DE2353265C2 - Bulge bow for ships - 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° liegtThe invention relates to a bulbous bow which is rigidly connected to the hull, which extends up to the front of the front perpendicular extends and its upper boundary surface slopes down towards the front perpendicular, and in which the Inclination of the upper delimitation line of a vertical longitudinal section through the bead is inclined to the horizontal at an angle which is in the range of 2 ° to 21 °

Bugwülste sind bekannte Formelemente des Unterwasserschiffes, die zur Reduktion der erforderlichen Antriebsleistung angeordnet werden.Bulges are well-known form elements of the underwater hull, which are required to reduce the Drive power can be arranged.

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.One usually strives to reduce the wave resistance (normal force on the ship's surface) through the To reduce bulge in such a way that the wave system generated by the bulge with the other waves so interferes with the fact that an overall wave system of lower energy is established. Another, especially for total ones Wülste's approach is based on the assumption that the displacement accommodated in the bulbous bow is in contributes less to the resistance than elsewhere on the ship's hull.

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.A part of the wave energy is converted into heat as soon as it is generated when the waves move - especially the bow waves - overturn. This resistance component is called splash resistance or wave break resistance. With BugwUlsten it is possible, too to keep this resistance component small or, in special cases, to make it disappear entirely.

Der Reibungswiderstand wird besonders bei vor dem Lot vorspringen Wülsten vergrößert. Der Ablösungswiderstand kann durch den Bugwulst vergrößert oder verkleinert werden. Der Propulsionsgütegrad wird vomThe frictional resistance is increased especially in the case of bulges protruding in front of the solder. The separation resistance can be increased or increased by the bulbous bow can be reduced in size. The propulsion grade is from 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 verhältBulge of the bow usually slightly improved. The improvement is greater than the reduction in the degree of thrust load and can be explained as a result of the reduction in drag. The propulsion grade is also s is measurably better when the bulge of the nose behaves neutrally in terms of resistance

Außer der durch die Potentialtheorie — Quell-Senkenverfahren — erfaßbaren Verdrängungswirkung des Bugwulstes ist eine Leitfiächenwirkung vorhanden. DieIn addition to the potential theory - source-sink method - detectable displacement effect of the The bulge has a guide surface effect. the

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 Resonanzerscheinungenίο baffle effect of the bead top often leads to Splash formation and increase in resistance when the water flows up through the top of the bead and then resonance phenomena with the bow wave arising in the area of the Vorsteven

! 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! j comes To avoid this effect, it is common to use the To arrange the bead top at a distance from the water surface that corresponds approximately to the bead width. If this surface disturbance can be avoided, then according to the potential theory for high-lying ridges

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,μ an even greater reduction in drag can be expected. The contours of the top of bulges protruding in front of the plumb line are usually designed in such a way that that the water is directed from the stagnation point to behind the stem all the way up,

d. h, üblicherweise erfolgt eine Leitflächenwirkung in einer unzweckmäßigen Richtung.d. That is, there is usually a baffle effect in an inexpedient direction.

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 derIn the magazine "Seewirtschaft", 1971, p. 827, a ship with a bulbous bow is sketched in Figure la, in which the potential effect of the bulge with the help of 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: DerSingularity method is demonstrated by a ball used as a bulbous bow. The ball is with that Hull connected by a cone that has a horizontal axis. A baffle effect is not to be expected here for the following reasons: The

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 Leit3.1 Bead consists of a horizontal, centrally symmetrical body, in which the flow is directed downwards on the upper side, but in which on the Bottom the flow is directed upwards. At the great distance to the W? .Sserlk..ie there is the leader 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,Surface effect of the top and bottom largely balanced. In the description, too, only the potential effect is mentioned, but not a guide surface effect. A bow shape with three bow bulges is also known, 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 einethe rearward sloping, upper boundary surfaces exhibit. Between the bulges there is a flow channel that has the task of to direct water flowing in from the front down under the ship's bottom. This is one 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).Forced guidance of the water in two channels, which are directed downwards at an angle and which are open. An almost constant flow cross-section is achieved on the bead top without any wave-influencing effect (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 einemThere is also a bow bulge that is rigidly connected to the hull and extends in front of the forward perpendicular extends and its upper boundary surface slopes down towards the front perpendicular, the inclination of the upper Boundary line against the horizontal in one Winkel ist, der im Bereich von 2° bis 2\° liegt (Mitteilungen Nr. 4/1968 des Forschungszentrums des Deutschen Schiffbaues).The angle is in the range from 2 ° to 2 \ ° (Communications No. 4/1968 of the Research Center for German Shipbuilding).

