellerwelle mit der Längsmittelebene einen gegen die Drehrichtung des Propellers geneigten Winkel bildet.
  2. 2. Schiffskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Flügelzahl der Schraube und Neigung des Schraubensteventeils oberhalb der Propellerwelle gegenüber Schraubensteventeil unterhalb der Propellerwelle so gewählt sind, daß jeweils immer nur ein Schraubenflügel einem Schraubensteventeil gegenübersteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 927 190; USA.-Patentschrift Nr. 2 564 560.
DESCH31858A 1962-08-07 1962-08-07 Schiffskoerper Pending DE1207820B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2320859A1 (fr) * 1975-08-16 1977-03-11 Tommasi Di Vignano Giovanni Coque de bateau a au moins une helice et au moins un canal helicoidal cooperant avec l'helice
JPS5929470B2 (ja) * 1974-08-30 1984-07-20 ブロ−ム.ウント.フオス.Ag 船尾バルジ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2564560A (en) * 1948-09-04 1951-08-14 Ateliers Et Chantiers De Franc Hull stern
DE927190C (de) * 1948-09-04 1955-05-02 Ateliers Et Chantiers De Franc Schraubenwasserleitvorrichtung

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