Rollzeitmessung und stabilität - Ergebnisse von 65 kombinierten rollzeit- und krängungsversuchen zur bestimmung des f-wertes der rollzeitformel

Rolizeitmessung und Stabilität

Ergebnisse von 65 kombinierten Rolizeit- und

Krängungs-versuthen zur Bestimmung des f-Wertes der Rolizeitformel

H. T h o d e. Lübeck Allen Bemühungen dur für die Schillssitherheit

zustän-digen Stellen zum Trotz ereignen sich immer wieder Kcnterunfälle von Küstenmotorschiffen. Dabei handelt es sich - von wenigen alten Schiffen abgesehen - nicht um Mängel in der Bauart. sondern um Fehler hei der Beladung. Verhängnisvoll ist, daß diese Fehler im all-gemeinen nicht unmittelbar erkennbar sind, sondern meistens erst nach dem Unfall aufgedeckt werden. Von allen zur Messung der jeweiligen Betriebsstabilität vorgeschlagenen Methoden hat sich die Rollzeit-methode" gerade für kleine Schiffe als besonders ge-eignet erwiesen, weil sie mit geringstem Aufwand an Meßgerät und Rechnung ausreichend genaue Stabilitäts-werte in kürzester Zeit zu liefern vermag.

Eine gewisse Unsicherheit der Rollzeitmethode lag bis-her noch in der unzureichenden Kenntnis der Ladungs-verteilung um den Sthiflsschwerpunkt, die durch den Faktor f ausgedrückt wird. Frühere Vcrsuche, diesen

Faktor rein rechnerisch zu ermitteln, haben keinen

Erfolg gebracht. Es sind darum bereits vor einigen Jah-ren systematische Krängungs- und Rollzeitversuche an einigen in Fahrt befindlichen Küstenmotorschiffen durch-geführt worden, um genauere f-Werte zu gewinnen. Da

die Zahl der seinerzeit untersuchten Schiffe aber zu

klein war, um eindeutige Ergebnisse zu erreichen, hat

sich Obering. Thode der Mühe unterzogen, weitere

65 Küstenmotorschiffe zu untersuchen.

Wegen der großen Bedeutung dieser Versuche für die Sicherheit der Küstenschiffahrt hat der Bundesminister für Verkehr dafür eine finanzielle Zuwendung gewährt. Hamburg, im Juli 1965

Dr. Joh. Sc h o 1 y i n Ministerialrat

beim Bundesminister Ir Verkehr

Mangelnde Stabilität

tritt am häufigsten bei kleinen

Frachtsthifien mit Decksiadung auf. Seit dem Neubaubeginn nach dem Kriege sind auch für diesen Schiffstyp

Stabilitäts-unterlagen allgemein vorhanden und vorgeschrieben, wie sie vorher schon bei größeren Schiffen selbstverständlich waren 16]. Als weiterer Schritt muß aber unbedingt, nicht nur wie bisher vereinzelt, sondern auf jedem Schiff, die

Stabilitätskontrolle im Bordbetrieb folgen.

Seit etwa vier Jahren hat die Sec-BG in ihrem

Merk-blatt für die Anwendung der Stabilitätsunterlagen auf

Seeschiffen" [IO] die Rollzeitmessungen zur

Stabilitätskon-trolle empfohlen. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für kleine Frachtschiffe, die mit geringem Aufwand in

Rolischwingungen zu versetzen sind. Bei größeren Schiffen, die nicht im Hafen zum Rollen gebracht werden können, ist dagegen der Betriebskrängungsversuch oder die Momenten-rechnung zweduniißig. Für VorausbeMomenten-rechnung der Stabili-tat ist immer die Momentenrechnung erforderlich. Es ist in

früheren Jahren, etwa bis zum letzten Krieg, häufig Kritik

am Rollzeitmel3verfahren geübt worden. Diese Kritik war

oft nicht unberechtigt, da man damals den Trägheitsradius

für die Rollzeitformel noch nicht genau genug im voraus

be-stimmen konnte. Erst durch die besonders gelagerten

Ver-hältnisse des letzten Krieges gelang es G. Weiss, die allge-meine Brauchbarkeit des Rollzeitmeßverfahrens zur Stabi-litätskontrolle unter Beweis zu stellen [15).

Das umfangreiche Versuthsmaterial von Weiss ging am Ende des Krieges größtenteils verloren. Auch hätte dieses Material für die heutigen modernen Schiffe keine Gültig-keit mehr gehabt. Es mußte durch eine genügende Anzahl von kombinierten RoUzeit- und Krängungsversuchen, die schon vor einigen Jahren begonnene Statistik der f-Werte HANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Hafen - 102. Jahrgang - l95 - Nr. ia

für unsere heutigen Schiffe so erweitert werden, daß mit

genügender Sicherheit der jeweilige richtige f-Wert

ausge-wählt werden kann. Diese Aufgabe dürfte für die

Schiffs-gruppe der Kümos" als nahezu gelöst betrachtet werden.

Obwohl keine grundsätzlichen theoretischen Schwierig-kelten bestehen, sind den Bemühungen, das

Massenträg-heitsmoment für Schiff, Ladung und hydrodynamische Zu-satzrnasse zu berechnen, wenig praktischer Erfolg beschle-den gewesen [15]. Bei dem derzeitigen Stand der Dinge ist Cs_{jedenfalls durchaus zu verantworten, die Einführung der} Stabilitätskontrolle durch Rollzeitmessungen im

Bordbe-trieb der ,,Kümos" voranzutreiben. Es gibt heute keine

ein-fathere, schnellere und gleichzeitig genauere Möglichkeit,

die Stabilität im Bordbetrieb zu ermitteln.

