FI111616B - Hull Construction - Google Patents

Description

Kyseessäolevan keksinnön kohteena on keskeisellä päärun- 5 golla ja kahdella, kummallakin puolella päärunkoa oleval la sivurungolla varustettu laivan runkorakenne.The present invention relates to a ship hull structure having a central main hull and two lateral hulls on each side of the main hull.

111616111616

Laivan runkorakenneShip hull structure

Laivat, merellä olevalla laivalla oleva lasti, miehistö ja matkustajat ovat kaikki alttiita jonkinlaisille liik-10 keille ja kiihtyvyysvoimille. On olemassa mm. suuri vaara jalkojen pidon menettämisestä kallistuskulmalla 15 *, mikä vaarantaa työskentelyn ulkosalla esimerkiksi avoimella kannella. Toinen kriittinen raja on vaakakiihtyvyys noin 0,2 g, missä laivalla olevilla pöydillä ja hyllyillä 15 olevat irtaimet esineet putoavat lattialle. Niinkin pienillä pystysuuntaisilla g-rasituksilla kuin 0,05 g lisääntyy merisairauden riski merkittävästi.Ships, cargo on board a ship at sea, crew and passengers are all prone to some kind of movement and acceleration. There are e.g. high risk of losing foot hold at an angle of 15 *, which poses a risk of working outdoors eg on an open deck. Another critical limit is the horizontal acceleration of about 0.2 g, where the movable objects on the ship's tables and shelves 15 fall to the floor. Vertical g-loads as low as 0.05 g significantly increase the risk of marine disease.

Laivalla olevien lastiyksiköiden ja lastialustojen suh-20 teen on otettava huomioon, että nämä joutuvat massavoi- mien alaisiksi kiihtyvyyden aikana. Nämä massavoimat puolestaan aiheuttavat rasituksia köytteisiin ja lastin kiinnityslaitteisiin.The relationship between the cargo units on board and the cargo platforms shall be taken into account that they are subject to mass forces during acceleration. These mass forces in turn cause strain on the ropes and cargo securing equipment.

25 Runkorakenteiden osalta voidaan yleisesti todeta, että niiden joutuessa syklisten rasitusten alaisiksi, riippuu niiden elinaika oikeasta mitoituksesta mitä tulee materi- • aalin väsymiseen. Korkealaatuiset ja lujat materiaalit eivät ole osoittautuneet edullisiksi, mikäli sallitaan 30 syklisten rasitusten voimakeskittymien ilmenemistä, mikä johtaa korkeisiin kuormitus/rasituskeskittymiin. Korkeassa aallokossa kulkeminen joutuu esimerkiksi laivan runko • . suurten kiihdytysvoimien alaiseksi, jotka usein johtavat • · ' suuriin rasituskeskittymiin riippumatta siitä onko runko 35 tehty hyvin jäykäksi tai joustavaksi. Näinollen laivan eliniän määrää käytössä esiintyvä väsymisrasitus. Voimakkaassa aallokossa nämä rasitukset voivat osittain johtua laivassa olevasta lastista, mutta pääosin suoraan runkoon 111616 2 vaikuttavista g-voimista. On näinollen toivottavaa suunnitella aluksen runko siten, että aluksen runkoon vaikuttaa mahdollisimman vähäiset g-voimat, erityisesti voimakkaassa aallokossa kuljettaessa. Myös kuljettaessa jyr-5 kässä aallokossa voi runkoon siirtyä suuria syklisiä rasituksia, mikä tarkoittaa, että keulan muotoilu ja sen kuormankantokyky on erityisen tärkeää. Myös rullaamistai-pumus on tärkeä odotettavissa olevien, laivalla olevan lastiin, sekä sen köytteisiin kohdistuvien rasitusten 10 osalta. Pituus-leveyssuhde, lastin laatu, lastin sijainti rungossa tai rungolla, vesistön laatu, jossa laiva tulee liikkumaan, ovat kaikki tekijöitä, jotka on otettava huomioon selvitettäessä kunkin rungon optimaalista suunnitelmaa.25 With regard to frame structures, it can generally be stated that, when subjected to cyclic stresses, their lifetime depends on the correct dimensioning of • material fatigue. High quality and high strength materials have not proven to be advantageous in allowing 30 cycles of stress concentration to occur, resulting in high load / stress concentrations. In high waves, for example, the ship 's hull is forced to travel. under high acceleration forces, which often lead to high stress concentrations, regardless of whether the body 35 is made very rigid or flexible. Thus, the lifetime of the ship is determined by the fatigue stress in use. In strong waves, these stresses may be due in part to the load on board, but mainly to the g-forces acting directly on the hull 111616 2. Thus, it is desirable to design the hull of the ship so that the ship's hull is subjected to minimal g-forces, especially when traveling in strong waves. Even when driving in a roller-coaster, high cyclic stresses can be transferred to the hull, which means that the design of the bow and its load-bearing capacity are particularly important. Rolling tendency is also important with respect to the expected stresses on the ship's cargo and its ropes 10. The length-to-width ratio, the quality of the cargo, the position of the cargo on or in the hull, the quality of the water in which the ship will move are all factors that must be taken into account when determining the optimal design for each hull.

