DE69020357T3

DE69020357T3 - Schnelles einrumpfboot mit hydrodynamischem auftrieb oder einrumpfhalbgleitboot.

Info

Publication number: DE69020357T3
Application number: DE69020357T
Authority: DE
Inventors: David Laurent Fairfax Va 22033 Giles
Original assignee: Thornycroft Giles and Co Inc
Current assignee: Thornycroft Giles and Co Inc
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2010-06-29
Also published as: EP0497776A4; KR920703383A; EP0497776B2; WO1991005695A1; ES2077074T5; JPH04504704A; NO921429D0; GB2236717A; FI921601A; EP0497776B1; US5080032A; GB8922936D0; US5129343A; DK0497776T4; FI921601A0; DE69020357T2; EP0497776A1; DK0497776T3; FI109984B; JP2793364B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wasserfahrzeuge mit Halbgleitrümpfen.
Es ist seit langem das Ziel von Schiffsbauingenieuren, Wasserfahrzeuge mit großen Frachtzuladungen und Unterbringungsmöglichkeiten unter Deck zu entwerfen und konstruieren, mit Rumpffestigkeit, Stabilität und Kursbeständigkeit, wenn das Wasserfahrzeug schwimmt, und einem hinreichend geringen Widerstand bzw. geringer Wasserverdrängung zum Einsparen von Antriebsleistung, wie durch das US-Patent Nr. 145,347 aufgezeigt wird.
Traditionelle Konstruktionen für Einrumpfoberflächenwasserfahrzeuge wurden gewöhnlich auf der Basis der herkömmlichen Konstruktionsprinzipien und Voraussetzungen entwickelt, wie die gegenseitigen Beziehungen von Geschwindigkeit, Stabilität und Sehtüchtigkeit. Hierbei werden Opfer gemacht, um die gewünschten Leistungsfaktoren zu erreichen. Als Ergebnis ist eine Verbesserung der gegenwärtig eingesetzten Einrumpfoberflächen-Wasserfahrzeuge im wesentlichen blockiert.
Zum Beispiel liegt eine wesentliche Beschränkung von gegenwärtigen Verdrängungsrümpfen darin, daß ihre Sehtüchtigkeit und Stabilität bei einer vorgegeben Größe (in Form von Verdrängung oder Volumen) verringert wird, wenn sie auf eine größere Länge "gestreckt" werden, um die maximal mögliche Geschwindigkeit zu steigern.
Traditionelle Rumpfkonstruktionen begrenzen aus sich selbst heraus die Geschwindigkeit, mit der große Schiffe den Ozean überqueren können, aufgrund der Widerstandserhöhung, die bei einer Geschwindigkeit auftritt, welche ungefähr 1, 2 Mal der Quadratwurzel der Schiffslänge (in feet) ist. Ein mittelgroßes Frachtschiff weist z.B. eine Spitzengeschwindigkeit von ungefähr, 20 Knoten auf. Um mit handelsüblichen Gütern höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, ist es notwendig, die Schiffslänge und -größe (oder das Volumen) im Verhältnis zueinander zu erhöhen, oder die Länge bei einer gleichzeitigen Reduzierung der größten Schiffsweite zu steigern, um die gleiche Größe und das gleiche Volumen beizubehalten, was aber auf Kosten der Stabilität geht. Schiffsbauingenieure betrachteten seit langem das Problem des Erreichens von signifikant höheren Geschwindigkeiten ohne eine Vergrößerung der Länge oder einer Reduzierung der größten Schiffsweite bzw. -Breite als das Gegenstück zum "Durchbrechen der Schallmauer" in der Luftfahrtstechnik.
Für eine höhere Geschwindigkeit ist eine vergrößerte Länge erforderlich (außer bei sehr schmalen Rumpfen, die aufgrund von begrenztem Volumen und Stabilität nicht als Frachtfahrzeuge geeignet sind), aufgrund dem gewaltigen Anwachsen des Reibungswiderstandes, das bei einer Geschwindigkeit auftritt, die mit einer Froude-Zahl von 0,4 korrespondiert. Die Froude-Zahl ist definiert durch das Verhältnis
0,298 * V/ L
wobei V die Geschwindigkeit des Schiffes in Knoten und L die Wasserlinienlänge des Schiffes in feet ist. Um sich schneller zu bewegen, muß das Schiff verlängert werden, wodurch sich der Beginn des Anwachsens des Reibungswiderstandes auf eine höhere Geschwindigkeit verschiebt. Wenn die Länge jedoch bei gleichbleibenden Volumen vergrößert wird, wird das Schiff schmäler, Stabilität wird geopfert und es wird größeren Beanspruchungen ausgesetzt, was zu einer Bauweise führt, die im Verhältnis leichter und fester (und noch teurer) sein muß, wenn das Gewicht des Gefüges nicht zu sehr erhöht werden soll. Während das längere Schiff bei einer vorgegebenen Wasserverdrängung bzw. Verdrängung imstande ist, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, wird zusätzlich die Eigendehnungsschwingungszahl bzw. Eigenfrequenz abgesenkt und ihre Seetüchtigkeit in hoher oder ungünstiger See stellt sich im Vergleich zu einem kürzeren, kompakteren Schiff verschlechtert dar.
Es besteht ein anwachsender Bedarf an Überwasserschiffen, die Ozeane mit größerer Geschwindigkeit, d.h. im Bereich zwischen 40 und 50 Knoten, überqueren können und hohe Stabilität aufweisen, aufgrund der wirtschaftlichen Erfordernisse für eine schnelle und sichere Ozeanüberquerung von leicht verderblichen Frachten, teuren Kapitalgutfrachten, deren Abmessungen und Dichte bzw. Raumgewicht für Luftfracht nicht akzeptabel sind, und andere zeitempfindliche Frachtgüter, insbesondere angesichts der anwachsenden weltweiten Akzeptanz der "just-in-time" Praktiken zur Lager- und Vorratshaltung.
Heutzutage beträgt die maximal erreichbare Geschwindigkeit für Verdrängungsfahrzeuge ungefähr 32 bis 35 Knoten. Dies kann mit einem relativ schmalen Schiff erreicht werden, in dem es lang, schmal und leicht, aber auch teuer gemacht wird. In gewissem Maße war es möglich, vergrößerte Längen bis oberhalb von Froude-Zahlen von 0,4 zu vermeiden, aber dies wurde bei kleinen Wasserfahrzeugbauweisen erreicht, die Halbgleitrümpfe für Schiffe bis zu 120 feet (36, 6 m) Länge und 200 tons (203 t) und verbesserten Antriebseinrichtungen verwenden. Bei einem größeren Schiff, wie z.B. einem schnellen Überseeschiff, ermöglicht die größere Länge ein größeres Ausmaß und Volumen, das mit der gleichen Geschwindigkeit transportiert werden kann, die jedoch gering ist im Verhältnis zu ihrer Froude-Zahl (d.h. 38 Knoten für einen Flugzeugträger mit einer Wasserlinienlänge von 1100 feet (335,3 m) bei einer Froude-Zahl von 0,34).
Negativ dabei ist jedoch, daß die größeren Ausmaße dieser Schiffe ein wesentlich größeres Ausmaß an Antriebsleistung erfordern. Es bestehen schwerwiegende Probleme bei der effizienten Übertragung dieser Leistung über herkömmliche Propeller bzw. Luftschrauben aufgrund von Hohlsog- bzw. Kavitationsproblemen und bei Verwendung herkömmlicher Diesel oder Dampfmaschinen, die ein sehr schlechtes Leistungs/Gewichtsverhältnis schaffen.
Eine andere Einrichtung, um Hochgeschwindigkeitsschiffe zu schaffen, ist der Gleitrumpf. Diese beliebte Konstruktion ist auf sehr kurze Rumpfformen begrenzt, d.h. typischerweise nicht mehr als 100 feet (30,5 m) und 100 tons (102 t). Boote mit einer Länge von nur 50 foot (15,2 m) sind in der Lage, Geschwindigkeiten von über 60 Knoten (oder eine Froude-Zahl von 2,53) zu erreichen. Dies ist möglich, da die verfügbare Energie des Boot lediglich auf die Wasseroberfläche anhebt, wo es durch die Wellen hindurch auf dem Wasser gleitet, und daher das gewaltige Anwachsen des Widerstandes beseitigt, welches ein reines Verdrängungsboot daran hindert, sich mit mehr als ungefähr 12 Knoten bei einer gleichen Länge des Rumpfes zu bewegen. Bei Zwischengeschwindigkeiten von beispielsweise 5 bis 25 Knoten und bevor des Boot "auf die Ebene gelangt" ist jedoch ein unverhältnismäßig großes Ausmaß an Leistung erforderlich. Wenn ein 50 foot (15,2 m) Boot auf die Länge einer Fregatte mit 300 feet (91,4 m) normiert wird, skaliert sich die Geschwindigkeit auf den exakten Bereich von 12 bis 60 Knoten. Derart normiert wurde die erforderliche Leistung für eine 300 foot (91,4 m) Gleitfregatte ungefähr eine halbe Million Pferdestärken betragen. Ferner würde eine sich ergebende Fahrt auf diesem 300 foot (91,4 m) Schiff Materialermüdungen verursachen, da dessen große, flache Rumpfoberfläche bei kontinuierlich hoher Geschwindigkeit dem Seeschlag in den Ozeanwellen insofern ausgesetzt wäre, daß es zu langsam wäre, um durch die Wellen zu gleiten oder "fliegen", wie es ein wesentlich kleineres Gleitboot tun würde.
Wasserfahrzeuge mit Gleitrümpfen wurden ferner mit Wasserstrahlantrieben produziert. Ein Artikel auf den Seiten 71 und 72 aus dem Band 4 Nr. 4 (April 1969) des "Bulletin Technique du Bureau Veritas" zeigt ein Tragflügel-Wasserfahrzeug bzw. Wasserflugzeug auf, des einen Gleitrumpf aufweist, der einen Hochdruckbereich auf dem Grund seines Rumpfes über die ganze Länge desselben inklusive seinem Heckabschnitt erzeugt und mit einem Wasserstrahlantriebsystem versehen ist, das eine einzelne Wasserdüse enthält, die einem im Heckabschnitt vorliegenden Wassereinlaß aufweist. Aufgrund der Grenzen an Größe, Zuladung und der erforderlichen Pferdestärken wurde die Verwendung von einem wasserstrahlgetriebenen Gleitrumpfwasserfahrzeug für ein Wasserfahrzeug, das eine bestimmte Wasserlinienlange oder Zuladung übersteigt, nicht ernsthaft in Betracht gezogen.