Weiter bleibt die Aufgabe, die Sthiffsführungen mit

die-scm Verfahren so vertraut zu machen, daß es nicht nur

richtig gehandhabt sondern auch als selbstverständlich an-gesehen wird, eine Stabilitätskontrolle laufend

durchzufüh-ren. Es sollte gefordert werden, vor jedem Auslaufen die

Rolizeit irs das Schifistagebuch einzutragen. Auch sollte

vor-geschrieben sein, daß eine Stoppuhr zum Schifisinventar

gehört. Das Siemens-Rollzeitrneßgerät ist ebenfalls sehr

ge-eignet, und die Einführung dieses Gerätes im Bordbetrieb

sollte stärker unterstützt werden.

Bei der Mehrzahl der kleinen Frachtschiffe wird heute noch keine Stabilitätskontrolle durchgeführt, die zu einem

zahlenmäßigen Stabilitätswert führt, nämlich zur Größe der metazentrischen Höhe.

Die hier beschriebenen Versuche zur Ermittlung des

f-Wertes sind in den vergangenen zehn Jahren von der

HSVA und dem Verfasser ausgeführt worden [7] [13] [15].

Tatkräftige Unterstützung gab schon bei den ersten

Ver-suchen der Vorsitzende des Verbandes der deutschen

Küstenschiffer, indem er sein eigenes Küstenmotorschiff Hanseat" zur Verfügung stellte. Diese bewährte Hilfe des

Verbandes hat bis zum heutigen Tag angehalten. In größe-rem Ausmaß als früher konnten die Versuche in den letzten

zwei Jahren durchgeführt werden, nachdem die Abteilung

Seeverkehr des Bundesverkehrsrninisteriums und die Oren-stein-Koppel und Lübecker Maschinenbau AG auch threr-seits das Versuchsprogramxn großzügig unterstützten. Nur diesem glücklichen Zusammenwirken von Schiffahrt,

Werft-industrie und Behörden ist es zu verdanken, daß die hier

veröffentlichten Ergebnisse vorgelegt werden können. Angeregt wurde dieses Versuchsprogramm vom Fachaus-schuß ,,Schiffssicherheit" der Sdsiffbautechnisthen Gesell-schaft unter der Leitung von Prof. Dr-Ing. Wendel. In dem

Arbeitsausschuß Rollzeitmessung, welcher von Dipl.-Ing.

Seelisch geleitet wird, ist neben dem Germanischen Lloyd

auch die See-Berufsgenossenschaft vertreten.

Versuthsdurchführung

Im Laufe der Zeit hat es sich als zweckmäßig

herausge-stellt, ein einheitliches Versucthsprotokoll aufzustellen.

Die-ses wurde zusammen mit dem Germanischen Lloyd

ent-wickelt. Darin sind auch Daten festgehalten, die später eine

weitere Auswertung ermöglichen. Da der 1-Wert in der

Rollzeitformel von Weiss

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MG= T)

nur auf die Breite bezogen Ist, dürften beispielsweise spä-tere Untersuchungen angebracht sein, ob auth andere

Laurenson hat dies mit seiner Formel

i- CVB+H8

in ebenfalls noch recht einfacherWeise vorgeschlagen. Die Formel von Kato

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oder auch die von Norrby erveiterte Kato-Formel benutzt

u. a. noch den Blockkoeffizientcn, den Flächenkoeffizienten des obersten durchlaufenden Decks, die Seitenhöhe und den mittleren Tiefgang.

Mit den Daten des Versuchsprotokolls ist es möglich. Ver-gleiche zu ausländischen Untersuchungen anzustellen, zum anderen sollte auch künftig weiter versucht werden, die

Ge-nauigkeit der MG-Vorausberechnung noch zu verbessern [31 [jt)15] [8) [9].

Das Versuchsprotokoll des Schiffes ,,BH" ist als Beispiel mit Tabelle i wiedergegeben.

Tabelle I

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f-

k/ertes

Zu den einzelnen Positionen der Tabelle i sei folgendes

erklärt;

BRT:

Aus dem GL-Reg. entnommen und durch Bordauskunft bestätigt.

Lpp, und H:

Aus den zur Verfügung gestellten Zeichnungen entnommen.

Aulbauten:

Bei Vorhandensein eines Aufbaues wie Back. Brücke, Poop oder

Quarterdeck sind die Höhen hA an Bord gemessen, eventuell auch

aus den Zeichnungen entnommen. Die Längen Fentsprechen der in

der Freibordkonventlon gegebenen Definition und sind aus dem GL-Reg. entnommen. Die Summe der Produkte t h dividiert

durch Lpp ergibt den Wert h'.

H':

H' H + h'.

Höhen der Decksiadung:

Die Hhe der Decksiadung ist an Bord gemessen, an unzugäng-liehen Stellen geschätzt. Die Summe der gemessenen Höhen

divi-diert durch die Anzahl der Mef3hôhen ergibt die mittlere Ladungs-höhe h . Die I,änge t ist die Länge der Decksiadung. Das Produkt aus h ' I dividiert durch Lpp ergibt den Wert h. Hierbei sind die

Freiräume wie Windenhäuser usw. nicht berücksichtigt.

Ii.

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Tanks:

Die angegebenen Tankfüllungen basieren auf Bordangaben. Die freien Oberflächen sind nicht berechnet worden, da die zur Ver-fügung stehenden Unterlagen hierfür meistens nicht ausreichten.

Ladung:

Die Angaben bei homogener Ladung in t à 1000 kg basieren auf

Bordangaben; ebenfalls die Angaben bei Holzin Standard oder

Fa-den. Diese Angaben sind als ausreichend genau zu betrachten, so-weit noch die voile Decksladung an Deck war. Bei zum Teil ge-löschter Decksladung sind diese Werte nicht mehr genau, sondern meist nur geschätzt. Die Standard- bzw. Faderigewichte sind durch Rückrechnung über die Verdrängung bestimmt. Die Gewichte der

Holziadungen können nur Zirka-Werte sein.

Die Laderauminhalte, entsprechend der Ladung grain oder bale, sind den zur Verfügung gestellten Unterlagenentnommen. Bei feh-lenden Angaben in den Zeichnungen sinddiese aus dem

GL-Re-gister entnommen.

