HU222032B1 - Javított menettulajdonságú ultravékony hajótest - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya javított menettulajdonságú ultravékony hajótest,amely orr-résszel, középrésszel és farrésszel rendelkező úszótestet,valamint az úszótesthez összekötő egység útján elmozdíthatóancsatlakoztatott szárnyelemeket tartalmaz. A megoldás jellegzetessége,hogy az összekötő egységnek torziós rugója (41) van, a szárnyelem (50)pedig a torziós rugó (41) közbeiktatásával van az úszótesthez (20)hozzáerősítve. ŕ

Description

A találmány tárgya javított menettulajdonságú ultravékony hajótest, amely orr-résszel, középrésszel és farrésszel rendelkező úszótestet, valamint az úszótesthez összekötő egység útján elmozdíthatóan csatlakoztatott számyelemeket tartalmaz.

A hajózás fejlődése során közismertté vált, hogy a hajótestek menettulajdonságait a közegellenállás csökkentésével kedvezőbbé lehet tenni. A túlzottan vékony úszótest azonban már nem rendelkezik megfelelő stabilitással. Ezért a meghatározott szélességű hajótesteket a vízszint alá merülő részén elhelyezett számyelemekkel egészítik ki, amelyek kedvezően befolyásolhatják a hajó menettulajdonságait. A megfelelően tervezett számyelemek ugyanis a hajótest mozgása során részben kiemelik azt a vízből, csökkentve így a közegellenállást, és adott esetben növelik a hajótest stabilitását. Ilyen megoldások ismerhetők meg többek között az US 3.598.076 alapszámú, az US 4.782.779 alapszámú, valamint az US 4.915.048 alapszámú szabadalmi leírásból.

Léteznek olyan változatok is, amelyeknél a számyelemek elfordíthatok, így a hajó sebességétől függően a vezető személy képes megváltoztatni a számyelemek dőlésszögét és ezzel a hajótest siklási helyzetét. Ezen konstrukciókra mutat példát az US 4.579.076 alapszámú, továbbá az US 3.628.486 alapszámú szabadalmi irat is.

A nyilvánosságra jutott konstrukciók hiányossága azonban, hogy a számyelemek - elmozdulásmentes beépítés esetén - a hajótest mozgása során, általában csak egy sebességtartományban működnek megfelelően, míg mozgatható kialakítású számyelemeknél a hajót vezető személy tapasztaltsága és ügyessége nagymértékben befolyásolja a menettulajdonságokat, rossz beállítás esetében pedig a számyelemek megléte kifejezetten hátrányos is lehet.

Kedvezőtlen még az is, hogy a számyelemeket eddig kizárólag egytörzsű, viszonylag széles hajótesttel rendelkező hajókon alkalmazták, így azok kedvező együtthatása csak bizonyos határok között volt érzékelhető.

A találmány szerinti megoldással célunk az ismert hajótestek hiányosságainak kiküszöbölése és olyan változat megalkotása volt, amely a rendkívül kis közegellenállás mellett nagy sebességet, jó vízstabilitást és vízfekvést, továbbá kedvező manőverezési tulajdonságokat tesz lehetővé.

A találmány szerinti megoldáshoz az a felismerés vezetett, hogy ha szélességéhez képest nagyon hosszú és nagy magasságú, azaz ultravékonynak tekinthető úszótestet alakítunk ki, amelyhez sajátos módon, az ismertektől eltérő összekötő egység útján csatlakoztatunk számyelemeket, akkor az igen kis menetellenállás és a hajótest mozgása során a számyelemekből származó kiemelőerők miatt a feladat megoldható.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti javított menettulajdonságú ultravékony hajótest - amely orr-résszel, középrésszel és farrésszel rendelkező úszótestet, valamint az úszótesthez összekötő egység útján elmozdíthatóan csatlakoztatott számyelemeket tartalmaz oly módon van kialakítva, hogy az összekötő egységnek torziós rugója van, a számyelem pedig a torziós rugó közbeiktatásával van az úszótesthez hozzáerősítve.

A találmány szerinti hajótest további ismérve lehet, hogy a számyelemek az úszótest két hosszanti oldalán vannak elrendezve.