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Bugwulst, der starr mit dem Schiffskörper verbunden ist, sich bis vorThe object of the invention is, in the case of a bulbous bow, which is rigidly connected to the hull, up to the front

<>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-<> 5 extends the front perpendicular and its upper boundary surface slopes down towards the front perpendicular, and with tight upper sides lying below the water surface, which penetrate the water surface in the rest position, the upper

fläohenstörungen der Wasserströmung stark zu reduzieren. to greatly reduce flea disturbances in the water flow.

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.To solve this problem, it is proposed according to the invention that the upper boundary line of a section through the bulbous bow parallel to the vertical central nave plane at a side distance of 2 to 4% of the ship's width and in the area of the Vorstevens a greatest vertical distance from the construction waterline of at most 1/4 of the Construction draft and that the upper boundary line on half the length of the bead has a perpendicular distance to the lower boundary line of at least ³ A of the construction draft.

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. If the top of the bead has a sloping tendency from the front towards the stem, the water flows on The stern is smoother than with the usual bead shapes, in which the upper side in front of the stern is sloping towards the rear Has tendency. The bead top side sloping backwards makes it possible to create the bead side contour up to the construction waterline or to go beyond it, as it is potential-theoretically is advantageous without the bead shapes at üblictron to have to accept associated resistance-increasing water surface disturbances.

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.In terms of flow, it is advantageous for a bulge of this type to have at least the upper boundary surface to drop to a length of 1/2% of the ship's length towards the forward perpendicular.

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.Regardless of the rearward sloping bead top, the bow bead can be through a in the center fore and aft plane attached filler plate can be profiled almost as desired. This filler plate can be advantageous Way to be trained as a stern to break the ice by lifting the ice cover. Furthermore, this Sheet metal also serve static and aesthetic purposes. The arrangement of such filler plates is from the magazine "Hansa", 1968, No. 13, p. A 27, known.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigtIn the drawing is an embodiment of the invention shown, which is described in more detail below. It shows

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Bugwulst in der Spantebene I-l der F i g. 2 undF i g. 1 shows a cross section through a bulge in the frame plane I-l of FIG. 2 and

F i g. 2 eine Vorstevenkontur einschließlich Bugwulst gemäß F i g. 1.F i g. 2 shows a protruding contour including a bulbous bow according to FIG. 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.Fig. I shows the main frame contour 1 and the Center fore and aft plane 2. The intersection 11-11 is located at a distance of 3% of the width of the ship parallel to the mid-nave level 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.According to FIG. 2 denotes the line 3, 4 one located on the part Wulstoberseite de ^r boundary line of the cut surface !! - !! with a length of at least half a percent of the ship's length.

Das vordere Lot ist mit 5 bezeichnet. Ein Füllblech 6 kann in bestimmten Fällen angeordnet werden. Die Konstmktionswasserlinie ist mit 7 bezeichnet.The front perpendicular is labeled 5. A filler plate 6 can be arranged in certain cases. the Construction waterline is marked 7.

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.The upper boundary surface of the bulbous bow falls backwards, so that the water flow in the bulbous bow area in front of the stem a downward component that smooths onto the one in the stem area ascending bow wave acts, maintains.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Bulge of the bow, which is rigidly connected to the hull, which extends in front of the forward perpendicular and whose upper boundary surface slopes down towards the forward perpendicular and in which the inclination of the upper boundary line of a vertical longitudinal section through the bead is inclined at an angle to the horizontal , which lies in the range from 2 "to 21 °, characterized in that the upper boundary line of a cut surface (II-II) through the bulbous bow parallel to the vertical central nave plane (2) at a lateral distance of 2 to 4% of the ship's width and in the area des Vorstevens has a greatest vertical distance from the construction waterline (7) of at most ¹ A of the construction draft and that the upper boundary line on half the bead length has a perpendicular distance to the lower boundary line of at least ³ M of the construction draft. 2. Bugwulst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche mindestens auf eine Länge von Ui⁰Io der Schiffslänge zum vorderen Lot (5) hin abfällt2. Bulge of the bow according to claim 1, characterized in that the upper boundary surface slopes down to at least a length of Ui ⁰ Io of the ship's length to the front perpendicular (5) 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 ist3. Bulge according to claim 1 or 2, characterized in that on the upper boundary surface a filler plate (6) with an upper edge rising towards the rear is arranged in the vertical central longitudinal ship plane (2)