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Diplomarbeit

Entwurf eines „Offshore Patrol Vessel“ (OPV)

Henning Michael Brauer

Matr. Nr. 13772

Dezember 2003

Entwurf eines OPV / einer leichten Korvette 19.12.2003

_______________________________________________________________________________________________________ Henning Michael Brauer ( TUHH ) 2 / 49

Hiermit erkläre ich, dass die nachfolgende Arbeit von mir selbstständig angefertigt wurde.

Hamburg, den 19. Dezember 2003

Henning Michael Brauer



Inhaltsverzeichnis 1. Aufgabenstellung 4 2. Einleitung 6 3. Erste Entwurfsgedanken 7 4. Allgemeine Beschreibung der Standardplattform 10 5. Schiffslinien und Formkurven 13 6. Widerstandsprognosen / D-Serie 15 7. Vergleichsschiffe / Raumauswertung 18 8. BV 1700-1 20 9. Motorenauswahl 22 10. Kraftstoffüberschlag 23

11. Raumanordnung und erster Generalplan 24 12. Gewichtsrechnung 26 13. Intaktstabilität ( Glattwasser ) 30 14. Intaktstabilität ( Seegang ) 34 15. Leckstabilität 36 16. Änderungen am Generalplan 42 17. Entwurfskritik 43 18. Schrifttum 44 19. Danksagung 45 20. Berechnungen und Pläne 46



1. Aufgabenstellung





2. Einleitung Als mir im März 2003 seitens Blohm+Voss angeboten wurde, einen Marineentwurf in Ihrem Hause als

Diplomarbeit anzufertigen, erstreckte sich meine Kenntnis in diesem Bereich auf die beiden

Vorlesungen „Entwerfen von Marineschiffen“ und „Entwerfen von U-Booten“ sowie auf privates,

marinehistorisches Interesse.

Der erste Schritt zu der erfolgreichen Bearbeitung des Themas bestand daher – simpel ausgedrückt –

darin, herauszufinden, wie genau man ein Kriegsschiff im Detail entwirft ! Bei der Literaturrecherche

mußte ich jedoch feststellen, daß es außer dem recht umfangreichen marinehistorischen Material nur

sehr wenige aktuelle Veröffentlichungen gibt, die über die Qualität von Eigenwerbung für die jeweilige

Werft hinausgeht. Ausnahmen stellten vor allem die Fachaufsätze in den STG-Jahrbüchern und in den

Handbüchern der Werften, sowie die Vorlesungsskripte an der TUHH dar. Jedoch waren auch diese

recht allgemein gehalten und enthielten selten konkrete Zahlen und Werte.

So mußte ich im ersten Monat vor dem tatsächlichen Beginn meiner Diplomarbeit zuerst umfangreiche

Gespräche mit den einzelnen Fachabteilungen bei Blohm+Voss führen, um mir die einzelnen Elemente

des Marineschiffsentwurfes zu dem großen Ganzen zusammenfügen zu können, welches als leichte

Korvette am Ende als Ergebnis stehen sollte. An dieser Stelle möchte ich den Damen und Herren aus

den entsprechenden Fachabteilungen danken, die sich trotz erheblicher Belastungen aus laufenden

Projekten zum Teil mehrere Stunden Zeit genommen haben, um mir die Grundlagen ihrer Arbeit zu

erläutern.

Auf Grund des dort erworbenen Wissens war ich in der Lage, erste simple Konzeptskizzen zu

entwickeln, welche daraufhin unter Aufsicht von Herrn Dierfeld (Leiter SKA 4) nach und nach in eine

zu verwirklichende Richtung gelenkt wurden. Zu meinem Leidwesen mußte ich feststellen, daß auch

im Marineentwurf gewisse Kostenrahmen bestehen, sodaß allzu exaltierte Entwürfe zwar

möglicherweise interessant, jedoch ohne konkreten Wert wären. Mit dem Gedanken der finanziellen

Machbarkeit vor Augen versuchte ich daher einen Entwurf zu entwickeln, der zwar konventionelle

Module und Fertigungsmethoden verwandte, sich jedoch möglichst von bestehenden Entwürfen

abhob.

Kerngedanke und Hauptwesensmerkmal des Entwurfes war seine Modularität als Standardplattform,

worauf in den folgenden Kapiteln noch ausführlicher eingegangen wird.



3. Erste Entwurfsgedanken

In den letzten Jahren kamen vermehrt Anfragen von kleineren Marinen nach Schiffen in der

Größenordnung von 1500 tdw bis 2200 tdw, welche in den eigenen Hoheitsgewässern und in deren

unmittelbaren Umgebung Aufgaben wie Küsten- und Fischereischutz bis hin zur Landesverteidigung

übernehmen sollten. Diese Einheiten, von Größe und Bewaffnung zum Teil mit kleinen Korvetten

vergleichbar, wurden als „Offshore Patrol Vessel“ – kurz OPV – bezeichnet. Von Einheiten um die 2000

tdw mit lediglich einer kleinen Maschinenkanone, aber dafür großen Enterkommandos für den

Fischereischutz in arktischen Gewässern bis hin zu verhältnismäßig schwer bewaffneten Einheiten

kleinerer Größen, welche kostengünstig die Aufgaben von Fregatten übernehmen sollten, reichten die

Forderungen. Jedes Mal mußte – und muß – ein maßgeschneiderter Entwurf angefertigt werden, um

den Kunden mit seinen speziellen Forderungen zufriedenzustellen. Es fiel jedoch auf, daß diese

Entwürfe sich in vielen Bereichen ähnelten und sich gewisse Aspekte von dem einen Entwurf auf den

anderen übertragen ließen – dieses jedoch immer nur vereinzelt.

Aus dieser Problematik entstand der Wunsch nach einer modularen Standardplattform, welche in

Bezug auf die Punkte

1. Bewaffnung

2. Besatzungsstärke

3. Reichweite

4. Fahrprofil / Schiffsantrieb

5. Verdrängung / „Nutzlast“

6. Intakt-/Leckstabilität

7. Sonderausrüstung

möglichst frei variabel sein sollte. Angelehnt an das MEKO – Konzept sollte man nun auf einen

Standardrumpf verweisen können, der innerhalb einer gewissen Bandbreite die bisher geforderten

Kundenforderungen sinnvoll erfüllen könnte, ohne in einem der oben genannten Hauptaspekte

unsinnig zu werden. Trivial ausgedrückt, die „Eierlegende Wollmilchsau“. Um die Breite der zu

erfüllenden Aufgaben darzustellen, werden im folgenden einige Beispiele genannt:

1. Fischereischutz ( Unterbringung von möglichst großen Enterkommandos, Spürhunden, viele

und große Schlauchboote zum schnellen und sicheren Übersetzen auch bei hohem Seegang )

2. Ölbekämpfung ( Unterbringung von Ölbekämpfungsausrüstung sowie Vorhaltung von Tanks

zur Aufnahme von Ölbindemittel )



3. Meeresforschung ( Raum und Stabilitätsreserven für Forschungslabore sowie die Möglichkeit

zur Ausbringung von schwerem und sperrigem Forschungsgerät )

4. Minenlegen

5. Ubootabwehr in eingeschränkter Form ( Vorhaltung eines Sonarraumes sowie von Deckfläche

für Torpedorohre )

6. Hochseetauglichkeit ( Arktische Gewässer )

7. Transportkapazität von möglichst vielen 20’ Containern für zusätzliche Ausrüstung

8. Maximale Bewaffnung: SSM-Werfer ( HARPOON, MK 5 ), 76mm Geschütz, ausreichende FK-

Abwehr ( RAM; GOALKEEPER )

9. Erfüllung militärischer Bauvorschriften ( Stabilität nach BV 1033 ) bei gleichzeitiger Erfüllung

von zivilen Klassevorschriften ( GL ), ohne bei dieser Form zu teuer zu bauen

Als erster Schritt mußte nun ein Rumpf ermittelt werden, der von seiner Form her einen Spielraum im

fesgelegten Verdrängungs-Tiefgangs Bereich sinnvoll erfüllen konnte. In der Aufgabenstellung wurde

ein Verdrängungsbereich von 1800 tdw bis 2200 tdw vorgegeben.

