Systematische modelluntersuchung von zweirumpf-binnen-schiffen

von. Dr-Ing. H.

Lab.

y.

cheepsbouwkunâe-Tethni

:HogesdooI :

4 4 4

-.

Sonderdruck aus der

Zeitschrift fur Binnenschiffahrt und Waserstra13en

4 - it

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4-

I-Heft 5 - Mai 1974 Seite 205-212 (14 Vortragsreihe der VBD im Haus der Technik Essen)

it-\__ _-i

/ .5

11975.-154 Mitteilung der Versuchsanstalt fur B.nnenschiffbaue V Duisbur

Dr.-Ing. H. Heuser

Die Versuchsanstalt fu r Binnenschiffbau

e. V., Duisburg, hat auf der Basis von

Forschungszuwendungen seitens des

Ministeriums für Wissenschaft und

For-schung NRW eine mehrjährige

Ver-suchsreihe zum Thema:

.,Modellmäßige Untersuchung über

Formgebung und Antrieb von kleinen

und mittelgrof3en Binnenschiffen" durchgeführt.

Die Ergebnisse des Teils I

ElNKORPER-FAHRGASTSCHlFFE"

wurden im VBD-Bericht Nr. 486

nieder-gelegt und in

Nr. 11/1968 der

Zeit-schat für Binnenschiffahrt und

Wasser-straßen" in konzentrierter Form

ver-öffentlicht.

Wegen des großen Interesses aus der Praxis und den sehr aufschlußreichen Vorergebnissen ist die ursprüngliche

Planung, die einen Teil Ill

,EINKRPER-FRACHTSCHIFFE" vorsah, geändert

und der Teil Il

,,ZWElK5RPER-FAHRGAST- und FRACHTSCHIFFE (KATAMARANE)

we-sentlich erweitert worden.

Die vorliegende Veröffentlichung stellt somit den Abschluß des

Gesamtvorha-bens dar. Die hier - wiederum in kon-zentrierter Form - mitgeteilten Ergeb-nisse sind in den VBD-Berichten Nr. 661 a und 661 b ausführlich

nieder-gelegt.*)

Es erwies sich als sinnvoll, die Präsen-tation in die beiden Abschnitte

Widerstand Leistungsbedarf

von Fahrgast- und Frachtkatamaranen

zu unterteilen.

t) Die kompletten_{Versuchsberjchte mit allen}

Diagrammen und Fotoaufnahmen des Wellen-bildes können zum Selbstkostenerstattungs_ preis der Kopien von der Versuchsanstalt für

Binnenschiffbau e. V., Duisburg,

Klöckner-straße 77, angefordert werden.

Systematische Modelluntersuchung von

Zweirumpf-Binnenschiffen

154. Mitteilung der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e. V., Duisburg

Die Fachliteratur über Zweirumpfschiffe ist sehr umfangreich. Einige der im vor-liegenden Zusammenhang besonders interessanten Veröffentlichungen sind im Literaturhinweis enthalten. Die Bei-träge stützen sich im wesentlichen auf theoretische und modellmäßige Unter-suchungen des WIDERSTANDES sol-cher Fahrzeuge auf TIEFWASSER. Die

Autoren sind weitgehend darin einig,

daß der eigentliche Vorteil des großen Zwei körperschiffes in den erreichbaren günstigen Abmessungen der

DECKS-FLACHE liegt. Andererseits sind die

spezifischen Gesamtwiderstände,

be-zogen auf die Einheit der

Wasserver-drängung, durchweg beträchtlich höher als bei Einkörperschiffen gleicher Länge

und gleichen Tiefgangs. Dieser

Sach-verhalt gilt insbesondere für kleine

Froude'sche Zahlen Fn und kann auch bei höheren Werten (Fn > 0,3) auf Tief-wasser nur unter besonders günstigen Bedingungen zugunsten des

Katama-rans verändert werden (Lit. 2; 5).

Be-denkt man, daß das Eigengewicht des Katamarans höher und damit die

Nutz-last geringer als beim vergleichbaren Einkörperschiff sind, so bleibt der An-reiz zum Bau von Katamaranen auf

einige spezielle Transportaufgaben bzw. Einsatzzwecke beschränkt.

