NO880799L - Anordning ved fartoeysbaug. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører manøverdyktige fartøyer, og et av dens hovedformål er å tilveiebringe et fartøy med forbedret ytelse, spesielt et fartøy som skaper mindre turbulens, har mindre friksjonsmotstand og oppfører seg bedre i turbulent vann . Resultatet av slike forbed-ringer er øket brennstofføkonomi og/eller hastighet, jevnere gange og lavere strukturelle krav til fartøyet.

Et fartøy som beveger seg gjennom vannet utsettes for friksjonsmotstand langs den fuktede flate under vannlinjen. Når fartøyets hastighet øker r_ øker turbulensen som skapes av skroget som beveger seg gjennom vannet raskt inntil friksjonskreftene blir den praktiske barriere mot høyere hastighet. Den energi som kreves for å drive far-tøyet frem øker tilsvarende. Forbedret hastighet og virk-ningsgrad anses som primære mål og aktiviteter innenfor skipskonstruksjon og -bygging, og minsket friksjonsmotstand anses som nøkkelen til disse mål.

Det har vært foreslått mange forskjellige konstruksjoner for å redusere motstanden. Planende skrog benyttes i stor grad i fartøyer av midlere og mindre størrelse. Planingsflåtene på skroget bevirker at fartøyet hever seg i vannet når hastigheten øker, for således å redusere det fuktede flateareal og derved minske motstanden.

For å redusere den fuktede flate i større grad, er hydrofoiler blitt benyttet. Hydrofoiler, i likhet med vinger innen flyindustrien, er strømlinjeformede legemer som skaper en nyttig reaksjon (løftekraft) fra en fluid-strørn som beveger seg i forhold til dem. I praksis gis hydrofoiler forskjellig krumning på de motstående flater. Den resulterende ubalanserte profil konstrueres for å skape effektiv løftekraft i vann ved en forutbestemt angrepsvinkel for hydrofoilen, dvs. en vinkel mellom korden (en rett linje som forbinder for- og bakkant) av hydrofoilen og bevegelsesretningen av fartøyet. Hydrofoilene er festet til fartøyets skrog og strekker seg vanligvis på tvers midtkips ved og/eller under bunnen av skroget.

Hydrofoiler kan løfte fartøyet nesten helt ut av vannet, for således å redusere friksjonen og motstanden som virker på den gjenværende relativt mindre fuktede overflate (hovedsakelig partier av fremdriftssystemet og de relativt hydrodynamisk effektive ror og hydrofoiler). Imidlertid er det ganske formidable strukturelle og andre konstruksjonsproblemer involvert i løfting av et helt fartøy på hydrofoiler og fortsette dettes fremdrift som begrenser deres bruk til mindre fartøyer. Disse fartøyer har ytterligere alvorlige begrensninger. De har dårlig

stabilitet og er vanskelige å håndtere. De har begrenset servicehastighet. Hydrofoiler er svært sårbare for fly-tende vrakgods o.l.. Videre kan hydrofoiler, slik de er konstruert og plassert, kun gi løftevirkning, og de har

ingen,særlig funksjon når det gjelder å innrette strømmen eller på annen måte minske vannfriksjonen mot fartøyets skrog når et parti av skroget befinner seg i vannet ved lavere hastigheter. Tvertimot, hydrofoilene vil heller øke turbulensen og motstanden når skroget befinner seg i vannet.

Et meget tynt vannskikt umiddelbart inntil overflaten av fartøyet under vannlinjen (den fuktede flate) kalles grenseskiktet. I dette skikt forekommer mestepar-ten av skjærkreftene som gir friksjonsmotstanden . Et annet forslag for å redusere fartøyets friksjon er å til-føre dette grenseskikt midler som senker friksjonen i skiktet ved å senke viskositeten eller ved en annen meka-nisme. Forskjellige midler har vært foreslått, inklusive mikroskopiske luft- eller andre gassbobler, visse polymere, polysakarider og petroleumsprodukter. Denne teknikk synes å ha potensiale, men det foreligger alvorlige ulem-per og begrensninger i de midler som har vært foreslått for å skape mikrobobler og i de midler som har vært foreslått for å innføre eller fordele slike midler.

US-PS 661 303 og 2 378 822 viser tilleggsutstyr for befestigelse til baugen av et fartøy hvor det monteres over spissen og strekker seg bakover et stykke. Gass bringes til å strømme ut gjennom hull eller åpninger langs de bakre kanter. I det minste i tilfellet av patent nr. 2 378 822 er det forovervendende parti av tilleggsutstyret strømlinjeformet for i noen grad å passe til baugen som det dekker. Dette vil i noen grad redusere turbulensen som skapes av tilleggsutstyret, sammenlignet med et helt butt legeme. Imidlertid vil den økede motstand på grunn av denne konstruksjon være betydelig fordi elementene av tilleggsutstyret nødvendigvis må strekke seg utenfor baugen og derved skape turbulens, spesielt ved det innsnevrede bakre parti og ved diskontinuitetene som dannes av de bakoverrettede kanter. I og med at stedet for frigjøring av boblene befinner seg ba~k baugens spiss, er det ingen dekning på det område som vanligvis er mest viktig når det gjelder å skape turbulens. Heller ikke er dette tilleggsutstyr i stand til å spre boblene særlig effektivt utenfor grenseskiktet ved baugen for å redusere viskositeten i underskiktene. I andre tidligere kjente forslag er dyser eller perforerte diffusorrør plassert under vannlinjen foran baugen for å danne bobler, idet luft tilføres gjennom forbindelsesrør fra fartøyet. På denne måte er det mulig å oppnå full dekning med bobler i feltet foran baugen. Imidlertid utgjøres disse systemer av brede legemer (som har butte former som skaper rask økning av trykkgradienten nedstrøms) som i seg selv skaper betydelig turbulens i vannet som passerer baugen, slik at de i betydelig grad reduserer eventuell friksjonsreduksjon langs skroget på grunn av boblene.

Mikrobobler med diameter på mindre enn 60 mikron har vist seg å være mest effektive når det gjelder å redusere friksjonen. Å danne slike bobler har vært oppnådd ved å presse luft under trykk gjennom en mikroporøs plate, som beskrevet av Madavan, Deutsh og Merkle i Journal of Fluid Mechanics (1985), utg. 156, s. 237 - 245, med titel "Measurement of local skin friction in a microbubble-modi-fied turbulent boundary layer" og i Phys. Fluids 27 (2), februar 1984, med titel "Reduction of turbulent friction by microbubbles" og i referanser angitt i disse artikler. Imidlertid er den energi som kreves for dette så stor at den til og med overskrider den energi som spares ved friksjonsreduksjonen som dannes av mikroboblene.

Baugror har vært foreslått som et supplement til eller en erstatning for et bakre ror. Imidlertid skaper konvensjonelle ror, selv om de er strømlinjeformede, ganske meget turbulens og friksjon i en svingesituasjon, spesielt ved baugplassering. Dette skyldes at den turbulens som dannes vil bevege seg langs den fuktede flate av baugen, og således ytterligere øke motstanden og friksjonen på den fuktede flate. Videre vil den relativt store masse av roret minske fartøyets stabilitet når det dreier seg ved baugen .

Japansk patent nr. 55-136692 beskriver en dreibar fremre seksjon av baugen for å overvinne stabilitetsprob-lemet,. Imidlertid innfører denne løsning andre problemer, f.eks. kompleksiteten og vanskelighetene ved å utføre den dreibare montering, samt understøttelse og betjening av en ganske massiv konstruksjon. FR-PS nr. 956 241 viser finner e.l. som er dreibart montert på en bulb ved baugen og som strekker seg bakover fra omdreiningspunktet. Omdrei-ningsaksen er vertikal slik at dreining av finnene vil av-bøye strøm for å skape en dreiekraft ved baugen. På grunn av forskyvning av disse finner nær baugen og utad fra denne, vil de nødvendigvis skape betydelig turbulens langs skroget, selv om de er strømlinjeformede.

En annen måte å minske friksjonen på er å varme opp den fuktede flate av skroget. US-PS nr. 3 452 701 viser et ror som benyttes som varmeveksler for kjøling av motorens kjølemiddel ved å sirkulere kjølemiddelet gjennom en varmevekslerspole inne i roret aktenfor rorstammen . Imidlertid tas det her ikke sikte på noen friksjonsreduk-sjonseffekt, og dersom dette allikevel skulle oppnås, ville det være ganske tilfeldig.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan friksjonen og turbulensen og motstanden mot et fartøy reduseres i betydelig grad og fartøyets ytelse forbedres ved å tilveiebringe en hovedsakelig nøytral vinge e.l. foran baugen, fortrinnsvis med vingens korde hovedsakelig sammenfallende med det vertikale sentralplan av fartøyet og med vingens utstrekning betydelig under vannlinjen.

