1. Einleitung
Die Entwicklung neuzeitlicher Seeschiffe treibt zwei
Extremen zu, dem sehr volligen und zwangslaufig lang-sameren Schiff fiir Tank- und Massengutladung und dem schlanken und schnellen Schiff filr Kahl- und
Container-ladung. Die Formgebung der aus wirtschaftlichem
Wettbe-Abb. 1: SpantenrIB und Vorschlffsform M 666 Grundform M 666a Wulstbug Abb. 2: SpantenrIB und Vorschlffsform M 721 Rundspanten M 731 KnIckspanten b
lk
Untersuchung widerstandsgiinstiger Bugformeli-
e
fur Seeschiffe sehr groBer Volligkeit
werb entstandenen volligen Schiffe rnit
Mammut-Abmes-sungen ist aus den Linien der bisher mit besten
Erfahrun-gen gelaufenen Schiffe nicht so groBer Volligkeit
vorge-nommen worden. Versuche mit solchen Schiffsmodellen wie in [1] lassen aufgrund des Widers-tandsanstiegs ilber der Geschwindigkeit und des Wellenbildes am Vorschiff
erkennen, da1 Anderungen an der Bugform in dieser Hin-sicht Verbesserungen erwarten lassen. Zur Verdeutlichung sei der Bugwulst erwahnt, der auch bei den groBen volligen
Schiffer' eine Widerstandsverminderung bzw.
Geschwindig-keitssteigerung erzielen lat. Der Gewinn liegt vor ahem aber_ in der Ballastfahrt.
Friihere Untersuchungen in
der VBD zur Dimpfung
der vom fahrenden Schiff aufgeworfenen Bugwellen und
damit zur Herabsetzung des Schiffswiderstandes bei volligen Binnenschiffen durch entsprechende Formgebung des Un-terwasserbugs haben zu dem ellipsoidformigen Bug gefiihrt
r2 und 3]. Die dort erzielten positiven Widerstands- und Propulsionsergebnisse lassen eine Hhnliche Gestaltung der Vorschiffsform auch bei Seeschiffen als aussichtsreich er-scheinen.
Diese Formgebung ist, von besonderer Bedeutung die groBen Masseniutschiffe, bei denen der Trend immer
mehr zu den
vielseitig einsetzbaren OBO-Carriern geht.Wegen des flexiblen Frachtangebots fahren diese Schiffe ilberwiegend in beladenem Zustand.
In der vorliegenden Arbeit ist an einem Modell der
BSRA-Serie mit
= 0,85
die Auswirkung von zwei ellipsoidformigen Bugausfiihrungen auf eineWiderstands-*) Fur die Bereitstellung der erforderlichen Mittel dankt die VBD der Deutschen Forschungigemeinschaft.
22i c".
verringerung untersucht worden. Vollstindigkeitshalber ist
das Ausgangsmodell mit einem Bugwulst als eine weitere Ex Variante auch untersucht worden. Hierdurch ist em n voll-st5.ndiger Vergleich moglich. Die Versuche sind für zwei Ladefille auf zwei bzw. drei Wasserhohen durchgefiihrt word en.
2. tlbersidit iiber die Versuche
9,8 m breiter und 190 m !anger Versuchstank der VBD Tank Wasserhohe Propeller 1000 mm entspr. 25,00 rr in Natur 670 mm entspr. 16,75 m IA Natur 533 mm entspr. 13,33 m in Natur Die Versuche -wurden in stehendem Wasser durchgefahrt P 139 r (s. Datentabelle)
Lab. v.
Scheepsbouwkunde
Technische
Hogeschool
19 5 20 0 bei = 0,2665 mrr T2 = 0,1655 mm 1,36 1,66 2,00kl 666-0 Ausgangsform nach Unterlagen von BSRA M 666a Ausgangsform mit Bugwulst
M 666-721 Rundelliptische Bugspanten-M 666-731 Knick-Bugspanten
(Modellarten s. Datentabelle) Abb. 1 und 2 Profilruder, Ruderhac:ke
15 mm breite Sandstreifen bei Spt. 17 und 19 (20-Spt.-Teilung)
Widerstands- und Leistungsmessungen:
Mechanische Messung mit Kempf- und Remmers-Gerat Drehmoment Uber Torsionsfeder
Schub Ober Waage
Trimm und Absenkung mechanisch
I
111111
111WWM111
MEM' I
.i
w_,1 I MAIM
almokim
LI
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klm
:....._-..,mmmilowecal.,
Von Dipl.-Ing. G. Luthra
118. Mitteilung der Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau e.V., Duisburg *) Institut an der Rheinisch-Westfilischen Technischen Hochschule Aachen
Modell 2 = 25 Anhange Turbulenz-erzeuger 1,20 1,45
'
2.1 paten
Lange zw. den Loten Breite auf Spant
Tiefgang Verdringung a. Spt. (entsprechend) benetzte Oberflache Volligkeitsgrad Lange in der WL VerdrangungsschWerpunkt Verhaltriiswert Verhaltniswert Verhaltbiswert Ruder-Nr. Propeller-Nr. [dm.] n. 240m 1-172wme21 I pot vdwanustano; - 1t2o taanastromand M 666-0 Grundform ohne Bugwulst