Teil A Widerstand

1. Versuchsplanung

Die grundlegende Arbeit von EGGERS

(1), die auch Zweikörper-Formen auf

FLACHWASSER umfaßt, gab den

An-stoß zur Durchführung des

Versuchs-programms, dessen Ergebnisse hier

vorgelegt werden. Erstmalig konnten

mehrere systematisch abgewandelte

Körperformen bei gleichen

Haupt-ab mess u n gen

als Fahrgastkatamarane

und Frachtkatamarane

auf zwei Flachwassertiefen mit

stufen-weise verändertem Abstand ihrer Längsachsen geschleppt und ihre spez.

Widerstände mit denen der

entspre-chenden Einzelrümpfe verglichen

wer-den.

Besonders hervorzuheben ist der

Ver-suchsumfang hinsichtlich der

Fahrge-schwindigkeiten, der bis zu Froudeschen Längenzahlen von 0,7 ausgedehnt wurde.

Auf Flachwasser (h = 2,5 m)

entspre-chen dem Froudesentspre-chenTiefenzahlen bis zu Eh - 2,6.

Mit einem der Modelle konnten in der

Hamburgischen

Schiffbauversuchsan-stalt ergänzende Tiefwassermessungen durchgeführt und damit die Relation zu den Arbeiten anderer Autoren, insbe-sondere zu (4) und (5), hergestellt

wer-den.

Die Modellmessungen der VBD im

Rah-men des Teils A erstrecken sich auf WIDERSTAND, TRIMM und

ABSEN-KUNG. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt für den angenommenen Modell-maßstab X = 10. Die mit diesem

Maß-stab unter Berücksichtigung des

Rei-bungsabzuges umgerechneten

Wider-stände sind im allgemeinen in der dimensionslosen Form des spezifischen

GESAMTWIDERSTANDES

R101 Gesamtwiderstand

= Wasserverdrängung

über der FROUDE'schen LANGEN-ZAHL, Fn, aufgetragen.

Den (Jberlegungen aus (4) und (5) fol-gend sind außer symmetrischen

Rumpf-formen auch solche mit

unsymmetri-scher Spantform entworfen und

modell-mäßig durchgemessen worden. Die

EXZENTRIZITATEN e wurden dabei zu 4 °/oo und 80/00 der Wasserlinienlänge

gewählt

(e = AY/Lwi = 0,004

und 0,008).

Definition des relativen

Rumpfabstan-des:

K=-wobei b = Achsabstand der Rümpfe B = Breite eines

Einzel-rumpfes

Versuchsresultate mit einem

Einzel-rumpf sind gekennzeichnet durch das Symbol K = oc (entspr b

_-.

oc).

2. Versuchsprogramm

2.1. Fahrgastkatamarane (? = 10)

LWL = 34,13 m; BWL 3,33 m; T = 1,10 m

3. Ergebnisse, Vergleich

Anhand der Diagrammanlagen sind zu-nächst folgende Feststellungen zu tref-fen:

3.1. Einzelrümpfe

Der Einfluß der Unsymmetrie der

Span-ten ist nach Wassertiefe und Größe

der Froude'schen Längenzahl

verschle-2

Anhänge: ki. Schraubentunnel, 1-Fl.-Ruder an jedem Rumpf gemäß Abb. 8. Typische Rumpiformen der Fahrgast- bzw. Frachtkatamarane zeigen die

Spanten-risse Abb. 1, 2 und 3.

den und nur im steilen Anstieg der

unterkritischen Flachwasserfahrt

bedeu-tend. Das Modell mit größter

Unsym-metrie (641) zeigt die höchsten Werte des spezifischen Totalwiderstandes.

Trotz nahezu gleichen Tiefgangs sind

die Absolutwerte von R/V bei den

VBD-Modellen mit 8 = 0,41 und LIB 10,25 wesentlich günstiger als die der

beiden Einzelmodelle aus (1).

(Tabelle hierzu siehe Seite 3 oben)

Blockkoeffizient und Formgebung be-wirken also eine deutliche

Verminde-rung der spezifischen Widerstände.

Da-mit wird indirekt der geringe Einfluß

von L/B > 10 auf den

Flachwasser-widerstand bestätigt.

