CH705202A2

CH705202A2 - Method and apparatus for reducing the wave resistance in a vessel.

Info

Publication number: CH705202A2
Application number: CH00864/12A
Authority: CH
Inventors: Marco Feusi
Original assignee: Marco Feusi
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-12-31
Also published as: CH705199A2; JP2015520073A

Abstract

L’invenzione si riferisce ad un metodo per ridurre l’onda di prua generata dallo scafo di un natante, durante la navigazione; il metodo è caratterizzato dal fatto di generare davanti alla prua dello scafo una miscela di un gas avente bassa viscosità e di acqua. L’invenzione si riferisce anche ad un apparato per ridurre l’onda di prua in un natante in navigazione; l’apparato comprende mezzi di erogazione di un gas in pressione, preferibilmente aria, adatti ad erogare il gas in pressione in un’opportuna zona a prua del natante, così da generare sostanzialmente attorno alla prua del natante una miscela di gas con acqua; i mezzi di erogazione immettono il gas in acqua entro prefissate angolazioni rispetto ad una direzione di navigazione del natante e rispetto ad una sua linea di galleggiamento.The invention refers to a method to reduce the bow wave generated by the hull of a vessel, during navigation; the method is characterized by the fact of generating in front of the bow of the hull a mixture of a gas having low viscosity and water. The invention also refers to an apparatus for reducing the bow wave in a navigational vessel; the apparatus comprises means for dispensing a pressurized gas, preferably air, suitable for delivering the pressurized gas in a suitable area at the bow of the vessel, so as to substantially generate around the bow of the vessel a mixture of gas with water; the delivery means inject the gas into the water within predetermined angles with respect to a navigational direction of the vessel and with respect to a waterline thereof.

Description

Campo di applicazioneField of application

[0001] La presente invenzione riguarda un apparato per ridurre la resistenza alle onde dei natanti. In particolare, l’invenzione si riferisce ad un metodo per ridurre l’onda di prua generata dallo scafo di un natante, durante la navigazione. [0001] The present invention relates to an apparatus for reducing the wave resistance of vessels. In particular, the invention refers to a method for reducing the bow wave generated by the hull of a vessel, during navigation.

Arte notaKnown art

[0002] È noto che un natante, durante la navigazione, genera un’onda rispettivamente a prua e a poppa, dovuta allo spostamento d’acqua. L’onda di prua e l’onda di poppa contribuiscono in modo rilevante alla resistenza all’avanzamento del natante, che aumenta con l’aumentare della velocità di navigazione. Infatti, la velocità massima raggiungibile da un natante in navigazione, detta anche velocità di scafo, dipende essenzialmente dalla lunghezza dello scafo e dunque dalla distanza tra l’onda di prua e l’onda di poppa. La resistenza causata dalla formazione di onde attorno allo scafo, specialmente a prua e poppa, è generalmente nota come resistenza di onda. [0002] It is known that a vessel, during navigation, generates a wave in the bow and stern, respectively, due to the displacement of water. The bow wave and the stern wave contribute significantly to the resistance to the advancement of the vessel, which increases with the speed of navigation. In fact, the maximum speed attainable by a vessel during navigation, also called hull speed, depends essentially on the length of the hull and therefore on the distance between the bow wave and the stern wave. The resistance caused by the formation of waves around the hull, especially in the bow and stern, is generally known as wave resistance.

[0003] La resistenza di onda ha sostanzialmente due conseguenze: richiede di installare un motore più potente, quindi più ingombrante e costoso, a parità di velocità massima raggiunta; inoltre aumenta il consumo di carburante per mantenere una data velocità in navigazione. La riduzione di detta resistenza assume una particolare importanza poiché, con la tecnica attuale, si stima che circa metà del carburante consumato da una nave serva a vincere la resistenza all’avanzamento. Si consideri inoltre che circa metà dei costi d’esercizio delle navi sono imputabili al carburante. [0003] The wave resistance has essentially two consequences: it requires installing a more powerful engine, therefore more bulky and expensive, with the same maximum speed reached; it also increases fuel consumption to maintain a given speed in navigation. The reduction of this resistance takes on particular importance since, with the current technique, it is estimated that about half of the fuel consumed by a ship serves to overcome the resistance to advancement. Furthermore, consider that about half of the operating costs of ships are attributable to fuel.

[0004] Vi è quindi un forte incentivo a cercare di ridurre la resistenza idrodinamica di un natante in navigazione. Secondo l’arte nota, si cerca di ottimizzare il disegno dello scafo e in particolare della prua, per migliorare la penetrazione idrodinamica. Un esempio è dato dal noto disegno di prua a bulbo. È noto che una prua a bulbo, ottimizzata per un determinato livello di galleggiamento, può ridurre la resistenza all’avanzamento dovuta al moto ondoso generato dalla nave medesima. [0004] There is therefore a strong incentive to try to reduce the hydrodynamic resistance of a vessel at sea. According to the prior art, an attempt is made to optimize the design of the hull and in particular of the bow, to improve the hydrodynamic penetration. An example is given by the well-known bulbous bow design. It is known that a bulbous bow, optimized for a given level of buoyancy, can reduce the resistance to advance due to the wave motion generated by the vessel itself.