I II III
(100 °/o) (803/0) (60 IVO
40 OFF:.
2IX os or 207 00 OX 027 022
Abb. 3: Wlderstandsmessung
3. Versuchsvarianten und Versuchsdurchfiihrung
Als Vergleichs- und Ausgangsmodell wurde das in der VBD vorhandene Modell der BSRA-Serie mit Volligkeit
= 0,85,
das bei einer vorangegangenen Versuchsreihe[1] auf verschiedenen Wasserhohen untersudit worden war, gewailt. Unter Beibehaltung der Abmessungen und Verhaltniswerte wurde em n Vorschiff mit ellipsoidforrnigem Bug irn Unterwasserkorper (mit rund halbelliptischen Bug-spanten) entworfen (Abb. 2) und als Bugteilmodell herge-stellt. M 666-a mit Bugarulst III (60°/o) R 344 1,183 0,530 1,833 0,1122 0,175 0,700 0,0515 M 668-721 ell ipt. Rundsptri.
I III (1003/0) (60°/o) P 139 r Wageningen 4.55 M 666-731 ellipt. Knicksptn. I I III (100 °/o) (603/0)
Durch Zusammenfiigen mit dem Heck des
Ausgangs-modells wurde diese Variante bei Konstruktionstiefgang entsprechend dem Vollastzustand auf Widerstands- und Propulsionsverhalten Und bei 60 Prozent des Konstruk-tionstiefgangs entsprechend dem Leichtballastzustand nur widerstandsmigig jeweils auf zwei Wasserhohen untersucht. Filr den beladenen Fall wurde der Widerstandsversuch noch auf einer weiteren Wasserhi3he durchgeffihrt, urn den Verlauf der Widerstandsverminderung fiber dem
Wasser-hohenverhiltnis 7u ermitteln. Gemessen vrurden in fiblicher mechanischer Art: Schleppwiderstand bzw. Drehmoment,
Sdiub und Drehzahl, Trimrn mid Absenkung. Für das
Wellenbild vrurden an 'der Megstrecke vom Tankrand aus Seitenaufnahmen gemacht.
Die nicht vorhandenen Vergleichsversuche mit dem Aus-gangsmodell wurden nachgeholt.
Da in den letzten Jahren der Anbau von Bugwillsten an langsamen, volligen Schiffen infolge der hierdurch
er-zielten Geschwindigkeitssteigerungen, besonders in der
Bal-lastfahrt, fast selbstverstindlith geworden ist, lag es nahe,
neben den zwei oben be-schriebenen Bugformen auch eine mit Bugwulst zum Vergleichszweck zu untersuchen. Dazu wurde em n passender Wulst, der in Form und Abmessungen für vollige Modelle charakteristisch ist, hergestellt (Abb. 1) und am Ausgangsmodell angebradn. Die Widerstands- und Propulsionsversuche mit der Bugwulstvariante erfolgten auf zwei gleichen Wasserhohen. Auch die Tiefgange wurden
konstant gehalten, obwohl hierdurch geringfilgige Abwei-chungen in den Verdrangungen entstanden, die unter 0,9 °/o
liegen und der Datentabelle entnommen werden konnen. Es wurde in dieser Weise vorgegangen, urn den Einflug
des unterschiedlichen Wasserhohenverhaltnisses infolge der Tiefgangsunterschiede, der u. U. stHrker ist als die Ver-dringungsabweichungen, auszuschalten.
