Technische Universität Hamburg-Harburg. Studienarbeit

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1 Technische Universität Hamburg-Harburg Studienarbeit Realisierbarkeit eines 2-Abteilungsstatus für Binnenfahrgastschiffe Verfasser: Jan Wilkens Matr.Nr.: Angefertigt im Zeitraum: bis Bei: Germanischer Lloyd AG Abteilung NHI (New Building - Hull Intact & Damage Stability) Vorsetzen 32/35, Hamburg Betreuer (GL): Christian Mains

2 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 1/143 Inhaltsverzeichnis 1. VORWORT EINLEITUNG THEMA DERZEITIGER STAND VORGEHENSWEISE ARBEITSSCHRITTE VORAUSSETZUNGEN ERSTE LECKRECHNUNG ZWEITE LECKRECHNUNG LECKSTABILITÄT ANNAHMEN LECKKRITERIEN IM ENDZUSTAND LECKKRITERIEN IM ZWISCHENZUSTAND INTAKTSTABILITÄT LADEFÄLLE MOMENTE INTAKTKRITERIEN ERGEBNISSE SCHIFF 1 - ORIGINALENTWURF SCHIFF 1 - VARIANTE SCHIFF 1 - AUSWERTUNG SCHIFF 2 - ORIGINALENTWURF SCHIFF 2 - VARIANTE SCHIFF 2 - AUSWERTUNG SCHIFF 3 - ORIGINALENTWURF SCHIFF 3 - VARIANTE SCHIFF 3 - AUSWERTUNG SCHIFF 4 - ORIGINALENTWURF SCHIFF 4 - VARIANTE SCHIFF 4 - AUSWERTUNG SCHIFF 5 - ORIGINALENTWURF SCHIFF 5 - VARIANTE SCHIFF 5 - AUSWERTUNG ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE ERGEBNISSE DER BERECHNUNGEN ZUR LECKSTABILITÄT ERGEBNISSE DER BERECHNUNGEN ZUR INTAKTSTABILITÄT FAZIT BEGRIFFSBESTIMMUNGEN ABKÜRZUNGEN HILFSMITTEL VERWENDETE QUELLEN VERWENDETE SOFTWARE ANHANG A.1. STAHLMASSEN DER EINBAUTEN A.2. NAPA INTAKTRECHNUNGEN A.3. NAPA LECKRECHNUNGEN A.4. NAPA DEFINITIONEN

3 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 2/ Vorwort Diese Studienarbeit habe ich in der Zeit vom bis zum beim Germanischen Lloyd Hamburg in der Abteilung NHI (New Building - Hull Intact & Damage Stability) angefertigt. Ich danke der Abteilung NHI für die gute Zusammenarbeit und Christian Mains für die kompetente Betreuung und die Einführung in die NAPA Leck- und Intaktrechnung. Ich versichere, diese Arbeit selbständig angefertigt sowie keine anderen als in der Hilfsmittelliste angegebenen Quellen verwendet zu haben. Hamburg, den Jan Wilkens - Stud.-Ing.- Schiffbau Diese Studienarbeit wurde in der Zeit vom bis zum unter der Betreuung von Dipl.-Ing. Christian Mains in der Abteilung NHI des Germanischen Lloyd angefertigt. Hamburg, den Dipl.-Ing. C. Mains - Stellv. Abteilungsleiter NHI Dipl.-Ing. Hendrik Bruhns - Abteilungsleiter NHI

