Table Of ContentFORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Nr. 1812
Herausgegeben
im Auftrage des Ministerpräsidenten Heinz Kühn
von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt
DK 629.122
Prof. Dipl.-Ing. Wilbelm Sturtzel
Dr.-Ing. Hans H. Heuser
Scbiffbau-Ing. Wilfried Nuflbaum
v.,
Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau e. Duisburg
Institut an der Rhein.-Westj. Techn. Hochschule Aachen
Untersuchung liber Widerstand, Leistungsbedarf,
Trimm und Absenkung des Schiffstyps
»PENICHE«
86. Mitteilung cler VBD
SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH
ISBN 978-3-663-06482-4 ISBN 978-3-663-07395-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-07395-6
Verlags-Nr.011812
© 196 7 b y Springer Fachmedien Wiesbaden
Urspriinglich erschienen bei Westdeutscher Verlag 1967
Gesamtberstellung: Westdeutscher Verlag
Inhalt
Textteil
1. Aufgabenstellung 7
2. Versuchsumfang und -durchführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3. Versuchsauswertung und Ergebnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.1. Fotoaufnahmen des Wellenbildes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4. Zusammenfassung............................................. 8
5. Vorkommende Formelzeichen und Größen 9
Anhang.......................................................... 13
5
Textteil
1. Aufgabenstellung
Bei der stetig zunehmenden Verflechtung des europäischen Wasserstraßenverkehrs
ist es von erheblicher Bedeutung, zuverlässige Angaben über die Eigenschaften
der wichtigsten in diesem Verkehr fahrenden Schiffstypen zu haben. Solche An
gaben liegen bereits für die vom Zentralverein für Deutsche Binnenschiffahrt ge
normten Schiffstypen vor.
Sie liefern den Werften die notwendigen Angaben für den Schiffsentwurf und der
Schiffahrt wesentliche Grundlagen für die Beurteilung von Transportleistung und
Wirtschaftlichkeit und den zweckmäßigen Einsatz der Schiffe. Solche Unterlagen
fehlten bis jetzt noch für den Schiffstyp PENICHE, der vor allem in den benach
barten niederländischen und belgischen Wasserstraßen eingesetzt wird und auch
im deutschen Binnenschiffsverkehr häufig anzutreffen ist. Am 1. 1. 1964 waren in
der Bundesrepublik 203 Motorgüterschiffe vom Typ PENICHE mit einer Gesamt
ladefähigkeit von 64835 t registriert. Damit stellt dieser Typ 3,8% der Anzahl und
2,1 % der Ladefähigkeit aller Motorgüterschiffe in der BRD.
Um einen Begriff der Größenverhältnisse zu geben, sind nachfolgend die Haupt
abmessungen und in Anlage 3 die Verdrängungskurven als Funktion des Tief
ganges angegeben.
Länge über alles 38,80 m
Breite auf Spanten 5,00 m
Konstruktionstiefgang 2,00 m
Verdrängung 359,25 m3
Völligkeit ö 0,936
Die Peniche stellt nicht die wirtschaftlichste Lösung zur Massengutbeförderung
dar, sie wird jedoch, ähnlich wie das Typschiff »Theodor Bayer«, ihrer Aufgabe
gerecht, auch kleinere und wenig ausgebaute Wasserstraßen befahren zu können.
2. Versuchsumfang und -durchführung
Es wurde ein Holzmodell im Maßstab 1: 10,4 angefertigt. Den Spantenriß, die
Daten des verwendeten Propellers sowie Propeller- und Ruderanordnung zeigen
die Anlagen 1, 2 und 22.
Der Versuchsumfang wurde entsprechend den früheren Versuchen mit den
Schiffstypen I-V des Zentralvereins festgelegt, nämlich drei Tiefgänge (1,50-2 m
7
und 2,50 m) auf zwei Wassertiefen (3,50 mund 5 m) in zwei Versuchsarten (Wider
stands- und Propulsionsversuch) zu prüfen. Es wurden Widerstand, Propeller
drehzahl, -drehmoment und -schub sowie Trimm und Absenkung gemessen.