A hajótest egy lehetséges kiviteli alakjánál a szárnyelemnek az összekötő egységhez hozzákapcsolható rögzítési zónája, a rögzítési zóna előtt elhelyezkedő mellső számytagja és a rögzítési zóna mögött elhelyezkedő hátsó számytagja van. A mellső számytag működő felülete és a hátsó számytag működő felülete egymástól eltérő nagyságú.

A találmány szempontjából kedvező lehet, ha az összekötő egységnek a torziós rugóhoz csatlakoztatott beállító részegysége van.

A találmány egy másik változatánál az összekötő egységnek fogadófészke és a fogadófészekben elhelyezkedő egy vagy több akasztóidoma van, a torziós rugót egymással párhuzamosan álló hossztengelyű deformálódó erőfelvevő tüskök együttese alkotja, a deformálódó erőfelvevő tuskók egy része az akasztóidomok közé van beillesztve, a számyelem pedig a deformálódó erőfelvevő tuskók közé van befogva.

A hajótest megint eltérő kialakításánál az összekötő egységnek fogadófészke és a fogadófészekben elhelyezkedő egy vagy több akasztóidoma van, a torziós rugót tekercsrugók alkotják, a tekercsrugók egyik vége az összekötő egységhez, másik vége pedig a számyelem rögzítési zónájához van hozzákapcsolva.

A hajótest egy további konstrukciójánál az összekötő, egységnek fogadófészke és a fogadófészekben elhelyezkedő egy vagy több akasztóidoma van, a torziós rugót egy vagy több spirálrugó alkotja, a spirálrugó egyik vége az összekötő egységhez, másik vége pedig a szúnyelem rögzítési zónájához van hozzákapcsolva.

A találmány szerinti hajótestnek számos előnyös tulajdonsága van. Legfontosabb ezek közül, hogy a hosszú, vékony, nyílszerű úszótestek és a számyelemek sajátos kombinációja miatt a sebességtől függően folyamatosan, de önműködően változó merülési mélységű hajótest alakítható ki, amely ultravékony kialakítása következtében, kis közegellenállása miatt gyors, borulásbiztos, mégis jól manőverezhető, kedvező vízfekvésű.

Előnynek kell tekinteni azt is, hogy az úszótestek és a számyelemek újszerű csatlakoztatása miatt a hajótest fedélzeti szintje a hajó álló helyzetében közel van a vízfelszínhez, viszont amikor a hajó utazósebességgel halad, akkor a fedélzeti szint magasan kiemelkedik a vízből. Ezen sajátos adottság következtében a találmány szerinti hajótest különösen jól használható mentőhajóként, mivel álló, azaz mentési helyzetben stabil, vízközeli fedélzete megkönnyíti a vízbe került személy kiemelését, míg nagy sebességű haladása során a vízből magasan kiemelkedő hajótest fedélzetére nehezen csapnak föl a hullámok még abban az esetben is, ha a fedélzetet szegélyező korlát nem túl magas építésű.

További előny, hogy a számyelemek előfeszítése, illetőleg a rugóerő-ellenállás karakterisztikája szükség esetén megváltoztatható, így a hajótest menettulajdon2

HU 222 032 Bl ságai - bizonyos határok között - a hajózott víz adottságainak és a hajózás körülményeinek megfelelően módosíthatók.

Ugyancsak az ismertektől eltérő konstrukciónak köszönhető előny, hogy a hajótest a hullámzásra lényegesen kevésbé érzékeny, mint az ismert változatok. Az önbeálló számyelemek miatt a hajótestnek a hullámzásban mutatkozó bukdácsoló, bólintó mozgása ugyanis lecsökken, mert a hullámzásból eredő vízmozgás a szárnyelemeket elmozdítja és ezzel - pont a hullámzással ellentétes irányba kényszerítve a hajótestet - korrigálja annak a hullámzás miatt kialakuló mozgását.

Előnyként kell értékelni azt is, hogy a jobb menettulajdonságok, de főleg a nagyságrenddel kisebb közegellenállás és a jobb manőverezhetőség következtében a hajótest kisebb teljesítményű motor esetén is olyan jellemzőket nyújt, mint a nagyobb motorral felszerelt hagyományos hajótestek, így a találmány szerinti hajótesttel felszerelt hajók fajlagos üzemeltetési költsége is lényegesen kisebb.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példa kapcsán rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1. ábra a hajótest egy változatának oldalnézeti képe részben metszetben, a

2. ábra az 1. ábra II irányból vett nézete részben metszetben, a

3. ábra az összekötő egység egy változatának oldalnézete részben metszetben, a

4. ábra az összekötő egység egy másik változatának oldalnézete részben metszetben.