In Anbetracht hiervon folgerte ich, daß der Gleitrumpf daß z.B. im U.S. Patent Nr. 3,225,729 aufgezeigten Typs keine Lösung zur Konstruktion großer und schneller Schiffe hervorbringt. Wenn jedoch die Geschwindigkeitskategorien im Verhältnis zur Wasserlinienlänge gemäß Fig. 13 betrachtet werden, scheinen die Hauptgleitrümpfe attraktive Möglichkeiten für schnelle Seefahrtschiffe zu bieten. Die im folgenden beschriebene Fig. 13 zeigt ein Kontinuum von Größen von Halbgleitrümpfen, von klein bis zu sehr groß. Die Bauweise eines schnellen Einrumpfseefahrts-Schiffskörpers (ESS) oder eines Halbgleiteinrumpfes (HGR) ist die Rumpfgestalt, die heutzutage bei kleineren Halbgleitschiffen weithin verwendet wird, da sie die Möglichkeit der Nutzung von Wasserlinienlängen bietet, die jene von Verdrängungsrümpfen erreichen und Maximalgeschwindigkeiten wie bei Gleitrümpfen ermöglichen.
Rumpfkonstruktionen, die des Konzept des hydrodynamischen Auftriebs anwenden, sind im Bezug auf kleinere Schiffe, z.B. mit weniger als 200 feet (61,0 m) oder 200 tons (203 t) bekannt, die durch herkömmliche Propellerantriebe angetrieben sind, wie sie im U.S.-Patent Nr. 4,649,581 aufgezeigt werden. Die Gestalt eines solchen Rumpfes ist derart, daß unter dem Rumpf in einem Bereich, der eine spezifische Gestalt aufweist, um hydrodynamischen Auftrieb zu schaffen, hoher Druck erzeugt wird. Die ESS oder HGR-Schiffe entwickeln oberhalb einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit einen hydrodynamischen Auftrieb als Ergebnis des vorhandenen hohen Drucks im hinteren Teil des Rumpfes. Ein derartiger Rumpf reduziert den verbleibenden Widerstand des Rumpfes im Wasser, wie in den im folgenden beschriebenen Fig. 11 und 14 aufgezeigt ist. Daher sind die Anforderungen hinsichtlich der Leistung und an den Treibstoff vermindert. Da der hydrodynamische Auftrieb im Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt, ermöglicht ein angehobener Rumpf höhere erreichbare Geschwindigkeiten. Ein Arbeitsboot, daß den ESS-Rumpf oder die HGR-Gestalt nutzt, wird gegenwärtig auf See oder in vielen Hafenzufahrten der Welt verwendet. Bisher betrachtete man diese Rumpfform als begrenzt auf schnelle Lotsenboote, Polizeiboote, Seenotrettungsboote und schnelle Rettungsboote, Zollboote, Patrouillenboote, und sogar Motoryachten und schnelle Fischerboote einer bestimmten Größe, bei einem Größenbereich von 16 bis 200 feet (4,9 bis 61,0 m) (von 2 tons 2,03 t) bis ungefähr 600 tons (610 t)). Für ihre Größe sind diese Boote wesentlich schwerer und stabiler als Gleitboote. Im Geschwindigkeitsbereich von 5 bis 25 Knoten erlauben sie eine wesentlich ruhigere Fahrt. Sie verbrauchen auch wesentlich weniger Energie für ihre Größe bei Froude-Zahlen, die niedriger als 3,0 sind, wie beim Gleitrumpf, und sie sind sehr wendig. Bisher war es jedoch allgemein anerkannt, daß die praktische Verwendung dieses Rumpftyps auf ein Schiff mit 200 tons (203 t) begrenzt ist.
Fig. 11 zeigt einen Pferdestärkenvergleich von Antriebswellen bzw. Wellen zwischen einer ESS- oder HGR-Fregatte (Kurve A mit den kreisförmigen Datenpunkten) und einem herkömmlichen Fregattenrumpf (Kurve B mit den dreieckigen Datenpunkten) mit dem gleichen Längen/Breiteverhältnis und einer Verdrängung von 3400 Tonnen (3454 t). Zwischen ungefähr 15 und annähernd 29 Knoten benötigen beide Schiffe die gleiche Leistung. Von 38 bis 60 Knoten wurde das ESS-Schiff innerhalb dem Bereich seiner größten Effektivität betrieben und zunehmend vom hydrodynamischen Auftrieb profitieren. Dieser Geschwindigkeitsbereich ist weitestgehend jenseits des Machbaren für einen herkömmlichen Verdrängungsrumpf, es sei denn, die Länge des Verdrängungsrumpfes wurde wesentlich vergrößert, um die Froude-Zahl zu verringern oder die Länge zu Breiteverhältnisse wurden wesentlich erhöht. Der hydrodynamische Auftrieb bei einer ESS- oder HGR-Gestalt ist ein milder bzw. geschmeidiger Vorgang, der eher mit dem eines Hochgeschwindigkeits-Leistungssegelboot als mit einem Gleitrumpf vergleichbar ist, der größtenteils durch rohe Kraft auf die Ebene angehoben wird. Ein ESS- oder HGR-Rumpf gleitet nicht vollständig und vermeidet dadurch das Problem des Seeschlags gegen Wellen bei hohen Geschwindigkeiten.
Ferner wurden moderne große Schiffe traditionell mit Energie aus Diesel angetrieben. Propeller sind jedoch inherent in der Größe begrenzt und sie zeigen Probleme hinsichtlich Kavitation bzw. unvollständige Füllung und Vibrationen. Es ist allgemein anerkannt, daß bei Beaufschlagung mit einer üblichen Technologie 60000 Pferdestärken pro Welle ungefähr die obere Grenze für herkömmlich befestigte Propeller darstellt. Darüber hinaus waren Dieselmaschinen dieser Größe zur Erzeugung der notwendigen Leistung für höhere Geschwindigkeiten, in Anbetracht des Gewichts, der Größe, der Kosten und des Treibstoffverbrauchs, unpraktikabel.
Wasserstrahlantriebssysteme, die des Kavitations- und Vibrationsproblem von Propellerantrieben wesentlich reduzieren, sind bekannt, wie in den US-Patenten Nr. 2,570,595; 3,342,032; 3,776,168, 3,911,846; 3,995,575; 4,004,542; 54,611,999; 4,631,032; 4,713,027; und 4,718,870 aufgezeigt ist. Bis heute wurden sie nicht als anwendbar zum Vorantreiben größerer Schiffe, insbesondere mit höheren Geschwindigkeiten, wahrgenommen, und sie werden allgemein als zu uneffektiv aufgrund des erforderlichen hohen Drucks am Wassereinlaß im hinteren Teil des untergetauchten Rumpfes betrachtet, hinsichtlich des eher niedrigen Druck, der gewöhnlich bei großen Verdrängungsrümpfen in diesem Bereich vorherrscht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bezüglich früherer Rumpfgestalten und Antriebssystemen aufgezeigten Probleme und Grenzen für schnelle Wasserfahrzeuge mit Verdrängungen von mehr als 2000 tons (2032 t) zu überwinden.
Die Erfindung schafft ein Wasserfahrzeug mit (i) einem Halbgleitschiffskörper, dessen Profil derart gestaltet ist, daß er am Boden des Schiffskörpers in einem Heckabschnitt einen Hochdruckbereich erzeugt und einen hydrodynamischen Auftrieb des Heckabschnitts bei einer Geschwindigkeit in Höhe einer Grenzgeschwindigkeit und oberhalb dieser hervorruft, (ii) Wasserstrahl-Antriebseinrichtungen zum Vorantreiben des Wasserfahrzeugs, mit im Heckabschnitt angeordneten Wassereinlaßeinrichtungen und einer Vielzahl von Wasserdüsen, und (iii) Einrichtungen zum Antreiben der Wasserstrahl-Antriebseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserfahrzeug eine Wasserverdrängung von mehr als 2000 tons (2032 t) aufweist.
Vorteilhafterweise kann der Rumpf bzw. Schiffskörper ein Verhältnis der Gesamtlänge zur größten Schiffsbreite im Bereich zwischen 5,0 und 7,0 aufweisen.
Das Wasserfahrzeug kann mit einer Maximalgeschwindigkeit bei einer den Wert 0,40 übersteigenden, und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,42 und 0,90 vorliegenden Froude-Zahl betreibbar sein, ohne ein unvertretbares Anwachsen des Reibungswiderstandes hervorzurufen.
Der Schiffskörper hat vorzugsweise eine Länge von über 200 feet (61,0 m).
Der Schiffskörper kann eine Länge zwischen 750 und 800 feet (228,6 und 243,8 m) aufweisen.
In jedem Fall ist die Erfindung anwendbar auf Wasserfahrzeuge mit einer Gesamtlänge von mehr als 200 feet (61,0 m), einer größten Schiffsweite von 28 feet (8,5 m) und einem Tiefgang von 15 feet (4,6 m).
Das Wasserfahrzeug kann eine Betriebsgeschwindigkeit 20 von 40 Knoten überschreiten.
Der Schiffskörper in Gestalt eines Halbgleitrumpfes, kann einen Rundkielraum mit einem Kiel im vorderen Abschnitt und einem abgeflachten Schiffsboden im hinteren Abschnitt aufweisen.
Die Antriebseinrichtungen können Gasturbinen enthalten, die betriebsmäßig mit den Wasserdüsen verbunden sind. In diesem Falle können die Wasserdüsen Laufräder aufweisen, von denen jedes über eine Welle und ein Getriebe mit einer oder mehreren der Gasturbinen verbunden ist.
Alternativ können die Antriebseinrichtungen Elektromotoren aufweisen, die betriebsmäßig mit den Wasserdüsen verbunden sind. In diesem Falle können Gasturbinen vorgesehen sein, um elektrische Energie für die Elektromotoren zu erzeugen.
Die Wasserdüsen können zwei seitliche Wasserdüsen, die zur Lenkung und Steuerung des Wasserfahrzeugs, und zwei zentrale Wasserdüsen umfassen, die für den Vorschub vorgesehen sind.
