DE1456238A1 - Boat hull - Google Patents
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Description
Bootsrumpf. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bootsrumpf mit einem Kiel, der eine Längsbezugslinie bildet, und einem unteren Teil, dessen Gestalt im wesentlichen v-förmig ist, Wobei der Rumpf mit Gleitflächen ausgebildet ist.Boat hull. The present invention relates to a boat hull with a keel forming a longitudinal reference line and a lower part of which Shape is essentially V-shaped, the fuselage being designed with sliding surfaces is.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Rumpfform, die bei sehr hohen Geschwindigkeiten eine sichere Führung ermöglicht und bei der selbst bei diesen hohen Geschwindigkeiten praktisch kein Spritzwasser auftritt. Bootsrümpfe vom Gleittyp werden sehr häufig für Vergnügungsrennboote und Vorpostenboote der marine verwendet.The purpose of the invention is to create an improved hull shape, which enables safe guidance at very high speeds and when practically no water spray occurs even at these high speeds. Boat hulls of the slide type are very common for pleasure boats and outpost boats marine used.
Bei derartigen Schiffen ist es wünschenswert, daß das Schiff bei hohen
Geschwindigkeiten eine schmalere wirksame Breite und bei niedrigen Geschwindigkeiten
zwecks guter Stabilität eine größere Breite besitzt. Erfahrungsdaten zeigen, daß
bei allen Geschwindigkeiten die bestmögliche Stabilität erreicht werden kann, wenn
die Schiffsbreite im Effekt gemäß folgender Formel als Funktion der Schiffsgeschwindigkeit
abnimmt:
wobei
Durch die USA-Patentschrift 2 044 771 ist ein Schwimmkörper mit sich in Längsrichtung erstreckenden Streifen bekannt, deren Oberflächengestalt schwerwirkende Bremsprobleme aufwirft. Solche Streifen schaffen keine wirkungsvollen Tragflächen, die einen einstellbaren Stützeffekt bewirken.U.S. Patent 2,044,771 includes a float longitudinally extending strips known, their surface shape causes severe braking problems. Such strips do not create effective ones Airfoils that provide an adjustable support effect.
Durch die USA-Patentschrift 2 887 987 ist ferner ein Bootsrumpf bekannt geworden, der auf jeder Seite des Kiels nur eine Gleitfläche vorsieht. Hierbei kann also bei wachsender Fahrt des Bootes keine gleichmäßige Abnahme der wirksamen größten Schiffbreite gegenüber der Wasseroberfläche eintreten. Ferner besitzt dieser bekannte Bootskörper keinen konstanten Querschnitt ab Mittelschiff bis zum Spiegel. Aufgabe der Erfindung ist esq die Nachteile der bisherigen Konstruktionen zu vermeiden und einen einfachen Bootsrumpf zu schaffen, bei dem die wirksame Schiffsbreite als Funktion der Schiffsgeschwindigkeit sogar unter normalem Seegang reduziert wird und bei dem gleichzeitig der Anstellwinkel des Schiffes oberhalb der bei kleinstem Schleppwiderstand gegebenen Gleitgeschwindigkeit im wesentlichen konstant auf einem erwünschten Wert gehalten wird.A boat hull is also known from US Pat. No. 2,887,987 which provides only one sliding surface on each side of the keel. Here can so with increasing speed of the boat there is no uniform decrease in the effective largest Enter the ship's breadth opposite the water surface. Furthermore, this has known The hull does not have a constant cross-section from the nave to the transom. task The invention is esq to avoid the disadvantages of the previous designs and to create a simple boat hull in which the effective width of the ship as a function the ship's speed is reduced even under normal sea conditions and where at the same time the angle of attack of the ship above that with the lowest drag resistance given sliding speed substantially constant at a desired value is held.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Bootsrumpf der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß am unteren Teil eine Anzahl von Paaren längsverlaufender Gleitflächen mit glatter, ungebrochen konkaver Krümmung vorhanden sind, die in symmetrischen, einander gegenüberliegenden Paaren angeordnet sind, welche die Schenkel der V-Form bilden, sich im wesentlidwn vom Bug bis zum Heckspiegel des Bootsrumpfes erstrecken und durch eine Anzahl von Kanten in Form von Rippen voneinander getrennt sind, wobei die Schenkel der V-Form die tote Steigung des Rumpfes festlegen und die unteren Enden der Gleitflächen mit der toten Steigung verhältnismäßig kleine Eintrittswinkel bilden, wogegen die Oberenden der Gleitflächen mit der toten Steigung Austrittswinkel bilden, die verhältnismäßig groß im Vergleich zu den Eintrittswinkeln sind.This object is achieved according to the invention with a hull of the type mentioned above characterized in that at the lower part a number are available from pairs of longitudinal sliding surfaces with smooth, unbroken concave curvature which are disposed in symmetrical opposite pairs which the legs of the V -Form, extend essentially from the bow to the transom of the boat hull and are separated from one another by a number of edges in the form of ribs, the legs of the V-shape defining the dead slope of the hull and the lower ends of the sliding surfaces with the The dead slope form relatively small entry angles, whereas the upper ends of the sliding surfaces with the dead slope form exit angles which are relatively large compared to the entry angles.
