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Zusammenhang der schiffabmessungen mit dem laderaum-inhalt von trockenfrachtern

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Academic year: 2021

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(1)

ARCH lEF

Sonderdruck aus der Zeitsvhrift ,,Sthiffbautethnik", H. 4/1962, S. 186193 und 201

f

Zusammènhang der Schiffsabmessungen mit dem La4erauminhalt von

Trockenfráchtern

Aiis demInstitut für .Entwerfen von Schiffen an dèr Universität Rostock; Direktor: Prof. Dip1.

Ing. A. Krause

Mitteilung Reihe B Nr. 17

VOn Erich C. M. Danckwardt, Rostock1)

In der nach.itehenden, auf eowjetiachen Arbeiten ati/bauenden Vero/fentlichung aus dei .Gebiet der

Entwur/8theorie wird em Ver/ahren zum Be8timmen de8 Lad erauminhalts abgeleitet. Dãs vorge'schlagene Ver/ahren zeichnet 8wh dadurch aus daft es 8chon en eenem sehr fruhen Stadium der Projekherungs arbeit angewendet werden lcann und den Ein/Zufl der einzelnen Abmes8ungen auf den Laderauminhdlt eindeutig érkennen la/it. Somit ergibe 8ich umgelcehrt die sehr wesenliche Mogiichlceit, an Hand dr angegebenen Gleichungen die Hauptabmessungen auJ Grund de8 ge/orderten Laderauminhaltes

/e8t-zulegen.

''

Pro/ Dipi.-Ing, A. Krause

1.. Einleitung

Bei der Projektisrung eines Schiffés muJ3 die For-derung des Auftragge1ers, einen Laderaum bestimiñten Voluinens zu erreichen, erfüllt werden. Es ist deshaib für den Proj ektanten erforderlich, schon fruhzeitig bei dem Entwurf, meist scion im Stadium des Skizzen-entwurfes zu kontroilieren, ob mit den gewählten Haupt-abmessungen der erforderliohe Laderauminhalt ver-wirklicht werden kann oder wie und wélche Abmessun-gen geändert werden mussen, darnit die gewunschte LaderaumgroBe erhalten wird.

Die Kontrollé und der Nachweis des Laderaumin-') Auszug ens dem Abschnitt 2.4 der von der Schiffbautechnischén

Fakitftt der UniversitAt Rostock genehmigten Dissertatioü des Vetfassers

,Ermitt1ung der Hatiptabmessüngen aüf Qrnd der, AbhSñgigkèit der

lab. v.

Scheepsbôüwkun

Technische Hogesçhool

Delit.

lialtes gescheheti theist mit Hilfe

desRaumkurven-blattes. Em

soiches Kurvenblatt kann aber nur auf-gesteilt werden, wenn der Linien±i13 des Schiffes scion vorliegt, d. h. in einem scion fortgeschiittenen Ent-wurfsstadiumf Aui3erdem sagt eiñ Raumkurvenblatt. mchts aus über den Zusamenhang der Hauptabmes-sungen mt dem Rauminhait, so daB dee EinfiuB einer iinderung èinzelner Abmessungen nicht kiar zu erken-neñ ist

In dieser Arbeit soil jetzt gezeigt werden, 'wie mit

Hilfe einer Raumgleichung der Laderauminhalt

schon us Stadium des Skizzenprojektes mit aeisreichen der Genauigkeit ermittelt werden kann, ohne daB eine Zeichnung des Schi.ffes vorztiliegen braucht, und wié mit Hilfe dee Raumgleichungen zweckmBige A.nderungen

(2)

Definition

Unter-dem Laderauminhalt wird der Schuttgutlade-raurn einsehliei3lich der Laderäume in den Aufbauten verstanden, der aJierdings auf eine einheitliche Basis

bezogen werden muI3. Er um,fal3t

den eigentlichen Schuttgutladeraum,

Kuhlladeräume, wobei der

Nettokuhlladeraumin-halt mit einem .mittleren Faktor 1,3 zu multiplizieren let, urn den Bruttokühlladerauminhalt auf Innenkante Aui3enhaut undUmsehottung zu erhalten,

Su'I3Oltanks,

TreibOl- und Ballastwassertanks; die oberhaib des

Doppelbodens und aul3erhalb der Piekraume sowie des Maschinenraurnes liegeñ und eine uber das Normale

hinausgehende Gröl3e aufwejsen.

Tanks neben dem Wellentunnel im hinteren Teil des Schiffes, deren Lange etwa 10% der Schiffslange nicht uberschreiten, wurden 'nicht berucksichtigt.

Der auf diese Weise definierte Laderaum wird mit Normalladeraum LRN bezeichnet und entspricht der vom Verfasser in der' Arbeit über die Deplacement-ermittlung verwendeten Delnition des La4eraumes [1]

Raumgleichung

Ala Gru,pdlage für diese Untersuchungen kann die von Po8djuniri [2] und Nogid [3] [4] angegebene Raumin-haltsgleichung benutzt werden, die aber für die vor-liegen4e Aufgabenstellung urngeformt und erweitert werden müBte, da sie nur für Schiffe mit mittsehiffs-'liegenden Maschinenanlagen aulgesteilt wurde und für

Schiffe mit hintenliegenden Maschiienathagen versagt. Die Raumgleichdng nach Nogid läl3t sich in 'abge-wandelter Form schreiben:

LB1 = {(K2K1 LBH1) - (K3 1MB H1)} K4 -. (1)

wobei das erste Glied dieser Gleichung' den

Gesamtin-halt des

Schiffes zwischen OK Doppelboden bzw.

Bodenwegerung und einer Ebene HH parallel zur

Wasserlinie, die an der tiefsten Stelle Seite Deck tan-giert, ausschliel3lich der Piekrauxne, das zweite Glied den Inhalt des Maschinenraurneszwischen OK Doppel-boden und der Ebene HH ausdrücken.

In der Gleichung bedeuten:

-LB1 = LRN + HT + WT LSLBLL LA

bzw.

