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Entwurf neuer Schiffe (nach W. Hadeler)

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Sven L.:
Hier die dritte Variante die einen Entwurf auf der Basis eines Vergleichsschiffes berechnet.


--- Zitat von: W. Hadeler, Kriegsschiffbau, Teil A, Seite 340 ff ---3.235 Die Entwurfsrechnung mit Einheitsgewichten
Die Entwurfsrechnung nach Keith beschränkt sich auf die Ermittlung der Verdrängung des neuen Schiffes. Dabei können die Einzelgewichte erfaßt werden, ohne daß man die Abmessungen unbedingt vorher errechnet haben muß. Unter günstigen Bedingungen, wenn auf Grund vorhergegangener Studien schon eine einigermaßen klare Vorstellung von dem gegeben ist, was man haben will, sind jedoch auch Entwurfsverfahren möglich, mit denen die Verdrängung und die Abmessungen gleichzeitig, d.h. aus einer Gleichung bestimmt werden. Sie beruhen auf der Verwendung von Einheitsgewichten für die einzelnen Gewichtsgruppen, die nach ähnlichen Schiffen berechnet werden. Selbstverständlich ist auch hier die Voraussetzung, daß genaue Unterlagen über Form und die Gewichtsverteilung geeigneter Vergleichsschiffe vorhanden sind. Allerdings darf man bei diesen Rechnungen mit der >>Ähnlichkeit<< noch großzügiger verfahren als bei Keith.
   Unter Einheitsgewichten versteht man Gewichtsangaben, die sich Raum-, Flächen- oder sonstige Einheiten beziehen, die für die betreffende Gewichtsgruppe oder Gewichts-Untergruppe charakteristisch sind. Diese Methode hat den Vorzug, daß sie einerseits mit entsprechend umfassenden Einheitsgewichten ebenso für die erste Ermittlung der Verdrängung aus den Hauptgruppen geeignet ist wie andererseits mit detaillierenden Werten für die Überprüfung und Verfeinerung des Ergebnisses. Dabei geben die Gruppen und Untergruppen der Bauanweisung ohne weiteres ein zuverlässiges Rechenschema ab.
Unter Voraussetzung der heutigen*) Gruppeneinteilung bieten sich für den eigentlichen Entwurf zunächst folgende Einheitswerte an:
*) !ACHTUNG! Diese Einteilung gilt für die Bundesmarine. Kaiserliche-, Reichs- und Kriegsmarine hatten eine etwas andere.
Für die Hauptgruppe 1, Schiff mit Ausrüstung und Einrichtung
                             S = L * B * H * a
Hierin ist a das Einheitsgewicht bezogen auf den m3 L * B * H
Für die Antriebsanlage gilt
                             M I = N * b
Darin ist N die Konstruktionsleistung ohne Überlast und b das Einheitsgewicht je WPS. Die Leistung darf hierfür zunächst mittels der Admiralitätsformel geschätzt werden.
Für die Hauptgruppe 3, Elektrische Anlagen ist anzusetzen
                              E = M * c
Hierin ist M die Primärleistung in kW bzw. kVA und c deren Einheitsgewicht je kW bzw. kVA. Die Leistung muß zunächst an Hand einer überschläglichen E-Bilanz der bekannten Verbraucher  nach ähnlichen Schiffen geschätzt werden, läßt sich aber mit fortschreitender Entwurfsarbeit bald genauer ermitteln.
Die Hauptgruppe 4, Schiffsbetriebsanlagen, wird zu Anfang am besten als Prozentsatz der Hauptgruppe 1 oder der Verdrängung eingesetzt, zumal sie weitgehend mit dieser veränderlich ist.
Die Hauptgruppen 5 bis 8 bestehen zum überwiegenden Teil aus Gewichten, die von der Verdrängung mehr der weniger unabhängig sind, weil sie in der Aufgabe in konkreten Zahlen gefordert werden. Diese >>festen<< Gewichte lassen sich an Hand der bekannten Stückgewichte der Waffen, der Geräte, der Munition usw. errechnen. Zu dieser Summe tritt noch ein Zuschlag für Kabel und Leitungen, der sich nach ähnlichen Anlagen auf Vergleichsschiffen abschätzen läßt.
Die Hauptgruppe 9 wird bei den ersten Entwurfsrechnungen praktischer Weise auf die zugehörigen Hauptgruppen aufgeteilt.
Die in der Gruppeneinteilung fehlenden Gewichte für Brennstoff, Speisewasser und Schmieröl müssen ebenso errechnet werden wie bei Keith.
Das Entwurfsverfahren nach Einheitsgewichten stellt aber insofern besondere Anforderungen, als es unabdingbar verlangt,  vor Beginn der Rechnungen die Verhältniswerte für die  Abmessungen (L/B, B/T, L/H) und die Völligkeitsgrade festzulegen. Jede Änderung auch nur eines dieser Werte, um etwa durch eine geringe Verbreiterung die Stabilität zu verbessern, hat eine neue Rechnung zur Folge. Dafür ist aber bei ausführlichen Unterlagen die Genauigkeit des Ergbnisses von vorneherein bemerkenswert gut.
Als Beispiel wird die gleiche Aufgabe benutzt wie für das Keith-Verfahren; da aber Gewichtslisten geeigneter Vergleichsschiffe nach der dezimalen Gruppeneinteilung noch nicht verfügbar sind, wird die Aufgabe unter Benutzung der früheren Einteilung gerechnet.