[0005] Tale soluzione però non è del tutto soddisfacente ed ha tuttora alcuni svantaggi. Infatti, una prua a bulbo è efficace solo a condizione che la nave si trovi ad un livello di galleggiamento di progetto e ad una determinata velocità. La riduzione della resistenza, anche nelle condizioni ideali di progetto, di norma non supera il 10%; inoltre il vantaggio è vanificato quando l’assetto di navigazione si discosta da quello ottimale: una prua a bulbo può persino aumentare la resistenza idrodinamica, rispetto ad uno scafo convenzionale, se il livello di galleggiamento previsto non viene raggiunto, per esempio in caso di navigazione a vuoto. [0005] However, this solution is not entirely satisfactory and still has some disadvantages. In fact, a bulbous bow is effective only if the ship is at a level of project buoyancy and at a certain speed. The reduction in resistance, even in ideal design conditions, normally does not exceed 10%; furthermore, the advantage is nullified when the navigation set-up differs from the optimal one: a bulbous bow can even increase the hydrodynamic resistance, compared to a conventional hull, if the expected level of buoyancy is not reached, for example in case of navigation empty.

[0006] Lo scopo della presente invenzione è di superare le limitazioni dell’arte nota, come sono state menzionate più sopra, e di mettere a disposizione un sistema efficace per ridurre la resistenza d’onda di uno scafo. In particolare l’invenzione ha lo scopo di ridurre l’onda di prua e, di conseguenza, la resistenza all’avanzamento di un natante. [0006] The object of the present invention is to overcome the limitations of the known art, as mentioned above, and to provide an effective system for reducing the wave resistance of a hull. In particular the invention has the purpose of reducing the bow wave and, consequently, the resistance to the advancement of a vessel.

Sommario dell’invenzioneSummary of the invention

[0007] L’idea alla base dell’invenzione è di generare una miscela di aria e acqua alla prua del natante. Lo scopo è quindi raggiunto con un metodo per ridurre l’onda di prua generata dallo scafo di un natante, durante la navigazione, caratterizzato dal fatto di generare alla prua di detto scafo una miscela di un gas avente bassa viscosità, preferibilmente aria, e di acqua. Secondo un aspetto dell’invenzione, la miscela è formata davanti alla prua ad un’opportuna distanza da essa e ad un’opportuna profondità rispetto al pelo dell’acqua. La posizione di formazione della miscela può essere variata a seconda delle condizioni di navigazione, per esempio del galleggiamento e/o della velocità. Preferibilmente, per la maggior parte delle applicazioni pratiche, la distanza tra la zona di formazione della miscela davanti alla prua, e la prua stessa, è variabile da 0.1 a 30 metri. Ciò può essere ottenuto con mezzi di erogazione mobili (orientabili) in sé noti. Tali mezzi di erogazione sono regolabili per erogare il getto davanti alla prua entro una prefissata angolazione rispetto alla direzione di avanzamento del natante e rispetto al pelo dell’acqua. Ad esempio, i mezzi erogano il getto oltre la prua ed entro 30° dalla direzione di avanzamento del natante e dal basso verso, entro un angolo di prefissata ampiezza ed incidenza con il pelo dell’acqua. [0007] The idea behind the invention is to generate a mixture of air and water at the bow of the vessel. The aim is therefore achieved with a method for reducing the bow wave generated by the hull of a watercraft, during navigation, characterized by the fact of generating at the bow of said hull a mixture of a gas having low viscosity, preferably air, and water. According to one aspect of the invention, the mixture is formed in front of the bow at a suitable distance from it and at an appropriate depth with respect to the surface of the water. The position of formation of the mixture can be varied according to the navigation conditions, for example of buoyancy and / or speed. Preferably, for most practical applications, the distance between the mixture forming area in front of the bow and the bow itself is variable from 0.1 to 30 meters. This can be achieved with mobile (orientable) dispensing means known per se. These delivery means are adjustable to deliver the jet in front of the bow within a predetermined angle with respect to the direction of advancement of the vessel and with respect to the surface of the water. For example, the means deliver the jet beyond the bow and within 30 ° from the direction of advancement of the vessel and from the bottom towards, within an angle of predetermined amplitude and incidence with the surface of the water.

[0008] In particolare, il gas è immesso in acqua entro prefissate angolazioni rispetto ad una direzione di navigazione del natante e rispetto ad una sua linea di galleggiamento. Preferibilmente, una direzione di immissione del gas forma un angolo acuto con la direzione di navigazione ed un angolo acuto con una linea di galleggiamento del natante. [0008] In particular, the gas is introduced into the water within predetermined angles with respect to a navigational direction of the vessel and with respect to a waterline thereof. Preferably, a direction of introduction of the gas forms an acute angle with the direction of navigation and an acute angle with a waterline of the vessel.

[0009] Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la miscela è formata anche in un verso opposto al verso di avanzamento del natante. Anche in questo caso, i mezzi sono regolabili per erogare il getto posteriormente alla prua, entro una prefissata angolazione rispetto alla direzione di avanzamento del natante e verso il fondo, cioè sotto lo scafo del natante. Siffatta erogazione consente una notevole riduzione della resistenza d’onda anche lungo lo scafo e non solo in prossimità della prua. In una forma di realizzazione, tali mezzi di erogazione sono associati ad un bulbo della prua. [0009] According to another aspect of the invention, the mixture is also formed in a direction opposite to the direction of advancement of the vessel. Also in this case, the means are adjustable to deliver the jet to the rear of the bow, within a predetermined angle with respect to the direction of advancement of the vessel and towards the bottom, i.e. under the hull of the vessel. Such dispensing allows a noticeable reduction of the wave resistance also along the hull and not only near the bow. In one embodiment, these dispensing means are associated with a bulb of the bow.

[0010] Le prefissate angolazioni di immissione del gas sono regolabili; ad esempio i mezzi di erogazioni sono associati ad un controller elettronico, manualmente o automaticamente comandato in funzione ad una velocità di navigazione o ad un peso del natante o alle condizioni metrologiche. [0010] The predetermined gas input angles are adjustable; for example the dispensing means are associated with an electronic controller, manually or automatically controlled according to a navigation speed or to a weight of the vessel or to the metrological conditions.