Für diesen Rumpf mußte dann überschlägig der zu erwartende Widerstand für die schwerste und

leichteste Form ermittelt werden, um verschiedene Antriebsmaschinen und deren Einbaumaße

festzulegen. Als Antriebskonzept wurde ein konventioneller Zwei-Schrauben-Antrieb ohne

Kraftkoppelung gewählt. Gründe hierfür war der Gedanke der Antriebsredundanz, da der Antrieb aus

zwei autarken, durch ein Schott getrennten Hälften bestehen sollte – den üblichen militärischen

Anforderungen entsprechend. Des weiteren ist ein konventioneller Schnelläufer-Getriebe-Welle-

Propeller Antriebsstrang am einfachsten und günstigsten. Zusätzlich dazu sollte jedoch noch Raum für

einen Notstromgenerator und dessen Notschalttafel über dem Schottendeck vorgehalten werden, den

zivilen Klassevorschriften entsprechend.

Als Besatzungsstärke orientierte ich mich an Vergleichsschiffen, mit einem gewissen Zuschlag zu der

für den Schiffsbetrieb nötigen Mannschaftszahl, da viele Marinen – insbesondere die orientalischen –

lieber ein paar Matrosen zu viel als zu wenig an Bord zu haben scheinen. Als Entwurfsgrundlage legte

ich

- 30 Mannschaftsdienstgrade

- 18 Unteroffiziere

- 12 Offiziere ( inklusive Kommandant und IO )

- 20 Sondermannschaften ( Enterkommandos, „Special Forces“ )

fest. Gegen Ende der Entwurfsarbeit konnte ich diese Zahlen zum Teil erhöhen, da noch Raum für

einige Kojen mehr vorhanden war. Diese Zahlen waren Berechnungsgrößen für die Unterkünfte,

Messen, Aufenthaltsräume, Proviantlasten und Frischwassertanks.



Für die ersten grobe Entwürfe brauchte ich nun einige Kennwerte in Bezug auf Flächen für die

einzelnen Funktionsbereiche. Die Werft gab mir die Generalpläne von drei gebauten bzw. projektierten

Schiffen ähnlicher Größenordnung, und ich ermittelte aus ihnen Quadratmeterzahlen für die einzelnen

Funktionsbereiche. Je nach Bereich wählte ich dann einen Vergleichsparameter, der sinnvoll erschien,

um einen Durchschnittswert festzulegen – etwa die Anzahl der Mannschaften für die Größe der

Manschaftsmessen. So erhielt ich für jeden Funktionsbereich drei Durchschnittszahlen, von denen ich

mir jeweils den mittleren als Kennwert für meinen Entwurf auswählte. Diesen multiplizierte ich mit

meinem speziellen Vorgaben – Besatzungsstärke, Lpp, etc. – und erhielt ein grobes Raster an

Quadratmeterangaben, um einen ersten Generalplan anzufertigen.

Anhand dieses Generalplanes – bzw. dessen vielfach redigierten Nachfolgern - konnte ich daraufhin

Gewichtsrechnungen anstellen, ebenfalls anhand von projektierten Schiffen. Ziel dieser Rechnung war

es, die beiden Extrema der Beladungsformen als rechnerisch machbar darzustellen, was mir nach

einigen Nachbesserungen auch gelang. Mit den ermittelten Schwerpunkten und Gewichten konnte nun

die Stabilitätsrechnung angegangen werden. Als rechnerische Grundlage für diese wurde die BV 1033

der Bundeswehr festgelegt, da diese als rechnerisch strengste gilt, und man bei Erfüllung ihrer

Forderungen davon ausgehen kann, daß andere internationale Forderungen ebenfalls erfüllt werden.

Die Intaktstabilität wurde problemlos erfüllt, die Leckstabilität jedoch erst durch die Einsetzung von

drei weiteren wasserdichten Schotten, was zwar unter dem Kostenaspekt ärgerlich, jedoch nicht

vermeidbar war. Den Generalplan beeinträchtigte dies allerdings nicht, da an der Stelle der

eingefügten Schotte bereits Raumgrenzen vorgesehen waren.

Hier stellte sich in stärkster Form das Hauptproblem meiner Diplomarbeit dar – daß nur Zeit für eine

Entwurfsschleife gegeben war. Diese mußte mit unzureichendem, beim Entwerfen zu erarbeitendem

Fachwissen angegangen werden, sodaß in vielen Aspekten das „Trial and Error“ Prinzip herhalten

mußte. Über weite Strecken gelang dies auch halbwegs problemlos, bei der Leckstabilität jedoch dann

nicht. In einer zweiten Schleife hätte dann der Generalplan unter dem Gesichtspunkt der BV 1033

derart umgestellt werden müssen, daß auf zwei oder drei der zwölf wassdichten Abteilungen hätte

verzichtet werden können. Im Nachfolgenden wird nun zusammenfassend das Ergebnis dieser

Vorüberlegungen beschrieben, auf denen der eigentliche Entwurf fußt.



4. Allgemeine Beschreibung der Standardplattform

Ergebnis der oben aufgezählten Überlegungen war nun ein Monohull, der für eine Verdrängung von

2051 t / 3,75 m Tiefgang ausgelegt war, jedoch noch bei minimaler Verdrängung von 1673 t / 3,30 m

Tiefgang eine ausreichende Heckspiegeltauchung besitzt. Aufgrund der relativ geringen Seitenhöhe D

- 7,40 m bzw. 7,80 m – gilt das Oberdeck als Schottendeck. Für die Aufbauten gilt das „Zwei-Inseln“

Konzept, welches sich auch unter Deck fortsetzt. Das vierte Schott, welches auch die beiden

Maschinenräume voneinander trennt, unterteilt die Zitadelle in zwei autarke Abteilungen, in denen alle

für den elementaren Schiffsbetrieb nötigen Aggregate einfach redundant ausgeführt sind,

enstprechend den militärischen Forderungen. Zu der Zitadelle gehört der ganze vordere

Brückenaufbau mit einer ABC-Schleuse zur Back hin, sowie der Steuerbord gelegene Teil des

Oberdecks im Hangar, mit ABC-Schleuse zum Hangar/Landedeck und zum Arbeitsdeck. Das

Arbeitsdeck läßt sich im ABC-Fall nur über die Schleuse im Hangar betreten. Redundant ausgeführt

sind:

1. Hauptmaschinen

2. E-Diesel

3. Klimaaggregate

4. ABC-Filter

5. Schalttafeln

6. Maschinenleitstände ( MKR / OPZ )

Die ursprüngliche Idee, zwischen dem Brückenaufbau und dem Hangar einen Verbindungsaufbau oder

sogar einen durchgängigen Aufbau vorzusehen, ließ ich aus folgendem Grund fallen: Durch die

Freilassung dieses Raumes entsteht ein Arbeitsdeck von etwa 136 m², welches sich durch seinen

geringen Abstand zur Wasserlinie hervorragend zur Unterbringung von schweren Modulen wie etwa

SSM-Werfern, Containern, Torpedorohren oder Booten eignet – sowohl aus Gründen der Stabilität

(geringere Zunahme von KG), als auch aus Gründen der Vereinfachung des Aussetzens von

Gerätschaften und Booten. Des weiteren war hier auch genug Raum, um Forschungstätigkeiten oder

die Bedienung von Ölbekämpfungsmaßnahmen ausführen zu können. Dieses Arbeitsdeck ist eines der

Unterscheidungskennzeichen meines Entwurfes zu bereits gebauten oder projektierten Schiffen und

eines der Hauptmerkmale des Standardplattformgedankens.

Die Form und Detailausführung der Aufbauten folgt dem Wunsch, eine möglichst geringe

Radarrückstrahlfläche zu erzeugen („Radar-Cross-Section“), nämlich möglichst große,

undurchbrochene Flächen mit 8 Grad Neigung zur Mittschiffsebene. Auf Leiter und Treppen auf der

Außenseite wurde verzichtet; statt Relinge wurden Schanzkleider verwandt, die im Bereich der Back



und des Arbeitsdecks viel von der auf Deck montierten Ausrüstung abschirmen. Als stilistisches

Vorbild fungierte die für die schwedische Marine gebaute KOKKUMS-Korvette. Aus Kostengründen und

um den Charakter der Standardplattform zu wahren, verzichtete ich jedoch auf eine derart ausgefeilte

Optimierung der Verkleidung und begnügte mich mit einer Mittelform. Zur besseren Übersicht folgen

die übrigen Merkmale nun in tabellarischer Form.