Gewichte für Besatzung, Effekten und Stores beruhen ebenfalls

auf Bordangaben.

Die Gesamtzuladungen wurden durch Kontrollrechnungen mit dem bekannten deadweight oder der Verdrängungverglichen.

Tie f gänge:

Die Tiefgänge wurden aus Kontrollgründen soweit möglich an den vorderen und hinteren Ahmings und an der Freibordmarke auf

beiden Seiten des Schiffes gemessen. Um zuvermeiden, daß durch

eventuell nicht richtig angebrachte Tiefgangsmarken ein Fehler bei der Verdrängungsbestimmung entstehen könnte, ist für die Ver-drängungsbestimmung nur der gemittelte Tiefgang aus der Mes-sung an der Freibordmarke verwendetworden.

Windstärke:

Die Angaben über die Windstärke sind geschätzt. Neigungsmeßgeräte:

Bei den ersten Versuchen ist nur der Schiffko-Neigungsschreiber

verwendet worden, später wurde zusätzlich noch dasschreibencie

Krängungsmeltgerät E 11 (Neigungssextant) der Firma Kempf & Remmers verwendet. Vergleichsmessungen wurden mitdem

Navi-clin vorgenommen. Rolizeitmessung:

Hierbei ist vorwiegend der Neigungsschreiber verwendet worden,

wobei für jeden Versuch eine Zelteichung mittels Stoppuhr

durch-geführt wurde.

Neben der Messung mit dem Nelgungsschreiber wurden auch noch die Zeiten der Rollschwingungen des Schiffes mittels Stopp-uhr gemessen und bei Vorhandensein des Krängungsmel3gerätes

(Neigungssextanten) wurde mit dem daran montierten Fadenkreuz-Fernrohr der Umkehrpunkt beobachtet. So konnte der Genauig-keitsgrad dieser Messungen verbessert werden.

Bei einigen Versuchen Ist auch noch das

Siemens-Rollzeitmeß-gerät eingesetzt worden. Es handelte sich umVergleichsmessungen.

die besonders ausgewertet wurden und über dienoch besonders zu

berichten ist. Die Roilzeitergebnisse der Siemens-Geräte sind für

die Errechnung der f-Werte nicht berücksichtigt.

Krängungsgewicht. Verschiebeweg und Krängungsmomente:

Alle Angaben über Krängungsgewichte sind in t à 100e kg ange-geben. Die Verschiebewege sind in m und dieKrängungsmomente

In mt angegeben, auch wenn diese Dimensionen1m Protokoll nicht vermerkt sind.

Verdrängung:

Die Verdrängung wurde nach dem gemittelten Tiefgang aus der

Messung an der Freibordmarke ohne Berücksichtigung des vorhan-denen Trimma bestimmt. Sofern ein Ladeplan zur Verfügung stand,

ist die Verdrängung danach bestimmt worden. In den übrigen Fäl-len wurde die Verdrängung aus dem Kurvenblatt genommen. Nur In einem Fall standen keine ausreichenden Unterlagen des betr. Schiffes zur Verfügung, Für dieses Schiff wurde die Verdrängung

nach einem ähnlichen Schiff geschätzt.

MG:

Die Werte MGt1t und IvIGSIb sind Mittelwerte aus der Summe der Stb.- bzw. Bb.-Neigungen. Der Wert MGmittei ist der Mittelwert aus

alien Neigungen, jedoch sind für diese Mitteiwertbildungennur die Werte genommen, die aus der Messung des Neigungssthreibers re-sultieren, Nur in besonderen Fällen, In denen die Messungen des

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Bild 3 Schiff ,.BF" Krängungsversuchsochrieb bei MG 10 cm

Neigungsschreibers Fehler vermuten ließen. sind die MG-Mittel-werte aus den brauchbaren Werten des Neigungsschrelbers und Krangungsmeßgeràtes (Neigungssextanten) gebildet. Dies ist dann aber im Protokoll besonders vermerkt. Obiges trifft auch für den Wert MG5ia und MGm10 ZU.

Rolizelt T5:

Die Werte wurden aus den Aufzeichnungen des

Nei-gungsschreibers gebildet. Die Werte, welche aus der

Stoppuhrmes-sung und aus dem Slemens-Rollzeltmeßgerät resultieren, dienten

zur }(ontrolle.

Mit Bild list der Schrieb des Schiffko-Neigungsschreibers für den Krängungsversuch des Schiffes ,.T" und mit Bild 2 der Schrieb für den Roliversuch des gleichen Schiffes wie-dergegeben. Bei jedem Rollversuch wurde eine Zeiteichung mit der Stoppuhr vorgenommen.

Um eine Kontrolle für die Neigungs- und Rolizeitmes-sungen zu haben, war angestrebt, diese jeweils mit zwei

verschiedenen Geräten unabhängig voneinander zu messen. So wurde auch das Naviclin-Gerät mit eingesetzt. Bei den

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meisten Versuchen jedoch wurde das Krängungsmeßgerät der Firma Kempf & Remmers als Zweitgerät verwendet. Ein Schrieb dieses Gerätes ist mit Bild 3 wiedergegeben.

Das Gerät selbst zeigt Bild 4.

Beachtenswerte Schriebe ergaben sich bei

Krängungs-und Roliversuchen von Schiffen mit kleiner metazentrischer Höhe. wie für das Schiff ..BF mit Bild 5 und 6 dargestellt. Das MG betrug bei diesem Versuch 0.10 m.

Es läßt sich daraus erkennen, daß in der SchifTahrtspraxis Roilversuche bei Schiffen mit sehr geringer

Anfangsstabili-tät allgemein keine brauchbaren Ergebnisse liefern. Auch

Jens f 1] [3] hat bei seiner Versuchstätigkeit unregelmäßige

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- Absolute Nuflinie - - - Reduz. Nullinle

A. Rollschwingungsschrjeb des Sthifíko-Neigung.ssthreibers

B. Perioden, ermittelt aus den Nulidurchgängen

C. Perioden, ermittelt aus den Umkehrpunkten

Bild Rollversudissdsrieb eines Frachtschiff es mit wechselnden

Perioden und Amplituden

HANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Raten - 102. Jahrgang -1965 Nr. 18

Schwingungskurven erhalten und hat diese dem vom Ger-manischen Lloyd ausgearbeiteten IMCO-Beridit beigefügt

(Bild 7).

