Die manövrierdaten der Hamburgischen schiffbau Versuchsanstalt

26 NOV. 1980

ARCH! EF

der Stral3e 164

Hamburg 60

Lab.

v.

Scheepsbouwkunde

Technische Hogeschool

Delfi

HE

SCHIFFBAU-VER

CHSANSTALT

G.m. b. H.

DIE MANOVRIERDATEN DER

HAMBURGISCHEN SCH IFFBAU

-VE RSUCHSANSTALT

rix

ericht Nr. 1500

Oktober 1975

DIE MANöVRIERDATEN DER HAMBURGISCHEN SCHIFFBAU-VERSUCHSANSTALT

I nha it

In 52 Diagrarnmen werden die charakteristischen SteuergröBen

des

Standardmanövrierversuches nach KEMPF für verschiedene Schiff

s-typen dargestelit. Dieses statistische Material entstarnmt

Modeliversuchen und Bordmessungen und gilt für den beladenen

Zustand der Schiffe.

Das zeitliche Manövrierverhalten ist in dimensionsloser

Dar-stellung angegeben. EingarigsgröI3e in die Diagramme ist die

dimensionsiose Geschwindigkeit vi fg

Lpp (FROUDE-Zahi).

Mit den Diagrammen ist es moglich, die Ergebnisse neuer

Modeilversuche zu beurteilen, insbesondere jedoch hierbei

evti. Anomalien feststellen zu können und daraus die

kon-struktiven Konsequenzen bereits im Projektstadium zu ziehen.

Hamburg, 9. Oktober 1975

HAMBURGISCHE

SCHIFFBAU-Der Bearbeiter:

VERSUCHSANSTALT G.m. b . H.

Der D

ektor:

DIE MANOVRIERDATEN DER HAMBURGISCHEN SCHIFFBAU-VERSUCHSANSTALT

Das Schiffsruder, hydrodynamische und ökonomische Aspekte

Die Lateralfläche des Schiffsruders ist im vergleich

zu der

Unter-wasseriateraifiäche des Schiffes sehr klein, nur etwa 1,5 bis 2,0

Prozent des Unterwasserlateraiplans. Von der sinnvollen Gestaitung

des Ruders und der zweckmäl3igen Auswahl von maximalen Ruderwinkein,

der Ruderstelizeit und ggf. von festen, angrenzenden Bauteilen

hängt es ab, ob das Schiff in alien denkbaren Einsatzfäilen das

erwünschte, zuveriässige Steuerorgan ist. Viele Koiiisionsfäile

ermunterten nationale und zwischenstaatiiche Sicherheitsorgane,

sich diesem Themenkompiex in zunehmendem MaSSe zu widrnen.

In die Uberlegung zu einern

optimairuder

_{spielen im wesentlichen}

foigende Einfiul3gröBen hinein:

die durch Gillung und Basisabstand baulich mögliche Hdhe,

die von der Ruderart abhängige, zweckmäf3ige Rudergrdi3e im

Hinblick auf den EinfluJS des geometrischen oder effektiven

Seitenverhältnisses auf die Ruderkräfte,

der Ruderwinkel, bei weichem Saugseitenabldsung auftritt

in Abhängigkeit vom Seitenverhältnis und der Profilart,

Erhöhung des effektiven Seitenverhältnisses und damit

Ver-gröl3erung des Ruderkraftgradienten durch eine feste

Gillungsflosse,

der im Hinblick auf die Druckverteilung zweckmäf3ige

Lateralflächenzuschnitt des Ruders,

die evtl. Wahi eines übergroi3en Ruderwinkelbereichs bei

Rudern mit kleinen Seitenverhältnissen,

der mögliche Einsatz von strömungsbeeinflussenden Mal3nahmen

wie Kiappenruder

und Ruder mit Vorflügeln oder Rotoren.

Es 1st häufig beobachtet warden, daB sich eine VergröBerung der

Ruderfiäche durch eine Veriängerung nur wenig oder gar nicht in

einer Verbesserung der Manövriereigenschaf ten niederschlägt.