Ein Vergleich der Ergebnisse zeigt, dag die Wellenbildung
am Bug des neu entworfenen Modells viel geringer und die Widerstands und Leistungswerte erheblich giinstiger
I
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10221 nr 2011 in .21I
14211002..210 . I li Orundlorm -. rilit1,4020ugI.-
--1411p.Suptron Runeapanten -,--- euipauplern gricwonlen 11031.11Wand % , ' OW Ba.spt. IffIl [m] 4,800 0,698 4,800 0,698 4,800 0,698 4,800 0,698 [m] 0,2665 0,2155 0,1655 0,2665 0,1655 0.2665 0,1655 0,2665 0,1655 Va.spt. [dm3] 758,6 605J 456,4 760,9 456,3 752,1 457,2 750,4 457,0
-
-
(100 °/o) (79,8 °A) (60,2 °A) 100,3°/o) (60,2 IVO (99,13/0) (60,3Vol (98,9°/o) (60,23/0)S [dm.] 515,2 463,3 412,3 521,7 417;7 509,6 407,4 509,4 407,4 f5P13 WI, Lvti 0,850 ,0,830 4,914 0,839 0,834 4.327 0,818 0,843 4,696 0,852 0,832 4,914 0,818 0,822 4,778 0,842 0,823 4,914 0,820 0,844 4,691 0,841 0,821 4,914 0,81s 0,838 4,691 LCB 3/0v L vor L/2 1,840 2,163 2.168 1,983 2,383 1,536 1,450 BIT 2,620 3,240 4,220 2,620 4,220 2,620 4,220 2,620 4,220 10..VIL.pp L/B 6,860 6,880 4,130 6,880 6,880 4,130 6,800 6,880 4,130 6,790 6,880 4,130 Seitenverhaltnis Flache AR c/h h./AR Streckung tic Didtenverhaltnis ; a r. Durchmesser [m] Steigungsverhaltnis P/D
-Blatttinge co,7R (ml ModeII-Nr. Belastungszustandausfallen als diejenigen des Ausgangsmodells, gleich oh mit
oder ohne Bugwulst. Dieser Erfolg ermutigte dazu, eine weitere ellipsoidformige Bugformvariante, die der Forder.ung nach einfacher Bauart entgegenkommt, zu entwerfen. Hier-bei wurden die rundelliptischen Spanten des Unterwasser-Vorschiffs durch drei gerade Teilstiicke mit 2 Knickstellen ersetzt. Wahrend die neuen Spanten die halbelliptische Charakteristik annahernd beibehalten, ist die ellipsoiclihn-liche Vorschiffsform so ausgebildet, dais die Auflenhaut des Unterwasser-Korpers im Gegensatz zu Rundspanten
rnit dreidimensionaler Blechwolbung aus sechs
lingslaufen-den Plattengingen mit geraden Spantabschnitten gebaut werden kann, die an den Knickstellen aneinanderstaen
(Abb. 2). Vorher wurden Wollfidenversuche zur stromungs-gerechten Festlegung des Knickstellenverlaufs durchgefart. Audi dieses Bugteilmodell wurde durch Zusammenfiigen mit dem Heck des Ausgangsmodells auf gleichen Wasser-hohen mit den gleichen Tiefgangen untersucht.
4. Versuchsergebnisse
4.1
Widerstandsmessungen
Die Ergebnisse der Widerstands-Einzelfahrten sind (bier
nur auf einer Wassertiefe) in Abb. 3 iiber der
Gesaiwin-digkeit bzw. Froudeschen Zahl wiedergegeben worden: Die Umrechnung auf die Graausfiihrung ist nach ITTC-Korre-lationslinie vorgenommen worden. Ein Tankbreiteneinf1u8 wurde hierbei nicht berticksichtigt, da er wegen der unter einander gleichen Hauptabmessungen der verschiedenen Varianten fiir sie etwa gleidibkibend anzunehmen ist.
Die Widerstandsmessungen lassen bei dieser einfachen Gegenfiberstellung Vorteile der Ellipsoidbugform erkennen.
Durch die Veranderung an der Unterwasserform ist nicht
nur eine bugwellenclimpfende Wirkung erzielt worden, wodurch der steile Widerstandsanstieg zu bedeutend
hohe-rer Geschwindigkeit hinausgeschoben wird, sondern auch der Stromungs- und Druckverlauf zum Vorteil beeinflugt,
was sich auf den unterhalb des steilen Widerstandsanstiegs liegenden Geschwindigkeitsbereich auswirkt. Lediglich im
Ballastzustand in diesem Bereich 0,15 < Fn < 0,19 ist die Wulstvariante der Ellipsoidform etwas ilberlegen.