Aufgrund der Gleitflächen auf jeder Seite des Bootsrumpfes, die ungefähr vom Bug bis zum Heck verlaufen, wird -das Schiff bei Geschwindigkeitserhöhung automatisch aus dem Wässer gehoben so daß dadurch die Schiffsbreite wirkungsvoll verringert wird. Diese Hubwirkung hebt den Rumpf an, so daß der Anstellwinkel ziemlich konstant bleibt, wenn die minimale Schleppwiderstandsgeschwindigkeit einmal erreicht worden ist. Zusätzlich zu minimalem Widerstand und der bei hohen Geschwindigkeit erzielten ausgezeichneten Stabilität tritt im wesentlichen kein vom Boot erzeugtes Spritzwasser auf,, was sehr zu einer ruhigen Fahrt beiträgt. Aufgrund der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielten Stabilität worden die in bisherigen Booten bei hohen Geschwindigkeiten auftretenden Stoßbelastungen stark vermindert. Außerdem ist der Gesamtwirkungsgrad des Bootes beträchtlich erhöht, so daß bei gegebenem Antrieb viel höhere Geschwindigkeiten möglich sind. Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die gekrümmten Flächen glatte Konturen mit einer im wesentlichen größeres Krümmung an den Oberenden als an ihren Unterenden haben. Der Rumpf ist ungefähr vom Mittschiff bis zum Heck einflächig. Die Rippen und Gleitflächen verlaufen vom Bug bis zum Heck des Schiffes und bilden eine Anzahl von Wasserabzugsrinnen längs der Gesamtlänge des Rumpfes. Von Mittschiffs an erstrecken sich die Rippen sowohl waagerecht als auch senkrecht parallel zum Kiel nach hinten: Die Gleitflächen haben einen verhältnismäßig kleinen Eintrittswinkel (an der unteren Kante) und einen verhältnismäßig großen Austrittswinkel (an ihrer oberen Kante), wodurch eine wirksame Hubfläche zum Anheben des Boots aus dem Wasser bei Geschwindigkeitserhöhung mit minimaler Turbulenz an den Graten entsteht. Durch den großen Austrittswinkel wird das Wasser nach unten und hinten geworfen, wodurch sehr wenig Spritzwasser entsteht. Die Gleitflächen bilden mithin das Wasser nach unten schiebende Rillenp Wodurch der Bootsrumpf im Wesentlichen gleichmäßig aus dem Wasser angehoben Wird! wenn sich seine Gleitgeschwindigkeit über die minimale Schleppwiderstandsgeschwindigkeit erhöht.Due to the sliding surfaces on each side of the boat hull that is approximately run from bow to stern, the ship will -the speed increase automatically lifted out of the water so that this effectively reduces the width of the ship will. This lifting action lifts the fuselage so that the angle of attack is fairly constant remains once the minimum drag speed has been reached is. In addition to minimal drag and that achieved at high speed excellent stability, there is essentially no water splash generated by the boat on ,, which contributes a lot to a smooth ride. Due to the inventive Device stability has been achieved those in previous boats The shock loads occurring at high speeds are greatly reduced. aside from that the overall efficiency of the boat is increased considerably, so that for a given Drive much higher speeds are possible. Refinements of the invention consist in that the curved surfaces have smooth contours with an essentially have greater curvature at the upper ends than at their lower ends. The hull is approximately from the midship to the stern on a single surface. The ribs and sliding surfaces run from the bow to the stern of the ship and form a number of drainage channels along the entire length of the trunk. The ribs extend from midships both horizontally and vertically parallel to the keel to the rear: the sliding surfaces have a relatively small entry angle (at the lower edge) and one relatively large exit angle (at its upper edge), making an effective Lifting surface for lifting the boat out of the water when increasing speed minimal turbulence at the ridges. Due to the large exit angle the water thrown down and back, creating very little splash. the Sliding surfaces therefore form grooves that push the water downwards The boat hull is essentially raised evenly out of the water! If its sliding speed increases above the minimum drag speed.