[0011] Preferibilmente la miscela è ottenuta immettendo in acqua un flusso in pressione di detto gas. Il gas utilizzato ha una viscosità inferiore a quella dell’acqua e preferibilmente, per motivi pratici, è aria. Preferibilmente, il flusso è immesso in acqua con un opportuno angolo rispetto alla direzione di avanzamento del natante (ovvero rispetto alla superficie dell’acqua). Detto angolo per esempio può essere tra 5 e 60 gradi e più preferibilmente all’incirca di 30 gradi. Secondo un altro aspetto preferito, il flusso comprende bolle di aria (o eventualmente altro gas) che possono avere diametri diversi. [0011] Preferably the mixture is obtained by introducing a pressure flow of said gas into water. The gas used has a viscosity lower than that of water and preferably, for practical reasons, it is air. Preferably, the flow is introduced into the water at a suitable angle with respect to the direction of advancement of the vessel (i.e. with respect to the water surface). Said angle, for example, can be between 5 and 60 degrees and more preferably about 30 degrees. According to another preferred aspect, the flow comprises air bubbles (or possibly other gas) which can have different diameters.

[0012] Un aspetto dell’invenzione, quindi, consiste in un apparato per ridurre l’onda di prua in un natante in navigazione, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di erogazione di un gas in pressione, preferibilmente aria, adatti ad erogare detto gas in pressione in un’opportuna zona davanti alla prua del natante, così da generare sostanzialmente attorno alla prua del natante una miscela di detto gas e acqua. [0012] An aspect of the invention, therefore, consists of an apparatus for reducing the bow wave in a watercraft during navigation, characterized in that it comprises means for delivering a pressurized gas, preferably air, suitable for delivering said gas under pressure in a suitable area in front of the bow of the vessel, so as to substantially generate around the bow of the vessel a mixture of said gas and water.

[0013] Detti mezzi di erogazione possono essere realizzati attingendo a tecnica in sé nota, per esempio una lancia per aria in pressione montata a prua, orientabile e alimentata da un compressore di opportuna potenza e portata. [0013] Said dispensing means can be made by drawing on a technique known per se, for example a nozzle for pressurized air mounted forward, adjustable and fed by a compressor of suitable power and flow rate.

[0014] L’invenzione utilizza un principio in sé noto dell’idrodinamica, secondo il quale nel punto di transizione tra un fluido e la superficie contro cui scorre, la velocità del fluido e quella della superficie stessa sono identiche. Un corpo che si muove attraverso un fluido statico trascina una parte di questo fluido dietro di se e ne risulta frenato. L’invenzione prevede che miscelando l’acqua con un gas avente viscosità inferiore, si genera attorno allo scafo, e in particolare attorno alla zona di prua, un fluido bifase (formato dall’acqua e da bolle di gas) di viscosità sostanzialmente minore di quella dell’acqua. Senza che ciò sia inteso in senso limitante, si ritiene che il vantaggio conseguito con l’invenzione sia conseguenza della riduzione di viscosità all’interno dello strato laminare inferiore e riduzione della resistenza idrodinamica provocata dal flusso turbolento. L’esigenza di avere una «tensione» di spinta costante comporta infatti una velocità di scorrimento più elevata da cui deriva una «tensione» di spinta minore nell’intero dello strato di transizione. [0014] The invention uses a per se known principle of hydrodynamics, according to which at the point of transition between a fluid and the surface against which it flows, the speed of the fluid and that of the surface itself are identical. A body that moves through a static fluid draws a part of this fluid behind it and is braked. The invention provides that by mixing the water with a gas having a lower viscosity, a two-phase fluid (formed by water and gas bubbles) of substantially lower viscosity than is generated around the hull, and in particular around the bow area. that of water. Without this being understood in a limiting sense, it is believed that the advantage achieved with the invention is a consequence of the reduction of viscosity within the lower laminar layer and reduction of the hydrodynamic resistance caused by the turbulent flow. In fact, the need to have a constant "thrust" of thrust leads to a higher sliding speed from which a lower thrust "tension" in the entire transition layer is derived.

[0015] Grazie all’invenzione viene ridotta la pressione statica esercitata sulla prua e diminuisce notevolmente la resistenza alle onde. [0015] Thanks to the invention, the static pressure exerted on the bow is reduced and the resistance to waves is considerably reduced.

[0016] L’invenzione ha un effetto di abbattimento sostanziale della resistenza d’onda. Con prove di laboratorio, in appositi canali idraulici, è stato dimostrato che la resistenza può essere ridotta notevolmente se sulla superficie dello scafo sono presenti delle bolle d’aria che sono caratterizzate da una viscosità del 60% minore di quella dell’acqua. Una trattazione teorica del fenomeno può essere trovata in «The effects of porous material on microbubble skin friction reduction», von Madaran, Deutsch, Merkle in AIAA Paper 84-0348 (1984) oppure in: «Superhydrophobe, unter Wasser lufthaltende Grenzflàchen» dell’Università di Bonn. [0016] The invention has a substantial knock-down effect on the wave resistance. With laboratory tests, in special hydraulic channels, it has been shown that the resistance can be considerably reduced if on the surface of the hull there are air bubbles which are characterized by a viscosity of 60% lower than that of water. A theoretical treatment of the phenomenon can be found in "The effects of porous material on microbubble skin friction reduction", von Madaran, Deutsch, Merkle in AIAA Paper 84-0348 (1984) or in: "Superhydrophobe, unter Wasser lufthaltende Grenzflàchen" of the University of Bonn.