L ö s u  n g :
Die Konstruktionsverdrängung ist gleich der Summe der einzelnen Gewichtsgruppen.
D =     Schiffskörper S (I) + Antriebsanlage M I (II) + Schiffsbetriebsanlage M II (III) + Brennstoff Br (IV) + Bewaffnung W (V) + Frischwasser F (VI) + Speisewasser Sp (VII) + Ausrüstung*) A (VIII) + Reserve R (IX)*) Einschl. Besatzung, Effekten, Proviant

Die Verhältniswerte werden wie folgt gewählt:
L/B = 9,95. Der Wert ist etwas kleiner als gewöhnlich, um den Anforderungen der Stabilität zu genügen, da viele Topgewichte zu erwarten sind. Gewisse Nachteile für die Höchstgeschwindigkeit werden dabei in Kauf genommen.

T/B = 0,321     L/H = 18,0     δ = 0,51

Für die Anhänge wird ein Zuschlag von 1,1% gerechnet. Das spezifische Gewicht des Seewassers beträgt 1,015 t/m³. Damit wird die Verdrängung
     D = L * B * T * δ * ƴ * 1,011
         = 9,95 B * B * 0,321 B * 0,51 * 1,015 * 1,011
     D = 1,6716 B3

Der Schiffskörper wiegt
     S = L * B * H * a, worin a = 0,105 t/m3
     S = 9,95 B * B * 9,95 B * 0,105 = 0,5775 B3
                    18,0

Die Antriebsleistung wiegt
     M I = Leistung * Leistungsgewicht

Die Leistung wird nach der Admiralitätsformel, wobei nach dem Vergleichsschiff Z 36 C der Koeffizient im Nenner zu 155 angenommen wird.
     Leistung = D2/3 * v3
                             C

     D2/3 = (1,6716 B3)2/3 = 1,408 b2
     v3 = 363 = 46.656

     Leistung = 1,408 * 46.656 * B2 = 423,78 B2
                                155

     M I = 423,78 * 0,014 * B2 für ein Einheitsgewicht von 14 kg/PS
     M I = 5,933 * B2

Das Gewicht der Schiffsbetriebsanlage wird geschätzt auf 0,125 D
     M II = 0,125 * 1,6716 B3 = 0,299 B3

Der Brennstoff wird berechnet aus der Fahrstrecke (4.000 sm), der Marschgeschwindigkeit ( 20 kn) und dem spezifischen Brennstoffverbrauch für alle Zwecke bei Marschfahrt (250 g/PS h). Die Marschleistung wird nach der Admiralitätsformel geschätzt, wobei der Quotient C nach geeigneten Vergleichsschiffen gewählt wird.

     Marschleistung PSmarsch = D2/3 * v3 = 1,408 B2 * 8.000
                                                      C                      260
                                                               = 43,323 B2
     D2/3 = 1,408 B2      v3 = 203 = 8.000       C = 260

     Fahrzeit = Fahrstrecke = 4.000 = 200 Stunden
                   Vmarsch           20

Damit ergibt sich die Gesamtmenge des mitzuführenden Brennstoffes zu

     2 Br = 43,323 B2 * 200 * 0,00025 = 2,166 B2

Dazu kommen 10% Schmieröl und 5% Restöl.
In die Konstruktionsverdrängung einzurechnen ist die Hälfte

     Br = 2,166 * 1,15 B2 = 1,25 B2
                        2

Die Bewaffnung wiegt nach besonderer, hier nicht aufgeführter Rechnung
     W = 425 t

Der Frischwasservorrat wird für eine Woche vorgesehen und beträgt je Kopf 279 l. Die Kopfstärke der Besatzung wird hier nach vergleichbaren Schiffen auf 11 Mann je 100 t Konstruktionsverdrängung geschätzt.

     Kopfstärke der Besatzung = 11 * 1,6716 * B3 = 0,1839 B3
                                                              100

Der Frischwasservorrat beträgt also
     Fr = 0,1839 * 0,279 B3 = 0,0513 B3

Speisewasser wird nur für den Hilfskessel benötigt. Die Menge wird auf 8 t geschätzt, von denen die Hälfte zur Konstruktionsverdrängung rechnet
     Sp= 4 t

Das Ausrüstungsgewicht wird für den ersten Entwurf nach vergleichbaren Schiffen auf 4,3% D geschätzt.
     A = 0,043 * 1,6716 B3 = 0,0719 B3