Ein weiterer Vergleich zwischen den untersuchten Varian-ten lagt die Kurven der Gesamtwiderstandsbeiwerte in
Abb. 4 und 5
erkennen. Diese Beiwerte gelten jeweils fiir die GroiSausfiihrungmit L
120 m. Werden die Widerstinde auf noch graere Abmessungen, wie sie bei dieser Volligkeit iiblich sind, extrapoliert, so verbessert sich die Widerstandsverringerung nods mehr.Die genauen, prozentual ausgedriickten Widerstandsver-besserungen der drei Vergleichs-Bugvarianten gegeniiber der Ausgangsform sind
in Abb. 6
aufgetragen. Der Verlauf der Kurven zeigt, dal?. im Vollastzustand der Wulst gene-rell den Widerstand gegeniiberder Normalform" um
etwa 6 Prozent verringert, wahrend die Ellipsoidform-Varianten giinstiger a.bschneiden. Mit zunehmender Frotide-zahl wachst die Widerstandsverbesserung in diesem Fall
his
zu einem maximalen Wert von ca.
24 0/o, der beieiner Geschwindigkeit von 0,48 his 0,58 VB,a entsprechend
Fn = 0,219 bzw. 0,193 erreicht wird der ersie Wert
ist der grogeren Wassertiefe zugeordnet.
In Ballastfahrt hingegen verringert der Wulst den
Wider-stand im Bereich der Auslegungs-Froudezahl von Fn =
0,18 urn etwa 14 °/o und ist damit giinstiger als die Ellipsoidform. Allerdings bedeutet eine
Auslegungs-Froude-zahl von Fn = 0,18 im Vollastzustand unter
gung der üblich erreichbaren Gesdiwindigkeitssteigerung infolge der verminderten Verdringung, da8 in 60
°A-Ballast-zustand eine Froudezahl von Fn 0,19 bis 0,195 erreicht wird. Hier ist die Knickspantvariante aber sdion iiberlegen.
Mit zunehmender Geschwindigkeit wichst auch hier die Wiclerstandsverbesserung bei den Ellipsoidformen. Auf
tie-ferem Wasser betragt der Gewinn 15 °/o
bei Fn = 0,21
und 19 °/o bei Fri = 0,22.
Die Gesdiwindigkeiten, beidenen die maximale Wider-standsvermindenmg bei den Vergleichsvarianten auftritt,
20 AS o4 9, aLc.. VIA
MUM
MIN
EMMA
MEI
ao o)0 nri c, .4 Onorfferm nyhEligrnast 029 011 420 422Abb. 4: Widemtand Im VollaMmistand T = 6,68 m Ormtbent folf &was, WI37709017h XtxXepcxxon 4155.Thigforns Itnidispolint O 25Orn 712.7 IX X e;111.2 Oben: Abb. 6: Prozentuale Leistungselneparung bezogen auf Grund-formwerte
Redits:
Abb. 7: Froudesche Tletenzahlen, bel denen die maximal° WIderstands-verrnInderung auftrItt In AbhangIgkeIt vom Wasserhahenverhaltnle clap. Bugform - - - Bugwulst Klammerwerte far KnIdcepanten 46 45 419
Abb. 5: Widerstand Im Ballastzustand T = 4,14 m - Volastruslarat &Mantilla* 0)43 &cox= Rueasptolen w 53% ts 0.B5P 04.11.43errn Kniclisponfen '43 %IN)/
tairms.
RENE
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OMEN
45 % (252) 14010302grataral 49%jot als Froudesche Tiefenzahl für verschiedene Wasserhohen bzw. Tiefginge in Abhingigkeit vom Wasserhohenverhaltnis in Abb. 7 aufgetragen. Die eingetragenen Werte geben den prozentualen Gewinn an. Wie ersichtlich, ist der Verlauf
des maximalen Gewinns, der bei der Ellipsoidform
wesent-lich hoher jot, zu hoheren Geschwindigkeiten verschoben. Die Widerstandsverminderung, auch bei sdmelleren Schif-fen mit ihnlicher Bugformgebung, diirfte vorteilhafter
aus-fallen.
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Grselnoirdigkeitsablall aid&chef,'Moser
Sclapplalung tanks',
I..Ii
...
40 455 455 025 017 470 477
Abb. 10 und 11: Propulsionsgthegred, Sog, Nachstrom und Giltegrad der Anordnung
Abb. 8 links zeigt die bei konstanter Leistung
erreich-baren Geschwindigkeitssteigerungen der vier Varianten bei verminderter Wasserverdringung. Im Ballastzustand ist die Geschwindigkeitssteigerung auf flachem Wasser
als auf tieferem. Das gilt fiir alle vier Varianten. Am
giinstigsten liegt hier die Wulstvariante.
Der Verlauf des Geschwindigkeitsabfalls bei konstanter Schleppleistung iiber flacher werdendem Wasser ist in Abb. 8 rechts dargestellt.