Man kann leicht einsehen, daß diese auch schon früher

bekannte Tatsache durch den Einsatz von schreibenden

Ge-räten besonders deutlich wird. Nach Auswertung des vor-liegenden Versuthsmaterials kann gefolgert werden, daß die untere Grenze, bei der noch ein Roilversuch

durchge-führt werden sollte, bei einem MG von etwa 0,20 m liegt f121. Die Haupidaten der untersuchten Schiffe und die wichtig-sten Angaben über den Versuchszustand und die

Versuchs-ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Eine

Ver-öffentlichung des gesamten Versuchsmaterials [16] wäre zu

umfangreich geworden. Die Tabelle gibt genügend Aus-kunft über die Beladungsverteilung. Um einen Eíndru& von den untersuchten Schifistypen zu vermitteln, sind,

so-weit möglich, die Schiffsbilder am Schluß des Berichtes ver-öffentlicht. In einigen Fällen ist die Decksiadung beim

Ver-such größer gewesen als auf den Fotos gezeigt, da nicht

immer gleich während des Versuches die Bilder aufgenom-men werden konnten.

Versuehsauswertung

Anfänglich wurden Versuche bei allen möglichen Bela-dungszuständen durchgeführt, da die Veränderlichkeit des 1-Wertes vom Ballastzustand bis zum mit Decksiast belade-nen Schiff interessierte. Messungen bei verschiedebelade-nen Schif-fen haben ergeben, daß der 1-Wert im Ballastzustand groß ist, bei Beladung im Raum abnimmt und mit zunehmender Deckslast meistens wieder größer wird [15].

Um mit den relativ geringen finanziellen Mitteln

mög-lichst viele 1-Werte im Bereich der kritischen Stabilität zu

bekommen, wurden später vorwiegend nur Schiffe mit

Dedcsladung untersucht.

In Bild 8 ist das Verhältnis von Ttç/B über MG

aufgetra-gen. s sind alle Versuthsergebnisse aufgenommen. Eine

obere und untere Grenzkurve ist dünn eingezeichnet. Man kann für den praktischen Gebrauch eine Kurve mit variab-lem f-Wert empfehlen wie sie im Bild stärker ausgezeichnet ist. Der Abstand zur unteren Grenzkurve beträgt 3und zur

oberen Grenzkurve 13 der jeweiligen Streifenbreite. Die

Zahlenwerte dieser Kurve sind in Tabelle 3 gebracht.

I.., 2

Bild 8 Auftragung von TçB über MG

TabeUe 3 MG (Cm) 20 30 40 50 60 70 80 1,74 1,42 1,20 1,05 0,94 0.86 0.80

i

0,778 0,778 0.759 0,742 0,728 0.720 0716 MG (cm) 90 100 110 120 130 340 150 TçB 0,76 0.73 0,70 0,68 0,66 0,64 0,63

i

0,721 0,730 0,734 0,745 0.753 0,757 0,772 Von den untersuchten Schiff en hatten 33 eine volle

De&s-ladung. Der Begriff volle De&sladung" Ist Jedoch nicht ganz eindeutig zu definieren. Einige Versuche,

beispiels-weise beim Schiff T", wurder. durchgeführt, nachdem schon einiges Holz entladen war. Trotzdem hatte das Schiff noch eine größere Decksladung als es nach den Stabilita tsemp-1695

f

Tabelle 4

fehiungen von GL bzw. Sec-BG haben sollte. Daher wurde

eine volle Decksladung immer dann angenommen, wenn dabei die Stabilität bei oder unter der Empfehlung von GL

bzw. Sec-BG lag. Einschränkend muß vermerkt werden, daß so nur bei den Voildeckern vorgegangen werden konnte. In Tabelle 4 sind die Versuchsergebnisse für die oben erwähn-ten 33 Schiffe mit voller Decksladung" besonders zusam-mengestellt.

Die Tabelle 4 bildete dann die Grundlage für die

Häufig-keitsauftragung Bild 9. Hinzugenommen wurden die Ver-suche der Schutzdecker mit Decksiast und - gesondert für

sich - die Voildecker mit etwa homogener Ladung.

Aus der Häuflgkeitsauftragung ist verallgemeinert zu entnehmen: Für Schiffe mit Deekslast ist ein gemittelter

f-Wert von 0.78 zu empfehlen.

Für Voildecker mit etwa homogener Ladung kann ein

f-Wert von 0,74 angenommen werden.

bil-und ScñQtzduk.r mit flscksladung

1 1°ít1

r/d

-O5C

_M&

Bild IO l.age der variablen 1-Kurve zu den Klirren lUr f 0,70 und f 0.74

Bild 9 H5utigkeitsauftragung für 1-Werte

50 40 50 20 0-_,0 dwt 10 50 i.

\\

p.076 30 N.. N 2 TO so.,. O TOO 60 70 0 o

Bild Il Zuladegruppen in Prozenten

vorn deadweight über dem 1-Wert aufgetragen

Weiter zeigt sich, daß Schiffe mit einer vollen Decksla-dung. aber mit nur sehr wenig oder keinem Ballastwasser in den Doppelbodentanks, einen geringeren f-Wert,

näm-lich etwa f 0,72. haben können. (Schiffe ,,BK", ,.BM" und

EF.) Auf diese früher nicht für denkbar gehaltene

-Massenabhängigkeit hat Jens hingewiesen j2] [3].