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung hervor.Embodiments of the invention are shown below with reference to the drawing explained. The drawing and its description provide further advantages and features of the invention.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bootsrumpfes; Figur 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Figur 3 ist eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Figur 4 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der bei d.er erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Gleitflächen; Figur 5 ist ein Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Catamaranrumpfes; Figur 6 stellt eine dritte Ausführungsform der Erfindung dar unter Verwendung eines Bootsrumpfes mit einer konvexen toten Steigung; Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Bootsrumpfes mit einer konkaven toten Steigung.Figure 1 shows a preferred embodiment of an inventive Boat hull; Figure 2 is a cross section taken along line 2-2 in Figure 1; Figure 3 Figure 3 is a side view of the preferred embodiment of the invention; Figure 4 is a schematic diagram to explain the device according to the invention sliding surfaces used; Figure 5 is a cross section through a second embodiment of the invention using a catamaran hull; Figure 6 represents a third embodiment of the invention using a boat hull with a convex dead slope; Figure 7 is a cross-section through a fourth Embodiment of the invention using a boat hull with a concave dead slope.
Zn den Fig. 1 bis 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Bauch des Bootsrumpfes 10 ist in eine Anzahl von gekrümmten Gleitflächen 12a bis 14a und 12b bis 14b mit glatter' kontinuierlicher Krümmung aufgeteilt. Diese Gleitflächen sind durch Rippen 16 mit vorzugsweise scharfen Kanten voneinander getrennt. Die Rippen 16 und Gleitflächen 12 - 14 erstrecken sich im wesentlichen vom Bug bis zum Heck des Bootsrumpfes 1Q. Von ungefähr mittschiffs bis zum Heck verläuft der Rumpf einflächig, wobei die Rippen 16 und die Gleitflächen 129 14 im wesentlichen einen konstanten-Querschnitt besitzen und längs Achsen verlaufen, die sowohl senkrecht als auch waagerecht parallel zum Kiel liegen. Der Bootsrumpf 10 besitzt einen flachen Kiel 17 und einen toten Steigungswinkel A, der verhältnismäßig steil ist. Die Gleitflächen 12a bis 14a und 12b bis 14b haben verhältnismäßig flache Eintrittswinkel B9 wobei der Eintrittswinkel irgendeiner Gleitfläche als der zwischen der Tangente am unteren Ende dieser Gleitfläche und der toten Steigung gebildeten Winkel definiert ist (siehe Fig. 4). Die Form der Gleitflächen 12b bis 14b entspricht im wesentlichen derjenigen der Gleitflächen 12a bis 14a.1 to 4 is a preferred embodiment of the invention shown. The belly of the boat hull 10 is formed into a number of curved sliding surfaces 12a to 14a and 12b to 14b divided with smooth 'continuous curvature. These Sliding surfaces are separated from one another by ribs 16 with preferably sharp edges. The ribs 16 and sliding surfaces 12-14 extend substantially from the bow to to the stern of the boat hull 1Q. It runs from about midships to the stern Fuselage with one surface, the ribs 16 and the sliding surfaces 129 14 essentially have a constant cross-section and are along axes that are both perpendicular as well as lying horizontally parallel to the keel. The boat hull 10 has a flat one Keel 17 and a dead angle of incline A, which is relatively steep. The sliding surfaces 12a to 14a and 12b to 14b have relatively flat entry angles B9 where the entry angle of any sliding surface other than that between the Tangent angle formed at the lower end of this sliding surface and the dead slope is defined (see Fig. 4). The shape of the sliding surfaces 12b to 14b corresponds to FIG essentially that of the sliding surfaces 12a to 14a.
