Einführung in den Schiffbau 3

2. Teil: Formkurven

Hannes HateckeInstitut für Entwerfen von Schiffen und Schiffssicherheit

Stabilität und Schwimmfähigkeit• Zwei verschiedene Problemstellungen:

Gleichgewichtsschwimmlage:

1. Gewichtskraft = Auftriebskraft

2. Auftriebskraft und Gewichtskraft liegen erdfest auf einer Wirkungslinie

-> erzeugen kein Moment

2

FG

FB

Stabilität:

Nur für Gleichgewichtsschwimmlagen definiert

Stabilität und Schwimmfähigkeit

Wer kippt um und warum?

Stabilität

Formstabil Gewichtsstabil

Stabilität ist die Fähigkeit eines Schwimmkörpers, sich aus einer geneigten Lage wieder selbstständig aufzurichten.

Stabilität und Schwimmfähigkeit

Auftriebsschwerpunkt wandert aus -> aufrichtendes Moment

Schwimmfähigkeit: B (Buoyancy) = G

G

B

G

B

Stabilität = f (Schiffsform, Gewichtsverteilung)

Tiefgang

K

T

Krängung

Trimm

t = TFP – TAP [m]

LCF = Wasserlinien(flächen)schwerpunkt

TAPTFP

AP FP

LCF

Wasserlinienfläche

Displacement

• ∆ = Deadweight (DW) + Lightshipweight (LSW)

• DW = Zuladung

• LSW = Gewicht + alle Systeme für 1 min Betrieb

Deadweight Scale• T.P.C. = Tons per centimeter

Zuladung [t] pro cm Tiefertauchung

• M.T.C. = Moment to Trim 1cm= Einheitstrimmmoment (ETM)

1800t ∙ 1 1 180t ∙ 10 1 18t ∙ 100 1

• Deadweight: f (ρ, T) 1,025

Aufgaben Deadweight Scale• Wie groß ist das Displacement bei T = 13cm?

• Wie groß ist das Deadweight bei T = 13m in Süßwasser?

• Wie groß ist die Zunahme der Verdrängung von T0 = 13 m auf T1 = 13,01m?

Hydrostatische Tabellen• Auftriebsschwerpunkt

– LCB = Longitudinal Centre of Buoyancy– TCB = Transverse Centre of Buoyancy– VCB = Vertical Centre of Buoancy

• TCB = 0 -> symmetrisches Schiff

• AWL = Wasserlinienfläche

Aufgaben Hydrostatische Tabellen• Wie groß ist der Verdrängungsschwerpunkt für

T = 8m, t = 0m, 0°?

• Wie groß ist die Wasserlinienfläche fürT = 10m, t = 0m, 0°?

• Wie groß ist die Längenkoordinate für T = 7m, t = 0,5m, 2°?

Stabilität

Formstabil Gewichtsstabil

Stabilität ist die Fähigkeit eines Schwimmkörpers, sich aus einer geneigten Lage wieder selbstständig aufzurichten.

Gewichtsverteilung

stabil nicht stabil

Stabilität

M = Metazentrum

G

B

K = Kielpunkt

KM: Maß für Stabilität des Schiffef (Schiffsform)

= f (KM, Ladefall)

GM > 0 -> stabil

Stabilität und Schwimmfähigkeit

Auftriebsschwerpunkt wandert aus -> aufrichtendes Moment

Schwimmfähigkeit: B (Buoyancy) = G

G

B

G

B

Stabilität = f (Schiffsform, Gewichtsverteilung)

Pantokarene

B

w

Mw = Maß, wie weit der Verdrängungsschwerpunkt auswandert

w (T, t, )

In Stability Cross Tablesangegeben

Die Pantokarene (w) ist der Lotrechte Abstand von der Wirkungslinie der Auftriebskraft zum Kielpunkt (K) bei vorgegebener Krängung.

Aufgaben Pantokarenen

• Wie groß ist die Pantokarene für T = 8,6m, t = 0m, 12°?

• Wie groß ist die Pantokarene für T = 11,3m, t = 0,5m, 20°?