4 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 3/ Einleitung Die deutschen Binnenfahrgastschiffe werden jährlich von ungefähr 11 Millionen Fahrgästen genutzt, entsprechend wichtig sind die Sicherheitsvorschriften zum Schutz dieser Fahrgäste, die deutschlandweit in der Binnenschiffs-Untersuchungsordnung (BinnenSchUO) geregelt sind. In vielen wichtigen Aspekten, darunter auch in der Lecksicherheit, verweist die Binnenschiffs- Untersuchungsordnung aber auf die Sicherheitsvorschriften für Schiffe auf dem Rhein, die Rheinschiffs-Untersuchungsordnung (RheinSchUO) Thema Das Thema dieser Studienarbeit ist die Überprüfung der Realisierbarkeit eines Zweiabteilungsstatus mit verringerter Eindringtiefe für Binnenfahrgastschiffs-Neubauten. Die Überprüfung wird mit fünf existierenden Entwürfen von Binnenfahrgastschiffen durchgeführt, die nach den Leckstabilitätsvorschriften der Rheinschiffs-Untersuchungsordnung (RheinSchUO) gebaut wurden Derzeitiger Stand Die RheinSchUO schreibt zur Zeit einen 1-Abteilungsstatus für Binnenfahrgastschiffe vor, d.h. einzelne wasserdicht abgetrennte Abteilungen des Schiffes werden als beschädigt und geflutet angenommen, wobei die abteilungsbegrenzenden Querschotte als unverletzt angenommen werden, hierbei müssen die Schwimmfähigkeit und die Leckstabilitätskriterien der RheinSchUO erfüllt werden. Bei Beschädigung eines wasserdichten Querschottes führt ein 2-Abteilungsstatus zur Erhöhung der Sicherheit, wobei hier nur Lecks mit verringerter Eindringtiefe betrachtet werden. Die nach der RheinSchUO gebauten Schiffe bestehen mit großer Wahrscheinlichkeit den oben genannten 2-Abteilungsstatus nicht, d.h. bei der Flutung zweier, benachbarter Abteilungen, erfüllt das Schiff die Kriterien im Leckfall nicht mehr Vorgehensweise Unter Beibehaltung des vorhandenen Designs und der Anordnung der wasserdichten Querschotte werden die vorhandenen Binnenfahrgastschiffsentwürfe nach alternierendem Prinzip in jeder zweiten Abteilung mit virtuellen (softwareerzeugten) Seitenlängsschotten und Doppelböden versehen, und dadurch das flutbare Volumen dieser Abteilungen vermindert, womit ein Bestehen des 2- Abteilungsstatus erreicht werden soll. Dieser Überprüfung werden sinnvolle Annahmen und Leckkriterien zugrundegelegt, die aus den Vorschriften über die Beförderung gefährlicher Güter auf Binnengewässern (-ADNR-) entnommen und abgewandelt werden. Zusätzlich wird die Intaktstabilität der modifizierten Schiffe kontrolliert. Für die Bearbeitung der 3D-Schiffsmodelle und die Erstellung virtuellen Einbauten, sowie die Berechnungen zur Überprüfung der Schwimmfähigkeit, der Leck- und Intaktkriterien wird die Software NAPA OY (The Naval Architectural Package) verwendet. Es werden in dieser Studienarbeit nur Entwürfe von Tagesausflugsschiffen berücksichtigt, bei Kabinenschiffen würde im Bereich der Fahrgastkabinen das alternierende Prinzip der Seitenlängsschotte eine unzulässige Gefahr darstellen.

5 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 4/ Arbeitsschritte 3.1. Voraussetzungen Zweiabteilungsstatus Den 2-Abteilungsstatus besteht ein Schiff, wenn es bei Flutung von jeder möglichen Kombination zweier in Längsrichtung benachbarter wasserdicht von einander getrennter Abteilungen unter Beibehaltung der Schwimmfähigkeit alle erforderlichen Leckkriterien erfüllt Napa-3D-Schiffsmodelle Voraussetzung für die virtuelle Überprüfung des 2-Abteilungsstatus an den fünf schon existierenden Binnenfahrgastschiffen ist die Erstellung von Napa-3D-Modellen dieser Schiffe auf Grundlage der Entwurfspläne. Diese Erstellung hat (unter meiner Mitwirkung) bereits im Rahmen einer anderen kürzlich entstandenen Arbeit stattgefunden Vorbereitung Folgende vorbereitende Schritte sind für diese Arbeit nötig: - Überprüfung auf Übereinstimmung der Napa-3D-Schiffsmodelle mit den Entwurfsplänen, gegebenenfalls Berichtigungen - Übersichtliche und einheitliche Durchnummerierung der Abteilungen von vorn nach hinten - Verständliche und einheitliche Benennung der Tanks - Feststellung von grundlegenden Daten für die Weiterbearbeitung, z.b.: Passagierzahl, Tankfüllungen, Geschwindigkeit, Länge, Breite - Erstellung von Visualisierungen der Schiffe in verschiedenen signifikanten Schnitten

