Widerstand und stabilität von wasserfahrzeugen in queran-stromung. Teil 2; pontons, mehrzweckfahrzeuge

8 FEB. 1973

ARCH 1EF

WIDERSTAND und STABILITÄT

von WASSERFAHRZEUGEN ¡n QUERANSTROMUNG

TEIL 2: PONTONS, MEHRZWECKFAHRZEUGE

Lab.

y.

Scheepsbouwkund.e

Technische Hogeschoo

Deift

Sonderdruck aus der Fachzeitschrift ,,HANSA" . 109. Jahrgang, Doppelnummer 15/16 1972

4;J.

DR.-ING. H. HEUSER

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Widerstand und Stabilität

von Wasserfahrzeugen

in Queranströmung

Teil Il: Pontons,

Mehrzwecktahrzeuge

Einleitung

Der vorliegende Abschlußberidlt*) behandelt den II. Teil einer unter dem gemeinsamen Arbeitstitel ,,Widerstand und Stabilität in Queranströmung" in der VBD seit 1966 durch-geführten Modellversuchsreihe. Der I. Teil befaßt sich mit dem gleichen Problemkreis für Schlepper. Die

entspre-chende Veröffentlichung erfolgte

im Sonderheft

der

,,Hansa" zur STG-Tagung, November 1971. Die erforder-lichen Mittel wurden In dankenswerter Weise von folgen-den Auftraggebern bereitgestellt:

Bundesministerium für Verkehr, Bonn (BVM),

Binnenschiffahrts-Bèrufsgenossenschaft, Duisburg (BBG), Ministerium für Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf (LAF-NW).

Gezielte Teiluntersuchungen für verschiedene öffentliche Auftraggeber sind Grundlage der Synthese zu einer über-geordneten Deutung und Schlußfolgerung.

Der vorliegende Bericht stellt die Verbindung zwischen den einzelnen Meßreihen her. Er schafft Unterlagen für die stabi]itätsseitige Beurteilung ausgeführter sowie für den Entwurf neuer Fahrzeuge im Rahmen der untersuchten Verhältniswerte und Kixnnztormen.

Ein wichtiger Einfluß auf die Stabilität in Queranströ-mung geht von der Wassertiefe aus. Die Modellunter-suchungen umfassen deshalb einen Bereich

korrespondie-render Wassertiefen zwischen 2,0 und 9,0 m.

Da hinsichtlich der Formgebung von Einfach-Fahrzeu-gen der Kategorie Pontons keine großen Variationsmög-Uchkeiten bestehen, präzisiert sich die Aufgabe auf die Be-antwortung folgender Fragen:

Bis zu welchen Grenzwerten der Queranströmgeschwin-digkeit kann ein vorhandenes Fahrzeug unter Berück-sichtigung von Wassertiefe und Beiungszustand ohne seitliche tYberflutung und Stabilitätsgefährdung einge-setzt werden?

Welche Richtlinien müssen beim Entwurf eines Neubaus beachtet werden, damit das Fahrzeug seine Aufgabe ohne Stabilitätsgefährdung durch Queranströmung er-füllen kann?

Kräfte und Momente am querangeströmten Körper Jede Stabilitätsbetrachtung geht von den Daten der sta-tischen Stabilität aus. Für das Fahrzeug in ruhendem Was-ser - Queranströmung V5 = 0 werden demnach die auf-richtenden Momente, M0, bzw. deren Hebelarme h0, ab-hängig von Schwerpunktiage und Neigungswinkel als be-kannt bzw. unschwer zu ermitteln voraüsgesetzt. Die Was-serfläche um das Fahrzeug ist bei einem solchen Stabili-tätsf all eben und horizontal.

M0 = f(KG;KF;IBej;cp).

Tritt eine Queranströmung auf, so beeinflussen drei Fak-toren das Stabilitätsverhalten maßgeblich:

s) Der voIlst5ndlge Abschlußbericht einschl, einer ausf Uhr-Lichen Beispieirecimung kann gegen Erstattung der Kosten für Kopieren und Einband bezogen werden von der Versuchsanstalt für Binnenscbiffbau e. V.. Duisburg, Klöcknerstralle 77.