4.2 Leistungsmessungen
Die vom Modell auf die Grogausfiihrung umgerechneten Wellenleistungen sind mit dazugehorigen Propellerdrehzah-len iiber Geschwindigkeit fiir die vier Versuchsvarianten (bier aus Platzgriinden nur fur eine Wasserhohe) in Abb. 9
aufgetragen worden. Der Reibungsabzug bei den Propul-sionsversuchen vrurde nadi ITTC 1957 bestimmt.
Der auf die Ausgangsform bezogene Prozentual-Lei-stungsgewinn der drei Vergleichsvarianten ist
in Abb. 6
unten aufgetragen. Auch hier zeigt sich, dal. die Ellipsoid-bugform dem Bugwulst ilberlegen ist. Auf tieferem Wasserbringt der Anbau eines Bugwulstes eine
Leistungseinspa-rung von 5,0
bis 8,0 °/o, wihrend auf flacherem Wasserdieser Vorteil ganzlich verschwindet. Hingegen zeigen die beiden Ellipsoidbugausfiihrungen mit zunehmender Ge-schwindigkeit einen wachsenden Leistungsgewinn. Auf h =
25;0 m ist die Leistungseinsparung bei der
Knickspant-variante 160/0 bei Fn = 0,18 und 24 °/o bei Fn -=- 0,20. Die vergleichbaren Werte fiir die Rundspantform sind 14,5 °/o bzw. 250/0. Auf flacherem Wasser ist der Gewinn
a 2117m 43 :5 Ii. 133071 er-711=211, Ortrentrnt "'" .oreone
eab &Worm Randapenha
0191,11451112 laawspaalan
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475 an an an 4M OA 070 4" re,
Abb. 12: Seltenaufnahme der Modelle
h = 1,0 m, T = 0,2665 m, v = 1,45 m/s, FnL = 0,21, Fnh = 0,46
Von oben nadi unten:
Widerstandsvemuch: M 666 Grundform ohne Bugwulst Widerstandsversudu M 731 ellIp. Bugfonn KnIckspanten Propulslonsversudt: M 666a Grundform mit Bugwulst Propulsionsversuch: M 721 eillp. Bugforrn Rundspanten
-4, asox...= 41 45 21 42
anf5nglich niedriger, steigt jedoch mit zunehmender Ge-schwindigkeit steiler an als auf h = 25,0 m, was auf die
effektive, dimpfende Wirkung der relativ starkeren Wellen-bildung auf dieser Wasserh8he zuriickzuffihrcn ist.
Die Ergebnisse der Messungen hinsichtlich von
Propul-sionsgiitegrad, Sag uncl Nachstrom sind in den Abb. 10 und 11 iiber der, Geschwindigkeit aufgetragen.
4.3
Vergleich der Seitenaufnahmen
Urn das Wellenbild bei den verschiedenen Bugformen
vergleichen zu ki5nnen, wurden von den fahrenden Model-len bei vergleichbaren Geschwindigkeiten Seitenaufnahmen gemacht. Auszugsweise ist in Abb. 12 oben die Knick-spantvariante der Ausgangsform fur den beladenen Fall im Widerstandsversuc:h gegeniibergestellt, unten die Rundspant-form gegeniiber der Wulstvariante auth fiir den beladenen Fall, jedoch im Propulsionsversuth.
Der Vergleich dieser sowie der hier nicht beigefiigten
Seitenaufnahmen mit Wellenbild lä& die bessere
Umstro-mung der Ellipsoidform erkennen. Das bei der
Ausgangs-form, gleich ob mit oder ohne Wulst, vorhandene
Wellen-tal am Bug sowie der Wellenberg der Sthulter werden bei
den Ellipsoidausfiihrungen stark abgeflacht. Die erhebliche Widerstandsverringerung im Bereith des , steilen Widerstands-anstiegs ist auf diese bugwellenclarnpfende Wirkung
zuriick-zuffihren. Der Bugstau bleibt jedoch fast unverindert.
Der Anbau eines vorspringenden, in Spanten keilfOrmigen Wulstes an dieser Bugform eine giinstige Beeinflussung der brechenden Bugwelle erwarten und diirfte dariiber
hin-aus zum besseren Verhalten des Sthiffes im Seegang bei-tragen.