6 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 5/ Erste Leckrechnung Leckrechnung am Originalentwurf Die fünf Napa-3D-Schiffsmodelle werden nun in dieser überprüften Grundversion einer Leckrechnung unterzogen. Es wird der Reihe nach eine Flutung von jeweils zwei benachbarten, wasserdicht von einander getrennten Abteilungen simuliert um festzustellen, ob ein 2-Abteilungsstatus in einzelnen Bereichen auch ohne Einbauten gegeben ist. Bei der Leckrechnung sind für jedes Abteilungspaar drei Ergebnisse möglich: - Schwimmfähigkeit und Leckkriterien bestanden -> 2-Abteilungsstatus bestanden. - Ein oder mehrere Leckkriterien nicht bestanden -> 2-Abteilungsstatus nicht bestanden. - Schwimmfähigkeit nicht bestanden -> 2-Abteilungsstatus nicht bestanden Virtuelle Einbauten In den Bereichen, die den Zweiabteilungsstatus nicht bestehen, wird nun durch virtuelle Einbauten (softwareerzeugte Seitenlängsschotte und Doppelböden) das Flutungsvolumen vermindert, um den Zweiabteilungsstatus doch noch herbeizuführen, welcher später in der zweiten Leckrechnung überprüft wird. Die Auswahl der Abteilungen, die virtuelle Einbauten erhalten, hängt von der Konstellation der Abteilungen (bestanden/nicht bestanden) ab. Der Maschinenraum soll aus Platzgründen (Ausnahme Schiff 1) generell keine virtuellen Einbauten erhalten. Ein Beispiel soll die Problematik des Auswahlprozesses verdeutlichen: Beispiel: ////////4//////// ////////3//////// ////////2//////// ////////1//////// nicht best. nicht best. bestanden Das Abteilungspaar 1+2 hat den 2-Abteilungsstatus bestanden, das Abteilungspaar 2+3 nicht. Da die Abteilung 2 zu beiden Paaren gehört, ist zu überprüfen, ob es wichtiger ist, bei Abteilung 2 das Flutungsvolumen zu vermindern, dies würde den Abteilungspaaren 1+2 und 2+3 zugute kommen, wobei das Paar 1+2 dies nicht benötigt, oder, ob es sinnvoller ist, Abteilung 3 zu verändern, dies würde den Abteilungspaaren 2+3 und 3+4 nützen. In jedem Fall ist nur bei Abteilung 1 keine Veränderung nötig Alternierendes Prinzip Es soll darauf geachtet werden, die Einbauten (virtuelle Seitenlängsschotte und Doppelböden) nach alternierendem Prinzip einzusetzen, also höchstens in jeder zweiten Abteilung, um mit wenig neuer (virtueller) Stahlmasse möglichst viel Flutungsvolumen einzusparen. Es sind in den Folgekapiteln nicht alle Probevarianten aufgeführt, sondern nur diejenigen mit den besten Ergebnissen Arbeitsschritte Um die erste Leckrechnung durchzuführen sind folgende Bearbeitungschritte nötig: - Erstellung der Lastfälle: Reiseanfang, Reisemitte, Reiseende - Erstellung der möglichen Flutungskombinationen für die Leckrechnung - Erstellung des Personenmoments - Erstellung der Sicherheitsabstandslinie - Erstellung der Restfreibordlinie - Erstellung der Öffnungen - Erstellung der Leckkriterien - Erstellung von Visualisierungen der veränderten Schiffe in signifikanten Schnitten - Durchführen der ersten Leckrechnung

7 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 6/ Zweite Leckrechnung Leckrechnung am veränderten Entwurf In den Bereichen der Schiffe, wo der 2-Abteilungsstatus nach der ersten Leckrechnung nicht gegeben ist, wird durch virtuelle Einbauten (Doppelboden, Seitenlängsschotte) das Flutungsvolumen für den Leckfall vermindert. Ob diese veränderten Entwürfe den 2-Abteilungsstatus bestehen, zeigt die zweite Leckrechnung. Durch die eingebauten Seitenlängsschotte ist eine asymmetrische Flutung möglich geworden, die durch eine simulierte Querflutung ausgeglichen wird, daher betrachtet die Leckrechnung auch einen zeitweise asymmetrisch gefluteten Zwischenzustand (bei abgeschwächten Leckkriterien), bevor eine Querflutung simuliert wird Intaktstabilität Die Schiffe sind durch die Stahlmasse der Einbauten schwerer geworden, dies wird in den Ladefällen berücksichtigt, es gilt daher auch, die Intaktstabilität zu überprüfen. Näheres im Kapitel Intaktstabilität Arbeitsschritte - Erstellung von Personenmoment, Windmoment, Drehkreismoment - Erstellung der möglichen Flutungskombinationen für die Leckrechnung - Erstellung eines asymmetrisch gefluteten Zwischenzustandes (abgeschwächte Leckkriterien) - Erstellung der abgeschwächten Leckkriterien - Erstellung der um die Stahlmasse der Einbauten ergänzten Ladefälle - Erstellung der Intaktkriterien - Durchführen der zweiten Leckrechnung - Durchführen der Intaktrechnung