Eindeutig bestätigt wird auch das

Zu-sammenfallen des Punktes minimalen Widerstandes im überkritischen Bereich mit einem Maximum der Austauchung.

Die Feststellung des Tankbreitenein-flusses ist im vorliegenden Fall nicht

möglich, da alle untersuchten Modelle

gleiche Breite hatten und im gleichen

Kanal untersucht wurden.

Schließlich kann auch volle

IJberein-stimmung mit (1) hinsichtlich des Ver-laufs der Trimmwerte festgestellt

wer-den.

3.2. Zweikörperschiffe

Ein Vergleich der Meßergebnisse

unter-einander läßt eine weitgehende

Über-einstimmung im unterkritischen Bereich einerseits, große qualitative und quan-titative Unterschiede im überkritischen

Bereich der Flachwassergeschwindig-keit andererseits erkennen.

Bei allen Modellen, Rumpfabständen und

Wassertiefen gleichermaßen evident ist

die (Jberlegenheit des Einkörper-schiffes im spezifischen

Totaiwider-stand, sofern der kritische Geschwin-digkeitsbereich nicht wesentlich

über-schritten wird..

Abb. 4 zeigt die Grenzwerte von F.

Bei höheren Geschwindigkeiten werden die spezifischen Widerstände der Kata-marane günstiger. .Die Grenzwerte zei-gen eine klare Abhängigkeit vom

rela-tiven Rumpfabstand K.

Auswirkungen der Spantform auf den

spezifischen Katamaranwiderstand sind

nicht schlüssig nachweisbar.

Abgesehen von einer ursächlich nicht definierbaren Abweichung bei Modell

635 auf h 5,0 m treten kaum Unter-schiede im spezifischen Widerstand als

Folge der Spantflächen-Unsymmetrie AY/LWL auf. Diese Feststellung bleibt vorerst auf Flachwasser beschränkt.

VOLLHEIM (4, 5) vermutet auf Tief-wasser deutliche Einflüsse der

Un-symmetrie; der experimentelle

Nach-weis steht jedoch noch aus.

Modell-Nr. Wasser-verdrängung je Rumpf .i (me) Relative Exentrizität der Rumpfachse e = LW/LWL Relativer Rumpfabstand b Wasser-tiefe h (m)

K =

601 50,65 0,0 00 00 5,0 2,5 2; 3; 4; 5; 00 5,0 2; 2,5; 3; 4; 00 2,5 635 50,25 0,004 00 _5,0 00 _2,5 2; 3; 4; 5; 00 5,0 2; 2,5; 3; 4; 5; 00 2,5 641 50,25 0,008 00 _2,5 2; 2,5; 3; 4 5,0 2; 2,5; 3; 4; 00 2,5 695 51,10 0,0 2,5 2,5 5,0 00 2; 2,5 2,5 2.2. Frachtkatamarane (? = 10) LWL = 34,13 m; BWL = 3,33 m

Symbol Dim. Modell 602 Modell 654

Tiefgang T m 2,00 2,00 (2,25) Wasserverdrängung 150,15 je Rumpf 9L m3 149,82 (172,0) Relative Exzentrizität

e =

-

0,0 0,008 'Y/LWL Relativer Rumpfabstand

K=

-

2;3;4

2;3;4 2,5;3

2,5;3 b/B 00 00 (3) Wassertiefe h m 5,0 2,5 5,0 3,5

Anhänge: Wellenleitungen, Wellenböcke, 1-Fl-Ruder an jedem Rumpf gemäß

iluhlIlIIlI i

RTOT bei Eh

IIIIIIIHIIU

il.

'uuwiiiii

iiLkvîiiiiii,,

iIi'IIllhIIiII

!!II1HIIIIIL

1I'iIIIIgIJ.,

Mit dem Katamaran-Modell 601 wurden einige Stichversuche mit n i c h t

paral-lel zueinander stehenden Achsen der

Einzelrüm'fe im unterkritischen

Ge-schwindigkeitsbereich gefahren.

Fall O parallele Rumpfachsen

1 Achsen 2° konvergent

2 Achsen 2° divergent

Unter den Bedingungen:

h

= 5,Om

0,27 < F < 0,37

erwiesen. sich die Auswirkungen auf

den spezifischen Gesamtwiderstand als

gering und tendenzmäl3ig ungünstig. Im

Mittel ergaben sich

Widerstandszunah-men gegenüber Fall O um 1,5°/o bei Fall 1,

um 1,0 °/ bei Fall 2.