Begriffe / Abkürzungen

• G• B• K• M• KM• GM• LCF• t• T•

• ∆• DW• LSW• LCB• TCB• VCB• AWL• • w• ETM

Yard number: Ship name: Date:01.Dec.2011

Trim : 0.000 m (positive forward)Heel : 0.000 Deg. (positive starboard)Density sea water : 1.025 t/m3Density fresh water : 1.000 t/m3Keel thickness : 0.000 mShell plating factor : 1.000 -Light ship weight : 25588.801 t

HYDROSTATIC TABLES

T AP Dis.SW Deadw.SW LCB TCB VCB LCF KM.T AWL T FPMetre Ton Ton m.f.AP m.f.CL m.a.BL m.f.AP m.a.BL m2 Metre

4.000 23429.3 -2159.5 136.149 0.000 2.168 137.053 30.828 6832.9 4.0004.200 24837.2 -751.6 136.201 0.000 2.277 137.092 29.892 6901.0 4.2004.400 26258.6 669.8 136.250 0.000 2.387 137.138 29.032 6965.7 4.4004.600 27693.1 2104.2 136.298 0.000 2.496 137.178 28.245 7027.5 4.6004.800 29140.0 3551.2 136.342 0.000 2.606 137.205 27.528 7087.8 4.8005.000 30599.1 5010.3 136.384 0.000 2.715 137.246 26.865 7146.2 5.0005.200 32069.9 6481.1 136.424 0.000 2.825 137.273 26.252 7202.2 5.2005.400 33552.0 7963.2 136.462 0.000 2.934 137.284 25.685 7256.8 5.4005.600 35045.3 9456.5 136.497 0.000 3.043 137.262 25.159 7311.2 5.6005.800 36549.8 10961.0 136.528 0.000 3.153 137.229 24.673 7365.9 5.8006.000 38065.6 12476.8 136.554 0.000 3.262 137.147 24.225 7421.1 6.0006.200 39592.6 14003.8 136.575 0.000 3.372 137.047 23.811 7475.4 6.2006.400 41130.7 15541.9 136.591 0.000 3.481 136.914 23.431 7530.2 6.4006.600 42680.1 17091.3 136.600 0.000 3.591 136.758 23.079 7584.9 6.6006.800 44240.8 18652.0 136.602 0.000 3.700 136.588 22.755 7640.7 6.8007.000 45812.9 20224.0 136.599 0.000 3.810 136.393 22.455 7695.5 7.0007.200 47396.1 21807.3 136.588 0.000 3.920 136.171 22.177 7750.4 7.2007.400 48990.6 23401.8 136.571 0.000 4.030 135.949 21.918 7804.0 7.4007.600 50595.9 25007.1 136.547 0.000 4.140 135.698 21.676 7857.3 7.6007.800 52212.2 26623.4 136.517 0.000 4.250 135.442 21.449 7910.0 7.8008.000 53839.3 28250.4 136.480 0.000 4.361 135.157 21.237 7966.8 8.0008.200 55477.2 29888.4 136.437 0.000 4.471 134.848 21.039 8020.4 8.2008.400 57126.2 31537.4 136.386 0.000 4.582 134.524 20.854 8074.0 8.4008.600 58786.2 33197.4 136.329 0.000 4.692 134.184 20.681 8127.3 8.6008.800 60457.0 34868.2 136.265 0.000 4.803 133.838 20.522 8180.5 8.8009.000 62138.7 36549.9 136.194 0.000 4.914 133.474 20.375 8233.4 9.0009.200 63831.4 38242.6 136.117 0.000 5.025 133.094 20.242 8287.2 9.2009.400 65535.1 39946.3 136.034 0.000 5.136 132.694 20.121 8341.2 9.4009.600 67249.9 41661.1 135.943 0.000 5.247 132.265 20.011 8396.4 9.6009.800 68976.3 43387.5 135.845 0.000 5.359 131.800 19.911 8453.4 9.800