Das Wasserfahrzeug kann mit einer Einrichtung zur Optimierung der Gleichgewichtslage im Einklang mit Veränderungen der Geschwindigkeit und der Wasserverdrängung des Wasserfahrzeugs versehen sein.
Diese Optimierungseinrichtung für die Gleichgewichtslage kann Treibstoffbehälter für die Antriebseinrichtung enthalten, die derart angeordnet sind, daß sich die Schwerpunktlage des Wasserfahrzeugs in Langsrichtung nach hinten verlagert, wenn der Treibstoff verbrannt wird und die Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs ansteigt.
Alternativ kann die Qptimierungseinrichtung für die Gleichgewichtslage ein Treibstofftransfersystem aufweisen, des den Treibstoff im Einklang mit Veränderungen der Geschwindigkeit und der Wasserverdrangung des Wasserfahrzeugs nach vorne und nach hinten im Mittschiff pumpt.
Die Erfindung beinhaltet ferner ein Verfahren zum Bewegen eines Wasserfahrzeugs, das eine Wasserverdrängung von mehr als 200 tons (2032 t) aufweist und mit einem Halbgleitschiffskörper versehen ist, wobei dieses Verfahren die Schritte eines hydrodynamischen Anhebens des Heckabschnitts des Schiffsköpers bei einer Geschwindigkeit in Höhe einer Grenzgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs und oberhalb dieser durch die Wirkung eines Hochdruckbereichs am Boden des Schiffsköpers im Heckabschnitt, und
des Vorantreibens des hydrodynamisch angetriebenen Schiffskörpers durch ein Wasserstrahlsystem, des Wassereinlasses im Hochdruckbereich aufweist, beinhaltet.
Dieses Verfahren weist vorteilhafterweise ferner die Schritte zur Optimierung der Gleichgewichtslage durch die Verlagerung des Schwerpunkts des Wasserfahrzeugs längs nach vorne und nach hinten im Mittschiff im Einklang mit Veränderungen der Geschwindigkeit und der Wasserverdrängung des Wasserfahrzeugs auf.
Eine vorliegende, vervollständigte Ausführungsform der Erfindung stellt ein Verkehrs- bzw. Handelsschiff dar, das eine Wasserlinienlänge (L) von ungefähr 600 feet (182,9 m), eine größte Schiffsweite (B) von ungefähr 115 feet (35,1m), und eine Vollastverdrängung von ungefähr 25000 tons (25400t) bis 30000 tons (30480t) aufweist.
Für Steuerungszwecke wird ein System verwendet, das seitliche Wasserdüsen für Geschwindigkeiten bis zu 20 Knoten verwendet. Ferner beinhalten die seitlichen Wasserdüsen ein Umkehrsystem. Als Ergebnis hieraus ist das Schiff im Stillstand manövrierbar.
Das Schiff nutzt eine bekannte Einrumpfhalbgleitkonstruktion mit inherenten hydrodynamischem Auftrieb und geringem Länge zu Breite Verhältnis (L/B), aber in einer bisher unbekannten Kombination mit Gasturbinenenergie und Wasserstrahlantrieb, der für einen besten Wirkungsgrad hohen Druck an den Einlassen der Wasserdüsen erfordert, und, wie ich bemerkt habe, mit dem Hinterschiff bzw. Heckabschnitt des Halbgleitrumpfes zusammenwirkt, wo hoher Druck zum Anheben des Schiffskörpers erzeugt wird.
Ein Vorteil eines Wasserstrahlantriebssystems bei Halbgleitschiffskörpern ist seine Fähigkeit große Ausmaße an Leistung mit einem hohen Antriebswirkungagrad bei Geschwindigkeiten von über 30 Knoten zu übertragen und trotzdem das Schiff sehr schnell anhalten zu können. Das System beseitigt auch größtenteils die Hauptprobleme hinsichtlich von Vibration, Geräuschentwicklung und Kavitation der Propel ler. Ein grundsätzlicher Vorteil des integrierten ESS-Schiffkörpers oder HGR und des Wasserstrahlsystems ist der, daß die Gestalt und die Auftriebscharakteristik des Schiffskörpers ideal sind für die Einstromöffnungen und den Antriebswirkungsgrad des Wasserstrahlsystems, während der beschleunigte Fluß bei den Einstromöffnungen auch einen höheren Druck und einen größeren Auftrieb erzeugt, um den Reibungswiderstand des Schiffskörpers noch weiter zu reduzieren.
Da es vorteilhaft ist für das Wasserstrahlantriebssystem einen Bereich mit höheren Drücken in der Nähe des Wassereinlasses aufzuweisen und da ein größerer flacher Querbereich erforderlich ist, um die Düseneinheiten installieren zu können, ist die ESS- oder HGR-Schiffskörperform ideal geeignet für einen Wasserstrahlantrieb. Ein hochwirksames Antriebssystem kann in Kombination mit Gasturbinenhauptantrieben derart vorgesehen sein, daß es die für große Hochgeschwindigkeitsschiffe erforderlichen hohen Leistungsniveaus erreicht.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist der, daß das geringe inherente Längen zu Breiten Verhältnis einen größeren nutzbaren Laderaum und verbesserte. Stabilität schafft.
Noch ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform wird durch den Wasserstrahlantrieb erreicht, der größere Manövrierbarkeit bzw. Wendigkeit als mit Propeller hervorbringt, aufgrund der direkten Einwirkungen der seitlichen Wasserdüsen unter Beaufschlagung von hoher Leistung zum Manövrieren ohne vorwärtsgerichtete Geschwindigkeit.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform ist die Verwendung von durch Marinegasturbineneinheiten angetrieben Wasserstrahl-Antriebseinheiten oder -pumpen, die einen axialen oder gemischten Fluß mit erheblicher Leistung erzeugen, ohne die Probleme hinsichtlich der Größe, Kavitation und Vibration in den Propellerantrieben aufzuweisen.
Noch ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt 5 in der verringerten Geräuschabstrahlung und Kielwasserspur aufgrund der neuen Schiffskörpergestalt und dem Wasserstrahl-Antriebssystem.
Diese Ausführungsform weist einen weiteren Vorteil hinsichtlich wirtschaftlicher Herstellungsmöglichkeiten der Einrumpfgestalt in verfügbaren Handelswerften auf.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist die Verwendung von Schiffsgasturbinenmotoren, die entweder in kurzer Zeit hergestellt oder entwickelt werden können, um größere Leistungen bei einem geringeren proportionalen Gewicht, Volumen, Kosten und spezifischen Treibstoffverbrauch zu erzeugen, als bei bisher verfügbaren, mit Diesel betriebenen Propellerantrieben.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ergibt sich aus der Schiffsrumpfgestalt unter Wasser, die das traditionelle Anwachsen des Reibungswiderstandes bei Handelsschiffen vermeidet. Aufgrund der Rumpfgestalt beginnt sich das Heck des Schiffes bei einer Geschwindigkeit anzuheben (wobei die Trimmlage verringert wird), bei der das Heck eines herkömmlichen Schiffskörpers sich hochzustellen oder zu sinken beginnen würde.
Diese Ausführungsform kombiniert das Wirkungsverhältnis der Leistung und des Gewichts von Schiffsgasturbinen, den Antriebswirkungsgrad von Wasserdüsen und den hydrodynamischen Gütegrad einer Schiffsrumpfgestalt für den Auftrieb bei Geschwindigkeiten, bei denen herkömmliche Schiffskörper aufsetzen.
Ein Schiffskörper des schnellen Halbgleittyps erfährt aufgrund der Wirkung von dynamischen Kräften Auftrieb und arbeitet mit maximalen Geschwindigkeiten im Bereich von Froude-Zahlen von 0,3 bis 1,0. Dieser Schiffsrumpftyp ist gekennzeichnet durch gerade Eintrittswasserlinien, Achterschiff bzw. Hinterschiffabschnitte, die in der Regel im Bereich des Kühlraumes abgerundet sind, und entweder gerade hintere Schiffsformen oder hintere Schiffsformen mit leicht abwärts gerichtetem Bogen, der spitz in einen Querbereich des Hecks mündet.
Die für die Nutzung vorgesehene Ausführungsform verwendet z.B. als ein Handelsschiff acht herkömmliche Schiffsgasturbinen von der Art, die gegenwärtig durch General Electric unter der Bezeichnung LM 5000 hergestellt werden und vier Wasserdüsen des gewöhnlichen Typs, die gegenwärtig durch Riva Calzoni oder KaMeWa hergestellt werden. Das Wasserstrahlantriebasystem weist Pumpenflügelrader bzw. -rotoren auf, die an der Querverbindung befestigt sind und Wasser wird über Einlässe, die unterhalb dem Heck etwas vorderhalb der Querverbindung vorliegen, über im Rumpfboden zu den Rotoren zugeführt. Die Einlässe sind in einem Bereich mit hohem Druck angeordnet, um den Antriebswirkungsgrad des Wasserstrahlssystems zu erhöhen.
Gerade die Beschleunigung der durch die Pumpen an oder im Bereich der Einlässe geschaffenen Strömung erzeugt einen zusätzlichen dynamischen Auftrieb, der wiederum den Wirkungsgrad des Schiffsrumpfes erhöht. Ergebnis ist eine Verbesserung des Gesamtantriebswirkungsgrades im Vergleich zu einem Schiffskörper mit einem herkömmlichen Propellerantriebssystem, wobei die größte Verbesserung des Antriebswirkungsgrades bei Geschwindigkeiten von ungefähr 30 Knoten beginnt.