LI?'

1=

LRjq(1a)+HT+WT

1+8--a+b+l

- Volurnen zwischen OK Doppelboden und der

Ebene HH aussehliei3lich der Piekräurne

und des Masehinenraumes

-LRN = Normalladeraurn = Schuttgutladerauxn

em-schlielllich - Sulloltanks und KiThlladeräthne (KLRN

1,3 Kiihlladeraurn auf 1K -

Iso-lierung' oder Verschalung ,sowie sonstiger Ladèräurne, wie Verschlul3räunae, Fellräume usw.)

= Volurnen der Ballast- mid

Tribstoffhoch-tanks, die innerhaib des Raurnes LB1 liegen WT 'Volurnen des Wdllentunnels

LS

= 8 LI?1 = Spungolurnen oberhalb LR1, das

durch den Sprung, und die Ebene HH

begrenzt wird

-= b . LI?1 Buchtvolurnen, dás óberhalb LB1 durch" die Bucht erzeugt wird,

LL = 1. LB1 = Voluxnen innerhaib der

Luken-schachte auf Oberdeck -. .

= a LBN

Volumen der Laderäume in den Aufbauten

fiT

LB LA 2

\

I K1 LLBH1 V011igkeitsgrad K4

DK3K4'

.---Wi.' Inhalt des Schiffsrurnpfes zwischen. OK Doppelboden mid der Ebene HH

H1

= Hh5

ha = HOhe des Doppelbodens einschlielllich

Wege-rung

/VP

HP

K2

=1(---+--

-\ 1.1 ' j.i

-VP olumen der Vorpiek bis zur Ebene HH

HP

Voluthen der Hintérpiek bis zur Ebene HH

1M = Lange des Maschinénraumes

K3 = V011igkeitsgrad des Maschinonraumes MR

LMBH1

MR = Volurnen des Masehinenraurnes zwischen

Doppelboden mid der Ebene HH

-K4 = Reduktionsfaktor für die, Einbauten im Lade-mum, wie Spanten, Stützen usw; 0,99.,

Demnach gilt für den Normalladeraum

LRN = {(K1 K2L B H1) -- (KS1M BH1)} K4 - HT

+W+LS+LB.+LL+LA

bzw.

LBN={(K1K2LBH1)(KI1JMBH1)}K4(1+8±b

-1)H T W T + LA.

.Gl. (1) dividiert durch das Deplacement ergibt

LB1 1 1M H1

DeDÔL{i23}4.

Hh5

Aus dieser Gleichung 'kann man ersehen daB der Laderauminhalt im wesQiitlichen von den Verhdltnis

ZM/LL mid dem Verhdltnis H1/T abhdngig ist.

Die Breite let in dieser Gleichung nicht mehr enthal-ten, da sich Rauminhalt, Tragfahigkeit mid .Verclrän-gimg proportional mit der Breite andern, wenn T mid LL konstant bleiben. Es ergibt sich auch, daB eine Anderung der Seitnhähe dai wirksamste Mittel zur Beeinfiussung des Rauminhaltes ist, da eine Anderung eines der Werte LL, T und ÔL eine .proportionale Anderung des Deplace-ments mid damit der Tragfähigkeit bedingen.

Um den Zusamrnehhang des Laderauminhaltes mit deñi Hauptabmossungen kiarer herauszustellep, kann die Raumgleichung urngeformt werden, z. B

EinfluB des H/ T-Verhältnises:

H'

' '

T

Erforderliche Seitenhöhe:

H_{I+hd.

QD6LLR1

-Verhältnis der Maschinenraumlange 'zur Schiffslange

1M K1K2 LI?, en ÔL

.LL K4

Hha

DK3K4 T

und daraus Lange des Masehinenraumes: K,K2 LR, eD L

£MLL

DKK4

- a

bzw. die Schiffsidngé:

-=

/ . ' .11111.2 LI?1 eD ÔL

±

T S.

(3)

N 25 m 28 1M75 Bild 1. Maschinenranmliinge

Maschinenanlago mittschiff; Direktantrieb

' 25 10 10 2008 .1000 . Z0J8 25 In 20 1/4 15 Bud 4. Maschinenraumliinge 117 2008 20017. .7088 488.0 5000 kW 6080 Bild 2. Maschincnrauinlango

Maschinenanlage mittschilfs. zwei Motoren mit Getriebe

2000 -.. 4800 20;78 -.5 41700 6808 -6000 . 8000 70008 4000 6000 MA' . 8080 Ale Bild 3. Maschinenrauml5nge Maschlnenaniage. hinten.-Direktaolage

für schianke Schiffe mid Tanks im Maschlnenraum

- - - für vollige Schiffe und keine Tanks im Maschinenraum

0 2000 4800PS

8 1870 2008 3000 kW

N4-'---9088 PS

4. Ermittlung der für die Lösung der Raumgleichung erforderlicien Werte

4.1. Vorbemerkung

In der Rãumgleichung ist eine Reihe von Werten ent-halten, die rioch im einzelnen bestirnmt werden muI3. Das gilt insbesondere fur die nicht der Ladung nutz-baren Räuxne, win Maschinenraum,. Piekräume und Doppelbodeñ usw. sowie für die Laderäume, die

aul3er-haib des umschreibenden Rechteckes LBH liegen.

? 4.2. De'placentent, Schi/fslange und Blockkoeffizient

Diese GrOISen sind aus den allerersten Entwurfsbe-trachtungen im ailgemeinen be1annt. Es sei in diesem Zusammênhang auf di6 .Arbeiten des Verfassers ,,Er-mittlung. des Deplacements von Trockenfrachtern im ersten Entwurfsstadium" [I] und ,,Ein .Verfa1ñen zur Ermittlung der erreichbaren Geschwindigkeit im

ersten Enturfsstadium

bei bekannter

Masëhinen-leistung" [5]

verwiesen. Fur..die Bestimmüng der

Schiffslange kann tinter &nderem die Formel von

Nogid [3] benutzt werden:

LL 2,845 v113. -wobei v = Probefahrtgeschwindigkeit [ms'] V = Verdrängung [m3], 10888 Ps. 7000 kV 8886

aber auch die Methoden von Schneekliuth [6], Po8djunin, van Lammeren [7] und Jaeger [8].