Diese Erscheinung ist auf den EinfluB des Seitenverhäitnisses

zurtickzufUhren. Auf der anderen Seite lassen sich bei geeignetem

-2-Zuschnitt der Lateralfläche, bei

_{einem geeigneten Profil oder}

einem Ruder mit strömungsbeeinflussenden

_{Mal3nahmen mit einem}

kleineren Ruder (und darnit einem

_{gUnstigeren Seitenverhältnis)}

bei gleichen oder besseren

_{Manövriereigenschaften foigende}

Vor-teile erzielen:

geringerer Anhängewiderstand und damit em

Propulsionsgewinn,

geringere Ruderschaftmornente und Ruderbiegemomente,

Verringerung des Randwirbels

an UK-Ruder und Vermeidung

von Rudersohienkavitation,

Ersparnis an Stahlgewicht und Rudermaschinengrdi3e,

gröi3ere Effektivität kleiner Ruderwinkel und damit

bessere Kursfahrt des Schiffes,

gröi3ere Wirksarnkeit übergrol3er Ruderwinkel für

_besondere

Einsatzzwecke des Schiffes und Notmanöver.

Urn eine entsprechende Gestaltung des Ruders

_{zu ermöglichen, sind}

u.a. Modeilversuche erforderlich. 1st das Modell

von

Propulsions-versuchen ohnehin in der Versuchsanstalt vorhanden,

_{stehen die}

Kosten für derartige Modeliversuche in gar keinem Verhältnis zu

den erzielbaren Vorteilen, wie moglichen Kostenersparnissen für

die Bauwerft und einem für die Schiffsleitung

_{besser zu}

handha-benden Schiff.

Der Standardmanövrierversuch von KEMPF und die

_{charakteristischen}

Steuergröi3en, die hieraus zur Beurteilung der

Manövriereigen-schaf ten gewonnen werden können.

Als Standardversuch für die Beurteilung der

Manövriereigenschaf-ten hat sich der von G. KEMPF eingeführte

_{Z-Manöver-Test bewährt,}

der nicht nur tiber die Anschwenk- und Dreheigenschaften

_des

Schiffes, sondern auch tiber die Sttitzeigenschaften

_{Auskunft gibt.}

Dieser bekannte, reproduzierbare Manövrierversuch

_{ist auch in den}

neuen ITTC-1975-MANOEUVRING TRIAL CODE

1)

_{aufgenornmen.}

Nachstehendes Schema zeigt diesen Versuch, d.h. den Kursverlauf

als Funktion des Ruderwinkels 6R und die charakteristischen

Steuergrol3en, die hieraus gewonnen werden können.

1)

_{Proceedings of the 14th ITTC, Ottawa 1975, Report of}

Manoeuvr-ability Committee, Appendix 1.

Back-bord

iLl

10

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Steuer-

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/ Kurswjnkel

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Ruder-winkel

4

Schema des Standardmanövrierversuches nach KEMPF

Definitionen

Anschwenkzeit ist die Zeit yam ersten Ruderlegen bis

zu dern Augenblick, wo das Schiff urn den Winkel

i\Jf

e

a

nach Steuerbord abgewichen 1st. Hier wird das Ruder

auf die Ruderlage 6R an Backbord gelegt.

Stützzeit ist die Zeit, urn die das Schiff nach dem

t

Legen des Gegenruders bis zum Stilistand der

Drehbe-tB

_{wegung irn alten Drehsinn weiterschwingt.}

tiberschwingwinkel ist der Winkel, urn den das Schiff

nach dem Legen des Gegenruders irn ursprtnglichen

Dreh-sinn weiterschwingt.

Die Drehgeschwindigkeit 4t (°/s) wird fUr das

Backbord-IdrehmanUver

des Schiffes angegeben, wenn das Schiff

den Ausgangskurs durchläuft.

Ausweichzeit. Dieser Vorgang ist die Zeit vom ersten

Ruderlegen, also yarn Beginn des Manövers bis zu dem

Zeitpunkt, in dern das Schiff nach anfänglicher

Steuer--4

/

/

-4-f) Voile Kursschwingung ist die Zeit bis zum ersten,

gleich-T

sinnigen Durchgang der sinusförrnigen Gierbewegung durch

den Anfangskurs.

Wird der Kurswinkel

LJ,

bei weichem Gegenruder geiegt wird,

konstant

=

100

_{gehaiten und der Ruderwinkel}

_{in kieinen}

Schritten geändert, iassen sich die charakteristischen GröI3en

des Z-Manövers in

Querkurven

ais Funktion des Ruderwinkels

darsteiien. Bei der Untersuchung einer Rudervariante kann man

durch Gegenübersteilurig dieser Querkurven unmittelbar erkennen,

wie sich die Variante in den verschiedenen Manövriereigenschaften

widerspiegeit. Es bieibt dann nur noch die Beantwortung der

Frage, ob die ermittelten Steuereigenschaften typisch für das

untersuchte Schiff sind, oder ob irgendweiche Anornalien

existie-ren;

Sind z.B. die Stfltzeigenschaften zu schlecht, die Anschwenkzeiten

zu lang und möglicherweise die Drehgeschwindigkeit zu klein?

