Ermittlung widerstandsgiinstiger
Trimmlagen fur unterschiedlich beladene
Leichter innerhalb eines Schubverbandes
Dipl.-Ing. G. Luthra
209. Mitteilung der Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau e.V., Duisburg
Institut an der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule, Aachen
Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V., KOIn
Dipl.-Ing. G. Luthra
Ermittlung widerstandsgiinstiger
Trimmlagen fur unterschiedlich beladene
Leichter innerhalb eines Schubverbandes
209. Mittellung der Versuchsanstalt ftir Binnenschiffbau e.V., Duisburg
Mitglied der Arbeitsgemeinschaft IndustrieIler
Forschungsvereinigungen e.V., KoIn
1. Einleitung
Mit der Verknappung bzw. Verteuerung der Treibstoffe laufen die Bestrebungen starker als zuvor dahin, den Energiebedarf
fur den Vortrieb von Binnenschiffen zu vermindern. Urn dieses Ziel zu erreichen; ist man gehalten, einerseits sich
auf eine Verbesserung des Antriebsblocks einschlieBlich der
Steuerorgane des Schiffes zu konzentrieren, andererseits
den Schiffswiderstand, sofern die beeinflussenden Faktoren dies zulassen, zu verringern.
Hinsichtlich des Widerstands schneidet der Schubverband relativ gunstig ab, weil bekanntlich der Einheitswiderstand eines optimal zusammengestellten Verbands, bestehend aus Leichtern, deren Langen, Breiten und Tiefgange unter sich nicht oder nur unwesentlich voneinander abweichen, merk-hob geringer ist als der der einzelnen Leichter. Nach
Stan-dardisierung der Hauptabmessungen von Schubleichtern,
gemaB Empfehlungen der nautisch-technischen Kommission
der Arbeitsgemeinschaft der Rheinschiffahrt, konnte eine wesentliche Voraussetzung zur Ausnutzung u. a. dieses
hydrodynamischen Vorteils des Schubverbands erfUllt werden andere Vorteile ergeben sich aus der
Austausch-barkeit der Leichter, z. B. flexible Kapazitatsveranderung,
rationelle Wartung sowie Herabsetzung der Leerfahrten.
Trotz der Standardisierung und der ersten Schritte zur
Verwirklichung einer datenunterstUtzten Disposition von
Schubbooten und Leichtern ist es infolge der Transport-bedingungen nicht immer moglich, daB alle Leichter des
Verbands mit annahernd gleichem Tiefgang fahren.
Unter-schiedlich abgeladene Leichter innerhalb eines Verbands
fiihren zu Widerstandserhohungen, die 20% und mehr
betragen konnen. Als Abhilfe bietet sich hier die Moglichkeit,
die wehiger abgeladenen Leichter durch Vertrimmung an
den am tiefsten eintauchenden so anzupassen, daB der
Verbandswiderstand gunstig beeinfluBt wird.
Im Zusammenhang mit Trimm sind noch die Untersuchungen
an KUnststoffbehaltern und am Modell des Typschiffes
GUSTAV KOENIGS" mit nach unten
durchgewolbtemBoden und 21 zu nennen. Letzteres ergab, daB eine
der-artige Verdrangungstieferlegung auf flachem Wasser die
Wellenbildung am fahrenden Schiff verringert und kirden
Antriebsleistungsbedarf vorteilhaft ist. Eine ahnliche
Durch-wolbung der Bodenlinie in einem zweigliedrigen Verband
laBt sich trotz des ebenen Bodens der einzelnen Leichter
durch vorherige Abladungsvorgaben und yertrimmung der
Die Arbeitsgemeinschaft lndustrieller Forschungsvereinigungene.V.
hat der Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau auf dereh Antrag in
dankenswerter Weise die Durchfiihrung des Versuchsprogramms zum obengenannten Thema ermoglicht und das Vorhaben aus Mitteln des Bundesministeriums fur Wirtschaft gefordert.
Leichter relativ einfach verwirklichen (leicht V-formiger
Verlauf der Bodenlinie im Langsschnitt bei Heck an Heck
angekoppelten Leichtern). Diese Moglichkeit wurde bisher nicht in Erwagung gezogen, vor allem weil beivoll beladenen Leichtern entweder die Tiefgangsbegrenzung bei gleicher Ladungsmenge (Zeiten des niedrigen Wasserstands)
Uber-schritten wird oder (bei Hochwasser) dasLeichterfreibord
daftir nicht ausgelegt ist. Bei teilbeladenen Leichtem sind
j.edoch die Voraussetzungen gegeben. Wie weit eine solche Ubertragung in diesem Fall moglich und wiinschenswert ist, wurde bisher noch nicht untersucht.