[0017] L’invenzione ha i seguenti vantaggi: la riduzione della resistenza consente di risparmiare combustibile e/o di utilizzare un motore meno potente e costoso a parità di prestazioni. Inoltre, un vantaggio sostanziale dell’invenzione è che il sistema si può adattare a diverse condizioni operative, come diverse velocità, natante a vuoto oppure a pieno carico, etc. A seconda della velocità di crociera e delle condizioni di galleggiamento, i parametri che caratterizzano il flusso di aria possono essere regolati in modo ottimale. Per esempio il flusso di aria può essere diretto a distanza dalla prua e/o profondità ottimale, in modo da massimizzare l’effetto idrodinamico che è stato più sopra menzionato, e ridurre al minimo la resistenza d’onda attorno alla prua stessa. L’apparato può essere quindi associato ad un sistema di controllo automatico o manuale che dirige il flusso d’aria nella posizione ottimale. Un altro vantaggio è che il dispositivo, quando non è in uso, può essere spostato sulla murata o messo sul ponte in modo da non rappresentare un intralcio alla navigazione. [0017] The invention has the following advantages: the reduction of the resistance allows to save fuel and / or to use a less powerful and expensive motor with the same performance. Furthermore, a substantial advantage of the invention is that the system can be adapted to different operating conditions, such as different speeds, vacuum or full load, etc. Depending on the cruising speed and buoyancy conditions, the parameters that characterize the air flow can be optimally adjusted. For example, the air flow can be directed at an optimal distance from the bow and / or depth, so as to maximize the hydrodynamic effect that was mentioned above, and to minimize the wave resistance around the bow itself. The apparatus can therefore be associated with an automatic or manual control system that directs the air flow to the optimal position. Another advantage is that the device, when not in use, can be moved on the side or placed on the bridge so as not to represent a hindrance to navigation.

[0018] L’invenzione può essere applicata sostanzialmente a qualsiasi tipo di natante. Un altro vantaggio è che un dispositivo atto a mettere in pratica l’invenzione può essere applicato in breve tempo ad un natante di qualsiasi tipo e senza metterlo in secca in cantiere. [0018] The invention can be applied substantially to any type of vessel. Another advantage is that a device able to put the invention into practice can be applied in a short time to a vessel of any type and without drying it up on site.

Breve descrizione della figuraShort description of the figure

[0019] <tb>La fig. 1<sep>rappresenta schematicamente ed in una vista laterale, un natante a cui è applicato un apparato per ridurre l’onda di prua, secondo la presente invenzione. <tb>La fig. 2<sep>rappresenta una differente vista schematica laterale di un natante a cui è applicato un apparato per ridurre l’onda di prua, secondo un altro aspetto della presente invenzione. <tb>La fig. 3a<sep>rappresenta una vista dall’alto di un natante a cui è applicato l’apparato per ridurre l’onda di prua, secondo la presente invenzione. <tb>La fig. 3b<sep>rappresenta schematicamente una vista laterale del natante di fig. 3a.[0019] <tb> Fig. 1 represents schematically and in a side view, a vessel to which an apparatus is applied to reduce the bow wave, according to the present invention. <tb> Fig. 2 <sep> represents a different schematic side view of a vessel to which an apparatus is applied to reduce the bow wave, according to another aspect of the present invention. <tb> Fig. 3a <sep> represents a view from above of a boat to which the apparatus is applied to reduce the bow wave, according to the present invention. <tb> Fig. 3b shows schematically a side view of the watercraft in fig. 3a.

Descrizione di una forma di realizzazione dell’invenzioneDescription of an embodiment of the invention

[0020] La fig. 1 rappresenta schematicamente un natante 1 avente uno scafo 2 con una prefissata linea di galleggiamento 3 a progetto che delimitata la cosiddetta opera viva e l’opera morta 10 del natante; in figura è anche indicata una prua 4 del natante, contrapposta ad una poppa 5 (non schematizzata); un motore, di potenza commisurata alle dimensioni e al peso del natante, ed in particolare alla lunghezza dello scafo 2, è situato a bordo o fuori bordo del natante. Vale la pena notare che il metodo e l’apparato secondo l’invenzione, come di seguito descritti, sono applicabili a qualsiasi tipo di imbarcazione, vale a dire anche a battelli o navi con uno scafo di dimensione ben superiore ai 10 metri oppure su un’unità da diporto o a vela. L’utilizzo del termine natante nel seguito della descrizione è quindi rappresentativo di qualsiasi tipo di imbarcazione. [0020] Fig. 1 schematically represents a watercraft 1 having a hull 2 with a predetermined projected waterline 3 which delimits the so-called living work and the lifeboat 10 of the boat; the figure also indicates a bow 4 of the vessel, as opposed to a stern 5 (not shown schematically); a motor of power commensurate with the dimensions and weight of the vessel, and in particular the length of the hull 2, is located on board or outboard of the watercraft. It is worth noting that the method and apparatus according to the invention, as described below, are applicable to any type of boat, that is to say also to boats or ships with a hull of a size well in excess of 10 meters or on a 'recreational or sailing unit. The use of the term vessel in the following description is therefore representative of any type of boat.

[0021] Durante la navigazione, il natante 1 genera un’onda, causata dalla penetrazione dello scafo 2 nell’acqua lungo la rotta di navigazione, specialmente in corrispondenza della prua 4; l’onda può essere accentuata dal moto ondoso naturale. [0021] During navigation, the vessel 1 generates a wave, caused by the penetration of the hull 2 into the water along the navigation route, especially at the bow 4; the wave can be accentuated by natural wave motion.

[0022] Secondo l’invenzione, mezzi per l’erogazione di un gas pressurizzato, preferibilmente aria, ad esempio una lancia 7 di erogazione, sono applicati allo scafo 2 del natante ed erogano un gas in acqua ad una prefissata distanza dalla prua 4, sostanzialmente areando un volume di acqua che lo scafo del natante 1 è in procinto di impegnare. [0022] According to the invention, means for dispensing a pressurized gas, preferably air, for example a dispensing lance 7, are applied to the vessel 2 of the vessel and deliver a gas into the water at a predetermined distance from the bow 4, substantially bringing up a volume of water that the hull of the vessel 1 is about to engage.