Die Manövrierbarkeit wird durch zwei seitliche Wasserdüsen zustande gebracht, wobei auf jede der Wasserdüsen eine horizontal drehbare Düse aufgesetzt ist, um einen gewünschten gewinkelten Schub zur Steuerung zu schaffen. Eine Ablenkplatte richtet den Düsenschub vorwärts, um eine Stop- und Bremssteuerung zu schaffen. Die Steuerungs- bzw. Lenkungs- und Umkehrmechanismen werden durch Hydraulikzylinder betätigt, die auf den Düseneinheiten hinter der Querverbindung angeordnet sind.
Ein Schiff, das einen derartigen ESS-Schiffsrumpf oder HGR mit Wasserdüsenantrieb nutzt, ist in der Lage, ungefähr 5000 tons (5080 t) an Ladung mit ungefähr 45 Knoten in ungefähr dreieinhalb Tagen oder ungefähr 11000 tons an Last mit ungefähr 35 Knoten in viereinhalb Tagen, nach Seelage bis zu 5 Tagen, quer über den Atlantischen Ozean zu transportieren, bei einer Einsparung von 10% an Treibstoffkapazität.
Es ist ferner beabsichtigt, ein integriertes Steuerungssystem vorzusehen, um den Treibstoffluß der Gasturbine und die Geschwindigkeit der Antriebsturbine, sowie die Beschleunigung und Verzögerung der Gasturbine zu steuern, das Ausgangsdrehmoment der Gasturbine zu überwachen und zu steuern, und den Lenkwinkel der Wasserdüse, die Änderungsrate dieses Winkels und den Umkehrmechanismus der Wasserdüsen zu steuern, um eine optimale Anhaltewirkung zu erreichen. Ein derartiges System kann Eingabeparameter verwenden, die die Schiffsgeschwindigkeit, die Wellengeschwindigkeit und die Ausgangsleistung (oder das Drehmoment) der Gasturbine enthalten.
Das vorstehend beschriebene Steuerungssystem ermöglicht volle Steuerbarkeit bzw. Lenkwinkel bei Gasturbinen, die mit einer Energie beaufschlagt sind, die einer Schiffsgeschwindigkeit von ungefähr 20 Knoten entspricht. Es reduziert den aufgebrachten Steuerungswinkel automatisch progressiv bei höherer Leistung und Schiffsgeschwindigkeit und ermöglicht ferner eine vollständige Umkehr der Wasser strahlschubablenkung bei einer Leistungsbeaufschlagung der Gasturbine, die einer Schiffsgeschwindigkeit von rund 20 Knoten entspricht. Darüber hinaus begrenzt des Steuerungssystem automatisch die Wasserstrahlumkehr-Umlenkungsbewegung und die Bewegungsrate bei höheren Leistungen und steuert die Gasturbinenleistung und Geschwindigkeit so, daß sie am effektivsten bei hohen Schiffsgeschwindigkeiten ist.
Die Erfindung wird im folgenden in beispielsweise auf geführten Ausführungsformen anhand den Figuren der Zeichnung erläutert, wobei:
Fig. 1 eine seitliche Aufrißansicht der Steuerbordseite eines erfindungsgemäßen Schiffes ist;
Fig. 2 eine obere Draufsicht des Schiffes gemäß Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine vordere Aufrißansicht ist, d.h. ein Blick auf den Bug des Schiffes gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine Profilansicht des Schiffskörpers ist, die unterschiedliche Konturlinien an Stellen entlang der Länge des Schiffskörpers gemäß Fig. 1 aufzeigt, eine Hälfte vom Bugabschnitt und die andere Hälfte vom Heckabschnitt;
Fig. 5 ein Querschnitt des Mitschiffsbereichs des Schiffskörpers gemäß Fig. 1 ist, der die Anordnung der Decks aufzeigt;
Fig. 6 und 7 jeweils eine schematische Seitenansicht und Draufsicht der Anordnung der Wasserantriebs/Gasturbineneinheiten im Schiff gemäß Fig. 1 aufzeigt;
Fig. 8A bis 8D schematische Draufsichten ähnlich Fig. 7 sind, die alternative Ausführungsformen der Gasturbinen und Getriebe aufzeigt;
Fig. 9 einen Graph aufzeigt, der den Zusammenhang zwischen der Verdrängung und der Geschwindigkeit aufzeigt;
Fig. 10 ein Diagramm ist, des den Zusammenhang zwischen der Schiffsgeschwindigkeit und der übertragenen Pferdestärken (UPS) bei dem im folgenden beschriebenen ESS/HGR-Schiffen aufzeigt;
Fig. 11 ein Diagramm ist, das einen Vergleich von Pferdestärken der Wellen/Geschwindigkeitscharakteristiken zwischen dem erfindungsgemäßen Fregattenschiff und einer herkömmlichen Fregatte aufzeigt;
Fig. 12 ein Diagramm ist, das die spezifische Leistung ton/knot von herkömmlichen Wasserfahrzeugen in Abhängigkeit von ihrer Länge mit der vorliegenden Erfindung vergleicht;
Fig. 13 ein allgemeines Diagramm der Geschwindigkeitskategorien von Booten, Schiffen und Marinefahrzeugen in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Wasserlinienlänge ist und die Verwendung der Halbgleitrumpfform in einem Froude-Zahlbereich zwischen oberhalb 0,40 und unterhalb 1,0 (oder V/L 25 = 1,4 bis 3,0) demonstriert;
Fig. 14 ein Diagramm des spezifischen verbleibenden Reibungswiderstandes in Abhängigkeit zur Schiffsgeschwindigkeit ist, das aufzeigt, wie der in der vorliegenden Erfindung verwendete ESS-Schiffskorper oder HGR für einen reduzierten Reibungswiderstand bei erhöhten Geschwindigkeiten im Vergleich mit herkömmlichen Verdrängungswasserfahrzeugen mit den gleichen Proportionen sorgt;
Fig. 15 eine schematische Ansicht ist, die des in dem in den Fig. 1 bis 3 aufgezeigten Schiff verwendete Wasserstrahlantriebssystem aufzeigt;
Fig. 16 eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 6 darstellt, aber einen abgewandelten Gasturbinen/Elektromotorantrieb für des Wasserdüsenantriebssystem aufzeigt;
Fig. 17 ein Diagramm ist, das auf Behältertests mit maßstabsgetreuen Modellen eines 90 m Halbgleitrumpf-Wasserfahrzeugs mit 2870 tons (2916 t) Verdrängung basiert und aufzeigt, wie die Gleichgewichtslage des Wasserfahrzeugs 10 durch Verschieben des Schwerpunktes in Längsrichtung (SPL) um eine gewisse Anzahl von feet nach vorne oder hinten aus der Mittschiff (Station 5), die durch die Nummer "0" auf der Abszisse angezeigt wird, optimiert wird, um die wirksamen Pferdestärken (UPS), die bei unterschiedlichen Schiffsgeschwindigkeiten aufgenommen werden, zu minimieren;
Fig. 18 ein Diagramm ist, des auf Behältertests mit maßstabsgetreuen Modellen eines 90 m Halbgleitrumpfwasserfahrzeugs mit 2870 tons (2916 t) Verdrängung basiert und Bezug nimmt auf die oben aufgezeigte Verringerung der effektiven Pferdestärke (UPS), die bei ausgenutzter optimaler Gleichgewichtslage absorbiert wird; und
Fig. 19 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Treibstoff-Transfersystems zur Optimierung der Gleichgewichtslage im erfindungsgemäßen HGR ist.
Mit Bezug auf die Figuren und insbesondere auf die Fig. 1 wird ein Wasserfahrzeug bzw. Schiff aufgezeigt, das allgemein durch die Bezugsnummer 10 bezeichnet ist und einen Halbverdrängungs- oder einen Halbrundgleitkielraum, eine Schiffskörpergestalt mit geringer Länge zur Breite (L/B), die den hydrodynamischen Auftrieb bei hohen Nutzlasten, z.B. bis zu 5000 tons (5080 t) für Transatlantikein satze nutzt bei Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 40 bis 50 Knoten. Das L/B Verhältnis ist zwischen ungefähr 5,0 und 7,0 vorgesehen, obgleich es auch etwas über 7,0 ansteigen kann, um die Fähigkeit zur Durchfahrt durch den Panamakanal zu erhalten, sofern dieser Gesichtspunkt von Bedeutung ist.
Das Schiff 10 weist einen Schiffsrumpf bzw. Schiffskörper 11 auf, der in der Art eines Halbrundgleitkielraums mit einem Wetterdeck 12 bekannt ist. Ein Steuerhausdeckaufbau 13 ist hinten auf Mittschiffs angeordnet, um ein großes Vordeck für. Fracht und/oder zum Landen von Hubschraubern zu schaffen, und enthält Unterbringungsmöglichkeiten, Aufenthaltsräume und die Steuerungseinrichtungen für des Schiff, wie auch andere Einrichtungen bzw. Ausstattungen, die im folgenden beschrieben werden. Der Deckaufbau 13 ist derart angeordnet, daß er den Schwerpunkt in Längsrichtung nicht nachteilig beeinflußt. Das Schiff wird als Handelswasserfahrzeug in Ausführungsform eines Frachtschiffes beschrieben mit über 200 feet (61,0 m) Länge und 2000 tons (2032 t) Verdrängung.
Das Längsprofil des Schiffskörpers 11 ist in Fig. 1 dargestellt, während Fig. 4 den Spantenriß zeigt. Eine in Fig. 1 aufgezeigte Basislinie 14 beschreibt, wie der Schiffsboden bzw. Boden 15 des Schiffskörpers 11 zum Heck 17 hin ansteigt und im Bereich einer Querverbindung 30 flacher wird.