Um widerstandsgUnstige Trimmanlagen zu ermitteln und
gleichzeitig Daten zu erhalten, die als Entscheidungshilfe
dienen, ob und wann der Beladungsmehraufwand vorteilhaft
ist, wurde beim vorliegenden Vorhaben das Widerstands-verhalten je eines zweigliedrigen Einzel-, Zwillings- und Drillingsverbands, bestehend aus unterschiedlich abgela-denen Leichtern des Typs EUROPA II", einerseits bei
gleichlastigem Trimm der einzelnen Leichter und anderer-seits mit ausgleichenden Trimmvorgaben an weniger tief-tauchenden LeiChtern untersucht
In einer zweiten Versuchsreihe ist bei 3 Formationen des
Verbands, dessen Leichter teilbeladen waren und weniger tieftauchten als die Randbedingungen dies zulassen, eine Quasi-Durchwolbung des Bodens durch Vertrimmung
ver-wirklicht und die Widerstandsminderung gegenither den
gleichlastig getrimmten Leichtern gemeseen worden.
2. Ruckblick auf bisherige Arbeit
Seit der EinfUhrung der Schubschiffahrt auf deutschen
Binnengewassern und bis zur Typisierung der Schubleichter, sind zahlreiche, auch systernatische Modellversuche (s. bei-spielsweise genannte Literaturangaben) und Messungenan
GroBausfUhrungen durchgefuhrt worden. SchwerpunktmaBig wurden hierbei verschiedene hydrodynamische Aspekte des Schubverbands behandelt. Hinsichtlich des Fahrtwiderstands
gingen die Bestrebungen dahin, die bestmogliche
Rumpf-form fur die Leichter mit Eignung sowohl zur
Einzelbefor-derung als auch zur Fahrt im Verband zu entwickeln. Von
Vorteil erwies sich hierbei die sogenannte semi-integrated"-Form mit aufgezogenem Bug und kastenformigem Heck mit leicht auflaufendem Boden (Typ Ka). Ein starkeres Anheben des Bodens am Heck ist -gUnstiger fur die Einzelfahrt, aber schlechter fur den mehrgliedrigen Verband. Umgekehrt ist das Vollkastenheck etwas giinstiger, jedoch nur unter der
Voraussetzung, daB alle Leichter des Verbands mitgleichem Tiefgang fahren.
Mit der praxisnahen KompromiB-Losung der Formgebung (Ka) wurde das Problem .der Tiefgangsunterschiede und der daraus resultierenden Widerstandserhohung zunachst in den Hintergrund gestellt. Schwerpunkt der nachsten
tinter-suchungen lag auf der Formationsbildung, da ungiinstig
zusammengestellte Schubverbande auch bei gleichen
Leichterabmessungen den Widerstand erheblich vergroBern.
Bei der Vielfalt der noch zu klarenden Fragen hatten Pro-pulsion und Manovrierfahigkeit den Vorrang in weiteren
Untersuchungen, so da8 der EinfluB der Trimmanlagen von Leichtern auf den Widerstand bisher nicht untersucht wurde.
3. Obersicht Ober die Versuche.
Die Modellversuche wurden im 190 m langen und 9,8 m
breiten FladhWassertank der .VBD durchgefiihrt.
Das Versuchsprogramm umfaBte Widestandsmessungen an Schubeinheiten, bestehend aus einem Schubboot und
zwei-gliedrigen Verbandsformationen mit teilweise leeren bzw.
teilbeladenen Leichtern des Typs EUROPA II".
Es wurden vorhandene Modelle im MaBstab 1:16 aus dern Vorrat der VBD benutzt. Die Hauptdaten des
Zwei-Schrauben-Schubboots, das ohne Anhange geschleppt wurde, sind
zusammen mit den Ausgangswerten eines Leichters nach-folgend angegeben. Die Tiefgange der beladenen und
teil-beladenen Leichter im vertrimmten Zustand sowie die zu-gehorigen Verdrangungen sind jeweils bei den grafisch
wiedergegebenen Ergebnissen in Diagramm-Anlagen ver-merkt und werden deshalb hier nicht wiederholt.
