Stabilität bei vor- und achterlichem seegang

25 SEP. 1972

ARCHIEF

/

&,44

2,

_ThicThe Hogeschool,

OnderadeIin D.,CUMENTATIE _I: DATUM: 1% OKt. 1912

Am Lehrstulil Ijir Entwerfcn von schifren und Schifis-theoriè an der Tcclinischen Horlisdiule Hannover wurde vor einigen Jahren mit geidlidier Unterstiitzung des Bundesver-kehrsministerjurns mit Untersuchungen hegonnen, die das Ziel batten, Unterlagen fur die AufstelJung von Mindest-Tahi-litiitswerien zu gewinnen. Im Rahrncn dieser Arbeiten muflte dern Problem der Stahilitiitseinhul3eri im Seegang besondere Beaclitung geschenkt werden. Der nachstehende A.ufsatz be-richtet von theoreti-Jicn (iherlegungen und von Modeilver-suchen, die zu einiL&cli grundlegenden Erkenntnissen fiuhrten. Dern Bundesverkelirsmjnjstcrjuin und der Deutsehen

For-schungsgemeinschaft. die jctzl die weitercn Arbcien auf die-sem Gebiet fördcrt. sei an dieser Stelle fur die geldli(Jie

IJnterstutzung gedankt, die sic unserem \orhaben entgegen-hraehten.

A) Uislierigc Kciintiii.c

Auf Veränderdng'n im Vvrlauf dcr Hebe]armkurve eincs in Wellenrichtung o(lcr sdiräg dazu liegenden oder Iafircnden Schifles ist mehrfacli hingewiesen wordcn, so von Pollard et

Dudchout [1J. Kenipf [21, Grim j3J und besoiuler

ausfiihr-lich von Wendrl 141. Mit der vereinfachenden &nnahme

hydro-statisder Druckvc r t c il ung in d yr V/el Ic Un (I hci Au

lieracht-lassung ihrer Verinderung duruh cm eintaudicndes SdiiIf wird

rechnerisdi nacligewiesen. dalI das Stahilithtsmoment in die-scm Fall nicht nur cine Funktiori des Ncigungswinkcls p ist. sondern in starkem Malic von der Wellenform. dem Kurs des Schiffes gegeniiber der Wellenriditung und der Passierphase abhängt.

Modeliversudie. die vine qualitative Iletiltigung dieser Er-kenninisse brachtemi, habemi GrafT und Heckscher [5] (lurch-gefiihrt, indem sic Kriingungsscliiyankungcn eines asymme-trisdi belasteten Modells beim larlgsamen libcrho]en durdi eine Welle geme-scn habcn Un(l Grim [3], der em gleichartig belastetes Model!, das in glattvni Wasser ausreichende Rest-stabihtat besafi. an cinern Dralit in eincn Wellenherg zog, wo es sogar kenterte.

Das Ausmal3 der Stahilitijtrinbu13e in naililaulciuler See

wjrd besondcrs anscliaulich bci Wcndcl [4] cIa rgestellt, (1cm CS gelingt, den Untcrgang eincs grof3ercntSccscliiffcs, der ,.Irene Oldendorf", mit ciiur nach bishcriger Ansdiauung ausreichen-(len Glattwsserstaliilitbt clamit als Stabilithtsunfall zu klären. Für die Festsetzung von Stahilithtsmmndestgrcnzen scheint deshalb de Beriicksichligung des Sccgangscinulusses von gro-l3er Bedeuhing zu scm, Voraussctzung ist jedocli, dali man seine GröIle für jedes Sdmiff mit ausreichender Genauigkeit

bestimmen kanmi.

U 1) icelicnverfalircii zur Erfassutig

(icr StabiIiiitelivnrikiiiigen im Scegang

\Vegen der iclen Emil uLfgriilieii ist (Icr Arbcitsaufwand für eine umfassende Lüsung dicsir Aufgahe so crhcblidi, dali zunbdist vine Bvschriinkung atif cinige wenige I'iillc notwendig ist. Urn mnhgiichst dcutlithe Ergcbnissc zu bkornrnen, sind

SchttYstechnmk Bi. 5 1558 - SleEt 29 ₁₉₂

-Lab.

v.

Tech.nische Hogeschool

e

die Eingangs%erte so zu wiih!en. (lali voraussichtlidi maxiniale Stahilitiitschwankungen aultreten .A us den hisherigen

Ver-öflentlichungen (3] jmnd 141) darf man sdsliellen, dali der

Effckt durch Tauchungsdiflerrnzen gernäli der Wellenform zwisc-Iien der Schiffsmniitc mind den Schiifsenden hervorgerufen wird. Bei gegcbcncr ScbilT&liinge und bei Wellenhuhen, die nach statistischen Umitcrlagrn Lcstimznt werden künnen. sind

dicse Niveauuntersehicde ii rid damit Stabilithtsiinderungen

oflensichtlich am grüliten. wynn das Snuff in Wellenridutung liegcnd etwa einc Wcllenlangc iihcrderkt. Bei den ersten