Als Reserve werden 2% D eingesetzt
     R = 0,0334 B3

Die Verdrängungsgleichung lautet also (in Tabellenform aufgestellt):
T 3.134: Verdrängungsgleichung Gewichtsgruppe B3 B2 t I 0,5775 - - II - 5,933 - III 0,2090 - - - IV - 1,245 - V - - 425 VI 0,0513 - - VII - - 4 VIII 0,0719 - - IX 0,0334 - - 1,6716 B3 = 0,9431 B3 + 7,228 B2 + 429 0,74285 B3 - 7,228 B2 - 429 = 0

Die Auflösung der Gleichung (durch Probieren) ergibt
     B = 13,3 m

Eingesetzt liefert dieser Wert
     1.706 - 1.286 - 429 = -9

Angesichts der in den einzelnen Gliedern enthaltenen Ungenauigkeiten und Unsicherheiten, darf dieser Wert für weitere Rechnungen benutzt werden, in denen zunächst die einzelnen Gewichtsgruppen und die Abmessungen bestimmt werden.

Die Gewichtsgruppen betragen:
IGewicht des SchiffskörpersS = 0,5775 B3 = 1.360 tIIGewicht der AntriebsanlageM I = 5,933 B2 = 1.056 tIIIGewicht der SchiffsbetriebsanlageM II = 0,209 B3 = 492 tIVGewicht des BrennstoffesBr = 1,205 B2 = 221 tVGewicht der BewaffnungW    = 425 tVIGewicht des FrischwassersFr = 0,0513 B3 = 121 tVIIGewicht des SpeisewassersSp    = 4 tVIIIGewicht der AusrüstungA = 0,0719 B3 = 169 tIXReserveR = 0,0334 B3 = 78 tKonstruktionsverdrängung3.926 t
Die Abmessungen betragen:
     L = 9,95 B   = 132,5 m
     B                 =   13,3 m
     T = 0,321 B =   4,27 m
     H = 132,5/18 = 7,36 m

Daraus ergibt sich eine Verdrängung von
     D = L * B * T * δ * ƴ * 1,011
         = 132,5 * 13,3 * 4,27 * 0,51 * 1,015 * 1,011 = 3.933 t

Die Differenz von 7 t gegenüber der aus den Hauptgewichtsgruppen berechneten Verdrängung ist die Folge der unvermeidlichen Ungenauigkeiten der Rechnung:sie ist mit 0,18% ohne Bedeutung.

Die Einsatzverdrängung beträgt nach der vorstehenden Rechnung
     DE = D + 2(Br + Sp) = 3.933 bzw. 3.926 t
                                  + 125 t
                                  = 4,158 bzw. 4.151 t

Sie stimmt mit der nach Keith ermittelten von
     DE = 4.198 t
bis auf 1% Unterschied überein, darf also unbedenklich zur Grundlage weiterer Untersuchungen gemacht werden.

Die nächste Stufe muß in einer Untersuchung der Stabilitätsverhältnisse anhand einer Skizze in einem nicht zu kleinen Maßstab (1:500 oder 1:200) bestehen. Daran schließen sich verfeinernde Untersuchungen der Hauptgewichtsgruppen an.

--- Ende Zitat ---

Als  nächstes folgt die angekündige Excel-Datei, welche die drei bislang vorgestellten Varianten beinhaltet.

Danach kommt noch die Rechnungs-Variante "Der gebundene Entwurf" und als letzten dann "Schiffsentwürfe, die nicht auf der grundlage vonn Gewichtsrechnungen zu lösen sind"

Also .... Fortsetzung folgt

Sven L.:
Weil ich mich dazu entschlossen habe den gebundenen Entwurf ebenfalls in die Excel-Tabelle zu übernehmen, ziehe ich deshalb die Vorstellung diese Abschnitts vor.