4.3. Vol2igkeitegrad L2)

_.!'_L

D'er Voiligkeitsgrad der Wasserlinie rzL wjrd mit Rück-sicht auf die gewunschten See-Eigenschaften des Schiffes bestimmt Bei Schiffen, die häixfig mit starkem Seegang rechnen müssen, win auf der Nôrdatlantikroute, sind V- Spanten gunstiger ale. U- Spanten, dagegen diese bei rtihgem Wasser.

Für maffige U-Spanten wurde d'urch 4uswertung einer Reihe von Schiffen folgende Beziehurig gefunden:

LO,77SôL+O,248.

Schiffe mit einer derartigen Abhangigkeit von 5L und rr. entsprechen etwa den Linien der ,,Series 60" [9] und der in der Mitteilung der S. S.P.A. Nr. 44 veröffent-lichten Serie [10].

Für ma1ige V-Spänten ergab siCh = O,743'6L+ 0,297.

Die Linien derartiger Schiffe entsprechen etwa den B. S. R. A.-Serien [11] [12] [13] mid [14].

Diese Gléichungen sind em besseres Krierium für U- mid V.Spanten als das oft angefiihrte Verhältnis z/â, das nur als Funktion von ô den Spantcharakter

richtig deniert, win die Umformung der Gleichung

zeigt.: ftirmaf3ige U- Spanten -L.

-

0,248 -

+0,778,.

ÔL 6L für mal3ige V-Spanten âL L + 0,743.

Wenn irn weiteren Verlauf dieser Abhandlung Bezug

auf U- bzw. V-Spanten genommen wird, 1st damit

gemeiht, daB für die betreffeñde Spantcharakteristik die o. a. Bezièhungen zwischen r. mid ôj gelten. 4.4. Ermitlung der Ma8chinenraumliinge und der Lange

der Vor- und Hintrqiiek und der 1)oppelbodenhohe 4.4.1,. Maschinenraumlange .

Die Maschinenrauinldnge von Motorenanlagen kann

0 0

/fl;,

h/iA'en

-

H

:/

-4008 6080 8008 3000

40

5008 6000

(4)

1

Diese Diagramme wurden durch Auswerten einer Reihe von Schiffen, die auf deutsehen Werften in den Jabren 1958 uid 1959 gebaut 'w-urden, aufgestellt. Dabei wurde bei dr Betriebslistung der Hauptmotoren die Maschi nenraumiange getrennt fur Dieselgetriebeanlagen und Dieseldirektanlagen sowie für Masehinenanlagen mitt-sohiffs urid hinten gezeichnet.

Die einzelnen Warte streuen. naturemäIi sehr stark, da viele Einfiusse .nicht berucksichtigt werdeñ konnten,

wie

die Lange der Hauptmashine, die von der Art des Motors (Zwei. oder Viertakt, einfach- oder doppelt-wirkend), dem Aufladungsgrad und dem Fabrikat abhangt sowie von dem VeIthältnis Betriebsleistung zu Nennleistung,

die Gröl3e und Anah1 der im Maschinenrauni auf-gesteilten Hilfsmaschinen, die von der GrOI3e des Schiffes und der Loistung der Hauptmaschine sowie von besonderen zusdtzlichen Forderungen (Kuhl-anlage usw.)abhangen, -20 In 10 1000- 2000 3080 :1000 / 2000

Nj-\

Ne Süd 5

MachinraunilAnge bel

diesel-elektrischem A.ntrieb

Bild6

L5uge des Masehinen- und Kessëlraumes

bei Kolbendaiupfniaschinen

(Zyllnder-kessel)

-Bildi Lange des Maschinenraumes beiTurbinen-anlagen

die Breite des Schiffes, durch die der.Platz neben der Hauptmaschine bestimmt wird,

das'Vorhandensein von Tanks im Maschinenraum, die MSglichkeit, omen Teil der Hilfsmaschinén auf Plattformdecks aufzustellen,

der Einflu. des Valligkeitsgrades.

Durch sorgfaltiges Abschdtzon der einzelnen Em-fitisse ist es moglich, die aus den Diagramrnen abgele-senen Werte zu korrigieren und einigermal3en genaue Maschinenraumlangen 'zu erhalten. Da die- Spantab-stände moist mit 0,60 m, bei grol3eren Schiffen mit 0,70 m oder ähnlichen bequemen GrOl3en ausgeführt werden, wird empfohlen, die Maschinenraumlange 80 ZU wählen, daB sie durch den Spantabstand tèilbar ist.

Ein Vergicich der Kurven 4n Bild 1 bis 4 für direkten Antrieb und Getriebeanlagen ergibt die überrasehende Tatsache, daB die Maschinenrau.mlangen für die Getriebeanlagen sich. nicht wesentlich von denjenigen für 'direk -ten Antrieb ijnterscheiden. Bei Anlagen mittschiffs scheinen bei Leistungen Ne <2200kW {< 3000 PS), bei Anlagen im Rinterschiff bei No <1500 kW {< 2000 PS) die Getriebeanlagen etwas vorteilhafter zu sein, bei graBeren eistungen dagegen die direkten

Anlagen.

-Die Ursache jot in der relativ groBéren Zahl mid

Leistung der, Hillsmaschinen bei grOBeren Sohiffen zu

4.

1

suchen, für die bei Getriebeanlagen. Platz vor und

hinter den .Hauptmaschlnen vorgesehen werden muI3.

Für die Maschinenraumldngen von dieselelektrischen Anlagen gibt Bild 5 Hinweise. Die ausgezogene Lini gilt für Maschinenaniagen im Hinterschiff, die gestrichelten für geteilte Maschinenräume, die. untere für den Gene. ratorenraum mittschiffs mid die obere für die Summe Generatorenraum mittschiffs mid

Propellerm'otoren-mum im Hinterschiff. -.