2

134. Mitteilung der Versuchsanstatt

für Binnenschiffbau e.V., Duisburg

Dr.-Ing. H. Heuser

Es wird eine äußere Kraft, Pq, benötigt, die das Fahr-zeug in seiner Position über Grund hält. Sie wird als querab wirkender Trosserizug aufgebracht.

Die Wasserfläche um das Fahrzeug ist nicht mehr hori-zontal und eben, sondern in einer durch die Gestaltung des emgetauchten Rumpfkörpers wesentlich mitbestimm-ten Art verformt.

Die örtliche Druckverteilung am Rumpf entspricht nicht mehr dem statischen Wasserdruck, sondern wird durch die örtliche Umströmungsgeschwindigkeit verändert. F a k t o r (1) ergibt mit der Höhe dea Kraftartgriffspunkts

über einer Bezugslinie eine stabilitätsmäßige

Vorbelastung, die nach Festlegung dieser Bezugslinie -eindeutig bestimmbar ist. Die Kraft PQ ist gleich groß und entgegengesetzt gerichtet zum Querwiderstand des

Fahrzeugs, WQ.

F a k t o r (2) bewirkt, daß das Trägheitsmoment der

Schwimmwasserlinie, und die seitliche

Auswande-rung des Auftriebsschwerpunktes F0 - F, von den Ver-hältnissen in ruhendem Wasser bei gleichem Neigungs-winkel zur Rtthe-WL abweichen.

F a k to r (3) verändert die Lage des

Auftriebsmlttel-punkts zusätzlich und beeinflußt die Lage des schein-baren Widerstandsmittelpurikts bei Queranströmung. Während man sich die Verschiebung des Auftriebsmit-telpunktes durch (2) auch statisch, aus der Lage des Fahr-zeugs in der umgebenden Wassermenge mit verformter Oberfläche, anschaulich machen kann, sind die Verände-rungen infolge (3) nur entsprechend ihrer dynamischen Na-tur einem Gedankenmodell zugänglich.

Für die zweckgerechte Auswertung der Modellversuche dürfen die Faktoren (2) und (3) in ihrer Auswirkung auf das Verhalten des Fahrzeugs in Queranströmung zusam-mengefaßt betrachtet werden.

Die Messungen zur ,,Stabilität bei Queranströmung" um-fassen im wesentlichen den

Querwiderstand; Wq und das

Stabilitätsdifferenzmoment; äM.

Das letztere repräsentiert den Unterschied zwischen den Stabilitätsmomenten in Queranströmung und in Ruhelage relativ zum Wasser.

Der Querwiderstand entspricht in seiner zahlenmäßigen Größe einem horizontal querab angreifenden Trossenzug. Infolge der Höhendifferenz zwischen seinem Angriffspunkt und dem wahren Widerstandsmittelpunkt entsteht ein Mo-ment um die Längsachse des Fahrzeugs.

Für alle Momentenbetrachtungen im Rahmen der vorlie-genden Stabilitätsuntersuchungen Ist es notwendig, eine Bezugslinie festzulegen. Da das gesuchte Stabilitätsmoment in Queranströmung als Summe des statischen aufrichten-den Moments in ruhendem Wasser und des gemessenen Differenzmoments ermittelt wird, liegt es nahe, die

Be-zugslinie in die Umgebung dér Drehachse des Fahrzeugs in ruhendem Wasser zu legen.

Bereits bei der Auswertung der direkten

Modelimessun-gen war die Wahl der Bezugslinie erforderlich, da die

Querwiderstände nicht im vorher unbekannten Wider-standsinittelpunkt gemessen werden können.

Vielmehr wird durch d'as Meßprinzip und die Art der Meßvorrichtung eme Zwangsdrehachse vorgegeben, die

sicher nicht mit der wahren Drehachse des krängenden Fahrzeugs übereinstimmt,

als allgemeine Momenten-Bezugslinae nicht geeignet ist, da sie aus den Abmessungen des jeweiligen Versuchs-modells resultiert.