--- Zitat von: W. Hadeler, Kriegsschiffbau, Teil A, Seite 344 ff ---3.236 Der >>gebundene<< EntwurfIn vielen Fällen ist die Entwurfsaufgabe entweder grundsätzlich oder in ihren frühen Stufen von vorneherein mit einschränkenden Auflagen belastet, die der Lösung in irgendeiner Hinsicht Grenzen ziehen. Am häufigsten sind Grenzen für die Verdrängung, die heute meistens als maximale Typverdrängung gegeben wird, aber auch Höchstkaliber, Höchstgeschwindigkeiten und anderes kommen vor. Schleusenabmessungen können Grenzen für die Breite und Länge ziehen, die Fahrwasserverhältnisse den Tiefgang beschränken. Auch Begrenzungen verschiedener Art aus militärischen Überlegungen kommen vor.
  Für solcherart >>gebundene<< Entwürfe lassen sich allgemein gültige Entwurfsverfahren nicht angeben, zumal mit den Begrenzungen zusammen in der Regel >>Mindestforderungen<< an Kampfwert erhoben werden, die zu Beginn der Planungsarbeiten meistens sogar das Maß des Ausführbaren überschreiten. Infolgedessen kommt es bei der Lösung solcher Aufgaben letzten Endes darauf an, unter geschickter Ausnutzung aller sich bietenden technischen Möglichkeiten das in technischer und in militärischer Hinsicht >>am wenigsten unbefriedigende<< Kompromiß zu finden, das gleichzeitig dem Zweck des Schiffes am besten entspricht. Das endgültige Ergebnis in der qualitativen und quantitativen Bemessung der Einzelfunktionen ist dazu militärisch und technisch zu einem harmonisch ausgewogenen Ganzen abzustimmen. Dabei kommt es vor allen Dingen darauf an, gefährliche Lücken und Schwächen zu vermeiden. Das ist, insgesamt gesehen, sehr schwierig und verlangt von allen Beteiligten, vor allem aber von den führenden Persönlichkeiten, nicht nur engste und vertrauensvollste Zusammenarbeit, sondern auch erhebliche Führereigenschaften.
  Wenn schon beim normalen Entwurf mit einer größeren Zahl von verschiedenen Lösungen gerechnet werden muß, so kann bei den Lösungen für einen >>gebundenen Entwurf<< ein befriedigendes Ergebnis überhaupt nur durch planmäßiges Abwandeln der Möglichkeiten gefunden werden. Welcher Weg dabei beschritten werden kann oder muß, hängt neben der Art der gegebenen Bindungen in erster Linie vom Konstrukteur ab, dessen Einfühlungsvermögen in die zugrunde liegenden militärischen Voraussetzungen und Wünsche und dessen Geschick zur Zweckmäßigen technischen Konzeption hier vielfach entscheidend wichtig für Erfolg oder Mißerfolg werden können.
   Als Beispiel wird eine Aufgabe gebracht, in der die Typverdrängung gegeben ist. Bei anderen Begrenzungen ist sinngemäß vorzugehen. Der als Beispiel gebrachte Lösungsvorschlag läßt zunächst die Hauptgruppe Panzer offen. Die übrigen Gewichte werden so lange verändert, bis der offen gebliebene Unterschied eine zufriedenstellende Erfüllung der Panzerforderungen gestattet.

A u f g a b e : Entwurf eines leichten Kreuzers

Bewaffnung: Acht 12 cm-Mehrzweckgeschütze in Zwillingslafetten,
     zehn 7,6 cm-Fla in Zwillingslafetten (Automaten mit Magazinladung),
     zwölf 4 cm-Maschinenkanonen,
     alle mit Radarfeuerleitung und reichlicher Munitionsausstattung,
     Das Gesamtgewicht der Bewaffnung beträgt 1.041 t
Schutz: Etwa wie auf dem Kreuzer >>Leipzig<< der Kriegsmarine
Geschwindigkeit: Kurzhöchstgeschwindigkeit etwa 35 bis 36 kn, Dauerhöchst-
     Geschwindigkeit 33,5 bis 34 kn, Marschgeschwindigkeit 16 kn.
Fahrbereich: 10.000 sm mit 19 kn.
Maschinenanlage: Drei Wellen, die Mittelwelle soll durch Dieselmotoren getrieben
     werden, die zugleich als Marschanlage dienen. Für die Höchstgeschwindigkeit
     sind Höchstdruckdampfturbinen einzubauen.
Verdrängung: Die Typverdrängung darf 8.267 ts = 8.400 t nicht überschreiten

R e c h n u n g s g a n g :
Aus besonderen Gründen wird die Konstruktionsverdrängung auf

     D = DTyp + 0,4 (Brennstoff, Speisewasser usw.)

festgesetzt. Der Gesamtvorrat an Betriebsmitteln wird zunächst auf 2.000 t geschätzt.

     D = 8.400 + 800        = 9.200 t

     V = D   =  9.200   =  9.064 m³
           Ƴ       1,015

Da durch die gegebene Typverdrängung und die geforderte Geschwindigkeit Abmessungen und Maschinenleistung und damit auch das Maschinengewicht vorab ermittelt werden können, gestattet sich die eigentliche Entwurfsrechnung einfach.
   Für die Abmessungen werden nach entsprechenden Voruntersuchungen die nachstehenden Verhältniswerte gewählt:

L:B = 10;  B:T = 3,27;  L:H = 18,95 (H bis Oberdeck; L:H1 = 15,0 H1 bis Backdeck); der Völligkeitsgrad der Verdrängung δ = 0,501 und als Zuschlag für Anhänge werden 1,5% V gerechnet. Damit wird

     V = 9.064 = 10 * B * B * B * 1,015 m³
                                       3,27

Daraus

     B³ = 9.064 * 3,27 = 5.832
             5,01 * 1,015

     B  =     18  m
     L   =  180  m
     T   =    5,5 m
     H   =   9,5 m (bis Oberdeck)
     H1 = 12,0 m (bis Backdeck)

Die Maschinenleistung ergibt sich nach der Admiralitätsformel (u.U. auch nach vorläufigen Schleppversuchen) zu

     N = D2/3 * v 3
                C

Nach Vergleichsschiffen wird C zu 156 geschätzt, und die Geschwindigkeit v wird zunächst mit 35,5 kn eingesetzt. Dann wird v3 = 44.379 und D2/3 = 439 und damit

     N = 439 * 44.739 = 126.000 WPS
                  156

Für die weitere zunächst überschlägliche Entwurfsgleichung werden die Hautgewichtsgruppen errechnet, wobei Einheitsgewichte für das Gewicht des Schiffskörpers und der Antriebsanlage benutzt werden, während die Gewichte der Schiffsbetriebsanlage und der Ausrüstung als Prozentsatz der Verdrängung nach Vergleichsschiffen zu errechnen sind.