Økonomiske, strukturelle og andre konstruksjonskri-terier for fartøybauger som ikke vedrører friksjon, dik-terer vanligvis at de hydrodynamiske egenskaper av baugen er begrenset eller direkte dårlige, spesielt i sammenlig-ning med en strømlinjeformet vinge. Det er altså viktig at vingen som benyttes ifølge foreliggende oppfinnelse også kan utføre andre unike funksjoner, inklusive bruk som en hydrodynamisk virksom og enestående effektiv fordeler av friksjonsreduserende midler og som et enestående effektivt og stabilt baugror som gir lav turbulens.

Den primære virkning av vingen er å redusere friksjonsmotstand, sprut og turbulens, og dertil å redusere friksjonsmotstanden på den fuktede flate av baugen. Selv om søkeren ikke ønsker å være bundet av noen spesiell teori, antas det at når vingen beveger seg gjennom vannet, "sprer" den vannet på en jevn eller laminær måte, og den utadrettede bevegelsesmengde den gir fortsetter når vannet rekker frem til baugen for således å minske spredevirk-ningen som kreves av den mindre hydrodynamisk effektive baug slik at trykket mot denne reduseres. Vingen vil til-late en kortere baug uten at det går på bekostning av bredde og hastighet. I realiteten virker vingen som en forlengelse av baugen, men samtidig bare som en liten be-grensning av svinge-evnen sammenlignet med en forlenget baug av tilsvarende ytelse.

I denne oppfinnelse kan vingen inneha en rorfunksjon. Den fremre seksjon av vingen kan gjøres dreibar om en akse i vingens spennretning. Den dreibare seksjon dreies fra sin normale, nøytrale stilling for svingebeve-gelse. Dette har den effekt at det endrer vingens profil slik at den bringes i ubalanse for derved å skape "løft" eller en svingekraft i den forønskede svingeretning. Til-veiebringelse av svingekraft på denne måte, i motsetning til å endre angrepsvinkelen for hele vingen (ved å dreie hele vingen som et ror), skaper betydelig mindre turbulens og motstand. Således er den ikke bare hydrodynamisk mer effektiv som et ror i og for seg, men den lavere turbulens som bibringes vannet som beveger seg mot den fuktede flate av baugen resulterer i mindre friksjonsmotstand ved baugen, sammenlignet med hva som ville vært forårsaket av et -konvensjonelt ror. På grunn av det mindre friksjons-og motstandspotensiale som denne konstruksjon innebærer, er kravene til styrke, montering og dreining betydelig lavere.

En enda mer effektiv svingende eller løftende vinge er tilveiebragt ifølge oppfinnelsen (enten for bruk i ror-utførelsen av baugvingen eller for enhver annen løftende eller svingende vingebruk). Denne løjftende eller svingende vinge vil fortrinnsvis ha en nøytral profil dersom den benyttes som baugvinge eller i et ror plassert akter-ut. ,For annen bruk, så som stabilisatorvinge, kan vingen fortrinnsvis være ubalansert, med en buet eller konveks form på den ene side konstruert for å gi den forønskede løfte-evne. Det vesentlige trekk ved denne vinge er en åpning i vingen i hele dens bredde (tykkelse) på tvers av korden mellom for- og bakkant og langs vingens lengde, som har en tilhørende strømningsavbøyer som kan rage inn i strømmen på én side av vingen for å avbøye vannstrømmen gjennom åpningen til den andre side av vingen. Strøm-ningsavbøyeren kan også virke som en lukkeinnretning. Fortrinnsvis er strømningsavbøyeren dreibart montert om en akse som forløper i vingens lengderetning. Strømningsav-bøyeren kan dreies for å lukke åpningen og kan dreies til åpen stilling slik at den rager utad fra vingens overflate og delvis inn i strømmen langs vingens overflate på én eller begge sider for å avbøye strømning gjennom åpningen til den annen side. Strømningsavbøyeren skaper således et differensialtrykk eller en kraft på én side av vingen som nærmer seg størrelsen på den kraft som ville bli dannet dersom hele vingen ble dreiet, men med betydelig mindre turbulens. Således kan vingen fylle funksjonen til et ror uten å nødvendiggjøre at hele vingen dreies, noe som ville kreve en meget sterkere og mer kompleks monterings- og dreiemekanisme .

Som en annen del av oppfinnelsen kan vingen inne-holde midler for å skape og/eller fordele friksjonsredu serende midler så som mikrobobler, visse polymere, polysakarider, petroleumsprodukter og, i en utførelse, oppvarmet vann. Midler som skal fordeles i baugens bane kan med fordel slippes ut gjennom porter, dyser eller andre passende åpninger ved overflaten av vingen, bak dennes bredeste punkt. Da trykket som skapes av vannstrømmen er mindre på de bakre partier, blir tilførselen av midlene lettere og det oppstår mindre forstyrrelse av strømmen .

Det er også viktig at midlene derved kan innføres i strøm-linjeformet strøm som baugen vil bevege seg gjennom, og dette kan oppnås på en jevnere og mer nøyaktig måte. Anbringelsen av vingen tillater fordeling av midlene ikke bare til grenseskiktet ved baugen, men også til hele feltet som møter baugen, for derved å gi maksimal effekt. I den utførelse hvor varme innføres blir fortrinnsvis overflaten av det fremre segment av vingen oppvarmet . På denne måte virker varmen ikke bare til å redusere vannets viskositet og således friksjonen ved baugen ved oppvarmning av vannet som strømmer mot den, men friksjonen reduseres også ved vingen for å gjøre denne enda mer hydrodynamisk effektiv.

I tilfellet av mikrobobler er det tilveiebragt et effektivt system i vingen både for deres dannelse og fordeling. Mikroporøse diffusorer eller andre mikroboble-generatorer kan være plassert ved overflaten (fortrinnsvis montert i flukt for å unngå turbulens) eller i det indre av vingen eller på et fjernt sted og ført i rør til vingen.

Mikroboblene kan med fordel dannes lokalt på en unik og energibesparende måte. Man har oppdaget at ved å utsette en mikroporøs diffusor for høyfrekvente energibøl-ger, fortrinnsvis ultrasonisk energi, kan gjennomstrøm-ningen av gass for samme trykkgradient økes betydelig. Det er tilveiebragt en mikroboblegenererende celle som har en gasstilførsel under trykk på den ene side av en mikro-porøs plate, mens den andre side av platen er eksponert til vannstrømmen, og som har en ultrasonisk generator, fortrinnsvis plassert inntil den mikroporøse plate på

gasstrykksiden .

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal denne beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksemp-ler som er vist på vedføyede tegninger. Fig. 1 er et oppriss av et fremre parti av et far-tøy forsynt med foreliggende oppfinnelse, sett fra babord side . Fig. 2 er et snitt i større målestokk langs linjen 4 - 4 av det nedre parti av baugen på fig. 1, vist perspektivisk. Fig. 3 er et snitt av baugen på fig. 1, tatt langs linjen 3-3. Fig. 4 er et snitt langs linjen 4 - 4 på fig. 1. Fig. 5 viser det fremre parti av baugen vist på fig. 4 i større målestokk, men uten bulben.

Fig. 6 er fig. 3 vist i større målestokk.

Fig. 7 er et delvis gjennomskåret riss i større målestokk av det øvre parti av baugen vist på fig. 1. Fig. 8 er et partielt riss i større målestokk av øvre og nedre fremre partier av baugen vist på fig. 1. Fig. 9 er et oppriss av baugen på et fartøy som viser en annen utførelse av oppfinnelsen . Fig. 10 er et oppriss av baugen av et fartøy og viser nok en forskjellig utførelse av oppfinnelsen. Fig. 11 er et partielt sideriss av det nedre parti av et fartøys baug og viser enda en utførelse av oppfinnelsen . Fig. 12 er et partielt snitt av veggen av vingen på fig. 11 og viser en i denne montert diffusorcelle for mikrobobledannelse ifølge oppfinnelsen. Fig. 13 er et snitt gjennom en alternativ diffusorplate for diffusorcellen vist på fig. 12. Fig. 14 er et partielt snitt av vingen på fig. 11 langs linjen 14 - 14 og viser monteringen av en annen ut-førelse av en di ffusorcelle ifølge oppfinnelsen. Fig. 15 er et snitt gjennom en vinge og viser diffusorplater montert i henhold til en utførelse av oppfinnelsen . Fig. 16 er et snitt gjennom en vinge som har diffusorplater montert i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen . Fig. 17 er et snitt av en vinge som viser innven-dige diffusorplater i henhold til en ytterligere utførelse av oppfinnelsen . Fig. 18 er et perspektivisk riss av en vinge ifølge oppfinnelsen som har evnen til å trekke vann inn ved den bakre kant. Fig. 19 er et perspektivisk riss av en vinge som har en vingetrykkregulator ifølge oppfinnelsen som gir en rorfunksjon. Fig. 20 er et snitt gjennom vingen på fig. 19 langs linjen 20 - 20. Fig. 21 er samme riss som fig. 20, men viser strøm-ningsavbøyeren i aktiviserte stillinger. Fig. 22 er et perspektivisk riss av en vinge som har en vingetrykkregulator i tandem med en påfølgende flik. Fig. 23 er et sideriss av et aktermontert ror som har en strømningsavbøyer ifølge oppfinnelsen.