Fig. 4 stellt ein Profil der Halbgleitrumpfgestalt dar, wobei die rechte Seite die Konfiguration im vorderen Abschnitt des Schiffes und die linke Seite die Konfiguration im hinteren Abschnitt zeigt. Das Profil beschreibt den Querschnitt des Schiffskörpers in der Breiten-Mittelachse und in Abhängigkeit vom Vielfachen der Wasserlinie von der Bezugswasserlinie. Es ist allgemein bekannt, daß dieser Typ eines Halbverdrängungs- oder Halbgleitschiffskörpers eine herkömmliche Verdrängungsrumpfform mit einem Kiel im vorderen Abschnitt und einem abgeflachten Boden im hinteren Abschnitt aufweist. Bei kleinen Wasserfahrzeugen kann ein vertikaler Kiel oder Sporn 65 in der Längenachse, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 1 und durch die Bezugsnummer 65 bezeichnet ist, angefügt werden, der sich vom ungefähr tiefsten Punkt des vorderen Kielraums zu einem Punkt ungefähr ein Viertel bis ein Drittel der Schiffslänge vor der Querverbindung 30 erstreckt. Dieser Kiel oder Sporn verbessert die Richtungsstabilität und die Abrolldämpfung in kleineren Schiffen. Es ist diese Schiffskörperkonfiguration, die ab einer Grenzgeschwindigkeit einen hydrodynamischen Auftrieb unter dem hinteren Bereich erzeugt, um den Reibungswiderstand im Verhältnis zu herkömmlichen Verdrängungsrümpfen zu reduzieren, wie in Fig. 14 aufgezeigt ist. Die Konturlinien 0 bis 4 in Fig. 4 zeigen die herkömmliche Form der Rumpfgestalt im Bugbereich 16 von rechts nach links gemäß der Darstellung in Fig. 1, während die Konturlinien Nr. 5 bis 10 aufzeigen, wie der Kielraum im Hinterschiff bzw. Heck 17 ebenso von rechts nach links in Fig. 1 gesehen flacher wird. Obwohl derzeit keine Übereinstimmung über ein Verfahren zur Bestimmung des Beginns des hydrodynamischen Auftriebs als ein Ergebnis bzw. ein Maß der Größe und Gestalt des Schiffskörpers gibt, wurde angenommen, daß ein derartiger Auftrieb bei einer Grenzgeschwindigkeit von ungefähr 26,5 Knoten bei einer Verdrängung von 22000 tons (22352 t) im Fall dieses Schiffes auftritt.
Der Rundkielraumrumpf 11 weist daher ein "angehobenes" Querheck 17 auf, das nach bekannter Art durch hydrodynamische Kraft erreicht wird, die aus der Rumpfgestalt resultiert, welche im allgemeinen gekennzeichnet ist durch gerade Eintrittswasserlinien, gerundete Hinterkörperabschnitte, die typischerweise von der Wende des Kielraums an abgerundet sind, und entweder eine gerade hintere Schiffsform bzw. Linie oder einen hinteren Schiffslinienriß bzw. eine hintere Linie mit einem leichten Abwärtsbogen, der scharf in die Querverbindung mündet. Diese Art eines Schiffskörpers ist kein Gleitschiffkörper. Er ist so gestaltet, daß er bei Maximalgeschwindigkeiten im Froude-Zahl-Bereich von oberhalb ungefähr 0,4 und unterhalb ungefähr 1,0 durch Erzeugen eines hydrodynamischen Auftriebs im hinteren Körper des Schiffsrumpfes durch die Wirkung des hohen Drucks unter dem Heck und die Reduzierung des Reibungswiderstandes betrieben wird.
Der Schiffskörper 11 ist ferner versehen mit einer Laderampe 18, die Mittschiffs auf der Steuerbordseite vorliegt und einer Horizontal-Heckladerampe 19 in der Art, daß die Fracht in den drei inneren Decks 21, 22, 23 unter dem Wetterdeck 12 gelagert werden kann, die in dem in Fig. 5 dargestellten Mittschiffbereich aufgezeigt sind, und welche (nicht dargestellte) Verbindungsaufzüge aufweisen, auf die gleichzeitig zum Beladen und Entladen zugegriffen werden kann. Weitere Laderampen können strategisch angeordnet werden, wie z.B. eine Rampe 20, die auf der hinteren Steuerbordseite vorgesehen ist.
Aufgrund der kürzeren Schiffskörpergestalt erreicht der Schiffskörper bei einer vorgegebenen Wasserverdrängung die erforderliche Strukturfestigkeit leichter als ein rankes, schlankes Schiff. Die Gestalt die den hydrodynamischen Auftrieb in der Form eines Halbgleitschiffskörpers erzeugt, ist wohlbekannt und seine Dimensionen können durch die Erfordernisse an Zuladung, Geschwindigkeit, verfügbarer Leistung und Antriebskonfiguration bestimmt werden. Ein Computerprogramm zur dreidimensionalen Schiffskörpergestaltung eines handelsüblichen Typs kann die Grundgestalt eines ESS- Schiffskörpers oder HGR mit den beschriebenen Erfordernissen als Eingaben errechnen. Sind die Grundschiffskörper-Parameter bestimmt, kann eine Abschätzung der Wasserverdrängung vorgenommen werden, z.B. eine zweistufige Analysis mit Gewichtskodierung nach dem Standardwerk "Shipwork Breakdown Structure Reference 0900-Lp-039-9010".
Zusätzlich erreicht der kürzere Schiffskörper eine höhere Eigenfrequenz, die den Schiffskörper steifer und weniger anfällig für einen Defekt aufgrund der durch die Wellen verursachten dynamischen Belastung macht, während sie in Kombination mit dem nachfolgend beschriebenen Antriebssystem des Erreichen von Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 40 und 50 Knoten ermöglicht.
Wasserdüsen- bzw. Wasserstrahlantriebe verwenden den vorliegenden gemischten Fluß, niedrigen Druck und die Hochvolumenpumptechnologie zum Erzeugen eines sehr hohen Schubes in der Größenordnung, daß 200 tons (203 t) in das Schiff eingebracht werden können. Die Wasserstrahlantriebe werden durch herkömmliche Schiffgasturbinen angetrieben, die derart bemessen sind, daß sie die erforderliche hohe Leistung erbringen. Der Wasserstrahlantrieb ist hier zur Verwendung in einer einstufigen Gestalt vorgesehen, die unkompliziert in ihrer Bauweise ist und einen hohen Wirkungsgrad und einen geringen Unterwasserlärmpegel bei einer Antriebsleistung von über 100000 PS erzeugt.
Die Fig. 6 und 7 stellen schematisch eine Ausführungsform des Wasserdüsen/Gasturbinen-Antriebssysems dar. Im Einzelnen sind vier Wasserdüsenantriebe 26, 27, 28 und 29 (einer davon ist in Fig. 15 dargestellt) an der Querverbindung 30 befestigt und weisen jeweilige Wassereinlaßeinrichtungen bzw. Einlässe 31 auf, die im Schiffskörperboden gerade vorderhalb der Querverbindung 30 in einem bestimmten Bereich mit hohem Druck angeordnet sind, auf einer individuellen Basis der Schiffskörpergestalt. Wasser unter hohem Druck wird auf die Laufräder der Pumpen 32 der vier Wasserdüsen 26, 27, 28 und 29 gerichtet und diese Fließbeschleunigung erzeugt einen zusätzlich aufwärtsgerichteten dynamischen Auftrieb, der ebenso den Wirkungsgrad des Schiffskörpers erhöht, in dem er den Reibungswiderstand vermindert.
Die beiden äußersten Wasserdüsen 26 und 27 sind Flügelwasserdüsen zum Manövrieren und für den Vorschub. Jede der seitlichen Wasserdüsen 26 und 27 ist versehen mit einer horizontal drehbaren Düse 34 und 35, die einen angewinkelten Schub zur Steuerung schaffen. Eine (nicht gezeigte) Ablenkplatte richtet den Schubstrahl vorwärts, um für ein Anhalten, eine langsame Lenkung und ein Umkehren in bekannter Weise zu sorgen. Die Lenkungs- und Umkehrungsmechanismen werden durch (nicht dargestellte) Hydraulikzylinder oder ähnliches betätigt, die auf den Düseneinheiten hinter der Querverbindung angeordnet sind. Die hydraulischen Zylinder können durch elektrische Stromversorgungen betrieben werden, die irgendwo im Schiff vorgesehen sind. Der Wasserstrahlantrieb und das Lenkungssystem ermöglicht es dem Wasserfahrzeug bis zum Stilstand manövriert und zudem sehr schnell abgebremst zu werden.
Schiffahrtsgasturbinen dieser Art, beispielsweise General Electric's LM 5000, erfordern nicht mehr als zwei Turbinen, von denen jede einen Anteil von 51440 PS pro Wellenverbindung über eine herkömmliche Zahnradverbindungsanordnung bei Umweltbedingungen von 80ºF (26,6ºC) aufweist.
Acht paarweise angeordnete, herkömmliche Schiffahrtsgasturbinen 36/37, 38/39, 40/41, 42/43 versorgen die jeweilige Wasserstrahl-Antriebseinheit 26, 28, 29, 27 über gekoppelte Getriebe 44, 45, 46, 47 und Gelenkwellen 48, 49, 50, 51. Vier Luftzuführungen (nur zwei davon, 52 und 53, sind in Fig. 1 und 6 dargestellt) sind für die Turbinen 36 bis 43 vorgesehen und ragen vertikal bis oberhalb des Hauptwetterdecks hinauf, sind seitlich auf Steuerbord offen und ragen in den im hinteren Bereich angeordneten Deckaufbau 13 hinein. Acht vertikale Abgasleitungen 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61 (s. Fig. 2 und 6) für jede Gasturbine erstrecken sich ebenso durch den Steuerhaus-Deckaufbau 13 und bilden einen Auslaß aufwärts in die Atmosphäre, so daß die Rückführung von Abgasen minimiert wird. Die Abgasleitungen können aus rostfreiem Stahl konstruiert sein und weisen Zuführungen für Umgebungsluft durch Schlitze im Deckaufbau 13 unterhalb dem Ruderhaus auf.
Die Gasturbinenanordnung kann verschiedene Formen annehmen, um unterschiedliche Gestaltungskriterien zu erfüllen. Die Bestandteile, die in den Fig. 8A bis 8D vergleichbar sind mit denen aus der Fig. 7, werden durch die gleiche 5 Bezugsnummer bezeichnet, aber mit einem Strich versehen. Z.B. zeigt Fig. 8A eine Ausführungsform, bei der nur vier Paare von Reihengasturbinen vorliegen, um eine kleinere Installationsbreite zu erreichen. Ein Getriebe ist zwischen jedem Paar der Reihenturbinen vorgesehen. Diese Anordnung führt zu einer etwas größeren Installationslänge und einer höheren Gesamtlast des Getriebes und Drucklagers jeder Welle. Fig. 8B zeigt eine Ausführungsform, mit der die Installationslänge verringert ist, wenn die Installationsbreite als nicht wesentlich angesehen wird. Die Gesamtlast des Getriebes und der Drucklager pro Welle ist so auf ein Minimum reduziert und auf ein ähnliches Ausmaß wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 8D gebracht, bei der die Installationsbreite ungefähr zwischen den Ausführungsformen der Fig. 8A und 8C liegt. Die Ausführungsform gemäß Fig. 8C weist die Gasturbinen mit zwei unterschiedlichen Räumen auf, um die Anfälligkeit zu reduzieren.