Schubboot: M 1047 nEUROPA H" LEICHTER M 751-762 33,59 11,27 1,69 32,58 469,8 452,1 _ 55,1
Wie eingangs bereits eMahnt, wurde die Untersuchung in
zwei Versuchsreihen durchgeftihrt, urn
die zwei
ange-sprochenen Trimm-Effekte getrennt zu ermitteln. Sie waren:
I. a) VViderstandsversuche. Leichter in zweigliedrigen,
ein-spurigen, Zwillings- und Drillingsverband unterschiedlich tieftauchend aber jeweils gleichlastig getrimmt.
Syste-matische Anderung der Anzahl und Koppelformation der auf T = 2,8 m vollbeladenen bzw. der auf T
m quasi leeren Leichter im Verband.
Abb. 1 zeigt eine schematische -Darstellung der in der
Praxis vorkommenden Formationen, von denen die
rechts angegebenen untersucht wurden. Die Abbildung
zeigt auch die mogliche Koppelanordnung und die
dabei benutzte Bezeichnung A, B oder C.
b) wie in a), jedoch die quasi leeren bzw. teilbeladenen Leichter vertrimmt, urn eine Anpassung an tiefer-tauchende Leichter im gleichen Verband zu
verwirk-lichen.
maszEtzammisEr'zetar2 ingsommazzovzmwea
In der Praxis vorkommende.Formationen
Abb. 1
II. a) Widerstandsversuche. Alle Leichter im Verband auf T 2,8 m vollbeladen und jeweils gleichlastig getrimmt. b) wie in a), jedoch Leichter vertrimmt zur Einstellung einer
Durchwolbung der Bodenlinie. Der Durchwolbungs-effekt im einspurigen und im Zwillingsverband wurde
jeweils durch drei verschiedene Trimmvorgaben variiert.
C) die in b) als -gOnstig festgestellte
Durchwolbungs-variante des Zweigliedrig-Zwillingsverbands wurde auf zwei weiteren Wassertiefen untersucht.
Die Vergleichswerte des gleichlastig getrimmten Ver-bands auf beiden weiteren Wassertiefen in der
Gegen-Oberstellung in Abb. 10 sind aus [12] bzw. [171
ent-nommen.
Es wurden neben dem Widerstand der Trimm und die paral-lele Absenkung des gesamten Leichterverbands in der ersten
Versuchsreihe gemessen. In der zweiten Versuchsreihe
wurden die Trimm- und Absenkungswerte der vorderen und
hinteren Leichter im Verband getrennt ermittelt, urn
Auf-schluB Ober die Trimmvorgabe zur Einstellung der Boden-durchwolbung zu erhalten.
4. Versuchsergebnisse
Die auf die GroBausflihrung umgerechneten Widerstands-werte werden jeweils in vergleichender GegenOberstellung
als Schleppleistungskurven in Abhangigkeit von der
Ver-bandsgeschwindigkeit in den Abbildungen 2 bis 10 wieder-gegeben. Far die Umrechnung der Widerstande auf die GroB-ausfiihrung wurde die ITTC-1957-Korrelationslinie unter
Ver-wendung der Frischwasserdichte (p = 1000 kg/m3), mit
einem Rauhigkeitszuschlag von CA = 0.0002 benutzt. Die
Diagramme enthalten auch die fahrtbedingten Absenkungs-und Trimmwerte. Die letzteren sind bei der Wiedergabe der Ergebnisse auf die jeweilige Ausgangsschwimmlage des Ver-bands bzw. der vorderen und hinteren Leichter bezogen und miissen in der zweiten Versuchsreihe zu den Trimmvorgaben hinzugerechnet werden, urn die absoluten Werte zu erhalten.
4.1 Unterschiedliche tieftauchende Leichter im Verband
Die Ergebnisse der Versuche zu I. a) sind in den Abbildungen 2 bis 4 dargestellt. Abb. 2 zeigt die Schleppleistungswerte je eines einspurigen Zwillings- und Drillingsverbands, in dem"
alle mit T = 0,736 m leeren Leichter vorne und alle auf
T = 2,8 m gleichlastig beladenen Leichter hinten angeordnet waren. Die beladenen Leichter wurden nacheinander in zwei
nort UNraMMIL .7051.7 I I
El
71E=.
II'
"11.1 MEM% .4 NI% .. vEl
V 01224=4 reelle/X0E4/z/f
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MOE
MEM "Ylovnit 2302084220E233. 1231111111111662111111
0202all "ex, ,r,rmarza /40.7 =WIESISMWM
011111111011111111011116
Lange 0.A. LuA
Breite a.Spt. Ba..Spt.