In Unkenntnis der mit den äußeren Bedingungen der Queranströmung wechselnden wahren Lage der freien

Drehachse wird die Mittellängsachse der

Ruhe-w a s s e r li n i e als Momentenbezugslinie geRuhe-wählt.

Bei der direkten Auswertung der Modellversuche wur-den die gemessenen Differenzmomente entsprechend dem Produkt aus Querwiderstand und Abstand der Zwangs-Drehachse von der festgesetzten Bezugslinie korrigiert.

Für die Verwendung der in diesem zusammenfassenden Bericht vorgelegten Unterlagen ist somit verbindlich, daß alle äußeren Belastungsmomente in Queranströmung

- also in erster Linie das Moment aus dem seitlichen

Trossenzug - auf die Mittellängsachse der

Ruhewasser-linie bezogen werden.

Pontons und Mehrzweckfahrzeuge in Queranströmung Die im vorliegenden Abschlußbericht systematisch aus-gewerteten Resultate von Einzeluntersuchungen betreffen folgende Fahrzeugarten:

Scharfkantige Rechteckpontons 6 Modelle

Rechte&pontons mit seitlicher Kimm 2 Modelle

Rechte&pontons mit symmetrischer Cillung

und seitlicher Kimm 1 Modell

Die Gültigkeit der Aussagen ist durch die Formkenn-zahlen 1,0 <L/B < 6,0 3,5 <B/T0 <10,0 0,80 <8 < 1,0 0,89 < < 1,0 2,0 <L,V'ii < 6,2 0,004 < V/L' < 0,122 eingegrenzt.

Die Variation der Versuchs-Wassertiefen überdeckt den

Bereich:

1,5 <h/T0 < 11,25 T0

0,37<1 - < 0,91

h

Alle Modelluntersuchungen wurden i n

s e t li ch

nicht beschränktem Wasser durchgeführt.

(Was-serbreite B / Modellänge L> 4.) Resultate und daraus ge-wonnene Berechnungsgrundlagen sina daher auf breiten-beschränktes Fahrwasser (B / L 2,5) nicht direkt

an-wendbar.

Die systematische Auswertung umfaßt:

Messung der Wasserhöhe, T8, infolge Aufstau an

Ober-stromseite.

Querwiderstandsmessungen, W0.

e) Stabilitäts-Differenzmomentenmessungen, A M0.

h

Bild i Skizze für die Bestimmung der Wasserhöhe Infolge Aufstau an Oberstromselte, TS

Die dimensionslosen Darstellungen erfolgen in der Form Wasserhöhenquotient -- (Bild 1)

- V

TS = max. Wasserhöhe über Basis, oberstromseitig, bei Queranströmung.

T Wasserhöhe über Basis, oberstromseitig, ohne

Auf-stau. T = T0 + B/2 tg p.

W

Querwiderstandsbeiwert Cwq

-/2 V2 'FLat

W0 (kp) horizontal gemessener Querwiderstand unter 90°

bzw. unter einem Winkel zur Fahrzeuglängsathse (bel Schräganströmung).

kg s'im' = Dichte für Wasser von 15° C = 102.

V (this) = Anströmgeschwindigkeit relativ zûm Fahrzeug, im ungestörten Bereich gemessen.

FLat (m°) Lateraifläche in aufrechter Ruhelage des Fahrzeugs. Bei Schräganströmung * 90°) beibt die einzuset-zende Lateraifläche unverändert.

AM0

C) Rolimomentenbeiwert CM0

_-

_/2

. . To

AM0 Stab1litäts-Diffrenzmoment M0 - M

M0 = Stabilltätsmoment in Ruhelage, Jeweils beim Nei-gungswitikel ç und bezogen auf die Mitteilängsachse der Ruhe-WL.

M0 = Stabffltätsmoment In Queranströmung.