Schiffskörper  L * B * H * 0,093 = 180 * 18 * 9,5 * 0,093=2.865 tPanzer=?Antriebsanlage  WPS * 16,5 kg = 126.000 * 0,0165=2.080 tSchiffsbetriebsanlage  6,5% von D = 0,065 * 9.200 t=599 tBewaffnung=1.041 tAusrüstung  6% von D = 0,06 * 9.200 t=552 t40% Brennstoff, Speisewasser usw.=800 tKonstruktionsreserve=46 tKonstruktionsgewicht ohne Panzer=7.993 t
Für die Panzerung (Panzerdeck, Wasserlinienschutz, Panzerquerschotten, Kommandoturm usw.) stehen somit 9.200  -  7.993  =  1.207 t zur Verfügung. An Hand von Skizzen ist nunmehr zu untersuchen, ob damit ein ausreichender Schutz möglich ist.
Der weitere Vorteil der Rechnung besteht wie bei  den anderen Verfahren in einer schrittweisen Verfeinerung der Gewichtsrechnung bei gleichzeitiger Überwachung der Stabilität. Die Arbeiten müssen so lange fortgesetzt werden, bis das Gesamtbild sich als ausgewogene Komposition darbietet.

--- Ende Zitat ---

Weil ich die, mit den diversen eingepflegten Musterschiffen versehene, Tabelle noch ausgiebiger Testen will, kann ich jetzt noch nicht sagen, ob zuerst die Tabelle oder der letzte zu zitierende Abschnitt kommen wird. Trotz alle dem ...


Fortsetzung folgt (in kürze)

Sven L.:
Hier kommt nun der letzte zitierte Teil aus "Kriegsschiffbau" von W. Hadeler


--- Zitat von: W. Hadeler, Kriegsschiffbau, Teil A, Seite 348 ff ---3.237 Schiffsentwürfe, die nicht auf der Grundlage von Gewichtsberechnungen zu lösen sindWährend auf der einen Seite die Fortschritte der Technik zu immer leichteren Ausführungen vieler Gewichtsgruppen geführt haben, werden auf der anderen die Anforderungen an Raum ständig größer, so daß die einfache Beziehung