Rechnungen, die zunadist our Aufschlull tiber die Gröllen-ordnung der Stahilitiit-scliwanktmrrgen geben soliten, wurde hvdrostatische Drud..crtcilung iii der Welle angenommen. Urn genauere Ergviniissc zu erhalten, mulite berücksichtigt werden. dali (lie Auft, ichskriiite iii Wcllenberg und Wellental (lurch Zcntrifugalbcsr-]rlcuriigungcn verändert werden, denen die Wasserteilciten wrgcn Icr Orlitalbewegung in der Wylie unterworfen sind. Ganz nhlgcmcirr kann man sagen, dali das spezifisuhe Gewicht des \\asscrs. tIliniert als Diehte mal Be-subleunigung, un Vvcllenberg

kici or wird als in

_glattem

Wasser, da Erdbe-chlcuiiigung u id Zentrifugalbeschleunigung

gegeneinancler wirkeri, mid mi \Vcllental grölier ist wegen des

Zusammenwirkens heider Ih-elrinunigungen. Leider kann nina

den dynamischen Kriiftcn iii dc, Wclle nicht dadurdi

Rech-flung tragen, dali -

wir liii Faile einer

Lbngsfestigkcit'-rechnung [61 - elne flarhere \\'clle angenomnien wird. da

nidit nur Auftriebskriifte. ondcrn audi Mornente bestimnit ii erden. Es müssen also Monicntvn- und Volumendifferentiale vor c]er Integration entsprcrlicnl liter Lage mit durch die Struk tur der Welle gegcbencn unterschiedlichen spezifiscluen Gewiditen multipliziert werdcn.

Die eben angestel I ten Bet ru rhimingen gelten-exakt nur dana, wcnn das Schiff keinen zusiiizlivlmen Beschleunigungen unter-liegt. Dieser Fall ist aher anniiliernd gegeben, wenn Scull

und Welle sich in gleicher oder entgegengesetzt gleicher Rich-}ung bewegen. Bei dciii bier nilit hehandeltemi Zustand, dali

'das Schiff parallel zu den \ ellcnkümmen liegt, maclit das

Schiff bel genügend grofien \eflen die Orbitalbewegung nut und clamit ãndern sich nidit nmtr die Auftriehs-, sondern audi die Gewiditskräfte. hue weitere Voraussetzung ist die, dali die Kinc-matik der \\elIe in dcr Umgebung des Sdtifles niclut oder nur unwesentlich ieriindcrt ist [7]. Für beide

Vorau-setzungen hydrostatiselic Druckverteilung in der Welle mind

Einbeziehng ncr Orbitalkriiftc - werden rationelle Redien-verlahren ahgeleitet.

Es wird für das Auftriclusdifferential gesdirieben dA

di - b . l\'Iit dr = Vulriuimnuidillerential des eintaudienden

Schiffskörpers, b = örtlirhe Bendilcnnigung und y Abstand

von der durch den Gcwklitssvhwcrpuumikt gehcnden Laiugsu1iiffs-Vertikalebene ist der Stahilitiitslirbelarmn

jhvdt.

_u-j h-dr

lici Raumkuordiriatrn x. i - 1 1111(1 Suluillskoordinaten x, y , z

wird für giattes \Vasser duilu Eimifiihruutg derTransfor,nntions-(1)

M?

6'

/Lt.rLtfi)

Sahu1itiii 1)ei

vor- uiid achterliclieiu Secgaiig

4,

TL/

lhArndtundS.Rodcn

3(x,v'i.)

til)fll lii IitC I) =

--(\, y, z)

O.g ç''l)1.dxdyd/.

HiD1 dx dy

dz

Liegt das Stiiift mit dir \-\(hse ni liliting eincr Iroliniden-cclii'. darg -tilt (luri (ILC aidiiiiigigen (lcicliuiigcn [8]

- z ± Az

AZ = -.r cOsIL

=

u -- r sin iz ( )

2:t

y

und s ird iiydrostatisciie Di ukvcrtc-ilmi i iii Her Welle an-genotoilen, ml.Ii. b = g, so wird in-i cnn-n 1'IasensinkeI i

(xy,z)

zwisclieii X U nd x liLt 1),

--g HF D1 -I).- dx"d dz"

=

gjj

D1 D dx dy dz"

Soilen die dynamischmn \dr}iiiltnisse

ii dir

II rfal3t

verdei. niiisscn die \ irtikalkoniponcite dir

Zilirifugal-besehicunign ngen zur Erdbcsddcu nigung add ert v erden.

Dann in1 mit r (z") = r0e Z

(5)

=

+ r0-e

Z

sin (mt i)) (6)

und daunt

(2)

Zu ciner Integration nadi Gleilmmmng (8) igmict sich

beson-Hers gut Ha für Glattoisscr-Staliiltiitsre1maumgen

gebriiodi-ijuhe Siiulz-Feiiow-\7ci lauren, wobmi amdier den Verdrcliung

der Spantemi urn d n \Vinkel (4 _grnmiml3

) nodi für jeden

Spant chic \crsrhimhuug geniül3 I). iii Iii litling dir Integrator-aclise voriumirlirrmen it. l)itse rem kiHpieLt login fir (lie ganze Stalimljlatsrecimmlung lest und smid Iii !)ru!ipuirkte tier ('ifl7eIllefl Spanten.