[0023] Siffatta erogazione di gas pressurizzato nel percorso di navigazione riduce l’onda di prua generata dal passaggio del natante, perché le bolle d’aria riducono notevolmente la quantità d’acqua (volume) che il natante deve spostare per procedere nel suo percorso di navigazione. Inoltre,, la risultante miscela gas/acqua genera meno attrito con lo scafo del natante. L’effetto risultante è una notevole riduzione della resistenza dell’onda di prua. Tale effetto si propaga anche lungo lo scafo 2 e fino alla poppa 5, grazie ad una ridotta resistenza delle onde associate all’onda di prua e che interessano tutta la lunghezza dello scafo fino a poppa. [0023] Such supply of pressurized gas in the navigation path reduces the bow wave generated by the passage of the vessel, because the air bubbles considerably reduce the quantity of water (volume) that the vessel must move in order to proceed along its path of navigation. Furthermore, the resulting gas / water mixture generates less friction with the vessel hull. The resulting effect is a significant reduction in the resistance of the bow wave. This effect also propagates along the hull 2 and up to the stern 5, thanks to a reduced resistance of the waves associated with the bow wave and which affect the entire length of the hull up to the stern.

[0024] In una forma preferita di realizzazione, l’aria è introdotta in acqua formando bolle che persistono nell’acqua, almeno fino al passaggio della poppa del natante. Come risulterà evidente dalla descrizione data qui di seguito, è previsto che i mezzi di erogazione eroghino il gas anche in direzione opposta alla direzione di navigazione, ossigenando cioè un volume di acqua già impegnato dalla prua del natante ma non dallo scafo, con l’effetto di ridurre la resistenza dell’acqua sullo scafo e di fungere da propulsori del natante. [0024] In a preferred embodiment, the air is introduced into the water forming bubbles which persist in the water, at least until the passage of the stern of the vessel. As will become apparent from the description given below, it is envisaged that the delivery means dispense the gas also in the direction opposite to the direction of navigation, i.e. by oxygenating a volume of water already engaged by the bow of the vessel but not by the hull, with the effect to reduce the resistance of the water on the hull and to act as propellers of the vessel.

[0025] Sempre con riferimento alla fig. 1, una lancia di erogazione 7 comprende un attacco 8 di un’asta reclinabile, ad esempio applicabile all’opera morta 10 dello scafo o a coperta, ed almeno un ugello o pinna di erogazione 9 che risulta operativamente aggettante dal natante ed immersa, a prefissata profondità dal pelo dell’acqua o dalla linea di galleggiamento. In una forma di realizzazione, la pinna 9 è un elemento sostanzialmente tubolare avente una pluralità di fori o ugelli di uscita dell’aria o intagli laterali, preferibilmente di differente diametro o di differente sezione, per la formazione di bolle d’aria di prefissata dimensione. [0025] Still with reference to fig. 1, a delivery lance 7 comprises an attachment 8 of a reclining rod, for example applicable to the dead work 10 of the hull or deck, and at least one delivery nozzle or fin 9 which is operationally projecting from the vessel and immersed, at a predetermined depth from the surface of the water or from the waterline. In one embodiment, the fin 9 is a substantially tubular element having a plurality of air outlet holes or nozzles or lateral notches, preferably of different diameter or of different section, for the formation of air bubbles of predetermined size .

[0026] Preferibilmente due aste reclinabili (non rappresentate) sono fissate con rispettivi attacchi su ambo i lati dello scafo, e risultano congiunte lungo un prolungamento della mezzeria della coperta, dove la pinna con gli ugelli di erogazione è fissata. [0026] Preferably, two reclining rods (not shown) are fixed with respective attacks on both sides of the hull, and are joined along an extension of the centerline of the deck, where the fin with the delivery nozzles is fixed.

[0027] L’attacco 8 è snodato per variare la profondità di immersione della pinna 9 di erogazione, reclinando le aste, prevalentemente in funzione alla velocità di navigazione e/o al carico del natante. La variazione della profondità di immersione della pinna 9 con gli ugelli è comandata elettronicamente tramite un controllore ricevente in input la velocità di navigazione e/o il peso del natante. [0027] The connection 8 is articulated to vary the depth of immersion of the dispensing fin 9, reclining the rods, mainly according to the speed of navigation and / or the loading of the vessel. The variation of the depth of immersion of the fin 9 with the nozzles is electronically controlled by means of a controller receiving the navigation speed and / or the weight of the vessel.

[0028] In una forma preferita di realizzazione, sono previste una pluralità di pinne, ad esempio due pinne fissate su ambo i lati dello scafo 2 tramite rispettive aste reclinabili, le aste reclinabili consentendone la regolazione della profondità di immersione. Preferibilmente, gli ugelli sono disposti a raggiera o su una superficie sferica o cilindrica della pinna, per erogare il gas in plurime direzioni e generare una miscela particolarmente voluminosa di aria ed acqua. [0028] In a preferred embodiment, a plurality of fins are provided, for example two fins fixed on both sides of the shell 2 by means of respective reclining rods, the reclining rods allowing adjustment of the immersion depth. Preferably, the nozzles are arranged radially or on a spherical or cylindrical surface of the fin, to deliver the gas in multiple directions and generate a particularly voluminous mixture of air and water.