Tiefgang .T Lange WL 1-wL Verdrangung V Benetzte Oberflache S 1 x Seitenflache Ss
Lange (EA. LaA [m] 76,50
Breite a.Spt. Baspt. [IA. 11,33
Tiefgang T [m] 0,736 2,80 Lange WL LAIL [m] 68,15 73,05 Verdrangung V [m3] 535,0 2195,0 Benetzte Oberflache S [m2] 848,0 1192,0 1 x Seitenflache Ss [m2] 23,3 173,9 m2 m2
7INFLUSS DER FORMATION IM SCHUBVERBAND MIT TEILWEISE LEEREN LEICHTERN. TRIMM: GLEICHLASTIG WASSERTIEFE h 4,0 m 14, Abb. 2 'Abb. 3 Abb. 4
Koppelanordnungen, namlich Heck-an-Heck und
Bug-an-Heck der leeren Leichter (Formation A bzw. B) arrangiert.
Fiir den einspurigen Verband wurde zusatzlich noch die
For-'mation C untersucht, in dem der beladene und der leere
Leichter in Formation A miteinander vertauscht wurden.
Der EinfluB der Koppelanordnung auf den Widerstand im
Zwillingsverband 1st verschwindend klein. Im einspurigen
Verband schneidet die Koppelformation B am gi.instigsten
ab, wahrend im Drillingsverband die Variante A etwas
stiger ist. Fiir den einspurigen Verband betragt der zu
er-zielende
Geschwindigkeitszuwachs iminteressanten
Schleppleistungsbereich ca. 0,5 km/h. Aus diesem Grunde
1st es vorteilhaft, hier die Koppelformation B, in Abweichung von der bisherigen Praxis, vorzuziehen.
FORMATION
A. LIIIXTIR 1320,06' MLA RUMMEL, -- 0 1,001.21.512,lt FILL AOTNT-1.2212E
mom, 131.14
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EINFLUSS DER FORMATION IM SCHUBVERBAND MIT TEILWEISE LEEREN LEICHTERN
TRIMM GLEICHLASTIG WASSERTIEFE h t-4,0m / 7/
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van. A011 1 .8190, 11.1.7es 11 FIL 13 IL 15 9 10 AI 5 3 IL /77 Alth 3000 T, 7.11m t 0.736 ...., 4.... ....tv, 7140 ....::::... -...".. I- I .... --- T, _...---"----:'.---- I 9 10 II 17 13 14-.."--Vt, 1.010 1 17 7 17 " " v. III"Mf 0 IAbb. 2 enthalt zugleich die Schleppleisttingswerte des jewei-ligen Verb-ands fur zwei Extremfalle, wobei in einem Fall die gleiche Ladungsmenge auf alle Leichter gleichmaBig verteilt
ist und in dem anderen alle Leichter auf T = 2,8 m beladen
sind. Die erstgenannten Werte sind an Hand der
Serien-versuche in 1121 rechnerisch ermittelt worden, vvahrend die
letzteren aus den Messungen stammen, die unter
Ver-suchspunkt
Iladurchgefiihrt wurden. Sie werden
yer-gleichend in mehreren Abbildungen wiederholt. Die Gegen-iiberstellung zeigt, daB eine derartige Zusammensetzung des Verbands, bei dem die vorderen (bzw. die hinteren) Leichter
leer und die anderen (voll)beladen sind, besonders in
Zwil-lings- und Drillingsformation, vermieden werden sollte, da die
Widerstandserhohung oder die Geschwindigkeitsabnahme
infolge der Unstetigkeit im Langsschnitt und des Tiefgangs-einflusses der (voll)bpladenen Leichter ilberrnaBig groB ist.
So betragt der Geschwindigkeitsabfall bei PE = 900 kW
dies entspricht einer Wellenleistung von Pp = ca. 2060 kW
bzw. 2800 PS in Zwillings- und Drillingsformation
gegen-iiber dem Zustand, in dem die gleiche Ladung jeweils auf
alle Leichter gleichmaBig verteilt ist, 2,30 und 2,15 km/h bzw.
15,8 und 17,0%. Dagegen 1st der
Geschwindigkeitsunter-schied gegeniiber dem gleichen Verband mit alien Leichtern auf beladenem Tiefgang verhaltnismaBig gering, obwohl nur
die Halfte der Ladungsmenge transportiert wird. Er betragt
bei PE = 900 kW 0,47 bzw. 0,60 km/h oder 3,8 bzw. 6,0%.