Sind die Drehgeschwindigkeiten und die tJberschwingwinkel

unge-wöhnlich groB? Sind in ietzterern Falle ebenfalls die StUtzzeiten

zu lang, bedUrfte das Schiff stUtzender Lateraiflächen im

Hin-terschiffsbereich.

Dimensionslose Gröl3en der Manövrierdaten

Urn feststeilen zu können, ob die Manövriereigenschaften eines

Schiffes wesentlich von den typischen Eigenschaften abweichen, bedarf

es statistischer Daten eines möglichst groBen Koliektivs in

dimen-sionsloser Darsteilung. BRIX

2)

hat 1972 vier dirnensionslose GröBen

und die Absolutbeträge der Steuerbord-Uberschwingwinkel

in

einer Statistik vorgeiegt. Dieses Material wurde inzwischen in

52 Diagrammen auf den neuesten Stand gebracht und auf särntliche

charakteristischen GröBen des Z-Manöver-Tests erweitert, die als

2)

_{Jahrbuch der SCHIFFBAUTECHNISCHEN GESELLSCHAFT, 66. Band 1972}

I

bordschwenkung rflckdrehend wieder durch den

Anfangs-tA

_I

_{kurs schwingt. Kurz nach diesem Punkt ist die}

P

-5

Funktion der dirnensionslosen Geschwindigkeit (FROUDE'sche Zahi)

F

_n

(-) = v /

_g

Lpp

dargesteilt sind.

Mit v (mis) = Schiffsgeschwindigkeit, L (m) = Schiffslänge

zwischen den Loten handelt es sich urn die folgenden

dimensions-losen Gröl3en:

Das statistische Material umfaBt ferner die Absolutbeträge der

Uberchwingwinkel und den Näherungswert des Verstärkungsfaktors K

(us) (average K) der NOMOTO'schen Steuergleichung.

Aile Diagramme gelten nur für den beladenen Zustand und eine

Ruderleqezeit tR = 28 s für

_4d4R

65° Ruderwinkeländerung,

auBer bei Kleinschiffen, wo die Ruderleqezeiten wesentlich

ge-ringer sind und beträchtlich streuen.

Dieses statistische Material erlaubt es, auf Grund von

Modeli-versuchen und/oder Bordmessungen, die Manövriereigenschaf ten des

Modells bzw. Schiffes einzuzeichnen und mit den Eigenschaften

typ-ähniicher Schiffe zu vergleichen und zu beurteilen.

charakteristische Gröi3e

Formel

Diagramm Nr.

dimensionslose Anschwenkzeiten

A=t

_a

v/L

1

-

6

dimensionslose Steuerbord-

_B=ts

v/L

7

-

12

StUtzzeiten

dirnensionslose Backbord-

C='.L/57,3v=r'=L/R

13

-

18

Drehgeschwindigkeit

dimensionslose voile

Kurs-schwingung

dimensionslose

Backbord-SLF=T

v/L

D=tB

v/L

19

-

24

35

-

40

StUtzzeiten

dimensionslose Ausweichzeiten

_E=tA

v/L

47

-

52

charakteristische Gröl3e

Diagrarnm Nr.

Steuerbord-tJberschwingwinkel

(°)

25 - 30

Verstärkungsfaktor

K*

(us)

₃₁

_{- 34}

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Containersch. Kutter e Massengutschiffe >50 000 t Frachtschlffe <50000 t A

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Bagger Schiepper, Schnellfrachter, Kutter Containersch. Massengutschiffe > 50 000 t c _{Frachtschiffe o 000 t} A

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A

Bagger 0,2 F

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o Schnellfrachter, Containersch. m Schiepper, Kutter

A

Bagger 0,3 Massengutschlffo 50000 t c Frachtschlffe < 50 000 t 0,4 0,5 12 Massengutschiffe > 50 000 Frachtschiffe < 50 000 t 11

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Schnellfrachter, Contalnersch. Schiepper, Kutter

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Schnellfrachter, Contalnersch. Massengutschiffe > 50 000

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25 20 15 10 5 0 25 20 15 10 5 0 Fn (-) o Schnellfrachter,Containersch. ?assengutschiffe > 50000 ₄₆ Schlepper,Kutter Frachtschiffe 50000 t A Baqger 0,2 En (-)

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