SuS-Lior

• Linearisierung des Hebelarmes für kleine Winkel zulässig —> sin(phi)=phi

• h=GM*sin(phi), vorrausgesezt sind senkrechte Wände

h_res = h_a-h_k (aufrichtend minus krängend)

1. Archimedisches Prinzip nicht mehr gültig

2. Zusätzliche Reaktionskräfte vom Boden

3. Kritisch für Globale Längsfestigkeit

4. Gefahr für lokale Beschädigungen

5. Auflager reduziert Stabilität & Auftriebskraft

• Abgeleitet von Darstellungsform (quer über verschiedene Krängungswinkel verlaufen)

• laufen von links nach rechts über verschiedene Tiefgänge

1.       Kurvendiskussion Sinuskurve (nur bis Maximum h=GM*sin(phi))

2.       Liniearisierung von Winkeln (nur für kleine Winkel zulässig sin(phi)=phi)

Das sogenannte KG, Schwerpunkt aller im Schiff befindlicher Massen inklusive Schiff selbst

Ist der Schnittpunkt zweier Auftriebsvektoren, die Metazentrische Evolute ist der Krümmungsmittelpunkt der Kurve des Auftriebsschwerpunkts.

Gewicht eines Körpers=Gewicht des verdrängten Volumens. Auch Auftriebskraft genannt: G=B

Anheben:

• SP steigt

• GM wird kleiner

• Krängendes Moment

• Gewichtsverlagerung in Umlenkrolle

Gefahr

• Gynamisches Moment bei Abreißen

• WLL nicht überschreiten

Bestimmte Größen:

• Werte für Pantokarene

• LSW

• Verdrängung

Ablauf:

• Gewichte werden um dy verschoben

• Krängung gemessen

• und dann was?

Beim Krängungsversuch werden mehrfach Gewichte seitlich um dy verschoben, die entstehende Krängung wird gemessen. Je Versuch sind dy, phi und mH (krängende Hebel) bekannt, in Verbindung mit KG, KM, BG auch BM

1. Solas

2. Freibordvorschrift (Load Lines)

3. Code of Intact Stability

4. IGC Code

5. Polar Code (Annahme Vereisung 30 kg/m2 Wetterdeck, 7,5 kg/m2 Seiten-Lateralfläche)

6 Polar Code

1. Solas

2. Marpol

3. Freibordvorschrift - Load Lines

4. ISC

5. Klasse Vorschriften

International Convention for the Prevention of Marine Pollution from Ships

Umweltschutz, Emissionen, Lage der Kraftstofftanks, Lage Gefahrengüte, Abwasser, Müll etc.

Flaggenstaat, Kontrolle durch Klassifikationsgesellschaft (DNV, ABS, Lloyd’s Register)

IMO International Maritim Organisation, Sicherheit; Navigation; Umweltschutz

SOLAS Safety of life at sea, Int. Abkommen zum Schutz des menschlichen Lebens auf See à Leckstabilität aber auch Rettungsmittel, etc.

Klassifikationsgesellschaften (National)

Bau, Konstruktion, Betrieb

Nationale Behörden (BG-Verkehr)

Klasse-Bauvorschriften IACS, DNV GL, ABS

Ab Länge über 24m, regelt Reserveauftrieb und Verschlusszustand

Wetterdichte Aufbauten (Regel 37: Abzug vom Freibord je nach Länge des Aufbaus und des Schiffs, 33-35: geschlossene Aufbauten und ihre wirksame Länge, Handhabung von Schrägen und anders geformten/positionierten Endschotten)

Ja, Negativen Freibord gibt es bei taucheng. Z.b. Dockschiffe, Heavy Load Carrier

Load Line

Abhängig vom Fahrtgebiet, Süß-/Seewasserdichte. Sind abhängig vom Salzgehalt und Temperatur. Bsp. Tropen Frischwasser, Frischwasser, Sommer, Winter (…)

Oberste, durchlaufende, wasserdichte Deck. Verschlussvorrichtungen für alle Öffnungen

Wasserdicht (kein ein- oder auslaufendes Wasser), Wetterdicht (unter allen Seeverhältnissen kein einkommendes Wasser)max. 4% eingerückt und wetterdichte Aufbauten können Freibord erhöhen à gut für Hebelarmkurve bei großen Krängungswinkeln