[0029] In qualsiasi forma di realizzazione, l’apertura degli ugelli dalla quale fuoriesce il gas può essere rivolta verso la poppa del natante; in questo modo, la pinna di erogazione funge anche da propulsore, contribuendo all’avanzamento del natante. È anche previsto che le pinne siano orientabili. [0029] In any embodiment, the opening of the nozzles from which the gas exits can be turned towards the stern of the vessel; in this way, the dispensing fin also acts as a propeller, contributing to the advancement of the vessel. The fins are also expected to be adjustable.

[0030] Come schematicamente rappresentato in fig. 1, la posizione della lancia 7 è regolabile. In particolare, quando il natante naviga in prossimità del porto o è attraccato, la lancia può essere ritratta contro lo scafo o vicino ad esso, ad esempio con la pinna 9 rivolta verso l’altro, evitando così che la stessa risulti pericolosamente aggettante davanti alla prua, la qual cosa potrebbe costituire pericolo per altri natanti; quando invece il natante è in mare aperto o laddove non vi è possibilità di incrociare altre imbarcazioni, sostanzialmente fuori dal porto, la pinna è reclinata in avanti, in posizione operativa, per l’iniezione del gas ad alta pressione in acqua. [0030] As schematically shown in fig. 1, the position of the lance 7 is adjustable. In particular, when the boat sails near the port or is docked, the lance can be retracted against or close to the hull, for example with the fin 9 facing towards the other, thus preventing it from being dangerously jutting out in front of the bow, which could pose a danger to other vessels; when instead the boat is in the open sea or where there is no possibility of crossing other boats, substantially outside the port, the fin is tilted forward, in an operative position, to inject the high pressure gas into the water.

[0031] Secondo un aspetto della presente invenzione, i mezzi di erogazione sono quindi regolabili per erogare il getto davanti alla prua entro una prefissata angolazione rispetto alla direzione di avanzamento del natante e rispetto al pelo dell’acqua. Ad esempio, con riferimento alla fig. 3a, che rappresenta una vista dall’alto del natante 1, i mezzi erogano il getto oltre la prua, entro un angolo a prefissato dalla direzione X di avanzamento del natante, e dal basso verso l’alto, come visibile nella fig. 3b, che rappresenta una vista laterale del natante, entro un angolo di prefissata ampiezza p ed incidenza y, y’ con il pelo dell’acqua L o con un linea di galleggiamento del natante, sostanzialmente parallela al pelo dell’acqua. [0031] According to an aspect of the present invention, the delivery means are therefore adjustable to deliver the jet in front of the bow within a predetermined angle with respect to the direction of advancement of the vessel and with respect to the surface of the water. For example, with reference to fig. 3a, which represents a view from above of the watercraft 1, the means dispense the jet beyond the bow, within an angle a predetermined by the direction X of the vessel, and from below upwards, as shown in fig. 3b, which represents a side view of the watercraft, within an angle of predetermined amplitude p and incidence y, y 'with the water surface L or with a waterline of the watercraft, substantially parallel to the surface of the water.

[0032] La miscela è formata anche nel verso opposto (-X) al verso di avanzamento (X) del natante. Anche in questo caso, i mezzi sono regolabili per erogare il getto posteriormente alla prua entro una prefissata angolazione 5 rispetto alla direzione di avanzamento del natante (fig. 3a) e verso il fondo L’, cioè sotto lo scafo del natante, con prefissata inclinazione z (fig. 3b). [0032] The mixture is also formed in the opposite direction (-X) to the direction of advancement (X) of the vessel. Also in this case, the means are adjustable to dispense the jet to the rear of the bow within a predetermined angle 5 with respect to the direction of advancement of the vessel (Fig. 3a) and towards the bottom L ', ie below the hull of the vessel, with a predetermined inclination z (fig. 3b).

[0033] In una forma di realizzazione, i mezzi di erogazione sono associati ad un bulbo della prua, come schematicamente rappresentato in figura 3c. Sono previsti mezzi di fissaggio, ad esempio un manicotto o una cinturone C atto a cingere il bulbo della prua ed i mezzi di erogazione, fissando questi ultimi al bulbo; preferibilmente, il cinturone è scorrevole in uno o più passanti del getto diffusore ed è magnetico o dotato di agganci magnetici, atti ad aderire ad un bulbo metallico della prua. [0033] In one embodiment, the delivery means are associated with a bulb of the bow, as schematically shown in Figure 3c. Fastening means are provided, for example a sleeve or a belt C adapted to surround the bow bulb and the delivery means, fixing the latter to the bulb; preferably, the belt is slidable in one or more bushings of the diffuser jet and is magnetic or equipped with magnetic hooks, adapted to adhere to a metal bulb of the bow.

[0034] In un altra forma di realizzazione, le aste reclinabili sono telescopicamente ed elettronicamente azionabili tra una posizione operativa, in cui la pinna è protesa in avanti dalla prua, e una posizione di riposo, in cui la pinna è sostanzialmente avvicinata o aderente allo scafo, a prua. [0034] In another embodiment, the reclining rods are telescopically and electronically operable between an operative position, in which the fin is protruding forward from the bow, and a rest position, in which the fin is substantially moved closer or adherent to the hull, at the bow.

[0035] Vantaggiosamente, quando il natante è in porto, durante le operazioni di manovra o in zone a basso pescaggio, le aste possono essere ritratte. L’attacco 8 dell’asta reclinabile può altresi essere scorrevole in una guida associata allo scafo, ad esempio applicata all’opera morta, e parallela al ponte del natante, ed elettronicamente guidato verso la poppa o verso la prua, per posizionare la pinna, rispettivamente, in posizione di riposo a prua o in posizione operativa, aggettanti da essa. [0035] Advantageously, when the craft is in port, during maneuvering operations or in areas with low draft, the rods can be retracted. The attachment 8 of the reclining rod can also be sliding in a guide associated with the hull, for example applied to the dead work, and parallel to the deck of the boat, and electronically guided towards the stern or towards the bow, to position the fin, respectively, in the rest position in the bow or in the operating position, projecting from it.

