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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schiffsrumpf. Figur
1 ist eine schematische ausschnitthafte Seitenansicht der
Spitze eines bekannten Schiffsrumpfes, bei der der
Hauptkörper oder Rumpf A des Schiffs einen gewölbten
Vorsprung C an seinem Bug B aufweist, um die Bildung einer
Bugwelle zu verringern und dadurch den Wasserwiderstand
während der Fahrt herabzusetzen.
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Obwohl der Widerstand gegenüber der Bewegung herabgesetzt
werden kann, kann ein herkömmliches Schiff nicht mit einer
hohen Geschwindigkeit fahren, da der gewölbte Vorsprung sich
unterhalb der Wasserlinie befindet und die Länge der
Wasserlinie L des Schiffes zwischen Bug und Heck ungefähr die
gleiche ist, wie bei einem Schiff ohne gewölbten Vorsprung.
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Daher ist eine Verlängerung der Wasserlinienlänge, was
bekanntlicherweise ein Weg zur Erhöhung der maximalen
Fahrgeschwindigkeit ist, in einem herkömmlichen Schiff mit
einem gewölbten Vorsprung C am Bug unterhalb der Wasserlinie
nicht möglich. Darüberhinaus hat der gewölbte Vorsprung C im
wesentlichen keine Auswirkung auf das durch Wellen
hervorgerufene Schwingen und Schaukeln des Hauptkörpers A des
Schiffes und kann insbesondere das Stampfen des Hauptkörpers
A, welches Unwohlsein von Personen an Bord und/oder das
Verrutschen von Ladung verursachen kann, nicht verringern
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Rumpf zu schaffen, der nicht nur den Bewegungswiderstand
reduziert, sondern auch die durch Wellen hervorgerufene
Bewegung des Schiffes, wie das Stampfen.
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Die GB-A-1295211, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1
ausgeht, offenbart ein Schiff, dessen Rumpf einen nach vorne
gerichteten gewölbten Bereich aufweist, der an dessen unteren
Bereich anschließt und dessen oberer Bereich über dem
Wasserniveau in ruhigen Wasserbedingungen liegt.
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Es werden Versuche durchgeführt, extrem lange Schiffe zu
entwickeln, die ein erhöhtes Verhältnis von Schiffslänge zu
Schiffsbreite aufweisen, um den Bewegungswiderstand bei
Hochgeschwindigkeitsfahrt zu reduzieren.
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So wird zur Zeit ein Schiff entwickelt, wie in der
schematischen Seitenansicht in Figur 2 dargestellt, das eine
Verlängerung 11 aufweist, die sich am Bug B über den
Rumpfabschnitt oder das Hauptteil 12 hinaus erstreckt und
bewirkt, daß das Schiff eine verlängerte Gesamtlänge L
aufweist.
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Bei diesen vorstehend beschriebenen Schiff mit der
Verlängerung am Bug kann die Verlängerung gegen einen Kai
stoßen und beim Anfahren oder Verlassen eines Piers
beschädigt werden.
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Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Rumpf zu schaffen, der nicht der Gefahr unterworfen
ist, beschädigt zu werden, wenn das Schiff mit einer nach
vorne gerichteten Verlängerung am Bug am Pier festmacht oder
losmacht.