Ja, ausschließlich auf die Kriterien des ISC

• Falsche Beladung, schlechte Sicherung (Ladungsverschiebung), überkommendes Wasser

• Freibordforschriften max. Tiefgang

• Container geht bei zu großen Krängungswinkeln über Bord

• Beschleunigung bei schnellen Rollbewegungen à Laschmaterial entsprechend auslegen

Über 2. Generation Intact adressiert

Unterteilung in Schiffsgruppen (je nach gegebene/ geforderte Kriterien)

Nein, ergänzende Kriterien für bspw. Passagierschiffe (zusätz. Momente), Tanker, Holzladung, Bulker, Containerschiffe > 100 m, Offshore Supply, Marineschiffe, Traditionsschiffe

- Seite Deck zu Wasser

- Nicht ausreichend aufrichtender Hebel

- Schlechte Ladungssicherung

- Nach Beschädigung

- Für alle Schiffe über 24m Länge

Allgemeine Kriterien:  

- Flächeninhalt GM-Kurve > 0,055 meter radiant bei phi = 30°, > 0,09 mr bei phi=40°                                       

- GM 0,2 m bei phi=30° oder mehr                                       

- max. GM mindestens bei phi=25°                                       

- Anfangs-GM > 0,15 m

Diese Kriterien weichen für spezielle Schiffe ab (Fischerei, Offshore, Container > 100m, Pontons, Holzdecksladung, …)

• -  Freibordvorschriften

• -  Wetter-Kriterien

• -  Mindeststabilität

• -  Anfangsstabilität

• -  Personenmoment, Drehkreismoment, …

• Wetter nicht konstant, Wind steigt mit Höhe logarithmisch

• Dynamische Stabilität

• Dynamisches Wellenbild/ Wind erzeugt dynamischen Hebel und Krängung

• Rolleigenperiode (?)

• Schiff rollt, durch Böen kann der Rollwinkel zunehmen, wird erfasst durch Teile der Hebelarmkurve

• Rückrollen

• Quersee

• Vereinfacht als Pontonstabilität

• Flüssigkeitsverschiebemomenten (Klein i_Korrektu)

• Nein. LLeck= min (3%*L, 3m)           à SOLAS 2020             

• B     = min (B/10, 0,75 m)

• Schiffssicherheitsoffizier

• GMreq. Kurven

• Ladungsrechner (?)

weniger, weil schon beschädigt

Verhältnis: Gesamtvolumen und dem mit Wasser flutbaren Volumens

Deterministisch

• haha

Probabilistisch

• haha

- Von Länge und Breite des Schiffes

- Leckausdehnung wird in Breitenrichtung mit B/5 bzw. B/10 angenommen, da dort meist eine Längswand gesetzt ist

Schiff muss trotzdem Leckfälle der Lecklänge aushalten, auch wenn es einen 1 oder 2 Abteilungsstatus erhalten hat (Schiff schlecht geplant)

• Dynamische Krängung durch Windmoment, größerer Hebelarm

• Windstärke wird größer mit Höhe

Ein Körper befindet sich in einem stabilen Gleichgewicht, wenn für eine kleine Auslenkung Arbeit aufgebracht werden muss.

Stabil: GM > 0

Indifferent: GM = 0

Labil: GM < 0

• Der Abstand (erdfest) des Auftriebsschwerpunkts B zum Kielpunkt K.

• W= eta_b=y_b*cos phi-z_b sin phi

Dyn. Kränungungswinkel? Flächen vergleichen oberhalb/unterhalb Nullstelle (welcher winkel war das nochmal? bro keine ahnung)

Personen-,

Wind-,

Drehkreis-,

Eis-,

Trossenzug-,

Kranlast-,

Wellen-,

Ladungs-,

Flüssigkeitsverschiebe-,

Leckmoment

Der Auftriebsschwerpunkt eines Schwimmkörpers wandert aufgrund der Geometrie zusätzlich schiffsfest aus. Ein Kreiszylinder hat keine Formzusatzstabilität, dessen Schwerpunkt wandert nur erdfest aus

Der Gewichtsschwerpunkt bleibt i.d.R. auf dem Schiff ortsfest bei einer Zunahme der Krängung, erdfest wandert dieser aber aus. Gewichtsstabil bezeichnet man Schwimmkörper meist, wenn der Gewichtsschwerpunkt auch schiffsfest unterhalb des Auftriebs liegt und damit bei Krängung ein rückstellendes Moment erzeugt.z.B. Kielyacht