Bild 6 gibt die Lange des Maschinenraumes

einscIiiieIl-lick Kesselraum für Kolbendampfrnaschinenanlagen wieder

Bild 7 gilt für Turbinenanlagen. Hier gibt die untere Linie etwa die geringsten Längen für-mittschiffs liegende Maschinenräume einschlief3lieh Kesselräume wieder, die obere etwa den Mitteiwert für im Hinterschiff liegende Ränme. Durch die unterschiedliohe Aufstellung der Kessel, entweder vor der Turbinenanlage odor über der Turbinenanlage, mid die . Anordnung von Tanks un Masohinenraumbereich schwanken die LängOn sehr

stark.

-Da für Bild 5, 6 mid 7 nur wemg TJnterlagen zur Verfugung standen, sind sie mit einer gewissen Vorsicht

zu benutzen. ,.

-4.4.2. Lange der Piekräume

-Das KoUieioilschott wird fast immer den Kiassifi-kationsvorschrifVen entsprechend auf 0:05 LL hinter.

VE gelegt, lediglich bei Schiffen mit sehr geringer

VSlligkeit (SL <0,67) wird das Kollisionsschott bis zu 0,07 EL hinter dem vorderen Lot angeordnet, wenn man

50118 120011 15008 PS

5000 78011 90811 11000 1W

nicht vorzieht, zwischen dem Kollinlonsschott mid den Laderaumen Tankrdume zu legen. -

-Bei kleinen Schiffen wird die Vorpiek haufig vergrö-Bert, urn genugend vorlastig trimmenden Ballast

unter-zubrmgen. Ala extremste Lags kann etwa 0,10 EL

angesehen werden

-Em Unterschied in der Lage des Koilisionasehottea

bei hinten liegender Maschiiienanlage gegenuber einer rnittschiffs liegenden konnte nicht festgestellt werden. In diesem Fall waren entweder zwischen dem Kolli-sionsschott mid dem Laderaurn 1 odor durch Erhóhung des Doppelbodens im - vorderen Bereich zusätzliche Ballastrdurne geschaffen worden, urn bei leeren Schiffen

em ausreichendes vorlastig trimniend&s Moment zu

erhalten.

Die Lange der Hiñterpiek - betragt, unabhangig von der Lage des Masohinenraumes, etwa 0,05 EL.. bei vOl-ligeren mid 0,07 EL bei scharfen Schiffsenden; bei klei-

-nen Schiffen wie Kustenfrchtern meist. 0,07 EL wegen der nicht ausnutzbaren Weite zwischen den Spanten im Hinterschiff.

4.4.3. Hohe des Doppelbodens

Die Höhe des Doppelbodens kann furdie vorliegenden Abméssungen den Bauvorschriften der Klássifikations-organe entnomnaen werden, bzw. auf Grund der im Dóp-pelboden erforderliohen Ballastmenge nach AbschBitt

- - hif ten miftsch/ffs II

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--r-MI ehrt 0 proPs.. -Gets, .Lorenrozzm ..- - rvpellermotorenroain li/n/en I I I I

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20 1T. 311 It 25 M211 15 0 41108 o igug 98118

(5)

r

4.5.1.3 festgelegt werden. Zudiés Höhe muD noch die Dicke der Bodenwegerung hinzugerechnet werden, urn die HOhe ha Zn erhalten.

-Wenn di'e genaue Bestimmung der Doppelbodenhöhe noch nicht moglich ist, z. B. wenn das H/T-Verhältnis aus der Rauminhaitsgleichung ermitteit werden soil, kann wie folgt verfahren werden:

- /

Die HOhe des Doppelbodens ergibt sich naôh den Vor-schriften des Registers der UdSSR nach einigen groben Vereinfachungen zu

h/T

0,126

bzw. mit Bodenwegerung

-h/T

0,133.

Tm Register 1st ha ais Funktion der Schiffslange an-gegeben, wobei der Lange bestixnmte Breiten mid Tief-gänge zugeordnet sind, bei deren Uberschreitung ha zu erhöhen 1st; Em tjberschreiten der Tiefgänge hat auf das 0. a. h5/T-Verhältnis keinen Einflui3. Em

Vber-schreiten der Breite zieht meist eine Verrmgerung des Tiefganges i-iach sich, so daB, da beide Einfiusse

zu-sammen betrachVet werden, der EiILflUB der Breite zurn Teil wieder kompensiert wird.

Em geringerer Tiefgang als der Lange entspricht,

ergibt zu niedrig& Doppelboderihohen. Es mui3 deshalb empfohien- werden, den Tiefgang so bald wie inOglich zu

uberprufen und danach die

Doppelbodenhôhe zu

berichtigen.

Aus diesern Grunde uid da rnèist der Doppelboden irn Vorschiff etwas erhôht 1st (die Erhãhung im Maschinen-raum wird als MaschinenMaschinen-raumvolurnen miterfal3t) bzw, 'die Doppelbodenhohe vielfach etwas gröl3er gewählt wird, urn ausreichende Ballastraurne zu erhalten, wird für die weitere Rechnung das Verhältnis

ha

=0,15

-T

zugrunde gelegt, wobei die Bodenwegerung miterfailt 1st. Wird die Doppelbodenhohe in stdrkerem MaBe durob die GröBe der Tanks beeinfluBt, dann kann sie aul Grund des erforderlichen Doppelbodeninhaltes nach Abschnitt 4.513 festgelegt. werden.

4.5. Umbauter Baum '

Der umbaute Raurn W1 wird hier definiert als Raum-inhalt des Schiffes oberhaib des Doppeibodens bis zu ether Wasserlinie, die auf T= H parallel zur KWL

ver-Bitd'9

Anteil der Piekvoluinen. am Volurnen.

zwischea Doppelbodeñ und einer Wasser-llne auf T = R.

Die Kurven gelten für U-Spanten, be!

