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SCHIFFAHRT UbD HAFENBAU
Amtliches Mitteilungsblatt der Schiffbautechnischen- Gesellschaft, Berlin
und des Archivs für Schiffbáu und Schiffahrt,. Hamburg
Mit Mitteilungen der Preußisdien Versuthsanstalt für Wasser-, Erd- und Sdiiffbau, Berlin..
Mit Beiträgen der Sdiiffbautethnisdien Versudisanstalt, Wien.
HauptBchriftleitung: Geh. Reg..Rat Prof. Dr..Ing. E. b. Joh. Schütten. Prof. E. Zenner, Techn. Hochschule Berlin (FemmE: 310011) Verlags Deutsche Verlagawerke Strauß, Vetter & Co., Berlin SW 68, Neuenburger Straße 8 (Femnruf: 175246 bis 48)
Po.tacbeck.K.ento Be!fin 154.
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Stabilitätsgrenzen für Schiffe'
Von G. Kempf
Die im Laufe des Jahres durchgeführte
Stabiitäts-erhebung der Seeberuisgenossenschaft, nach welcher 739Fragebogen ausgewertet worden sind, sowie die jahrelangen
Beobachtungen der Sammelstelle für Fahrtergebnisse der
Hamburgisehen Schiffbau-Versuchsanstalt. ergeben nach dem
Urteil der .Kpitane einerseits und aus dem beobachteten
Verhalten der Schiffe andererseits nunmehr klare obere und untere Stabilitätsgrenzen.
Aus der Auswertung dieser statistischen Angaben folgt,
daß die Metazentrischen Höhen wegen. der Unsicherheit ihrer Ermittlung und wegen ihrer Beschränkung auf kleine
WinkeÏ keine genügend zuverlässige Grundlage ergeben, um
die Stabilität zu ermitteln, zu beurteilen und einzugrenzen.
Dagegen ermögliChen die Ro 11 p e r i o d e n eine einfache,
klare und über größere Winkel sich erstreckende
zuver-lässige Beurteilung dea Stabiitätaverhaltens auch für Schiffe
mit negativer Anfangsstabiität, welche am meisten
stabi-litätsgefäbrdet sind.
Um zu einer Beurteilung der Stabilität ans den statisti-schen Fahrtbeobachtungen mit Hilfe der Roilperioden zu
gelangen, ist es indessen erforderlich, die Roilperioden nicht
in absoluten Zeitwerten, sondern in dimensionslosen
Roll-zahiwerten anzugeben. Zu dimensionslosen Rolizablen ge-langt mañ, wenn. man in der bekanntCn Beziehung für die
Rollperiod_
(1)
den Trägheitsradius K und di Metazentrische Höhe M beide in Vielfachen ener .Scbiffsdimension ausdrückt. Hier-für empfiehlt sich entweder, die dritte Wurzel aus der Ver-drängung 4 "coder die Schiflsbreite B. .
Da eiáerseits die Schiffsbreite sowohl den
Trägheits-radius als auch das. B
temetae
ißgebendbeein-flußt und: da-andererseits eine Aenderung der Verdrängung
auf die Roilperiode. erfàhiùflsgemaß. bei gleichem MG
keinen nenùenswerten Einfluß. ausübt. (s. Zñhlentafel I), so empfiehlt es sich, die Schiffabreite B als Maß sowohl für K
wie für M einzuftihien und zu schreiben:
M=b.B
2'
Zahlentafel I
Verhältnis von Trägheitsradius zu Schiffsbreite: a =
Schiff K Schiff K
Europa 0.425 Phoenissa 0,370
Hansa 0,450 Tilly Russ 0,370
Scharahorst 0,405 Erneland 0,345
Memel 0,450 Ems 0,360/0,432
Osorno ...
0,395 Osnabrück 0.330Simon v.Utrecht. 0.390 Ernst Russ 0,330
Wesermünde 0,385 Sesostris 0.330
Bogota 0,430/0,320 Madrid 0.340
Holzfrachter 0,390/0,451 Ruhr 0.290
Duisburg ...