Die Gleitflächen 12a9 12b; 13a' 13b; und 143, 14b haben die Austrittswinkel C3 wobei der Austrittswinkel irgendeiner Gleitfläche als der zwischen der Tangente am oberen Ende der Gleitfläche und der toten Steigung gebildete Winkel definiert ist siehe Fig. 4). Die Austrittswinkel C sind größer als die Eintrittswinkel B und befinden sich an den Gleitflächenenden mit größerer Krümmung. Die Anwendung dieser verhältnismäßig flachen Eintrittswinkel und verhältnismäßig großen Austrittswinkel erhöht den zustandekommenden Hub wesentlich, ohne daß dadurch eine Turbulenzvergrößerung aufgrund des über die Kanten der Rippen nach unten und hinten fließenden Wassers hervorgerufen wird. Dieser grosse Schub nach unten erhöht die Hubwirkung beträchtlich, so daß der Bootsrumpf bei Geschwindigkeitserhöhung rasch aus dem Wasser angehoben wird. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse ist es günstig, die Austrittswinkel der unteren Gleitflächen, auf welchen der Bootsrumpf bei höheren Geschwindigkeiten aufliegt, größer zu gestalten als jene der oberen Gleitflachen, die nur bei niedrigen Geschwindigkeiten mit der Wasserfläche in Berührung sind. Versuche mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigten, daß sich mit einem Eintrittswinkel B = 18o für jede der Gleitflächen, einem toten Steigungswinkel A m 27o und Austrittswinkeln C von 570, 52o und 47°, für die Gleitflächen '12a, 12b; 1392 13b; bzw. 14a, 14b ausgezeichnete Ergebnisse erzielen lassen.The sliding surfaces 12a9 12b; 13a '13b; and 143, 14b have the exit angles C3, the exit angle of any sliding surface being defined as the angle formed between the tangent at the upper end of the sliding surface and the dead slope (see Fig. 4). The exit angles C are larger than the entry angles B and are located at the ends of the sliding surface with a greater curvature. The use of these relatively flat entry angles and relatively large exit angles increases the resulting stroke significantly without causing an increase in turbulence due to the water flowing downwards and backwards over the edges of the ribs. This large downward thrust increases the lifting effect considerably, so that the boat hull is quickly lifted out of the water when the speed increases. To achieve optimal results, it is beneficial to make the exit angles of the lower sliding surfaces, on which the boat hull rests at higher speeds, larger than those of the upper sliding surfaces, which are only in contact with the water surface at low speeds. Tests with an embodiment according to the invention showed that with an entry angle B = 18o for each of the sliding surfaces, a dead angle A m 27o and exit angles C of 570, 52o and 47 °, for the sliding surfaces' 12a, 12b; 1392 13b; and 14a, 14b can achieve excellent results.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist wie folgt: Wenn sich das Boot anfänglich im Wasser bewegt, verläuft die Wasserlinie nächst dem oberen oder Austrittswinkelabsc-hnitt der Gleitflächen 14a und 14b. Kommt das Boot jetzt in Fahrt, so wird das Wasser von allen Gleitflächen nach unten geschoben und längs dieser Flächen zum Bootshecw; abgeleitet. Bei Geschwindigkeitserhöhung hebt dieser längs der Gleitflächen erzeugte Hub den Bootsrumpf in seiner Gesamtlänge aus dem Wasser. Bei- weiter Geschwindigkeitserhöhung wird der Rumpf so weit angehoben, bis die Gleitflächen 14a und 14b vollkommen außerhalb des Wassers sind. Die Gleitwirkung wird nun von den restlichen Gleitflächen übernommen. Wird die Geschwindigkeit weiter erhöht, so wird der Bootsrumpf endlich nur von den Gleitflächen 12a und 12b getragen. Die Verwendung von drei oder vier Gleitflächen auf jeder Seite des gewöhnlichen Bootsrumpfes hat sich als durchaus zufriedenstellend erwiesen. Es können jedoch mehr Gleitflächen verwendet werden, wenn dies in @:.nem bestimmten Anwendungsfall notwendig sein sollte. Die einzige Einschränkung in dieser Hinsicht besteht darin, daß nicht so viele Gleitflächen verwendet werden sollen, daß die Turbulenzverluste merklich ansteigen.The operation of the invention is as follows: When the boat initially moved in the water, the waterline runs next to the upper or exit angle section the sliding surfaces 14a and 14b. If the boat starts moving, the water will be pushed down from all sliding surfaces and along these surfaces to the boat hitch; derived. When the speed increases, this lifts along the sliding surfaces Lift the entire length of the boat hull out of the water. With a further increase in speed the fuselage is raised until the sliding surfaces 14a and 14b are completely outside of the water. The sliding effect is now taken over by the remaining sliding surfaces. If the speed is increased further, the boat hull is finally only supported by the Sliding surfaces 12a and 12b carried. The use of three or four sliding surfaces on each side of the ordinary boat hull has been found to be entirely satisfactory proven. However, more sliding surfaces can be used if this is done in @ :. nem certain Use case should be necessary. The only caveat in this regard, is that not so many sliding surfaces are used should that the turbulence losses increase noticeably.