1515

Keksinnön päätavoitteena on aikaansaada runkorakenne, joka on erittäin edullinen koska vältytään siirtämästä runkoon sekä myös lastiin kiihdytysvoima, myös suhteellisen suurella nopeudella korkeassa aallokossa, ja lisäksi 20 on vähemmän altis rullaamiselle verrattuna tavanomaisiin runkorakenteisiin. Rakenteen edulliset ominaisuudet pätevät myös kiihdytysvoimiin nähden, jotka vaikuttavat vaakatasossa, mikä on oleellista turvallisuuden ja mukavuuden kannalta laivalla.The main object of the invention is to provide a hull structure which is very advantageous because it avoids the transfer of acceleration force to the hull and also to the cargo, also at relatively high speeds in high waves, and in addition to being less prone to rolling compared to conventional hull structures. The advantageous features of the structure also apply to the acceleration forces which operate horizontally, which is essential for safety and comfort on board.

25 • *25 • *

Keksinnön toinen tavoite on aikaansaada runkorakenne, joka mahdollistaa suuren kulkunopeuden kohtuullisella tehonkäytöllä.Another object of the invention is to provide a frame structure which allows high travel speeds with reasonable power consumption.

30 Tavoitteet saavutetaan runkorakenteella, joka täyttää • patenttivaatimusten tunnusmerkit.The objects are achieved by a frame structure that meets the requirements of the claims.

Käyttämällä trimaranirakennetta, ts. keskeistä runkoa ja sivurunkoja, joissa kussakin rungossa on rajoitetun kor-35 keuden omaava vapaalaita, ja ovat avattuja ainakin osalta pituuttaan, saadaan laivan runkoon siirtyvät kiihtyväi-syysvoimat alenemaan. Tämä aikaansaadaan aaltojen "ta- 3 111616 soittamisella” tai "vyörytyksellä" runkojen avointen osien läpi. Näinollen suurin osa aalloista vyöryy kannen, päärungon ja sivurunkojen väliseen tilaan aiheuttamatta mitään oleellista kiihdyttävää nostetta. Tämä pätee sekä 5 kuljettaessa myötäaallokkoon että vasta-aallokkoon.By using a trimaran structure, i.e., a central hull and side hulls, each of which has a freeboard with a limited height of 35 and is opened at least part of its length, the accelerating forces transmitted to the hull of the ship are reduced. This is accomplished by "ringing" or "rolling" the waves through the open portions of the hulls. Thus, most of the waves are trapped in the space between the deck, main body, and side hulls without causing any significant acceleration lift.

Kun suurin osa kantavuudesta on päärungon osalla samalla kun sivurunkojen etuosat sijaitsevat päärungosta tulevan keula-aallon kohdalla, vallitsee erittäin edulliset olo-10 suhteet suunnitella rungon linjat optimaalisella tavalla. Valitsemalla päärungon bulbilla varustetun keulan kaare-vuuskulma ja kantavuus sopivalla tavalla trimaranilla on kyky kulkea voimakkaassa aallokossa ilman riskiä, että keula pyrkisi kaivautumaan. Vaikkakin osittain avatun 15 päärungon kantavuus on rajoitettu, on sen kokonaiskanta-vuus suuri suhteellisen pitkän vipuvarren ansiosta keulan ja laivan nyökkäysakselin välillä.With most of the load bearing on the main body while the front portions of the side bodies are located at the bow wave coming from the main body, there is a very advantageous condition for designing the hull lines in an optimum manner. By choosing a bow with a main body bulb, the curvature angle and carrying capacity suitably trimaran has the ability to travel in strong waves without the risk of the bow trying to dig. Although the partial opening of the main body 15 is limited, its total carrying capacity is high due to the relatively long lever arm between the bow and the ship's axis of engagement.