In Bild 10 ist aufgezeigt, wie sich die beiden oben empfoh-lenen f-Werte 0,78 und 0.74 im in Frage kommenden

MG-Bereich zur variablen f-Kurve des Bildes 8 verhalten. Je-weils im unteren MG-Bereich - also dem Bereich. in dem

überhaupt eine Stabil itätsgefährdung vermutet werden

kann - wird die variable f-Kurve unterschnitten. Da auch die variable f-Kurve selber schon mit Sicherhciten

vorge-thIagen ist, bieten die empfohlenen f-Werte 0,78 und 0.74

gerade dann besondere Sicherheit, wenn diese auch erfor-derlich ist. Letzteres dürfte helfen, bisherige Bedenken

ge-gen die Einführung derartiger Standardwerte zu zerstreuen. Von Interesse war auch, ob bei diesen Versuchen die La-dungsverteilung von

Ballast, Bunker, Stores usw. Decksladung

e) Raumladung

erkennbaren Einfluß auf den f-Wert hatte. In Bild 11 sind diese drei Zuladegruppen in Prozenten vom deadweight

über dem f-Wert aufgetragen.

Aus diesem Bild ist lediglich zu entnehmen, daß bei

stei-gendem f-Wert auch eine größere Ballastmenge im Schiff

vorhanden war. Für die Deckslast kann eine entsprechende Aussage nicht eindeutig gemacht werden.

0.80

f

Bild 12 Zuladegruppen addiert In Prozenten s'om deadweight über dem f-Wert aufgetragen

4,ide Lad.., . 100%.W-- t yo.,tdw C 0.19

.'

ii 85.9

Rotad,a1

H,I,ck64. NL,drklI. 0.09 ' 9 ie,a $$ . 8*3 £ F e

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ßI 850 105 9 Nd,*.&jO.3 1670 1570 100,0 H .30 635 591 9&9 98E 984 100,4 85 445 414 378 d.d1. 0,44 445 409 31,9 hala 0,573 1011 853 9&3

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99,4 BA ScD.n&hofz 0.363 140 603 35,2 85&",iftho,g 0,230 335 265 65,1

er

6,ub.',AoLz 216 $80 673 999 W 4261 665 542 815 6V&h.,!*hOLg 0,060 366 334 86,0

1696 HANSA - Sthlffahrt - Sthlflbau - Hafen - 102. Jahrgang - 1965 - Nr.18

Mit Bild 12 wird versucht, einen noch besseren Uberblidc zu gewinnen. Hier sind die Zuladegruppenaddiert ber dem f-Wert aufgetragen. Es läßt sich erkennen, daß mit steigen-dem (-Wert die beiden vom Schwerpunkt weiter entfernten

Zuladegruppen Ballast, Bunker, Stores und Dedsladung

zusammengenommen großer werden. Im unteren 1-Bereich

ist bei den vorher schon besonders erwähnten Schiffen

,.BK", ,,BM und .,BP" festzustellen (siehe Bild 9). daß der geringe Ballast massenmäßig durch eine sehr große

Dedcs-ladung mehr als ausgeglichen wird, daß aber anscheinend der Ballast größeren Einfluß auf den f-Wert ausübt als die

Dedsladung. Hierauf hat Jens 121 schon früher

aufmerk-sam gemacht.

Der obere senkrecht schraffierte Teil in Bild 12 gibtdie

am Ende der Reise nicht ausgenutzte Tragfähigkeit an.

Letztere ergibt sich im wesentlichen aus dem Verbrauch an

Brennstoff und Frischwasser während der Reise. Es ist für mehrere Schiffe im unteren f-Bereich bekannt, daß diese vom Ladehafen mit nicht voll ausgenutzterTragfähigkeit abgegangen sind. Es handelt sich dabei um einige Schiffe mit

nur geringen Ballastkapazitätcn. Die Nutzladekapazität

schwankt allgemein um einen Wert von 750/o des

dead-weights. In einigen Fällen werden aber über 800/o erreicht.

Dabei dürfte mit von Bedeutung sein, ob die Ladung ein größeres oder kleineres Staugewicht hatte. Auffallend ist aber, daß besonders große Nutzladekapazitäten mit nur

geringen Mengen von Ballastwasser erreicht werden. Mei-stens, aber nicht in allen Fällen, war dabei auch eine große Deckslast vorhanden.

Die Auftragungen in Bild Il und 12 sind mit den 33 Ver-suchsergebnissen der Tabelle 4 vorgenommen. Jeder Dia-grammwert ist ein Mittelwert aus mehreren Versuchen. Es handelt sich nur um eine Gewichtsstatistik, die besser durch eine Raumstatistik ergänzt werden sollte.

Leider liegen im unteren 1-Bereich nicht genug Messun-gen vor. Deshalb kann es sich bei diesen speziellen

Betrach-tungen nur um einen Versuch handeln, den Dingen aufdie Spur zu kommen. Eindeutige und endgültige Feststellungen oder gar Gesetzmäßigkeiten können leider noch nicht mit-geteilt werden. Dafür wäre erforderlich, daß noch erheblich mehr Meßergebnisse zur Verfügung stehen.

Stabilität mit Dethslast

Unabhängig von der eigentlichen Aufgabenstellung ergab

sich bei den Versuchen, daß auch über die in der Praxis

vorhandene Stabilität bei Schiffen mit Decksladung eine

Cbersicht gewonnen werden konnte.

MI(c,)

BIld 13 HluflgkeltsverteilUng

fOr MG-Werte von 33 mli

Decko-last beladenen

Küsienmotor-ach I if en

ti

SB

-MG (

BIld 14 Auftragung von f.