Fig. 9 demonstriert die Beziehung zwischen der Schiffsgeschwindigkeit in Knoten und der Wasserverdrängung in tons. Bei einem konstanten Wirkungsgrad der Wasserdüsen steigt die Geschwindigkeit an, wenn sich die Wasserverdrängung vermindert. Fig. 10 zeigt jedoch, daß bei Geschwindigkeiten oberhalb 35 Knoten eine lineare Beziehung zwischen den zugeführten Pferdestärken für ein Wasserfahrzeug mit einer Verdrängung von 22000 tons und der Schiffsgeschwindigkeit besteht, bei einem vorausgesetzen Abzug eines gewissen Prozentsatzes an negativem Schub bei bestimmten Geschwindigkeiten. Um z.B. eine Schiffsgeschwindigkeit von 41 Knoten zu erreichen, sind gemäß den vorliegenden Behältertests ungefähr 400000 Pferdestärken, notwendig.
Fig. 12 zeigt, daß das beschriebene Schiff in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei 30 Knoten vergleichbar ist hinsichtlich der Leistung, gemessen in Pferdestärken pro ton/knot, zu verschiedenen anderen Klassen von bekannten Wasserfahrzeugen mit entsprechender Länge und Größe.
Die HGR-Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Treibstoffsystem, das es dem Schiff ermöglicht, mit optimaler Gleichgewichtslage oder optimalen Schwerpunkt in Längsrichtung (SPL) betrieben zu werden, um einen minimalen Rumpfwiderstand hinsichtlich der aufgenommenen UPS bei entsprechender Geschwindigkeit und Verdrängung zu erreichen. Die wird entweder durch die Anordnung der Treibstofftanks in der Weise bewirkt, daß Treibstoff verbrannt wird und die Geschwindigkeit als Konsequenz hieraus ansteigt erreicht, wodurch der SPL sich zunehmend nach hinten bewegt, oder durch ein Treibstoff-Transfersystem bewirkt, daß durch eine Überwachung mit Verdrängungs- und Geschwindigkeitsdaten betrieben wird, wie schematisch in Fig. 19 dargestellt ist, wobei Treibstoff nach vorne oder hinten im Mittschiff (Station 5) über ein Treibstoff-Transfersystem herkömmlicher Bauweise gepumpt wird, um den SPL entsprechend zur Schiffsgeschwindigkeit und Verdrängung einzustellen. Dieser Treibstofftransfer ist mit einem Gasturbinenantrieb noch einfacher erreichbar, aufgrund der eingesetzten leichteren Destillat-Treibstoffe, was die Notwendigkeit einer Erwärmung des Treibstoffs vor dem Überleiten verringert und ist insbesondere anwendbar bei Wasserfahrzeugen, die eine Mehrzahl an Geschwindigkeitsbedingungen während des normalen Betriebes erfordern.
Die Vorteile des Treibstofftransfersystems, wie es im hier beschriebenen HGR angeordnet ist, werden verständlicher durch die Ergebnisse eines Versuchsbehältertests mit einem maßstabgetreuen Modell eines herkömmlich angetriebenen kleineren Halbgleitrumpfwasserfahrzeug mit 90 m und 2870 tons (2916 t), wie es in den Fig. 17 und 18 aufgezeigt ist.
Fig. 17 zeigt allgemein auf, wie die Optimierung der Gleichgewichtslage durch Verschiebung des Schwerpunktes in Längsrichtung (SPL) nach vorne und hinten im Mittschiff (Station 5 in Fig. 4) um so viele feet, daß die bei einer bestimmten Geschwindigkeit effektiv erforderlichen Pferdestärken reduziert werden. Die Abszisse ist in feet aufgetragen und des Mittschiff ist bei "0" der Abszisse. Der Bereich vorderhalb des Mittschiffs ist durch Bezugsnummern, die mit einem Minuszeichen versehen sind, z.B. -10 feet (-3,1 m) nach links vom Nullpunkt bezeichnet, und der Bereich hinter dem Mitschiff ist durch positive Zahlen, z.B. 10 feet (3,1 m) nach rechts vom Nullpunkt bezeichnet. Die Kurve A zeigt, daß die optimale Gleichgewichtslage bei einer Geschwindigkeit von 24,15 Knoten durch Verschieben des SPL auf einen Punkt 10 feet (3,1 m) vorderhalb des Mitschiffs erreicht wird, zum Minimieren des UPS-Verbrauchs auf ein Niveau von 17.250; die Kurve B zeigt, daß die optimale Gleichgewichtslage bei einer Geschwindigkeit von 20,88 Knoten auftritt, wenn der SPL ungefähr 13 feet vorderhalb liegt, so daß die UPS ungefähr 8750 betragen; die Kurve 10 zeigt, daß die optimale Gleichgewichtslage bei einer Geschwindigkeit von 16,59 Knoten auftritt, wenn der SPL ungefähr 17 bis 18 feet (5,2 bis 5,5 m) vorderhalb liegt; und die Kurven D und E zeigen, daß die optimale Gleichgewichtslage bei den jeweiligen Geschwindigkeiten von 11,69 Knoten und 8,18 Knoten auftreten, wenn der SPL ungefähr 20 feet (6,1 m) vorderhalb dem Mittschiff liegt. Da die Wasserverdrängung des Wasserfahrzeuges abnimmt, z.B. wenn ein wesentliches Ausmaß an Treibstoff verbraucht ist und die Geschwin digkeit dementsprechend ansteigt, ergibt sich die optimale Gleichgewichtslage wenn der SPL hinter des Mitschiff bewegt wird, um des Heck vor einem übermäßigen Auftrieb zu bewahren und dann den Bugbereich nach unten in des Wasser derart zu drücken, daß der Reibungswiderstand ansteigt.
Fig. 18 stellt dar, wie bei einem Wasserfahrzeug des vorhergenannten Typs, des ein L/B-Verhaltnis von ungefähr 5,2 aufweist, die optimale Gleichgewichtslage in beträchtlichen UPS-Einsparungen resultiert, insbesondere bei geringeren Geschwindigkeiten. Die mit dem Buchstaben E bezeichnete Kurve zeigt den UPS-Bedarf für ein Wasserfahrzeug mit einem feststehenden SPL von 13,62 feet (4,2 m) hinter dem Mittschiff, die optimal wäre für eine Geschwindigkeit von 40 Knoten, über einen Geschwindigkeitsbereich von ungefähr 7,5 Knoten bis ungefähr 27,5 Knoten auf und die mit dem Buchstaben F bezeichnete Kurve zeigt den UPS-Bedarf, wenn die Gleichgewichtslage durch eine Verschiebung des SPL nach vorne und hinten entsprechend der Geschwindigkeit und der Verdrängung der in Fig. 17 aufgezeigten Weise optimiert wurde. Es kann ersehen werden, daß die UPS z.B. bei einer Geschwindigkeit von 10 Knoten für diesen Schiffstyp um ungefähr 50% bei einer Anwendung der optimierten Gleichgewichtslage und die erforderliche Leistung bei einer Geschwindigkeit von 15 Knoten um ungefähr 37% verringert ist. Vergleichbare Ergebnisse werden mit einer erfindungsgemäßen Schiffsausführung erreicht, bei der des L/B-Verhältnis etwas höher liegt, obwohl die prozentualen UPS-Verringerungen nicht ganz so hoch sind, wie die in Fig. 18 dargestellten Ergebnisse. In diesem Zusammenhang zeigt sich bei einer Geschwindigkeit von 12,5 Knoten gemäß Fig. 18 eine Verringerung von 1.600 UPS, bei Anwendung eines feststehenden SPL, auf 850 UPS, bei einer Verwendung einer optimierten Gleichgewichtslage, was einer Geschwindigkeit von 20 Knoten bei einem erfindungsgemäßen HGR entspricht, eine Geschwindigkeit, die eine praktikable und wirtschaftliche Geschwindigkeit für kommerzielle Zwecke darstellt. Ebenso sind die Ergebnisse gemäß Fig. 18 nicht so hoch wie bei einem Schiff mit der gleichen Wasserlinienlänge und dem gleichen L/B Verhältnis, aber einer niedrigeren Verdrängung.
Die Optimierung der Gleichgewichtslage entsprechend den Veräderungen der Schiffsgeschwindigkeit und -verdrägung ist ebenso anwendbar zur Sicherstellung eines optimalen Eintauchens der Wasserdüenrohren, die den Ort des maximalen Durchmessers ihrer Auslaßohren auf einem Niveau mit der Wasserlinie erfordern, wenn bei stillstehendem Schiff mit einer schnelleren Pumpenzündung gestartet werden soll. Es ergeben sich verschiedene Vorteile aus dem Betrieb eines derartigen Gleichgewichts-Optimierungssystems, insbesondere wenn Küstenhafen angefahren werden.
Ein Länge zu Breite Verhältnis zwischen ungefähr 5 zu 1 und 7 zu 1 schafft eine Schiffsgestalt, die exzellente Seetüchtigkeit und Stabilität aufweist, während hohe Nutzlasttransportkapazitaten geschaffen werden. Behältertests legen nahe, daß diese neue Wasserfahrzeuggestalt einen Korrelations- oder (1 + x)-Faktor von weniger als 1 aufweist. Der Korrelationsfaktor liegt bei herkömmlichen Schiffskörpern (s. die Kurven A und B in Fig. 14) gewöhnlich über 1, wobei normalerweise ein Wert von 1,06 bis 1,11 empfohlen wird. Dieser wird zu den Widerstandsergebnissen im Behälter addiert, um den tatsächlichen Reibungswiderstand bei einem Wasserfahrzeug im Echtmaßstab abzuschätzen. Daher ist ein Korrelationsfaktor von weniger als 1 in Verbindung mit dem hydrodynamischen Auftrieb voraussehbar, der in einer Abnahme des Reibungswiderstandes des Wasserfahrzeugs um ungefähr 25% bei 45 Knoten resultiert, wie durch die Kurven C und D in Fig. 14 aufgezeigt wird. Eine typische erfindungsgemäße Schiffsausführungsform weist die folgenden Charakteristikdetails auf:

WICHTIGSTE ABMESSUNGEN

Gesamtlänge 774' 0" (235,9 m)
Wasserlinenlänge 679', 0" (207,0 m)
größtausgebildete Schiffsweite 116' 5" (35,5 m)
Wasserlinienschiffsweite 101' 8" (31,0 m)
Mittschiffstiefe 71' 6" (21,8 m)
Tiefgang (Vollast) 32' 3' (9,8 m)

WASSERVERDRÄNGUNG

Überlast 29,526 long tons (29998 t)
Vollast 24,800 long tons (25196 t)
Halbvoller Zustand 22,000 long tons (22352 t)
Ankunftszustand 19,140 long tons (19446 t)
Unbeladenes Schiff 13,000 long tons (13208 t)

GESCHWINDIGKEIT

40 bis 50 Knoten im halbvollen Zustand.

Reichweite

Die Reichweite beträgt 3500 Seemeilen bei einer 10%igen Sicherheitsreserve.

Unterbringungsmöglichkeiten

Insgesamt für zwanzig (20) Personen Schiffsbesatzung und dreißig (30) Personen Ladepersonal.
Alle Unterbringungs- und Betriebsbereiche sind klimatisiert.

ANTRIEBSMASCHINERIE

Acht (8) Marinegasturbinen, von denen jede eine Ausgangsleistung von ungefähr 50000 PS bei einer Lufttemperatur von 80ºF (26,6ºC) entwickelt.
Vier (4) Wasserdüsen, zwei davon lenkbar und mit Wendegetriebe.
Vier (4) gekoppelte Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe.