10.000 70714.4 45125.6 135.740 0.000 5.470 131.307 19.819 8511.2 10.00010.200 72464.3 46875.5 135.627 0.000 5.582 130.811 19.731 8567.1 10.20010.400 74225.7 48636.9 135.506 0.000 5.694 130.207 19.653 8626.1 10.40010.600 75998.7 50409.9 135.376 0.000 5.806 129.671 19.576 8681.7 10.60010.799 77783.3 52194.5 135.239 0.000 5.919 129.142 19.505 8737.8 10.79910.999 79580.3 53991.5 135.095 0.000 6.031 128.536 19.443 8803.7 10.99911.199 81391.0 55802.2 134.943 0.000 6.144 127.929 19.387 8872.4 11.19911.399 83216.7 57627.9 134.783 0.000 6.257 127.347 19.338 8946.7 11.39911.599 85057.7 59468.9 134.615 0.000 6.370 126.747 19.295 9022.7 11.59911.799 86914.4 61325.6 134.441 0.000 6.484 126.140 19.259 9099.9 11.79911.999 88786.7 63197.9 134.260 0.000 6.598 125.583 19.226 9174.1 11.999

Yard number: Ship name: Date:13.Dec.2012

Trim : 0.000 m (positive forward)Density Sea Water : 1.025 t/m3Keel Thickness : 0.000 mShell plating factor : 1.000 m

STABILITY CROSS TABLES (EQUIL. TRIM)

T AP Dis.SW Kn 0 Kn 5 Kn 12 Kn 20 Kn 30 Kn 40 Kn 50 Kn 60 T FPMetre Ton Metre Metre Metre Metre Metre Metre Metre Metre Metre

8.000 53839.3 0.000 1.853 4.439 7.312 10.474 13.014 15.097 16.130 8.0008.100 54656.9 0.000 1.844 4.419 7.286 10.456 13.008 15.092 16.115 8.1008.200 55477.3 0.000 1.836 4.400 7.260 10.439 13.003 15.086 16.099 8.2008.300 56300.4 0.000 1.827 4.382 7.235 10.422 12.998 15.079 16.083 8.3008.400 57126.3 0.000 1.820 4.364 7.211 10.405 12.993 15.072 16.067 8.4008.500 57954.9 0.000 1.812 4.347 7.188 10.389 12.989 15.063 16.050 8.5008.600 58786.2 0.000 1.805 4.330 7.165 10.373 12.985 15.054 16.032 8.6008.700 59620.3 0.000 1.798 4.314 7.143 10.358 12.982 15.044 16.015 8.7008.800 60457.1 0.000 1.792 4.299 7.122 10.342 12.978 15.034 15.996 8.8008.900 61296.6 0.000 1.785 4.284 7.101 10.327 12.976 15.022 15.977 8.9009.000 62138.8 0.000 1.779 4.270 7.081 10.313 12.973 15.010 15.958 9.0009.100 62983.7 0.000 1.773 4.256 7.062 10.298 12.971 14.998 15.938 9.1009.200 63831.4 0.000 1.767 4.243 7.044 10.284 12.969 14.984 15.918 9.2009.300 64681.9 0.000 1.762 4.230 7.026 10.271 12.968 14.971 15.898 9.3009.400 65535.2 0.000 1.757 4.218 7.008 10.257 12.966 14.956 15.877 9.4009.500 66391.2 0.000 1.751 4.206 6.991 10.244 12.965 14.941 15.856 9.5009.600 67250.0 0.000 1.747 4.194 6.975 10.231 12.963 14.926 15.834 9.6009.700 68111.8 0.000 1.742 4.183 6.959 10.218 12.962 14.910 15.812 9.7009.800 68976.4 0.000 1.737 4.173 6.944 10.206 12.960 14.893 15.790 9.8009.900 69844.0 0.000 1.733 4.163 6.930 10.194 12.959 14.876 15.767 9.900