Entsprechende De1lnition der Stabuitäts-Hebelarme:

AM

Ah0=h0hQ

0

Die Meßergebnisse der verschiedenen Modeilversuchs-reihen konnten in dimensionslosen, grafischen Darstellun-gen zusammengefaßt werden, die als Berechnungsunter-lagen im Sinne der Aufgabenstellung anwendbar sind.

Ihre Benutzung setzt eine horizontale oder nach Ober-stromseite geneigte Ruhelage der Pontons in stehendem

Wasser voraus, d. h. T0,, T. Ruheneigungen nach Unter-strornseite ergeben eine verminderte Gefährdung in Quer-anströmung.

Wasserhöhenquotient, Ts / T,,

Bild 2 und 3 zeigen die Abhängigkeit der Aufstauhöhe Ts von der maximalen Eintauchtiefe in Queranströmung T,,, der Wassertiefe h und der Anströmgeschwindigkeit Vätrom. Die Aufstauhöhe nimmt - bei gleichen übrigen Daten - mit dem Längen-Breitenverhältnis, LIB, des Pon-tons zu. Sie ist von entscheidender Bedeutung für die rich-tige Bemessung der Seitenhöhe H, um das An-Deck-Kom-men von Wasser sicher zu vermeiden. H ergibt sich aus Ts + AH, wobei AH als Sicherheitszuschlag mindestens

0,05 m betragen sollte.

y

rrB,2tgY

-'i

oigngs&niei nach'

1,1 oberst,,,,, a,

0sersfroug,

'In Bild 2.istdièsogenannte5-°/o-Grenze- éingetragen Bei allen Werten i - T / h rechts von der Grenzlinie betragen die Abweichungen des Flachwasserwertes Ts / T vom Tief-wasserwert (1 - T / h = i O) weniger als 5 /o

Es'istbesonders zu 'beachten, daß es sich bei T um deii, - zunachst nacht bekannten - max Tiefgang in Queran-stromung und iicht etwa um den max Tiefgang bei einer evtl Vorvertrimmung in Ruhelage T0 handelt

Durch Einsetzen eines hochstzulassigen NeigungswinkeLs q) kann mit Hilfe von Bild 3 die zu erwartende Aufstau-hohe fialíerungsweise vorbestimhit werden

,.'TSmáx

T'IT

(T0 + B12 tg ¶Pmax) 'f,' L/ß =2 0.1 0.2 0.3 a 0.5 _P. 0.7 0.8 0.9 10

fh+rJ

h -Bild 2'

:Z ,Erlêich'teí-uñg der Vorausestirnmung von T kann

die Ernfuhiung der Wassertiefe h fur CYberschlagsrech-nungen eñtfaflen sofern 1 T I h im praktischen Einsatz

ñichtzü kieinwii.

m'inTsmax±0,05m

- Der Wert Tsx ist mit Hilfe von Bild 4 noch für

abwei-chendés L/B zu korrigieren.

Dieiígrainnie für die .Errnittlung. des Wàsserhöhen-'quotièñtthi Ts'/Tv konnten ausschließlich 'aus' den

Versu-L,8=2 T,=70 .8,2-tgI T,s T 1.2-'10 tgl o 0.0 175 3.0 Vstrom fm/sl 3.0 (e,frop.) 2.5 2.0 '1.5 1.0 O .o zU.: -- - - ' .- "v;,,,'(misl

Bild 3 Wasserhöhe T5 durch Aufstau Näherungsbestimmung

:(5°-Grenze) :.- ,T ' , ' - ' . - ' . -: .'' .

':.-b

LIB,'

,2

'.

Bild 4 Wasserhohe TS durch Aufstau'oberstromseitig ais f (LIB)

then mit scharfkantigen Rechteckpontons gewonnen wer-den. Bei geneigteil Seitenwanden abgeschragter oder run-der Kimm sind gleiche orun-der riaedrigere Werte zu erwarten Eme ventueUe Differenz "sollte als zusatzhche Sicherheit unberucksichtigt bleiben . -.

Widerstand in Queranströmung

-. 'IriBild5 sii die Queiwiderstandsbeiwerte-,

Wq'

I2YFtt''

.