Datenblatt OPV-Entwurf Grundentwurf Etwa 2050 t Displacement Antrieb: 2 x CPP 2 x 4000 kW auf zwei Maschinenräume verteilt für etwa 22 kn E-Versorgung: 2 x E-Diesel: 800 kW + 1 x Notdiesel über dem Schottendeck 1 x Schalttafel + 1 x Notschalttafel Hilfsmaschinen: 1 x Kaltwassersatz 2 x Lüfterräume in zwei Abteilungen 1 x Abwasseraufbereitungsanlage 1 x Frischwassererzeuger Besatzung: 60 Mann Stammbesatzung, z.B. 45 + 15 Trainees Landedeck ( 22m x 13m ) für 10 t- Hubschrauber Hangar ( 13m x 6m ) 1x 7,0 m RHIB Standard. Sanitätsbereich (35,5 m² ). Fahrtstrecke bis 6000 sm Seeausdauer ca. 30 Tage RAS- tauglich NAV + Comms nach SOLAS, IMO(Klasse) + S&W für Nachrüstung/future growth Bau nach Klasse



Einbauten/Ausrüstung: Waffenplätze: Back: max. 76 mm Vor der Brücke: 1 x Modul auf Deck, max. 600 mm Einbautiefe nach Unten Arbeitsdeck: SSM, Auf Deck moniert Hangar: 1 x Modul auf Deck, max. 600 mm Einbautiefe nach Unten Hangar: Bucht für modulare Hubschrauberwerkstatt in Container - sonst freier Stellplatz. Vollständige Versorgungseinrichtungen für Hubschrauber. Besatzung: Zusätzlicher Raum für bis zu 20 Mann ( Spezialeinheiten, Forscher, Minentaucher, etc. )

Weitere 30 Mann bei Verwendung des Hangars als Unterkunft. Zusatzausrüstung: In bis zu vier 20-Fuß Containern mitzuführen, ohne Hubschrauberwerkstatt sogar fünf.

Z.B: Ölbekämpfungsgerät, Forschungseinrichtung, etc. ) Arbeitsdeck: 182 m² Fläche. Max. 2 x 10 m RHIB + 2 * 7,5 m RHIB Bis zu vier Containerstellplätze Sonstiges: Sonardom anbringbar / Raum für Ortungsgeräte auf dem DB vorhanden. ABC-Filter und ABC-Schleusen einbaubar Endverdrängung max. 2109 t Displacement



5. Schiffslinien und Formkurven

Hauptmerkmal des Diplomarbeitsthemas war eine sinnvolle Auslegung des Einrichtungsplans, sowie

ein rechnerischer Nachweis der Erfüllung der Auslegungsgrenzen. Aus Gründen der Einfachheit, aber

auch wegen der Geheimhaltung von Original-Marine-Schiffslinien, sollte ich auf die Linien der D-Serie

zurückgreifen, einer von der FDS und HDW in Auftrag gegebenen Schleppserie etwas größerer Breite.

Für sie lagen auch die Ergebnisse der Schleppversuche vor, worauf ich im nächsten Kapitel noch

ausführlicher eingehe. Bei der D-Serie handelt es sich um insgesamt 12 permutierte Formen, die sich

jedoch alle von den Grundmodellen D1 und D9 ableiten lassen. Grundlage meines Entwurfes ist das

Modell D9, welches ich linear verzerrte, um auf die gewünschte Verdrängung, einen akzeptablen

Freibord und ausreichende Spiegeltauchung bei allen „Beladungs“-Zuständen zu kommen, ohne die

übrigen in der Serie umrissenen Formparameter zu sehr zu verändern. Die gesamte Hydrostatik wurde

unter Verwendung des Programmes „ E-4 “ am Arbeitsbereich 3-14 der TUHH vorgenommen. Als

Ergebnis kam ein Rumpf mit den folgenden Parametern heraus:

LPP = 89,6

LÜA = 94,4

LWL = 91,4

B = 14,0 m

T = 3,75 m / 3,30 m

D = 7,40 m / 7,80 m

H = 26,6 m

CB = 0,46

CP = 0,593



Spantenriß:

Spantarealkurve:



6. Widerstandsprognose / D-Serie

In der Dokumentation zu den Schleppversuchen wurde neben der Beschreibung der Rechenmethodik

und der Versuchsergebnisse auch eine Liste mit Formwerten und Verhältniszahlen der verschiedenen

Verzerrungen der Grundmodelle D5 und D9 angegeben. Wie bereits oben erwähnt, wurden insgesamt

zwölf Modelle mit den Bezeichnungen D1 bis D12 geschleppt. Jedes Modell wurde auf drei Tiefgängen

geschleppt – T1, T2 und T3 – und die dazugehörigen Haupt- und Nebenparameter tabellarisch

aufgetragen. Da sich mein Schiffsrumpf von der Grundform D9 ableitet, konnten die Verzerrungen von

D5 von mir rechnerisch nicht herangezogen werden und schränkten die Auswahl um die Hälfte ein.

Für den angestrebten Tiefgangsspielraum von 3,80 m bis 3,50 m kam auf den ersten Blick das Modell

D9 mit den Tiefgängen T2 und T3 in Betracht, was jedoch bei der anschließenden Berechnung der

Widerstände zu keinen sinnvollen Ergebnissen führte. Gerade in Bezug auf die Nebenparameter

erschien daher das Modell D12 mit den Tiefgängen T1 und T2 als passend.

Ziel der Berechnungen war es, ein einfaches Diagramm für das Verhältnis Leistung zu Geschwindigkeit

mit zwei einhüllenden Kurven für die beiden Tiefgänge zu erhalten. Als Geschwindigkeiten wählte ich

daher 14 kn (Marschgeschwindigkeit), 20 kn, 25 kn und 26 kn (Probefahrtsgeschwindigkeit).

In der anschließenden Tabelle habe ich die Ergebnisse der Berechnungen zusammengefaßt:

Zusammen mit dem Tiefgang, der Verdrängung und der Geschwindigkeit sind in ihr die Leistung an

den Propellern PDT und der Gesamtgütegrad der Propulsion EtaD enthalten.

Auswertung Widerstandsprognose

Ergebnisse: Serie Tiefgang Tiefgang [m] Deplacement [ t ] Vs [kn] Vs [m/s] Pdt [kW] Eta D

D 9 2 3,63 1960 26 13,375 18310 0,651

D 9 3 4,01 2296 26 13,375 24140 0,594 0 0

D 12 1 3,35 1712 14 7,202 1320 0,597 D 12 1 3,35 1712 20 10,289 4110 0,604 D12 1 3,35 1712 25 12,861 12260 0,592 D 12 1 3,35 1712 26 13,375 14940 0,615

0 0 D 12 2 3,76 2070 14 7,202 1400 0,616 D 12 2 3,76 2070 20 10,289 4840 0,613 D 12 2 3,76 2070 25 12,861 13710 0,616 D 12 2 3,76 2070 26 13,375 18140 0,601



Trägt man nun die berechneten Propellerleistungen auf der Geschwindigkeit ab, so erhält man die

untere Graphik. Sie zeigt, daß zur Erreichung von 26 kn bei 3,76 m Tiefgang etwas mehr als 18000

kW, bei 3,35 m hingegen weniger als 15000 kW nötig sind. In der Entwurfskritik gehe ich noch näher

darauf ein, wie diese Ergebnisse zu bewerten sind.

Leistungsprognose D-Serie

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 5 10 15 20 25 30

Vs [kn]

Pdt [

1000

kW

]

D12 T1D12 T2



Anhand des Modells D12 auf dem Tiefgang T2 möchte ich exemplarisch den Gang der Berechnungen

darstellen. Das Vorgehen entspricht hierbei dem in der Dokumentation des FDS Versuchsberichtes.

Dargestellten Verfahren

Widerstandsprognose D-Serie Modell: D12

Tiefgang: T2 Vs: 7,202 m/s

Lpp: 89,3 m T2: 3,76 m Bm: 13,102 m

T: 3,8 m

L/B: 6,816 m

B/T: 3,448 m

Fn: 0,243

Cp: 0,595

Cvol: 2,884 [/10³]

vm: 1,87 m/s

vs: 7,202 m/s

λ 14,883

Rhm(T,vm): (Cr+Cfm)*qm*Sm 44,10 [N] Widerstand des nackten Modells.

Rap(vm) (0,2+2,48*vm)*vm 9,05 [N] Widerstand der Anhänge.

Rtm(vm) Rhm+Rap 53,19 [N] Gesamtwiderstand des Modells.

Rmp (Rhm+Rap)/0,97 50,67 [N] Widerstand bei laufenden Prop.

Fd Fdsm+Fdap 15,15 [N] Reibungsabzug.

btf -1,05 Dimensionslose Koeffizienten.

aqt 1,10

bqt 0,04115

ant 90,00

bnt 0,52700

Tm btf*(Fd-Rmp) 37,22 [N] Schub des Modells.