8 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 7/ Leckstabilität Bei den Berechnungen zur Leckstabilität wird ein 2-Abteilungsleck mit einer reduzierten Eindringtiefe von 0.60 m zu Grunde gelegt, wobei das Leck ein wasserdichtes Querschott beschädigt. Die wasserdichte Querunterteilung der Schiffe wird wie im ursprünglichen Entwurf belassen. Um die Anforderungen an die Resthebelarmkurve in einem 2-Abteilungsleckfall erfüllen zu können, werden die Rechenmodelle der Tagesausflugsschiffe virtuell mit zusätzlichen Längsschotten (Seitenhülle) und Doppelböden ausgestattet. Es werden Boden- und Seitenbeschädigungen, sowie Kombinationen aus beiden untersucht. Hierbei muss die Schwimmfähigkeit des Schiffes gewährleistet sein und alle Leckkriterien müssen eingehalten werden. Das Gewicht der zusätzlichen Einbauten im Rechenmodell wird in den Ladefällen wie folgt berücksichtigt: - Stahlplatten in einer Stärke von 6 mm und einer Dichte von 7,80 t/m³ - Steifen HP 100x6 in einem Abstand von 500 mm und einem Gewicht von 6,08 kg/m Die fünf Entwürfe werden in ihrem Originalzustand einer ersten Leckrechnung (ohne Zwischenflutungszustände) unterzogen, wobei entsprechend dem 2-Abteilungsstatus jeweils zwei aneinandergrenzende wasserdichte Abteilungen geflutet werden, hierbei werden die problematischen Zonen des Schiffes erkannt (Verlust der Schwimmfähigkeit oder Nichterfüllung der Leckstabilitätskriterien). Durch virtuellen Einbau von Seitenlängsschotten und Doppelböden in die kritischen Abteilungen wird das Flutungsvolumen deutlich vermindert. Nun wird eine zweite Leckrechnung zur Überprüfung des 2-Abteilungsstatus durchgeführt, die einen asymmetrisch gefluteten Zwischenzustand (bei abgeschwächten Leckkriterien) und einen symmetrisch gefluteten Endzustand (Querflutungssimulation) betrachtet. Die Leckrechnungen werden für alle drei im Kapitel Intaktstabilität beschriebenen Ladefälle durchgeführt. Die im folgenden aufgeführten Annahmen und Leckkriterien werden aus den Vorschriften über die Beförderung gefährlicher Güter auf Binnengewässern (-ADNR-) [3] entnommen und teilweise abgewandelt. Die Entwicklung der Leckkriterien soll in dieser Arbeit nicht behandelt werden.

9 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 8/ Annahmen Die Schwimmfähigkeit im Leckfall und die Einhaltung der Leckkriterien werden für die maximale Personenzahl nachgewiesen (siehe Personenmoment). Die Leckrechnung berücksichtigt folgende Flutungszustände: 1. Zwischenzustand: Einseitige Flutung der Seitenräume und Flutung der jeweiligen symmetrischen Räume im Equilibrium 2. Endzustand: Beidseitige Flutung der Seitenräume (nach Querflutung) und Flutung der jeweiligen symmetrischen Räume im Equilibrium Für den Zwischenzustand werden abgeschwächte Leckstabilitätskriterien eingesetzt. Negative Stabilitätswerte werden in den Zwischenzuständen nicht akzeptiert. Für den Leckfall werden folgende Annahmen berücksichtigt: a) Ausdehnung des Schadens an einer Schiffsseite: 1. Längsausdehnung: 0,10 * L WL, jedoch nicht < 4,0 m 2. Querausdehnung: 0,59 m 3. Senkrechte Ausdehnung: von der Basis aufwärts unbegrenzt. b) Ausdehnung des Schadens am Schiffsboden: 1. Längsausdehnung: 0,10 * L WL, jedoch nicht < 4,0 m 2. Querausdehnung: 3,00 m 3. Senkrechte Ausdehnung: von der Basis 0,59 m aufwärts. c) Alle in den Beschädigungsbereich fallenden Schotte werden als leck angesehen. Das Schiff muss nach dem Fluten von zwei direkt hintereinanderliegenden Abteilungen schwimmfähig bleiben. Die Unterseite von nicht wasserdicht verschließbaren Öffnungen (z.b. von Türen, Fenstern, Einstiegsluken) liegt im Endzustand der Flutung mindestens 0,1 m über der Schwimmebene. - Im Allgemeinen wird mit einer Flutbarkeit von 95% gerechnet. Bei der Berechnung werden folgende Werte für die Flutbarkeit eingesetzt: Fahrgast- und Besatzungsräume: 95% Doppelböden- und Längsschottseitenräume 95% Maschinenräume: 85% Brennstofftanks und sonstige Tanks: (je nach Reisefortschritt) 0% bis 95%

10 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 9/ Leckkriterien im Endzustand 1. In der Gleichgewichtslage (Endschwimmlage) darf die Neigung des Schiffes einschließlich des maximalen Personenmomentes 10 nicht überschreiten. 2. Nicht wasserdicht verschlossene Öffnungen dürfen erst nach Erreichen der Gleichgewichtslage eintauchen. 3. Über die Gleichgewichtslage hinaus muss der positive Bereich der Hebelarmkurve über dem Hebel des max. Personenmomentes einen aufrichtenden Hebel 0,05 m in Verbindung mit einer Fläche 0,0065 m rad aufweisen. Diese Mindestwerte der Stabilität sind bis zum Eintauchen der ersten nicht wetterdicht verschlossenen Öffnung, jedoch vor einem Neigungswinkel 25 einzuhalten. Leckhebel GZ [m] <= 10 >= 0,05 m A >= 0,0065 mrad GZ (Personenmoment) Krängungswinkel φ [ ] Erste nicht wetterdichte Öffnung <= Leckkriterien im Zwischenzustand 1. Im Zwischenzustand der Flutung (asymmetrische Flutung, die später durch Querflutung ausgeglichen wird) darf die Neigung des Schiffes einschließlich des maximalen Personenmomentes 15 nicht überschreiten. 2. Nicht wasserdicht verschlossene Öffnungen dürfen erst nach Erreichen der Gleichgewichtslage eintauchen. 3. Über die Gleichgewichtslage hinaus muss der positive Bereich der Hebelarmkurve über dem Hebel des max. Personenmomentes einen aufrichtenden Hebel > 0,00 m in Verbindung mit einer Fläche > 0,00 m rad aufweisen. Diese Mindestwerte der Stabilität sind bis zum Eintauchen der ersten nicht wetterdicht verschlossenen Öffnung, jedoch vor einem Neigungswinkel 25 einzuhalten.

