DE1531572A1 - Spantform fuer Verdraengungsschiffe - Google Patents

Description

Institut für Schiffbau, Rostock

Spanfcform für Verdrängunjsschiffe

Die Erfindung betrifft eine Spantform für Verdrängun^sschiffe.

Die mit" der; gegenwärtig besehleunigtienEntwicklung von Schiffsform und -größe verbundenen entwurfstheoretischen Probleme wurden nur teilweise mit bekannten Mitteln gelöst. Ein Beispiel dafür sind die verschiedenartigsten angesetzten (im Gegensatz zu den lange bekannten, weit eingestrakten) Bugwulstformen, durch die eine beachtliche Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften von Schiffsformen bewirkt werden soll und in vielen Fällen auch bewirkt wird. Sieht man jedoch von den verschiedenen Varianten für Bug- und Heckwulst, von Ansätzen zu neuer Back- und Spiegelheckformgebung sowie von einigen vorgeschlagenen neuartigen Schiffsformen ab, so hat sich keine^U; iti entscheidendem Maß aijgenfällise Veränderung der.Form des Schiffsrumpfes ergeben. Die überwiegende Mehrzahl aller Verdrängungsschiffe mit einem Sumpf besitzt unverän-r dert konventionelle Sümpfe, gekennzeichnet durch Rundspantform, mehr oder weniger zuseschärfte Enden und senkrechte Seitenwände im Bereich, des Mittelschiffes·

Ferner sind bereits folgende bisher unabhängig voneinander untersuchte Sumpfformen bekannt:

1. Knickspantform

..,,-,;.: .-!.;·...■.- 2.. (P-rapezspantforiiL· .,:

..Die KjQickspaotform bliab.. „in verschiedenen Varianten auf .,;kl&tjpe/ :Ss<gh)if f e, xvorwiesend Schlepper und Fischereif ahrzeuge, beschränkt. Die Trapeζspantform wurde bei einigen Spezialfrachtschiffen (Gastanker, Holzfrachter) und bei einem modernen Küstenschiff angevrendet.

Die unkonventionellen Schiffsformen von Mehrrumpfschiffen (einschließlich solcher mit S-Spantform, Unterwasserschif-

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fen und halb·;© tauchten Schiff en sowie Tragflächen—und Luftkissenschiffen sind teilweise in der Entwicklung begriffen, jedoch zeichnet sich für jede .diesej? Schiffsform^ ein relativ at ark begrenzter Einsatsbereich ab· In ,einigen Fällen beruhen prognostische SinGchätzunGen über den Gesamt wert dieser Formen unverständliGherweise ausschließ-,,, lieh auf. -hydrodynamischen. Aspekten, ohne- die erschwerte ■ oder technisch undurchführbare Umsehlagtechnik für den, Transport von Stückgutfracht zu berücksichtigen· Bei den , konventionellen VerArängungsschiffen ist, in unmittel- · barem Zusammenhang mit der Geschwindigkeitserhöhung während der letzten Jahre, die Verbesserung der Umschlagtechnik zum entscheidenden Faktor bei der ökonomischen Gesamteinschätzung eines neuen Schiffsentwurfes geworden« Deshalb dauert die Entwicklung zum "offenen" Schiff mit abnorm großer Lukenflache an· Auch Seitenpforten werden in zunehmendem Maß angeordnet·

Als extreme Entwurfe im.Sinne radikaler Beschleunigung des Frachtumschlages sind Dock- bzw· "Huckepack"frachtschiffe und Gliederschiffe einzustufen, die durch eine bestechende Verkürzung der Hafenliegezeiten gekennzeichnet werden· Ihre ökonomische Überlegenheit gegeüber konventionellen Schiffen ist aber nur bei hochgradig präziser Organisation des langseitigen Wareatransports gesichert· Wesentliche Nachteile der bekannten Entwürfe von ''Huckepack'^rachtschiffen sind ferner die-sicherheitswidrige Anordnung der Liaschinenanlagen extrem außen an jeder Schiffsseite, und die relativ hohe Eigenmasse jedes schwimmfähigen Behälters· ; ■■ r,

Für sämtliche angeführten Schiffsformen ist in der v/eiteren Perspektive der allmähliche ÜTd er gang zum Kernenergieantrieb trotz zunächst noch wenig ökonomischer Lösungen zu erwarten. Hiermit werden völlig neue Anforderungen an die Gestaltung der Schiffsform betreffs Sicherheit gegen Beschädigungen aller 'Art und hinsichtlich Schiffsschwingungen gestelltj die teilweise bereits in Vorschriften angeddutefc wer.den·