Vingen slik den benyttes ifølge foreliggende oppfinnelse, er fortrinnsvis utformet for å minimalisere turbulens og friksjon både ved å strømlinjeforme dens form og ved å forsyne den med en glatt og polert overflate.

Vingen er fortrinnsvis nøytral. Dvs. den er utformet slik at den ikke gir noen vesentlig netto kraft i den ene eller den annen retning vinkelrett på bevegelsesretningen av vingen i vannet når dens korde strekker seg i bevegelsesretningen. Fortrinnsvis er krumningen eller konturen av vingen på den ene side et hovedsakelig speilbilde av krumningen på den annen side slik at vingen er balansert eller symmetrisk i forhold til sin korde. I sin enkleste form for små fartøyer kan vingen være en tynn flat plate som har avrundet for- og bakkant. Imidlertid vil vingen vanligvis variere i tykkelse langs sin korderetning på en strømlinjeformet måte. Den fremre seksjon av vingen strekker seg forover langs korden fra det tykkeste punkt av vingen til den fremre kant. Den bakre seksjon av vingen strekker seg langs korden fra det tykkeste punkt av vingen til den bakre kant.

Vanligvis er vingen med fordel stor nok med hensyn til kordelengde og tykkelse i forhold til fartøyets stør-relse til å gi tilstrekkelig utadrettet bevegelsesmengde til vannet ved normal fart til i vesentlig grad å minske friksjonen mot fartøyets skrog. Tykkelsen av vingen (ved

dens tykkeste punkt) i forhold til dens lengde er fortrinnsvis fra 1% til 40% av kordens lengde, med det tykkeste punkt plassert aktenfor den fremre kant i en avstand lik fra 20% til 80% av kordens lengde og fortrinnsvis fra 20% til 60%. I forhold til fartøyet inkluderer hovedvari-ablene som influerer på valget av vingetykkelse faktorer som fartøyets konstruksjonshastighet, dets bredde og dypgående og avstanden mellom baugen og vingen. For et lang-somt fartøy med en bredde på 6 m eller mer og et dypgående på mer enn 0,3 m, vil en vingetykkelse på 5 cm eller mer vanligvis være effektiv. For meget store langsomme far-tøyer kan en vingetykkelse på 0,3 - 1,5 m eller så meget som 4,5 m gi bedre ytelse. Vinger for raskere fartøyer, dvs. over 30 knop konstruksjonshastighet, kan være relativt tynnere, for mindre fartøyer til og med så tynne som praktisk mulig, dvs. fra 1,8 cm opp til 5-13 cm. Når bredde og lengdeøker kan vingetykkelse på opp til 1,5 m være å foretrekke. Vanligvis vil vingens "angrepsvinkel"

(den relative skarphet av forkanten) være smalere å ønske for raskere fartøyer.

Tykkelsen av vingen er fortrinnsvis den samme i hele dens lengde under vann. Imidlertid kan tykkelsen variere i lengderetningen dersom dette er ønskelig, med den maksimale tykkelse i vannlinjen. Fortrinnsvis vil tykkelse langs lengden under vann variere med mindre enn 100%, fortrinnsvis med mindre enn 50%, og aller helst med mindre enn 20%.

Kordelengden av vingen kan variere i dens lengde under vannlinjen, idet den vanligvis blir smalere mot den ene eller den annen ende, vanligvis smalere mot kjøllin- jen. For maksimal effekt er imidlertid variasjoner i kordelengden under vannlinjen fortrinnsvis mindre enn 100% og fortrinnsvis mindre enn 50%, aller helst mindre enn 20%.

Vingen er fortrinnsvis plassert i det vertikale langsgående sentralplan av fartøyet med korden sammenfallende med et slikt vertikalt sentralplan. Spennet av vingen strekker seg en betydelig distanse under fartøyets vannlinje og fortrinnsvis fra vannlinjen ned til kjøl-linjen, eller til bulben dersom fartøyet er forsynt med en bulb. I denne forbindelse er vannlinj-en det høyeste vertikale punkt på baugen som vannet når når fartøyet er fullt lastet og beveger seg med konstruksjonshastighet i høy sjø.

Langs sin utstrekning under vannlinjen befinner den bakre kant av vingen seg overfor og er plassert i avstand foran spissen av baugen på ethvert punkt. Uttrykket "baugspissen" er ment å skulle bety det forreste punkt på fartøyet på ethvert nivå over eller under vannlinjen. I de fleste tilfeller vil dette for de fleste eller alle nivåer bety den fremre kant av baugen, men det kan også gjelde andre konstruksjoner, så som en bulb, kjøl e.l.

For beste ytelse er vingen plassert med sin bakre kant parallelt med baugspissen i hele sin lengde under vannlinjen. Om ønskelig kan imidlertid vingen danne en annen vinkel med baugspissen, den kan f.eks. være vertikal.

Som vist på fig. 1, 9, 10 og 11 er vingen plassert med helning forover, dvs. den er skrådd forover i retning oppad.

Avstanden mellom vingen og baugspissen er viktig for å optimalisere virkningen av oppfinnelsen. Den mest passende avstand vil variere med flere faktorer, idet avstanden vanligvis øker med konstruksjonshastigheten og med fartøyets bredde og med tykkelsen og kordelengden av vingen, og omvendt. Mens avstanden således kan variere, bør vingen plasseres nær nok baugspissen til at en nyttig mengde utadrettet bevegelsesmengde som vingen gir vannet gjenstår når vannet passerer fartøyets baug ved fartøyets

konstruksjonshastighet.

Under noen betingelser, spesielt ved lavere hastigheter for fartøy med en skarp bauglinje som befinner seg overfor et bakre parti av en vinge som også er ganske skarp eller tynn, kan øket ytelse oppnås selv når den bakre kant av vingen befinner seg direkte mot baugspissen. Vanligvis bør imidlertid den bakre kant av vingen befinne seg i avstand fra baugspissen for at man skal oppnå de fulle fordeler av oppfinnelsen . Denne avstand kan ikke bare variere med ovennevnte faktorer,—men også med baugens skarphetsgrad, skarpheten av det bakre parti av vingen og andre faktorer som influerer på graden av friksjon og turbulens som dannes i området for vingens bakkant og baugspissen. Baugspissen og vingens bakkant bør imidlertid adskilles med en avstand som er slik at en kontinuerlig strømlinjetilstand opprettholdes i vannet når det passerer langs den bakre kant av vingen og baugen. Jo fullere eller buttere baugen eller den bakre seksjon av vingen er, desto større avstand er nødvendig mellom disse for å opprettholde strømlinjeformet strømning i det til-støtende område.

I praksis er vingen med fordel adskilt fra baugspissen på ethvert horisontalt punkt med en horisontal avstand som er lik eller større enn den maksimale tykkelse av vingen (målt fra bakkant av vingen). For langsommere fartøyer (opp til 30 knops konstruksjonshastighet) er en avstand på mellom 2% og 25% av fartøyets bredde ønskelig, og for raskere fartøyer bør avstanden være mellom 1% og 30% av bredden. Dersom den bakre kant av vingen er relativt tykk, slik den kan være for langsommere og mindre fartøyer, er avstanden fortrinnsvis lik vingens tykkelse.

For bedre å beskytte vingen mot kollisjonsskade ved større fartøyer, kan vingen være plassert ved eller bak fartøyets forpigg ved vannlinjen, slik det vil være eksemplifisert i utførelsen ifølge fig. 1 - 8 på tegningene.

Det skal så vises til fig. 1-8, som illustrerer en utførelse av oppfinnelsen anvendt på et meget stort fartøy som har en total lengde på 280 m, en bredde på 41,5 m i vannlinjen, og en konstruksjonshastighet på 30 knop. Fartøyet 1 har en konvensjonell bulb 2 plassert inntil kjøllinjen 3 i baugen 4. Forkanten, eller baugpiggen 4 av baugen 3 under vannlinjen 6 strekker seg oppad fra bulben 2 til forpiggen 7 over vannlinjen 6, med en total lengde på 12,2 m. Til bulben 2 er det festet en vinge 8, som strekker seg oppad fra denne stort sett parallelt med baugpiggen 5 under vannlinjen og plassert med avstand foran denne, med en åpning derimellom på ca. 50 cm, noe som er lik 42% av kordeavstanden for vingen (1,22 m). Som det bedre vil ses av fig. 3-6, ligger korden av vingen 8 langs det vertikale sentralplan Y av fartø-yet. Ved sin øvre ende er vingen 8 festet til forpiggen 7 ved forpiggens forkant 9. Som vist på fig. 5, ligger det tykkeste punkt av vingen, 26,5 cm, ved 10, som har en avstand fra forkant av vingen lik 28% av kordelengden .