0,395/0.342 Elsa Essberger 0,325/0,421V
Es folgt dann: I. a2'B2.
g. b.B
V B :
b'/2 (2)ist der gesuchte disnensionslose
R o 1 1 z a h 1 w e r t. Da der Wurzeiwert für B = 9,81 m zu t wird, so folgt, daß die dimensioñslose Rollzahl zugleich die
t Roliperiode eines Schiffes von etwa 10 ni Breite bedeutet.
Ee ist jedoch nicht angängig, die Roilperiode in lineare
. Beziehung zur Breite zu setzen. V,V. Berechnet man nun hiernach aus den vorliegenden
zahl-reichen Fahrtbeobachtungen der Roliperioden die
dimen-sionslosen Röllzahlwerte, 'so ergibt sich, daß. die kleinsten ç Rollzahlen, bei denen die Schiffe ala sehr steif" bezeichnet Ç"werden, unter 5 liegen; die größten Rollzablen, bei denen die
- Schiffe aln sehr' rank' bezeichnet werden, 'liegen über 18..
Die Grenze, bei der Schiffe noch als steif" bezeichnet
werden, liegt etwa bei 8, die Grenze, bei der sie bereits alsrank" bezeichnet werden, etwa bei
14. Z w i s e h e ndiesen beiden Rolizablwerten von 8 bis 14
solitenalso gute Schiffe nur fahren (Abb. 1).
Aus der obigen Gleichung (2) lassen sich nun die
Meta-zentrischen 'Höhen MG = b B berechnen, wenn man für
17:
a'
Ab t. StabllltA6gr.nzea der Rolizehien t saab Stb1Utäteerbebung der SBG
den Trägheitsradius K = a B eine Annahme macht. Der
Verhältniswert a bewegt sich erfahrungsmäßig bei .den ver-schiedenen Schiffen zwisChen 0,45 und' 0,35 bis '0,30; man kann also im Mittel. 0,4 bis 0,375 für a einsetzen (s. Zahlen-tafel 1). Bei demiléichen Schiff betragen die Schwankungen
höchstens ± 10 vIL
Berechnet man nunfür die wünschenswerten Rolizahien
unter Annohnie eines mittleren Trägheitsradius vonK
0,375 B die dazugehörigen Metazentrischen Höhen' MG, so ergibt sich
als obere Grenze für
b0=4°'141=0,0875
64
=b0B0,085B
der
als untere Grenze für
t
= 14 =4. 0,141
=0,0286
196
MGmin = b B 0,03 B
als guter Mittelwert für
t.1JfÏ=11=2:a
4. 0,l41
bm=
121 =0.046
Mrnittei = bB = 0,04-0,05 B
Bei dieser Abschätzung ist zu bedeñken, daß die Roll-zahlen aus den Eigenschwingungen der Schiffe in Fahrt
abgeleitet sind und daß sie daher die für das fahrende
rollendeSchiff geltenden wirksamen Metazentrischen Höhenliefern, welche bekanntlich etwas niedriger sind als die
statisch errechneten Metazentrischen Höhen beim stilliegen-.
den Schiff.
Ferner ist zu bedenken, daß als Metazentrische Höhe
nicht unbedingt diejenige der aufrechten Schiffslage zu ver-stehen ist, sondern' daß z. B. bei geneigter Anfangslage und
negativer Anfangsstabilität die wirksame Metazentrische
Höhe der geneigten Lage bestimmt wird.
Zusammenfassung
Die Stabiitätserhebung ergibt, daß die
Eigenschwin-gungsdauer eines Schiffes ein zuverlässigeres Urteil über seine Stabilität ermöglicht als die Metazentrische Höhe der aufrechten Lage, deren Bestimmung zu vielen Fehlerinög-lichkeiten unterworfen ist, während die Eigenschwingungs-dauer die Stabilitätsverhältnisse über den Bereich des
Roll-winkels integriert und fehlerfrei darbietet. Es wird eine
dimensionslose Rollzahl abgeleitet. Gute Schiffe fahren