Vol VP

VSpt ist --- urn etwa 0,001 Elnheiten grSi3er zu wAhlen

VSUigke!tsgrad des Maschinenrauines (5aschineñraum hinten, hinteres

Mn.-schinenraurnschott atif 0,05 L von ilL,

ohiie Beruôksichtigung des Sprunges)

GUitig fflr. U-Spt-SchI.ffe

Doppelbodenh5be normal.

Elne Anderung der Doppelbodeiihohe von

ètwa ±o;05 T ergibt eine Korrektur von etwa ± 0,01 Einheiten.

Bei V-Spanten sind die VSfligkeitsgrade uth' etwa + 0.01 Einheiten zu korrigieren

EildlO

läuft, zuzüglich ai1e oberhalb -dieser Ebene HH ge iegenen geschlossenen Raurne, die für die Beforderung von Ladung vorgesehen sind.

Der -umbaute Raurn urnfaBt demnach

L im Schiffsrumpf unterhaib der Ebene HH: W1.1 die Maschinenräume, MR

die Piekraume, VP mid HP

die Trèibstoff- mid Ballasthoehtanks, HT den Wéllentunnel, WT

-die Laderäu.rne, LB

2. irn Schiffsrurnpf oberhaib dér Eberie H

den im Sprungvolumén enthaltenen

Laderaum-anteil, LS

-den irn Buchtvoiurnen enthaltenen

Laderaum-inhalt,LB -

-3. aul3erhalb des Schiffsrumpfes: W1.3

den Lukeninlialt, LL

-den Inhalt der Laderäume in -den.Aufbauten, LA. Nicht enthalten 1st im umbauten Raum der Doppel-boden. Die Unterteilung9n den umbauten Raum

miter-halb mid oberhaib der Ebene HH erfolgte, urn den

EinThJ3 des Sprunges auf die iinter 1. gen"annten ein-zehien Volumen ausschalten zu können.

Der Gesarntladeraurn ergibt sich demnach zu

LRN=(LR+LS+LB+LL+LA).0,99,

wobei der Faktor 0,99 die Verluste durch Einbauten wie Decksbalken, Langsschotte usw. berucksichtigt. 4.5.L Volurnen zwischen Doppelboden mid der Ebene

HH

Das Volumen des Schiffsrurnpfes zwischen Doppel-boden mid der Ebene HH betragt

Wj.ir=LB(H'hä)Ki.

K1 hangt, wie Nogid [3] mid Schulle [15] nachweisen, von dem vertikalen, prismatischen Koef1zienten 5/w und dem Verhältnis HIT ab.

Unter der Annahmé, daI3 die Wasserlinienflachen-kurve ether Parabel entspricht, wurde durch

héoreti-0-84 0-93

F

-0-az Bild8 - 0-81 0-59 0-78

H: W1.2

W .Va/when dez Rwnpfes iw/schen Doppelboden

rind elnet Wasserl/nie

oaf T//

--- Vorplek H/nterp/e/r 405Lj 0-80 S

(6)

sche Ableitung mid Berichtiguzig durch statisehe

Werte für denim ailgemeinen intere8sierenden Bereich der o. a. EinfluBgrOl3en

K1 0,975 L für Schutzdecker und K1 0,96 L für .Volldecker als Mitteiwerte gefunden.

Kontrollrechnungen bestdtigen diese Werte für U-Spantschiffe, für V-Spantschiffe scheinen sie etwas zu hoch zu liegen; es konnten aber keine, eindeutigen Abhangigkeiten von irgendwelchen bekannten Para-metern festgestellt

wercien.-4.5.1.1. Maschinenraurnvolumen

- Das Volumôn des Masehinenraumes ergibt -sich u

MR = (1M BH1)K3,

wobei K3 der Volligkéitsgrad des Masehinenraurnes ist.

K3 kann bei Machinenrningen mittschiffs mit 1,0

angenommen werdén.

Bei hinten liegenden Anlagen ergibt sich der Vallig-keitsgrad nach Bild 8 in Abhängigkeit von der Lange des Masohihenraurnes .und dem V011igkeitsgrad t5L des Schiffes. Die Kurven gelten für U-Spanten, bei V-Span-ten sind sie urn + 0,01 Einheitèn zu korrigieren. Die Doppelbod5nhôhe betrdgt entsprechend Absatz 4;4.3 étwa 0,15 T. Bei Abweichungen von diesem Wert urn etwa ± 0,05 T ergibt sióh eine Koirektur von K3 urn

±0,01 Einheiten.

-Auf den -V011igkeitsgrad des Masohinenraumes wirkt sich aullerdem auch die. Lage des Verdra.ngungsschwer-punktes aus, wie Sokolow [16] nachwies. -Da aber, wie in [5] gezeigt wurde, eine gewisse Abhängigkeit.der Schwer-punktslage von dem Bloëkkoeffizienten besteht, wurde dieser als wesentlióhes Kriteriurn angesehezi, durch das dió Lage des Verdrdngungsschwerpunktes. schon mit berucksichtigt wird.

Für die Doppelbodenhohe irn Maachinenraurn ist, unabhängig von 1er tatsächlichen Höhe, diejer[ige des Laderaurns bel der Bestiinrnung des Volligkeits-grades-einzusetzen, da die Ermittlung des urnbauteñ Raurnes auf der .Annahme einer konstanten Doppel. bodènhöhe beruht.

4.5.1.2. Piekraumvolumen

Den Anteil des Vor- mid Hinterniekvolumens am Gesamtvolurnen W1.1 kann man nach Bild 9 ermitteln. Die eingezeichneten Kurven für die Vorpiek geltin für U-Spanten. Bei V-Spanten sind die Anteile etwa urn 0,001 Einheiten zu vergroilern. Bei der Hinterpiek ist der EinThiIi der Spantform vernachlassigbai klein. 4.5.1.3. Volumen der Ballast- und-Treibstofftanks

Die erforderliche Grolle der Ballasträume bei

Schif-fen, die haufiger Baliastreisen ausfübren, kann auf

Grund folgender tTherlegung bestimmt werden.