Der hvor vingen ifølge oppfinnelsen benyttes for et fartøy som ikke har en bulb ved baugen, kan vingen strekke seg ned til og eventuelt en strekning under denne med forskjellige utformninger som eksemplifisert på fig. 9-11. På fig. 9 strekker vingen 8a seg fra forpiggen 7a av far-tøyet la parallelt med baugpiggen som i utførelsen på fig. 1, men vingen 8a strekker seg ned til kjøllinjen 3a og en mindre strekning under denne. Vingen 8a er festet til baugen 4a ved sin nedre ende ved hjelp av et stag lia ved kjøllinjen. En slik vingeforlengelse vil være spesielt nyttig for et fartøy som har en konstruksjon som strekker seg under kjøllinjen, f.eks. en senkekjøl, vanlig kjøl e.l. Alternativt kan en separat vinge være montert umiddelbart foran en slik konstruksjon og enten være forbundet med og understøttet av denne konstruksjon eller av kjølen.

På fig. 10 er vingen 8b lik vingen 8a på fig. 9, bortsett fra at den ender i kjøllinjen og er forbundet med baugen 4b på dette punkt med en lett krummet og strømlin-jeformet forbindelsesplate 11b.

På fig. 11 er vingen 8c ved begge ender forbundet med baugpiggen 7c ved hjelp av stag lic og strekker seg foran baugpiggen 7c i hele vingens lengde. Denne utfør-else kan være mer egnet for mindre fartøyer på grunn av sin enkelhet og mulighet for ettermontering. Stag lic kan være forsynt med en innvendig kanal for ledninger som forbinder fartøyet lc med vingen 8c for nyttemedier (f.eks. trykkluft og elektrisitet) for forsyning av vingen for funksjoner beskrevet nedenfor.

For andre anvendelser, så som f.eks. en undervanns-båt som har en stort sett avrundet baug eller baug som strekker seg mer horisontalt enn verti-kalt, kan vingen være plassert vertikalt, eller i siste tilfelle kan en horisontal vinge være mer effektiv. For fartøyer med flere,skrog, så som en katamaran, kan en vinge være festet til hvert skrog på lignende måte som beskrevet for et enkeitskrogs-fartøy.

Om ønskelig for å gi øket effekt, kan to eller flere vinger brukes i tandem, idet hver vinge med sin korde er anbragt i det vertikale sentralplan av fartøyet, den ene foran den andre. F.eks. med vingesystemet vist på fig. 1-8, kan en andre vinge som har samme form, stør-relse og lengde som vingen 8, være plassert foran denne og med samme avstand som avstanden mellom baugpiggen 5 og vingen 8. Den andre vinge kan være adskilt fra og festet til vingen 8 ved hjelp av stag i likhet med dem som er vist på fig. 11.

Et annet trekk ved denne oppfinnelse vedrører bruk av baugvingen som et ror. Slik det skal beskrives, kan den fremre seksjon av vingen være montert dreibar om en akse som strekker seg i vingens lengderetning slik at den kan danne en vinkel med den bakre seksjon 20 av vingen, for således i realiteten å gi en vinge med variabel krumning. Dreining av den fremre seksjon om sin akse fra sin normale balanserte stilling danner ubalanse i vingen for å skape en dreiekraft i den retning som den fremre seksjon dreies i når vingen beveger seg gjennom vannet.

Det skal så henvises til fig. 5-8, hvor den fremre seksjon 12 av vingen 8 omfatter en rorstamme 13 som er montert dreibart ved sin øvre ende i et hus 14 og er montert på lignende måte ved sin nedre ende (ikke vist). En rordreiemekanisme eller -maskin (ikke vist) er anordnet i forpiggen 7 i inngrep med den øvre ende av rorstammen 13. Et ror 15 befinner seg foran rorstammen 13 og er festet til denne, hvilket ror danner den fremre kant av vingen 8. For å gi svingebevegelser dreies rorstammen 13 og roret 15 sammen med denne fra sin nøytrale stilling i den forønskede svingeretning, enten til venstre eller høyre, som vist med brutt linje ved A og B.

Et annet trekk ved denne oppfinnelse er en vingetrykkregulator for å gi en rorfunksjon og for andre anvendelser. Vingetrykkregulatoren kan benyttes for å gi baugvingen ifølge oppfinnelsen en rorfunksjon i tillegg til dens generelle anvendelse for andre vingefunksjoner. Benyttet sammen med en nøytral vinge, som i tilfellet av enten en baugvinge eller hekkvinge (eller ror), virker trykkregulatoren til å skape ubalanse i trykket på vingens sider når den beveger seg gjennom vannet, for således å utsette vingen for en dreiende eller løftende kraft.

Brukt sammen med en ubalansert eller løftende vinge (eller med en balansert vinge som beveger seg gjennom vannet med en angrepsvinkel i forhold til sin bevegelsesret-ning) benyttes vingetrykkregulatoren til å justere løfte-eller svingekraften av vingen for å øke eller minske kraften, alt etter ønske. Dette har spesiell anvendelse for vinger som benyttes som "vinger", dvs. hydrofoiler for hydrofoil fartøyer, for å justere løftekraften de danner for å heve eller senke fartøyets skrog i forhold til vannet. Regulatoren har også spesiell anvendelse som rullestabilisatorvinger eller -finner, som vanligvis er montert på sidene av skroget ved eller over kjøllinjen, med justerbar angrepsvinkel i forhold til horisontal-planet for i en oppadrettet eller nedadrettet kraft. For enten å komplementere eller erstatte angrepsvinkel juste-ringen kan vingetrykkregulatoren benyttes til å gi en del av eller hele kraften .

Vingetrykkregulatoren utgjør en strømningsavbøyer som samvirker med en åpning på tvers av vingens korde mellom forkanten og bakkanten for å avbøye vannstrømmen som passerer langs en flate av vingen gjennom åpningen og derved til den andre side av vingen. Når avbøyeren er i funksjon for å avbøye strømmen, rager dens fremre kant inn i vannstrømmens bane på den ene side av vingen. Når av-bøyeren ikke er operativ eller befinner seg i nøytral stilling, er den trukket inn fra sin utragende stilling, fortrinnsvis til en stilling hvor den helt eller delvis blokkerer eller lukker åpningen. Med fordel kan hoveddimensjonen av åpningen og avbøyeren strekke seg hovedsakelig i vingens lengderetning og således gi funksjon hovedsakelig vinkelrett på strømningen henover vingen.

Det skal så vises til fig. 19 - 21, som viser en vinge 8g som er festet til baugen 4g av et fartøy lg ved hjelp av stag llg og som strekker seg fra over vannlinjen 6g til kjøllinjen 3g. En strømningsavbøyer 27 er dreibart montert i en rektangulær åpning 0 i vingen 8g og virker som et ventilspjeld, slik det best ses av fig. 20 og 21. Avbøyeren 27 er langs sin vertikale akse festet til en aksel 25, som i sin tur er festet langs senterlinjen 26 av vingen 8g for rotasjon om senterlinjen 26. Akselen 25 strekker seg oppad gjennom og forbi vingen 8g, hvor den er forbundet med en drivaktivator (ikke vist) for dreining av avbøyeren 27 mellom en lukket stilling og aktiviserte stillinger på hver side av vingen 8g.

Som det vil ses av fig. 20, faller senterlinjen av akselen 25 og senterlinjen av avbøyeren 27 i lukket stilling sammen med korden 26 av vingen 8. I denne utførelse er lengden av den fremre seksjon 28 av avbøyeren 28 (fra akselomdreiningspunktet til forkanten) omtrent 40% av av-bøyerens 27 hele kordelengde . Avbøyeren 27 har helst en nøytral eller symmetrisk profil om sin korde, med sin maksimale tykkelse ved eller foran akselen 25. Det er også ønskelig at sidene av avbøyeren 27 stort sett følger og opprettholder krumningen av vingen 8g slik figurene viser når den befinner seg i nøytral eller inoperativ stilling. Forkanten og bakkanten av avbøyeren 27 er fortrinnsvis avrundet eller strømlinjeformet for lavhastig-

hetsanvendelser og skarpere for høyere hastigheter.

Det vises så til fig. 21, hvor avbøyeren 27 kan dreies fra sin lukkede stilling, som vist på fig. 20, i begge retninger for å bevege den fremre seksjon 28 utad i det minste delvis utenfor overflaten av vingen 8g for å frilegge en passasje eller åpning O som angitt ved 30.

Den fremre seksjon 28, som således rager ut i vannstrømmen inntil vingen 8g, vil avbøye denne strøm gjennom åpningen O ved 30 til den andre side av avbøyeren 27 og vingen 8g for derved å skape en kraft vinkelrett på vingens korde i den retning som den fremre seksjon 28 av avbøyeren er blitt svinget.

Samtidig svinges den bakre seksjon 29 utad i det minste delvis utenfor den motstående flate av vingen 8g. Den bakre seksjon 29 vil i sin utragende stilling i tillegg til å avbøye strømmen til den andre side, også virke til å krumme vingen for å skape en ytterligere kraft vinkelrett på vingens korde, hvilken kraft også virker i den retning som den fremre seksjon 28 av avbøyeren er blitt svinget.