10.000 70714.5 0.000 1.729 4.153 6.916 10.182 12.957 14.859 15.744 10.00010.100 71588.0 0.000 1.725 4.143 6.902 10.171 12.955 14.841 15.721 10.10010.200 72464.4 0.000 1.721 4.135 6.889 10.159 12.952 14.823 15.697 10.20010.300 73343.8 0.000 1.718 4.126 6.876 10.148 12.950 14.804 15.673 10.30010.400 74225.8 0.000 1.715 4.118 6.864 10.137 12.946 14.785 15.649 10.40010.500 75110.9 0.000 1.711 4.110 6.852 10.127 12.943 14.766 15.625 10.50010.600 75998.8 0.000 1.708 4.103 6.840 10.117 12.939 14.746 15.600 10.60010.700 76889.6 0.000 1.705 4.096 6.829 10.107 12.934 14.726 15.575 10.70010.800 77783.5 0.000 1.702 4.089 6.818 10.097 12.929 14.706 15.550 10.80010.900 78680.4 0.000 1.700 4.083 6.808 10.088 12.923 14.685 15.525 10.90011.000 79580.5 0.000 1.697 4.077 6.798 10.079 12.916 14.665 15.500 11.00011.100 80484.0 0.000 1.695 4.071 6.788 10.070 12.909 14.644 15.474 11.10011.200 81391.2 0.000 1.693 4.066 6.779 10.062 12.901 14.622 15.448 11.20011.300 82302.1 0.000 1.690 4.060 6.770 10.054 12.893 14.601 15.422 11.30011.400 83216.9 0.000 1.688 4.056 6.761 10.046 12.883 14.579 15.395 11.40011.500 84135.4 0.000 1.686 4.051 6.753 10.038 12.873 14.557 15.369 11.50011.600 85057.9 0.000 1.685 4.047 6.744 10.031 12.863 14.535 15.342 11.60011.700 85984.2 0.000 1.683 4.042 6.737 10.023 12.851 14.512 15.315 11.70011.800 86914.6 0.000 1.681 4.039 6.729 10.017 12.839 14.490 15.288 11.80011.900 87848.9 0.000 1.680 4.035 6.722 10.010 12.826 14.467 15.261 11.90012.000 88786.9 0.000 1.678 4.031 6.715 10.003 12.813 14.444 15.233 12.00012.100 89728.7 0.000 1.677 4.028 6.708 9.998 12.799 14.420 15.206 12.10012.200 90674.1 0.000 1.676 4.024 6.701 9.992 12.784 14.397 15.178 12.20012.300 91623.0 0.000 1.674 4.021 6.695 9.986 12.769 14.373 15.151 12.30012.400 92575.4 0.000 1.673 4.018 6.689 9.981 12.753 14.349 15.123 12.40012.500 93531.4 0.000 1.672 4.015 6.683 9.975 12.736 14.324 15.096 12.50012.600 94490.7 0.000 1.672 4.012 6.677 9.970 12.719 14.299 15.068 12.60012.700 95453.5 0.000 1.671 4.009 6.672 9.965 12.701 14.275 15.041 12.70012.800 96419.6 0.000 1.670 4.007 6.667 9.961 12.682 14.249 15.013 12.800

STABILITY CROSS TABLES (EQUIL. TRIM)

T AP Dis.SW Kn 0 Kn 5 Kn 12 Kn 20 Kn 30 Kn 40 Kn 50 Kn 60 T FPMetre Ton Metre Metre Metre Metre Metre Metre Metre Metre Metre

12.900 97389.1 0.000 1.669 4.004 6.662 9.956 12.663 14.224 14.986 12.90013.000 98361.9 0.000 1.669 4.001 6.657 9.952 12.643 14.198 14.959 13.00013.100 99337.9 0.000 1.668 3.999 6.652 9.948 12.622 14.172 14.931 13.10013.200 100317.0 0.000 1.667 3.996 6.648 9.944 12.601 14.146 14.904 13.20013.300 101299.0 0.000 1.667 3.994 6.643 9.941 12.579 14.119 14.877 13.30013.400 102284.3 0.000 1.666 3.992 6.639 9.937 12.557 14.092 14.850 13.40013.500 103272.3 0.000 1.666 3.989 6.635 9.934 12.534 14.065 14.822 13.500