In Bailastfahrt soil das Schiff mindestens etwa 45% seines Konstruktionsdeplacements bei Volldeckerii ühd 50% bei Schutzdeckern erreichen. Demnach muI3 des Schiff bei verbrauchten Vorräten etwa die Differenz-masse zwischen dem De1acement in Bailastfahrt mid der Schiffseigenmasse an Ballastwasser einschliei3liôh noch vorhandener VerbralThhsstoffe aufnehmen konnen, und die Bailasttanks müasen für em entsprechenIes Volumen bemessen, werden. Die erforderliche GrOe der Treibstoiftanks kann am dem spezifischen Vébrauch des Motors, der Leistuxig, der Geschwindigkeit mid dem geforderten Aktionsradius erniittelt werden.

Der vorhandene Tañkraurn muB - der Summe dieser beiden Tabirs entsprechen, soweit es dos Einsatzgebiet oder evtl. vorhandene Separieranlagen nicht gestatten, mit Wechseltanks zu fahren.

Wenn der normale Doppelbodeninhalt sowie die in den Pieks- mid im Maschinenraum vorgesehenen Tanks für den erforderlichen Tankraum rncht ausreichen,muLl

6

entweder die Doppelbodethiöhe vergroBert werden, oder aber es sind Hochtank vorzusehen, deren GröIle sich aus der Differenz zwischen dam vorhandenen

Dop-pelbodeninhalt und dem erforderlichen Tankraum

ergibt.

-Für den Netto-Doppelbodeninhalt kann bei dieser

V'berschlagsrechnung in

erster Annaherung gesetzt

werden :

-bei hD 0,10 T - 6,5% der Verdrangung

hD ,15 T 10,5% der Verdrangung

0,20 T 15 % der Verdrangun. Diese Werte gelten für U-Spantschiffe.

Für V. Spantschiffe betragen sie etwa:

bei hD = 0,10 T 6 % der Verdrangung = 0,15 T 10 % der Verdrangung

-- = 0,20 T 14 - % der Verdrängung.

-4.5.1.4. Volumen des Weilentunnels -

-Die angenäherten - Querschnitte der Wellentunnel bei mittschiffs liegender Maschinenanlage in -Abhangigkeit von der Schiffslange mid dem Schiffstyp (Voildecker o'der Schutzdecker) zeigt Bild 10.

Der Quersclhitt des Wellentunnels ist in erster Linie abh8ngig vom Tiefgang und dem Proellerdurchmesser. Do leide nicht bekannt sind, muliten die Lange des Schiffes mid der Schiffstyp ala Ersatzfunktion verwen-det werden, wobei durch den Schiffstyp in gewissem Sinneder Tiefgang berucksichtigt wird.

Des Volumen des Wellentunnels ergibt sich am dam Querschnitt multipliziert mit der Lange des Wellen-tunnels, die je nach Lage der Maschilie geschatzt werden

muI3.

-4.5.2. Volumen zwischen Oberdeck mid der EbeneH-H 4.5.2.1. Volurnen des Sprunges oberhaib der Laderäume

-Für die Raumgleichung genugt es, das Volumen des

Sprunges nur oberhaib 'des Laderaumes zu betracliten. Würde man auch'- den 'Sprung oberhaib der Piekrdume und des Maschinenraurnes mit einbeziehen, dann mul3ten diese Teile spater wieder mit ausgesondert werden. Besonders bei einer Maschine1anlage irn Hinter-sóhiff würden sich hierbei Schwierigkeiten in der ge-nauen Erfassung des Sprungvolumens oberhaib des Maschinenraumes ergeben,

die durch these

Abwei-chung von der Losung nach Nogid vermieden werden. Des- relative Volurnen des Spruñges ist, vorausgesetzt, daB ein normalor Sprung iach den Frebordvorschriften vorhanden ist, von der Lange des Schiffes, der Seiten-höhe und dein Voiligkeitsgrad des Decks abhdngig.

Für drei verschiedene Längen mid L/H-Verhaltnisse mit jeweils drei verschiedenen a und a/S-Werten wurde - der prozentuale Anteil des Sprungvolumens zwischen den Loten -am gesamten Volurnen des Schiffes ermittelt,

Ta/eli. Sprungvolnmen zum Voinmendes Schiffsrumpfes unterbalb der

Ebeue B-B in % -L = 60m äDeck Deck LIE = 10 - L/H=12 LIE = 14 0,75' 0,90 7,5 9,0 10,5 0,65 0.80 7,7 9,24 10,75 0,55 0,70 - 7,96 9,56 11,12 L = 120 in 5Deck - - 0,75 0,65 - 0,55 a Deck 0,90 0,80 0,70 LIE = 10 6,26 6,41 6,63 L/H = 12 7,50 7.70 7,96 LIE = 14 8,73 8,97 9,27 / L = iSOm o Deck 0.75 0,65 0,55 a peck , LIE = 10 I 0,90 5,82 0,80 5,98 0,70 6,18 = 12 - 7,00 - 7,18 7,42 LIE = 14 8,15 -- 8,38 8,63

(7)

tim die Wertigkeit der einzelnen Einflul3grol3en zü berechnen. Dieser Wert ergibt sich aus

ES'

8m

Vges.H ôge8

-wobei 8m = mittlere SprwighOhe nach der Fréibord-voi'chrift 1st.

Die Ergebnisse sind in Tafel 1 wiedergegeben. Es 1st daraus ersichtlich, daB einen entscheidenden EinflW3 vor

allem die Lange und das E/H-VerhtiJtni ausuben. Der Vôlligkeitsgrad a und der mit ihm in loser Abhangigkeit stehende Väffigkeitsgrad ô beèinflussen den Prozentsatz nur wenig.