4.4 Betrachtung fiber FlachwassereinfluE
Die Versuche sind im graen Tank der VBD auf zwei
bziv. deei Wasseehohen durthgefiihrt worden, um den Ein-flu13 der FahrwaSsertiefe bzw. des Wasserhohenverhiltnisses auf Wideestarid una Leistung zu erfassen. Wegen der rela-tiv niedrigen Geschwincligkeit, die dieser Volligkeit zuge-ordnet ist, bieibt jedoch der untersuchte GeschWindigkeits-bereith xtif der gri513ten Wasserhohe h = 1,0 m (entspre-chend h 25,0 m in Natur) unterhalh der Froudeschen Tiefenzahl von Fru, = 0,5. Man kann somit annehmen,
fa c ts (Schlufi von Seite .826) 2nd International .Tug Conference
Die in London gerade zu Ende ge-gangene Vortragsveranstaltung fiber Schlepper, ihre Antriebe und ihren
Ein-satz wurde von Fachleuten aus vielen Landern und aus alien Richtungen
be-sucht. Die Vortrage fanden em n sehr lebhaftes Echo, die Diskussionen waren erfreulich sachbezogen.
Die Tatsache, dal?. Schlepper mit den steigenden SchiffsgroBen nicht nur
im-mer grtifiere und damit teurere
Ein-heiten weeden, sondern auch immer noch mehr an Bedeutung und an Ver-antwortung fiir die gesamte Schiffahrt gewinnen, wurde in -der Skala der Bei-trage deutlich, auf die wir noch
zuriick-kommen; die heute für leistungsfihige Schlepper erforderliche Ausrfistung stellt den Konstrukteuren laufend neue Auf-gaben ; der Schlepper-Reeder legt mit
der richtigen Einschfitzung des erforder-lichen Schiffstyps, dessen Antrieb und dessen Ausrilstung sein Geschfift mehr als je fest, weil die vielfiltigen
Auf-gaben zur Spezialisierung zwingen.
Orientierung iiber
das Angebot und
iiber Entwicklungen, die fiir die
Be-trachter somit zwingend notwendig ivird, wurde wihrend der Konferenz in
London auf erfreulich hohem Niveau
geboten, so 613 die Absicht, 1973 eine weitere Vortragstagung zu starten, dem Bedarf entgegenkommt.
Auch Maschinenbau besorgt
Der Prasident des Vereins Deutscher Maschinenbau - Anstalten,
H. Rupf ,
3.1113erte sich in Hamburg besorgt fiber
die zunehmende wirtschaftliche Ab-schwfichung, die sich im Maschinenbau in einem Riickgang des Auftragseingangs im dritten Quartal 1971 urn 12 °/o
ge-geniiber dem Vorjahr zeigte.
Die Maschinenbauindustrie der
Bun-desrepublik hatte an unserem
Gesamt-export einen Anteil von etwa 20 °/o; die jetzt festzustellenden Riickginge in der Auslands-Auftragserteilung infolge der Kalkulationsunsicherheit nach der Will-rungsfreigabe sind durch erhi5hte In-landsauftrige nicht auszugleithen.
Gefahr fiir die internationale
Wett-bewerbsfahigkeit besteht fiir die
Ma-dal 3 der Flachwassereffekt sehr gering ist und die hier
ermittelten Versuthsergebnisse von denen auf tiefem 'Wasser nur geringfiigig abweichen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit berichtet fiber die Versuche zur Verringerung des Widerstandes eines v81ligen Seeschiffs-modells durch Anderung der Unterwasserbugform. Ffir die
Untersuchung wurde das vorhandene Modell der
BSRA-Serie mit Volligkeit 6 = 0,85 benutzt.
Es wurden Widerstands- und Leistungsmessungen mit zwei aus den bisherigen Entwiddungen in der VBD her-riihrenden ellipsoidformigen Bugausfiihrungen ffir zwei
LadefHlle auf zwei bzw. drei Wasserhohen durthgefiihrt.
Als eine weitere Variante wurde das Grundmodell mit
einem Bugwulst auch untersutht.
Die Gestaltung der ellipsoidanlichen Bugform mit dem
Grundsatz, die aus der ungestorten Stri5mung kommenden
Stromlinien moglithst allmählich im Querschnitt zu
ver-findern, bewirkt eine bessere Umstri5mung des Modells und damit eine erhebliche Herabsetzung des Widerstandes. Die von Rundspanten abgewandelte Knickspantvariante
em-father Bauart zeigt trotz der Knickkanten keinerlei
Nach-teile hinsichtlich der Umstromung. Irn Bereich der Aus-legungs-Froudezahl von Fn = 0,18 bis 0,195 ist diese
Bugform hauptachlich im Vollast-, aber auch im
Ballast-zustand dem Bugwulst Eberlegen und somit fiir die OBO-Carrier besonders gut geeignet.