En annen utførelse av strømningsavbøyeren er vist på fig. 22, hvor en bakre klaff 2 7b med en fremre kant 28b og en bakre kant 29b utgør en bakre seksjon av vingen 8h som er dreibar om en aksel 28b, for i utsvinget tilstand å supplere den strømningsavbøyende effekt av avbøyeren 27a som dreier seg på akselen 25a.

En annen utførelse av strømningsavbøyningsvingen er vist på fig. 23, hvor vingen utgjøres av et bakre ror 71 montert på en rorstamme for dreining om en vertikal akse. Med strømningsavbøyeren 27c i lukket stilling kan roret 71 fungere som et konvensjonelt ror. Når roret 71 holdes i stasjonær stilling, kan strømningsavbøyeren 2 7c dreies (ved hjelp av en ikke vist aktivator) til en aktivisert stilling for å utøve en dreiekraft på roret, som selv om den er noe mindre enn kraften som oppnås ved å dreie hele roret, er mer effektiv på grunn av den betydelig mindre motstand og friksjon den danner.

En annen viktig utførelse av strømningsavbøynings- vingen er en rullestabilisatorfinne. Aktive systemer for dempning av rulling av et fartøy benytter finner (vinger som kan skape løft på begge sider) som er montert på sidene av skroget mellom kjøllinjen og vannlinjen og som strekker seg hovedsakelig utad fra skroget. Disse finner dreier seg vanligvis om en akse i sin lengderetning for å endre angrepsvinkelen og derved skape oppad- og nedadrettede krefter mot rulleretningen. Når man benytter strøm-ningsavbøyere ifølge foreliggende oppfinnelse, kan finnene også være dreibare, men de kan imidlertid med fordel være nøytrale eller balanserte vinger som er fast montert på

skroget med sine korder hovedsakelig horisontale (med liten- eller ingen angrepsvinkel ) . Fortrinnsvis er strøm-ningsavbøyerne for disse vinger av den type som er vist på fig. 19, med hoveddimensjonen av åpningen og dreieaksen forløpende utad fra skroget i vingenes lengderetning. Den konvensjonelle styring for rullestabilisatorfinner kan benyttes for strømningavbøyerne i disse faste vinger slik at når fartøyet ruller vil akslene av strømningsavbøyerne bli dreiet for å skape hhv. oppadrettede og nedadrettede

krefter for å motvirke rullingen.

I andre utførelser av strømningsavbøyervingen kan avbøyeren være forsynt med en kortere bakre seksjon eller slett ingen sådan, i hvilket tilfelle dens omdreinings-punkt befinner seg i bakkant av åpningen. Alternativt kan omdreiningspunktet befinne seg helt ved forkanten av åpningen slik at det ikke foreligger noe bakre parti av aktivatoren. Det kan også foreligge en lukkeinnretning for åpningen, som er adskilt fra avbøyeren og kan strekke seg inn i strømmen, så som en glidende plate som glir inn i åpningen fra en intrukket stilling inne i vingen. Videre kan trykkregulatoren etter ønske være mindre eller større i forhold til vingens størrelse, eller nærmere eller lengre fra forkanten eller bakkanten av vingen, men for maksimal effekt er åpningen plassert med sin bakre kant foran vingens bakre kant i en avstand på minst 20% av vingens kordelengde ved åpningen.

Det vil ses at vingetrykkregulatoren har en multi- plikatoreffekt sammenlignet med et ror eller en vinge i og for seg. Avbøyning av strømning fra den ene side til den andre av vingeflaten skaper et di fferensialtrykk ikke bare over avbøyerens flate, men også over vingens flate.

Et annet viktig trekk ved denne oppfinnelse er bruken av baugvingen for å skape og spre friksjonsreduserende midler. En spesiell fordel ved baugvingen for dette formål er dens evne til å spre slike midler foran baugen til områder hvor disse midler gir maksimal fordel og på en mer presis og jevn måte. Videre gir den bakre seksjon av vingen en fordelaktig sone for utslipp av slike midler fordi det dynamiske trykk av vannet på vingeflatene i dette område er relativt lavt og vannstrømmen hovedsakelig laminær, med betydelig mindre sprut.

En rekke alternativer er tilgjengelige for generering av gassbobler og for spredning av alle friksjonsreduserende midler fra baugvingen. Vanligvis kan slike midler tilberedes eller lagres i fartøyet og føres i rør til vingen for spredning og avgivelse, eller når det gjelder gassbobler, kan de dannes (ved bruk av tilført gass) i eller på overflaten av vingen.

I utførelseseksempelet vist på fig. 1-8 tilberedes eller dannes de friksjonsreduserende midler i et vann-system i baugen 4. Vannet inneholdende slike midler, f.eks. bobler i suspensjon, føres i rør til vingen 8 og avgis av dyser eller åpninger ved sidene og bakkanten av den bakre seksjon av vingen. Slik det spesielt er vist på fig. 5 - 8, er vertikale sidekanaler 16 og en bakre kanal 17 anordnet i det indre av vingen 8, som tilføres friksjonsreduserende midler fra fartøyet 1 gjennom kanaler fra forpiggen 7 og bulben 2 (ikke vist), som står i forbindelse med disse kanaler 16 og 17 både ved den øvre ende og den nedre ende av vingen 8. For å sikre den forønskede fordeling, er det videre anordnet mellomliggende til-førselskanaler generelt betegnet med 18 på fig. 1. Kanalene 18 er vist mer detaljert på fig. 6 sammen med deres forbindelser med kanalene 16 og kanalen 17. Tilførsels-kanalene forløper til fartøyet 1 og er i dettes indre for bundet med et til førselssystem for friksjonsreduserende midler (ikke vist).

Vertikale utløpsslisser 19 er anordnet langs hver side av den bakre seksjon 20 og disse står i hele sin lengde i forbindelse med kanalen 16 på de respektive sider for å danne utløp for utslipp av friksjonsreduserende midler fra den respektive kanal 16 til det forbistrømmende vann. På lignende måte er en vertikal utløpssliss 21 anordnet langs den bakre kant 22 og er forsterket med en stabiliseringsvinge w. Slissen 21 står i forbindelse med kanalen 17 for avgivelse av friksjonsreduserende midler fra kanalen 17 til vannstrømmen ved den bakre kant. Alternativt kan skjold 23 av fleksibelt materiale, så som film eller laminært fiberglass, være festet til den bakre kant 22 for å henge bakover i vannstrømmen for å styre de utslupne friksjonsreduserende midler mot baugpiggen (vist kun på fig. 5 og 6).

Alternativt kan gassbobler dannes inne i vingen eller ved dennes overflate, f.eks. ved å benytte mikropo-røse barrierer så som diffusorplater. Metallplater fremstilt av sintret metallpulver og kjemisk utetsing av porene i disse kan benyttes. Imidlertid har man oppdaget at fibermetallmatter, som vanligvis benyttes som filtre, er meget vel egnet for produksjon av store kvanta mikrobobler ved overraskende beskjedent trykk og energiforbruk når de er passende konstruert og benyttet i henhold til oppfinnelsen. Disse er således å foretrekke.

Fibermetallmatter eller -plater fremstilles ved å komprimere tilfeldig lagte fine fibre av forskjellige metaller til forønsket densitet og porestørrelse og sintre matten for å forbinde fibrene i krysningspunktene. For denne oppfinnelse er fibrene som benyttes i slike matter laget av seigt, sterkt, korrosjonsmotstandsdyktig metall, inklusive rustfritt stål, nikkellegeringer, så som Inconel 600 og Hastalloy C, og bronse. Diameteren av de benyttede fibre kan være mellom 2 og 80 mikron, og fortrinnsvis mellom 5 og 40 mikron. Ved fremstilling av mattene pres-ses de fortrinnsvis til en densitet over 30% og under 70%, fortrinnsvis i området mellom 40% og 60%. Vanligvis vil mattene eller platene ha en gjennomsnitlig porestørrelse så "liten som 5 mikron, men vanligvis mellom 10 og 100 mikron, og fortrinnsvis under 50 mikron. Den øsnkede porestørrelse kan oppnås ved passende valg av fiberdiameter, fibermengde pr. flate-enhet av matten, og kompre-sjonens utstrekning (og således densiteten og tykkelsen av matten). Tykkelsen av matten er fortrinnsvis mindre enn 50 mm, og for mer effektiv funksjon, mindre enn 40 mm. Matter med en tykkelse ned til 1,5 mnf"kan benyttes hvor de u-understøttede partier av matten er mindre enn 1 cm2 . Tykkelsen er fortrinnsvis 3 mm eller mer hvor de u-under-støttede partier av matten er større. En understøttelses-konstruksjon kan være anordnet, fortrinnsvis på innsiden av matten, for å gi ytterligere strukturell styrke, så som en perforert plate, vevede trådnett eller en åpen bikake-seksjon (med celleveggene vinkelrett på matteflaten), som hviler mot mattens innerflate og fortrinnsvis er limt eller sammensmeltet med denne.