Zusätzlich wurden gleichartige Versuche in einem trapezförmigen Kanalprofil
(Anlage 10) durchgeführt. Anlage 22 enthält die Kennlinien des für die Propul
sionsversuche eingebauten Propellers, mit deren Hilfe die Werte für den mittleren
Nachstrom rechnerisch ermittelt wurden.
Die Protokolle aller im Versuch gemessenen Größen und deren Umrechnung auf
die Großausführung bilden den 2. Teil des vorliegenden Berichts.
3. Versuchsauswertung und Ergebnisse
Die äußere Form der Protokolle ergab sich aus den Möglichkeiten der elek
tronischen Datenverarbeitungsanlage IBM 1620, der alle im Modellversuch ge
messenen Werte eingegeben wurden. Die Umrechnung erfolgte nach den auf den
Seiten 6 bis 9 angegebenen Formeln.
In den Anlagen 4-21 sind die Ergebnisse der Widerstands- und Propulsionsver
suche aufgetragen. Um einen Vergleich mit den Typschiffen (VBD-Bericht Nr. 268)
zu ermöglichen, sind die spezifischen Widerstände Wtot/ D abhängig vom Längen
VD
schärfegrad LI mit der FRouDEschen Zahl F als Parameter auf den Anlagen
1
6, 7 und 12 dargestellt.
Einen einfacheren Überblick über die mit vorgegebener Maschinenleistung er
reichbare Geschwindigkeit relativ zum Wasser bietet die Anlage 21.
Die Berechnungsvedahren, die über Widerstand und Gesamtwirkungsgrad zur
Wellen- bzw. Maschinenleistung führen, sind die gleichen wie in VBD-Beri~ht
Nr. 268 angegeben.
3.1 Fataalt/nahmen des Wellenbildes
Ein Vergleich dieser Aufnahmen mit denen des vergleichbaren Typschiffes
»Theodor Bayer« zeigt erwartungsgemäß eine stärkere Ausbildung der Bug
welle, erklärlich durch die größere Völligkeit der »Peniche« (6 = 0,938 gegen
6 = 0,861).
4. Zusammenfassung
Der Bericht ergänzt die Reihe der bisher durchgeführten Untersuchungen an
Motorgüterschiffen für Binnengewässer, so daß es möglich wird, auch für diese
extrem völlige Schiffsform exakte Angaben hinsichtlich des Leistungsbedarfs und
der Werte für Trimm und Absenkung zu machen.
8
Diese Unterlagen sind sowohl für Wirtschaftlichkeits berechnungen als auch für
die Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten, abhängig von den Gegebenheiten der
Wasserstraße, erforderlich.
Darüber hinaus sind sie ein wertvolles Hilfsmittel bei der gerichtlichen Begut
achtung von Schiffsunfällen.
s.
Vorkommende Formelzeichen und Größen
Größe Formelkurzzeichen und Schreibweise der
ggf. Berechnungsformel Rechenmaschine
in Tei12
Maßstabszahl ALPHA
Wasserlinienlänge LWL (m)
des Schiffes
Wasserlinienlänge LWL (m) L (M)
des Modells
Tiefgang Tg (m) TIEFGANG
Wassertiefe Hw (m) WASSERTIEFE
Deplacement D (t)
(Schiff)
Deplacement Dm (t) DELTA (M)
(Modell)
Verdrängung D
v=-
(Schiff) y
Benetzte Oberfläche 0
(Schiff)
BenetzteOberfläche Om OMEGA(M)
(Modell)
Modell t'm (m/s) V (M) 1; V (M) 2
geschwindigkeit
Schiffs (m/s)
geschwindigkeit
y;.
Vs = Vm • 3,6 (km/h) V (S) 1; V (S) 2
y;.
