Immer wieder mal taucht die Frage auf, warum denn manche Schiffe recht schlank im Vorschiff gewesen seien und ihre größte Breite erst knapp nach der Mitte erreichten (Yamato, Iowas etc),
während andere eine eher symmetrisch-"ellipsoide" Form hatten, mit der größten Breite mittschiffs (deutsche Entwürfe, aber auch "Vanguard", "KG5").
Hier der Versuch, ein paar dieser Fragen zu beantworten:
1) Aufgabe eines Schiffs-Design ist es u.a., Gewichtsverteilung und Auftriebskörper (=Verdrängungsquerschnitt) so balanciert wie möglich zu halten.
Beim Entwurf wird ein Schiff längs in "Salamischeiben" geschnitten, für jede derselben wird Auftrieb und Gewicht gegengerechnet. Nach Vermögen: wenn das Äquivalent "schief" ist, in Längsrichtung zur nächsten "Scheibe" verschieben, und Gewichte, die dort nicht unbedingt sein müssen, zur nächsten (usw.).
2) Da jede Dockmöglichkeit von einem (weitgehend) ebenen Tiefgang ausgeht, kann man beim Querschnitt (bei fixierten Gewichten) notfalls nur in die Breite ausweichen. Eine WICHTIGE Ausnahme dabei: Heck- und Bugkonstruktion.
3) Faustregel: wo die schwersten Gewichte sitzen (Maschine, Türme, ...) kann kaum mehr Anderes "dazugetan" werden. Mit ein Grund für die Flügelturmkonstruktionen vor 1914. Auf gleichem Spant: zu viel Gewicht (Dreadnought! -lausiges Seeverhalten). Daraus würde resultieren: Spannungen in Längsrichtung.
4) Natürlich gehört zu jedem Rumpf eine "Schutzbreite" (Expansions-/ Detonationszone). Aber auch diese kann nicht willkürlich (je nach Auftriebsbedarf) von Sektion zu Sektion anders aussehen.
Die einfachen Gegenflutmöglichkeiten in LÄNGSRICHTUNG, die das sonst vielbespottete Pugliese-System der italienischen Neu- und Umbauten der Dreißigerjahre hatte, setzen übrigens an diesem Punkt an.
5) Hydrodynamische Form:
Deine Aufgabe als Schiffsdesigner lautet:
a) bring eine reine Transversalwelle (zwischen Medium Atmosphäre und Wasser)( hier ROT gezeichnet)dazu, erst möglichst spät am Schiffskörper (in diesem Fall: Wasserlinie) zu entstehen (kurze Angriffsfläche! aber auch: kurzer Hebelarm der "Sog"kräfte zu Antrieb/Steuerung = Wendigkeit)), und Du landest bei der "Kanpon-Linie", die die Japaner bevorzugten.
b) bring eine reine Longitudinalwelle (ausschließlich im Medium Wasser)(hier BLAU) dazu, möglichst früh abseits vom Schiffkörper (an dem sie mit steigender speed durch Pseudo-Kavitationen [Sauerstoff-Freisetzung] "Oberflächenmaximierung" betreibt) zu wirken, und Du landest bei der Tropfenform (siehe U-Boote oder Forellen, wobei Forellen noch zusätzlich über die Kiemen CO2-angereichertes wärmeres Wasser abströmen und somit eine abreißfreudige Grenzschicht schaffen).
5a und b unkonventionell kombiniert, hast Du das Vorschiff der Yamato mit Bugwulst.
Aber traditionsverhaftet andersrum: Du veränderst im Bug und Heckbereich den TIEFGANG mit gleichbleibender Überwassergeometrie so, dass Du im Unterwasserschiff zu einer Tropfenform kommst.
Gehst Du diesen Weg, so landest Du bei:
6) dem (lt Breyer) "weggeschnittenen Totholz" am Bug der deutschen Großkampfschiffe(-sentwürfe) vor 1918.
Hier das unterwasserschiff von "Derfflinger":
Auch der "Löffelbug" der Japaner, oder das sehr weit vorn schon recht völlige Unterwasserschiff von "Spee" oder den "K-Kreuzern" folgt dieser Logik.
7) Willst Du die "kaiserliche Marine vor 1918 / japanische"- Unterwasser-Tropfenform bewahren, so baust Du ein recht schmal zulaufendes (auch im Tiefgang = Auftriebsverlust!) Heck.
Natürlich ist dies dann sehr verletzlich (bei strukturbeschädigenden Treffern null Auftriebsunterstützung). Lützow, Prinz Eugen, ... schwant Dir was? Die japanischen Schlachtkreuzer-Umbauten der 30er-Jahre gingen einen ähnlichen Weg mit "Verlängerung übers Heck".
8 ) Um Strukturschwächen zu begrenzen, eine andere Möglichkeit: Heck sehr breit, aber sehr flach auslaufen lassen. Vorteile: jede Art von Dünung, die aufgenommen wird, findet (aufgrund des fast rechteckigen Querschnitts) GLEICHMÄSSIGE Auftriebsannahme (ein stark aufgekimmter Spantenausfall hingegen eine in geometrischer Progression steigende = ziemliche Dauerbelastung).
9) Nachteil dabei: die eiförmige Hecklinie. Gegenmassnahme
a) Heck möglichst spitz zulaufen lassen (KG5) oder
b) flach abschneiden (Vanguard)(und auch einige H-Entwürfe, K-Kreuzer). Also das Wasser austricksen, indem durch statische Verwirbelung hinter dem Schiffskörper ein schlankerer Heckverlauf in der Wasserlinie fingiert wird.
10) Schlussfolgerungen:
a) Manche sehr schlanken Bauformen wären in der Atlantikdünung wesentlich trockener gewesen, hätte man die Bugform von vor 1918 beibehalten (siehe auch Entwürfe ab H 41!!)
Das Bild zeigt übrigens sehr schön den Unterschied zwischen Transversalwellen (rote Linien) und Longitudinalwellen (blaue Linien).
b) anderer Weg: a la Yamato und New-Jersey-class extrem lange Vorschiffe mit genügend Auftrieb durch Bugwulst, (GU-Umbau? Vorschiffdetails??).
c) bei Bugformen wie auf deutschen Großkampfschiffen: flache, aber breite Heckformen wie in 9b). UNVERSTÄNDLICH dabei: die Erfahrungen der entsprechenden Bugform (Tropfensteven) bezog sich ja auf das revolutionäre Design von Bremen/Europa - OHNE deren Heckkonstruktion näher zu betrachten...
d) Entweder geht man den einen Weg (Nelson-KG5-Vanguard) oder den anderen (N.Carolina-S.Dakota-N.Jersey). Ein Kompromiss (GU,SH, Hipper-Klasse) bekommt nicht gut. Bei BM/TP wurde ja entsprechend geändert, die H-Klassen ab 41 liegen auf der "englischen" Linie.
Yamato ist insofern ein paralleler Sonderfall zur "amerikanischen" Linie, als hier GENAU DAS, was die Dampfer das Blaue Band gewinnen ließ, ohne an Maschinenleistung nennenswert zuzulegen, UMGESETZT wurde.
e) Interessant wäre es, nicht-verwirklichte Parallelentwürfe zu Bremen/Europa mal auf Voriges durchzuchecken.
Ich habe leider nur ausgesprochen sporadisches Material dazu (siehe oben) aus sowjetischer "science fiction" der Dreißigerjahre.
Sollte ich mich unverständlich oder zu wenig detailfreudig geäußert haben, bitte ich um Fragen, Anregungen oder Rügen!
MfG
Harold