[0036] La miscela gas/acqua, preferibilmente aria/acqua, è formata ad un’opportuna distanza dalla prua e ad un’opportuna profondità rispetto al pelo dell’acqua; preferibilmente, il calcolo della distanza di erogazione del gas è effettuato elettronicamente, in funzione al livello di galleggiamento, quest’ultimo essendo determinato dal carico o dalla presenza di marosi o di particolare condizioni di meteorologiche, ma anche in funzione alla velocità del natante, alla sua lunghezza o al baglio massimo. Determinata l’opportuna distanza di erogazione, le aste reclinabili sono protese a detta distanza dalla prua. [0036] The gas / water mixture, preferably air / water, is formed at a suitable distance from the bow and at a suitable depth with respect to the water surface; preferably, the calculation of the gas delivery distance is carried out electronically, depending on the level of buoyancy, the latter being determined by the load or by the presence of waves or particular meteorological conditions, but also in relation to the speed of the vessel, to its length or maximum beam. Once the appropriate dispensing distance has been determined, the reclining rods are extended to this distance from the bow.

[0037] Con gli stessi calcoli, prevalentemente del carico e della velocità del natante, è determinata l’opportuna profondità di immersione della pinna. Ad esempio, la distanza tra la zona di formazione della miscela davanti alla prua, e la prua stessa, è compresa tra 0.1 e 30 metri. Come rappresentato in fig. 3b, i mezzi di erogazione possono essere direttamente montati sul bulbo della prua o direttamente alla prua; in tal caso, la miscela è formata proprio in corrispondenza della prua, tramite immissione di gas in prefissate angolazioni contro la direzione di navigazione e/o a favore della direzione di navigazione. Sempre a titolo esemplificativo, la profondità di immersione degli ugelli della pinna dal pelo dell’acqua è compresa tra 1 a 10 metri; il calcolo della profondità di immersione tiene anche conto della pressione di erogazione dell’aria, e cioè della distanza percorsa dalle bolle o dal getto di aria una volta erogato dagli ugelli, che complessivamente si somma alla profondità di immersione ugelli della pinna, per la determinazione della massima profondità raggiunta dalle bolle d’aria rispetto al pelo dell’acqua. In particolare, anche la pressione del gas è regolabile tramite un compressore, ad esempio situato sottocoperta, ed avente un condotto di uscita d’aria collegato con un ingresso della pinna di erogazione. [0037] With the same calculations, mainly of the load and the speed of the boat, the appropriate depth of immersion of the fin is determined. For example, the distance between the area of formation of the mixture in front of the bow and the bow itself is between 0.1 and 30 meters. As shown in fig. 3b, the dispensing means can be directly mounted on the bow bulb or directly to the bow; in this case, the mixture is formed precisely in correspondence with the bow, through the introduction of gas in preset angles against the navigation direction and / or in favor of the navigation direction. By way of example, the immersion depth of the fin nozzles from the water surface is between 1 and 10 meters; the calculation of the immersion depth also takes into account the air supply pressure, ie the distance traveled by the bubbles or the jet of air once it has been delivered by the nozzles, which adds up to the depth of immersion of the fin nozzles, for the determination of the maximum depth reached by the air bubbles compared to the water surface. In particular, the gas pressure is also adjustable by means of a compressor, for example located below deck, and having an air outlet duct connected to an inlet of the delivery fin.

[0038] In una variante di realizzazione della presente invenzione, brevemente descritta con riferimento alla fig. 2, l’apparato per ridurre l’onda di prua comprende un tubo 70 applicabile allo scafo del natante ed ha una porzione terminate 701 atta a rimanere immersa in acqua a maggiore o uguale profondità rispetto allo scafo. Nella porzione terminale sono delimitatati alcuni tagli, preferibilmente una pluralità di tagli di diversa sezione, tramite i quali il gas pressurizzato viene erogato. Il tubo è ad esempio flessibile ed in materiale plastico o gomma; nulla vieta che sia realizzato in materiale differente, ad esempio metallico, e sagomato per l’accoppiamento con lo scafo, prima o durante l’applicazione. Vantaggiosamente la maggiore profondità in acqua del tubo rispetto allo scafo consente di introdurre le bolle di gas omogeneamente nell’acuqa che il natante è in procinto di impegnare, grazie ad un naturale flusso delle bolle dal basso verso l’alto. [0038] In a variant embodiment of the present invention, briefly described with reference to fig. 2, the apparatus for reducing the bow wave comprises a tube 70 applicable to the hull of the vessel and has a portion terminated 701 able to remain immersed in water at a greater or equal depth with respect to the hull. In the terminal portion some cuts are delimited, preferably a plurality of cuts of different sections, through which the pressurized gas is dispensed. The tube is for example flexible and made of plastic or rubber; nothing prevents it from being made of a different material, such as metal, and shaped for coupling with the hull, before or during application. Advantageously, the greater depth in water of the pipe with respect to the hull allows to introduce the gas bubbles homogeneously in the water that the vessel is about to engage, thanks to a natural flow of the bubbles from the bottom upwards.

[0039] Qui di seguito sono riportati i principali vantaggi della presente invenzione. [0039] The main advantages of the present invention are reported below.

[0040] La riduzione della resistenza dell’onda di prua consente di risparmiare combustibile e/o di utilizzare un motore meno potente e costoso a parità di prestazioni. [0040] The reduction in the resistance of the bow wave saves fuel and / or the use of a less powerful and expensive engine with the same performance.