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Die Kriterien für bisher vorgeschlagene Schiffsformen waren in keinem Fall umfassend genug, um die Erfüllung der wichtigsten Anforderungen an eine optimale Schiffsform gewährleisten zu können, sondern erstrecken sich nur auf spezielle Gebiete, ζ·Β· auf den Bewegungswiderstand , des Schiffes· Optimal ist eine Schiffsform aber erst dann, -wenn die Gesamtheit der Entwurfs- und Betriebskenngrößen optimal ist, ohne daß dabei jede Einzelkenngröße optimal zu sein braucht· Die konventionelle Bundspantform und auch die bekannten unkonventionellen Schiffs- bzw· Spantformen erfüllen die Anforderungen an ein optimales Schiff nur teilweise· Dieser Mangel soll durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiffsbzw· Spantform zu entwickeln, die technologisch schneller und billiger als die bekannten Formen herstellbar ist, deren äußere Formgebung in bestimmten Ausführungsbeispielen mathematisch leicht erfaßbar ist und über einen großen Außenhautbereich ebene Platten aufweist, die zumindest gleiche, nach Möglichkeit bessere Fahrt- und Festigkeitseigenschaften in Glattwasser und bei Seegang sowie eine größere Sicherheit gegen Kollisionsschäden vor allem beim Übergang zum Kernenergieantrieb gewährleistet, deren innere Baumaufteilung die Herbeiführung eines schiffsseitig schnelleren Frachtumschlages einschließlich desjenigen von Klein- und Großbehältern gestattet oder sogar begünstigt und bei anderen Schiffen als Frachtschiffen eine Vergrößerung von Nutzraum bzw· Nutzfläche oberhalb der Wasserlinie ergibt und die schließlich eine Herabsetzung der Tauchungs- und Schwimmlagenänderungen bei verschiedenen Beladungen bewirkt, wodurch sich auch die Wirksamkeit der stark tauchungsabhängigen Wulstbugformen erhöht und Propeller und Antriebsanlage gleichmäßiger belastet werden·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die an sich bekannten unkonventionellen Spantformen - Trapezspantform und Knickspantform - so kombiniert sind, daß

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sich eine Trapezknickspantform mit einem durchlaufenden Knick, vorzugsweise oberhalb der Konstruktionswasserlinie und einem bzw. zwei Knicken, im Kimmbereich und eine innere Baumaufteilung, vorzugsweise mit T-förmigeo Querschnitt ergibt, der im unteren Bereich durch die senkrechten Wände der Seitentanks und in der Nähe des Hauptdecks durch den sich über die gesamte Schilfsbreite erstreckenden Baum gebildet wird·

Die Knickwinkel an jedem Spant sind infolge der Neigung der gerade verlaufenden Spantabschnitte des Unterwasser schiffes gegen die Bodenebene wesentlich stümpfer als bei senkrechter Seitenwand, so daß eine kontinuierliche Umströmung erfolgt· Die Lage und Iiänge der ftrindödai Knicke im Unterwasserschiff unterhalb der geneigten Seitenwände ist einem günstigen Stromlinienverlauf entsprechend festzulegen· Oberhalb der Konstruktionswasserlinie ist ein weiterer Knick anzuordnen, der senkrechte Seitenwände im Bereich des parallelen Mittelschiffes garantiert. Dieser Knick verhindert außer der Entstehung uberflüßigen Unterstaus und überflüssiger Deckmasse, die bei einigen mit konstanter Außenhautneigung unter und über der KonstruktionswoBserlinie vorgeschlagenen und gebauten Trapezformen vorhanden ist, auch die hierbei noch auftretenden Schwierigkeiten beim Anleigen und bei der Lotsenübernahme'· Gegenüber anderen gebauten und vorgeschlagenen Trapezformen mit senkrechten Seitenwänden bis unterhalb der Konstruktionswasserlinie ergibt die Verlegung der bei diesen anstelle eines Knicks vorhandenen Spantkrümmung in das Überwasserschiff einen nachweisbaren hydrodynamischen Vorteil· Durch die Neigung des seitlichen Teils der Außenhaut im Unterwasserbereich wird der Doppelboden schmaler, ohne seine Sicherheitsfunktion einzubüßen· Im Decksbereich wird dagegen eine größere Baumbreite erzielt, die einen maximalen Öffnungsgrad herbeiführt· Für den Transport von Behältern als Decksladung ergibt die vorgeschlagene Schiffsform vor allem Vorteile hinsichtlioh der Krängungsstabilität, deren ausreichende