Elektrische Stromversorgung

Drei (3) dieselbetriebene Hauptwechselstromgeneratoren und ein Notgenerator.
Es ist klar verständlich, daß die Erfindung nicht auf die oben aufgezeigten und beschriebenen Details begrenzt ist, insbesondere auf die aufgeführten Charakteristiken im anschließend folgenden Abschnitt, da sie offen ist für Änderungen und Abwandlungen, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Z.B. beschreibt Fig. 16 eine Ausführungsform, bei der die Gasturbinen 60 einen oder mehrere Generatoren 61 antreiben, die als primäre elektrische Stromquelle dienen und höher im Schiff angeordnet sind, als in der Ausführungsform gemäß Fig. 6. Die durch die Turbinen 60 über den Generator oder die Generatoren 61 erzeugte elektrische Energie wird verwendet, um Motoren 62 zu drehen bzw. anzutreiben, die, mit oder ohne die Getriebe 46, 47, die Wasserdüsen 26', 27', 28', 29' antreiben, die ansonsten mit den mit Bezug auf die Fig. 6, 7, und 15 beschriebenen Wasserdüsen identisch sind.
Aus dem Beschriebenen dürfte es erkennbar sein, daß die Ausführungsformen der Erfindung, auf die Bezug genommen wurde, die folgenden Vorteile aufweisen:
1. Niedrigerer Rumpfreibungswiderstand bei höheren Schiffsgeschwindigkeiten im Vergleich zu einem herkömmlichen Schiffskörper mit den gleichen Abmessungen.
2. Höhere innere Stabilität, die ein großes Ausmaß an oberhalb dem Hauptdeck getragenen Nutzlast ermöglicht, bei einer adäquaten Stabilitätsreserve.
3. Die hohe innere Stabilität hat den Effekt, daß keine Erfordernisse für des Wasserfahrzeug bestehen, mit Ballastmittel versehen zu werden, da Treibstoff verbraucht wird, was zu einer ansteigenden Spitzengeschwindigkeit mit der zurückgelegten Strecke führt.
4. Geringe L/B-Verhältnisse schaffen große verwendbare innere Volumen im Vergleich mit einem ähnlichen, herkömmlichen Verdrängungswasserfahrzeug.
5. Große Potentialreserven an Zerstörungsfestigkeit.
6. Die Fähigkeit zum Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten in ungünstigen Wetterbedingungen ohne (a) übergroße Probleme hinsichtlich der Schiffskörperfestigkeit zu verursachen, (b) ungunstige subjektive Bewegungen aufzuweisen, (c) excessive Rumpfstöße und Feuchtigkeit auf Deck.
7. Die Fähigkeit effektiv und effizient mit 2, 3 oder Wasserdüsen betrieben werden zu können, aufgrund einer vorteilhaften Kombination von Schiffsrumpf-, Wasserdüsen-, und Gasturbinencharakteristiken.
8. Die Fähigkeit vier große Wasserdüsen quer über die Querverbindung des Schiffes anordnen zu können und einen hinreichenden Bodenbereich für deren Wasserzuführungen zu schaffen.
9. Die Integration des Wasserdüsen/Gasturbinenantriebs-systems wird optimiert durch die Rumpfgestalt im hinteren Bereich.
10. Geringeres technisches Risiko als bei herkömmlichen Rumpfformen mit einer vergleichbaren Verdrängung in einem Geschwindigkeitsbereich von 40 bis 50 Knoten.
11. Bessere Manövrierfahigkeit bei niedrigen wie hohen Geschwindigkeiten und die Fähigkeit, in wesentlich geringerer Wegstrecke anhalten zu können.
12. Die Anordnung mit vollständiger Antriebsmaschinerie im hinteren Bereich maximiert die Zuladung und die Handhabung der Beladung, sowie ihre Lagerung.
13. Die Fähigkeit ein Treibstofftrimmsystem anzuwenden, das in der Gestaltungsgebung eingebunden ist, um den optimalen Schwerpunkt in Längsrichtung bei allen Geschwindigkeiten und Verdrängungen sicher zu stellen, sowie für andere Zwecke, wie z.B. im Betrieb in seichtem Wasser oder für amphibische Zwecke.
14. Der Verzicht auf Seitenruder oder Propeller und den damit verbundenen Einrichtungen verringert die Möglichkeit einer Unterwasserbeschädigung in seichtem Wasser, beim Manövrieren oder bei Amphibieneinsätzen.
Ferner ist erkennbar, daß die Erfindung ein schnelles Einrumpfseefahrts-(ESS-) oder Halbgleiteinrumpf-(HGR-) Schiff einschließt, dessen Rumpfgestalt in Kombination mit einem Wasserdüsenantriebssystem bei Schiffen mit ungefähr 25000 tons (25400 t) bis 30000 tons (30480 t) Verdrängung erlaubt mit einer Frachttransportkapazizät von 5000 tons (5080 t), bei Reisegeschwindigkeiten über den Ozean mit bis zu 40 bis 50 Knoten in hohen oder ungünstigen Seezuständen, wobei die Geschwindigkeiten hierzu bisher nicht erreichbar waren bei Schiffen dieser Größe ohne Beeinträchtigung der Stabilität oder der Frachtkapazität, so daß diese unpraktikabel wurden.

Claims

1. Wasserfahrzeug (10) mit (i) einem Halbgleitschiffskörper (11), dessen Profil derart gestaltet ist, daß er am Boden des Schiffskörpers in einem Heckabschnitt (17) einen Hochdruckbereich erzeugt und einen hydrodynamischen Auftrieb des Heckabschnitts bei einer Geschwindigkeit in Höhe einer Grenzgeschwindigkeit und oberhalb dieser hervorruft, (ii) Wasserstrahl-Antriebseinrichtungen (26-29, 31; 26'-29') zum Vorantreiben des Wasserfahrzeugs, mit im Heckabschnitt (17) angeordneten Wassereinlaßeinrichtungen (31) und einer Vielzahl von Wasserdüsen (26-29; 26'-29'), und (iii) Einrichtungen (32, 36-43; 36'-43'; 60, 62) zum Antreiben der Wasserstrahl-Antriebseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserfahrzeug eine Wasserverdrängung von mehr als 2000 tons (2032 Tonnen) aufweist.

2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper ein Verhältnis der Gesamtlänge zur größten Schiffsbreite im. Bereich zwischen 5,0 und 7,0 aufweist.

3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer maximalen Geschwindigkeit bei einer den Wert 0,40 übersteigenden Froude-Zahl betreibbar ist, ohne ein entsprechendes Anwachsen des Reibungswiderstandes hervorzurufen.

4. Wasserfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Geschwindigkeit bei einer Froude-Zahl zwischen 0,42 und 0,90 betreibbar ist, ohne ein unvertretbares Anwachsen des Reibungswiderstandes hervorzurufen.

5. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper eine Länge von über 200 feet (61,0 m) aufweist.

6. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper eine Länge zwischen 750 und 800 feet (228,6 und 243,8 m) aufweist.

7. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß es eine Betriebsgeschwindigkeit hat, die 40 Knoten überschreitet.

8. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper die Gestalt eines Halbrundgleitkielraums mit einem Kiel im vorderen Abschnitt und einen abgeflachten Schiffsboden im hinteren Abschnitt aufweist.

9. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen Gasturbinen (36-43) enthalten, die betriebsmäßig mit den Wasserdüsen (26-29) verbunden sind.

10. Wasserfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdüsen Laufräder (32) aufweisen, von denen jedes über eine Welle (48-51) und ein Getriebe (44-47) mit einer oder mehreren der Gasturbinen verbunden ist.

11. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen Elektromotoren (62) aufweisen, die betriebsmäßig mit den Wasserdüsen (26'-29') verbunden sind.

12. Wasserfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Gasturbinen (60) vorgesehen sind, um elektrische Energie für die Elektromotoren (62) zu erzeugen.

13. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdüsen zwei seitliche Wasserdüsen (26, 27), die zur Lenkung und Steuerung des Wasserfahrzeugs, und zwei zentrale Wasserdüsen (28, 29), die für den Vorschub vorgesehen sind, umfassen.

14. Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Optimierung der Gleichgewichtslage im Einklang mit Veränderungen der Geschwindigkeit und der Wasserverdrängung des Wasserfahrzeugs vorgesehen ist.

15. Wasserfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungseinrichtung für die Gleichgewichtslage Treibstoffbehälter für die Antriebseinrichtung enthält, die derart angeordnet sind, daß sich die Schwerpunktlage des Wasserfahrzeugs in Längsrichtung nach hinten verlagert, wenn der Treibstoff verbrannt wird und die Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs ansteigt.

16. Wasserfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungseinrichtung für die Gleichgewichtslage ein Treibstofftransfersystem aufweist, das den Treibstoff im Einklang mit Veränderungen der Geschwindigkeit und der Wasserverdrängung des Wasserfahrzeugs nach vorne und nach hinten im Mittschiff pumpt.

17. Verfahren zum Bewegen eines Wasserfahrzeugs, das eine Wasserverdrängung von mehr als 2000 tons (2032 t) aufweist und mit einem Halbgleitschiffskörper versehen ist, wobei dieses Verfahren die Schritte

eines hydrodynamischen Anhebens eines Heckabschnitts des Schiffskörpers bei einer Geschwindigkeit in Höhe einer Grenzgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs und oberhalb dieser durch die Wirkung eines Hochdruckbereichs am Boden des Schiffskörpers im Heckabschnitt, und

des Vorantreibens des hydrodynamisch angehobenen Schiffskörpers durch ein Wasserstrahlsystem, das Wassereinlässe im Hochdruckbereich aufweist, beinhaltet.

18. Verfahren zum Bewegen eines Wasserfahrzeugs nach Anspruch 17, das ferner die Schritte zur Optimierung der Gleichgewichtslage durch die Verlagerung des Schwerpunkts des Wasserfahrzeugs längs nach vorne und nach hinten im Mittschiff im Einklang mit Veränderungen der Geschwindigkeit und der Wasserverdrängung des Wasserfahrzeugs beinhaltet.