Qm aqt+bqt*Tm 2,06 [Nm] Drehmoment des Modells.

nm Wurzel(ant+bnt*Tm) 7,82 [Hz] Drehzahl des Modells.

DKt 0,386 Dimensionslose Koeffizienten.

Kt 14,430

DKq -0,236

Kq 3,723

Ts Tm*(1-DKt/Kt)*L³*RohS/RohM 122,51 [kN] Schub des Schiffes.

Qs Qm*(1-DKq/Kq)L³*L*RohS/RohM+DQs 110,15 [kNm] Drehmoment des Schiffes.

ns nm/Wurzel(L) 2,03 [Hz] Drehzahl des Schiffes.

Pdt 2*Pi*ns*Qs 1400 [kW] Leistung an den Propellern.

Rtsp (Rmp-Fd)*L³*RohS/RohM 120130 [kN] Widerstand des Schiffes.

Eta D Rtsp*vs/Pdt 0,616 Gesamtgütegrad der Propulsion.



7. Vergleichsschiffe / Raumauswertung

Der nun folgende Schritt war die Auswertung bestehender Entwürfe nach Funktionsbereichen. Hierfür

legte ich erst einmal eine Einteilung fest nach:

1. Maschinenräumen

2. Munitionsräumen

3. Unterkünften und Sanitärbereichen nach Dienstrangstufen

4. Sanitätsbereichen

5. Allgemeiner Schiffsbetrieb

6. Messen nach Dienstrangstufen

7. Hubschrauberbereich.

Wie bereits oben beschrieben standen mir drei Schiffe zur Auswertung zur Verfügung, zwei OPV und

eine Korvette. An dem jeweils mittleren der Durchschnittswerte orientiert, gelangte ich nun zu eigenen

Quadratmeterzahlen, die ich in meinen darauf folgenden Entwürfen jedoch immer als Untergrenze

ansah.

Flächenauswertung der Vergleichsschiffe Schiff M. V. S. Lüa 91,1 m 84,6 m 121,0 m Lwl 82,8 m 77,4 m 107,3 m B (WL) 12,85 m 12,60 m 14,80 m B (1.Deck) 11,80 m 15,30 m 16,30 m D 6,8 m 7,5 m 9,7 m T 3,4 m 3,4 m 4,4 m Besatzung 14/24/40+15 10/12/18+20 24/28/48+24

Maschinenräume Durchschnittswerte Verh

älni

swer

t

Entw

urf

[m²]

[m²] [m²] [m²] Verhältnisw. M. V. S. Hauptmaschine 256,8 248,24 262,5 Lwl 3,1 3,21 2,45 91 282,1 Hilfsmaschine 163,61 161,13 1,98 1,5 91 180,18 Rudermaschine 19,2 32,94 37 0,23 0,43 0,34 91 30,94 MKR 27,56 31,35 33,37 0,33 0,41 0,31 91 30,03



Unterkünfte und Sanitär Verh

älni

swer

t

Entw

urf

[m²]

[m²] [m²] [m²] Verhältnisw. M. V. S. Mannschaften 131,76 73,75 154,43 Mannschaft. 3,29 4,1 3,22 30 99 Unteroffiziere 108,66 90,28 156,13 UO 4,53 7,52 5,58 18 90 Offiziere 66,58 77,71 222,84 OFFZ 4,76 7,77 9,29 10 70 IO 13,72 19,44 29,15 IO 1 20 Kommandant 30,84 40,02 46,02 Kdt 1 40 Zusatztruppen 27,76 63,91 57,3 Zusatztr. 1,85 3,2 2,87 20 57,3

Sanitätsbereich 26,48 37,44 61,92 Besatzung 0,28 0,62 0,5 80 39,9 Schiffsbetrieb OPZ 42 50,4 80,5 Lwl 0,51 0,65 0,75 91 59,15 Funkraum 20,2 18,56 0,24 0,24 91 21,84 Waffenelektrik 58,92 35,92 49,14 0,71 0,46 0,46 91 41,86 Brücke 49,14 42,3 48 0,59 0,55 0,45 91 50,05 Messen Mannschaften 24,6 30,12 85,82 Besatzung 0,62 1,67 1,79 30 50,2 Unteroffiziere 23,43 24,66 42 0,98 2,06 1,5 18 27 Offiziere 40,8 48,5 39,68 2,91 4,85 1,42 12 36 Kombüse 43,16 57,76 52,8 0,46 0,96 0,43 80 40 Proviantlast 51,98 46,08 91,23 0,56 0,77 0,74 80 56 Wäscherei 29,32 36 34,78 0,32 0,6 0,28 80 25,2 Hubschrauber Landedeck 272,64 336,14 435,42 Lwl 3,29 4,34 4,06 91 369,46 Hangar 98,45 120,32 141,84 1,19 1,55 1,32 91 120,12 Versorgungsräume 44,7 44 108,75 0,54 0,57 1,01 91 91,91



8. BV 1700-1

In der Bauvorschrift BV 1700-1 des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung wird die Art der

Unterkunft auf Schiffen der Bundesmarine definiert. Für jede Dienstgradgruppe werden für die

verschiedensten Wohn- und Arbeitsbereiche Raumstandards festgelegt, von den Abmaßen der Kojen

hin zu Stehhöhen und Mindestraum pro Besatzungsmitglied in den Messen. Da diese Vorschrift

ebenfalls erfüllt werden sollte, habe ich sie in tabellarischer Form zusammengefaßt. Die in ihr

angegeben Mindestflächen und Abmaße werden in allen Fällen erfüllt, zum Teil sogar deutlich.

Bestzungsunterkünfte nach BV 1700-1 Schiffe der Gruppe I ( ab acht Tagen Seeausdauer )

Besatzung:

Mannschaften 30

Unteroffiziere 18

Unteroffiziere mit Portepee

Offiziere 12

Nr. Bezeichnung Gruppe Dienstgrad Raumtyp Größe [m²] Benötigter Raum

1. Wohnbereich Offz Kdt Kammer 21,5 21,5

IO Kammer 11 11

Schiffsarzt Kammer 9,5 9,5

Sonstige Doppelkammer 9 90

PUO Viererkammer 12,5

UO Achterkammer 19 42,75

M Achterkammer 19 42,75

2. Messen Offz Messe 1,3 m²/Offz 15,6

PUO Messe 1,1 m²/PUO

UO Messe 0,6 x 0,9 m² x UO 16,2

M Messe 0,6 x 0,9 m² x UO 16,2



Nr. Bezeichnung Gruppe Dienstgrad Raumtyp Größe [m²] Benötigter Raum

3. Besprechungsr. Offz Besprechungsr. 1 m² / Offz 12

PUO Besprechungsr. 0,3 m² / PUO 5,4

UO Aufenthaltsraum 7 7

M Aufenthaltsraum 0,4 x 0,9 m² x M 10,8

4. Schreibstuben Schiffsschreibst. 8,5 8,5

(50-100 Mann)

Wachtmeisterst. 5,5 5,5

Versorgungss. 6,5 6,5

Schr. Systemerh. 6,5 6,5

5. Bordbücherei In Spinden 0,1 m/Mann 8 m

(weniger 100 Mann)

9. Sanitärräume Offz Kdt WC Wohnbereich allein 1

Offz Rest WC Wohnbereich 1/12 Mann 1

PUO WC Wohnbereich 1/12 Mann

UO / M WC Wohnbereich 1/12 Mann 4

Offz/Gäste Messen je 1 1

PUO Messen 1 1

UO Messen 1 1

M Messen 1 1

10. Betriebsräume WC Küche 1 1

WC Brücke 1 1

WC OPZ 1 1

WC STL 1 1

WC Hangar 1 1

WC Werkstatt 1 1



9. Motorenauswahl

Als Einbaumaße wurden seitens Blohm + Voss die unten aufgeführten Motoren vorgegeben. Sie

entsprechen den häufig bei vergleichbaren Einheiten eingebauten Anlagen. Ihre maximalen

Abmessungen waren für die Dimensionierung der Maschinenräume ausschlaggebend.