Anfangsstabilität GM_0

Negativ, da freie Oberflächen krängendes Moment verstärken —> Stabilitätsverlust

Code of Intact Stability 2008 seit 2010 gültiger Mindeststandard à statische Anforderungen an Hebelarmkurve; Wetterkriterium, um dyn. Stabilität zu adressieren

Failure modes in SGISc: - Dead ship condition (Wetterkriterium) - Excessive Accelerations (hohes GM, Stabilität, Steifigkeit, Beschleunigungen) - Pure loss of Stability (neg. GM, Schiffsform abhängig, längslaufender Seegang, verändertes B) - Parametric Rolling (Variation h(phi), Überlagerung/ Schiffseigenfrequenz, Rollwinkel) - Surf: Riding and Broaching (kleine, schnelle Schiffe; querschlagen, See achterlich)

Neuerungen allg: - Bewertung dyn. Stabilität - erlaubt komplexe, fortschrittliche Rechenprogramme - nicht nur min auch max Stabilität betrachtet

Mindestfreibord (Freibordmarke und max. zul. Tiefgang) à Reserveauftrieb

Def. Mindestabstand oberstes wasserd. Deck bis zur WL

regelt Verschlusszustand

Schutz vor überkommendem Wasser

1. Basis Sicherheitsniveau

• Korrekturen: Deckssprungkorrektur, Aufbauten und Trunks-, Seitenhöhe-, völlige Schiffe-, kurze Schiffe-

• Schiffstyp wählen • Tafelfreibord nach Länge • Korrekturen anwenden • Bughöhenforderung und Reserveauftrieb vorne • Maximal erlaubten Tiefgang ermitteln und eventuell verschiedene Freibordtypen bestimmen

für im Schiffsregister eines Vertragsstaates Schiffe > 24m verbindlich

• GM muss größer sein als 0,15 m

• Hängt nicht von der Schiffsgröße oder Schiffsform ab, allerdings müssen freie Oberflächen berücksichtigt werden

• verschiedene Schiffstypen haben aber unterschiedlichen Mindest-GM (z.B. Fischerei 0,35m)

GMreq und KGmax Kurven:Diagramm für KGmax, wo jedes einzelne Kriterium eine eigene KG-Grenzkurve über verschiedenen Tiefgängen (bei jedem T ist h anders, d.h. Kriterien werden anders erfüllt) bekommtunterste Kurve „envelope“ zeigt minimalen KG - Verlauf um alle Kriterien zu erfüllen

Bsp.:

T = 6

Kriterium GM >= 0,15

à KGmax aus Diagramm = 19,3 m

à KM = KG+GM= 19,3+0,15 = 19,45m

dynamische Stabilität

- dynamische Stabilitätsphänomene

- Hebelarmkurve (GM_0, h_max, Hebelarmkurvenumfang)

- Wetterkriterium (ungeschützte Öffnungen z.W., Rollwinkel, Energiebilanz aufr. und krängende Momente)

- spezielle Kriterien für besondere Schiffe (Passagierschiffe, Öltanker, High Speed, Getreidebulker)

Nein, undicht

- Probabilistisch bei Cargoschiffen

- Deterministisch bei Passagierschiffen

über die ganze Höhe

Abteilung: wasserdicht abgetrennter Bereich (Querschotte, aber auch Decks und Längswände können diese begrenzen)

Nein, Abteilungsstatus und Leckausdehnung definieren zusammen die zulässige Größe der Abteilungen

Verhalten des Schiffs im Leckfall, was hält das Schiff aus Schiffssicherheit beurteilen können (Unterteilung sinnvoll, …)

kleinere Ausdehnung des Lecks, auch zu betrachten, da diese insbesondere in vertikaler Richtung zu schlimmeren Leckfällen führen

L_t = L*B^3/12

Stabilitätsberechnung (freie Flüssigkeiten)

1. dort, wo die dynamischen Auftriebskräfte angreifenim SP aller zum Auftrieb beitragenden Einzelvolumen / SP des verdrängten Wassers wirkt lotrecht entgegen der Schwerkraft

sehr gut, über Freibord, Bughöhe und Auftrieb viel Sicherheit gegeben

Typ A: Beförderung flüssiges Massengut mit geringer Flutbarkeit und freiliegendem Deck mit hoher Dichtigkeit