Die prozentualen Angaben beziehen sich auf die Geschwin-digkeitswerte des jeweils gleichmaBig beladenen Verbands.
-.-... ,
T.0,00,
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EINFLUSS DES AUSGLEICHENDEN TRIMMS BE! TEILBELADFNFN I FICHTERN
.,7 I, .3170 m 1, m 1006612 7,, re 1, m FORMATION A LOWER 11(40 - MEM 42.111.1 (13 111I76005. VORDLRF 50001017 VTR .11..1, 72.1119.7.. 11101700 1.01011117 OL666L0511. I, 70 WASSFRTIEFE h m 12 13 IS 15 16 Abb. 5
EINFLUS-S 'DES AUSGLEICHENDEN. TRIMMS BEI TEILBELADENEN
1,,
$1[70 -...' -..- --iFormation A: Leichfer Meth-. A-Hechnekennelt
T--I - . 1 WOssertiefe h- 4,06,....-,- ---....l .- --", - --- ' 0 C 10 . 1 I 1 . 12 1 L II MI 20 l' '---S'' \--i'
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erheb-liche Verbesserungen erzielen. Im vorliegenden Fall wurde
die ausgleichende Vertrimmung durch zusatzliche Ladungs-aufnahme von 892 tie Leichter verwirklicht. Die Ergebnisse
EINFLUSS DER FORMATION.IM VIERERVERBAND MIT TEILWEISE LEEREN LEICHTERN.
FORMATION A LEICHTER HECK-AN-HECK GEKOPPELT TRIMM- GLEICHLASTIG 20 WASSERTIEFEh 4,0 m 0 13 14 10 gan Qnp V 32190, 1, 7,2 T, 2.8- T3631 T .1.1115 1500 V,, 13170 IL nt 9 ID 10 ti I/ RI IL 15 '-Timm 5711 1000 so, V5.16m1.111 9 10 11 12 13 IA EEE tel, 7170, IL 7.0/0.736 IL LI m Hoo 7170 1, 2,1 4, 500 1500 PE 11,1 7veo 500
in Abb. 5 zeigen, daB die Schleppleistung als Funktion der Geschwindigkeit, sich trotz der betrachtliahen Mehrverdran-gung des Verbands, d. h. das 1,5fache der Ladungsmenge, kaum andert oder sogar etwas giinstiger ist.
Die nachfolgende Tabelle gibt eine vergleichende Obersicht
ilber die bei PE = 900 kW in beiden Fallen erreichten
Geschwindigkeiten (Leichter in Koppelformation A auf h = 4,0 m): Hintere(r) Leichter Vordere(r) Leichter Einspurig: Verdrangung VLV Geschwindigk. V Zweispurig: Verdrangung Geschwindigk. V Dreispurig: Verdrangung VIA/
Geschwindigk. V Koppelformation B
Bei festgehaltener Verbandsverdrangung, d. h. wenn die aus-gleichende Trimmvorgabe durch Umverteilung der
vorhan-denen Ladung vorgenommen wird, wiirden sich entspre-chend hohe Widerstandsverminderungen bei konstanter Geschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitssteigerungen bei
konstanter Schleppleistung ergeben, dä sich der Tiefgang der hinteren, beladenen Leichter auch noch verringern wiirde. Auch wenn hierdurch deutliohe Verbesserungen zu erzielen sind, ist die Realisierung dieser MaBnahme mit erheblichem Beladungsmehraufwand verbunden. Als gleichwertige oder noch giinstigere Alternative, besonders beim Zwillings- und Drillingsverband, bietet sich die Moglichkeit, die beladenen und die leeren Leichter statt nebeneinander jeweils
hinter-einander so anzuordnen, daB die Anzahl der Spuren mit
unterschiedlich abgeladenen Leichtern in einem Verband auf em n Minimum beschrankt bleibt. Die Widerstandswerte der-artig zusammengestellter Verbande wurden versuchsmaBig
ermittelt und werden in den Abbildungen 3 und 4 jeweils den in Betracht kommenden vergleichbaren Formationen
gegeniibergestellt. Der Geschwindigkeitsgewinn allein durch die Umanderung der Formation im Drillings- und
Zwillings-verband bei PE = 900 kW (Abb. 3 links bzw. Abb. 4 Mitte)
betragt 1,40 und 1,60 km/h bzw. 13,3 und 12,6%. In einem Dreier-Verband (Abb. 3 rechts) steigt die Geschwindigkeit hierdurch von 12,88 auf 14,15 km/h bzw. um etwa 10%.