Motorenauswahl Fabrikat Bezeichnung kW U/min. g/kWh L [mm] B [mm] H [mm] Masse [t]

MTU 20V8000 M90 9000 1150 190 6650 1925 3290 43 / 46,5

Pielstick 20PA6BSTC 8100 1050 7215 2400 3540 42

Wärtsilä 18V26 5850 1000 6428 2464 3272 38,7

Caterpillar 3616 6180 1030 5872 1871 3541 31



10. Kraftstoffüberschlag

Auf Grund der in der Widerstandsprognose ermittelten 18.000 kW Leistungsbedarf bei maximalem

Tiefgang und 26 kn Höchstgeschwindigkeit, legte ich den Kraftstoffbedarf für die zwei MTU-Diesel mit

je 9000 kW aus. Als Fahrtstrecke wurden 6000 nautische Meilen und als Marschgeschwindigkeit 14 kn

angenommen. Beide Werte liegen über den sonst üblichen, die meist um 4000 sm / 12 kn liegen.

Kraftstoffüberschlag Geschwindigkeit [kn] 14,00

Fahrtstrecke [sm] 6000,00

Fahrzeit [h] 430,00

Hauptmaschine 2 x 9000 kW

Pd [kW] 1400,00

Pb [kW] 1500,00

stc [g/kWh] 190,00

Verbrauch I [t] 122,55

Hilfsmaschinen

E-Diesel 2 x 800 kW

Bedarf E-Leistung [kW] 650

stc [g/kWh] 185,00

Kessel / Brenner [15kg/h] 6,45

Verbrauch II [t] 58,16

Netto Bunker 180,71

Reserve [%] 10,00

Gesamtkraftstoffbunker [t] 198,78



11. Raumanordnung und erster Generalplan

Nach verschieden Vorversuchen und unter Berücksichtigung einer erster Schotteinteilung legte ich das

folgende Generalplankonzept fest.

Unterkünfte:

Auf Grundlage der BV 1700-1 und der Vergleichsschiffauswertung legte ich minimale

Quadratmeterzahlen fest. Mannschaften, Unteroffiziere und Offiziere sollten getrennt untergebracht

haben, die Offiziere möglichst auf einem anderen Deck als der Rest – den Forderungen traditionellerer

Marinen entsprechend. Sanitärräume sollten möglichst dicht an den Unterkünften liegen, bestenfalls

nur von der dazugehörigen Unterkunft zugänglich. Die Unterkünfte sollten weder im Vorschiff

(Stampfen) noch über den Maschinenräumen liegen. Dreier-Stockbetten waren nicht zulässig, für

Offiziere sollten noch Kommode und Schreibtisch vorgesehen werden.

So platzierte ich die Mannschaften in die Abteilungen zwei und drei, die Offiziere in die Abteilung vier,

unter den Hangar. Die Offiziersunterkünfte liegen auf dem Hauptdeck im Brückenaufbau zusammen

mit den Offiziersmessen. Kommandant und IO haben ihre Kammer direkt hinter der OPZ und unter

der Brücke, um eine schnelle Verfügbarkeit zu gewährleisten. Die 20 Sondermannschaften („Special

Forces“) sind im Vorschiff und auf dem Unterdeck untergebracht, unter beengteren Verhältnissen als

die Stammbesatzung. Dieses entspricht allerdings üblicher Auslegung.

Messen:

Die Messen und Aufenthaltsräume sollten möglichst nebeneinander, nahe der Kombüse und nicht über

den Maschinenräumen liegen. Daher kam für sie nur der Mittschiffsbereich in Frage. Sie sind zentral

über den Proviantlasten und dem Müllsammelraum gelegen, direkt durch das Treppenhaus und über

zwei Lastenfahrstühle zu versorgen.

Maschinenräume:

Aus Redundanzgründen wurden alle lebenswichtigen Komponenten des Antriebes und des

Hilfsbetriebes doppelt ausgeführt. Das zwischen Abteilung vier und fünf verlaufende Schott teilt das

Schiff in zwei „Damage Control Areas“ auf – jeder dieser Bereich wäre einzeln betriebsfähig. Ein

Hauptgrund für die gewählte Platzierung der Hauptmaschinen war der Wunsch, sie aus

Wartungsgründen ausbauen zu können, ohne Schiffsstrukturen aufschneiden zu müssen. Die

Maschinenräume gehen daher im Bereich der Hauptmaschinen über zwei Decks. Für den Ausbau der

Maschine in Abteilung fünf muß nur das Arbeitsdeck geöffnet werden, für die in Abteilung vier nur das

Hangardeck. Aus diesem Grunde wurde die Stellfläche für den Hubschrauber auch außermittig zur

Backbordseite angeordnet. Die Hilfsmaschinen lassen sich auf dem selben Wege ausbauen; bis auf

den E-Diesel in Abteilung drei, für dessen Ausbau ein größerer Aufwand nötig ist.



Waffenplätze:

Der Waffenplatz für die 76 mm Kanone liegt wie üblich auf der Back. Bei diesem Entwurf jedoch

bedeutend weiter hinten als bei den meisten anderen Schiffen, was eine Beeinträchtigung durch grüne

See auf Deck verringert und auch ästhetischer wirkt. Zwei Waffenplätze für RAM-Werfer liegen erhöht

– auf einem Aufbau vor der Brücke und auf dem Hangar – um einen möglichst großen und

unverbauten Bestreichungswinkel zu gewährleisten. Eventuelle SSM-Werfer oder Torpedorohrsätze

finden auf dem Arbeitsdeck ihren Platz, wodurch ihre hohen Gewichte möglichst wenig KG erhöhen.

Auf den Brückennocken findet sich noch Raum für je ein 12,7 mm Maschinengewehr. Es handelt sich

hierbei allerdings nur um Platzhalter, da auch jede beliebige andere Waffenkombination auf diesen

Plätzen rechnerisch gestattet ist – vorausgesetzt die Waffen sind jeweils nicht schwerer als die oben

aufgezählten.

Hangar:

Alle für den Hubschrauberbetrieb nötigen Gruppen sind im Hangar untergebracht. Dazu gehören die

Lösch- und Betankungseinrichtungen, Hubschrauberwerkstatt, Raum für Hubschraubermunition und

Ausrüstung und die eigentliche Stellfläche. Ausgelegt ist der Entwurf für Hubschrauber bis 10 t, was

die meisten kleineren und mittleren Hubschrauber abdeckt.

Die Werkstatt wird in einem 20-Fuß Container untergebracht. Dieses hat den Vorteil, daß sie im Hafen

schnell durch eine neue, mit neuen Ersatzteilen bestückte ausgetauscht werden kann.

Für den Fall, dass kein Hubschrauber mitgeführt wird, kann der Hangar für beliebige andere Zwecke

genutzt werden: drei 20-Fuß Container finden in ihm Platz ( etwa für Forschungsaufgaben oder

Ölbekämpfung ), oder der Raum kann zur Unterbringung von größeren Mengen von Landungstruppen

genutzt werden.

Sonstige Funktionsbereich:

Die OPZ liegt direkt unter der Brücke, was eher angelsächsischem Standard als deutschem entspricht

und seine Ursache in dem angestrebten Auftraggeberkreis findet. Der MKR liegt im hinterem

„Damage-Control“- Bereich, sodaß bei seinem Ausfall die OPZ als Notleitstand dienen kann. Der

Sanitätsbereich, Krankenstation und OP liegen im Hangar, um die Forderung zu erfüllen, dass der

Verwundetentransport zum Hubschrauber ohne Nutzung von Treppen vonstatten gehen muß. Diese

Bereiche sind daher die einzigen im Hangar, die zur ABC-Zitadelle gehören, da der Hangar-

Torverschluß nicht als gasdicht angesehen werden kann.

Der vertikale Transport im Schiff geht über die beiden Treppenhäuser vonstatten und wird durch zwei

Lastenfahrstühle im Brückenaufbau erleichtert. Lediglich zu weniger frequentierten Bereichen müssen

Niedergänge benutzt werden, was den Bordbetrieb und eventuelle Feuerlöscharbeiten erheblich

erleichtert. Die Treppenhäuser sind gas- aber nicht wasserdicht.



12. Gewichtsrechnung

Als Anhaltspunkt für die Gewichtsrechnung galt die eines bereits projektierten Schiffes. Untersucht

wurden vier Fälle, nämlich:

1. Volle Beladung ( max. Tiefgang ) , Anfang der Reise ( 100% der Verbrauchsstoffe )

2. Volle Beladung ( max. Tiefgang ) , „Leerverdrängung“ ( geregelt durch die BV 1030-1 )

3. Ohne „Payload“ ( min. Tiefgang ) , Anfang der Reise ( 100% der Verbrauchsstoffe )

4. Ohne „Payload“ ( min. Tiefgang ) , „Leerverdrängung“ ( geregelt durch die BV 1030-1 )

Die BV 1030-1 bezeichnet den Zustand „Ende der Reise“ als „Leerverdrängung“ und definiert diesen

wie folgt:

- 10 % Kraftstoff und 10 % Flugkraftstoff

- 33 % Munition

- 100 % Schaummittel

- 50 % Schmieröl und Schmierstoffe

- 50% Grau- und Schwarzwasser in Sammelzellen

Für jeden dieser Ladefälle erhielt ich ein VCG und ein LCG, die in der nachfolgenden Tabelle

zusammengefasst wurden.

