Den Wendekreis eines Schiffes verstehen

Manövrieren ist einer der kritischen Aspekte eines jeden Schiffes. Es ist definiert als die Fähigkeit eines Schiffes, seinen Kurs oder Kurs von seiner vorherigen Flugbahn zu ändern. Jedes Schiff muss in der Lage sein, bei Bedarf zu wenden oder seine Richtung zu ändern. Die Anforderungen können sein:

Nach dem Stapellauf des Schiffes finden im Rahmen der Probefahrten Manövrierversuche statt, die dabei helfen, die Manövrierfähigkeit und Leistung des Schiffes in verschiedenen Betriebsmodi zu beurteilen. Diese Manövrierversuche basieren auf den plausiblen Manövern, die das Schiff im Laufe seines Lebens in verschiedenen Situationen durchführen muss.

Gemäß den Richtlinien für Manövrierversuche der MSC 76-Codes der IMO müssen sich alle Seeschiffe mit einer Länge von mehr als 100 Metern diesen Manövrierversuchen unterziehen. Und unabhängig von der Länge müssen alle Gas- und Chemikalientanker nach dem Stapellauf und vor der Auslieferung an den Kunden einer solchen Prüfung unterzogen werden.

Alle Gleit- und Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge sind von den Anforderungen an Manövrierversuche ausgenommen, da sie eine völlig andere Bewegungshydrodynamik aufweisen. Zu den üblichen Manöverversuchen gehören Wendekreis-, Zickzack-, Spiral-, Rückwärtsspiral- und Voll-Rückwärts-Stopptests.

Wie wir bereits in einem unserer vorherigen Artikel erwähnt haben, sind bei der Durchführung von Seeversuchen folgende Bedingungen erforderlich:

Im Gegensatz zu Widerstands- und Antriebstests, bei denen die meisten Tests zur Ermittlung der hydrodynamischen Eigenschaften des Schiffs an verkleinerten kleinen Modellen in Tanks oder Tunneln durchgeführt werden und Versuche im Originalmaßstab nicht vorgeschrieben sind, ist dies bei Manövrierversuchen nicht der Fall.

Gemäß den IMO-Richtlinien muss ein Schiff der oben genannten Kategorien, selbst wenn Versuche im Modellmaßstab durchgeführt wurden, erst nach vollständiger Fertigstellung des Schiffes Tests im Originalmaßstab unterzogen werden. Darüber hinaus sollten die Ergebnisse der Modell- und Großversuche mit einigen geringfügigen Unterschieden innerhalb akzeptabler Grenzen übereinstimmen. Mit anderen Worten: Für die meisten Schiffe sind Modellversuche zum Manövrieren überflüssig. Für diese Tests im Modellmaßstab gibt es jedoch bestimmte vom ITTC vorgegebene Richtlinien.

Stellen Sie sich vor, Sie fahren mit Ihrem Auto auf leerem, ebenem Gelände. Beginnen Sie langsam, das Lenkrad zu drehen und halten Sie es in einer bestimmten Position. Das Auto dreht sich in die Richtung, in die das Rad gedreht wird, und beginnt, einen Kreis mit Radius zu bilden.

Oder noch einfacher: Beginnen Sie mit dem Laufen auf einem Fußballfeld oder im Freien. Beginnen Sie, sich zur Seite zu drehen. Wenn man sich nicht wieder vorwärts dreht, dreht man sich tendenziell immer wieder um denselben Punkt im Kreis, nicht wahr? Das ist das einfache Naturgesetz: Jedes endliche Objekt, das ständig dazu neigt, sich in eine bestimmte Richtung zu drehen, macht eine kreisförmige Flugbahn!

Aber aus den simplen Naturgesetzen geht hervor, dass der kleinste Kreis, den ein Gegenstand oder Körper umkreist, direkt mit der Größe des Körpers zusammenhängt. Mit anderen Worten: Der minimale Radius oder Durchmesser des Kreises, den ein sich drehender Körper beschreibt, nimmt mit der Größe zu, da dieser vom Ort des Schwerpunkts des sich bewegenden Körpers abhängt. Nach gesundem Menschenverstand ist der kleinste Kreis, den Sie beim Laufen auf einem Feld zurücklegen, viel kleiner als ein sich ständig drehender SUV!

Bei einem Schiff misst der Wendekreis seine Wendefähigkeit als die Größe des kleinsten Kreises, der durch Aufbringen eines konstanten Wendemoments entsteht. Vereinfacht ausgedrückt bestimmt es die Leichtigkeit oder Geschwindigkeit, mit der ein schwimmendes Schiff ausweichen oder an einem Hindernis vorbeifahren kann.

