DE2521418A1 - Anlage zur verringerung des fahrtwiderstandes von schiffen - Google Patents

Description

• Anlage zur Verringerung des Fahrtwiderstandes von Schiffen Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verringerung des Fahrtwiderstandes von Schiffen und/oder zum Brechen von Wellen.
• Der Fahrtwiderstand von Schiffen setzt sich in bekannter Weise aus dem Wind- und Wasserwiderstand zusammen. Der Wasserwiderstand wiederum besteht aus dem frontalen Widerstand, dem Formwiderstand, der Längsreibung und dem Sog. Da zur Überwindung der Fahrtwiderstände Maschinenleistung aufzubringen ist, wirken sich die Fahrtwiderstände stark auf die Erstellungs- und Betriebskosten von Schiffen aus. Das gilt insbesondere dann, wenn höhere GeschwindIgkeiten verlangt erden, denn die Fahrtwiderstände wachsen mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit.
• Zur Erzielung möglichst kleiner Fahrtwiderstände werden in bekannter Weise möglichst günstige Rumpfformen und Aufbauformen verwendet, die durch Schleppversuche und im Windkanal ermittelt werden können. Es verbleiben aber sehr große Widerstände insbesondere in Form des frontalen Widerstandes und der Längsreibung sowie des Sogs und der entsprechenden Luftströmungswiderstände.
• Die Lösung der Aufgabe, den Fahrtwiderstand von Schiffen zu verringern, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Strahldüsen im Strömungsbereich des Wassers und eine Pumpenanordnung zur Speisung der Strahldüsen mit Druckwasser und/oder Druckluft. Es glingt auf diese Weise, eine Art Unterwasser Luftkissen vor dem Bug desSchiffes zu erzeugen, wodurch der frontale Wasserwiderstand stark herabgesetzt werden kann. Diese Verringerung des Widerstandes läßt sich auch im Fall strömenden Wassers bei schwimmenden oder feststehenden Gegens-tänden oder Bauten ausnutzen, insbesondere zur Wellenbrechung bei Bohrschiffen und Bohrinseln im Meer.
• Die Anbringung der Strahldüsen kann auf vielerlei Ärt erfolgen. Eine Weiterbildung der Erfindung sie vor, daß die Düsen oberhalb der Wasserlinie so angeordnet und gespeist sind, daß Druckwasserstrahlen unter Mitreißen von Luft in denAnströmbereich und/oder Abströmbereich des Wassers gespritzt werden. Die mitgerissene Luft sorgt dann für die Erzeugung des Luftkissens bis in große Wassertiefen, so daß die Erfindung auch bei Schiffen mit großem Tiefgang anwendbar ist.
• Die Düsen können gruppenweise am Bug und amiieck eines Schiffes angeordnet sein, um den fronialen Wasserwiderstand bzw. den Sog zu verringern. Durch Anordnung zusätzlicher Düsengruppen an beiden Seiten des Schiffsrumpfes kann insbesondere die Längsreibung dadurch verringert werden, daß durch das Einschließen von Luft die Grenzschicht Wasser-Schiffsrumpf im Sinne kleinerer Reibungsverluste beeinflußt wird.
• In Ergänzung der Düsengruppen zum Einschließen von Wasserstrahlen steht die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung vor, daßunterhalb der Wasserlinie eines Schiffes Düsengruppen angeordnet sind, durch die Luft auspreßbar ist.
• Durch diese Luftdüsen, die insbesondere beiderseits am Bug und am Heck des Schiffes angeordnet sein können, läßt sich die Luftkissenwirkung gezielt an bestimmten Stellen verbessern und ergänzen. Die Luftdüsen können in Form einer Rohrleitung, welche mit I)üsen oder Brausekbpfen bestückt ist, von der Bugmitte aus gespeist werden, und nach einem zusätzlichen Vorschlag der Erfindung auch an einer unter der Wasserlinie um den Schiffsrumpf kaskadenförmig verlaufenden Rohrleitungen angeordnet sein, die zweckmäßig in mehrere getrennt gespeiste und regelbare Abschnitte unterteilt sind.
• Die Strahldüsen zur Verringerung des Wasserwiderstandes können neben ihrem eigentlichen Zweck in vorteilhafter Weise auch noch zur Verbesserung der Manövrierfähigkeit eines Schiffes und zur Entlastung der Ruderanlage dienen.
• Wenn nämlich durch eine entsprechende Regelung oder Abschaltung der Düsen eine Verringerung des Fahrtwiderstandes vorwiegend oder nur auf einer Schiffs seite vorgenommen wird, ergibt sich eine Steuerwirkung, d. h., das Schiff dreht in Rich-tung der.Seite mit dem größeren FalIrtwiderstand.