'

fur verschwindenden Wassertiefeneinflu.ß (1 - T0 / h) i

dargetellt

-Durch Extrapolatioi der Versuchsresultate konnte die Gultigkeitsgren.ze fur die maßgebende Formkennzahi B/T,

sicheràuf "- '-'. . '' -" ' " ", '-. ' ' "

2OB/T0i3O

ausgedehnt werden .Bei LIB hmgegen ist eine

Beschran-küñg auf dêheiéich --'

- --,'-

- ' -' - "- -'

-'' -

l,OLIB4,5

- . . . ' ' -'

notwendig da die ,Messungen an Modellen mit hoheren L/B-Wêrten nicht fur konstante Neigungswinkei (in Bild 4

-= 0°) vorliegen -'

Bezughch der Wassertiefen v.ar es auf der Basis des

Ver-suchsúmfangsebexi.falis-sicher möglich, auf, - '- - '

-: - ° / zu éxtrapolieren. caso 1.0 - ':05 =1 .25L f-'20V .1.51 T, =.T0.8/2t91 '-- -'

I

NeigngswinkeI nach òe,om

r, Qce,OflSt,Ofl,sng

-10 20-. 30 T'. o. ' 50

L/r0--' Bildl5 ,Querwiderstandsbeiwerte ali. f (LIT0) 0.0350 2 3 4 5 lo 0.0525 0.0700 0.105 0.147 0.176

Cwq(h) Cwq()

2,5

-Bild 6 Querwlderstandsbeiwert als f (T/h)

Als Bezugsgröße für die Aixstr,örngeschwindik'eit vürdé die auf die Ponton b r e i t e bezogene Froude she Zahl mit dem Wert 2,0 - 1,5-1,0 gebnisaus Bild5, für Flachwasser

-- Querneigung nach oberstrôm Anströmgeschwindigkeit' (Froudè'sche Zahl). Cwq, Cwq0 5.0 hO 3,0 2,0 1.0 - 023 db .d5 d5. dz.. a8"'a9 B/h= ..3Q 20 1.0,

B/h= 0'

'O 2' 3.' 3. 04

05 06'07 08 09

10 1..IQ.

[hcol

1

-BIld 9 Einfluß r Kumform auf den Quer 1derstandsb1wet

"t. t -'- -.

'4 _{4.,-' ", , ' -} , ,.,'; _- "

-f

-'.-,.,

'

.'

't -w, w.

2.0'.

I Bild 7 Querwiderstandsbeiwert als f (ç)

"s

I - -,

0.1. :0.2

Bild 8 Querwlderstandsbeiwert als f

Der gesuchte Q'uèrwiderstandsbeiwert.für einen bestimm-ten Zuständ ergibt sich sothit zu:

Cwj Cwq, Wh

Wegen dr èringen Anzahl vorliegender Meßergébnisse

kann. der .Enfluß einer Ab's chägung oder

Ab-rundung der Kimm 1gemeiñgüitig nur qualitativ

angegeben werden. Für L 'B =3,: B.4T,, = 7 sind qu'antitative Aussägen möglich, zu entnehmen áus Bild 9. -- -

,

-Allgemein ist festzustcllEn, daß der 'Einfluß 'dér Kimm-form nicht als Funktior der': Hauptspantvöuigkeit darge-.. 'stellt werden kann. Die reinen Formeinflüse übezwiegen,

so daß ein klarer Unterschied nur zwischei-i'

erkennbar ist- Fur robe Naherungsberechnungen -bietet Bild 9teine Grund1ae

'Cw

-,'o-7 L/B3

2.5 2, 7,5 -'I NORMALFALL '96'-KIMM. B O 15' scho,'fknt/g,, B0,25-B f1 f - _'1.0 1.0 Ò.0i7 0.035' 0.0525.' 0,070',,,, 0.105 0.176.' Krê,jbä' en-K/MM 0.2l3' 5 R0,125-8 .Q5 4250 (B0.25R)- -.