Nach den relativen Rumpfabständen

K = ist sowohl im hohen unterkriti-schen als auch im überkritiunterkriti-schen Flach-wasserbereich eine klare Abstufung der

spez. Widerstände erkennbar, die in

Abb. 5 und 6 für ausgewählte Fh-Werte grafisch dargestellt Ist.

Eh = 0,90 entspricht

Für die nicht im überkritischen Bereich geprüften Frachtkatamarane wurde

Fh = 0,65 entspricht

IIIIUIIqIIiii

IIIHIHW1LIIIIi

L tE4iI III

Vhf 11E

IiIH

11111

iiinuiii

1111f

'7JÁ

iiiiiuiiwiii

IIhIIu,.hMhII

IIRWIIIMIII

IIII%W114W11

%WFffOEOEiJ.,

Abb. 4 0,7 0.2 0,3 0.4 0,5 * 84 0.6 F5 0,5 0,4 L37!3 Egg,., (03 2,5 3 IIIii. t F,,1,. 'r,,' 6.2,5,,, 0,2 0 7 2 3 4 VBD

Ysrg'e'5' KATAMARAN/ EINKÖRPERSCHFK Or. Heuser Greszwerte oes F,, sberhrlb denen

R ml/y fu, Katw,,arm, günstiger

bei h = 2,50 m

F = 0,243

bei h = 500 m

F = 0,344

Fh = 1,25 entspricht

bei h = 2,50 m F = 0,338

bei h = 5,00 m 'F = 0,477 0,83 1,0 1,275

HSVA, breites Modell

LIB = 8; 8 = 0,60

T = 100mm

0,011 0,073 0,060

HSVA, schmales Modell

LIB = 16; 8 = 0,60 T = 100mm 0,011 0,050 0,044 VBD, M601 (symmetrische Spanten) L/B = 10,25; 8 = 0,41 T= 110 mm 0,007 0,038 0,0375 bei h = 2,50 m F = 0,1755

bei h = 5,00 m F = 0,2485

M641 VBD

als Vergleichsgeschwindigkeit

genom-men.

3QRßOIIEE

Abb. 5

R TOT/V als Funktion von 7/k' _OrHeuser r 7,0 UNTERKRITISChE Flachwosserfahrt 7973 VERGLEICH h = 250 mm, Tankbreite 9775 mm M 641HFNTERSO1F

Abb. 2a

M 601 Abb. I M 602 Abb. 3

Herunter bis zu relativen

Rumpfabstän-den K =-.-. = 3 ¡st im

unterkri-t i s c h e n

Bereich eine stetige

Zu-nahme der spez. Widerstände

festzu-stellen. Bei geringeren

Rumpfabstän-den bleiben die Werte entweder kon-stant oder sie erhöhen sich nur noch

wenig. Als kleinster Abstand wurde bei

den vorliegenden Messungen K = 2,0

untersucht. Dies entspricht einer freien

Wasserbreite zwischen den Rümpfen

von einer Einzelrumpfbreite.

Bei den Frachtkatamaranen, für die

Eh = 0,65 als repräsentativ im

prakti-schen Einsatz gelten darf, geht die

ste-tige Widerstandszunahme sogar über

den gesamten untersuchten Bereich der

Rumpfabstände.

Bei

der überkritischen

Flach-wasserfahrt ist der Kurvenverlauf we-sentlich bestimmt durch die Wahl der

Vergleichsgeschwindigkeit, bzw. Fa-Zahl.

Je nach Lage des

Unterschneidungs-punktes (Fa-Grenzwert gemäß Abb. 4) für die einzelnen Modelle kann ein

re-latives Widerstandsminimum entstehen,

das unterhalb des Einzelrumpfwertes

liegt. Man darf feststellen, daß sich die Lage dieses Minimums mit

zunehmen-der Wassertiefe und konstanter

Ge-schwindigkeit zu kleineren Rumpfab-ständen verlagert. Im Rahmen der

Ver-suche konnten bei h = 5,0 m

Unter-schreitungen des spezifischen

Einzel-rumpfwiderstandes bi& zu 12 0/0 _bei

Fh = 1,25, entsprechend V5 = 31,5

km/h, nachgewiesen werden. Bei höhe-ren Geschwindigkeiten können die Wi-derstandsverminderungen sehr viel

grö-ßere Prozentzahlen erreichen.