Az 1. és a 2. ábrán a találmány szerinti 10 hajótest egy lehetséges változata figyelhető meg. Jól látható, hogy a 10 hajótest itt az egymással megegyező méretű 20 úszótestből és 30 úszótestből áll, amelyeket a 11 összekötő tag kapcsol egymáshoz. A csatlakoztatáson kívül all összekötő tag feladata továbbá, hogy fogadja az ábrákon nem jelölt motort és egyéb kiszolgálóegységeket, valamint teret adjon a legénységnek is. A 20 úszótest a 21 orr-részből, a 22 középrészből és a 23 farrészből van összeállítva, és az általánosan alkalmazott anyagokból, például szálerősítésű műgyantából készül csakúgy, mint a 30 úszótest és a 11 összekötő tag.

Fontos kiemelni, hogy a 20 úszótest hosszúsága és szélessége a hajózott víztől függően széles határok között változhat, így édesvízre szánt 20 úszótest esetén a 10-15 cm-es szélesség 2,5-4 m-es hosszúsággal, tengeri 20 úszótestnél a 10-25 cm szélesség 4-12 m-es hosszúsággal, míg óceáni hajózásra alkalmas 20 úszótestet tekintve a 20-60 cm-es szélesség 10-27 m-es hosszúsággal is párosulhat. Nyilvánvaló, hogy a különböző arányú 20 úszótestek esetében az 50 számyelemek és így a 40 összekötő egységnek a 20 úszótesten történő mélységi elhelyezkedése is eltérő 0,4-3,8 m közé eshet. A kedvező arányok megválasztása azonban minden esetben a cél és az egyéb jellemzők figyelembevételével történik.

Amint az a 2. ábrán látható, a 20 úszótest - és a 30 úszótest mindegyike - el van látva az 50 számyelemekkel. A 20 úszótest 24 külső hosszanti oldalán és belső hosszanti oldalán a 26 fősíkra szimmetrikusan két-két 50 számyelem helyezkedik el úgy, hogy az első két darab 50 számyelem a 20 úszótest 21 orr-részére, míg a hátsó két darab 50 számyelem a 20 úszótest 23 farrészére van felszerelve. A 21 orr-rész 24 külső hosszanti oldalán és a 21 orr-rész 25 belső hosszanti oldalán lévő 50 számyelemek közös 54 tengelyre vannak felfűzve, amely 54 tengely a 21 orr-részbe beerősített 40 összekötő egységben van elforgathatóan beillesztve.

Az 50 számyelem egyébként az 51 mellső szárnytagból, az 53 hátsó számytagból és az azok között elhelyezkedő 52 rögzítési zónából áll, az 54 tengely pedig az 52 rögzítési zónához van csatlakoztatva.

Megfigyelhető az is, hogy az 50 számyelem 51 mellső számytagjának 51 a működő felülete kisebb, mint az hátsó számytag 53a működő felülete. Ez a felületkülönbség méretezési kérdés, és nagysága a hajó méretétől, tervezett menetsebességétől, továbbá a hajózott víz jellemzőitől is függ, így más és más az 50 számyelemek kiképzése és az 51 mellső számytag, valamint az 53 hátsó számytag formája tengeri hajózásra szánt 10 hajótest számyeleme, továbbá folyami vagy tavi hajózásra szolgáló 10 hajótest 50 számyeleme esetében,

Az 1. ábra szerinti 40 összekötő egység 42 fogadófészkében található a 41 torziós rugó, amely ennél a kiviteli alaknál négy darab 44 gumituskó. A 44 gumituskók 45 hossztengelyei egymással és az 50 számyeleme tengelyével is párhuzamosak

A 40 összekötő egység 42 fogadófészkében találhatók a 43 akasztóidomok, amelyek itt a 40 összekötő egységből a 42 fogadófészekbe benyúló lapok. Ezen 43 akasztóidomok mellé vannak behelyezve a 41 torziós rugóként szolgáló 44 gumituskók úgy, hogy egyben az 50 számyelem 52 rögzítési zónáját is közrefogják. A 40 összekötő egység 42 fogadófészke, a 43 akaszt tóidomok és a 44 gumituskók úgy vannak kiképezve, hogy az 50 számyelem 52 rögzítési zónája és az 54 tengely éppen elférjen a 44 gumituskók között kialakuló részben, azaz az 50 számyelem alaphelyzetében a 41 torziós rugó semmilyen eltérítő erőt nem gyakorol az 50 számyelemre.