Nimmt man cia Schiff mit 120 m Lange und em L/H-Verhaitnis von 11 als Basis, dann ergeben sich für des Verhältnis Sprungvolurnen zu Volurnen zwischen

Aus Tafel 1 lassen sich zu diesen Werten für von der oben geuannten Basis abweichende Längen und L/H-Verliältnisseetwa folgende Korrekturen ermittein:

4.5.3.2. Volumen der Laderäuxne in den Aufbauten Da Volumen der in den Aufbauten evtl. vorgesehe-nen Laderäume muB bei dci- Anwendung der Rauxnglei' chung ubersdhlaglich ermittelt oder geschätzt werden. 5. Raurngleichung und Freibordvorschriften

5.1. Vorbemthlcung

Durch die Raumgleichung läI3t sich zwar, wie gezeit wurde, die Seitenhohe H ermittein, bei der die

Forde-rung nach einem bestimmten Laderaiin-iinhalt erfüllt

wird, dabei werden aber die

Freibordvorschriften

nicht berilckichtigt.

Es muB deshaib noch überpruIt werden, obrdie

er-rechnete SeitenhShe bzw. dna H/T-Verhältnis, dan für diese IJntersuchuing beser geeignet 1st, mit demjenigen übereinstimmt, des sich aus den Freibordvorsohriften ergibt. Eine exakte Obe4rufung 1st wegCn der vielen.

in den Freibordvorschriften zu berücksichtigenden

Faktoren erst möglich, wenn alle Hauptabmessungen mid die endgultige Verteilung dci- -Aulbauten festliegen. 5.2. Freibordgleichung

Angenahert laSt sich aber such scion im ersten Ent-wurfsstadium. dan -den Freibordvorschriften entspre-chende H/T-Verhältnis ens den Angaben von Nogid [4] und den Diagrammen des Verfaàsers [17] [18] ermittein.

Bei Schiffen mit einer Back, ohne freistehende

- Brücke wurde folgende Beziehung für H/T gefunden:

- 0,10

+ a1 bei SL< 0,68

-

--0,i0

+2

bei6L = 0,80

wobeia=/(L)Tafel2

LA = Längé derAufbauten

-1st.

Da meist die Lange der Back bekannt- 1st - bei einer Beck ohne Laderäume entspricht sic etwa der tango der Vorpiek - kann hiernach des für die Eihhaltung der Freibordvorschriften erforderliche Verhaltnis F/ T

er-rechnet werden. Worm dieser Wert gOBer 1st alE dci- aus deRaumg1eichung erhaltene, dann mull entwEder das

HIT nach

dci- Freibordvorschrift zugrunde gelegt

kind die Raumte geandert werden, oder es mull durch die Wail einer anderen Scbiffslange eine bessere Uber-einstiminung gesuclit werden.

,

Wenn timgekehrt das aus der Raumgleichung ge-fundene H/T-Verhältnis gr011er 1st, erhält man einen VoildeckCr mit Freibord. a11s dieser unerwünscht 1st, kann bei kleinen Differenzen durch Gleiohsetzen beider Gleichungen die erforderliche Lange der Ba.ck'ermit-telt werden, vorausgesetzt, daB kein Laderaum in der Back vorgesehen 1st. Bei grolleren Abweichungen der beiden Werte kann em Teil der Lderäume in die Back verlegt. werden. Wean in diesem Entwurfsstadiuim die Schiffsbreite noc1 nicht bekannt 1st, ergibt sich keine

Ta/el 3. 8- urid c-Warte für die Freibordgleichung

I LIE 10 12,5' 15 10 12,5 15 L= 03.1= C1.1 01.1= - C,., C1 150m 1,37 1,350 .1,374 1,396 1,408 1,428 140 1.357 1,337 1,352 1,381 - 1,389 1,402 130 1,342 1,322 1,330 1,364 1,369 - - -1,376 120 1,324 1,310 1,308 1,348 1,350 1,350 110 1.298 1,293 1,286 1,320 1,327 1,325 100 1,271 1,269 1,264 .1,294 1,302 1.300 90 1.245 1,241 1,242 1262 1,272 1,276

Ta/el 2. a-Werte für die 're1bordg1eIchung

L1 = lSOin a1 = 1.335 = 1,36 140 1,316 1:34 130 1,298 1,32 120 1,280 1,30 110 1,261 1,28 100 1,243 1,26 90 1,225 1,24 80 1,206 1,22 70 1,188 1,20 -60 1,170

1,18-Doppelboden und der Ebene auf H

-ohiie Maschinenrauxn 8 - 0,065 Maschinenraum hinten Maschinenranmlänge 0,15 Lt 8 = 0,05 Maschinenraunilange 0,25 EL 8 = 0,05 Maschinenraum Mitte Maschinenraumlango 0,15 EL

8.0,075

Maschineriraumlange 0,25 EL 8 = 0,085 LIE 10 0,152 b,1 = 0,150 = 12,5 0,170 P1.1 = 0,200 = 15 b1.1 = 0,202 b1,1 = 0,224 für LEN 3000 & .'-

... =

0,05 für LEN = 10000'm3 . -. ,1 = 0,03 für LEN = 20000 m8

- 0,02.

bei 60m Lange +20%

bei180mLnge

- 7%

bei ±1,OLIH

± 9%

Die L/H-Korrektur 1st so goring,. daB man sie im ailgemeinen vernacMassigez kann. Lediglich die Kor-rektur infolge der Schiffslänge 1st bei kleinen Schiffen zu beachten. I -

-4.5.2.2. Vólumen der Bucht oberhaib der Laderäuxne Der Anteil des von der Bucht umschlossenen Volu-mens am Laderaum 1st abhangig von dem Verhältnis

B/H. Je gröl3er dieser Wert wird, desto gr011er wird such der Anteil des Buchtvolumens. AlE Mitteiwert kann mit

S 0,03 gerechnet werden.

-Wenn die Abmessungen des Schiffes bekannt sind, kann des Buchtvolumen genauer bestimmt werden zu. LB 0,009 B2L.