          Gewicht = Raum x spezifisches Gewicht

nicht mehr wie früher zu brauchbaren Ergebnissen führen muß. Es wird daher notwendig, den Raumfragen von Anfang an Aufmerksamkeit zu widmen.
Außerdem sind seit dem Ersten Weltkriege Schiffstypen entstanden, für deren Kampfwert der Raumbedarf so im Vordergrund steht, daß eine technische Gestaltung nur von der räumlichen Ausdehnung her möglich ist. Als Typen dieser Art sind zu nennen: Landungsfahrzeuge, Flugzeugträger einschließlich Hubschrauberträger und Werkstattschiffe.
Beispielsweise muß der Entwurf eines  L a n d u n g s f a h r z e u g s  für Panzer und Troßfahrzeuge der Landstreitkräfte grundsätzlich von dem  R a u m  ausgehen, in dem diese untergebracht werden und aus dem sie ohne Schwierigkeiten herauskommen können. Erst nach der zweckmäßigen Gestaltung dieses Raumes kann man ihn in ein entsprechend geformtes Schiff einfügen. Dieses muß dann den aus der Aufgabe herrührenden Bedingungen hinsichtlich Tiefgang, Geschwindigkeit, Abwehrbewaffnung, Unempfindlichkeit gegen Beschießen, Grundberührungen beim Landen usw. genügen. Die Frage nach der Verdrängung und nach allem, was damit unmittelbar oder mittelbar zusammenhängt, kann also erst nach erschöpfender Klärung der Raumfrage beantwortet werden.
   Der Entwurf eines  W e r k s t a t t s c h i f f e s  verlangt als erstes die Beantwortung der Frage, wieviel Raum für die einzelnen Werkstätten, für die Lagerung von Baustoffen, Halbzeugen und Reserveteilen, für Büros, für die Unterkünfte des Fachpersonals und der Besatzung der zu reparierenden Schiffe usw. benötigt wird. Erst danach können die Gewichte berechnet werden. Da die Werkstattschiffe für die mobilen, ohne landfeste Stützpunkte operierenden Seestreitkräfte immer wichtiger werden, ist sehr wahrscheinlich zu erwarten, daß hier selbstständige Typentwicklungen anlaufen werden. Auch für Tender ist Ähnliches zu erwarten. Mindestens stehen diese auf der Grenze, wo Gewicht und Raum ebenbürtig nebeneinander stehen.
   Weitaus am schwierigsten ist jedoch der Entwurf der  F l u g z e u g t r ä g e r. Ihre Schlagkraft als wichtigster Faktor des Kampfwertes wird ausschließlich durch die eingeschiffte Luftwaffe verkörpert. Sie kann daher keinen anderen Kampfwertfaktor als gleichberechtigt neben sich dulden. Aus diesem Grunde sind alle Kombinationen von Artillerie- und Flugzeugträgern, wie sie z.B. in der 1918er Fassung der>>FURIOUS<< und in der >>VINDICTIVE<< der britischen Marine versucht worden sind, technisch und militärisch verfehlt gewesen.
  Bei der Erörterung eines Flugzeug- oder Hubschrauberträgers muß daher zuerst Klarheit über die gewünschte oder notwendige Luftwaffe geschaffen werden. Danach richtet sich der Umfang der für diese erforderlichen Einrichtungen, der  F l u g a n l a g e. Deren Raumbedarf wird bestimmt durch die Abmessungen des Flugdecks, die ausschließlich von den Anforderungen des >>anspruchsvollsten<< Flugzeugmusters an Bord abhängen. Dessen Gewicht, Start- und Landegeschwindigkeit, Stauraum und Halteeinrichtungen entscheiden über die Abmessungen des Flugdecks. Die Zahl der Maschinen ist zunächst gleichgültig. Sie beeinflußt nur die Größe der Hallen, der Räume für Reserveteile, Kraftstoff, Munition usw. Erst wenn die Anzahl der einzuschiffenden Maschinen mehrere Schleudern für den Start und Hallen erfordert, die größer sind, als sie sich unter dem notwendigen Flugdeck unterbringen lassen, gewinnt sie Bedeutung für die Ausdehnung der Fluganlage. Es gibt jedoch keine einfache Beziehung zwischen der Anzahl der einzuschiffenden Flugzeuge und der Größe der Fluganlage, weil dabei nicht nur der Raumbedarf an sich, sondern auch der technisch und taktisch bedingte Betrieb von maßgeblicher Bedeutung sind. Zu bedenken ist auch, daß die Flugzeuge schneller veralten als der Flugzeugträger.
   Erst nach umfassender Klärung aller für die Abmessungen des Schiffes wirksamen Einzelheiten von Flugdeck, Hallen und Nebenräumen kann man daran gehen, die Fluganlage in ein Schiff einzubauen, dessen Geschwindigkeit, Standkraft und Fahrbereich den in der Aufgabe definierten Kampfwert erfüllen.
   Der Bau eines Trägers von vorher festgesetzter, womöglich sogar relativ und absolut kleiner Verdrängung ist heute unmöglich. Ebenso erscheint es aussichtslos, vorhandene oder in einem fortgeschrittenen Bauzustande befindliche Schiffe von geeignet erscheinenden Abmessungen (Größe Fahrgastdampfer, Schlachtschiffe u.a.) mehr oder weniger improvisierend in Flugzeugträger umzubauen, wie es nach dem Ersten Weltkriege die Regel war und noch im Laufe des Zweiten geschehen ist. Selbst die Ableitung einer neuen Klasse von Trägern aus einem bewährten Vorgang wird fragwürdig, wenn sich die Eigenschaften der einzuschiffenden Flugzeuge inzwischen merklich verändert haben.

3.238 Überprüfung und kritische Beurteilung eines EntwurfesDie Überprüfung eines Entwurfes vor seiner endgültigen Weiterbearbeitung in Richtung auf die Ausführung ist eine technische Aufgabe. Sie soll feststellen, ob er alle gegebenen technischen Möglichkeiten optimal ausschöpft. Die kritische Beurteilung ist dagegen eine militärische Aufgabe, da sie entscheiden soll, ob der Entwurf das zu erfüllen verspricht, was bei der Aufgabenstellung beabsichtigt war.
   In diesem Sinne muß die Kontrolle in erster Linie das Entwurfsergebnis mit dem Neusten vergleichen, was an Vergleichbarem vorhanden ist. Hierfür hat H. Evers ein Verfahren angegeben*). Es beruht darauf, Vorbild und Entwurf so >>auf einen Nenner<< zu bringen daß alle charakteristischen Werte unmittelbar verglichen werden können. Hierzu werden die Verdrängungsvolumina von Vergleichsschiffen und Entwurf auf 1 m³ reduziert und dann die einzelnen Werte wie Abmessungen, Stabilität, Widerstand usw. nach entsprechender Umrechnung verglichen. Es ist also die Länge l des Vergleichschiffes vom Volumen 1 m³