[0041] L’apparato di riduzione dell’onda di prua è regolabile per ottimizzare la navigazione a diverse condizioni operative, quali la velocità, il carico del natante, etc. e quindi costituisce un apporto costante del rendimento del motore; infatti, diversamente dalle soluzioni dell’arte nota che prevedono di ridurre l’onda di prua con una specifica e tuttavia sempre uguale conformazione della prua, secondo l’apparato dell’invenzione, i parametri che caratterizzano il flusso di aria possono essere configurati in modo ottimale, a seconda della velocità di crociera e delle condizioni di galleggiamento. [0041] The bow wave reduction device is adjustable to optimize navigation under different operating conditions, such as speed, vessel loading, etc. and therefore constitutes a constant contribution of the engine performance; in fact, unlike the solutions of the prior art which provide for reducing the bow wave with a specific and yet always the same shape of the bow, according to the apparatus of the invention, the parameters that characterize the air flow can be configured in a manner optimal, depending on cruising speed and buoyancy conditions.

[0042] Vantaggiosamente, il flusso di aria può essere diretto a distanza dalla prua e/o profondità ottimale, in modo da massimizzare l’effetto idrodinamico che è stato più sopra menzionato, e ridurre al minimo la resistenza d’onda attorno alla prua stessa. L’apparato può essere quindi associato ad un sistema di controllo automatico o manuale che dirige il flusso d’aria nella posizione ottimale. [0042] Advantageously, the air flow can be directed at an optimal distance from the bow and / or depth, so as to maximize the hydrodynamic effect that has been mentioned above, and to minimize the wave resistance around the bow itself. . The apparatus can therefore be associated with an automatic or manual control system that directs the air flow to the optimal position.

[0043] Possono essere apportate molteplici modifiche agli esempi di realizzazione sopra dati, pur rimanendo nell’ambito di protezione dell’invenzione. Ad esempio, pur essendo stato descritto un apparato di riduzione dell’onda di prua controllato elettronicamente in funzione ai parametri di navigazione del natante, nulla vieta che l’apparato sia regolato meccanicamente e manualmente, ad esempio tramite una manovella atta a reclinare le aste e ad immergere gli ugelli alla profondità ritenuta opportuna per un’ottimale navigazione. Siffatta configurazione dell’apparato può ad esempio essere vantaggiosa per i natanti di piccole dimensioni che non sono provvisti di una sofisticata centralina di rilevazione e controllo dei parametri di navigazione. [0043] Many modifications can be made to the examples of realization above data, while remaining within the scope of protection of the invention. For example, although an apparatus for reducing the bow wave electronically controlled according to the navigation parameters of the vessel has been described, nothing prevents the apparatus from being adjusted mechanically and manually, for example by means of a crank suitable to recline the rods. to immerse the nozzles to the depth deemed appropriate for optimal navigation. Such configuration of the apparatus can for example be advantageous for small vessels that are not equipped with a sophisticated control unit for monitoring and navigation parameters.

[0044] L’apparato può anche essere strutturato per essere agganciato allo scavo del natante e sganciato, rispettivamente dopo avere preso il largo e prima di rientrare in porto. In questo modo, se l’apparato non è in uso, può essere spostato sulla murata o messo sul ponte in modo da non rappresentare un intralcio alla navigazione. [0044] The apparatus can also be structured to be hooked to the excavation of the vessel and unhooked, respectively, after having taken off and before returning to port. In this way, if the apparatus is not in use, it can be moved on the side or placed on the bridge so as not to represent a hindrance to navigation.

Claims

1. A method for reducing the bow wave generated by the hull of a watercraft, during navigation, the method being characterized by generating a mixture of a gas having low viscosity and water, said gas being ahead of said hull, said gas being introduced into the water within predetermined angles with respect to a navigation direction of the vessel and with respect to a floating line of the vessel.

2. A method according to Claim 1, characterized in that a direction of introduction of the gas forms an acute angle with the direction of navigation and an acute angle with a waterline of the vessel.

3. Method according to claim 1, characterized in that said predetermined gas input angles are adjustable.

4. Method according to claim 1, characterized in that said mixture is formed at a suitable distance from the bow and at a suitable depth with respect to the surface of the water.

5. Method according to claim 4, characterized in that said distance and said depth of formation of the water / gas mixture are variable according to the navigation operating conditions, for example the buoyancy and / or the speed of the vessel.

6. Method according to any one of the preceding claims, in which the distance between the area of formation of the mixture at the bow and the bow itself is between 0.1 and 30 meters.

7. Method according to any one of the preceding claims, said mixture being obtained with a flow of gas bubbles at a suitable pressure which is introduced into the water, in front of the bow of the vessel.

8. Method according to claim 7, wherein said flow of bubbles comprises bubbles of different sizes.

9. Method according to any one of the preceding claims, said gas being air.

10. An apparatus for reducing the bow wave in a vessel during navigation, characterized in that it comprises means for delivering a pressurized gas, preferably air, suitable for delivering said pressurized gas in a suitable area at the bow of the vessel , so as to substantially generate around the bow of the watercraft a mixture of said gas with water, said dispensing means introducing the gas into the water within predetermined angles with respect to a navigation direction of the vessel and with respect to a floating line of the vessel.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that said dispensing means are adjustable to vary the predetermined angles.

12. Apparatus according to claim 10, said dispensing means being adjustable to dispense said gas at a suitable distance from the bow and at a suitable depth with respect to the water surface.

13. Apparatus according to claim 10, characterized in that it comprises a controller for adjusting said delivery means according to the navigation operating conditions, for example of the buoyancy and / or speed of the vessel.

14. Apparatus according to claims 10-13, characterized in that the distance between the area of formation of the mixture in front of the bow and the bow itself is between 2 and 30 meters.

15. Apparatus according to claims 10-14, characterized in that said mixture is formed by a compressor in the form of a flow of gas bubbles at a suitable pressure.