NL9100231A - Vessel hull construction - has convex bow, and concave stern, rising above water line, and flanked by lobes - Google Patents

Abstract

Vessel construction, e.g. of sea-going speed boat, includes hull (1) with bone section (2) of convex shape, amd stern section (3) of concave shape. Hull centre line (4) rises above water line (6) an dis flanked by lobes (5) below waterline. Design avoids aqua planing action at high speed.

Description

Titel: Vaartuig.Title: Vessel.

De uitvinding heeft betrekking op een vaartuig voorzien van een romp, geschikt om zich snel door water voort te kunnen bewegen.The invention relates to a vessel provided with a hull, capable of moving rapidly through water.

Het is bekend, dat de theoretische maximum-vaarsnelheid (rompsnel-heid) voor vaartuigen met een door het water snijdende romp (deplace-ment-schip) wordt bepaald door de Lwl (Lengte waterlijn).It is known that the theoretical maximum sailing speed (hull speed) for vessels with a water-cutting hull (deputy vessel) is determined by the Lwl (Length waterline).

De pompsnelheid in zeemijl/uur (=knopen) van deplacement-schepen komt overeen met 2,5 * 7 waterlijn lengte in meters'. Zo kan een dergelijk schip met Lwl van 15,00 m. niet sneller varen dan 9*7 knopen.The pumping speed in nautical miles / hour (= knots) of deplacement vessels corresponds to 2.5 * 7 waterline length in meters'. For example, such a ship with Lwl of 15.00 m. Cannot sail faster than 9 * 7 knots.

De gebruikelijke manier om een enkelromps-vaartuig van die afmeting sneller dan haar rompsnelheid te laten varen is om het vaartuig te laten planeren. Hiervoor is een groot geïnstalleerd vermogen, een relatief gering totaal scheepsgewicht, een vlakke bodem in het achterschip en een rechte spiegel die het water gemakkelijk loslaat nodig.The usual way to run a single hull vessel of that size faster than her hull speed is to have the vessel planed. This requires a large installed capacity, a relatively low total ship weight, a flat bottom in the stern and a straight mirror that easily releases the water.

Zo'n planerend vaartuig komt met haar voorschip als het ware uit het water en glijdt op haar vlakke achterkant naar hoge snelheden, wanneer het grote vermogen het vaartuig over de weerstandspiek heeft heen getild (de weerstandspiek bevindt zich nabij de rompsnelheid).Such a planing vessel comes out of the water with its forepeak, and slides on its flat back to high speeds, when the high power has lifted the vessel over the resistance peak (the resistance peak is close to the hull speed).

Bij zeegaande vaartuigen in golven klapt haar 'vliegend schip' op elke golf die ze ontmoet, waardoor het hele vaartuig 'even los' van het wateroppervlak kan komen. Dit leidt weer tot grote versnellingen en harde klappen op de romp door het water. Gevolgen: verlies aan zeewaardigheid en enorme belastingen voor bemanning en schip. Meestal leidt dit tot een snelle aftakening van het betrokken vaartuig.In sea-going vessels in waves, her 'flying ship' flips on every wave she encounters, allowing the entire vessel to 'come loose' from the water's surface. This in turn leads to large accelerations and hard blows to the hull through the water. Consequences: loss of seaworthiness and enormous loads for crew and ship. This usually leads to a rapid delineation of the vessel concerned.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel, een vaartuig te verschaffen voorzien van een romp waarmee sneller dan de theoretisch maximale rompsnelheid kan worden gevaren zonder dat het vaartuig planeert. Hiertoe heeft de romp een voorste deel met convexe vorm en een achterste deel met concave vorm, waarbij de romphartlijn naar het rompachtereinde toe boven de waterlijn uitrijst en wordt geflankeerd door tot onder de waterlijn stekende lobben. Hierdoor wordt energie uit de hekgolf benut en aangewend ter verhoging van de vaarsnelheid van het vaartuig. Daarbij is gebleken dat het noodzakelijke voortstuwingsvermogen voor het verhogen van de snelheid tot waarden in de buurt van de theoretische maximale rompsnelheid niet exponentieel behoeft toe te nemen, zodat de vereiste omvang van de motor beperkt blijft. Het is nu zelfs mogelijk sneller te varen dan de theoretisch maximale rompsnelheid. Voorts verheft de romp zich bij de hogere vaarsnelheden nauwelijks uit het water, waardoor het vaartuig zeewaardig, stabiel en goed bestuurbaar blijft.The object of the present invention is to provide a vessel with a hull with which it is possible to sail faster than the theoretical maximum hull speed without the vessel planing. To this end, the hull has a convex-shaped front portion and a concave-shaped rear portion, the hull centerline extending above the hull back end above the waterline and flanked by lobes extending below the waterline. As a result, energy from the stern wave is used and used to increase the sailing speed of the vessel. It has been found that the necessary propulsion power to increase speed to values close to the theoretical maximum hull speed need not increase exponentially, so that the required size of the engine is limited. It is now even possible to sail faster than the theoretical maximum hull speed. Furthermore, the hull barely rises out of the water at higher sailing speeds, so that the vessel remains seaworthy, stable and easy to steer.