Es liegt auf der Hand, dass ein kleines Boot, das auf ein Hindernis trifft, diesem viel schneller ausweichen kann als ein Massengutfrachter. Im technischen Sinne ist der Wendekreis eines Schiffes der Ort, den der Drehpunkt des Schiffes verfolgt, während ein bestimmtes Wendemoment in Richtung einer bestimmten Seite ausgeübt wird.

Wie wir wissen, wird dieses Drehmoment durch die Anwendung einer Ruderkraft oder eines anderen Drehmechanismus verursacht. Wenn also das Ruder um einen bestimmten Winkel in eine bestimmte Richtung gedreht wird, übt es ein Moment aus, das sich darin äußert, dass sich das Schiff in dieselbe Richtung dreht.

Welche Phasen gibt es beim Wenden?

Lassen Sie uns nun die Faktoren untersuchen, die den Wendekreis des Schiffs unter Berücksichtigung eines festen Wendemoments beeinflussen.

Auch hier gilt: Je größer die Größe, desto größer der Wendekreis und umgekehrt. Allerdings spielt auch die Rumpfform eine entscheidende Rolle. Je feiner die Form des Unterwasserschiffs ist, desto größer ist der Wendekreis. Ein Containerschiff oder eine Fregatte umfährt also beim Drehen einen größeren Kreis als ein Massengutfrachter gleicher Länge bei gleicher Geschwindigkeit, gleichem Rudermoment und gleichen Seegangsbedingungen.

Auch die Wassertiefe und der Tiefgang des Schiffes spielen eine entscheidende Rolle für das resultierende Wendemoment eines Schiffes. Aufgrund des geringeren Abstands zwischen dem Schiffsboden und dem Fluss bzw. Meeresboden in seichten Gewässern werden die Strömungsmuster und die gesamte Hydrodynamik beeinträchtigt. Aufgrund der verringerten Durchfahrtshöhe unter Wasser kommt es zu einem Druckaufbau, der zu höheren Widerstandswerten führt. Darüber hinaus entstehen Wellenmuster im vorderen und hinteren Bereich. Darüber hinaus kommt es zu einer dramatischen Geschwindigkeitsreduzierung.

Die Kombination all dieser Faktoren führt zu einem stärkeren Anstieg der Kraftparameter und einem größeren Kraftaufwand, um die Kraft umzudrehen. Dies führt zu einem größeren Wendekreis. Ebenso führt der größere Tiefgang eines Schiffes auch zu einem größeren Wendekreis. Es wurde auch beobachtet, dass bei einer Trimmung durch das Heck auch der Durchmesser des Wendekreises für das Schiff erheblich zunimmt. Umgekehrt verringert sich der Wendekreisdurchmesser bei einem Bugtrimm.

Dies kann durch die einfache Physik erklärt werden, dass, wie bei den meisten Schiffen, der Drehpunkt oder geometrische Schwerpunkt aufgrund ihrer Rumpfform nach hinten versetzt ist; Bei der Trimmung nach hinten ist der angemessene Tiefgang in diesem Punkt höher als bei der Trimmung nach Bedingung. Und wir wissen bereits, dass die Wendekreise für jedes Schiff direkt proportional zur Tiefe und zum Tiefgang sind.

Auch Verdrängung und Geschwindigkeit spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Wendekreises des Schiffes. Dies beruht auf einfachen Newtonschen Trägheitsprinzipien: Je höher die Bewegung, desto größer die Masse. Je stärker ein Körper dazu tendiert, in seinem vorherigen Zustand zu bleiben, desto höher ist der Kraftaufwand zum Drehen, was sich in einem größeren Wendekreisdurchmesser niederschlägt.

Schließlich wird der Wendekreis bzw. die Wendetendenz erwartungsgemäß auch von äußeren Bedingungen beeinflusst. Bei rauerem Seegang und raueren Wetterbedingungen erhöht sich der Kraftaufwand zum Wenden des Schiffes aufgrund erhöhter hydrodynamischer Kräfte und Windkräfte und -drücke um ein Vielfaches. Bei Schiffen mit größeren Aufbauten ist der Windwiderstand eher auf eine größere Oberfläche zurückzuführen, was sich negativ auf den zum Wenden erforderlichen Impuls auswirkt. Dadurch vergrößert sich der Wendekreisdurchmesser wieder.

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Subhodeep ist Absolvent der Marinearchitektur und Meerestechnik. Er interessiert sich für die Feinheiten von Meeresstrukturen und zielgerichteten Designaspekten und widmet sich dem Austausch und der Verbreitung gemeinsamen technischen Wissens in diesem Sektor, der gerade in diesem Moment einen Umschwung erfordert, um wieder zu altem Glanz zu erblühen.