Luftgjennomslippeligheten av slike matter er ønskelig større enn 0,5 og fortrinnsvis større enn 1 m<3>/time/cm vannsøyle differensialtrykk, testet ved standrad betingelser, dvs. 20°C, 1 atmosfæres trykk og med en testhastig-het på 610 m/time. Den forønskede permeabilitet kan i likhet med den forønskede porestørrelse oppnås ved passende valg av fiberdiameter og justering av mattens tykkelse og densitet.

Matter fremstilt på denne måte har en overraskende jevn porestørrelse, dvs. et smalt område for porestørrel-sesfordeling. Gjennomsnitlig porestørrelse (også betegnet som diameter) kan måles tilfredsstillende for denne opp-finnelses formål ved hjelp av forskjellige konvensjonelle fremgangsmåter som gir en tilnærmet verdi, inkl. måling ved hjelp av kvikksølv-porisometer eller ved hjelp av partikkeloppfangningstester hvor fluider som inneholder partikler av kjent størrelse føres gjennom matten og graden av partikkeloppfangning i porene bestemmes.

Den mest foretrukne metallfibermatte består av fibre med 25 mikron diameter av bronse eller rustfritt stål komprimert til en densitet av 45% - 50% (av det massive metall), med en tykkelse på 3 mm og med en gjennomsnitlig porestørrelse på 30 mikron (med en størrelses-fordeling på pluss eller minus 8 mikron). Dette materiale er tilgjengelig fra Brunswick Corporation under varemerket Feltmetal .

Valg av tykkelse og størrelse av diffusorplatene vil variere med angjeldende bruksbetingelser. Disse plater monteres på ytterflaten av vingen, eller på et indre sted i vingen som står i vannforbindelse med utsiden, og forsynes med et trykkgasskammer på baksiden. Trykk.gassen som strømmer gjennom dif f usorplaten og ut i vannet danner bobler hvis størrelse kan justeres ved å variere gasstrykk, den gjennomsnitlige porestørrelse av diffusorplaten og/eller strømningshastigheten av vannet som passerer forbi diffusorplaten . Gassbobler med en gjennomsnitlig diameter under 50 mikron er ønskelig for gode resultater, og en gjennomsnitlig diameter på 40 mikron eller mindre er å foretrekke. Ytterligere informa-sjon og rettledning om bobledannelse kan finnes i litera-turen, inkl. artiklene til Madavan m.fl. nevnt i det foregående.

I den utførelse som er vist på fig. 17 er diffusorplatene anordnet i innerveggene av vingen 8d. Trykkluft tilføres til baksidene av diffusorplatene 31 ved hjelp av kanaler som strekker seg fra vingen til en trykkluftkilde i fartøyet (ikke vist). Vann sirkuleres gjennom kamrene 16d for å føre boblene bort fra diffusorplatene 32 og gjennom vertikale slissåpninger 19d inn i vannet som strømmer forbi vingen .

På fig. 15 er diffusorplater 32 og en plate 33 montert i hhv. kanaler 16e og i kanal 17e for å avgi bobler direkte inn i vannstrømmen på utsiden av vingen 8e. I denne utførelse blir kanalene 16e og kanalen 17e fylt med trykkgass som spres gjennom diffusorplatene 32 og 33.

På fig. 16, og også som vist på fig. 9 - 11, er diffusorplatene 34 montert i veggene av vingen 8f i flukt med dennes overflate og i direkte forbindelse med utsiden . På fig. 16 blir samlekammeret 16f satt under trykk (ved hjelp av en trykkluftkilde som ikke er vist) for å danne en gasstrøm gjennom diffusorplatene 34. På fig. 9 til-fører en luftkompressor 35 gass under trykk som mates gjennom kanalen 36 til en langstrakt diffusorplate 37 montert ved overflaten av vingen 8a. En elektrisk generator 38 tilfører elektrisk energi gjennom ledningen 39 til vingen 8a for formål som skal beskrives nedenfor.

Fig. 10 - 14 illustrerer gassdiffusorsystemet som danner et annet viktig trekk ved denne oppfinnelse. På fig. 10 er adskilte diffusorceller 40 plassert langs overflaten av vingen 8b for å gi grundig spredning av bobler i vannfeltet foran baugen. Som erstatning for eller i tillegg til cellene montert på vingen kan diffusorceller 40 være plassert på monteringsstagene 11b og på skroget av fartøyet lb, slik figurene viser. Disse celler kan være montert i flukt med overflaten og være tilført gass under trykk ved hjelp av lignende rør som vist i detalj i forbindelse med vingeutførelsen på fig. 11.

En rettsidet diffusorcelle 41 og avrundede sirkulære diffusorceller 42 på fig. 11 er montert i flukt med ytterflaten av vingen 8c. Som det vil ses av fig. 12, er cellen 41 montert i en åpning gjennom vingeveggen 43 med cellens 41 hus 44 i kontakt med sidene av veggåpningen. Huset 44 er forsynt med en innvendig flens 45 ved hjelp av hvilken det er festet til innsiden av vingeveggen ved hjelp av bolter 46. Di ffusorplaten 47 er festet til ytterkantene av huset 44 ved hjelp av sveiser e.l. Ytter-siden av diffusorplaten 47 ligger i flukt med ytterflaten av vingeveggen 43 og dekker veggåpningen helt. Bakveggen 48 fastholdes i huset 44 og er tettet mot di ffusorplaten

47 ved hjelp av en elastomer tetning 49 slik at det dannes et luftkammer 50. Dyser 52 er montert på bakveggen 48 i forbindelse med luftkammeret 50. Kanaler 51 forbinder dysene 52 med en trykkluftkilde 53 via ventiler 54. Diffusorplaten 47 er forsynt med områder av redusert tykkelse som tillater øket gasstrømning (ved et gitt trykk) uten å sette platens styrke på spill eller skipets styrke i fare. En alternativ diffusorplate for diffusorcellen 41 er vist på fig. 13. Diffusorplaten 56 er tynnere i hele sin utstrekning og den strukturelle styrke tilveiebringes av en støtteplate 57 på innerflaten som tjener til å forsterke diffusorplaten 56 samtidig med at den gir passasje for gass gjennom sine åpninger 58. Denne kombinasjon kan erstatte diffusorplaten 47 i cellen 41 dersom dette er ønskelig.

Et ytterligere viktig trekk ved"diffusorcelle-systemet er basert på den oppdagelse at anslag av høyfre-kvent bølge-energi mot diffusorplatene i overraskende grad øker gjennomstrømningsmengden av gass, for således å bedre deres effektivitet når det gjelder bobledannelse i betydelig grad. Den høyfrekvente bølge-energi som benyttes ligger vanligvis mellom 1 kHz og 1 mHz, og fortrinnsvis i området 10 - 90 kHz. Anbringelsen av bølgegenratoren, som fortrinnsvis er en elektro-akustisk eller elektro-mekanisk transduktor, i forhold til diffusorplaten er ikke avgjør-ende så lenge energien treffer direkte mot platen (via et luftgap) eller føres til platen gjennom en konstruksjon inntil eller i kontakt med denne. I tillegg til å forbedre gassdiffusjonen gjennom diffusorplaten tjener bølge-energien også en annen viktig funksjon, nemlig å rengjøre diffusorplaten for biologiske substanser og andre foru-rensninger som opptrer i et marint miljø.

Det skal igjen vises til fig. 12, hvor en transduktor 59, en piezoelektrisk krystall med en naturlig frekvens på 50 kHz festet til metalliserte skiktelektroder for aktivisering og tilgjengelig fra Vernitron Corp., er festet til innerflaten av bakveggen 48, som virker som leder for bølge-energien fra transduktoren til luftkammeret 50. Transduktoren 59 er ved hjelp av ledninger 60 forbundet med en høyspent driver (ikke vist) for den piezoelektriske transduktor, hvilken driver gir 320 volt (spissverdi) som gir et utgangssignal i frekvensområdet 10 kHz - 100 kHz.

Diffusorcellen 42 på fig. 14 er konstruert hoved sakelig som cellen 41 på fig. 12, bortsett fra at diffusorcellen 42 er sirkulær og at dens hus 61 har en integrert bakvegg som avgrenser luftkammeret 62 og står i forbindelse med en kanal 63 for tilførsel av gass under trykk til luftkammeret 62. En understøttelsesplate 64 av aluminium er montert i luftkammeret 62 for å understøtte og lede bølge-energi fra den piezoelektriske transduktor 65 festet til denne. Understøttelsesplaten 64 inneholder åpninger 66 som gass kan passere gjennom fra kammeret 62 til diffusorplaten 67.

Forannevnte diffusorceller kan benyttes enten i originale installasjoner eller for ettermontering på vinge-r eller fartøyer, og spesielt sirkulære celler som har et tverrsnittsareal når det gjelder effektiv diffusor-overflate på mellom 10 og 70 cm2 . F.eks. kan sirkulære celler med diameter 5 cm fordeles langs fartøyets skrog og vinge på den viste måte for å gi effektiv dekning.