A találmány szerinti 10 hajótest használatakor az álló helyzetű 10 hajótest 20 úszóteste és 30 úszóteste egyformán merül a vízbe, az 50 számyelemek pedig - amint azt az 1. ábra is mutatja - a vízszintestől elfordítva úgy helyezkednek el, hogy az 50 számyelem mellső számytagja a vízszintes fölött, míg 53 hátsó számytagja a vízszintes alatt van. Az 50 számyelem ezen állapotában az 51a működő felület és az 53a működő felület is kissé előrenéz.

A 10 hajótest megindulásakor a víz és a 10 hajótest közötti relatív sebesség és gyorsulás miatt az 50 számyelem 51 mellső számytagjának 51a működő felületére és 53 hátsó számytagjának 53a működő felületére ható erők miatt az 50 számyelem - az 1. ábrát tekintve - elfordul az óramutató járásával ellentétes irányban, azaz az 50 számyelem igyekszik a vízszinteshez közelebbi pozíciót felvenni. Miközben az 50 számyelem a 41 torziós rugó ellenében elfordul, addig az 50 számyelem helyzete miatt a 10 hajótest emelkedni kezd és a sebes3

HU 222 032 Β1 ség fokozódásával egyre kisebb része marad a víz felszíne alatt. A folyadékkiszorítás csökkenése miatt azonban az 50 számyelemre a 10 hajóteströl ható tömegerők is növekednek. A 10 hajótest kiemelkedése során a felhajtóerő, a tömegerők és a sebesség növekedésé- 5 bői származóan az 50 számyelemekre ható forgatóerők, továbbá a 41 torziós rugóban felhalmozott alakváltozási energia kiegyenlítődik, ekkor az 50 szárnyelem az adott helyzetben marad, és a 10 hajótest már nem emelkedik tovább, csak siklik a vízen. Természete- 10 sen a sebesség változása kihat az erők egyensúlyi helyzetére és ebből adódóan a 10 hajótest kiemelkedésének mértékére is.

A 10 hajótest sebességének csökkenésekor az 50 számyelemekre ható erőkben bekövetkező változás 15 miatt a 40 összekötő egység 41 torziós rugójában felhalmozódott deformációs energia visszatérítő erővé alakul és az 50 számyelem 54 tengelyét, valamint ezen keresztül az 52 rögzítési zónát visszafelé forgatva az 50 számyelem 51 mellső számytagját és 53 hátsó számytagját az 20 - 1. ábrán jelölt helyzetet figyelembe véve az - óramutató járásával megegyező irányban igyekszik forgatni.

A 10 hajótest megállásakor pedig az 50 számyelem visszatér alaphelyzetébe.

A 3. ábrán olyan 40 összekötő egység látható, 25 amelynél a 42 fogadófészekben elhelyezett 41 torziós rugót három darab 47 tekercsrugó alkotja. Az egyes 47 tekercsrugó 47a egyik vége a 40 összekötő egység 42 fogadófészkében elhelyezett 43 akasztóidomhoz van hozzáerősítve, míg a 47 tekercsrugó 47b másik 30 vége az 50 számyelem 52 rögzítési zónájához erősített 46 beállító részegységgel van kapcsolatban. A 46 beállító részegység feladata, hogy a hajózott víz jellemzőinek megfelelően előfeszítést adjon a 41 torziós rugót képező 47 tekercsrugóknak. Látható, hogy az 50 szárny- 35 elem itt is a vízszintestől eltérő döntött alaphelyzetet foglal el, és az is, hogy az 51 mellső számytag 51a működő felülete ebben az esetben is kisebb, mint az 53 hátsó számytag 53a működő felülete.