Dies- 'ersehiehung der Sparirmi gm-gri(:Iialid(r merit es

erlorderinit. diB j'dcs Spent fur situ mini cint- durelisimirtige lolie aUfg(/iehl,(t Wird. Bei jedetim Spout wind die

Mittel-linie und (lie Wasserhniie entsjmrcclrii icr Lagc in (icr

\X'cIle eingezeiehnet. Legt man die Blotter so hbcrcivandcr,

mlii- mersulneirim ,Iicn Hkiinsrm rmssenIi:i'-rm aufm-inand,-r-fallen mind lit, Kh'lpmriikte iii1 Ii liit(gr(%tnmn(hse in-germ, dart

i-i (mr pantm'rmp]an emtprc&lrcnd ml \/clhnkontur

verciro-mmii und die \asscroht-nflaclie gu-gljlu(-t. l)mirrli diese Mal?

n: home crrci rut item, dali man iihm r dnscs Spantpaket wie

jillich tin Wassenlimiicnblatt 1gen und die Sprmntcn naricin-ruler Iris71) versiliredenen Tieigiingrn integrierm-n kann_ Man

Loin jedoli nidit mirlir als etwa sidm p:mnten ihercinandr-ligen. da die Kurmststoflolicn nmdit 'oIIrg lunrIselitig sin1, nun es cnipliehlt sn-h tim-Hahn nil aus ti mimnetriegriindcn. fiir die TsdcbschrcI1-intrgratio Jr Lange nach zweimal

liii oder zwcimal scelis Orduaten zu valilen.

INach Gleidiurig H)). die die Lit ifgalhescluleunigungen in dir \Vclle bcriinksichtigt, ist Her ii nhtlaruir 11 vie bci Annahme

Ii h rostatischer 1)ruckvertcilung Icr Quotient arms den

nun-n-rish flier die SnIr!tshinUe intetrinrtcn Spit momenten und

Spantlhiicheu_ die runt mini) Imutigrator nrniiilniten Momenten-ui Iliiehcna ertc Inussen jedocli vorlmr-r iii len zugehflrigen

2x

(4)

Koeflizienten

1 + r0 e

Zk

--sin (u i))

multi-plizicnt werden. Dazo ist cnn In rhnii. hail die Spant)liidien ii mnogliulist viele sminale zor\\ asscrmmlnm fl:imlme prmraliele Streifen unterteilt werdin. lie omit miimmmmm amif mmmi jeWciligefl Streifen

bezogenen Mitti-Iwert muoltijimirert wermfen, dir wegen Her

unregelnmiilJigen und fmmrmnci mu in Iii null t erfnliinaren Spant-forninri em mlitthmrmr Koefli,innt for Iii- g:mnze eingctaudte Sjnamthldrlue ii lit aicegelmemi an-rh kari Lmmmlem i.st es miicht

miiglih, hei Anmir-rung des limigaigs cinfn:h dmu cmhcren milit

(7)

(9)

_k=1...n

1= l..mj

diii cxtremnr-n lüluIeuiiiuumgsweit nuhliplizierten

Iladuen-strnifcn zu uhtrrhrirrn lmzm. zn addic-rmm_ inimmieru umamu null,

la den Koorrhnatcnamufang fur lii

Ilesdrleimniguuieskoefierien-ten in Her Wasserobcrfiai-ln- liI. die ricue Spantfliiche von mier jctzt obr-rsten \ asserhie ,imw mint Hen Fakioren

koni-ruin-ten. UnmI es linInri sill mlir F:rktnmrm-n für nile Spant

streifen. l)rr Arbeitarrfwaimnl st mIn tilfl (jim Vielfamlies gniber als in-i Annahnue hydrostatiinlmnr I h rnkverteilumg. Bci un-fang-rn-i-lien systcmaatisnhiei liltmsirIir:icm1 lilt tin) eimim'r

InFirm kann mann amif (ll,LnnIr \\ in- (Iii (rfor)linliInen Zeit-iii:lrriumd t,twmis iunrlm-t'in : \l,mii -o-tzt für Fy D1 - D, m1v

Az" = iu. für

1) I), -dy Az" f, uuml irchreibt in (icr l'orm:

- 11)3 - SchifYsteclimok fld. 1153Heft 29

2-t (92

Qgjjy 1+r0cX

. -Slii)T---m(')

D1-D2dx"dydz"

hq=

2t 1)2

HI

-sinçut() DjDdx"Hv-dz"

Aus Uleiling (1) uiid (7) lmri iim lie \imveisungen für

entsprediicnde nuiuerisclic Integrationcu Icluli alilesen. .Aus Gleidmung (1)

-g[yD1Ddydz"]Ax

hcp =

---

i 1 (j

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D1Ddydz'jAx

(8) Aus Glcitliung (7)

Qg1

SDrD2 1±ro.c?Zk

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T,) und C1

(q, 's) fur dlr 'Cr%vrfld''tii

_{"uiriIn. Lulinadud side}

iNn-gilndn Huh _{jr ('H auruiu(u'ndi i':ihiI von lirinaneui, kann}

man fur das ' orguschenc Sub II iiid ilas_{a rigesuizie N erhdltnis} L

di _{heorctisuhun Seegangstalii(iiatss cite fur \\ ellen}

be-li,hirrer

_{lidlie nil fur hnhihie}

_{I'au(rJ)ha(iu}

un.uI3tabs-urHuhhlangig, liiihliji genni un! _{nit ciiiigcrunalinn rr}

rag-Iielieiui JFhCitSaL1fWafl(l eriiiitte!ii.