• Eine weitere, vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, aus den unter der Wasserlinie befindlichen Düsengruppen selektiv Druckwasserstrahlen auszustoßen, wodurch das Schiff unabhängig an der Maschinen- und Ruderanlage in eine gevunschte Richtung bewegt oder gedreht werden kann, beispielsweise beim An- und Ablagen. Außerdem steht damit ein Notantrieb zur Verfügung, mit dessen Hilfe bei Ausfall der Maschinenanlage das Schiff wenigstens gegen den Wind gedreht werden kann, und somit die Gefahr des Kenterns bei einem Unwetter stark vermindert oder auch beseitigt wird.
• Zusätzlich zur Verringerung des Wasser-Fahrtwiderstandes sieht die Erfindung zur Verringerung des Luftwiderstandes vor, daß auf dem Schiffsoberdeck Düsengruppen angeordnet sind, die zur Luftwiderstandsverringerung nach oben gerichtet sind. Aus diesen Düsen werden kontinuierlich oder stoßweise Wasser- und/oder Luftstrahlen ausgestoßen, um dem anströmenden Wind oder Fahrtwind eine bessere Umströmungsform und damit geringeren Widerstand zu bieten.
• Die Düsengruppen werden zweckmäßig in Fahrtrichtung vor den Schiffsaufbauten und entlang der Reling angeordnet.
• Zur Einstellung auf die Windrichtung, die im allgemeinen eine seitliche Komponente besitzt, wird zweckmäßig die Ausstoßrichtung derDüsengruppen veränderbar gemacht, beispielsweise dadurch, daß die Düsen verschwenkbar sind.
• Neben Düsen, die Wasser schräg nach oben ausstoßen, können mit Vorteil gleich ausgerichtete Luftdüsen vorgesehen sein, die über Regeleinrichtung an eine Komprcssoralage angeschlossen sind.
• Die erfindungsgemäßen Anlagen zur Verringerung des Fahrtw-iderstandes lassen sich nicht nur beim Neubau von Schiffen vorsehen, sondern können leicht auch nachträglich ohne hohen Aufwand angebracht werden. Sie eignen sich für alle Schiffsgrößen.
• Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die in Fig. 1 schematisch ein Schiff in der Seitenansicht und in Fig. 2 eine schematische Aufsicht zeigt.
• Am nur schematisch dargestellten Schiffsrumpf 1, der bis zur Wasserlinie 2 eintaucht, ist eine Anzahl von Düsengruppen angebracht, die zur Verringerung des Wasser- und Windwiderstandes dienen. Am Bug sind Backbord und Steuerbord zwei Düsengruppen 3, 3a angeordnet, die etwa aus der Höhe der Reling Wasserstrahlen 4 unter hohem Druck vor und neben dem Schiffsbug in das anströmende Wasser stoßen. Dabei wird Luft mitgerissen, die eine Art Luftkissen vor und neben dem Schiff sbug bildet und auf diese Weise den frontalen Wasserwiderstand verringert. Etwa Mittschiffs angeordnete Düsengruppen 5, 5a auf beiden Schiffsseiten stoßen ebenfalls etwa aus der Höhe der Reling Wasserstrahlen 6 neben die Bordwand, so daß durch die mitgerissene Luft die Längsreibung verringert wird. Schließlich sind am Schiffsheck beiderseits Düsengruppen 7, 7a angeordnet, die Wasserstrahlen 8 nach unten zur Verringerung des SonJiderstandes stoßen.
• Die Wirkung der am Bug angeordneten Düsengruppen 7, 3a kann dadurch unterstützt werden, daß zusätzlich Luft über brausekopfähnliche Düsen 9, die mit Hilfe von Rohren 10 vor dem Bug angeordnet sind, kontinuierlich ausgestoßen wird.
• Weitere Luftdüsen 11 sind an kaskadenförmigen Rohren 12 angeordnet, die unter der Wasserlinie um den Schiffsrumpf 1 herum führen. Die Rohre sind in einzelne, nicht dargestellte Abschnitte unterteilt, damit je nach Erfordernis bestimmte Gruppen der Luftdüsen 11 in Betrieb gesetzt werden können.
• Außerdem ist vorgesehen, daß zum Manövrieren im Stand und bei langsamer Fahrt sowie als Notantrieb Wasserstrahlen aus den Luftdüsen 11 ausgestoßen werden. Beispielsweise kann das Schiff gedreht werden, indem den Luftdüsen 11 Backbord vorn und Steuerbord hinten Druckwasser und den Luftdüsen 11 Steuerbord vorn und Backbord hinten Druckluft zugeführt wird.
• Zur Verringerung des Windwidcrstandes und einer evtl.
• Kentergefahr (bei Hauptmotorschaden) sind auf dem Schiffsoberdeck vor den Aufbauten 12 zwei DUsengruppen 13, 14, an geordnet, Uber die schräg nach oben Wasser- und/oder Luftstrahlen 15, 16 stoßweise oder auch kontinuierlich ausgestoßen werden. Zusätzliche Düsengruppen 17, 17a befinden sich an den Längsseiten der Aufbauten 12 und stoßen ebenfalls Wasser-und Luftstrahlen 18 aus. Ferner sind an der Schiffsaußenwand oberhalb des Wasserspiegels und an den Aufbauten die Luftdüsen 19 und 19a angebracht, welche Luft-oder Wasserstrahlen 20 stoßweise oder kontinuierlich ausstoßen.
• Zur Anpassung an die Jeweiligen Windverhältnisse ist zweckmäßig die Ausstoßrichtung der Düsengruppen 13, 14, und 17 veränderbar, beispielsweise dadurch, daß die einzelnen Düsen geschwenkt werden. Außerdem soll die Ausstoßmenge der Pumpenanlage regelbar sein.