Beispiel:

Modell 635, h = 2,50 m,

K = 4

opt. = 0,42, F1, opt. 1,60

opt. = 28,5 km/h

Minderung des spez. Widerstan-des gegenüber dem Einzelrumpf:

28 0/

Je geringer der relative Rumpfabstand

K, um so größer sind die optimalen

F-Werte, bezogen auf

Widerstands-gewinn Katamaran/Eirtzelrumpf.

T e iI B) LEISTUNGSBEDARF

Den Ergebnissen der

Propulsionsmes-sungen kommt erhebliche praktische

Bedeutung zu. Ein Vergleich mit

ande-ren Arbeiten aus diesem Bereich ist

leider nicht möglich, da systematische Untersuchungen von Zweirumpfschiffen nur auf dem Gebiet des Widerstandes

und für Flachwasserbedingungen -nur in sehr geringer Anzahl bekannt sind. Die Darstellung der Ergebnisse

4 0.1 02 0,3 0 0.5 Bio 2,5 647 ¿3 635 2.3 601 5,5 607 5.0 635 Abb. 6 Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Abb. 10

konnte daher in einer für die Praxis

di-rekt geeigneten Form unter Verwen-dung von dimensionsbehafteten

Grö-ßen vorgenommen werden. 1. Versuchsplanung

Die Modeilmessungen im Rahmen des

Teils B erstrecken sich auf

PROPEL-LERDREHMOMENT,

PROPELLERDREH-ZAHL, SCHUB, TRIMM und

ABSEN-KUNG. Die Auswertung für den

Modell-maßstab X = 10 erfolgt so, daß

LEI-STUNGSBEDARF,

PROPELLERDREH-ZAHL, TRIMM, ABSENKUNG sowie in

einzelnen Fällen 80G, NACHSTROM

und PROPULSIONSGIJTEGRAD

(Ge-samtwirkungsgrad) als Funktion der

GESCHWINDIGKEIT zur Darstellung

kommen.

Als wichtige Parameter gehen der rela-tive RUMPFABSTAND

K=--mit b = Achsabstand der Rümpfe B = Breite eines Einzelrumpfes sowie die WASSERTIEFE in die Aus-wertung ein. K = bedeutet den Ein-zelrumpf. In den Diagrammen sind bei

PD die doppelten Werte des

Einzel-rumpfes gezeichnet.) V. fo...'sl Abb. 11 Abb. 12

ipilJu

V, (o,,/,,J VBD ZWEIKÖRPER. FAHRGASTSCHIFF VRO. Menti 64!, !l4s 450!8 7373 Dr Heuser 973 VBD

Rror/4 ois Funktion von 7/K

(RTor/V)K 1.0 ÜBERKRITISCHE Flochwossrfeh,t F,,,, 125

r.

-4-VBD KATAMARAN. EINZELSÖRPER * 5,3.0. 901 50 695 VBD ZWEIKÖRPER FAHROASTSCH!FF 780.01,390 35S58ft 23001 VBD ZWEIKORPER . FAHRGASTSCHIFF

:

Ver chsprogramm

2.1. iFahrgastkatamarane (1 10)

Tiefgang 110 m

.3.2: Einfluß dea relativen RUMP'FAB-"STANDS, 'K (Abb.':lO,, 11).

Im unterkritischen Fahrtbereich der Frachtkatamarane können . eindeutige

Unterschiede im Leistungsbedarf als Folge des relativen Rumpfabstandes

bereits bei Fh > 0 4 auftreten Es fallt auf daß diese Grenze bei den

schar-fen Fahrgastkatamaranen mit geringem

Tiefgang im allgemeinen wesentlich

hoher liegt. Ihre Lage laßt auf eme Ab-- hängigkeit. von der Wassertiéfe. h und

der Spantexzentrizitat e = AY/LWL

schließen. Im Fall der

Fäh?gastkatàma-rane setzt bei h = 5,0 m - unabhängig von e - die Auswirkung des relativen Rumpfabstands K .bei Fh >0,8' ein.