Ook vertoont de romp nauwelijks vertrim (achteroverhellen bij snel varen). Bij minder rustige zee snijdt de romp daarom door de golven in plaats van erop te slaan of te beuken, zodat er minder gevaar is voor schade aan de romp, terwijl de bewegingen van het vaartuig comfortabeler zijn. Hierdoor kan een vaartuig met een romp overeenkomstig de uitvinding vergeleken met de huidige snelvarende, planerende vaartuigen een hogere snelheid bij zwaar weer aanhouden. Voorts kan oa door het geringere noodzakelijke motorvermogen en het feit dat het vaartuig niet hoeft te planeren het gewicht laag blijven, hetgeen resulteert in een betere wendbaarheid en hoger acceleratievermogen in vergelijking met huidige snelvarende, planerende vaartuigen.Also, the hull hardly shows any delay (leaning back when sailing fast). Therefore, in less calm seas, the hull cuts through the waves instead of hitting or pounding them, so there is less risk of damage to the hull, while the vessel's movements are more comfortable. As a result, a vessel with a hull according to the invention can maintain a higher speed in severe weather compared to the current fast-sailing, planing vessels. Furthermore, due to the less necessary engine power and the fact that the vessel does not have to plan, the weight can remain low, which results in better maneuverability and higher acceleration power compared to current fast-sailing, planing vessels.

Het verdient de voorkeur, het voorschip van de romp de grootste waterverplaatsing te geven in vergelijking met het achterschip. Hierdoor komt het drukpunt van de romp in vergelijking met gebruikelijke snelvarende schepen ver naar voren te liggen, waardoor de kans dat de boeg in de golven duikt aanzienlijk wordt verkleind. Een dergelijke voorlijke ligging van het drukpunt is bij de huidige snelvarende vaartuigen onmogelijk.It is preferable to give the foreship of the hull the greatest displacement compared to the stern. This puts the hull's pressure point far ahead compared to conventional fast-sailing ships, greatly reducing the chances of the bow diving into the waves. Such an initial location of the pressure point is impossible in today's fast-sailing vessels.

Voorts verdient het de voorkeur, dat van het achterste, concave deel van de romp de kromming van de verticaal op hartlijn romp kleiner is dan 12 graden, en dat de vertikaal op hartlijn romp naar achteren toe na boven de waterlijn te zijn uitgekomen naar de waterlijn terugbuigt. Hierdoor blijft de grenslaagstroming aanliggen en wordt de meeste energie uit de hekgolf gehaald, zodat de toename van de vaarsnelheid het grootst is.Furthermore, it is preferred that of the rear concave portion of the hull, the curvature of the hull vertically on centerline is less than 12 degrees, and that the hull vertically on centerline after the above the waterline be extended to the waterline. bends back. As a result, the boundary layer flow remains in place and most of the energy is extracted from the stern wave, so that the increase in sailing speed is greatest.