'V

B

J/_023

' gewahit

Bei einem in der Ruhe-WL 7 70 m breiten Pontôi-betragt die dementsprechende Stromungsgeschwindigkeit

z B

2,0 mIs.. .

.

-Bil& 6; 7 und 8 enthalteii 4or$,kurfak.toin zm E'4

çwqo

Cwq'.

-

90'Kiiiin

,

i

4

5hràkim±n

' -

BII 9aSantqúersthnitt der untersuchten Fahrzeuge. mit

I) 450 Kimm M 709a H) Kreisbógènithnm; M709b

-Die rechnerische Behandlung konkreter Falle von nicht scharfkantigen Rechteckpontons kann in erster Naherung auf the Berechnung emeì Ersatzkorpers gemaß Bild 14 zu-ruckgefuhrverdèn.

StabilltälinQueranströmung

Als charakteristisch und maßgebend fur den Stabilitats-verlust in Queranstromung wird der Roilmomentenbeiwert

CMQ ,eingfüh±'t.

Bild 10- ènthä1t die Rollñioiientenbèiwerte als Fuñktion z

T.

-von i - -

und BIT0.

berAnwendungsbereich ist mit

3BIToiÒ;

eingegrenzt. B/T0-Veithaltnisse kleiner als 3 lassen nur noch sehr geringe Stabilitatsverluste durch Queranstro-mung erwarten Auf extremem Flachwassr sind sogar Sta-bthtatszunahmen moglich und festgestellt worden (cM

ne-gativ) Sie bleiben jedoch aus Sicherheitsgrunden unbe-rucksichtigt Die Extrapolation auf Tiefwasser

-T--

-I,.

1---ff1,0

war iiaeh--.den. Modellñiessungen mit, ausreichender Ge-nauigkeit moglich Ein Einfluß des Langen-Breiten-Ver-haitnisses auf CMQ konnte mcht eindeutig nachgewiesen

'-werden. -, -. -.i0

.15-I2 - 11-3

0607080910

- -

íh.J

___________________ -B11d-iOz' Rò11momentenbeiwert1sfìB/T0; .T/h). OI4 -i-. Q0 O 2m

\

Mg0 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 O3 0.'L-O.5...Ò.6' . 0.7 -- -;-:

:'-:

0.9 .0.8

Bild il Roilmomentenbetwert ale f (ç)

Bi1di1 und 12 'énthalten den'Einfluß des Querneigung -.

winkels und der Anstromgesthwmdigkeit.

c

Querneigung nach oberstrom M0,

-,( e

- - - CMq0

-Anstromgeschwindigkeit

- 9 B

(Froude sche Zahl). Mv

cMqo 28

Der gesuchte Rollmomehtenbeiwert fur einen bestimm-ten Zustand ergibt sich somit zu

CMq = CMqO Iç

Aus dem gleichen Grunde wie beim Querwiderstandsbei-wert konnte der Einfluß der Km,mform ith allgemeinen Sinne nur qualitativ erfaßt werden.

Bild 13 enthalt the Versuthsergebxusse fur den

Rechteck-pontonmitLlB3 B/T07

Es ist bmerkenswert daß de CMq-W&te fur die 45°. Kimm kleiner sind als die fur die Kreisbogenkirnm wah-rend dies beim Querwiderstandsber wert umgekehrt ist.

CMg(18)

CMQ(O.23)

CMq 8 Krbo R (480.25-8) s.' 45'-KMM 2' 28 0.258 81To7 L/83 .f.0' 0.23 90'-K!MM scha,fkanb,g. 28=0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10 7ii2.

_h.

fh-.J

Bild 13 Einfluß der Kùnmform auf den Rollmomentenbeiwert

Für den in der Praxis wichtigen Bereich

T0

0,7

1---

0,9

f T0

(1--\ h Mittel ergibt sich folgender Wertvergleich:

(90°-Kimm 1,0 gesetzt)

90°-Kimm 45°-Kimm Kreisbogenkimm

= 0,8

Roilmomentenmessungen bei von 90° abweichender An-strömrichtung - Schräganströmung - konnten im

Rah-men dieses

Forschungsprograinms nicht durchgeführt

werden.