11 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 10/ Intaktstabilität Die Intaktstabilität der veränderten Entwürfe wird hier unter Einwirkung von Momenten anhand neu aufgestellter Intaktkriterien für verschiedene Ladefälle überprüft. Die Intaktkriterien werden mit Ausnahme der Kriterien für Freibord und Sicherheitsabstand von allen Schiffen eingehalten. Will man diese strengen Intaktkriterien übernehmen, so ist bei Neubauplanungen auf ausreichendes Freibord und ausreichenden Sicherheitsabstand zu achten. Auf die Entstehung der Intaktkriterien soll in dieser Arbeit nicht näher eingegangen werden Ladefälle Es werden in den Leckrechnungen drei Ladefälle berücksichtigt, da je nach Reisefortschritt eine andere Gewichtsverteilung herrscht: 1. Reiseanfang: 100%Passagiere, 98%Vorräte, 10%Fäkalien, 0%Ballast 2. Reisemitte: 100%Passagiere, 50%Vorräte, 50%Fäkalien, 0%Ballast 3. Reiseende: 100%Passagiere, 10%Vorräte, 98%Fäkalien, 0%Ballast Es werden die jeweiligen zusätzlichen Stahlmassen der virtuellen Einbauten (siehe Anhang) zu den Ladefällen hinzugefügt. - Stahlplatten in einer Stärke von 6 mm und einer Dichte von 7,80 t/m³ - Steifen HP 100x6 in einem Abstand von 500 mm und einem Gewicht von 6,08 kg/m Es wird die maximale Personenanzahl angenommen und das entsprechende Personenmoment in den Ladefällen berücksichtigt.

12 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 11/ Momente Personenmoment Das Personenmoment wird wie folgt berechnet: M P [tm] = c P [-] * b[m] * N[-] * P[t] Windmoment c P = 2,5 b = maximale Breite des Schiffes N = max. Passagieranzahl P = Passagiergewicht mit 0,075 t / Pass. Das Windmoment wird wie folgt berechnet: M W [tm] = p W [kn/m²] * S[m²] * (l W [m]+t[m]/2) / g[kn/t] p W = spezifischer Winddruck von 0,25 kn/m² S = Überwasser- Windangriffsfläche bei T max l W = Abstand des Flächenschwerpunktes von S und der Wasseroberfläche bei T T = Tiefgang g = Erdbeschleunigung von 9,81 m/s² = 9,81 kn/t Drehkreismoment Das Drehkreismoment wird wie folgt berechnet: M DR [tm] = c TR [-] * C B [-] * v²[m/s]² * D[t] /(L WL [m]*g[m/s²]) * (KG[m] T[m]/2) c TR = 0,45 (=0,75²/1,25) C B = Blockkoeffizient, falls unbekannt: C B =1 v = max. Geschwindigkeit D = Deplacement L WL = Länge der Wasserlinie g = Erdbeschleunigung von 9,81 m/s² KG = Abstand des Gewichtsschwerpunktes zur Unterkante Kiel T = Tiefgang