Typ B: alle anderen Schiffe:  Tanker bereits voll, d.h. weniger gefährdet durch Leck o.ä. Typ B-60: Frachtschiffe mit vermindertem Freibord

Frachtschiff mit reduziertem Freibord

—>erfordert zusätzliche deterministische Leckrechnung:

1. 60% von Typ A: 1-Abteilungsstatus

2. 100% von Typ A: 2-Abteilungsstatus

3. Beschädigungsannahme: B/5 oder 11,5 m und 1 3 L 2 3 oder 14,5 m

Kontrolle der Ladungsverteilung und Ladungsmenge à KG, Trimm, Kränung, Tiefgang, …

• -  GM

• -  KG - Hebelarmkurve

• -  LSW

2011?basiert auf Wahrscheinlichkeitskonzept, bei dem die Überlebenswahrscheinlichkeit nach einer Kollision als ein Maß für die Schiffssicherheit im beschädigten Zustand angewendet wird

großer offener Raum, in dem keine Schotten stehen können

ja, erfüllt die Vorschriften

laut Chat:

• Passaferschiffe: Endschlagseite nach der Flutung max 7 Grad

Kurve des maximalen Abstandes von Querschotten, ohne das bei Flutung Margin Line zu Wasser kommtOft zusammen mit aktueller Schottstellung dargestelltMargin Line: Tauchgrenze 76 mm unterhalb vom Schottendeck

Iterative Berechnungen für bestimmte Positionen, bis Freibord zur Margin Line wird

1. -  Deterministische Leckrechnung: x-Abteilungsstatus mit vorliegenden Daten der Schadensausdehnung in Länge, Höhe, Breite (klare Vorgaben) à sehr effizient, günstig, wenig eigenes Fachwissen erforderlich      regelt nur bekannte Probleme, keine Innovation

-  Probabilistische Leckrechnung: Rechnung mit empirisch erfassten Werten à Überlebenswahrscheinlichkeit wird berechnet, ohne genaue Daten für das auftretende Leck vorliegen zu haben (Vorgabe eines Sicherheitsniveaus) à mehr Freiraum, innovativere Schiffe      Sicherheitsniveau teils unbekannt, aufwändig, Fachwissen nötig Schritte: - geforderte Überlebenswahrscheinlichkeit R                 - Teilgebietswahrscheinlichkeit                 - Stabilitätsbeiwert s                 - errechnete Überlebenswahrscheinlichkeit A                 - Vergleich Soll und Ist A > R

-Abteilungslänge (Abteilungsstatus), Lecklänge- probabilistische: statistische Ansätze

Summe aller Momente =0, dh aufrichtende Momente = krängende Momente, Voraussetzung für eine stabile Schwimmlage. Wird gebraucht um nach Einzelmomenten, Einzelkräften oder einzelnen Hebeln aufzulösen. Ggf. in Verbindung mit der Kräftebilanz

• -  Windgeschwindigkeit

• -  Dichte der Luft

• -  Angriffsfläche des Windes (seitliche Lateralfläche des Schiffes)

• -  KAP/Hebelarm (hängt wesentlich von der Höhe ab)

- Volumen im Schiff, wie z.B. Treibstofftanks oder Balastwassertanks, haben freie Oberflächen, diese können variieren mit Krängung und Trimm und haben insofern einen erheblichen Einfluss auf die Stabilität, gerade bei großen Rollwinkeln. Weiterhin kann im Leckfall Wasser eindringen, so dass es zu Flutung von Räumen kommen kann. Auch dort entstehen neue freie Oberflächen.