Strømningshastigheten fra de forskjellige beskrevne gassdiffusorsystemer kan justeres for fartøyets hastighet og andre forhold ved å regulere gasstrykket som tilføres baksiden av platen for således å gi en strøm av bobler som vil holde seg inntil den fuktede flate av fartøyet over en vesentlig avstand, fortrinnsvis til midtskips.

Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er vist på fig. 15 - 17. Elektriske motstands-oppvarmningslister 68 er festet til innerflaten av de fremre seksjoner 12d, 12e og 12f av vingene hhv. 8d, 8e og 8f og strekker seg langs disses lengde. Elektriske ledere (ikke vist) forbinder en kraftkilde i fartøyet med oppvarmningslistene 68. Oppvarmningslistene 68 varmer opp vingeflåtene, som i sin tur varmer opp vannet som passerer vingen for å minske vannets viskositet. Dette senker friksjonsmostanden av vannet ikke bare mot vingeflåtene, men også på den fuktede flate av baugen når det varme vann når disse flater. En annen måte å varme vingeflatene på er vist på fig. 5-8. Rorstammen 13 og roret 15 har vertikale kanaler 69 hhv. 70. Disse kanaler kan benyttes til å varme opp overflaten på den fremre seksjon 12 ved å sirkulere et oppvarmnings- medium gjennom dem. Oppvarmningsmediet, så som varmt vann, kan føres til den øvre ende av rorkanalen 70, sirkuleres til rorstammens kanal 69 ved den nedre ende via for-bindelsesrør 71 og deretter fjernes ved den øvre ende av kanalen 69 og føres i rør tilbake til fartøyet 1 for for-nyet oppvarmning.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen vedrører bruk av baugvingen som vist på fig. 18. For ytterligere å bi-dra til strømlinjeformet strøm av vannet som passerer vingen og baugen og for å forhindre turbulens, kan vann trekkes inn i vingen. For dette formål er vingen 8i forsynt med mulighet for å trekke vann inn ved eller nær den bakre, kant. Spesielt trekkes vann inn gjennom spalten 72 som står i forbindelse med kanalen 73, som strekker seg fra vingen gjennom bunnstaget inn i baugen av fartøyet li. En pumpe 74 suger vann inn i spalten 72 og gjennom ledningen 74 og fører vannet ut igjen gjennom en forlengelse av ledningen 73 som strekker seg under kjøllinjen 3i av baugen.

Claims (1)

1. Diffusorcelle for dannelse av mikrobobler av gass eller vann, hvilken celle har en ytre vegg eksponert for kontakt med vannet når den er neddykket, et kammer i cellen innrettet for å motta gass under trykk, og en mikroporøs diffusormatte som danner i det minste et parti av nevnte yttervegg, hvor innsiden av nevnte matte står i gasstrømningsforbindelse med kammeret^ hvilken matte omfatter sammenpressede, ikke-vevede metallfibre som er forbundet med hverandre ved krysningspunkter, idet den gjennomsnitlige porediameter av porene gjennom matten er mellom ca. 5 og 100 mikron og densiteten av matten er under 70% av densiteten av fibrene.

2. Diffusorcelle ifølge krav 1, karakterisert ved at fibrene består av korrosjonsbestandig materiale, har en gjennomsnitlig diameter på mellom 2 og 80 mikron og er sammensmeltet ved krysningspunkter ved sintring, og at tykkelsen av matten er mellom 1,5 og 50 mm.

3. Diffusorcelle ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fibrene består av rustfritt stål, nikkellegering eller bronse og har en gjennomsnitlig diameter på mellom 5 og 40 mikron, og at densiteten av matten er mellom 30 og 60% av densiteten av fibrene.

4. Diffusorcelle ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at permeabiliteten av matten for luft, målt ved standard betingelser, er i det minste 1/2 m <3> luft pr. cm <2> av overflateareal pr. cm vann-søyle differensialtrykk mellom dennes sider.

5. Diffusorcelle ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at cellen er utformet for montering i en åpning i skrogveggen av et fartøy for å danne gassbobler på utsiden av veggen, at den omfatter et hus som har en innenbords og en utenbords side når den er montert i åpningen, hvilken mikroporøse matte er plassert ved den utenbords side og er innrettet for opptagelse i åpningen, og at nevnte hus har midler på innenbordssiden av matten for tettende befestigelse av cellen i skrogvegg-åpningen og har i det minste én åpning på innenbordssiden av matten og strømningsforbindelse med nevnte kammer, hvilken åpning er innrettet for mottagelse av gass under trykk.

6. Diffusorcelle ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at den omfatter midler for generering av bølge-energi som har en frekvens på i det minste 1 kHz for overføring av bølge-energi til cellen.

7. Diffusorcelle ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte bølgegenererende midler er en piezoelektrisk transduktor og at frekvensen av den gene-rerte bølge-energi ligger mellom 10 og 90 kHz.

8. Diffusorcelle ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at midlene for generering av bølge-energi er plassert inntil matten på trykksiden av denne.

9. Diffusorcelle ifølge et av kravene 6-8, karakterisert ved at de bølge-energi-gene- rerende midler er plassert i nevnte kammer.

10. Diffusorcelle ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at cellen er plassert i forhold til vannet slik at diffusormatten er neddykket og at utsiden av denne er i direkte kontakt med vannet, slik at mikrobobler kan dannes i vannet når gass under trykk innføres i kammeret og spres gjennom matten.

11. Fremgangsmåte for dannelse av mikrobobler i vann, som omfatter å plassere i direkte kontakt med vannet en side av en diffusormatte av sammentrykkede, ikke-vevede metallfibre som er innbyrdes forbundet ved krysningspunkter, hvor den gjennomsnitlige porediameter av porene gjennom matten er mellom ca. 5 og 100 mikron og densiteten av matten er under 70% av densiteten av fibrene, og tilførsel av gass under trykk til den andre side av matten .

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved det trinn å utsette matten for bølge-energi som har en frekvens på minst 1 kHz mens gass under trykk tilføres nevnte andre side.

13. Fartøy som har i det minste én diffusorcelle ifølge et hvilket som helst av kravene 1-10 under vannlinjen av sitt skrog, med matten eksponert til strømningen som passerer skrogets flater og plassert slik at mikrobobler som dannes av cellen vil føres av nevnte strømning langs nevnte flater.

14. Fartøy ifølge krav 13, karakterisert ved at cellen er montert i skrogveggen av baugen med matten plassert ved den utenbords overflate av denne.

15. Fartøy med forbedret ytelseskapasitet, som har en vinge foran i det minste et parti av baugpiggen under fartøyets vannlinje og plassert med sin bakre kant i avstand foran og vendende mot baugpiggpartiet, hvilken vinge er langstrakt hovedsakelig i retning langs nevnte baugpiggparti i forhold til bredden av vingen i retningen for - akter og er langstrakt i retningen for - akter i forhold til tykkelsen av vingen på tvers av retningen for - akter.

16. Fartøy med forbedret ytelseskapasitet som i kombinasjon med dette omfatter midler plassert foran et parti av baugpiggen av fartøyet under dettes vannlinje og langs det vertikale langsgående sentralplan av fartøyet for å gi bevegelsesmengde til vannet foran nevnte baugpiggparti i retning utad på begge sider av planet mens vannet opprettholder strømlinjestrømning når fartøyets baug beveger seg forbi dette, hvilke midler omfatter en vinge e.l. som er anbragt i avstand foran nevnte baugpiggparti, hvilken vinge er langstrakt hovedsakelig i retning langs baugpiggpartiet i forhold til bredden av vingen i retning for - akter på fartøyet og er langstrakt i nevnte retning for - akter i forhold til tykkelsen av vingen på tvers av nevnte vertikale langsgående sentralplan.

17. Fartøy ifølge krav 15 eller 16, karakterisert ved at vingen har en hovedsakelig nøytral profil, idet dennes korde hovedsakelig sammenfaller med det vertikale langsgående sentralplan av fartøyet og den bakre kant av denne befinner seg adskilt fra nevnte baugpiggparti med en horisontal avstand som er større enn den maksimale tykkelse av vingen på tvers av nevnte korde, og at vingen hovedsakelig smalner av i retning mot den fremre kant og den bakre kant.

18. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 17, karakterisert ved at tykkelsen av vingen på det tykkeste parti langs korden av denne er mellom 1% og 40% av kordelengden og at nevnte punkt med maksimal tykkelse ligger bakenfor forkanten av vingen i en avstand som er mellom 20% og 80% av kordelengden.

19. Fartøy ifølge et av kravene 15-18, karakterisert ved at den bakre kant er adskilt fra nevnte baugpiggseksjon med en avstand på mellom 1% og 30% av fartøyets bredde.

20. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 19, karakterisert ved at vingen har hovedsakelig lik og kontinuerlig krumning på begge sider og at vingen er festet til fartøyets baug ved hjelp av én eller flere forbindelser som strekker seg fra den bakre kant av vingen og baugen.

21. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 20, karakterisert ved at punktet for maksimal tykkelse av vingen befinner seg aktenfor den fremre kant av denne i en avstand på mellom 20% og 60% av kordelengden .

22. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 21, karakterisert ved at vingen heller forover.

23. Fartøy ifølge et av kravene 15—- 22, karakterisert ved at den bakre kant av vingen er hovedsakelig parallell med baugpiggen.

24. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 23, karakterisert ved at vingen strekker seg fra far-tøyets vannlinje nedad en betydelig distanse mot kjøl-linjen og er festet til fartøyets baug eller understøttet av denne.

25. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 24, karakterisert ved at det omfatter midler for å trekke vann inn i vingen ved den bakre kant av denne.

26. Fartøy ifølge et av kravene 15-25, karakterisert ved at vingen har en strømningspassasje som strekker seg mellom to fra for til akter forløpende sider av denne og plassert aktenfor den fremre kant av vingen og foran den bakre kant av denne, og avbøyningsmid-ler som strekker seg inn i strømmen på begge sider av vingen for avbøyning av strømning gjennom passasjen fra den ene side av vingen til den andre når passasjen er åpen.

27. Fartøy ifølge krav 26, karakterisert ved at den fremre kant av nevnte passasje strekker seg hovedsakelig i lengderetningen av vingen og at nevnte passasje ender ved sitt bakerste punkt i avstand foran den bakre kant av vingen i en avstand som er like eller større enn 20% av kordelengden av vingen ved passasjen, hvilken avbøyningsinnretning utgjøres av en strømningsavbøyer plassert i strømningspassasjen for i det minste delvis å lukke passasjen og som er bevegelig fra nevnte lukkede stilling til en åpen stilling hvori den strekker seg utad fra overflaten av vingen inn i strømningsbanen inntil denne, hvilken avbøyer er montert for dreining om en dreieinnretning plassert mellom forkanten og bakkanten av avbøyeren og strekker seg hovedsakelig i vingens lengderetning, idet når den fremre kant av avbøyeren er dreiet til en åpen stilling og strekker seg i" strømningsbanen på den ene side av vingen, vil den bakre kant av avbøyeren dreie seg til en åpen stilling som strekker seg inn i strømningsbanen på den andre side av vingen.

28. Fartøy ifølge et av kravene 15 - 27, karakterisert ved at det omfatter midler på vingen for fordeling av friksjonsreduserende midler i banen av fartøyets baug.

29. Fartøy ifølge krav 28, karakterisert ved at nevnte midler for fordeling av friksjonsreduserende midler er plassert ved den bakre seksjon av vingen.

30. Fartøy ifølge krav 28 eller 29, karakterisert ved at nevnte midler for fordeling av de friksjonsreduserende midler omfatter en flerhet mikroboblegenererende diffusorceller anbragt i vingens lengderetning.

31. Fartøy ifølge et av kravene 28-30, karakterisert ved at nevnte diffusorceller er montert i flukt med vingens overflate.

32. Fartøy ifølge et av kravene 28 - 31, karakterisert ved at nevnte midler for fordeling av friksjonsreduserende midler på vingen omfatter i det minste én diffusorcelle som angitt i et hvilket som helst aav kravene 1-10.

33. Fremgangsmåte for reduksjon av friksjon og turbulens på den fuktede flate av et fartøy som beveger seg gjennom vann, hvilken omfatter plassering foran et parti av fartøyets baugpigg under dets vannlinje og langs et vertikalt langsgående sentralplan av fartøyet, midler for å overføre bevegelsesmengde til vannet foran baugpiggpartiet i retning utad på begge sider av planet mens vannets.strømning holdes strømlinjeformet når fartøyets baug beveger seg forbi dette, hvilke midler omfatter en vinge som er anbragt foran nevnte baugpiggparti, hvilken vinge er langstrakt hovedsakelig i retningen langs nevnte baugpiggparti i forhold til bredden av vingen i retning for akter av fartøyet og er langstrakt i nevnte retning for - akter i forhold til tykkelsen av vingen på tvers av det vertikale langsgående sentralplan, og å bevege nevnte midler forover i fartøyets bane med samme hastighet som fartøyet for å opprettholde ovennevnte plassering når far-tøyet beveger seg gjennom vannet.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 33, karakterisert ved at friksjonsreduserende midler avgis fra vingen til vannet foran nevnte baugpiggparti.

35. Vinge e.l. for å forbedre ytelsen av et fartøy når den er plassert foran baugen av fartøyet, hvilken vinge har en hovedsakelig nøytral profil i sin korderetning, er langstrakt i en lengderetning hovedsakelig på tvers av korderetningen i forhold til kordelengden av vingen og er hovedsakelig avsmalnende i korderetningen mot forkanten og bakkanten, idet tykkelsen av vingen på det tykkeste punkt langs korden er mellom 1% og 40% av kordelengden og at nevnte punkt med maksimal tykkelse av vingen befinner seg aktenfor forkanten av vingen i en avstand på mellom 20% og 80% av kordelengden, og at vingen har mikroboblegenererende og -avgivende midler som omfatter i det minste én mikroporøs barriere som er gjennomslippelig for gasstrøm når et gasstrykk utøves på den ene side av denne.

36. Vinge ifølge krav 35, karakterisert ved at nevnte mikroporøse barriere er plassert ved overflaten av denne i retning av den bakre kant fra det tykkeste parti langs korden av denne.

37. Vinge ifølge krav 35 eller 36, karakterisert ved at den mikroporøse barriere er anbragt langs vingens lengderetning.

38. Vinge ifølge et av kravene 35 37, karakterisert ved at den mikroporøse barriere omfatter en diffusorcelle som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-10.

40. Fartøy som har en vinge e.l. montert på hver side av skroget mellom kjøllinjen og vannlinjen av skroget, med lengderetningen av hver vinge forløpende hovedsakelig utad fra skroget og med den fremre seksjon av hver vinge ragende hovedsakelig i retning forover, karakterisert ved at hver vinge har en strø mningspassasje som strekker seg mellom to sider av denne og er plassert aktenfor den fremre kant av vingen og foran den bakre kant av vingen, at avbøyningsmidler kan strekke seg inn i strømmen på i det minste én side av vingen for å avbøye strømmen gjennom passasjen fra den ene side av vingen til den andre når nevnte passasje er åpen, og at det omfatter midler for å betjene avbøyningsmidlene på hver av nevnte vinger avhengig av rullingen av fartøyet for å skape en kraft som er vinkelrett på korden av vingen i retning mot-satt rulleretningen.

41. Fartøy som har en vinge e.l. montert på hver side av skroget mellom kjøllinjen og vannlinjen av skroget, med lengderetningen av hver vinge forløpende stort sett utad fra skroget, med den fremre kant av hver vinge forløpende i retning forover og med korden av hver vinge plassert hovedsakelig horisontalt, karakterisert ved at hver vinge har en strømningspassasje som strekker seg mellom to sider av denne og er plassert bak den fremre kant av vingen og foran den bakre kant av denne, at den fremre kan av hver passasje strekker seg hovedsakelig i lengderetningen av den respektive vinge, at en strømnings-avbøyer er plassert i hver strømningspassasje og montert for dreining om en dreieretning som strekker seg hovedsakelig i vingens lengderetning, at hver avbøyer i lukket stilling er i stand til i det minste delvis å lukke nevnte passasje og er dreibar om sin dreieretning fra den lukkede stilling valgfritt til en åpen stillin- g med et fremre parti av avbøyeren ragende utad fra overflaten av vingen på den ene side av denne inn i strømningsbanen inntil denne- og til en åpen stilling med et fremre parti av av-bøyeren ragende utad til overflaten av vingen på den andre side av denne i strømningsbanen forbi denne for således å avbøye strømning gjennom passasjen fra den valgte side av vingen til den andre, og midler for dreining av avbøyeren i en av nevnte vinger til åpen stilling med det fremre parti av avbøyeren ragende utad på oversiden av nevnte ene vinge samtidig med at avbøyeren i den andre vinge dreies til åpen stilling med det fremre parti av avbøyeren ragende utad på undersiden av den andre vinge for derved å skape en kraft på hver vinge vinkelrett på korden av denne i samme rotasjonsretning om fartøyets lengdeakse for å motvirke rulling av fartøyet i den motsatte rotasjonsretning.

42. Fartøy ifølge krav 40 eller 41, karakterisert ved at nevnte passasje er plassert foran den bakre kant av vingen i en avstand som er lik eller større enn 20% av kordelengden av vingen ved nevnte passasje, og at omdreiningsinnretningen er plassert mellom forkanten og bakkanten av den respektive avbø yer, og at når avbøyeren befinner seg i åpen stilling med den fremre seksjon ragende ut fra overflaten av vingen på den ene side av denne, rager en bakre seksjon av avbøyeren utad fra overflaten av vingen på den andre side av denne og inn i strømningsbanen langs denne.

43. Fartøy ifølge et av kravene 40-42, karakterisert ved at hver vinge er fast, ikke-dreibart montert på siden av skroget.