13 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 12/ Intaktkriterien 1. Wenn GZ MAX bei einem Winkel 15 liegt: Die Fläche unter der Kurve des aufrichtenden Hebels (GZ) soll bis zu einem Krängungswinkel von 15 nicht kleiner sein als 0,07 mrad. 2. Wenn GZ MAX bei einem Winkel 30 liegt: Die Fläche unter der Kurve des aufrichtenden Hebels (GZ) soll bis zu einem Krängungswinkel von 30 nicht kleiner sein als 0,055 mrad. 3. Wenn GZ MAX bei einem Winkel zwischen 15 und 30 liegt, und wenn φ MAX φ F : Die Fläche unter der Kurve des aufrichtenden Hebels (GZ) soll bis zu dem Krängungswinkel φ MAX nicht kleiner sein als 0, ,001*(30-φ MAX ) mrad. φ MAX ist der Winkel, bei dem der maximale Hebel GZ MAX auftritt φ F ist der Flutungswinkel bis zur ersten ungeschützten Öffnung 4. Wenn GZ MAX bei einem Krängungswinkel zwischen 15 und 30 liegt, und wenn φ F φ MAX : Die Fläche unter der Kurve des aufrichtenden Hebels (GZ) soll bis zu dem Krängungswinkel φ MAX nicht kleiner sein als 0, ,001*(30- φ F ) mrad. 5. Der aufrichtende Hebel GZ soll bei einem Krängungswinkel von 15 mindestens 0,2m betragen. 6. Der maximale aufrichtende Hebel GZ MAX soll bei einem Krängungswinkel von 15 auftreten. 7. Die für freie Tankoberflächen korrigierte metazentrische Anfangshöhe GM 0 soll mindestens 0,15m betragen. 8. Der Krängungswinkel soll 12 nicht überschreiten, wenn Personen- und Windmoment wirksam sind. 9. Der Krängungswinkel soll 12 nicht überschreiten, wenn Personen- und Drehkreismoment wirksam sind. 10. Der Restfreibord darf 0,2m nicht unterschreiten, wenn Personen-, Wind- und Drehkreismoment wirksam sind. 11. Der Restsicherheitsabstand zu ungeschützten Öffnungen darf 0,1m nicht unterschreiten, wenn Personen-, Wind- und Drehkreismoment wirksam sind. 12. Eine Flutung von ungeschützten Öffnungen darf nicht vor einem Krängungswinkel von 15 stattfinden

14 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 13/ Ergebnisse 6.1. Schiff 1 - Originalentwurf L WL = 28,05 m B = 6,00 m T = 0,95 m v = 10,3 kn Fahrgäste: 250 Pers

15 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 14/ Schiff 1 - Variante Abt.: Schiff 1 - Auswertung Die erste Leckrechnung ( siehe Anhang ) zeigt, dass der Originalentwurf den Zweiabteilungsstatus nicht besteht, die einzige unkritische Zweiabteilungskombination besteht aus den Abteilungen 1+2, da Abteilung 2 aber kleiner als 0,1*L WL ist, und daher kürzer als die angenommene maximale Lecklänge, werden die Abteilungen 1, 2 und 3 als gemeinsam geflutet angenommen, und sind damit im Ergebnis kritisch. Es ist also bei jeder Abteilungskombination eine Änderung nötig. Da bei diesem Schiff die hier nicht aufgeführten Varianten mit alternierenden Einbauten keine befriedigenden Ergebnisse liefern, wird die Variante hier in allen Abteilungen mit Ausnahme von Abteilung 1 mit virtuellen Längsschott- und Doppelboden- Einbauten versehen. Die in Bezug auf diese Anforderungen erstellte Variante besteht die zweite Leckrechnung ( siehe Anhang ) mit Ausnahme eines Kriteriums : - Die zulässige Krängung von 10 wird mit 10,0159 minimal (vernachlässigbar) überschritten. CASE STAGE RCR REQ ATTV UNIT STAT MINGM WIL-INI4-3/WIL-DAM-3-45S FINAL WIL-HEEL deg NOT MET 2.78 Für Neubauten, die sich an der Bauart dieses Schiffes orientieren, ist eine Doppelhüllenbauweise zu empfehlen, wenn ein Zweiabteilungsstatus für geringere Eindringtiefe gewährleistet sein soll, Einbauten nach alternierendem Prinzip haben hier keine ausreichende Wirkung.

16 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 15/ Schiff 2 - Originalentwurf L WL = 37,80 m B = 7,70 m T = 0,96 m v = 9,8 kn Fahrgäste: 250 Pers

17 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 16/ Schiff 2 - Variante Abt.: Schiff 2 - Auswertung Die erste Leckrechnung ( siehe Anhang ) zeigt, dass der Originalentwurf den Zweiabteilungsstatus nicht besteht, die unkritischen Zweiabteilungskombinationen sind die Kombinationen 1+2, 4+5 und 5+6, da Abteilung 2 aber kleiner als 0,1*L WL ist, und daher kürzer ist, als die angenommene maximale Lecklänge, werden die Abteilungen 1, 2 und 3 als gemeinsam geflutet angenommen, und sind damit im Ergebnis kritisch. Es ist also bei jeder Abteilungskombination, mit Ausnahme der Kombinationen 4+5 und 5+6 eine Änderung nötig. Es werden alle Leckkriterien von dieser Variante erfüllt. Für Neubauten, die sich an der Bauart dieses Schiffes orientieren, ist ein System von alternierenden Seitenlängsschott- und Doppelbodeneinbauten zu empfehlen, wenn ein Zweiabteilungsstatus für geringere Eindringtiefe gewährleistet sein soll.