Tekemällä sivurunkojen sisäsivut oleellisesti suoriksi ja 20 yhdensuuntaisiksi laivan pituusakselin kanssa, tulee pää rungon ja sivurunkojen välinen keskinäinen vaikutus olemaan vähäisempi.By making the inner sides of the side frames substantially straight and parallel to the longitudinal axis of the ship, the interaction between the head frame and the side frames will be less.

Näinollen keksintö mahdollistaa kevyen rungon rakentami-25 sen trimarania varten, joka runko aiheuttaa hyvin koh- • · < tuullisia kiihdytysvoimia korkeassa aallokossa kuljettaessa.Thus, the invention enables the construction of a lightweight hull for trimaran, which produces very moderate wind acceleration forces when traveling in high waves.

Keksintöä selvitetään seuraavassa oheisen piirustuksen 30 avulla', misssä:The invention will now be explained with reference to the accompanying drawings 30, in which:

Kuva 1 on kaaviomainen perspektiivikuva kyseessä olevan keksinnön mukaisesta runkorakenteesta käytettynä kontteja kuljettavassa laivassa, jonka pituus on 150 35 m ja leveys 40 m,Fig. 1 is a schematic perspective view of a hull structure according to the present invention used on a container ship of 150 to 35 m in length and 40 m in width,

Kuva 2 on kaaviomainen pituusleikkaus kuvan l mukai- 4 111616 sen laivan keskiosasta, ja se näyttää keskirungon perusmuodon sekä sijainnin lastikanteen nähden,Figure 2 is a schematic longitudinal section through the center of the vessel of Figure 1, showing the basic shape of the center hull and its position relative to the cargo deck;

Kuva 3 on tasokuva ja osoittaa keskirungon ja sivu-5 runkojen keskinäisen sijainnin, sekä keksirungosta tulevan keula-aallon,Figure 3 is a plan view showing the relative position of the center frame and the side-5 frames, as well as the bow wave from the biscuit frame,

Kuva 4 on vaaka- ja pystykiihtyvyysvoimien vertailusta tavanomaisessa aluksessa ja keksinnön mukaisessa 10 runkorakenteessa.Figure 4 is a comparison of the horizontal and vertical acceleration forces in a conventional ship and in the hull structure 10 of the invention.

Kuvassa 1 on kaaviomaisena perspektiivikuvantona esitetty kyseessä olevan keksinnön mukainen runkorakenne käytettynä konttilaivassa, jonka pituus on 150 m ja leveys 40 m. 15 Keskirunko 1 on kuvattu varustettuna bulbilla la. Sivu-runko 2 on varustettu keskirungon lailla aukolla 4.Figure 1 is a schematic perspective view of a hull structure according to the present invention used on a container ship 150 m long and 40 m wide. The central hull 1 is illustrated with a bulb 1a. The side frame 2 is provided with a hole 4 like a middle frame.

Keskirungon 1 aukko 3 näkyy parhaiten kuvassa 2, jossa tämä runko on näytetty myös varustettuna suuremmalla kan-20 tavuudella etuosassa, kun taas kummankin sivurungon kantavuus on siirretty kauas taakse laivan keulasta. Tämä on esitetty selvemmin kuvassa 3. Kuvassa 2 on esitetty keskirungon vapaalaidan yläpuolinen korkeus H, joka tässä tapauksessa on noin 4 m. Näinollen lastikannen väliin jää 25 runsaasti tyhjää tilaa, ts. tilaa jossa olevat aallot • ♦ < eivät pysty siirtämään liike-energiaansa laivaan.The opening 3 of the center frame 1 is best illustrated in Figure 2, where this frame is also shown with a higher hinge capacity at the front, while the load capacity of each side frame is moved far from the bow of the ship. This is more clearly illustrated in Figure 3. Figure 2 shows the height H above the freeboard of the center frame, which in this case is about 4 m. Thus, there is a large amount of empty space between the cargo deck, ie the waves • ♦ < .