Het verdient eveneens de voorkeur, dat de afstand tussen de hartlijnen van de lobben op het uiterste achterste spant van de romp is gelegen in het gebied van 80% - %% van de grootste breedte op de waterlijn. Ook hierdoor wordt de meeste energie onttrokken aan de hekgolf.It is also preferred that the distance between the centerlines of the lobes on the extreme rear rafter of the hull be in the region of 80% -% of the greatest width on the waterline. This also removes most of the energy from the stern wave.

Gebleken is, dat de romp volgens de uitvinding het beste voldoet wanneer de romplengte op de waterlijn is gelegen in het gebied tussen 10 m. en 75 m., de breedte op de waterlijn is gelegen in het gebied tussen 3 m. en 11,5 m., de verhouding lengte waterlijn / breedte waterlijn is gelegen in het gebied tussen 3*7 en 6,7* de verhouding lengte waterlijn/ 3/ waterverplaatsing is gelegen in het gebied tussen 5*2 en 6,6, de langsscheepse afstand van het drukkingspunt in vlak water bij trim = 0,0 m. tussen halve Lwl en 6/ van de Lwl voor halve Lwl is gelegen^ en wanneer de Lwl op hartlijn schip in vlak water bij trim = 0,0 m. en geen vaart door het water is gelegen in het gebied tussen de 80% en 90% van de totale Lwl.It has been found that the hull according to the invention is best suited when the hull length on the waterline is in the area between 10 m. And 75 m., The width on the water line is in the area between 3 m. And 11.5. m., the ratio length waterline / width waterline is located in the area between 3 * 7 and 6.7 * the ratio length waterline / 3 / displacement is located in the area between 5 * 2 and 6.6, the longitudinal distance of the point of pressure in flat water at trim = 0.0 m. lies between half Lwl and 6 / of the Lwl for half Lwl ^ and when the Lwl ships on centerline in flat water at trim = 0.0 m and no speed through the water is located in the area between 80% and 90% of the total Lwl.

In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van enkele voorkeursuitvoeringsvormen, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen. Hierbij toont:In the following the invention will be further elucidated on the basis of some preferred embodiments, with reference to the annexed drawings. Hereby shows:

Fig. 1 een perspectivisch onderaanzicht van een romp volgens de onderhavige ui tvinding,Fig. 1 is a perspective bottom view of a hull according to the present invention,

Fig. 2 een zijaanzicht in langsdoorsnede over de hartlijn van de romp van fig. 1.Fig. 2 is a side view in longitudinal section along the axis of the hull of FIG. 1.

Fig. 3 een spantenplan van een romp volgens de onderhavige uitvinding.Fig. 3 a truss plan of the hull of the present invention.

In fig. 1 wordt getoond, hoe de vorm van de romp 1 overgaat van een convex voorschip 2 naar een concaaf achterschip 3· Daarbij welft de romphartlijn 4 naar de rompachterzijde toe omhoog, en wordt aan de rompachterzijde geflankeerd door lobben 5. 5'· Deze vorm van het achterschip 3 is nogmaals te zien in fig. 2. Daaruit valt duidelijk af te leiden, dat de romphartlijn naar het rompachtereinde toe tot boven de waterlijn uitrijst. Voorts is de kromming van deze hartlijn kleiner dan 12 graden, en buigt naar achteren toe na boven de waterlijn 6 te zijn uitgekomen naar de waterlijn 6 terug. De afstand tussen het laagste punt der lobben 5. 5' is gelegen in het gebied van 80% - 95% van de breedte waterlijn op het uiterste achterste spant (spant 0).Fig. 1 shows how the shape of the hull 1 transitions from a convex foreship 2 to a concave stern 3. This form of the stern 3 can be seen again in Fig. 2. From this it can clearly be deduced that the hull centerline rises above the hull aft end above the waterline. Furthermore, the curvature of this centerline is less than 12 degrees, and bends backward after rising above the waterline 6 back to the waterline 6. The distance between the lowest point of the lobes 5.5 'is in the range of 80% - 95% of the waterline width on the extreme rear truss (truss 0).