Der EinfluB der ausgleichenden Trimmvorgabe in einem leeren Leichter wird in solchen Fallen am Beispiel des
Zwillingsverbands in Abb. 6 (rechts und links) gezeigt. Das Hintereinanderschalten der beladenen und der leeren Leichter fuhrt zu einer unsymmetrischen Massenverteilung urn die Verbandsachse, wodurch Giermomente entstehen, die mit standig gelegtem Ruder kompensiert werden miissen.
lnwieweit der Geschwindigkeitsgewinn unter Propulsions-bedingungen hierdurch verkleinert bzw. das Manovrier-verhalten des Verbands beeintrachtigt wird, konnte im Rahmen des vorliegenden Vorhabens nicht untersucht werden. Es ist beabsichtigt, diese Fragen in einem
Fort-setzungsvorhaben zu klaren.
VLV
1,1
Abb. 7
4.2 Bodendurchwolbung
Die Ergebnisse der Versuche zu 11a) und b) werden fur den einspurigen und den Zwillingsverband jeweils bei konstanter Verdrangung im gleichlastig beladenem Zustand und mit drei verschiedenen Trimmvorgaben in den Abbildungen 7 und 8
gezeigt. Die durch hecklastige Vertrimmung der Heck-an-Heck angeordneten Leichter erreichte Durchwolbung der
Bodenlinie liefert in alien Fallen giinstigere Ergebnisse. Je. nach GrOBe der Bodendurchwolbung und des in Betracht gezogenen Leistungsbereichs ist der Geschwindigkeits-gewinn bei konstanter Schleppleistung unterschiedlich. Er
betragt im Zwillingsverband z. B. bis zu etwa 0,55 km/h oder ca. 5%.
Die giinstigsten Trimmvorgaben sind in Abhangigkeit von der Verbandsformation und des Wassertiefen-Tiefgangsverhalt-nisses unterschiedlich und im allgemeinen etwas groBer bei
den vorderen als bei den hinteren Leichtern. Dies ist zum
groBten Teil auf die ebenbodige Stevenlinie der
Leichterbug-form zurlickzufiihren, da sie eine starkere Unterstromung und damit eine starkere kopflastige Vertrimmung der vor-deren Leichter in Fahrt verursacht. Eine derartige
fiber-niaBige dynamische Vertrimrnung kann beim Passieren einer untiefen Stelle plotzlich auftreten, wenn die Geschwindigkeit nicht rechtzeitig verringert worden ist und stellt eine Gefahr dar. Die heaklastige Trimmvorgabe ist daher auch in dieser Hinsicht eine vorbeugende MaBnahme.
WiderstandsmaBig liegen die giinstigsten Vortrimmwerte
zwischen
18 und 30 Winkelminuten, was gleichzeitig
bedeutet, daB der Tiefgang am Heck der vorderen Leichter 40 bis 60 cm groBer ist als am Bug. Im Vergleich zu gleich-lastig beladenen Leichtern vergroBert sich der Tiefgang in Ruheschwimmlage urn 20 bis 30 cm und laBt die Frage auf-kommen, ob eine solche Vorvertrimmung in Anbetracht der haufig vorkommenden Flachwasserverhaltnisse verwirklicht werden kann.
Da die Leichter in beiden Fallen infolge der dynamischen Vertrimmung und Absenkung in Fahrt ihre Schwimmlage
andern, ist es jedoch realistischer, den Tiefgangsvergleich unter Fahrtbedingungen vorzunehmen.
Die effektive TiefgangsvergroBerung ist dann, je nachdem ob der Vorteil der Bodendurchwolbung zur Herabsetzung der
Leistung bei gleicher Geschwindigkeit oder zur Erhohung der Geschwindigkeit bei gleicher Leistung benutzt wird,
kaum vorhanden oder Wesentlich geringer.
Wie die nachfolgende zahlenmaBige Obersicht zeigt, ist der effektive Tiefgang im ersten Fall zwischen O und 18 cm und
im zweiten Fall zwischen 5 und 20 cm groBer als der
ver-gleichbare Wert des jeweils gleichlastig beladehen Verbands.
Die kleineren Werte gelten fur den
Zweigliedrig-Zwillings-verband, der gleichzeitig die, hochsten Widerstandsverrin-genThgen zeigt.