Gewichtsrechnung Übersicht der Ladefälle

Gewicht [t] Tiefgang [m] LCG [m vor HL] VCG [m]

Volle Ausrüstung und Bewaffnung Anfang der Reise 2051 3,75 43,02 5,53

Ende der Reise 1906 3,58 43,19 5,91

Ohne Ausrüstung und Bewaffnung Anfang der Reise 1936 3,62 43,03 5,39

Ende der Reise 1782 3,44 43,1 5,73



LCG - Deplacement

43,02

43,19

43,03

43,1

4343,0243,0443,0643,0843,1

43,1243,1443,1643,1843,2

1500 1700 1900 2100

Deplacement [t]

LCG

vor

HL

[m]

LCG

VCG - Deplacement

5,53

5,91

5,39

5,73

5,3

5,4

5,5

5,6

5,7

5,8

5,9

6

1700 1800 1900 2000 2100

Deplacement [t]

VCG

[m]

VCG



Eine Beispielrechnung:

Gewichte - Volle Beladung / Anfang Reise

SWBS No.

Item Weight (t) LCG (m) fr. AP

LCG-Moment (fm)

VCG (m) ab. WL 0

VCG-Moment (tm)

100 Hull Structure 750,00 45,00 33750 5,50 4125

233 1. MTU 20V8000 M90 43,00 32,00 1376 4,20 181

233 2. MTU 20V8000 M90 43,00 44,00 1892 4,20 181

241 1. Reduction gear (1000/231,5 rpm) 12,25 28,00 343 3,00 37

241 2. Reduction gear (1000/231,5 rpm) 12,25 40,00 490 3,00 37

243 Propulsion shafting 30,00 18,80 564 1,00 30

245 2 CPP plants (incl. hydraulic part), D=3,2m 16,00 11,10 178 1,20 19

Hilfsmaschinen 30,00 36,00 1080 4,00 120

200 Propulsion 186,50 29,99 5923 2,94 604

311 1. Gensets MAN6L 16/24 10,50 30,00 315 2,50 26

311 2. Gensets MAN6L 16/24 10,50 40,00 420 2,50 26

311 3. Gensets MAN6L 16/24 10,50 19,50 205 2,50 26

311 Emergency Genset 4,00 33,20 133 11,00 133

324 1. Main Switchboard 6,00 47,50 285 8,50 51

324 2. Main Switchboard 6,00 28,70 172 8,50 51

300 Electrical Plant incl. System Fillings 145,50 41,50 6038 6,50 946

400 Command and Surveillance 13,00 58,50 761 11,20 146

542 Aviation fuel system 2,70 23,70 64 8,30 22

583 1 Boat 3,00 43,00 129 8,00 24

588 Helicopter handling, servicing and stowage 19,00 29,20 555 8,20 156

500 Auxiliary systems incl. System Fillings 260,00 44,00 11440 7,60 1976

600 Outfit and Furnishings 190,00 44,00 8360 7,50 1425

800 Tools, Spare Parts (21 days) 5,00 46,00 230 7,40 37

Lightship weight without margins 1550 44,14 66501 6,95 9258



SWBS No.

Item Weight (t) LCG (m) fr. AP

LCG-Moment (fm)

VCG (m) ab. WL 0

VCG-Moment (tm)

Yard-Design Margin, 4% Lightship weight 61,20 46,00 2815 6,40 392

Yard-Builders Margin, 4% Lightship weight 61,20 46,00 2815 6,20 379

Crew + Effects (60 + 20 = 80 persons x 185 kg)

14,80 35,00 518 5,50 81

Provision (80 pers. for 21 days) 23,00 56,00 1288 3,00 69

Consumables 12,00 42,00 504 6,00 72

Freshwater (80 x 0,14 x 2 + 0,5*2) 24,00 39,00 936 2,80 67

Fuel oil (6000 nm at 14 kn + 10% reserve) 200,00 42,00 8400 1,00 200

Ballast 0,00 0,00 0 0,00 0

1 Helicopter fuel 17,00 18,00 306 1,00 17

Lubrication oil storage 4,00 31,00 124 1,00 4

Helicopters (SH+2G) 9,00 29,20 263 8,50 77

1. Container (20 feet, TEU ) 16,00 39,50 632 8,50 136

2. Container (20 feet, TEU) 16,00 39,50 632 8,50 136

1 Boat 3,00 43,00 129 8,00 24

1. Waffenplatz 76mm 7,80 72,30 564 8,50 66

2. Waffenplatz RAM 6,10 24,70 151 14,50 88

3. Waffenplatz 2 x MK3 2,00 46,00 92 11,50 23

4. Waffenplatz RAM 6,10 65,50 400 12,10 74

Munition (76 mm) 7,42 80,00 593 6,00 44

C&C System 2,00 57,00 114 11,20 22

MM/F Radar 3,00 52,00 156 20,00 60

Fire Control Systam 5,30 57,00 302 11,20 59

1. ESM 1,20 58,00 70 17,00 20

2. ESM 1,20 21,00 25 16,00 19

Loading 378,52 16103 1321

Full load displacement 2051 43,02 88235 5,53 11350



13. Intaktstabilität ( Glattwasser )

Als Berechnungsgrundlage für die Stabilität wurde die BV 1030-1 des BWB festgelegt, da diese als

international strengste Vorschrift gilt, und man bei ihrer Erfüllung auf eine Erfüllung sämtlicher

anderen Stabilitätsvorschriften schließen kann.

Sie definiert zwei Fälle: Glattwasser und Seegang. Für Glattwasser werden den aufrichtenden

Hebelarmen drei krängende Hebel gegenübergestellt; Hebel in Folge von Wind, freien Oberflächen in

Tanks und Drehkreisfahrt.

Zur Bestimmung musste zuerst der sogenannte Bezugswinkel bestimmt werden:

ΘBezug = 2 x ΘKräng + 5 Grad

Ist der Krängungswinkel unter 15 Grad, muß bei einem Bezugswinkel von 35 Grad noch ein Resthebel

von 0,1 m vorhanden sein.

Ist der Krängungswinkel über 15 Grad, muß für den Resthebel gelten:

Resthebelarm = ( ΘKräng - 5 Grad ) x 0,01 [m] bei ΘBezug

Krängender Hebelarm in folge von freibeweglichen Flüssigkeiten:

∆ΦΣ

=sin*)*( ibLfi ρ

[m]

Krängender Hebelarm in folge von Drehkreisfahrt:

)cos*75,025,0(***

)5,0(* 3 Φ+∆

−= pv

gTAvzAvLv [m]

Av= Windlateralplan

Pv= 1,5 – 0,75 [kPa]

Krängender Hebelarm in folge von Wind:

Φ−

= cos**

)5,0(** 2max

LdwlgTKGvCd

Ltc [m]

Diese Formel gilt für den unbekannten Drehkreis.

Cd= 0,3



Diese Berechnungsformeln gelten sowohl für die Intaktstabilität (Glattwasser/Seegang),

als auch für die Leckstabilität !

Diese Forderungen wurden in allen Fällen erfüllt. Nachfolgend die Ergebnisse der Berechnungen und

eine Beispielgraphik.