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i'mr H- ii r Iiiul

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HH41 I 11(1iiguii

Urn eiunrn tJhr Mu _{nlanihlil vu nun huuruuu. huu nusuit naub}

den ]ucideui ningunuhuinu \rr(, In ii _{,ulinuuuute \\ dc (len an} eiuiiluu SciiilI tat.urlihulu ssirItuu,liuu krai!nui _{(uutj( Ellen. onnuul}

1luulr1lversn,hu (dIg, la fnr ciii riulnueri-.iu hr

i_iCkIi(il-tigunu der \eriundrungrn hr \\ (lid iuitalt dunuhu ulas Suhilf

liisher (hr thuorutisuhien Ui uuuhiaurui fuhulnju.

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Itlinniun ((mud mimi(.unlenI dmm _\,hmIInis 011 \\

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der Zeit, d( muir (rn _{\lmiI.ktmif, uulJmi nilicinle \\mli-.mrnlIngm} lmrauciui. Un) Imis ihik zu Lmhmmrthmlt(r( hiss sn; li-mn :iliimi-lamiferu, fir ModulE mill 'mhuilf hihu ilL Beihmul lordm'ruurumamui

sird hei u.lrimlurr I immmiInmhmrr Zihil _{uut-promiuul.}

wuuun has

Modehl u grub gmnmihuli ssiid, ,lal _{kapilianitat i-inc}

unter-geordnete Rolle spiel t.

SctuifTstuchnik LHI. 5 - 1935 - JIeft 29

Sollen Kriiltr, dir an rinenl Irmilahnmmidcn _{SnuB 'a urksaimi} sind, durrlu Moihhlviisuiliceri (un--n _{(I mdcri3ii3(hliiI}

wer-deni, muss-en an-li fhr das \IodelI uuuuglimiut aiim [rcilicits-grade hestcloii. I )ii Ii rind Auimuiml ni ng. _{ic sir Ui Id I zeigt.} ss-urd diemmer I mhiuugiiuun smmmjlu1mlu'nml _{-umi-prouhen. 3is auf die} vur J'ilessung (I'm _{'talniututsuuiorn'iiIs ,iiminrhmundm'uic Un-hong}

(1(11 _{die Láng-uehe urn! Cue diirmii}

mid komimianic Sululrpp-gr.ilisi'indigkrit Iomlimugte _{IJiterdrumkurug son Uesuhu'a}

irudhii-keitimmlissankuummn (Suiugirin) osimhicum uiie lrmihmuitsrmudr, Ii einmm zur 1'ars,onimiiiinui. nhhii&m huh _{mg mu lii' lloi-hiaihsr} wiihremid (icr eigeiuthiulIen Nlcsmmuuuigun lurigmgiiiuui _{Ii III (II. \'cil}

194

-dine uidnnenssuerte Buciuublussiiiu' niuhut_{vu himfurditen.}

Der Krenvung-jmuimmLi _{on Lihiugs. mid QueraiIuse des}

kar-lmmiuuum-fm-nks (mm-mt _{imui Cnn hmiuissuliwcrpnnkt,}

urn duruh

l\lassm-n-kriifte hr -iulnum-lmin Firhruiugs'-iamigi- _{und des Querwagens}

lsciiie zusatzhimhuiiu \louuum-uitm vim -nhiaht ii. l_),irrli _Vem-n'enhung son klejne,i 1'. mun-Il;mumm'nu uib- iolImn siuid _{die erforInhiulien} \'erdrclu- und \ rr-mhimhulraJte _{mo-fir kIm-in, so dali aol-li} bier-duruli (lie _{Messtuiigi'n niulit s(iseiltludi( verfaisciut}

'adrilelu k ui1 TIC H. 11th! 2 brC(e (I _2x e ? g ((1 I)

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Sinoi- (lie mlurch \ nImmimml-r,u,u sun Siirgiu _{auftietcnmleu kraltm}

iiiiil urruthiut Ii _{di, ()uo[iuntrn in Zahlcr und}

Per \.ufbau dr I\leI3vorrichtuni fur des Stubil itatsUlotnent eht atis Bud 2 hervor. Durch gecigorte B4'mcssutig der

]\Icm-brancn tied \\ahl dues groBcn M, U fdr das Mode]l wurde

rrreidit, (1a13 die Eigenfreuenz des Systems Modcll ± Mc8-vrriditung etwa das Dreifache der gr6i3tcn Errcgungs[requenz lt'trug. Die Me sungen zeiglen, daF3 clieses Frequcnzverh3ltnis bei der vorhandenen Diiinpfnng ausreidilic, 111fl Eigeusehwin-gungen fast viillig ausziiselialtcn.Dic statiselie

Anzeigcgenauig-keit ist aus der Eidikurve - Bud 3 crsidit1id. Pa die

Fidirnorneute durcli 5tIidics Auflegei von Gcwichtcn auf Dek bcj op = 0° erzeugt wurden unci die Abstinde von Mitte Schiff dabei our au f cinigc 0,1 rein gcnau cingchaltcn werden

konnien, diirfte die tatsäcldiclie Anzeigcgcnauig1eit noch

etwas besser scm. Die Messung der Tautliseliwingungen des Modells crfolgte mittels einer in die hohic. wasscrgefiillte, vertikale Führungssiange eintauchcndcn Sonde. die Bestim-mung der Wellenform tlurch cine am Sdilcppwagcn in Höhe

des vorcieren Lots ins Wasser eiutaudicndc ,ondc. ABe Mdl-werte wurden mit cinem Schleifen-Oszillographcn aufgezcich-net, dazu dann noch durdi den Schlcppwagcn gegehene Weg-marken und bcim Auslösen der heidscitig vom Modcll am

Sch!eppwagen angcbraditen Fotoapparaic gcgehcne

Bud-marken. Es konnte so naclitrigflcli (lie Selileppgcsehwindigkeit kontrolliert und aiis den den Mellwerten zugcordncten Bud-serien die jewciligeWellcnkontur am1Iodc1l hcst.imnitwerden.