Over de hele romplengte wordt een grenslaagstroming in stand gehouden, en het achterschip onttrekt energie aan de hekgolf, die daardoor minder geprononceerd is dan gebruikelijk.Across the entire hull length, a boundary layer flow is maintained, and the stern draws energy from the stern wave, which is therefore less pronounced than usual.

Het in fig. 3 getoonde spantenplan behelst een rompvorm behorende tot de onderhavige uitvinding. Fig. 3 geeft equidistante spanten weer van een romp met Lwl= 15,0 m., Bwl (breedtewaterlijn) = 4,42 m., diepgang = 1,25 m·. waterverplaatsing = 22,6 m^. In Tabel I wordt nadere informatie gegeven over de vorm van zes specifieke equidistane spanten 11 - 16 van het in fig 3 getoonde spantenplan. Hiertoe wordt per spant de vorm gedefinieerd door een serie 3e graads polynomen. Van deze vorm mag binnen een zeker tolerantiegebied worden afgeweken. Ook kan de spantvorm binnen zekere grenzen gebruikt worden voor andere romplengten, door lineair extrapoleren. Ook fig. 3 toont duidelijk, dat de romphartlijn boven de waterlijn stijgt en wordt geflankeerd door tot onder de waterlijn stekende lobben.The truss plan shown in Fig. 3 includes a hull shape pertaining to the present invention. Fig. 3 shows equidistant rafters of a hull with Lwl = 15.0 m., Bwl (width waterline) = 4.42 m., Draft = 1.25 m. displacement = 22.6 m ^. Table I provides further information on the shape of six specific equidistane trusses 11-16 of the truss plan shown in Figure 3. For this purpose the shape is defined per truss by a series of 3rd degree polynomials. This shape may be deviated from within a certain tolerance range. The truss shape can also be used within certain limits for other hull lengths, by linear extrapolation. Fig. 3 also clearly shows that the trunk centerline rises above the waterline and is flanked by lobes extending below the waterline.

Het effect van de romp volgens de uitvinding kan worden geïllustreerd aan de hand van het volgende voorbeeld: Modelproven hebben aangetoond, dat voor een bekend snelvarend vaartuig met een gebruikelijke niet-planerende romp met totale Lwl = 15.0 m. de maximale vaarsnel-heid 9.7 knopen is en de romp daarbij ongeveer 10° achterover helt. Voor een vaartuig met een romp overeenkomstig de uitvinding met totale Lwl = 15,0 m. en een vergelijkbare waterverplaatsing, bestuurbaarheid, stabiliteit en vergelijkbare motorprestaties is de maximale vaarsnelheid 18 knopen, waarbij slechts 2,5° helling achterover is gemeten.The effect of the hull according to the invention can be illustrated by the following example: Model tests have shown that for a known fast sailing vessel with a conventional non-planing hull with total Lwl = 15.0 m. The maximum sailing speed is 9.7 knots. and the hull is inclined backwards about 10 °. For a vessel with a hull according to the invention with a total Lwl = 15.0 m. And a comparable water displacement, steerability, stability and comparable engine performance, the maximum sailing speed is 18 knots, with only a 2.5 ° tilt backwards being measured.

Hoewel de uitvinding is beschreven aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen, dient het duidelijk te zijn dat de uitvinding zich niet hiertoe beperkt. Ook andere uitvoeringen zijn mogelijk die behoren tot het kader zoals gedefinieerd in de hiernavolgende conclusies.Although the invention has been described with reference to preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited thereto. Other embodiments which are within the scope as defined in the following claims are also possible.