Krängende Hebel Glattwasser Krängende Winkel Freibewegliche Flüssigkeiten LF1 Verdrängung des Schiffes [t] 2051 Dichte der Tankfüllung [t/m³] 0,8 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 1 Tankbezeichnung DB 3 z DB 4 z DB 5 bb DB 5 sb DB 6 bb DB 6 sb DB 7 z

L 8,400 13,800 13,200 13,200 13,200 13,200 5,400B 6,000 3,400 3,000 3,000 1,800 1,800 3,400iB 151,200 45,200 29,700 29,700 6,415 6,415 17,687

Roh x iB 120,960 38,420 25,245 25,245 5,453 5,453 17,687 Summe(iB x Roh) 238,462

LF1 Theta [grad] [rad] LF1 10 0,175 0,020 20 0,349 0,040 30 0,524 0,058 45 0,785 0,082 60 1,047 0,101 75 1,309 0,112 Drehkreisfahrt Ltc (Formel für unbekannten Drehkreis) Cd 0,3 Vmax [m/s] 13,357 Ladefälle Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende KG [m] 5,53 5,91 5,39 5,73 T [m] 3,75 3,58 3,62 3,44 KG - 0,5 x T [m] 3,655 4,12 3,58 4,01 Theta: [grad] 10 20 30 45 60 75

[rad] 0,175 0,349 0,524 0,785 1,047 1,309



LTC Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 10 0,175 0,215 0,242 0,210 0,236 20 0,349 0,205 0,231 0,201 0,225 30 0,524 0,189 0,213 0,185 0,207 45 0,785 0,154 0,174 0,151 0,169 60 1,047 0,109 0,123 0,107 0,120 75 1,309 0,056 0,064 0,055 0,062 Wind LV pv [kPa] 0,75 (60 kn) Ladefälle Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende AV [m] 544,41 570,91 556,29 584,63 AVZ - 0,5 x T [m] 4,725 4,625 4,675 4,525 Deplacement [t] 2051 1906 1936 1782 LV Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 10 0,175 0,093 0,102 0,099 0,110 20 0,349 0,084 0,092 0,090 0,099 30 0,524 0,071 0,078 0,076 0,084 45 0,785 0,049 0,055 0,053 0,058 60 1,047 0,033 0,036 0,035 0,039 75 1,309 0,025 0,028 0,027 0,030

Summe der Krängenden Hebel in Folge von freien Oberflächen, Wind und Drehkreisfahrt Glattwasser L=LF1 + LTC + LV [m] Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 10 0,175 0,328 0,365 0,330 0,366 20 0,349 0,328 0,363 0,330 0,364 30 0,524 0,318 0,349 0,319 0,349 45 0,785 0,286 0,311 0,286 0,310 60 1,047 0,243 0,260 0,243 0,259 75 1,309 0,194 0,204 0,195 0,204 Aufrichtende Hebel [m] Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 0 0 0 0 0 0 10 0,175 0,267 0,205 0,294 0,239 20 0,349 0,518 0,393 0,57 0,46 30 0,524 0,743 0,551 0,811 0,639 45 0,785 0,781 0,552 0,911 0,713 60 1,047 0,561 0,291 0,729 0,502 70 1,222 0,351 0,052 0,529 0,271 80 1,396 0,045 -0,287 0,217 -0,075



Hebel Schwer/Anfang Reise

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Theta (Grad)

Krä

ngen

de H

ebel

(m)

L (S(/A)LVLTCLF1Aufrichtende Hebel



14. Intaktstabilität ( Seegang )

Bei der Intaktstabilität im Glattwasser sieht die BV 1030-1 nur Krängende Hebel in Folge von Wind

und freien Oberflächen vor. Diese werden gegen die aufrichtenden Hebel auf Wellenberg und

Wellental abgetragen. Für den jeweils ungünstigeren Fall gelten dieselben Bedingungen wie bei

Glattwasser. Auch in diesem Fall werden die Bedingungen erfüllt.

Krängende Hebel Seegang Krängende Winkel Freibewegliche Flüssigkeiten LF1 Verdrängung des Schiffes [t] 2051 Dichte der Tankfüllung [t/m³] 0,8 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 1 Tankbezeichnung DB 3 z DB 4 z DB 5 bb DB 5 sb DB 6 bb DB 6 sb DB 7 z

L 8,400 13,800 13,200 13,200 13,200 13,200 5,400B 6,000 3,400 3,000 3,000 1,800 1,800 3,400iB 151,200 45,200 29,700 29,700 6,415 6,415 17,687

Roh x iB 120,960 38,420 25,245 25,245 5,453 5,453 17,687 Summe(iB x Roh) 238,462 LF1 Theta [grad] [rad] LF1 10 0,175 0,020 20 0,349 0,040 30 0,524 0,058 45 0,785 0,082 60 1,047 0,101 75 1,309 0,112 Wind LV pv [kPa] 0,75 (60 kn) Ladefälle Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende AV [m] 544,41 570,91 556,29 584,63 AVZ - 0,5 x T [m] 4,725 4,625 4,675 4,525 Deplacement [t] 2051 1906 1936 1782 LV Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 10 0,175 0,093 0,102 0,099 0,110 20 0,349 0,084 0,092 0,090 0,099 30 0,524 0,071 0,078 0,076 0,084 45 0,785 0,049 0,055 0,053 0,058 60 1,047 0,033 0,036 0,035 0,039 75 1,309 0,025 0,028 0,027 0,030



Summe der Krängenden Hebel in Folge von freien Oberflächen und Wind Seegang L=LF1 + LV [m] Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 10 0,175 0,113 0,123 0,119 0,130 20 0,349 0,123 0,132 0,129 0,139 30 0,524 0,129 0,136 0,134 0,142 45 0,785 0,132 0,137 0,135 0,141 60 1,047 0,134 0,137 0,136 0,140 75 1,309 0,138 0,140 0,139 0,142 Aufrichtende Hebel [m] Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende Wellenberg 0 0 0 0 0 0 10 0,175 0,2 0,14 0,22 0,17 20 0,349 0,425 0,3 0,48 0,36 30 0,524 0,6 0,43 0,69 0,52 40 0,698 0,63 0,4 0,74 0,525 50 0,873 0,6 0,34 0,73 0,5 Aufrichtende Hebel [m] Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende Wellental 0 0 0 0 0 0 10 0,175 0,32 0,28 0,38 0,31 20 0,349 0,58 0,45 0,65 0,51 30 0,524 0,75 0,53 0,8 0,6 40 0,698 0,78 0,52 0,89 0,63 50 0,873 0,68 0,4 0,8 0,55

Seegang Schwer/Anfang

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Theta (grad)

Heb

el (m

)

WellenbergWellentalL (S/A)



15. Leckstabilität

In diesem Fall sieht die BV 1030-1 eine ganze Reihe von Forderungen vor. Als Eintauchgrenze gilt das

Schottendeck, in diesem Fall also das Oberdeck auf 7400 mm bzw. 7800 mm Höhe.

1. Äußere Wasserdichtigkeit muß bis 60 Grad Krängung vorhanden sein

2. Möglichst keine Längsschotte

3. Querfluteinrichtungen mit einer Flutzeit < 15 min.

4. Kollisionsschott mindestens 5% LDWL vom VL

5. Leckausdehnung: Ll = 0,18 x LDWL – 3,6 m [m] = 12,82 m

6. Lecktiefe bis Mitte Schiff

7. Vertikale Leckausdehnung über ganze Höhe ( bis auf DB, wenn dies ungünstiger )

Die aufrichtenden Hebelarme des Leckfalls ( Glattwasser ) werden nun den Krängenden Hebeln durch

Wind und freie Oberflächen entgegengestellt. Der Wind wird nur noch mit 40 kn und nicht mehr mit

60 kn veranschlagt.

Ohne Wind muß das Schiff bei symmetrischer Flutung aufrecht schwimmen und das Schottendeck darf

nicht eintauchen.

Mit Wind dürfen keine Öffnungen zu Wasser kommen und der Krängungswinkel der Endschwimmlage

darf nicht größer als 25 Grad und der Resthebel bis 40 Grad größer 0,05 m sein.

Es mussten nun Leckfälle generiert werden, die sich aus verschiedenen Konstellationen von gefüllten

Tanks, Doppelböden und ganzen Abteilungen zusammensetzten.



Übersicht der Leckfälle Abkürzungen: A = Abteilung; DB = Doppelboden

Leckfall

1. A1, A2, DB2

2. A1, A2, DB2, A3, DB3

3. A2, DB2, A3, DB3

4. A3, DB3, A4, DB4

5. A4, DB4, A5, DB5

6. A5, DB5, A6, DB6

7. A6, DB6, A7, DB7

8. A6, DB6, A7, DB7, A8, DB8

9. A7, DB7, A8, DB8, A9, DB9

10. A8, DB8, A9, DB9, A10, DB10

11. A9, DB9, A10, DB10, A11, DB11

12. A10, DB10, A11, DB11, A12, DB12

Darstellung eines Leckfalls:



Für jeden Leckfall werden nun die aufrichtenden Hebel bestimmt.