'

Z rnw-Aea

"OfrIrr4

We

Sch,'te

C

Bud 4 his 8 geben em Oszillograinin nilI zwci Bildpaarcn für

die Wellenberg- urul \Vellcntallage des Modells wieder, sowie die direkt am Model! vorhandcncn \Vcllenkonturcn bei der

Neigung 22,5° und der Modellgcschwindigkeit v = 0.

Die Abmessungen des vcrwcndctcri Modells waren: = 1000 mm, B = 160 mm, '1' = 82 mm, 11 = 100 mm, bLl)p = 0,629. V = 8250 g. M0G = 8,4 mm. Leider grlang es niclit, entsprcchend eincm Verhiiltnis 2cIL 1, bci den

Ver-3j

Iliad (I

suehen \Ve]len von genau 1000 iinn Lunge zu erzeugen. Die

erreichten Abmessungen waren: = 900 mm, H = 42 mm.

Gerncssen wurde:

bei den Neigungen ( = 10°, 22,5°, 30°,

den Fahrtstufen v 0, 0,25, 0,5 0.75 Ill/sec in Wellenriehtung, den Froudeschen Zahlcn = 0, 0,08, 0,16, 0,24 entsprechend.

Bud 4

II 3) Verglcich der Herlien-

ulI(l

Versudis-erg cli iii s c

In Bud 9 sind die gemcssencn Wcrte den Ergebnissen bei-der Rechenverfahrcn gegeniihergcstellt. für die durch

em-gch en de Fehlerbct rachtu ngen die ci Wa niöglichen Feller fest-gesteilt und durdi schrafficrtc Bcrciclie augegehen sind.

\VCnn man zunächst our die Ampli;iiden der Stabilitäts-schwankungcn verg]-idht, bcstcht gute l/bercinstimmung mit der Reclinung, auffdllig ist jcdOh eine Verschiebung der

MeJ3punkte - besondcrs für dic Lage im Wellcntal - nach unten, d. IL, die tatsiichlich voihandene Stabilität ist noel

geringer, als die Rechnung crgiht. Am deutlichsten ist diescr LfTckt bei der Fahrtstufe 0 rn/sec. Eine Erklarung hierfiir gibt Bud 6. Obwohl sicli das Modell hereits in Mine

Wellen-tel befindet, stehen nodi vine dieke Wassertropfen an Deck, die din zusätzliches ki-iingcndcs Moment erzeugen. Da bei der Fahrtstufe 0 die Passicrperiodc am kürzesten 1st, mull luier die Auswirkung des Nachtropfcns am grhllten sein. Bci der F'ahrtstufe 0,75 rn/sec mit dcr liingsten Pasierperiode sind die geringsten Aliweichungen fcstzustcllcn. ohwohl bier selion das Eigenwellensysteni des Modells das Vllenbi1d merklich vcrjjndert. Ohn Zweifel wird clue derartige Ersdieinung bci dunem grof3en SdiilT nih aultrctcn, solange (las Umströmcn (!er Dcckskante nidht dtzrdi ciii Sclianakleii] I)ehlndert wird.

Andernfalls wird jedodh em Eulekt gleidier Tendenz zu

beobaditen scm, so dall gefolgert werden darf, daB die

Mell-- 195 Mell-- Sc}iitTstecttnjk Bd. use - Heft 29

4eIe,,(eI

4 i 70

verte den \erliiil tilissen hcj cinem SeliilI nih \venig .Aufliau-ten selr untie kuiiiinen_

Em _{\irglcmcli der Bcrc(:linunii.ergcllnmi,sc unterciiiandcr}

zeigt, dell dir.e in dern nutersueliten \eii.riinghcrruh fur _(ifl

SchilF mit cntsprcil _{nilen 1 uriiurIrn und fur die vnrgrccliene}

\Tellenfoini _{nur unwescetlili \)iI(iil[ll(dr aliweichen. E mu13}

aber vor ('leer \crallueIllciiring _{li-cr Erfalirung ginarmit}

rind ausdriickiielm hetuit werdcii. cleF1 _{en cndgultiges Uruil} erst abgegeben wcrdcii keen, wenii Vercleiulisreciinungen nut weiteren Paranicterli vorliecu. niL zwar solelic. ilie nlOgli(list auf die creiilaciiiiide (,FiirFii,iiii von U x vcrZi(Iitn. Wenn wcjterliii das wesentlili riiif;uFierc _{eifalircn mit der} i\nnali,ne _{tivilrostaticFir l)rinkvcreiliing leiimtzt viil. so} hauptiich]iili. eel emit ragharcmn Arhcitaufwaiid cinen lirci-teren Uherlilick zu gc n inucil.