          L = L : D1/3

Ebenso für den Entwurf l1

          L1 = L1 : D11/3

Im Falle vollkommener Übereinstimmung müßte sein

          L = l1

Auf diese Weise lassen sich alle Abmessungen und die daraus abzuleitenden Werte leicht prüfen, und mit fortschreitender Verfeinerung des Entwurfes kann der Vergleich sehr weit fortgesetzt werden.
Die kritische Beurteilung eines Entwurfes an Hand von Skizzen und Beschreibungen ist insofern schwierig, als nicht jedermann die Übung besitzt, sich daraus eine plastische Vorstellung zu machen. Es kann deshalb oft von Vorteil sein, zusätzlich einfache Modelle anzufertigen zu lassen. Sie erleichtern dem im Lesen komplizierter Zeichnungen weniger Geübten das Verständnis und bieten für viele Einzelheiten allen Beteiligten leicht zugängliche Erörterungsgrundlagen. Die Benutzung von Modellen wird besonders wertvoll, wenn es sich um ungewohnte Schiffstypen oder um neuartige Lösungen für Einzelheiten handelt.
   Um Räume mit sehr vielen, verwickelten Einrichtungsgegenständen, Leitungen, Kabeln usw. zweckmäßig gestalten zu können, stellt man häufig sogar Attrappen im Maßstab 1:1 her. Sie gestatten eine unmittelbare, praktische Prüfung des für die bedienenden Menschen verfügbaren Raumes, der Zugänglichkeit der Geräte usw. Natürlich kommen Modelle dieser Art nur für schwierige und wichtige Räume in Frage, wie OPZ, Führungsstände, U-Bootzentralen und dergleichen.

*) H. Evers, Der Vergleich von Schiffsformen, Schiff und Hafen 1961, Seite 852

--- Ende Zitat ---

Mit den vorgestellten Methoden ist es nun jedem selbst überlassen (Vor-)Entwürfe zu berechnen. Das mit der Kontrolle der Stabilität (metazentrische Höhe) ist ein anderes Problem, welches hier nur annäherungsweise gelöst werden kann. Die Formel zur Berechnung der metazentrischen Höhe lautet:

          MG = KF + MF - KG

Zu berechnen sind also:
         
* Der Abstand der Strecke KF des Formschwerpunktes von Oberkante Kiel,
* Der Abstand der Strecke KG des Gewichtsschwerpunktes von Oberkante Kiel,
* Der Abstand der Strecke MF des Metazentrums vom Formschwerpunkt.
Die Strecke KF wird entweder nach dem Strahlensatz bestimmt

          KF =   T * α   
                   (δ + α)

oder

          KF = T -   T  * (0,5 + δ/α)
                         3

Die Strecke MF errechnet sich indem das Breitenträgheitsmoment durch das Volumen geteilt wird.
Das Breitenträgheitsmoment kann nach Hovgaard folgendermaßen berechnet werden

          JB = c1 * α * L * B3

          hierin ist c1 = α * (0,0106 +0,0727 * α)

Somit lautet die Formel für die Strecke MF

            JB 
            V

Wenn man die Strecke MG nicht im Detail berechnen kann, steht in Kriegssschiffbau, W. Hadeler, Seite 66 ff ebenfalls eine Annäherungsformel, die sogenannte >>Weiß-Formel<<. Mittels zweier Tabellen und der genannten Formel, kann die Strecke MG annäherungsweise berechnet werden. Hier die Tabellen

T 1.6922a: Mittlere Werte für Schlingerperioden von Kriegsschiffen
SchiffstypSchlingerperiode in sFlugzeugträger13-16Schlachtschiffe11-16Kreuzer10-13Zerstörer8-11Schnellboote4-5Küstenminensuchboote7Der Trägheitsradius wird als Bruchteil der Breite angegeben: K = k * B

T 1.6922b: Werte für den Trägheitsradius von Kriegsschiffen in Bruchteilen der Breite
Bruchteil vonB fürSchiffstypnormale*)größte VerdrängungVerdrängungSchnellboote und ähnliche Fahrzeuge0,40,4Torpedoboote0,340,37Zerstörer**)0,39 Leichte Kreuzer0,360,4Großkampfschiffe0,370,4*) D. i. etwa Konstruktionsverdrängung
**) Nach Gilmer, Naval Ships, Annapolis 1956

Schätzt man den Wert des Trägheitsradius nach den in T 1.6922b angegebenen Werten, so wird damit

          MG = (  2 * K  )2 = (  2 * k * B  )2
                         τ                       τ

Die >>Weiß-Formel<< lautet

          MG = (  c * B  )2
                         τ

in der der Koefizient c = 2k ist.

Es muss darauf hingewiesen werden, das diese Formeln ebenso wie die Berechnungsmethode, Annäherungsformeln sind. Sie liefern recht gute Ergebnisse und sind für eine erste Berechnung geeignet.

Als letztes werde ich die Tabelle hier einstellen.

So denn .... Letzter Post folgt sehr bald

Sven L.:
Kommen wir nun mit der Tabelle, in der alle vorgestellten Entwurfsrechnungs-Varianten enthalten sind, zum Abschluss.

1. Inhaltliche Beschreibung der Tabelle:

Die Tabelle enthält sechs Register in der Reihenfolge von links nach rechts.