Schrifttum
Luthra, G.. Widerstandsuntersuchung einer Seeschiffsmodellserie auf flachem Wasser, VBD-Bericht Nr. 596 (wird noch veroffent-licht)
Schmidt-Stiebitz, H., Untersuchung von Mitteln zur Dampfung der BugwelIe an Flachwasserschiffen, FB 895 des Landes Nordrhein-Westfalen
Schmidt-Stiebitz," H., Systematische Erfassung von ortlich am Schiff anzubringenden Stau- bzw. Unterdruck erzeugenden Ele-rnenten iWedcs Verringerung der Wellenhahe und damit des Wellenwiderstandes, Schiff und Hafen Nr. 9/1960
Taniguchi, K. Baba, E., A New Component of Viscous Resistance Measured by Wake Survey, Cohtribution to 12th I.T.T.C., Rome
(1969)
Eckert, E. Sharma, S.D., Bugwaiste far langsame, vallige Schiffe STG-Vortrag 1970
schinenbaubranche wie ffir andere, exportintensive Zweige, durch die Frei-gabe des DM-Wechselkurses ebenso wie durch die Kostenexplosion, so da.8 man der neuen Lohnrunde mit betrachtlicher Sorge entgegensieht.
3,76 Mio tdw neue
ContEdnerschiffe
199 Spezialschiffe ffir den kombinier--ten Verkehr (mit einer
BehHlterkapazi-tat von 300 ISO-Containern je Schiff und mehr; ohne Barge-Carrier) befinden
sich laut Mitteilung des Instituts fiir Seeverkehrswirtschaft, Bremen, am 31.
Juli 1971 bei den Werften in 15
Lan-dern der Welt im Bau oder in Auftrag; 24,7 °/o davon = 45 Schiffe mit 927 000 tdw werden in Deutschland gebaut von
8 Werften. An erster Stelle hiervon steht nach wie vor der. Bremer Vulkan,
der einen Anteil von 11 Schiffen rriit 303 600 tdw hat.
Von diesen in Deutschland zu bauen-den Containerschiffen sind die meisten fiir auslindische Reeder bestimmt, nam-lich 88,4 °/o = 26 mit 820 200 tdw.
Berechnungsverfahren der
Mantivrierfahigkeits-Charakteristiken von Schubverbanden
.1. Einleitung
Die Entwicklung des See- und Landverkehrs sowie die Suche nach neuen wirtschaftlicheren und moderneren Losun-gen ist fiir die schnelle Entwicklung der Binnenschiffahrt in den letzten zwanzig Jahren von entscheidender Bedeutung gewesen. Die Schubschiffahrt wurde eingefiihrt, die ver-glichen mit Schleppschiffahrt und den Selbstfahrern
wirt-schaftlicher und moderner ist.
Am wirtschaftlichsten erweisen sich grofie Schubverbinde,
iiber deren GröIe jedoch die Eigenschaften der Wasser-straKe sowie die Einhaltung der Verkehrssicherheit entschei-den. Im Zusammenhang damit taucht das Problem des Ent-wurfs der Ruderanlagen auf, urn die Wirtsthaftlichkeit einerseits und die Betriebssicherheit andererseits zu gewihr-leisten.
5cAubverbancl I
T 95,5rn2 AR 4.0,725rnz
Abb. 1
Da sich die Schubverbande mit Riicksicht auf ihre
MaK-verhaltnisse und die Schiffsformen grundatzlich von den See- und Binnenschiffen unterscheiden, lassen sich die bisher erarbeiteten Verfahren zur Berechnung der Manovrier-Chara.kteristiken nicht direkt auf Schubverbande anwenden. Schwierigkeiten einer. analytischen Erfassung der Steuer-fihigkeitsprobleme von Schubverbanden konnen mit Hilfe von Modellversuchen gelost werden. Beachtenswert ist nur die Abartigkeit graer Schubverbinde, wie sie auf den WasserstraKen der USA, UdSSR und Westeuropas (Rhein) eingesetzt werden, im Verhiltnis zu kleinen Verbinden, die für schrnale 'Wasserstragen mit flachem Fahrwasser und star-ken Flufikriimmungen vorgesehen sind.
linter Beriicksichtigung der vorstehenden Anmerkung wird folgendes Ziel in dieser Arbeit verfolgt: die
Ausarbei-tung einer Methode zur Bestimmung der Manovrier-Cha-rakteristiken von Schubverbanden sowie die Verbesserung der Manovrierfihigkeitskoeffizienten in der Entvrurfsphase
durch die Festlegung des quantitativen und qualitativen Einflusses der einzelnen Kennwerte von Ruder- und
An-triebssystemen auf die Manovriereigenschaften. Zur Errei-chung dieses Zieles wurde eine Analyse der bestehenden empiristh-analytischen Verfahren zur Bestimmung von Manovrierfihigkeits-Charakteristiken der Schubverbande und eine Serie von Versuchen zur Bestimmung der Koeffizienten fiir die Li3sung von Bewegungsgleichungen durchgefiihrt.