Bemerkungen zum Vergleith nut Versuthsergebnissen an anderer Stelle

Obwohl eine Reihe von Untersuchungen an Rechteck-quadern und pontonartigen Fahrzeugen von anderer Stelle vorliegen (siehe Literaturhinweise), scheitern

die

ge-wünschten Vergleiche fast immer aus einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Gründe:

-Die Formverhältnisse der Körper liegen am Rande odér außerhalb des VBD-Versuchsbereichs.

-Die Formgebung ist - bis auf wenige untersuchte

Rechteckquader - von den VBD-Formen verschieden. Die Versuchsbedingungen weichen von den vorliegen-den ab. Insbesondere wurde die große Mehrzahl der be-kanntgewordeñen Modell- und Großversuche mit frei-gegebener Krängung, also nicht mit konstantem Quer-neigungswinkel der Modelle gefahren.

Es handelt sich mehr odér minder um Einzelversuche. Der Vorteil einer systematischen Variation der Form-verhältniswerte hinsichtlich der Möglichkeit der Fehler-eliminierung und damit der Steigerung der Aussage-kraft für einen Beispielkörper liegt auf der Hand. Die -Meßmethoden und die verwendeten meßtechnischen Einrichtungen bei den VBD-Versuchen èntsprechen dem neuesten Stand. Die Möglichkeit durchgehender Meß-fehler ist somit. auf ein Mindestmaß beschränkt. Dies darf man béi. älteren und vereinzelt durchgeführten

Messungen nicht in gleichem Maß als gegeben ansehen.

-- ERSATZOÓRPeR (Rq,d.)

Bild 14 Querwiderstands und Stabilltätsberechnungen -Bestimmung der Hauptabmessungen für einen Ersat2körper In Form eines scharfkantigen Rechteckquaders

Es wäre aus den genannten Gründen wünschenswert; daß ähnlich wie seinerzeit bei -der systematischen Unter-suchung von Schieppern. in Queranströmung (VBD-Bericht Nr. 585/I) - ergänzende Messungen mit ausgewählten pon-tonartigen 'Fahrzeugen in naturgroßer Ausführung durch-geführt werden können., Dazu würdé die Untersuchung von drei bis vier solcher Fahrzeuge ausreichen.

Die VBD wird solche Vergleichsuntersuchungen in einem ergänzenden Programm beantragen.

Empfehlungen für die Wahl der Hauptabmessungen von pontonartigen

Fahrzeugen-Auf Grund. der Erkenntnisse aus der systematischen

Auswertung können Empfehlungen für die Wahl der

Hauptabmessungen und - in beschränktem Umfang - der Formgebung quer angeströmter Fahrzeuge ausgesprochen

werden.

Fahrzeuge, die in diese Kategorie fallen, sind z. B.

- Fähren,

- Arbeitsprähme,

-- schwimmende Plattformen,

- Schwimmkrane; .Hebeböcke.. -

-Es ist zunächst unerheblich, ob die zum Halten im Strom oder - allgemein - zur Querbewegung relativ zum Was-ser erforderliche Kraft durch einen Trossenzug oder durch den Schub fahrzeugeigener Antrièbsorgane aufgebracht wird, wenn nur die Höhe des Kraft-(Schub-)angrifispunkts genügend genau bekannt ist.

-Streng genommen sollten die im vorliegenden Bericht mitgeteilten Ergebnisse jedoch nur auf passiv, also durch Trossenzug, in ihrer Lage und Geschwindigkeit relativ zum. Wasser -fixierten Fahrzeuge angewendet werden. Bei eige-nem Antrieb kann durch den Sog der Propulsiónsorgane eine mehr oder minder starke Veränderung der Umströ-mung des Fahrzeugkörpérs, insbesondere des Druckfeldes unter dem Boden eintreten. Die Gültigkeit der gefundenen Ergebnisse ist in diesem Fall nicht mehr gesichert.