A 4. ábra csak annyiban tér el az előzőtől, hogy a 40 összekötő egység 42 fogadófészkében elhelyezett torziós rugó itt a 48 spirálrugó. A 48 spirálrugó 48a egyik vége itt is a 42 fogadófészek 43 akasztóidomához csatlakozik, míg 48b másik vége az 50 számyelem rögzítési zónájához van hozzáerősítve. 45

Itt kell megemlíteni, hogy az 50 számyelem előfeszítése nemcsak a 46 beállító részegység segítségével változtatható. Ez a feladat megoldható úgy is, hogy ha a 42 fogadófészekbe különböző rugalmasságú 44 gumituskókat, 47 tekercsrugókat és 48 spirálrugókat te- 50 szünkbe.

Lényeges kiemelni azt is, hogy a 20 úszótest nemcsak katamarán jellegű 10 hajótestekben alkalmazható, elképzelhető olyan változat is, ahol egyetlen 20 úszótest képezi a 10 hajótestet. Ebben az esetben azonban a 55 stabilitás megőrzéséhez a 20 úszótestet megfelelő tőkesúllyal kell ellátni.

Természetesen olyan konstrukció is kialakítható, amelyben a 10 hajótestet éppenséggel három darab 20 úszótest együttese alkotja. 60

A találmány szerinti hajótest jól alkalmazható minden vízben, minden hajótípus esetén, de különösen vitorlás és motoros sport-, valamint hobbihajókhoz, továbbá mentő- és katonai hajókhoz, ahol a jó manőverezhetőség, borulásmentesség és a gyorsaság alapvető követelmény.

Claims (8)

1. SZABADALMIIGÉNYPONTOK

   1. Javított menettulajdonságú ultravékony hajótest, amely orr-résszel, középrésszel és farrésszel rendelkező úszótestet, valamint az úszótesthez összekötő egység útján elmozdíthatóan csatlakoztatott szároyelemeket tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az összekötő egységnek (40) torziós rugója (41) van, a számyelem (50) pedig a torziós rugó (41) közbeiktatásával van az úszótesthez (20) hozzáerősítve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti hajótest, azzal jellemezve, hogy a számyelemek (50, 60) az úszótest (20) két hosszanti oldalán (24,25) vannak elrendezve.
3. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti hajótest, azzal jellemezve, hogy a számyelemnek (50) az összekötő, egységhez (40) hozzákapcsolható rögzítési zónája (52), a rögzítési zóna (52) előtt elhelyezkedő mellső szárnytagja (51) és a rögzítési zóna (52) mögött elhelyezkedő hátsó számytagja (53) van.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti hajótest, azzal jellemezve, hogy a mellső számytag (51) mű- | ködő felülete (51a) és a hátsó számytag (53) működő fe+ Ϊ lülete (53a) egymástól eltérő nagyságú.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hajó- f test, azzal jellemezve, hogy az összekötő egységnek | (40) a torziós rugóhoz (41) csatlakoztatott beállító rész- i egysége (46) van. |
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti hajó- j test, azzal jellemezve, hogy az összekötő egységnek t (40) fogadófészke (42) és a fogadófészekben (42) elhe- ‘ lyezkedő egy vagy több akasztóidoma (43) van, a torziós rugót (41) egymással párhuzamosan álló hossztengelyű (45) deformálódó erőfelvevő tuskók (44) együttese alkotja, a deformálódó erőfelvevő tuskók (44) egy része az akasztóidomok (43) közé van beillesztve, a számyelem (50) pedig a deformálódó erőfelvevő tuskók (44) közé van befogva.
7. 7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti hajótest, azzal jellemezve, hogy az összekötő egységnek (40) fogadófészke (42) és a fogadófészekben (42) elhelyezkedő egy vagy több akasztóidoma (43) van, a torziós rugót (41) tekercsrugók (47) alkotják, a tekercsrugók (47) egyik vége (47a) az összekötő egységhez (40), másik vége (47b) pedig a számyelem (50) rögzítési zónájához (52) van hozzákapcsolva.
8. 8. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti hajótest, azzal jellemezve, hogy az összekötő egységnek (40) fogadófészke (42) és a fogadófészekben (42) elhelyezkedő egy vagy több akasztóidoma (43) van, a torziós rugót (41) egy vagy több spirálrugó (48) alkotja, a *;

   spirálrugó (48) egyik vége (48a) az összekötő egységhez (40), másik vége (48b) pedig a számyelem (50) rögzítési zónájához (52) van hozzákapcsolva.