* Eingabe&Ergebnisse
* 1. Proz.-Methode
* 2. Keith-Methode
* 3. Einheitsgewichte
* 4. Gebundener Entwurf
* VorlagenHierbei sind ausschließlich im ersten Register >Eingaben&Ergebnisse< die für den Entwurf relevanten Eingaben zu machen. Sämtliche Felder die eine Eingabe erfordern, sind haben einen Beigefarbenen Hintergrund, während die Textfarbe einen Blauton hat. Die anderen Textfarben sind für Überschriften, Bezeichnungen, Tabellenwerte usw. und dürfen nicht geändert werden.

2. Benutzung des Register >>Eingaben&Ergebnisse

Dieses Register besitzt drei Abschnitte

* A. Vorlage
* B. Anpassungen
* C. Ergebnisse der EntwurfsmethodenAls erstes wird unter A) wird das Musterschiff ausgewählt und der Schiffstyp bestimmt. Die dt. Panzerschiffe laufen in der Kategorie Kreuzer und der Spähkreuzer 38Ac als Zerstörer. Sobald eine Auswahl getroffen wurde, werden die relevanten Daten zu diesem Musterschiff darunter angezeigt.

Als zweites geht die Bearbeitung des Entwurfs unter B) weiter. Dieser Abschnitt hat zwei Unterabschnitte. Zum einen >Spez. Vorgaben für Neues Schiff< und >Angepasste Bewaffnung<.
Die Eingaben sind selbsterklärend. Von Wichtigkeit ist, wenn man eine andere Antriebskonfiguration als das Muster vorsieht, das hier die Möglichkeit geboten wird ein Musterschiff für den Antrieb, die Wellenanzahl, als auch (ganz wichtig) die bei einem Dieselmarschantrieb, also gemischten Antrieb, die mit Diesel betriebene Wellenanzahl anzugeben. Im Falle des reinen Dieselantriebs ist hier auch die Anzahl der mit Dieseln angetriebenen Wellen einzugeben.
Hiernach kommen nun die Eingabefelder speziell für die Entwurfsmethoden 3 und 4. Zum einen für die Methode 3 die Vorgabe der Schiffsbreite und darunter die gewünschten Verhältnisse für Länge/Breite, Tiefgang/Breite, Länge/Seitenhöhe und der Völligkeitsgrad der Verdrängung. Um einen Vergleich zu haben, stehen links vor den Eingabefeldern die Werte vom Musterschiff.
Speziell für die Methode 4 muss die Typverdrängung vorgegeben werden. Ebenso das Gewicht des Bunkerinhalts. Hier bitte das Maximum angeben. Diese Eingabe hat Relevanz, wenn in der darüber stehenden Ja/Nein-Auswahl Ja ausgewählt wird, gilt dieser Wert für alle Berechnungsmethoden. Dieses haben eingefügt, weil die Keith-Methode einen sehr hohen Bunkerinhalt berechnet.
Hier drunter schließt sich ein Hilfsbereich an, in dem die gewünschten Abmessungen des Entwurfs eingetragen werden können um hieraus die Verhältniszahlen zu erhalten. Es sind keine Felder von relevanten Wert und werden im Weiteren auch nicht verwendet. Diese dienen nur dazu das umständliche hantieren mit dem Taschenrechner zu ersparen.
Zu dem Unterabschnitt >Angepasste Bewaffnung< ist nur zu sagen, das hier immer die Rohranzahl einzugeben ist! Hieraus berechnet die Tabelle ein (fast) genaues Gewicht. Für die Munitionsdotierung sollten die Angaben bei NavalWeapons ausreichend hilfreich sein. Diese ist pro Rohr einzutragen.
Dieselbe Vorgehensweise gilt auch für die Torpedobewaffnung. Da Ja/Nein-Auswahlfeld hinter der Bezeichnung >Kalotte< bezieht sich auf eine Torpedobewaffnung wie auf den Panzerschiffen.
Die Auswahl der Flugzeuge gestattet es bei einem Entwurf für einen Flugzeugträger bis zu drei verschiedene Flugzeugtypen anzugeben. Das errechnete Gewicht beinhaltet das Flugzeug, die Ersatzteile und die Bewaffnung. Die restlichen Felder sollten ohne weitere Erklärung verstanden werden.
Nachdem alle Eingaben getätigt wurden, sind sofort die Ergebnisse unter
C) Ergebnisse der Entwurfsmethoden zu sehen.
Aufgrund der Komplexität war es mir nicht möglich alle möglichen Variationen durchzurechnen. Deshalb kann ich es nicht ausschließen, dass noch das eine oder andere Problem auftaucht. In diesem Fall bitte ich um eine kurze Nachricht, damit der Fehler beseitigt werden kann.
Beim „nachrechnen“ von real gebauten Schiffen ist es unvermeidlich, das es kleinere Unterschiede in den Gruppengewichten gibt. Dies sagt nichts über die Qualität der vorliegenden Tabelle aus. Ich habe mich an die von W. Hadeler in Kriegsschiffbau beschriebenen Verfahren gehalten.

Als Anlage die Tabelle

und nun viel Spaß beim Entwerfen

ReiMar:
Einfach nur ...
 :MG:

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