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Das Schwingen eines Schiffes setzt sich aus verschiedenen
Komponenten zusammen, wie dem vertikalen Auf- und Eintauchen
(vertikale Auf- und Abbewegung) und dem Stampfen, das durch
die steten Wechsel im Auftrieb hervorgerufen wird, wenn die
Wellen passiert werden. Rasche Auf- und Abbewegungen des
Rumpfes, hervorgerufen durch Stampfen, Auf- und Eintauchen
sind bekanntermaßen die Hauptursache der Seekrankheit. Um das
Schwingen des Schiffes zu vermindern, kann ein Bilgenkiel
unterhalb des Schiffes entlang seiner Länge angeordnet
werden. Der Bilgenkiel wirkt effektiv gegen das Schlingern,
kann aber das Tauchen, hervorgerufen durch die steten Wechsel
im Auftrieb, wenn die Wellen passiert werden, nicht wirksam
reduzieren, da der Kiel vertikal vom Metazentrum des Schiffes
entfernt liegt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rumpf zu
schaffen, der die Kontaktfläche zwischen dem Schiff und den
Wellen zu vergrößern, um dessen Auftrieb zu vergrößern und
das Tauchen zu vermindern, das eine Hauptursache der
Seekrankheit ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Rumpf von der Art,
die einen Vorsprung aufweist, der sich vom unteren Teil des
Bugs des Hauptrumpfes nach vorne erstreckt, wobei der
Vorsprung eine obere Deckfläche hat, die über dem
Wasserniveau in ruhigen Wasserbedingungen liegt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorsprung eine Spitze aus Hartgummi
und einen dehnbaren Balg aufweist, und daß Mittel
vorhanden sind, den Balg zu dehnen und zusammenzuziehen
und dadurch die Spitze horizontal zu verschieben. Die Spitze
kann daher eingezogen werden, wenn sie nicht benötigt wird,
um die Gefahr einer Beschädigung zu verringern.
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Zusätzlich kann der Rumpf eine Wölbung aufweisen, die sich
rückwärts vom unteren Bereich des Hecks erstreckt und die
eine obere Deckfläche aufweist, die sich über dem
Wasserniveau in ruhigen Wasserbedingungen befindet.
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Ein Rumpf mit einer Verlängerung oder einem gewölbten
Vorsprung nach der vorliegenden Erfindung neigt weniger dazu,
Wellen zu erzeugen, die Wasserwiderstand hervorrufen, wobei
aber der Hauptkörper des Rumpfs nicht verlängert ist obwohl die
Verlängerung oder der gewölbte Vorsprung dazu dienen, die
Wasserlinie des Schiffes zu verlängern. Das Stampfen des
Schiffes ist wirksam verringert, da die Verlängerung am Bug
eine Doppeldeck-Struktur bildet.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung
können der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform
entnommen werden, die beispielhaft anhand der Figuren 3 bis 6
der beiliegenden Zeichnungen dargestellt wird, wobei
Figur 3 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Rumpfs mit einem
Teilschnitt;
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Figur 4 eine Seitenansicht des Rumpfes gemäß Figur 3
darstellt, in der die Verlängerung eingezogen;
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Figur 5 eine Seitenansicht des Hecks einer Abwandlung des
Rumpfes gemäß den Figuren 3 und 4; und
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Figur 6 ein Diagramm ist, daß den Unterschied im Stampfen am
Bug mit und ohne Vorwärtsverlängerung darstellt.
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In den Figuren 3 und 4 ist der vordere Abschnitt 12a am Bug 2
des Rumpfs durch ein Querschott 14 geteilt und weist eine
Verlängerung 15 auf. Die Verlängerung 15 besteht aus einem
starren Teil 16 aus Hartgummi und einem dehnbaren Faltenbalg
17, der denselben Umriß wie das starre Teil 16 annehmen kann,
um ein Teil des Rumpfabschnitts 12a zu werden, wenn er
ausgedehnt ist. Es sind eine Vorrichtung zur Einleitung oder
Evakuierung von Preßluft in oder aus dem Faltenbalg 17 und
ein Hydraulikzylinder 18 zum Ausdehnen oder Zusammenziehen
des Faltenbalgs 17 vorhanden. Der Kolben 19 des
Hydraulikzylinders 18 ist durch den Faltenbalg 17 hindurch
mit dem starren Teil 16 verbunden. Wird Luft in den
Faltenbalg 17 eingeleitet oder aus diesem evakuiert und wird
der Kolben 19 des Hydraulikzylinders 18 aus- oder
eingefahren, so wird der Faltenbalg 17 und damit der
verlängerte Teil 15 aus- oder eingefahren.