Claims (13)

P a t e n t a n s p r U c h e

1. Anlage zur Verringerungs des Fahrtwiderstandes von Schiffen und/oder zum Brechen von Wellen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Strahldüsen (3, 5, 7, 9, 11, 13, 14, 17) im Strömungsbereich des Wassers und eine Pumpenanordnung zur Speisung der Strabdüsen mit Druckwasser und/oder Druckluft.

2. Anlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahldüsen (3, 5, 7) oberhalb der Wasserlinie (2) so angeordnet und gespeist sind, daß Druckwasserstrahlen unter Mitreißen von Luft in den Anströmbereich und/oder Abströmbereich des Wassers gespritzt werden.

3. Anlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsen (3,7) gruppenweise am Bug und am Heck eines Schiffes (1) angeordnet sind.

4. Anlage nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zusätzliche Düsengruppen (5) an beiden Seiten des Schiffsrumpfes angeordnet sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß unterhalb der Wasserlinie (2) eines Schiffes (1) Dusengruppen (9, 11) angeordnet sind, durch die Luft oder Wasser auspreßbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsengruppen (9,11) beiderseits am Heck und am Bug des Schiffes angeordnet sind.

7. Anlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsengruppen (11) an unter der Wasserlinie (2) um den Schiffsrumpf (1) verlaufenden mehrstufigen Rohrleitungen (12) angeordnet sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichne-t; durch Steuerventile zur getrennten Regelung der Düsengruppen (9, 11) an Bug, Heck, Steuerbord und Backbord.

9. Anlage nacAnspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Düsengruppen (11) Druckwasser und Druckluft zur Manövrierung zuführbar ist.

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf dem Schiffsoberdeck und an der Schiffsaußenwand Düsengruppen (13, 14, 17, 19) angeordnet sind, die zur Luftwiderstandsverringerung nach oben gerichtet sind.

11. Anlage nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsengruppen (13, 14, 17) in Fahrtrichtung vor den Schiffsaufbauten (12) und entlang der Reling angeordnet sind.

12. Anlage nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausstoßrichtung der Düsengruppen (13, 14, 17) veränderbar ist.

13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e -t, daß den Düsengruppen gleich ausgerichtete Luftdüsen zugeordnet sind, die über Regeleinrichtung an eine Luft- und/oder Wasserkompressoranlage angeschlossen sind.