Wie bereits festgestellt, verlaufen die Rippen 16 vom Bug bis zum Heck des Bootes. Sie sollten sich zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades im wesentlichen ungefähr von Rumpfmitte bis zum 'Heckspiegel 20 parallel zur Kielmittellinie erstrecken.As already stated, the ribs 16 run from the bow to the Stern of the boat. In order to achieve maximum efficiency in the essentially approximately from the center of the hull to the transom 20 parallel to the center line of the keel extend.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung bei einem Katamaran dargestellt. Unter Verwendung der Ausführungsform von Fig. 3 wird eine Anzahl von gekrümmten Gleitflächen 25 benutzt, welche bei erhöhter Bootsgeschwindigkeit die Hubflächen bilden. Die Wirkungsweise ist ähnlich der in Verbindung mit der Aus-Führungsform von Fig. 1' 2 und 3 beschriebenen.In Fig. 5 is a cross section through the arrangement according to the invention shown on a catamaran. Using the embodiment of FIG. 3 a number of curved sliding surfaces 25 are used, which with increased boat speed form the lifting surfaces. The mode of action is similar to that in connection with the execution form 1 '2 and 3 described.
Die Fig. 6 und 7 stellen erfindungsgemäße Ausführungsformen mit einem konvexen bzw. konkaven toten Steigungswinkel dar. Gemäß Fig. 6 bilden die gekrümmten Gleit-Flächen 25, die denen in den anderen Ausführungsformen ähneln, einen konvexen Steigungswinkel 28. In der Ausführungsform in Fig. 7 bilden die Gleitflächen 25 eine konkave tote Steigung 29.6 and 7 represent embodiments of the invention with a convex or concave dead angle. According to FIG. 6, the curved Sliding surfaces 25, which are similar to those in the other embodiments, have a convex one Angle of inclination 28. In the embodiment in FIG. 7, the sliding surfaces 25 form one concave dead slope 29.
Versuche haben ergeben, daß mit drei oder vier Gleitflächen ein optimaler Effekt erzielt wird, Wobei der Bootsrumpf einen ungefähren toten Steigungswinkel von hat. Gleitflächen mit einem Eintrittswinkel von ungefähr inbezug auf die tote Steigung und einem Austrittswinkel von 57o + 8 0 inbezug auf die tote Steigung im einflächigen Abschnitt des Bootsrumpfes ergeben bei hohen Geschwindigkeiten in rauher See ausgezeichnete Leistungen.Tests have shown that an optimal effect is achieved with three or four sliding surfaces, whereby the boat hull has an approximate dead angle of incline of Has. Sliding surfaces with an entry angle of approximately in relation to the dead slope and an exit angle of 57o + 8 0 in relation to the dead slope in the single-surface section of the boat hull result in excellent performance at high speeds in rough seas.
Die Ausführungsformen der Zeibhnung stellen nur verschiedene Beispiele dar, auf welche die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt werden kann. Aus der grundlegenden Konstruktion können je nach Bedarf ohne weiteres Abwandlungen zur.A npassurig an eine Vielzahl von Anwendungen hergeleitet werden. Als Anwendung der Erfindung sind alle Möglichkeiten zu bezeichnen, zur wesentlichen Stabilitätsverbesserung bei Booten mit hoher Geschwindigkeit und zur Herabsetzung des Dchleppwiderstandes, welcher bei derartig hohen Geschwindigkeiten bekanntlich auftritt, auf ein Mindestmaß glatte gekrümmte Gleitflächen paarweise am Unterteil des Bootsrumpfes anzuordnen.The embodiments of the drawing are only various examples represents to which the device according to the invention can be applied. From the basic construction can easily be modified to A. can be derived from a variety of applications. As an application of the Invention are to designate all possibilities to significantly improve stability for boats with high speed and to reduce the drag resistance, which is known to occur at such high speeds, to a minimum to arrange smooth curved sliding surfaces in pairs on the lower part of the boat hull.
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