• -  Krängung: Rotation um die Längsachse

• -  Trimm: Rotation um die Querachse

• -  Translation: Tiefgang

- Haltekraft des Schlicks (Schiffsboden wird angesaugt

• -  IMO

• -  Flagge

• -  Klasse

• -  Verteilung der Personen, d.h. Flächendichte, ob gleichmäßig oder nicht

• -  Wetterdicht

- Holz trägt zum Auftrieb bei

- Wenn sie seefest sind, d.h. unempfindlich gegen überkommendes Wasser sprich wetterdicht

- Mehr Auftrieb

• -  Stabilitätshandbuch an Bord, dort Beispielfälle

• -  Ladungsoffizier

- Ermittlung von Gewichtsschwerpunkt (und LSW)

Leckvorschriften sind nicht zu erfüllen

SOLAS CH. 2.8Unterscheidung zwischen Kreuzfahrtschiff und anderen

• -  Schiffsmitte, damit keine Krängung,

• -  m Längenschwerpunkt, damit kein Trimm

Abteilungsstatus und anzunehmende Lecklänge (abhängig von der Schiffslänge)

dauerhaft ausreichend Auftrieb zu besitzen

- sehr hohes KG kann negatives GM hervorrufen, hier dann keine Gleichgewichtslage möglich - h_k kann zu neg. GM führen - KG beeinflusst h_max nur wenig

Längsstapellauf: 1. Ablaufen 2. Eintauchen 3a. Beginn Aufdrehen 3b. Ende Aufdrehen 4. Freischwimmen

Kentern: Außermittiger Gewichtsschwerpunktes führt zum Kentern auf nur einer Mittelbahn vor oder während des Ablaufes • Stehenbleiben: Anschieben gelingt nicht oder Schiff bleibt stehen • Kippen: Schiff kippt um Hinterkante Bahn • Dumpen: Helgen oder Schiff durch Gewässerboden beschädigt • Bodenschäden: Aufgrund lokal stark überhöhter Lasten wird die Bodenstruktur oder der Helgen/ Schlitten beschädigt • Bodenberührung: Auch ohne Kippen bei niedrigem Wasserstand taucht das Schiff zu weit ein und es kommt zur Grundberührung • Kollision: Seitenwind kann zur Kollision beim/nach Freischwimmen führen Kann das Schiff überhaupt vom Stapel laufen?

• Schiffsabmessungen passend? • Wassertiefe für Tiefgang ausreichend? • Helgen- und Schlittenbelastung pro Meter nicht zu groß?

Querstapellauf:1. Anschieben 2. Ablaufen auf kurzer Bahn, Seitenpallen fallen weg 3. Mittelpallen fallen auch weg 4. Kippen beginnt 5. Schiff kippt kontrolliert 6. Erfährt aufrichtendes Moment im Wasser 7. Rolldämpfung wirkt 8. Schiff schwimmt aufrechtAnforderungen:• Gleichmäßiges Anschieben erforderlich• Ausreichend Wasser für kurzen Fallweg und zur Vermeidung von Grundberührung• Maximum Hebelarmkurve nicht überschreiten • Außermittigen Schwerpunkt in beide Richtungen vermeiden • Gedämpfte Rollschwingung mit Tauchung bei Querbewegung, evtl. Trimm• Wasserbewegung quer- und längs• Belastung von Pallen und Boden zu prüfen

- SOLAS Chapter II -1

- DNV GL Part 3

- vorgeschrieben Schotte: Maschinenraum-, Kollisions-, Doppelboden, Schottendeck

Stabilität bedeutet allgemein Standhaftigkeit verschiedener Zustände gegenüber (äußeren) Einflüssen.Für ein Schiff bedeutet es eine aufrechte Schwimmlage beizubehalten oder sich als Reaktion auf ein krängendes Drehmoment selbständig wieder aufzurichten. In alle Richtungen wird positive Arbeit verrichtet.

verrutschen von Schüttgut à Sicherer Transport

Schiffssicherheitsverordnung, Binnenschifffahrtsverordnung, flaggenstaatliche Verordnungen im Allg.

1. Basis Sicherheitsniveau Verhindern von Eintauchen in Welle bei rauer See, Vermeidung überkommendes Wasserausreichend Auftrieb beim Eintauchen, für Leckfall

Samuel Plimsoll – UK Merchant Shipping Act 1876Freibordvorschrift seit 1966

Auf die Seitenhöhe und Tiefgang woraus das Freibord resultiert

Krängung verursacht GM-Änderung, nur für kleine Winkel relativ aussagekräftigvollständige Hebelarmkurve ist nötig für Beurteilung

über Rollzeitversuch (Messen Rollperiode, Mannschaft von Seite zu Seite) und Bordkrängungsversuch (Umverteilung Ballastwasser)

Muss wetterdicht sein

Personenanzahl unter 400