EINFLUSS DER TRIMMLAGE VON BELADENEN LEICNTERN IM 1GLIEDRIGASPURIGEN VERBAND
'060101.06 lencnter 1160.061101 6100.0611 1.116.1 18141 1
1421
I 16 17 17 13 16 0,1.061 , ._SS 11..6
17 117_ I 07=223 43so .01 .1 0=2227 1000 1r.a. pleohrilis .4.mm 010.141116.0.6.066-100.3014.1 *IT, WOW 101krevr.i... 214.
0. 653 .10/ 2.6
LLS6136
SOO
beladen auf beladen auf
T= 2,8 m T= 2,8 m
gleichlastig gleichlastig
leer auf teilbeladen T= 0,736 m Tv = 0,736 m gleichlastig Th= 2,8 m 2 730 m3 3 622 m3 16,09 km/h 16,20 km/h (16,50)1 5 460 m3 7 244 m3 12,69 km/h 12,73 km/h 8 190 m3 10 866 m3 10,54 km/h 10,65 km/h
Leistung, Geschwindigkeit und Tiefgangsvergleich; Zweigliedrige
Verbande,
Wassertiefe h = 4,0 m
Die in der Tabelle aufgefUhrten Angaben Uber den jeweiligen
groBten Tiefgang sowie die Geschwindigkeiten bei kon-stanter Leistung bzw. die Leistungen bei konkon-stanter
Ge-Abb. 8
schwindigkeit sind Ubersichtshalber unterstrichen. So ist
z. B. fur den Zvvillingsverband eine.-Geschwindigkeitserhb-hung von 12,23 auf 12,73 km/h zu verzeichnen. lin gleichen Beispiel ist die Schleppleistungsverminderung wegen lives steil ansteigenden Verlaufs noch ausgepragter und betragt
145 kW bzw. 160/0.
Die Tiefgangsangaben beziehen sich jeweils auf das vordere und hintere Lot. Da der Leichterboden durch die Bug- und Heckschrage an beiden Endeh hochgezogen ist, sind die wirklichen groBten Tiefgange etwas kleiner.
Abb. 10 zeigt eine vergleichende GegenUberstellung der
Ergebnisse des Zweigliedrig-Zwillingsverbands auf drei ver-schiedenen Wassertiefen, aus der der EinflUB des Wasser-tiefen-Tiefgangsverhaltnisses h-T auf den Widerstand
des-gleichlastig beladenen und des vorvertrimmten Verbands hervorgeht. Der Vergleich verdeutlich, daB der Vorteil der
Bodendurchwolbung vor allem auf flachem Wasser
aus-gepragter ist. Er ist bei h-T = 0,3 bis 0,2 am groBten. Der
Irma .F.INFILISIOIRTRIMM"giE VON RFIADENFN IFICHTFRN RI ZWPRIFORIFIN ZWIL1RESVERBANO
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4.,zEirloe ! A .11.2 A 14 10 l'1 12 17 1 It I'l 12 A 14.0 A 112 .1i. r,1hmAhl Einspurig: Verdrangung [ Tiefgang in OhneBodendurchwolbung BodendurchwtilbungMit
Tv Th 1h T, 4390 Th Th 4390 RUheschwimmlage [m] a) Tiefgang in Fahrt beiPE =500 kW [m] 2,8 2,99 2,8 2,8 2,89 3,01 2,8 3,01 2,53 2,67 3,06 3,00 3,22 3,21 2,60 2,87 Geschwindigkeit [km/h] b) Tiefgana in Pahrt bei
V=
14,12 km/h [m] 14,12 wie a) 2,64 14,54(+3,0%) 3,19 3,13 2,85 Schleppleistung [kW] 500440 (-
12%) Zweispurig: Verdrangung [m3] 8780 8780 Tiefgang in Ruheichwimrnlage [m] a) Tiefgang in Fahrt beiPE =900 kW [m] 2,8 3,18 2,8 2,8 2,96 2,91 2,8 3,37 2,53 2,81 3,06 3,12 3,34 3,42 2,46 2,78 Geschwindigkeit [km/h] b) Tiefgang in Fahrt beiV=
12,23 km/h [m] 12,23 wie a) 2,77 12,73 (+4,1%) 3,30 3,37 2,73 Schleppleistung [kW]900
755 (- 16%) Dreispurig: Verdrangung [m3] 13170 13170 Tiefgang in Ruheschwimmlage [m] a) Tiefgang in Fahrt beiPE= 1100
kW [m]
2,8 3,17 2,8 2,8 3,00 3,08 2,8 3,28 2,7 3,03 2,9 3,0 3,11 3,37 2,6 2,95 Geschwindigkeit [km/h] b) Tiefgang in Fahrt beiV=
10,42 km/h [m] 10,42 wie a) 2,98 10,73 (+3,0CYO) 3,18 3,32 2,96 Schleppleistung [kW] 1100980 (-