18 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 17/ Schiff 3 - Originalentwurf L WL = 48,30 m B = 9,20 m T = 1,08 m v = 11,3 kn Fahrgäste: 600 Pers

19 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 18/ Schiff 3 - Variante Abt.: Schiff 3 - Auswertung Die erste Leckrechnung ( siehe Anhang ) zeigt, dass der Originalentwurf den Zweiabteilungsstatus nicht besteht, die unkritischen Zweiabteilungskombinationen sind die Kombinationen 1+2, 2+3, 7+8, 8+9, 9+10, da Abteilungen 2 und 9 aber kleiner als 0,1*L WL sind, und daher kürzer sind, als die angenommene maximale Lecklänge, werden die Abteilungen 1, 2 und 3, sowie 8, 9 und 10 als gemeinsam geflutet angenommen, damit sind die Abteilungen im Ergebnis weiterhin unkritisch und die Abteilungen kritisch. Es ist also bei jeder Abteilungskombination, mit Ausnahme der Kombinationen und 7+8 eine Änderung nötig. Die in Bezug auf diese Anforderungen erstellte Variante ( mit Einbauten ) besteht die zweite Leckrechnung ( siehe Anhang ) mit Ausnahme folgender Kriterien : - Die Forderung einer Fläche von 0,0065 mrad unter der Hebelarmkurve wird mit Werten von schlimmstenfalls 0,0054 mrad leicht unterschritten. - Die Forderung eines aufrichtenden Mindesthebels von 0,05 m wird mit Werten von schlimmstenfalls 0,0467 m leicht unterschritten. CASE STAGE RCR REQ ATTV UNIT STAT MINGM WIL-INI1-1/WIL-DAM FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 4.26 WIL-INI1-1/WIL-DAM-1-45DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 4.25 WIL-INI2-1/WIL-DAM-1-45DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 4.30 WIL-INI4-1/WIL-DAM-1-45DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 4.34 WIL-INI2-1/WIL-DAM-1-45DBS FINAL WIL-LEVER m NOT MET 4.29 WIL-INI4-1/WIL-DAM-1-45DBS FINAL WIL-LEVER m NOT MET 4.33 Für Neubauten, die sich an der Bauart dieses Schiffes orientieren, ist ein System von alternierenden Seitenlängsschott- und Doppelbodeneinbauten zu empfehlen, wenn ein Zweiabteilungsstatus für geringere Eindringtiefe gewährleistet sein soll.

20 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 19/ Schiff 4 - Originalentwurf L WL = 54,15 m B = 10,20 m T = 1,18 m v = 10,3 kn Fahrgäste: 600 Pers

21 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 20/ Schiff 4 - Variante Abt.: Schiff 4 - Auswertung Die erste Leckrechnung ( siehe Anhang ) zeigt, dass der Originalentwurf den Zweiabteilungsstatus nicht besteht, die unkritischen Zweiabteilungskombinationen sind die Kombinationen 1+2, 2+3, da Abteilung 2 aber kleiner als 0,1*L WL ist, und daher kürzer ist, als die angenommene maximale Lecklänge, werden die Abteilungen 1, 2 und 3 als gemeinsam geflutet angenommen, damit sind die Abteilungen im Ergebnis kritisch. Es ist also bei jeder Abteilungskombination eine Änderung nötig. Die in Bezug auf diese Anforderungen erstellte Variante ( mit Einbauten ) besteht die zweite Leckrechnung ( siehe Anhang ) mit Ausnahme folgender Kriterien : - Die Forderung einer Fläche von 0,0065 mrad unter der Hebelarmkurve wird mit Werten von schlimmstenfalls 0,0059 mrad leicht unterschritten. CASE STAGE RCR REQ ATTV UNIT STAT MINGM WIL-INI1-2/WIL-DAM-2-56DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 3.66 WIL-INI2-2/WIL-DAM-2-56DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 3.68 WIL-INI4-2/WIL-DAM-2-56DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 3.69 Für Neubauten, die sich an der Bauart dieses Schiffes orientieren, ist ein System von alternierenden Seitenlängsschott- und Doppelbodeneinbauten zu empfehlen, wenn ein Zweiabteilungsstatus für geringere Eindringtiefe gewährleistet sein soll.

22 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 21/ Schiff 5 - Originalentwurf L WL = 68,13 m B = 11,40 m T = 1,20 m v = 10,3 kn Fahrgäste: 600 Pers