Vs = Vm · 1,944 (Knoten) V (SK) 1;
V (SK) 2
REYNoLDssche Zahl R Vm • Lw L
RE(M)
(Modell) em = 'I'm
REYNoLDssche Zahl R Vs• LWL
(Schiff) es = RE (S)
9
Größe Formelkurzzeichen und Schreibweise der
ggf. Berechnungsformel Rechenmaschine
in Teil 2
FRouDEsche Zahl FL= Vs
yg'LWL
FRouDEsche
F Vs
Tiefenzahl II = yg'Hw
Modellwiderstand Wm (kg) W(M)
Schiffs widerstand Wtot = (wm - Ra) . oc3 (kg) W(TOT)
Reibungsabzug Ra (kg) R (A)
(nach FROUDE
gerechnet)
Spez. Widerstand Wtot/D (kgjt) W (TOTjDEPL)
Wtot' VB
Schleppleistung EPS = (PS) EPS (TOT)
75
Reibungsanteil der EPSR (PS) EPS (R)
Schleppleistung,
gerechnet
Formanteil der EPSp = EPS --EPSR (PS) EPS (FORM)
Schleppleistung
Reibungsbeiwert CRm C(RM)
Widerstands- wm-Ra
beiwert Cw = ej2· Om' v~ C (GES)
Admiralitäts- D2/3. Vs3 C E (Ps in
konstante Ce= EPS ( ) Knoten)
Drehzahl (Modell) nm (Ujs) N(M)
Drehzahl Schiff) Ns = y11m; . 60 (Ujmin) N (S)
Drehmoment Mm (mkg) m(M)
(Modell)
Schub eines Pro- Sm (kg) S (M)
pellers (Modell)
Propellermaß- In M
stabseffekt (aus
VBD-Unterlagen)
2 . 1(; • oc3,5
Wellenleistung WPS =Mm·nm ' - WPS
75.105
10
Größe Formelkurzzeichen und Schreibweise der
ggf. Berechnungsformel Rechenmaschine
in Teil 2
Gesamt- EPS ETA (GES) 1;
YJ ges =--
wirkungsgrad WPS ETA (GES) 2
Admiralitäts- D2/3. Vs (Vs in
konstante Cw = WPS C(W) Knoten)
Schubbeiwert (aus KT K (T)
Propeller kennlinie)
Propellereintritts- Ve (mjs) V (E)
geschwindigkeit
Nachstromziffer W=l-!!.. W
Vm
-Ra
11'm
Sogziffer t= 1- T
Sm
Gütegrad der l-t
Schiffsform ~s=l--w- XI (FORM)
,
Gütegrad
~a = 17 P XI (A)
der Anordnung
YJP
Wirkungsgrad des YJP ETA (P)
freifahrenden
Propellers
Wirkungsgrad
, = 17 ges.
des Propellers 17 v
am Schiff ~s
(X3,5
Schub leistung SPS = Sm '1' e -75 -. 1-03 SPS
Trimm Winkel der Schiffslängs-
achse gegen die Horizontale
in Winkelminuten
Absenkung Maß der parallelen (m)
Tiefertauchung
des fahrenden Schiffes
gegenüber der Ruhelage
Erd- g = 9,81 (mjs2)
beschleunigung
Dichte e = 102 (kg~4S2)
RHO
des Wassers
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Größe Formelkurzzeichen und Schreibweise der
ggf. Berechnungsformel Rechenmaschine
in Teil 2
Kinematische '/Is (m2js) NY (S)
Zähigkeit des
Wassers (Natur)
Kinematische '/Im (m2(s) NY(M)
Zähigkeit des
Wassers (Versuch)
Dabei ist Vs in den Formeln für Re, F L, F H, EPS usw. stets in m(s einzusetzen.
Davon ausgenommen sind nur die Formeln der Admiralitätskonstanten, in die
Vs in Knoten (Seemeilen(Stunde) eingesetzt wird.
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