Folgende Empfehlungen hinsichtlich der Hauptabmes-sungen und der Formgebung von pontonartigen Fahrzeu-gen für den Einsatz in Querströmung können gegeben werden.

L. Längen-Breiten-Verhältnis L/B 43,5

Breiten-Tiefgangs-Verhältnis 5,0 4 B/T0 4 8,0 Längen-Tiefgangs-Verhältnis 10 L/T0 4 28

Der Tiefgang T0 sollte, insbesondere béi geringen Fahr-wassertiefen h, möglichst klein sein. Richtwert:

- (T0/h) <0,3.

Als Kimmform ist

die45°-Kimm

7

cwq 1,0 0,510 0,294

-

f-

_;-ztrbevorzugez Sie bnngt bei den Rolimomentenbeiwerten großei-è Vçruunderungen' gegenuber der stharfkant&gen

900Kinm als der Kreisbogen

Die Schenkellange des

Kimmabschmtts sollte miìdestens 300/o des Tiefgangs

be-traen

-Ausfallende Spanten sind hinsichtlich des Stabihtatsver-haltèns in Queranstromung unbedenklich sie ersetzen je-doch bei kiemen Ausfallwinkeln mcht the Vorteile der ab-géschragten Kimm

Benoigi das Fahrzeug eine Aufholung an den Enden (z B pith Falle der Fahren) so sollte der Gillungswinkel nicht mehr als 40°, moglichst ca 30° betragen

Zusàmmenfassung

-

:-

/

r Auf der Basis systematischer Modelluntersuchungen an Rechteckpontons sind Berechnungsunterlagen fur den Wa-derstand und the Stabilitat in Queranstromung erarbeitet wòHer

Daiuber hinaus wird the Naherungsbestimmung des Wasseraufstaus an Oberstrornseite ermoglicht

Das neue Stabiktats-Berethnungsverfahren setzt das Vliegen der Hebelarmkurve der statischen Stabthtat an tihendem Wasser voraus und baut insofern auf bisher

ub-':,lièherruiillage auf.

.-Fuir den Entwurf neuer schwimmender Gerate und - all-gemein - pontonartiger Fahrzeûge die zusatzlichen Stabi-litatsbelastuhgen durch Queranstromung ausgesetzt sind

erdei Richtwerte angegeben

Zur flberrufuug der Mòdellergelmsse wird die ]5urh fuhrung einiger charak

stischerVeru

mit

natur-großen Fahrzeugen'angeregt

Herrn Schiffbauing (grad) *ussbaum sei an dieser Stelle fur die sehr sorgfaltige Durchfuhrung der langwierigen und aufwendign Versuchsreihen besonders gedankt

S&riftturn

-[i] B o e s Chr Untersuchung Vder Emwirkung von Unterstró mungen auf die Stabilität von poiitons" yWSzBerlin Beneht

i85/6i '

H e u s e r H widerstand und Stabilität von Wasserfahrzeu

gen in Queranstromung ,Teil i Schlepper Sondrduck

,,Hansa",' SondernûmrrierjTG,1November i97í - r

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H op p eL, K.G. :-,,Untersuchungen über die Kentergefahr flach bodiger - Fahrzeuge ln be'sthränktenì Waserf -VWS-Berlin

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Kern pf-,G.: -- ,,Keritergefahr fU 'flachbod1geFahrzeug&-beiY Querbewegìiig Hansa" 1948 S 10 -, .. f

K w i k K H Qiersth1eppversiiche mit P1attn und Schiffs-modellen Bericht Nr 117 der IFSHamburg 1962

P e t r i k a t K Beitrag zur Bestimmung der Tragfähigkeit und Stabilität von Ponton M A N Forschungshefte 8/1958

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-T hie m-e ,'-H. : ,,Schleppversuché V bei Queranströmung' Schiff und Hafen Heft 6/1954

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w e g n e r U Untersuchungen und Überlegungen zur Hebel

armbilaiz".V ,,HansaNr.22/1965.t

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W e n d e i K Siiierheit geden Kentern iVDI 1958 Baird 100, Nr. 1513.. V _r