11%)WIDERSTANDSVERGLEICH VON BELADENEN LEICHTERN MIT TRIMMVORGA BE " WI 10-Pswilvn;.. 1500 110d1 1000 SOO 1 I 1 11,13170 m. TITZ23eg 2,11. how vortlw 5.10w 11141 infer 5061e, WWI
7.. 331/2,
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' I 1 11 13 10 11 1 0 I 12 13 A 13 omrn Abb. 9 zo 141 ,0 .1 1.0 1500 SWEINFLUSS DER WASSERTIEFE -ZWEIGLIEDRIG -ZWILLINGSVERBAND FORMAT.10 VLy 8780 m' 3 Wassertiefe .h 3.3.5 m Tram plmniosio2 2, .2,10n 3..33r.. la 1,1 halM1re Lail.. L. 50 l2.&0 2.6712. in.. 210.05000 2, 2,00 *Ey l.111. .14'1 ,e 5.0111w 2514.1 5,0 m TO 11 12 0 It. 10 11 12 13 1l Vs.,. I_ so : Abb. 10
erste Wert entspricht den tiblicherweise vorkommenden
Verhaltnissen wie z. B. h = 4,0 m und T = 2,8 m oder
h = 5,0 m und T = 3,5 m.5. Zusammenfassung
Im Rahmen des vorliegenden Vorhabens 1st das
Wider-standsverhalten eines zweigliedrigeri Einzel-, Zwillings- und Drillingsverbands aus unterschiedlich abgeladenen Leichtern
mit und ohne Trimmvorgaben an weniger tieftauchenden
Leichtern untersucht worden.
In einer weiteren Versuch§reihe wurde eine
Quasi-Durch-wdlbung der Bodenlinie des gleichmaig beladenen Ver-bands durch Vorvertrimmung der Leichter eingestellt und
die Widerstandsminderung gegeniiber gleichlastig getrimm-ten Leichtern gemessen.
Mit ausgleichenden Trimmvorgaben an leeren bzw. weniger
tieftauchenden Leichtern lassen sich erhebliche
Wider-standsvorteile erzielen. Wegen des
Beladungsmehrauf-wands, ,aber auch wegen des Widerstandsverhaltens 1st es vergleichsweisejedoch giinstiger, bei einspurigen Verbanden. die Koppelformation zu andem und den hinteren, beladenen
Leichter mit Bug an Heck des vorderen, leeren bzw.
teil-beladenen Leichters anzuordnen.
Bei zwei- und dreispurigen Verbanden ist es vorteilhaft, die
beladenen und die leeren Leichter statt nebeneinander
jeweils hintereinander so anzuordnen, daB die Anzahl der Spuren mit unterschiedlich abgeladenen Leichtern in einem Verband auf em n Minimum beschrankt bleibt.
Der Bericht zeigt in vergleichender Gegenitherstellung die Widerstandsvorteile derartig zusammengestellter Verbande
und liefert quantitative Angaben i.iber die durch Trimmvor-gaben in einzelnen Fallen zu realisierenden Verbesserungen.
Die Versuche mit durchhangendem Soden des Verbands zeigen, daB Widerstandsminderungen bis etwa 160/0 bei
konstanter Geschwindigkeit moglich sind, wobei der effektive -Tiefgang in Fahrt, d. h. der -Tiefgang unter Bertick$ichtigling
des dynamischen Trimms und der Absenkung gageniiber den gleichlastig getrimmten Leichtern sich kaurri oder nur
unwesentlich vergroBert.
6. Literaturverzeichnis
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Fahrdynamische Untersuchungen Liber die Formationsbildung von Schubverbanden im Talverkehr, bestehend aus leeren oder
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Forschungsbericht des Landes NRW Nr. 2839/1979 1171 Luthra, G.
Einwirkung der Ruderprofildecke und des Anstellwinkels in
Vorausfahrt der an Schubbooten anzubringenden Flankenruder auf Sogziffer und Antriebsleistungsbedarf