Kuvan 3 tasokuvannossa näkyy keskirungon ja kahden sivu-rungon 2a ja 2b keskinäinen asema. Sivurungot 2 sijaitse-30 vat siten keula-aaltoon 5 nähden, että kummankin sivurun-*, gon keula tulee olemaan keula-aallon takana. Tämä tar koittaa sitä, että sivurungot 2 tulevat olemaan aallonpohjalla, mikä vähentää sivurunkojen vastusta kulun aikana. Sivurunkojen 2 sisäsivut, ts. keskirunkoon päin ole-35 vat sivut ovat edullisesti suorat, ja sivurunkojen ja päärungon väli on valittavissa riippuen rungon muodosta ja koosta.Fig. 3 is a plan view showing the relative position of the center frame and the two side frames 2a and 2b. The side frames 2 are thus located 30 relative to the bow wave 5 so that the bow of each side frame, gon, will be behind the bow wave. This means that the side frames 2 will be on the trough, which reduces the resistance of the side frames during passage. The inner sides of the side frames 2, i.e. the sides facing the center frame, are preferably straight, and the spacing between the side frames and the main body is selectable depending on the shape and size of the body.

5 1116165, 111616

Kuvissa 4a ja 4b on esitetty kiihtyvyysrasitusten jako, jotka vaikuttavat aluksella olevaan kuorinaan korkeassa aallokossa kuljettaessa, ensin tavanomaisessa laivassa 5 kuvassa 4a ja sitten kuvassa 4g vastaten tilannetta laivalla, jossa on kyseessäolevan keksinnön rakenteen mukainen trimaranirunko.Figures 4a and 4b show the distribution of acceleration stresses affecting the shell on board when traveling in high waves, first in a conventional ship 5 in Figure 4a and then in Figure 4g, corresponding to a ship with a trimaran hull in accordance with the structure of the present invention.

Keksintö ei ole rajoitettu ylläkuvattuihin suoritusmuoto töihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments described above, but may be modified within the scope of the appended claims.

* · 1 .* · 1.

Claims (2)

111616 6111616 6 1. Skrovkonstruktion med ett centralt huvudskrov (1) ooh 20 tvä pä vardera sidan om huvudskrovet placerade sidoskrov (2), kännetecknad därav, att huvudskrovets (1) och sido-skrovens (2) fribord är genombrutna (4) utmed en väsent-lig del av sin längd, sä att vägor kan rulla genom det utrymme som bildas mellan skrov och däck. 251. Skrovkonstruktion med et centralt interesudskrov (1) ooh 20 vÄderskaterad placerade interesoskskrovet placerade sidoskrov (2), lumbar spine (1) och sido-skrovens (2) fribord är genombrutna (4) utmed en väsent-lig del av sin längd, you att vägor kan roll genome det utrymme som bildas mellan skrov och däck. 25 1. Keskeisellä päärungolla (1) ja kahdella, kummallakin 5 puolella päärunkoa olevalla sivurungolla (2) varustettu laivan runkorakenne, tunnettu siitä, että päärungon (1) sekä sivurunkojen (2) vapaalaidat ovat avatut (4) oleelliselta osalta niiden pituutta, niin että aallot pääsevät vyörymään runkojen ja kannen välille muodostuneen tilan 10 läpi.A ship hull structure having a central main body (1) and two lateral hulls (2) on each side of the main hull, characterized in that the free edges of the main hull (1) and the lateral hulls (2) are substantially open so that the waves are able to creep through the space 10 formed between the frames and the cover. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laivan runkorakenne, tunnettu siitä, että päärunko (1) omaa 50 - 85 % koko-naiskantavuudesta, ja että 50 - 15 % kantavuudesta on 15 jaettu kahdelle sivurungolle (2).Ship hull structure according to Claim 1, characterized in that the main hull (1) has 50 to 85% of the total carrying capacity, and that 50 to 15% of the carrying capacity is divided into two side hulls (2). 2. Skrovkonstruktion enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att huvudskrovet (1) har mellan 50 - 85 % av det totala deplacementet, och att 50 - 15 % av depacementet fördelas pä de tvä sidoskroven (2). 302. The loading device 1, the turn-off device (1) has a 50 to 85% total release rate, and 50 to 15% of the deploading capacity of the link load (2). 30