Alle oben genannten Forderungen werden erfüllt

Leckstabilität Krängende Winkel Freibewegliche Flüssigkeiten LF1 Verdrängung des Schiffes [t] 2051 Dichte der Tankfüllung [t/m³] 0,8 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 1 Tankbezeichnung DB 3 z DB 4 z DB 5 bb DB 5 sb DB 6 bb DB 6 sb DB 7 z

L 8,400 13,800 13,200 13,200 13,200 13,200 5,400B 6,000 3,400 3,000 3,000 1,800 1,800 3,400iB 151,200 45,200 29,700 29,700 6,415 6,415 17,687

Roh x iB 120,960 38,420 25,245 25,245 5,453 5,453 17,687 Summe(iB x Roh) 238,462



LF1 Theta [grad] [rad] LF1 10 0,175 0,020 20 0,349 0,040 30 0,524 0,058 45 0,785 0,082 60 1,047 0,101 75 1,309 0,112 Wind LV pv [kPa] 0,3 (40 kn) Ladefälle Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende AV [m] 520,41 550,91 536,29 564,63 AVZ - 0,5 x T [m] 4,725 4,625 4,675 4,525 Deplacement [t] 2051 1906 1936 1782 LV Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende 10 0,175 0,035 0,040 0,038 0,042 20 0,349 0,032 0,036 0,035 0,038 30 0,524 0,027 0,030 0,029 0,032 45 0,785 0,019 0,021 0,020 0,023 60 1,047 0,013 0,014 0,014 0,015 75 1,309 0,010 0,011 0,010 0,012

Summe der Krängenden Hebel in Folge von freien Oberflächen und Wind

L=LF1 + LV [m] Theta [grad] [rad] Schwer/Anfang Schwer/Ende Leicht/Anfang Leicht/Ende

10 0,175 0,056 0,060 0,058 0,063 20 0,349 0,072 0,075 0,074 0,078 30 0,524 0,085 0,088 0,087 0,090 45 0,785 0,101 0,103 0,103 0,105 60 1,047 0,113 0,115 0,114 0,116 75 1,309 0,122 0,123 0,123 0,124



Aufrichtende Hebel [m] Theta [grad] 0 5 10 15 20 25 30

[rad] 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524

Leckfall 1 0 0,088 0,177 0,267 0,358 0,445 0,521

Leckfall 2 0 0,064 0,132 0,21 0,296 0,365 0,389

Leckfall 3 0 0,088 0,179 0,273 0,37 0,467 0,533

Leckfall 4 0 0,086 0,175 0,273 0,361 0,424 0,434

Leckfall 5 -0,042 0,026 0,097 0,174 0,248 0,268 0,257

Leckfall 6 -0,059 -0,006 0,044 0,09 0,133 0,17 0,185

Leckfall 7 -0,017 0,058 0,132 0,206 0,28 0,349 0,397

Leckfall 8 -0,008 0,088 0,185 0,284 0,383 0,467 0,528

Leckfall 9 0 0,111 0,223 0,338 0,454 0,551 0,621

Leckfall 10 0 0,111 0,222 0,335 0,45 0,562 0,639

Leckfall 11 0 0,11 0,22 0,334 0,45 0,56 0,632

Leckfall 12 0 0,112 0,223 0,331 0,436 0,536 0,622

Leckfall 7

-0,050

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Theta (Grad)

Heb

el (m

)

Lf1 + Lv40Aufrichtender HebelLf1



Die Resultate der verschiedenen Leckfälle mit den Mindestfreiborden:



16. Änderungen am Generalplan

Als einzige wichtige Änderung am Generalplan musste ich die Schotteneinteilung überarbeiten. Für

drei der Leckfälle im vorderen Schiffsbereich hatte sich eine Tauchung der Back ergeben. Indem drei

weitere Schotten in die vorderen Abteilungen eingezogen wurden, konnte dieses Problem behoben

werden.

Des weiteren fertigte ich vier exemplarische Variantenzeichnungen des Arbeitsdecks an, um den

Charakter der Standardplattform an diesem Beispiel besonders darzustellen.

Generalpläne und Variantenzeichnungen befinden sich im Anhang.



17. Entwurfskritik

Wie bereits bei den „Ersten Entwurfsgedanken“ angesprochen, lag das größte Problem dieser Arbeit

daran, dass lediglich Zeit für eine Entwurfsschleife vorhanden war. Viele Probleme erkannte ich erst,

nachdem grundlegende Parameter festgelegt waren, sodaß Änderungen nur mit einem Umwerfen

sämtlicher daran gekoppelten Parameter möglich gewesen wäre. Die Hinzufügung der drei Schotte

war die einzige mögliche Änderung – schon eine Verschiebung hätte den Generalplan massiv

geändert, dieser die Gewichtsrechnung, dadurch die Stabilitätsrechnung verschoben...

Einige Punkte jedoch möchte ich hier aufführen:

Die Unterbringung der Mannschaften im Heck würde wahrscheinlich zu geringem Schlafkomfort

führen, bedingt durch starke Vibrationen über den Schrauben. In einer zweiten Schleife müssten diese

Unterkünfte in ruhigere Bereiche geführt werden.

Die Anzahl der Schotten und damit auch der wasserdichten Türen ist zu hoch. Bei einer nächsten

Schleife müsste die Einteilung sinnvoller getätigt werden und möglichst auf zwei oder drei der Schotte

verzichtet werden. Dadurch könnte der Baupreis gesenkt werden.

Der Rumpf der D-Serie läßt, vorsichtig ausgedrückt, einigen Raum für Verbesserungen. Von Anfang an

wurde festgelegt, dass eine Rumpfoptimierung nicht Teil der Aufgabenstellung sei, und so

beschränkte ich mich auf eine schlichte lineare Verzerrung. Als Ergebnis musste ich jedoch mit einem

etwas eigentümlich geformten Rumpf arbeiten, dessen Widerstand mit über 18000 kW eindeutig zu

hoch liegt. In Konsequenz können die angestrebten 26 kn Höchstgeschwindigkeit mit dem MTU Motor

(leistungsstärkste der Auswahl) gar nicht erreicht werden. Da jedoch noch nicht einmal die Schrauben

optimiert sind – ich übernahm die Werte aus dem D-Serien Bericht – bin ich zuversichtlich, dass mit

etwas Aufwand in der zweiten Schleife eine vernünftige Optimierung der Widerstandswerte zu erzielen

ist.

Beim Schreiben dieses Textes fiel mir noch auf, dass die Brückennocken über die Seite des Rumpfes

hinausragten. Dieses zu ändern hätte jedoch eine Vergrößerung des Anstellwinkels der Aufbauwände

bedeutet, was sich zu diesem späten Zeitpunkt nicht mehr bewerkstelligen ließ.



18. Schrifttum

„Erweiterung der D-Serie: Breite, schnelle Zweischraubenschiffe“

FDS – Bericht Nr. 274 / 1997

„MECON 2002 Conference Proceedings“

03. – 06. 2002 in Hamburg

Special Issue

BV 1033-1

Stand Dezember 2001

BV 1700-1

Stand Februar 2000



19. Danksagung

Zu allererst möchte ich mich bei der Werft BLOHM + VOSS bedanken, die mir das Bearbeiten eines so

interessanten Themas ermöglicht wurde. Hierbei geht mein Dank vor allem an Herrn Dr. Wessel, der

mich auf dieses Thema ansprach und zu sich an die Werft holte.

Des weiteren möchte ich mich bei Herrn Dipl. Ing. Dierfeld bedanken, in dessen Abteilung (SKA 4) ich

arbeiten durfte und der sich viele Stunden Zeit nahm, um meine Arbeit optimal zu betreuen. Des

weiteren geht mein Dank an die zahllosen Mitarbeiter der verschiedenen Entwurfsabteilungen, die sich

geduldig die Zeit nahmen, um meine vielen Fragen zu ihrem Fachgebiet zu beantworten.

Bedanken möchte ich mich vor allem auch bei Herrn Prof. Krüger, dass ich bei ihm dieses nicht

alltägliche Thema bearbeiten durfte und bei Herrn Dipl. Ing. Hinrichs für die Betreuung während der

Phasen, in denen ich im Arbeitsbereich 3-14 arbeitete.



20. Berechnungen und Pläne

Verdrängung je Tiefgang

Krängende Hebel Glattwasser

Krängende Hebel Seegang

Widerstandsberechnung

Leckstabilität

Generalpläne

Linienriß

Variantenskizzen



Formkurvenblätter





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Diplomarbeit - ssi.tu-harburg.de · SSM-Werfern, Containern, Torpedorohren oder Booten eignet – sowohl aus Gründen der Stabilität (geringere Zunahme von KG), als auch aus Gründen