Bunker, Ballast und Stores In Prozenten vom deadweight und

DeckslasthÖhe In m Ober MG HANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Hafen - 102. Jahrgang - 1965 - Nr. 18

Bei den 33 Schiffen der Tabelle 4, deren De&slast als volle Deckslast angesehen werden konnte, ergab sich

fol-gendes: 2 Schiffe MG bis 10 cm 4 Schiffe MG 10 bis 20 cm 12 Schiffe MG 20 bis 30 cm 7 Schiffe MG 30 bis 40 cm 5 Schiffe MG 40 bis 50 cm 3 Schiffe MG 50 cm unc darüber

Die Übersicht auf Bild 13 enthält auch die

Schiffsbezeith-nungen. Nimmt man, um eine Übersicht zu erhalten, zur Vereinfachung an, daß ein MG von 55 cm die

Stabilitäts-empfehlung Hebelarm 10 cm bei 30° Neigung der deutschen Behòrden deckt, so liegen nur die letzten drei Schiffe in einem

Stabilitätsbereich, welcher den Vorstellungen der Auf-sichtsbehörden entspricht. Es handelt sich um die Sdtiffe

BK", ,,BM und ,,BP". (Übrigens gerade die drei Schiffe

mit sehr geringem 1-Wert 0,72 und 0,73.)

Von dem Schiff ,,BK', einem holländischen Kümo, ist

be-kannt, daß nur aus Ladungsabschlußgründen - jedoch

nicht aus Stabilitätsgründen - eine so geringe Dedislast

genommen wurde.

Das Schiff BM" hatte beim Versuch ein MG = 53,8 cm,

in den Stabilitätsblättern war jedoch ein MG = 59 cm

emp-fohlen. Beim Schiff ,,BP" war ein MG = 68,9 cm

vorhan-den. im Stabilitätsblatt war MG = 98 cm angegeben. So ge-sehen hatte kein deutsches Schilf eine Stabilität, wie sie den Empfehlungen des Germanischen Lloyds bzw. der See-BG entsprechen würde.

In diesem Zusammenhang sei noc±ìrnals, jetzt aber aus der

Perspektive verschiedener MG-Bereiche, auf den 1-Wert,

auf die gefahrenen Ballast- und Bunkerzuladungen und auf die Deckslasthöhe eingegangen. Ausgehend von der

Häufig-keitsverteílurig des Bildes 13 sind vorgenannte Positionen in Bild 14 übereinander aufgetragen. In Tabellenform gebracht

ergibt sich

Tabelle 5

MG bis 20cm bis 30cm bis 40cm bis 50cm

0,778 0.789 0.796 0,798

Ballast u. Bunker . y. tdw 13.16 1. 14,30 'i. 17,78 'I. 15.15 .

gemittelte Deckslasthöhe (m) 2.20 2,60 2,80 2,58

Zunächst konnte vermutet werden, daß kleine

metazen-trisdie Höhen im wesentlichen durch große Dedislasten her-beigeführt werden. Weiter wäre nach der variablen f-Kurve in Bild 8 und Tabelle 3 zu vermuten, daß bei kleinen MG's die größeren 1-Werte auftreten.

Das ist nach Bild 14 nicht der Fall. Auch nehmen bei

kleineren MG-Werten die Ballastwassermengen ab. Sehr oft

wird gegen Ende der Beladung einfach die Kapazität der Ballastwassertanks erschöpft gewesen sein. Aber geringe

Dedcslasthöhen und geringe Ballastvorräte erklären schon

im wesentlichen die - wenn auch nur geringfügig -

ab-fallenden (-Werte bis MG etwa 20 cm. Dann setzt ein

stär-kerer Abfall des (-Wertes ein, der andere, bisher nicht

aufgeklärte Ursachen haben muß.

Diese Sonderprobleme und damit Feinheiten Im Êerelch der kritischen Stabilität brauchten in der variablen f-Kurve in Bild 8 keine Berücksichtigung zu finden, da sie so gering-fügig sind, daß sie sich innerhalb der vorgesehenen

Sicher-heiten abspielen. Mit der variablen f-Kurve war auch

be-zweckt, einen sehr großen Bereich, nämlich von MG 0,20 rn bis 2,50 m, zu erlassen.

Schon eine frühere Meßreihe der HSVA (7] hatte außer den (-Wert-Ergebnissen die Erkenntnis gebracht, daß eine

Stabilitätsgrenze, definiert durch die Rollzeit = 1,5 'Sdilffs-breite in Sekunden, falsch sein mußte (14). Die

Aufsidits-behörden haben damals umgehend dieser Tatsache

Rech-nung getragen [Il]. Noch aber hat man sich nicht entsdilie-Ben können, ganz auf diese Faustformel zu verzichten, denn

es heißt: Dieser Mittelwert sollte daher nur angewendet

werden. wenn genauere Unterlagen fehlen." Es wäre zu b-grüßen, wenn man bei Neuauflagen des Stabilitätsmerk-blattes auch nod auf diesen Zusatz verzidten würde.

Es ist anzunehmen. daß in Zukunft die Sec-BG in ihrem

Stabilitätsmerkblatt nitht mehr den f-Wert 0.80, sondern

einen niedrigeren 1-Wert für SchifTe mit Deckslastcn emp-fehlen wird. Man sollte aber Schiffseigner, die durch Ver-suche die 1-Werte ihres Schiffes ermitteln lassen, auch

ge-statten, die so gefundenen f-Werte bei Rollzeitkontroflen

einzusetzen. Man würde damit voraussichtlich bei den

Schiffseignern Interesse für eine sorgfältige Stabilitätskon-trolle wecken, da gleichzeitig die Hoffnung besteht, daß das

betreffende Schiff auch mehr Decksladung nehmen kann. Mit anderen Worten: Bei Schiffen mit sehr zuverlässigen

Stabilitätsunterlagen und zuverlässiger Betriebsstabilitäts-kontrolle könnte man auf unnötige Sicherheiten (im 1-Wert) verzichten.

Grenzstabilitätsdiagramme, denen die Empfehlung des Germanischen Lloyd bzw. der Sec-BG zugrunde liegen,

sind in der Vergangenheit schon oft vorgeschlagen worden. Es gibt auch bereits eine Anzahl Schiffe, die mit derartigen Unterlagen ausgerüstet sind und diese erfolgreich benutzen.