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Wenn der Hydraulikzylinder 18 ausgefahren und Preßluft in den
ausgestreckten Faltenbalg 17 eingeführt ist, wird der
Faltenbalg 17 durch den inneren Druck in seiner ausgedehnten
Form gehalten. Dies erhöht die Länge der Wasserlinie L und
verringert den wellenerzeugenden Widerstand bei der
Hochgeschwindigkeitsfahrt. Da das verlängerte Teil 15 mit auf
dem Meer treibenden Gegenständen in Berührung kommen kann,
muß der Faltenbalg 17 aus einem Material hergestellt sein,
daß durch Stöße gegen solche Gegenstände nicht beschädigt
wird.
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Die Verlängerung 15 ist zu verkürzen oder einzuziehen, wenn
man sich einem Pier zum Festmachen nähert, da das Schiff
nicht mit einer hohen Geschwindigkeit fährt. Daher wird die
Luft aus dem Faltenbalg 17 evakuiert und der
Hydraulikzylinder wird eingezogen, um das starre Teil 16
zurück- und den Faltenbalg 17 zusammenzuziehen. Dadurch wird
der verlängerte Teil 15 verkürzt, wie in Figur 4 gezeigt, und
die Gefahr eines Anstoßens der Verlängerung 15 gegen den Pier
verringert und es wird jede Schwierigkeit beim Ansteuern des
Piers vermieden.
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Das Schiff gemäß dieser Ausführung kann sowohl ein Katamaran,
als auch ein Schiff mit einem einzigen Rumpf sein.
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Da sich die obere Fläche der Verlängerung 15 etwas über der
Wasserlinie WL befindet, wenn sich der Hauptschiffskörper
oder Rumpf in ruhigem Wasser befindet, ist die Länge der
Wasserlinie des Schiffes die Summe der ursprünglichen
Wasserlinienlänge ohne die Verlängerung 3 mit der
zusätzlichen Wasserlinienlänge der Verlängerung 15. Dadurch
wird die Länge der Wasserlinie des Schiffes erhöht, ohne den
Hauptschiffskörper selbst zu verlängern, wodurch der
wellenerzeugende Widerstand während der Fahrt wesentlich
verringert wird. Im Ergebnis kann das Schiff schneller
fahren, als das herkömmliche Schiff nach Figur 1.
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Der Bug 2 stellt durch seine Verlängerung 15 mit der ebenen
Deckfläche eine Doppeldeck-Struktur dar, so daß sowohl das
Gewicht des Teils des Schiffes, das über der Deckfläche
liegt, als auch der Auftrieb des Schiffes in Wellen
verringert werden können. Dies vermindert wirksam die
Längsbewegung und insbesondere das Stampfen des
Schiffsrumpfes, was aus der Figur 6 ersichtlich ist, die das
Verhältnis zwischen Wellengröße und Auftrieb darstellt. Die
x-Achse zeigt das Verhältnis der Wellenlänge zu der
Wasserlinienlänge des Schiffes und die y-Achse zweigt die
Größe des Stampfwinkels. L ist die Wasserlinienlänge des
Schiffes, γ ist die Wellenlänge und Θα/(Kξα) ist die Größe
des Stampfwinkels. Die Stampfkurve für den Auftrieb eines
Schiffes ohne eine Verlängerung ist mit D und die für ein
Schiff mit der Verlängerung mit E gezeigt. Wenn die
Verlängerung vorhanden ist, kann das Stampfen des
Schiffsrumpfs in einem Bereich mit großen Schwingungen
wirksam verringert werden.
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In der Abwandlung gemäß Figur 5 ist am unteren Bereich des
Hecks 4 des Hauptschiffskörpers 1 zusätzlich zu der
Verlängerung 15 am Bug 2 eine Verlängerung angeordnet, deren
Oberfläche eine flache Deckfläche 5a bildet. Die Deckfläche
5a befindet sich, wie in den Ausführungen nach den Figuren 3
und 4, oberhalb der Wasserlinie WL, und bilden dadurch das
Heck 4 zu einer Doppeldeck-Struktur aus. Diese Ausführung
verringert den wellenerzeugenden Widerstand und das Stampfen
weiter.