Claims (6)

1. Vaartuig voorzien van een romp (1), met het kenmerk, dat de romp is voorzien van een voorste deel (2) met convexe vorm en een achterste deel (3) met concave vorm, waarbij de romphartlijn (4) naar het rompachtereinde toe boven de waterlijn (6) uitrijst en is geflankeerd door tot onder de waterlijn stekende lobben (5).Vessel provided with a hull (1), characterized in that the hull has a front part (2) with a convex shape and a rear part (3) with a concave shape, with the hull centerline (4) towards the hull aft end rises above the waterline (6) and is flanked by lobes (5) protruding below the waterline. 2. Romp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de waterver-plaatsing van het voorschip (2) groter is dan die van het achterschip (3).Hull according to claim 1, characterized in that the displacement of the fore ship (2) is greater than that of the stern (3). 3. Romp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat van het achterste, concave deel (3) van de romp (1) de kromming van de verticaal op hartlijn romp kleiner is dan 12 graden, en dat de vertikaal op hartlijn romp (4) naar achteren toe na boven de waterlijn (6) te zijn uitgekomen naar de waterlijn terugbuigt.Hull according to claim 1 or 2, characterized in that of the rear, concave part (3) of the hull (1), the curvature of the vertical on centerline hull is less than 12 degrees, and that the vertical on centerline hull (4) backwards after bending above the waterline (6) back to the waterline. 4. Romp volgens conclusie 1, 2 of 3* met het kenmerk, dat de dwarsscheepse afstand tussen de hartlijnen der lobben (5) op het uiterste achterste spant (spant 11) is gelegen in het gebied van 80% - 95# van de grootste breedte op de waterlijn.Hull according to claim 1, 2 or 3 *, characterized in that the transverse distance between the center lines of the lobes (5) on the extreme rear truss (truss 11) is in the region of 80% - 95 # of the largest width on the waterline. 5· Romp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de romplengte op de waterlijn (6) is gelegen in het gebied tussen 10 m. en 75 m., dat de breedte op de waterlijn is gelegen in het gebied tussen 3 m. en 11,5 m., dat de verhouding lengte waterlijn/breedte waterlijn is gelegen in het gebied tussen 3.7 en 6,7. dat de verhouding lengte waterlijn/^/ waterverplaatsing'" is gelegen in het gebied tussen 5,2 en 6,6, dat de langsscheepse afstand van het drukkingspunt in vlak water bij trim = 0,0 m. tussen halve Lwl en 6% van de Lwl voor halve Lwl is gelegen en dat de Lwl (Lengte waterlijn) op hartlijn schip in vlak water bij trim = 0,0 m. en geen vaart door het water is gelegen in het gebied tussen de 80# en 90# van de totale Lwl.Hull according to one of the preceding claims, characterized in that the hull length on the waterline (6) is in the area between 10 m and 75 m, the width on the water line is in the area between 3 m. and 11.5 m., that the ratio waterline length / waterline width is in the range between 3.7 and 6.7. that the ratio waterline / ^ / displacement length is in the range between 5.2 and 6.6, that the longitudinal distance from the point of compression in flat water at trim = 0.0 m. between half Lwl and 6% of the Lwl for half Lwl is located and that the Lwl (Length waterline) on centerline ship in flat water at trim = 0.0 m. and no speed through the water is located in the area between 80 # and 90 # of the total Lwl. 6. Romp voor een vaartuig volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor een vaartuig met een Lwl gelegen in het gebied van 10 - 20 m. de vorm van een deel hiervan binnen een tolerantiegebied tussen + 10 cm. en - 10 cm. wordt bepaald door zes achter elkaar gelegen equidistante spanten (11 - 16) die worden opgespannen door een reeks vloeiend in elkaar overgaande lijnen die worden bepaald door 3© graads polygonale functies, waarvan de termen a - d voor elk van die spanten zijn gegeven in Tabel I.Hull for a vessel according to any one of the preceding claims, characterized in that for a vessel with an Lwl located in the range of 10 - 20 m. The shape of a part thereof within a tolerance range between + 10 cm. and - 10 cm. is defined by six consecutive equidistant rafters (11 - 16) spanned by a series of smoothly flowing lines defined by 3 graad degree polygonal functions, the terms a - d of which for each of those rafters are given in Table I.