II 4) L{(c1ic Irnzr;nmm fmi r -.s..telImatiseIle tJn Ec rs ttcl miii i gc ii

Fur eine aurciulcede Ulur-ilit iihcr de ,tuhilitatsscIiwan-kungei-i bei vcrs(hicdenn 'i1i l-iulhn iiiil -foremen in \\ el-len verschiedener Steil lit nitili ilie ariat on der fraglichen Parameter in genligend ktcince SchritLcn erfolgen.

Bel deni fcsten Vcrlmiiltiiis ?./L I ii urde gewäimlt:

"VeII = 0050, 0.073, 0.100, 0,125. 0.150.

q = 10 . 20,

80°, 90°,

v = 2000 (fl1. 3000 cm3, 10 000 cm3,

(bezogen auf cm ModcIl mit L = 1,00 111).

--i ! I ---

-I"

J3ild 10 Schiftsiechnlk Ed. 5 1538 - Heft 29

CM C/C Co lIiJd 9 196 -T , 200

Phasenlage I Jauptispelil _{im \\ellental, Ilaupt-pamit}

rn \clIenbera. 1-dr lie fir a rrantcn B/fE.jff wurde ali

\ergletclierunllae

die GtutIivasserstalilitiit fUr die

an-gegchenen Nciguugcn end \cril rangnngen bereiilmnet. Die SclnfU-Grnziilliii iii cntsprite dir ries Versuclismodells,

die Variation von II 11 _ci in Ic lurch cntsprechcnde

Ver-anderung veil lU ci reiclit .Alle iihrigcn Ahmessungcn sind

so gewatilt. dali _{IC liii \IiItali idernnen in einern Bereicli} von L == 40 iii his 130 m _{-lldiilliIi(hen \Verten entprccIien.} Bud 10 zCiiit liii _{jiiiitcimriJ) bit den sier Dcik4iiilien.} Auf-bautcn vurdcn iii iiii0emecliimct, ilmi- Einfluti hleiht _spiitcrcn Unterisudi uugimi om bulial 1-n

Bei lcr \ USWIII1I dr \Vclluiilui in neil der Wellrnlidhcn

wurde von dcr 1 herteniig air _{Cegiingen. deli hei den Ilier}

hegomumenen Lntcrsiiilinriecn lU _{griilitniUglhhen}

Stahilitdts-schwenk U ngcn iii Serge eg festgcstc I t werden sol len als

C rundlage fUr dir- llrnicsstiiici ruler ( ,tattwasserstabi!itdt. due einc ausreiclunde Hccr e eiitliii It nnil Sieiierlieit gegen Ken-tern gewiili rleistct. Data-i ist olh-nsichtlielm, dali hei eincr

DiinungwclIe von z. 11. 11/?, 01)5. un der dureli t'lber1age

rung eincr kurzen \\iudsrc iI/. zuwcilen etwa = 0,075 wird, der Effekt ni lit so gre!3 st wie bei einer regeliiialiigen

Troihoidenwelle von 11/i. 0,075. und dali also der erste loll

mit erfalit ist, wcnn fur ricri zweiten die Sicherlmcitsgrenze be-rechnet wurde.

Well,,,s ri/br, H/A

SC 0c,an VulcanSeo Trios

Seeweleram, 1%. Seeweerom 0%.

Aus \ elienheol icli meen kanti man Gr n?ktnvcn hir die röl3tcn anftrctendcrt tedheiten. dctinitrt dtircli las Verlialt-Ii\VS1 te A bh ii n gk e (Ill d Wl'1 ku ILl) gew june .

BUd 11 giht drei deiaitige Rurven iv ieder. Die you aus-ezogene ist au4 [9J eutnonin en. die andcrcn heiden sind dureli Auswertung ciner Staiisik dur \Velleuibcobaditungcui Icr

Ozean.\\'tterschitle mi datI:intik, hrarheitct von ml! 101,

zustandcgekommen. \'on zehn Wc terseluulen lau.cn jiher tiulen

7eitraun VOfl zwCi Jaluren melir als 50 000

\Vcllcnheob-tineen vor, die (luru1i Wetter-F ttnksciilussel iibermiiiclt varen. 1)er \Veitervdil us'cl silit iliT)Sidltli(ll der Welleniddien

chic Staltelung Von l/ zu _{(U vor. liinsiditljcii dcr \}

cilen-lanuzen Icider eine wesentlicli grobere Unterteilung in die

Bereidic:

o . . . 39, 39 . . . . 76, 76 . . . . 126, 126 . . . . 189,

189. .

. 264, 264 ...32, 352 .

. . . 452. grdl3er 452 m.

Da anzunebmen ist, daR innerhalb eunes Berciches die gnu3-ten heohachtegnu3-ten fldhcn den Jjjiigteui \\cllcn zugeordnct sind, wurde bej der Aufstcllung der Grcuzkurvcn in dicseni Sinne verfahrcn. Die striu1ipunktiertc Linie cntsprielit den gröUten überhaupt heobachtccn Stcilheiten. dcren Zahi in jedein Be-reich allerdings geringcr als 0,1 0/0)) jot. fur due gestrichelte Kurve licgen in jedem Bercieli niehr nb 0,1 °/w Bcobachtungen vor. Letztere ist wegen Iler grdl3eren Zahi der Beobachtungen - rnehr als 5 pro Bereidi - redit zuvenlassig. Für ./L = 1

wird durch sic den bei den systeinatisehen Hechnungen zu-grunde gelegien Wellensteilheitcn Cifle iue tininute Schiffsliingc zugeordnet. Für HJ./A = 0,075; 0,100: 0.125 und 0.150 ergeben sich damit vier Scljifte der vorgegei)cneii Grundform mit naubistelienden Daten (Freibord gcmäl3 intcrnationalcr Vorodirift fur Darnpfcr)