Das Einfachste ist in diesem Fall das Zweckmäßigste. So soli als Anregung ein derartiges Diagramm auch hier

wie-dergegeben werden - wie in Bild 15 gezeigt. Vom Tiefgang

ausgehend, läßt sich das noch zulässige MG und die noch

zulässige Rollzeit sofort ablesen. Die erforderlichen

Hebel-armkurven sind bei Einhaltung dieser Werte immer

vor-handen.

Wenn nach diesem einfachen Rezept verfahren wird, dann

bietet die Einhaltung der erforderlichen Stabilität keine Schwierigkeiten mehr. Daß dies noch nicht überall eine Selbstverständlichkeit geworden ist, soll die

Hebelarm-kurve eines mit Koksdeckslast beladenen Schiffes in Bild 16

zeigen. Dieses Schiff ist einen ganzen Winter lang in der

Koksfahrt beschäftigt gewesen und hat bei mehreren Fahr-ten eine ähnliche Stabilität gehabt wie in Bild 18 dargestellt.

Es handelt sich zweifellos um einen - hoffentlich selte-nen - Fall von zu geringer Stabilität.

Zum Schluß der Betrachtung sei aber noch die Frage

auf-geworfen, ob die Stabilitätsempfehlungen des Germani-schen Lloyd bzw. der See-BG für Schiffe mit Holzdecks-last der Schiffahrtspraxis gerecht werden, oder ob umge-kehrt die Sthiffahrtspraxis den nötigen Sicherheitsfaktor

außer acht läßt. (Eventuell sollte man eine unterschiedliche Beurteilung für Schnittholz und Papierholz vornehmen.)

Mit einer Empfehlung, die, wie weiter oben gezeigt, von

niemand beachtet wird, muß etwas nicht stimmen. Genau

genommen geht es um die Frage, wie weit die Holzdecks-last mitträgt. Sehr unterschiedliche Au.ffassungen werden

beispielsweise in Holland vertreten. Die Klärung dieser Frage ist notwendig. Es ist bekannt, daß sich unsere

Auf-sichtsbehörden sehr eingehend mit diesem Problem beschäf-tigen und auch zur Lösung dieses Problems

Forschungsauf-träge erteilt haben [2]. Wenn bis zur eindeutigen Klärung dieser Fragen die Stabilitätsempfehlungen etwas zu sehr

auf der sicheren Seite liegen sollten, so muß man dafür Ver-ständnis haben.

4e &O

S aU

Bild 15 GrenzMabllltit4ditgramm eines Küstenmotorachiffe,

E

e

o

o..1.

Bild 1 Sebiff ,.V" Hebelarmkurve des mit Koksdectslast

beladenen Sdilffes

Zusammenfassung

Nachdem noch vor mehreren Jahren in der Literatur

1-Werte für mit Deckslast beladene Schiffe von 0,85,

manch-mal sogar bis 0,90, genannt wurden, schien die Mitteilung

einer oberen Grenze von f = 0,82 auf dem Spredmabend der STG im Herbst 1962 [7] [14] schon ein Fortschritt zu sein. Auf Grund eigener Versuche äußerte Jens damals die

Ver-mutung, daß der seinerzeit empfohlene Mittelwert f = 0,80

noch zu hoch angesetzt sei [21 [3].

Wenn unter Benutzung des in diesem Aufsatz

vorgeleg-ten Versuchsmaterials der Arbeitsausschuß Rollzeitmes-sung des Schiffssitherheitsausschusses der STG die

nach-folgende Tabelle in Vorschlag gebracht hat, so dürfte damit ein weiterer wichtiger Schritt vollzogen sein [12].

f -Werte

Sthiffstyp mit Decksiast ohne Decksiast

Volidecker 0,78 0.74

Schutzdecker 0,76

Es soll nicht ausgeschlossen werden, daß durch weitere umfangreiche Untersuchungen auch diese Werte nodi ge-ringe Korrekturen erfahren können. Aber schon jetzt

dürf-ten diese Angaben so zuverlässig sein, daß Bedenken gegen die Rollzeitmessung für kleine Frachtsdiiffe nicht mehr an-gebracht sind.

Der Germanische Lloyd hat mit anderen dort

vorliegen-den Ergebnissen diese hier mitgeteilten Versuche zu einem

Bericht verarbeitet, der in den ersten Tagen dieses Jahres der IMCO in London vorgelegt werden konnte, so daß die

Hoffnung besteht, daß dieses Material auch in anderen Län-dern seinen Zweck erfüllt. [1]

Schon Tedmel hat darauf aufmerksam gemacht, daß die

Rollzeitmessung versagt, wenn das MG sehr klein wird. [2]

Das hat sich auch bei diesen Untersuchungen bestätigt. Es

wurde festgestellt (Bild 6 und 7), daß die Roilperloden

un-regelmäßig werden und daß bei MG-Werten unter etwa

20 cm auch die f-Werte abfallen. Grafi und Hedcsdier

haben bei Versuchen mit Fischdampfermodellen in der HSVA die gleichen Beobachtungen madmen können. Es

dürfte von Interesse sein, dies aufzuklären.

Die RolLzeitkontrolle sollte daher nur bis zu einer meta-zentrisdien Höhe von etwa 20 ein Anwendung finden.

Die als Nebenprodukt gewonnene Statistik der in der

Schiffahrtspraxis vorkommenden Stabilltätswerte sel allen

sich zuständig fühlenden Fadigenossen zur weiteren

Be-arbeitung und Verwendung empfohlen.

Der Zusammenhang zwischen der Stabilität und den

freien Rollsdmwingungen ist durch Euler seit über 200 Jah-ren bekannt. Es Ist der Wunsch des Verfassers, daß die Sta-bllitätskontrolle durch Rollzeltmessung baldmöglichst

All-gemeingut werden möge.

5chiff

.Y-w iv .- iv Is. .