Auf' 2,5 m Wässertiefe verschiebt-' sich der Grenzpunkt mit ±unéhrnender

Ex-zntrizität e bis herunter z Eh = 0,55.

.2.2. Frachtkatamarane' (1 = 10) Tiefgarig 2,0 m Symbol -'",Wasserverdrängung 'je Rumpf' ' 'V Wassertiefè h ,' 3. Ergébnisse, Vergleich

'Anhand 'der 'Diagrammanlagen werden inige : typische Vergleichswerte beur-' teilt.

3.1. ,Eihfluß dèr relátiven

EXZENTRIZI-T'AT der EINZELROMPFE, e.

Die rélative Exzentrizität der

Einzel-rü'mpfe - hat im' unterkritischän

Ge-'schwindigkeitsbereich nur ,geringe un'd

'niô,h _{eindeutige Aúswikung'en 'auf' den}

,,.Leistungsb'edarf.

Dim. . Mádell 602 Modell6S4'

Äb 13

-

' 0,0 0,008, 2;.3; 2;.3; _.,:

,4;oo ','4;'.

2,5 3,0 00 2,5. 5,0

_3,535:5O'

-

5,0 5,0"

Im überkritiéclen

'Gechwindigkei'tsbe-reich scheint die Wahl exzéntrjscher

Spantfdrrnen keine wesentlichen

'Vor-teile:z'u bririen. '

Der Leistungsbedarf ist bei maf3iger

Exzentrizität (,M 635) tendenzmäßi

et-was geriñger als bei -großer-(M 641'),

jedoch 'nu,áuf 5,0 mWassertiefe be-achtlich :nedriger' als derjenige, 'der symmetrischen" 'pàntfo'rm (M' '601';' M

695). '

Die' n'derung, der Verdrängúrgsve-t'ej-'

lung über der Schiffslängs'ischen

M 695 und M 601 (Abb 9) hat die

er-hoffte Minderung des Letstungbedarfs

'nicht gebracht. '

EEl!WAIUE

'9,,

Abb. 14

'Analog zu den Ergebnissen

'der'Wi-derstandsversuche ist der Verlauf des

,Leistungsbedarfs im überkritischen

Bereich von besondèrem 'Intèé'sse

Ubereinstimmend .bei allen: untsuch-t,en Modellen und besondèrs,

ausge-prägt- auf der,großeren 'Wasseti'efe 'ist

die Verminderung ''deé

Lèistungsbe-darfs ,im hohen berkritisch'eri

Ge-schwindigkeitsbereich beimKaìamara'n wesentlich stärker als(-beim Einkörper-'

Mo,d,U-" Nr. , .

'Waser-.vérdrangung je Rumpf Relative Exentrizität ,der Rumpfachse e = AY/Lwi Rélativer Rumpfabstand

K=

Ysser

tiefe.;:

h ":(rñ) 601 5065 0 0

2 3 4

2 5

2 2 5 3 4

5 0 635 50 25 0 004

2 2 5 3 4 00

- 2

2 2 5 3 4

5 0 641 5025 0008

2 25 3 4

25 2;, 2,5; 3; 4 ' 5,O,', 695 5110 00 25 25 2,5 ' ' 2,5.'' 50 -, 2,5 25 3,5 5,0, 2,5 _{" '2,5'} 5,'d-149,82 150, 1 ZWEIA'ÖRPER - PAHRGA5T5CH1FFE O, FÑ,,., "Do ZWEIKÖRPER - FAHRGASTSCHIFF' VBD Relativer ; Rumpfab'stand

K=

b/B Relative Exzentrizität AY/LwL

e=

Modell-Nr. 635 Modell-Nr. 641

schiff. Demzufolge gibt es oberhalb be-stimmter Geschwindigkeiten

Unter-schneidungen der Einkörper-Leistungs-kurven (doppelte Leistung eines

Kata-maranrumpfes), deren Grenzwerte

nach-folgend erfaßt sind: [Tabelle oben] Der Geschwindigkeitsgrenzwert, ober-halb dessen der spezifische Leistungs-bedarf des Katamarans geringer Ist als der des vergleichbaren Einkörperschif-fes, liegt um so niedriger, je größer der relative Rumpfabstand K ist.