B 5) Liiiigc veitere llecliiuiiigciz uiid Fulgerungcn

Für diese vier Beispiele wurden atis dcii Ergchnisscn den systeniatischcn Rcclinungcn die Forinzusatzistallilitiits-Hebcl-armkurven fuir Clattwasser. \cllenberg- und \e11entallage zusammcngestellt, wohcj die lorn znsalzstabilitat in der Weise definiert wui-de, dali für alle drci Fiilie der Gcwichtsschwcr-punkt so augenommen wird, deli M0 G für glaltes Wasser gleich Null ist.

Für em _{in Wellenrhhtung oder cntgegengesctzt fahrcndes}

Schiff shod zwei theorciische Grcnzfiiile denkljar, _{wenn man}

Eigenwellen- und Umstrhinungsein!lusse unbcrhcksichtigt

läfit:

Des Scuff fiihrt aLt \Sellcngcsdiw indigkcit in \\'ellen-richiung. Es be!iiilt dann einc cinnial cingcnommene Lage in der \Velle lid und 'chic Stuihulitiit cntspricht der zu dieser Passierphase gehiirendcn Hebclarnikurve. Der Stahulitiitszuotand ist stationiir.

Des Sdiiff fiihrt mit uncudlich grufier Gescliwindigkcit gegen di Wclli'ii.. Seine Lage gegcniibcr der Wclle weciiselt dann chenfalI iuncndlhh schncil, die Stabil tat oSzil!iert. Fhr den Stabiiitiiiszustand 1st cm zeitlidier Mittclwcrt ansetZi)ar.

Von norrnalen Suhuflvio werden diee Greuzibile nidit er-reieht, wohl aher liegt einc Anidliernuig an Fall 1 dann vor,

wenn em Schiff mit Diensigescliwindigkcit in Wellennichiung,

C

0

rila 12

au Fall 2, wenn es den Wci]enriiiitung entgegengcctzt fährt. Das wind duncli Bild 12 vcrdeutlidit. Ohne Berilekoiditigung von Ddmpfung ist fiber der Zeit für jerles (icr vier Schilic den \\ inkclweg aufgetragen, den Cs aus der aufrechtcn Lage

her-aus unter der Einwirkuuug des hci M,, G = 0 fUr = 30°

wirksainen negativen \\ ci IcnIirrg-tahi it Sisnioments in hcidcn Fahrtzustiinden durtIubUuft. Dieses Moment wirkt ciwa

ioUli-rend 1/3 (icr jeweuligen Pasicrperiode, damns ergehen sch die cingezcichncten Winkeiwegi. Linen giciciartigen Li udruck ienmittelt die GcgenUIuerstelinng (icr Frequenzverlialtnisse in Bild 13. Bei Fahrt in Wellenniciutnng wind deshaib der Stabi-iitiitszustand weiteriuin als quasistationar, hei Fahrt entgegen der Wellenrichtung als quasiiuittelbar bezeichnet.

fib! 13

Den maximale Roliwinkel cines SchulIcs lot mi allgenieinen kiciner als 30°. Es erscheint deshaib als sinnvoIi, für den

Bereicli von _{= 0° his 30° positive Stahu1itt zu fordern.}

\ iilult man für die vier Beispiele (lie M0 G-Werte (lerartig, dali hei quasistationarcun StahulitUtozustand den Hehelarm hei 3Q° für die Wehlenbenglage gleich Null und bci quasi-noittelbareni Stabulitiitszustand der aus alien Passierphasen geniitteltc Hehelarin lici ç = 30° gicidi Null jot, erhalt_man in dcn zugehUnigen Glattwasser-Ilebclarmkurvcn

Mindest-- 197 Mindest-- Sehitistechnik 13d. 1938 Heft 29

Heie/?

0,150 0,125 0,100 0,075 L0 (m) 39 Li I 91 149 Freihord (mm) 323 530 1095 2515 V (ms) 624 1510 5360 24 100 v(kn) 9 10 12,5 16,5

15 -q5 mid 14 BUd 15 575,) - ---1,h,,((u49rs)-o (5. S1,,) -

198-\'CrIe fur so -i _{itittitic 'i:ihiI,i:it ml Sccgsmng (1tJI 14 nod 15).}

\ciegenwai ligi into sieli, :I1.l _{itn (berlilmmris1al1 die}

Fas-sir1't)ie lang jt(flIIJS lt. lilt) _{itidi l)ci OilLilid(tP-(iri cines} isiiit'ItleiIr fust tilles \'Vasscr wimder you 1)ek al]aufeii zu lassen. ledinfuti