2. Analyse der zur Berechnung der Manovrierfahigkeiten von Schubverbinden angewandten Methoden
Als Ergebnis durchgefiihrter Beredinungen der ManovrierfahigkeitsKennwerte mittels der Methoden von P e r
-Von Dr.-Eng. S. Nawrocki, Gdansk-Wrzeszcz
schi tz
[1] und Sobolev .[2]
erhielt manManovrier-Charakteristiken der Verbinde, die betrachtlich von den in Modellversuchen ermittelten Werte abwichen. Die hier
angefiihrten Methoden von Persc hi tz und Sobolev
verwenden Koeffizienten der hydrodynamischen Krafte und Momente des Schiffsrumpfes, die nur für bestirnmte
Schiffs-typen brauthbar sind, d. h. die Methoden sind nur auf einen verhaltnismgig engen Bereich von Schiffsformen und Ruderanlagen-Kennwerten anwendbar. Durch die _auf dem Diagramm in Abb. 6 dargestellten
Manovrierfihigkeitskenn-werte wird festgestellt, daK die Methode von Sobole
die auf der Theorie eines Ruderblattes mit kleinem
Seiten-2 .T
verhiltnis
=
gegrandet ist filr die Berechnung der'L
Manovrierfihigkeits-Charakteristiken der Sthubverhinde un-geeignet ist, angesichts der zu groKen Divergenzen und der zu weitgehenden Vereinfachung der Voraussetzungen.
Die Methode von Per schitz dagegen kann zur
Be-stirnmung der Drehkreis-Charakteristiken von Schubverbin-den angewendet werSchubverbin-den, wenn die Schiffsrumpfkoeffizienten der hydrodynarnischen Krifte und Momente Cyl, Cy2, CQ1, CQ2, die zur Losung der 13ewegungsgleichungen fiir den sta-tionaren Drehzustand
mi
Cy1 /3 + Cy2 E [a
6 (
LRS2)] = oC4:41 /3 CQ2 S2 + ELR [a (
LR (2)] = 0
sowie die Kennwerte der Ruder- und Antriebsanlagen, welche den Schubverband kennzeichnen, ermittelt und
ein-gefiihrt werden. Einige dieser Kennwerte sind fiir
Schub-verbinde charakteristisch, sie fehlen bei konventionellen Seeschiffen. Diese Kennwerte sind folgende: gegenseitige Beeinflussung der Schubbootruder bei Mehrflichenruder-systemen, K.opplungsart der Ruder, Einflu8 des
Schubboot-bodens auf die Ruder, Anordnung der Vor-Propellerruder
im Verhaltnis zum Propeller, Abstand der Wellenleitungen
bei zwei Propellern, Wirkung der Vor-Propellerruder
die Riickwartsfahrt [5]. Der EinfluK mancher
Ruderanlagen-Kennwerte ist in Gestalt von Koeffizienten in 'der Formel fur die Leistungsfahigkeit der Schubbootruder erfafit und
der iThrigen in Form von Entwurfsempfehlungen.
Als Manovrierfihigkeits-K.ennwerte werden folgende Gra-Ben angenommen: der dimensionslose Man8vrierfahigkeits-Koeffizient Dc/L, das ist das Verhaltnis des Drehkreisdurch-messers irn stationiren Drehzustand zur Schiffslinge, der dimensionslose Koeffizient des Geschwindigkeitsabfalls im Drehkreis
V5/IT = (De/L), die Drehkreiszeit t,
t,
v V,L D,
sowie der Driftwinkel
Die Kursstabilitats-Kennwerte sind:
t dimensionslose Schlingelperiode TL
und der ebersthwingwinkel
3. Ergebnisse der Maniivriermodellversuche mit Schubverbinden
Manovrierversuche sind an 6 Modellen (siehe Abb. 1)
mit den folgenden Quotienten:
L/B = 6,8 13,2 13/T = 5,6 11,8
T/L = 0,0101 0,0258 durchgefiihrt worden.
Als Ergebnis der durchgefiihrten Experimente sind Man8-vrier-Charakteristiken konkreter Verbande sowie Resultate
L - 557,7e 4. 0,77,1z Schubverband IL
L.T. 81,4m2 A.- 4.08