4.5.3. Voluinen oberhaib des Obecks.

-4.5.3.1. Volumen der Luken

Des Voluinen innerhaib der Ladeluken kann auf Grund-der Zalil Grund-der Luken mid Grund-der Lukenabthessungen Uber-schläglich berechnet werden. Wenn noch keiiie näheren Angaben uber die Luken vorliegen, kann das zum Stauen von Ladung ausnutzbare Volumen in den Luken in Ab-hangigkeit vom Laderauniinhalt .geschatzt werden. Bei kleinen Schiffen 1st infolge der kontanten Höhe der Lukensülle und dci- relativ grolleren Breite des Shiffes der Anteil des Lukeninhaltes groller ala bei grollen

Schiffen.

-Man kann annehinen bei nomaIen Lukenbreiten und -langen

(8)

Moglichkeit, eine Beziehung zwischen dern Laderaum in dem Aufbau iind Lange der Back aufzustéllen, so daI3 dann die gemeinsame Losung beider Gleichungen nur durch Probieren gefunden werden kann, indem man etwa zu den angenommenen Langen des Backlade-raumes passénde Volumen aus dem Rauminhalt LR1 der Raumgleichung aussondert.

a

05

0. 42 44 46 0,9

Bull. Verh8itals HIT nach den Freibordvorschriften 0,68, Luff 15

Bei einer Back und einer freistehenden Brücke war es nicht möglich, das VerhältnisL/Hzü eliminieren. Die entsprechenden Gleichüngen lauten:

H LA

-

1.2; 1.3 - + 61.1; 1.2; 1.3 H LA 2.2: 2.3 + 621 2.2: 2:3 wobei b = / (L/H)

c = / (L;L/H)

Tafei3.

Diese Formein könner zur tTherprufung erst heran-gezogen werden, werin das L/H-Verhältnis bekannt 1st. Die Abweiàhungen der einzehien naçh den Freibd-vorschriften errechneten Werte von den Gleichungen zeigt Bild 11 für ein.L/H-Verhaltriis von 15.

Bei Schutzdeckschiffen wird dna Verhältnis HIT nur aus 'der Raumg1eichurg bestimmt, wobei H die Höhe bis zum obersten 'durchlaufenden Deck angibt. Erst spater, wenn der WertL/Hvorliegt, wird das Verhältnis HIT mit einem LAILL von 0,99 aus der

FrOibord-gleichung erinittelt, hierbei -bezeichnet H dann die

HOhe bis zum Freiborddeck. Die Differenz beider Sei. tenhöhen ist die Hãhé des Schutzdecks, die im ailge-meineri gleich oder gröller sein soilte als die in den Frei-bordvorschrif ten vorgeschriebenen Mindesthohen der Aufbauten, andernfalls ist zu erwägen, ob em anderer

Schiffstyp die gestelite Aufgabe besser erfüllt.

Ta/el 4. Vergleich der rgebnisse der B.aum- und .Freibordgleichung mit Werftangaben

Genauigkeit der Raum- und Freibordgleichung Die Genauigkeit der entwickelten Gleichungen zeigli Tafel 4.

Aus dieser Aufstellung geht hervor, dal3 bei den

H/T-Verhältnissen nach der Raumgleichung die Ab-weichungen ± 1 % sind mid auch das H/ T.Verhältnis nach der Freibordgleichung nicht mehr 'als ±2% von den tatsächlichen Werten abweicht. Die gleichen Werte gelten .etwa auch fur, die Berechnung des Laderaum-inhaltes.

Eine Abweichung von ± 1 % bis höchstens ± 2% beim Laderauminhalt 1st im ersten Entwurfsstadium aber durchaus vertretbar.

Demnach kann das entwickelte Verfahren zur Er-mittlung des Laderauminhaltes mit ausreichender 'Genauigkeit bei der Proj ektierung angewendet werden.

AbschlieBende Bemerkung

Alle in dieser Arbeit, gegebenen Zah1ensèrte

be-.ziehen sich auf NorrnalausfiThrimgen. Bei Sonder-konstruktionen rnüssen sie nach den Erfahrungen des Konstrulçteurs berichtigt werden.

Bei der .Anwendung der angegebenen. Forxneln mu13 der Proj ektant schon eine gewisse Vorstellung von dern zu entwerfenden Schiff haben, so z. Th über die Menge mid Verteilung des erforderlichen Ballastwassers,, über die Möglichkeit, evtl. Wechseltanks vorsehen zu kônnen, über evtl. Laderäume in Aufbauten, Lange der Piekräume u a.

Annahmen, die bei den einzelnen Gro!3en der Raum-gleichung getroffén wurden, die bei der späteren

Aus-arbeitung des Entwurfes nicht eingehalten wérden

können, lassen .sieh meist Ieicht ausgleichen, ohne daB die errechneten Werte geandert zu werden brauchen Zum Beispièl kann eine zu groBe Doppelbodenliohe

durch Hochtanks entsprechender GroBe oder nicht

berucksichtigte Ballasträume durch zusatzliôhe Lade-räume in den Aufbauten ausgeglichen werden.

Zusammenlassung

Es wurde eine Raumgleichung angegeben, mit deren

Hilfe im ersten Entwurfsstadium der Ladera'' alt

eines Frachtschiffes bestlinmt werden kann, dhne daB eine Zeichnung des Schiffes vorliegt.

Diese Gleichung kann auch benutzt werdsn, urn bei bekanntem Rauminhalt die zur Erreichung des Raum-. inhaltes erforderliche Seitenhahe bzw. dna H/T-Ver-hältnis oder die Maschinenrauxnlange zu bestiinmen. Gleichfalls wurde zur Kontrolle der erhaltenen Werte eiñe Freibordgleichung angegeben.

Die zur LOsung dieser Gléichung erforderlichen Hills-werte werden in Form von Diagrammen oder Kenn-ziffern auf Gruna statischer Auswertu.ng angegeben.

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MS ,,Frankrig' 1,446. 1,435 - 0,8 deckerSchutz.

Schiffsname. HIT nach Werft-angabe HIT nach Baum-gleicbung Abwel-chung [%1 HIT nach Freibord. g1eihung Abwei-cluing. .[ %1

beiöL<0,68

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-

c

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