23 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 22/ Schiff 5 - Variante Abt.: Schiff 5 - Auswertung Die erste Leckrechnung ( siehe Anhang ) zeigt, dass der Originalentwurf den Zweiabteilungsstatus nicht besteht, die unkritischen Zweiabteilungskombinationen sind die Kombinationen 1+2, 2+3, 4+5, da Abteilung 2 aber kleiner als 0,1*L WL ist, und daher kürzer ist, als die angenommene maximale Lecklänge, werden die Abteilungen 1, 2 und 3 als gemeinsam geflutet angenommen, dennoch sind die Abteilungen im Ergebnis weiterhin unkritisch. Es ist also bei jeder Abteilungskombination, mit Ausnahme der Kombinationen und 4+5 eine Änderung nötig. Die in Bezug auf diese Anforderungen erstellte Variante ( mit Einbauten ) besteht die zweite Leckrechnung ( siehe Anhang ) mit Ausnahme folgender Kriterien : - Die Forderung einer Fläche von 0,0065 mrad unter der Hebelarmkurve wird mit Werten von schlimmstenfalls 0,0038 mrad merklich aber unkritisch unterschritten. CASE STAGE RCR REQ ATTV UNIT STAT MINGM WIL-INI1-1/WIL-DAM-1-56DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 6.17 WIL-INI2-1/WIL-DAM-1-56DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 6.16 WIL-INI4-1/WIL-DAM-1-56DBS FINAL WIL-AREA mrad NOT MET 5.76 Für Neubauten, die sich an der Bauart dieses Schiffes orientieren, ist ein System von alternierenden Seitenlängsschotteinbauten bei bereits vorhandenem Doppelboden zu empfehlen, wenn ein Zweiabteilungsstatus für geringere Eindringtiefe gewährleistet sein soll.

24 Zweiabteilungsstatus Binnenfahrgastschiffe 23/ Zusammenfassung der Ergebnisse 7.1. Ergebnisse der Berechnungen zur Leckstabilität Eine ausführliche Darstellung der Rechenergebnisse zur Leckstabilität ist im Anhang aufgeführt. Einen Überblick über die Erfüllung der Leckkriterien gibt die nachfolgende Tabelle: Leckkriterien /Schiff Nr max. Krängung bei Moment Resthebel bei Moment 0,05 m Fläche bei Moment 0,0065 mrad Das Schiff Nr. 1 erfüllt die Forderung nach dem max. Krängungwinkel mit 10 nur um Haaresbreite nicht, dies kann jedoch als erfüllt angesehen werden. Das Schiff Nr. 3 verpasst den Grenzwert des min. Resthebels um 4 mm, was im Rahmen dieser Studie als genau erfüllt betrachtet werden kann. Das Flächenkriterium wird von den Schiffen 3, 4 und 5 nicht erfüllt. Aufgrund des hohen Fahrgastmomentes bestehen das Schiff Nr. 3 und 4 das Flächenkriterium nicht und bei dem Schiff Nr. 5 ist die Fläche bis die erste ungeschützte Öffnung zu Wasser kommt nicht ausreichend. Da das Flächenkriterium der ADNR für Tankschiffe entnommen wurde, die grundsätzlich mit grossen Seitenhöhen im Ladetankbereich entworfen werden, ist es angebracht, den Grenzwert von mrad zu reduzieren. Auch wird gemäss ADNR keine Betrachtung der Resthebelarmkurve unter Einwirkung eines krängenden Momentes gefordert. Aus diesen Gründen sollte der Grenzwert des Flächenkriteriums herabgesetzt werden, z.b. auf mrad (entspricht einem Resthebel von 0.05m und einem Umfang von 10 ) Ergebnisse der Berechnungen zur Intaktstabilität Eine ausführliche Darstellung der Rechenergebnisse zur Intaktstabilität ist im Anhang aufgeführt. Einen Überblick über die Erfüllung der Intaktkriterien gibt die nachfolgende Tabelle: Intaktkriterien / Schiff Nr Flächenforderung ( ,07mrad) Hebelarm 0,2 m max. Hebelarm nicht unter GM 0,15 m max. Krängung bei Moment Restfreibord bei Moment Restsicherheitsabstand bei Moment ung. Öff. nicht vor 15 zu Wasser Masse Einbauten / Leerschiffsgew. [%] 18,9 5,9 5,7 4,7 5,4 Die Schiffe Nr. 2, 4 und 5 erfüllen alle im Kapitel Intaktstabilität aufgeführten Intaktkriterien. Das Schiff Nr. 1 erfüllt die Forderung nach einem Restfreibord in allen drei Ladefällen nicht, was einerseits durch die starke Gewichtszunahme aufgrund der notwendigen Einbauten für die Leckstabilität und andererseits durch das zu berücksichtigende erhöhte Gesamtmoment zu erklären ist. Das Schiff Nr. 3 erfüllt die Forderung nach einem Restfreibord in allen drei Ladefällen nicht und die Forderung nach einem Restsicherheitsabstand wird nur im Ladefall Reiseende erfüllt. Zu erklären ist dies durch das erhöhte Gesamtmoment. Generell können die Intaktkriterien von allen Referenzschiffen eingehalten werden mit Ausnahme der Schiffe Nr. 1 und 3, die unter Einwirkung des Gesamtmomentes (Personen, Drehkreis und Wind) den Restfreibord- und/oder Sicherheitsabstand nicht einhalten können. Beide Schiffe haben das Schottendeck aber noch nicht eingetaucht. Sollten die Schiffe mit dem gleichen Konzept entsprechend den hier zu Grunde gelegten Kriterien zum jetzigen Zeitpunkt entworfen werden, so würden sich nur kleine Änderungen im Entwurf einstellen.

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