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Bemessung· bei Schiffsformen mit senkrechten Seitenwänden bekanntlich zu Schwierigkeiten führt· In Abhängigkeit von der Tauchungsänderung bei verschiedenen Beladungszuständen weist die vorgeschlagene Schiffsform eine günstige ; Wechselwirkung von Gewichts- und Formstabilität auf. Hierdurch wird die Bandbreite der ftollzeiten bei verschiedenen Beladungszuständen, vor allem für schnelle, schlanke Frachtschiffe wesentlich reduziert· Die Doppelbodenhöhe ist soweit wie möglich zu verringern. Das erforderliche Tankvolumen wird durch die im abgeschrägten Mittelschiffsbereich einzubauenden Seitentanks gewährleitet, von denen ein Tankpaar bei Bedarf als flolldämpfungstank ausgeführt werden kann· Die inneren Tankwände gestatten durch ihre senkrechte Lage bei Stückgutfrachtern den Einsatz von Behältern, bei Massengutfrachtern die Kombination Erz-Ül-Schiff., Die Schwächung des Doppelbodens als Längsverband wird durch die kastenträgerartige Konstruktion der Seitentanks mindestens ausgeglichen· Auch die Torsionsfesti^ceit ist bei dieser Haumaufteilung besser als bei anderen offenen Schiffsformen· Die Eindringtiefe bei Kollisionen wird durch die zur Deformation der beschriebenen Verbandanordnung notwendigen Formänderungsarbeit herabgesetzt und die Sinksicherheit durch die vorhandenen Seitenlängsschotte(Tankwände) erhöht· Auch der Schutz der Maschinenanlage, vor allem beim Kernenergieantrieb, erreicht bei der vorgeschlagenen Raumaufteilung einen maximalen Grad· Der Neigungswinkel des geraden Spantabschnitts zwischen Konstruktionswasserlinie und Kimm sollte zur Healisierung der genannten Vorteile in Abhängigkeit von den Schiffsformparametern (vor allem vom Verhältnis der Breite, die dem Hauptspant einer konventionellen Schiffsform mit ^f = 90° zugeordnet ist, dessen Fläche mit der Fläche der Trapezknickspantform übereinstimmt, zum Tiefgang) und vom Schiffstyp den Bereich 50° Is ¹T £ 80° nicht überschreiten. Andere Neigungswinkel würden eine Heduktion der tJmfangs-Verkürzung bedeuten. Optimal ist für die große Mehrzahl aller Schiffetypen (B : T = 2,5) ein Neigungswinkel^» 65°. Dieser für das Hauptspant vorgeschlagene Winkel sollte

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zwischen den Knicken möglichst über einen größeren Spantbereich beibehalten werden, wie in den Ausführungsbeispielen 4 u· 5 gezeigte Hierbei erreicht auch die Herabsetzung der Tauchungs- und Schwimmlagenänderung günstige Werte· Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich, daß das Unterwasserschiff über den größten Teil seiner Länge bzw· Oberfläche und das tfberwasserschiff bis zum durchlaufenden Knick abschnitte/eise in Längsrichtung die Gleichung: «

y(x,z) a +

— y₀

- X₀

Gültigkeitsbereich!

χ a

erfüllt und somit annähernd trapezoidförmige Volumensektionen bildet, deren (Teil oberhalb des durchlaufenden Knicks senkrechte Seitenwände besitzt· Hierdurch werden die bei Schiffen mit Trapezspantformen relativ parallel zueinander verlaufenden 7/asserlinien ohne starke Eckenbildung durch Polygonzüge approximiert.

Das Torschiff sollte vorzugsweise mit einer Kastellback, deren Form auch die Eindringtiefe des rammenden Schiffes herabsetzt, ohne die Seetüchtigkeit zu vermindern, und mit einem angesetzten Bugwulst versehen werden· Für die Heckform wird ein Dreieckspiegelheck empfohlen'· Die Erfindung wird in den folgenden Zeichnungen näher erläutert· Es zeigern

FIg₉ 1t einen Spantriß in Trapezknickspantformi Fig« 2z einen Querschnitt mit einer T-förmigen Raumaufteilung!

Fig. 3s eine halbe, trapezoidförmige Volumeneektion sowie die Bedeutung der Symbole und die Lage des gewählten Koordinatensystems;

Fig· 4: einen Spantriß des Torschiffes gemäß der erfIndungsgemäßen Lösung!

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· 5ϊ einen Spantriß des Vorschiffes, jedoch ohne Knicke im Bodenbereich;

Fig· 6: einen Wasserlinienriß mit trapezoidf ör.aigen Yolumensektionen.

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Claims (2)

Institut für Schiffbau, Rostock Patentansprüche:

1. Spantform für Verdrän^unjsschiffe, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannten unkonventionellen Spantformen - Trapezspantform, und Knickspantform - so kombiniert sind, daß sich eine Trapezknickspantform nach Eis. 1 mit einem durchlaufenden Knick, vorzugsweise oberhalb dor Konstruktionswasserlinie und einem bzw. zwei Knicken im Kiiaubereicli sowie eine innere -■.aumaufteilunj, vorzugsweise mit T-förmi^era querschnitt nach 3?ic· 2 ergibt, cer im unteren Bereich durch die senkrechten V/ände der Seitentanks und in der Hähe des Fauptdecks durch den sich über die gesamte Schiffsbreite erstreckenden i?aum gebildet wird.

2. Spantfor'i für Verdrünjiunjsschiffo, dadurch gekennzeichnet, IslI uix!3 Unterwasser3chiff den größten Teil seiner L^;in_f;e baw₀ Oberfläche und das Ülaerwasserschiff bis zum durchlauJTenden Knick abschnittsweise in Län^jcrichtung nach 1'¹Ij. 6 durch annähernd trapezoid!örmi^e Toluniensektionen ;ebildet wird, doie:: Teil oberhalb des durchlaufenden Knicke .scnl-irechte Seitenv/ände be— sitz to