Wegen des Fehlens weiterer

Ver-gleichsergebnisse auf.h = 5,0 m kann

über den Wassertiefeneinfluß kein

end-gültiges Urteil abgegeben werden.

Zieht man die Resultate der

Wider-standsmessungen mit in Betracht, so dürfte das Verhalten von M 635 auf

der größeren Wassertiefe nicht

reprä-sentativ sein und die Grenzpunkte in

ihrer Tendenz bei annähernd gleichen

Froude'schen Tiefenzahlen Fh liegen. Die erreichten Leistungsersparnisse sind beachtlich. Antriebslelstung: 2 X 750 WPS Symbol Dim. Wassertiefe h (m) 2,5 (Abb. 10) 5,0 (Abb. 11) Wassertiefe h (m) 2,5 (Abb. 12) 6

K - b/B

2 2,5 3 4 2 2,5 3 4 K = b/B 2 2,5 3 4 (km/h) 33,8 28,3 26,2 23,6 30,4 29,0 28,8 (km/h) 32,2 27,8 26,4 23,4 VGrenz F Fh 0,506 1,90 0,424 1,59 0,392 1,47 0,353 1,33 0,455 0,434 0,419 VGrenz F 0,482 0,416 0,395 0,350 Fh 1,81 1,56 1,48 1,32 B e i s p i e I 1 (analog zu WIDER-STAN DSMESSUNGEN) Modell 635; h = 2,50 m;

K = 4

V5 opt. = 27,5 km/h; F opt. = 0,41 Fh opt. = 1,54

Leistungsersparnis: 24,60/o

Bei dem - realistischeren - relativen Rumpfabstand K = 2,5 ergibt sich

un-ter sonst gleichen Umständen:

Beispiel: 2:

Modell 635; h = 2,50 m; K = 2,5

= 36 km/h F opt. = 0,55

Fh opt. = 2,02

Leistungsersparnis: l9,00/o

3.3. Einfluß der WASSERTIEFE (Abb. 13)

Die Versuche mit. M 695 konnten durch Anschlußmessungen in der Hamburgi-schen Schiffbauversuchsanstalt (HSVA) auf Tiefwasser ausgedehnt werden. Für den konstanten relativen Rumpfabstand

K = 2,5 ergeben sich folgende

Ver-gleichswerte: Wassertiefe h (m) 2,5 3,5 5,0 00 41,8 41,4 39,9 37,0 60 63 70 110 +10 +10 +10

-7

0,11

-

0,13 0,10

0,153 -

0,145 0,100

0,670 -

0,682 0,682

< h < ca. 10 m nur mit Hilfe einer

kurzzeitig erhöhten Leistung (ca. 1800

WPS) überschritten werden können.

Bei h < 3,50 m ist eine Anpassung

der Propeller (Getriebe bzw.

Verstell-propeller) notwendig, um die volle

Lei-stung zur (Jberwindung des

Wider-standsmaximums ausnuizen zu können.

Zahlreiche Beobachtungen und Foto-aufnahmen (Abb. 17, 18) zeigen, daß die Ijberwindung der kritischen

Flach-wasser-Geschwindigkeit durch

Fahr-gastkatamarane mit einer relativ

klei-neren nach außen wirksamen

Wellen-bildung möglich ist als bei

Einkörper-schiffen. Bei Hochgeschwindigkeitsfahrt

ist die Wellenbildung so gering, daß

ihre Auswirkung auf andere Schiffe und

das Flußufer mit der von

Tragflügel-booten verglichen werden kann. Die Abb. 14, 15, 16 geben Beispiele für die gewonnenen Unterlagen über SOG,

NACHSTROM (Schubidentität) und

PROPULSIONS-GDTEGRAD von

Kata-maranen auf Flach- und Tiefwasser

wieder. Abb. 15 Abb. 16 WI

:

Ïw

Vs (iw,J VBD

ZWEIXÖRPER -FAHRGASTSCHIFFE D H.ose,

VBD -Modell 695; K= Z5 '.IIt6CHSTROMZJFFER(Schob(dentitdt)w, 5, '