Ii-

Kurveri kiinr Kcrrektnr Anders un

2. F'aII. llicr 1st Ii imungperiocle so kurz. duLl nur wenig

\Tasser _{ictlir sit ti mien ko no, so dali iii}

_{der F:ke}

Dek-Suhsmnzklejml auth iii Icr \(IIntnhIage \Vasser sitlianden scm

wird, YSISUiiliidiriatIT l-sTiiTIderIlng drr \\e

lIntal-Siabili-tat Zllr lolge hiulitri null. hid ho gibt Vertuilung und GrdJic cntspredicnIer IJhIajuivui nirnlerungeri ici qs "- 300

wiili-rent! deer Passiei prol icier. In'togeii if die

Itirmz.u.satz-stahilisiiswcrie. Nsii Jill iini der 1iti]wcrtc fur die

ver-bleilende Stabil liii ii 12eIiin _{.ich fur den quai-tnittelbaren} Stabiljtiitziitand danti Mindest-Glattwasscr-lIchclarme ge-iiiJ3 Bud 17. qa 0 02 05 -10 -L

V

_L5T, - L.lS(7, S 35 s

Aus Bud I I nod 17 Ja-en sich einisse wecntliJic

Erkcnnt-nisse ablesen. Zuniji-lit einnial WI rd diircli sic din alte Er-fahrungsregel der Natiliker besiiitiit, hei siiiivcrem Wetter mit cntspreshiend steiloti \\ (11(11 geo:en rIirc zii faliren. da hei

Fahrt in Wellcnriciii iiog Kenrergefahr hetcht. Fur diese

Rcgcl konnte hislang keine plausible theoretisehe Begrundung

gegeben weri-n, olnolil shre Biditigkrit iliircth die Praxis

vielfacli bestuu at worden i outer anderem von Miickel [11].

\\eitcrhin erg:lit ciii Verghcicli mit den Uutersuchungcn von Ralsola [121. dcr em' uleille von Kenterfjill'n statislisdI aus-vertete, eine crtnip'lrd:c lJieremstimmune. Es ist daliei zu beruukidstigcn. dad dat Rahula zur Verfiitzung stehende Kol-Icktiy zur Hun pIsache aus kicinon Sdufhn bestand. die Er. gebnisse also (igentio!1 and nor fur kleine Schifre Giiltigkeit hahen. Dicse iltillin nhrr iii iligenmeinen weisig Atiflauten, so

dali die bier outer Aulier;:uliilassung von At: fbauiiu

theore-iili tjfnndcnn 't1initstahiIitijtskurven fur kline Sdii(Tc

nut den von hialiola iiigcgl::ien Werten vcrslielieii crden (lurfen. Die gutc 1ihercit-tiiumnng Ilahola fordert, dull

]cr Hehelarni Ii q

:io 021) iii bet ragen soil und das

llcbe]arnmmaxn:iinn mi q 35 liogen mull ---- lnrr:htigt zu

dur Iloifruing. ant lier \\ cge, littler Umstauil'n durdi

Em-satz imioderner liedmezia UI agen, durdi weitere systcmatische

- 12 1? 90

l)

20 310 IOIU lii SdOfstechnik Bd. 5 1928 - IlcIt 29 TO 05

a

a

Bud IS

Hcciiiuungcn und crganzr'nde Mudcllversndte sowie durrii Mes-sungen an fahrcnclen Scidifen mit gecigneten Gcriiten (las Ziel eincr Fcsusctzung von Grcnzen fur die Mindeststaldlitiit ver-sdiicdcncr Sdiiffstypcn und grid3en zu erreidien.

An cinigen Beispinlen soil nodi der Einflufl des Freibords erläutcrt werden. Bili] 18 uml 19 gehen auf die grschiiderte

\\Tcj( gewonnene Mindesthcliciarmkurvcn fil r drci

100-rn-Schilie wieder mit dcn ircihorden lb = 1,10 m, 2,20 m

und 3.60 m. Bei quasi-stationrem StahuIitätszustand

- Bud 18

ist das Maximum tier Hrbelarmc fur alle drei Sdu lie ciwa gleich groB, hci quasi-mitteiharern Stubilitäts-zustand (Bud 19) daL('gcn sind bci grif3erem Freihord Hebel-armkurven mit wescnthcli klcincrcm Maxima ausreicliend, bei FL = 3,60 in ist (las crfordcrlichc Glattwasser-Maximum so-gar ann[ihernd Null.

C) Iitdiidue1lc S1aI)iIiasn'nndeshver1e

Aus den angcfiihrten Ergnlmisen geht hervor. daB es grundsàtzlich möglich ist, jcdcm Seeschiff durch gecigncte Be-messung von MG ausrcicicnc1e Sicherheit gegen Keniern in Wcl]en der beschricbcncn Art zu gcbcn. Bei kicinem Frcibord sind dann aber sehr grol3e MG erforderlich, die ihrerseits die See-EigenscIiaften bceintrdcliIigcn. ilier einen gesun den

Korn-promiB zu findcn, mull das Zici entsprechender unifangreidler Untersuehungen scm. V'eiin dadurch dann die Möglichkcit bcstcht, für jedes Schiff individuclie Stahilitdts-Mindcstmal3e festzulegen, die gerade aurcidicnde Sieherheit gegen Ken-tern im Seegang bieten. mul] iier Schiffsfiihrung (lurch dazu gecignete Geräte die 11,Idghii knit gegeben scm, (lie vorhan-dene Stabilitlit ihrcs Schifles hequem, schnell und genau zu messen, damit das Stabilitiitstnindestmall, das (laflfl Cine untere Grenze oline ncnnenswerten Sirherheit'zusclilag

dar-stelit, auch keine'.{alls durcli ungcnaue Bestimmung etwa

infolge falscher Einscliätzung des Einflusses dcr Ladung -unterschritten wij-d.

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