Schfte BN., BS,BT, BU,BV BL. BM, BN. BP, SQ

d

Sdtlffe: 8%, 8F. 8G. RH. RK S. T, U. X. Y

Der Verfasser ist aldi darüber im klaren, daß die Lósung

des Problems mit Hilfe einer Statistik mandies Unbefrie-digende in sich birgt. Durch frühere gute Kontakte zu G. Weiss Ist ihm aber bekannt, daß, obwohl keine

grundsätz-lichen theoretischen Schwierigkeiten bestehen, die Ergeb-nisse der Vorausberedinungen in der Genauigkeit nicht be-friedigen. Dies hat seine Gründe in der sehr umfangreichen. mit vielen Fehiermöglichkeiten behafteten Berechnung des Massenträgheitsmomentes und den unzureichenden Kennt-nissen über die hydrodynamische Zusatzmasse.

Für die Hilfe bei der sich über fast drei Jahre erstrek-kenden Versuchstätigkeit sagt der Verfasser seinen

Mit-arbeitern herzlichen Dank.

Sthnfttum

[li Contribution of the Federal Republic of Germany: Report on Combined Inclining and Rolling Tests of Coasters. IMCO-Working Group on Intact Stability of Ships. [2] J e n s. J.. und S e e fi s c h. F.: Diskussionsbeiträge zum

Thema: Stabilität von Schiffen mit Holzdeckslast

Jahr-buch der Schiffbautechnischen Gesellschaft" 1962. 5. 104 131.

[31 J e n s. J.: Stabilitäts- und Rolischwingungsuntersuchun-gen mit Küstenmotorschiffen. ..Hansa' 1964. 5. l419l425.

(4) K a t o, H.: Approximate Methods of Calculating the

Period of Roll of Ships. Journ. ..Society of Naval Archi-tects of Japan" April 1956. S. 59.

[5] Lau r e n son. R.: Ships Rolling Constants. ..1arine Engineering and Shipping Review" 1949. S. 60 62.

Magroplast-Lukenabdedungen auf dem Motorgütersdilff ,,Seydschf 11 11

Das auf der Lanke-Werft, Berlin. erbaute

Motorgüter-schiff ..SeydMotorgüter-schiff Il" wurde am 15. Juni 1965 an den Eigner Sevd & Co.. Berlin, abgeliefert. Es ist in Pontonform gebaut und wird durch einen Deutz-Diesel mit 500 PS angetrieben.

Hau pta bmessu n g e n

HANSA - SdiHìahrt - Schiffbau - Hafen - 102. Jahrgang - 1965 - Nr.18

L i e e k s. B.: Die Stabilitatsunterlagen für Seeschiffe.

Sdiiff und Hafen" 1958. S. 550 555.

M oc k e 1. W.: Stabilitätsuntersuchungen auf

Küsten-motorschiffen. Hamhurgisdie Schi ifbau-Versuchsanstalt.

Bericht 1145".

18] N or r by. R.: The Stability of Coastal Vessels, Trans. Royal Institution of Naval Architects. l9. S. 517 544. No r r by. R.. und E n g val 1, L.: Statistisk Analys av Rullningsrörelsen hos tre Kustfartyk. Rapport nr. 9 fran institutionen för Skeppshydromekanik vid Chalmers Tek-niska Högskola". Göteborg 1962.

See-Berufsgenossenschaft, Merkblatt für die Anwendung der Stabilitätsunterlagen auf Seeschiffen. Hamburg.

15. Juli 1960.

[11] Mitteilung der See-rufsgenossenschaft. .,Hansa" 1962.

S. 2594.

(12] Niederschrift über die Besprechung des Arbeitsausschus-ses Rollzeitmessung am 15. 9. 1964. unveröfientlicht.

[13] T h ode. H.: Ermittlung der Trägheitsradien für

ver-schiedene Beladungszustände eines Küstenmotorschiffes.

..Hansa" 1955. S. 216217.

(14] T h ode. H.: Stabilität von Schiffen mit Holzdeckslast. ,Jahrbuth der Schiffbautechnischen Gesellschaft' 1962, S. 104 131.

T hod e. H.: Stabilität und Rollschwingungen, ,Hansa" 1963. S. 1016 1023.

T h o d e, H.: LMG-Versuchsberichte 1963 und 1964 für kombinierte Rollzeit- und Krängungsversuche zur Ermitt-lung des f-Wertes. Unveröffentlicht.

Weiteres Schrifttum siehe unter [15].

einzelnen Lukendeckel reichen freitragend über die gesamte Lukenbreite und laufen auf vier Rädern auf dem Sülirand.

Auf der Steuerbordseite sind Spurkranzrollen eingebaut

und Schienen über die ganze Schiffslänge auf den Süllrand geschweißt. Die glatten Rollen der Backbordseite laufen auf ebenem Süliwinkel. Durch diese unterschiedlichen Rollen

auf beiden Schiffsseiten können sich Verformungen der Längssülle bei beladenem Schiff nicht nachteilig auf die

Funktion der rollenden Deckel auswirken.

Durch geringes Gewicht und Verwendung kugelgelagerter Räder sind die Lukendockel leicht zu handhaben, auch bei Schräglage des Schiffes. Sie können vom Gangbord aus von

einem Mann auf- oder zugeschoben werden. Die Luken-abdeckung braucht nicht betreten zu werden. Bei einset-zendem Regen während des Ladens oder I..öschens kann

empfindliche Ladung schnell und wirksam vor schädlichen Einflüssen geschützt werden. Auf möglichst wartungsfreien

Betrieb wurde beim Entwurf dieser Lukendeckel großer

Wert gelegt. 1701 Lange 8000m Breite 9.00 m Tragf5htgkeit 1360 t Tiefgang (abgeladen) 2.50 m

Das Schiff hat drei Laderiiume erhalten, die mit jeweils

sechs in Schiffslängsrichtung bewegbaren

Magroplast-Lukendeckeln von MacGregor abgedeckt werden. Diese Deckel können immer zu dritt teleskopartig übereinander

geschoben werden, wodurch die Luke zu geöffnet wird. Um für eine zügige Beladung eine Luke vollkommen

geöff-net zu haben, sind die für die Zolidichtung vorgesehenen