IIi_

o,-

40 30 40 SO VBD ZWFIKÖRFFR - FANRGASTSCHIFFF_{000-510d.0555;K.ZS} flOPtLW035üT500AO Geschwindigkeit V5 km/h Trimm (stl.)

e

Absenkung s cm Sogziffer

t

Nachstromziffer wt Propulsionsgütegrad nD

Einschränkend muß zu dieser Aufstel-lung vermerkt werden, daß die

Wider--standsmaxima im Bereich der kritischen Flachwassergeschwindigkeit bei 3,5

Zusammenfassung

Widerstand, Leistungsbedarf, Schub,

Trimm und Absenkung einer

Katama-ran-Modelireihe wurden in einem gro-ßen Fh-Bereich auf 2 bzw. 3 Flachwas-sertiefen in der VBD und in einem Fall

im großen Tiefwassertank der

Ham-burgischen Schiffbauversuchsanstalt (HSVA) untersucht. Die in der VBD ent-worfenen Linienrisse der Einzeirümpfe

unterscheiden sich nur ¡n Spantform

und

Spantflächensymmetrie

jedoch nicht in der Länge und Breite und nur unwesentlich in der Lage des

Verdrängungsschwerpunkts der Länge

nach.

4 der Modelle sind als

FAHRGAST-KATAMARANE entworfen, 2 sind

we--q

Abb. 17 und 18: Fahrgastkatamaran, VBD-ModeII 695, K = 2,5, h = 3,50 m, Vs = 42,2 km/h

gen ihrer Spantform, ihrer

Blockkoef-fizienten und ihres größeren Tiefgangs

als FRACHTKATAMARANE zu

bezeich-nen.

Der Bericht stellt die Einflüsse von

Relativer Exzentrizität der

Längs-achse des Einzelrumpfes

Relativem Abstand der Einzelkörper Wassertiefe

Fahrgeschwindigkeit

dar.

Die Versuchsergebnisse wurden

analy-siert und - soweit möglich - mit den

Resultaten anderer Autoren verglichen. Während die Katamarane im unterkriti-schen Flachwasserbereich stets höhere

spezifische Gesamtwiderstände als

die Einzelrümpfe aufweisen, konnten bei mittleren bis hohen überkritischen

Geschwindigkeiten

Widerstandsminde-rungen bis zu 28°/o gegenüber dem

Einzeirumpf nachgewiesen werden.

Positive Auswirkungen der Spantflä-chen-Asymmetrie sind nicht eindeutig

feststellbar.

Obgleich nicht alle Parameter in

gro-ßem Umfang variiert werden konnten, ist festzustellen, daß ZWEIKORPER-FAHRZEUGE als Fahrgastschiffe auf flachem Wasser geeignet sind, bei ho

hen überkritischen Geschwindigkeiten

zu verkehren, ohne den übrigen Ver-kehr durch starke Wellenbildung zu

stören.

Bei einem spezifischen Leistungsauf-wand von 15-20 PSe/m3

Wasserver-drängung können Geschwindigkeiten

4 im Bereich von 40-45 km/h gefahren

werden. Die erforderliche Leistung liegt in diesem Geschwindigkeitsbereich um

ca. 20°/o niedriger als bei

vergleich-baren Einkörperschiffen. Die mitgeteil-ten näheren Einzelheimitgeteil-ten und

Voraus-setzungen dazu müssen genau beachtet

werden. Grundsätzlich gilt, daß hohe

überkritische Geschwindigkeiten mit um

so geringerem Leistungsaufwand

er-reicht werden, je k I e i n e r die

Was-sertiefe ist.

Der Einsatz von Katamaranen auf

Flach-wasser erhält durch die vorliegenden

Resultate entscheidende neue Impulse.

Spezialuntersuchungen vor dem Ent-wurf konkreter Objekte sollten in

je-dem Einzelfall von den hiermit geschaf-fenen Grundlagen ausgehen.

Für die sorgfältige Durchführung der

umfangreichen Versuchsreihen sei den

Herren Dipl.-lng. U. Adam und Ing.

(grad.) W. Nussbaum besonders

ge-dankt.

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Trimm in WinkeMìinutn (sti steuerlastig) Parallele Absenking