Berechnung Formschwerpunkt und MZH

Begonnen von Sven L., 19 Juli 2015, 18:32:08

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Sven L.

@Harold:

Langsam reicht es!

Mir zu unterstellen ich hätte dich zum Ghostwriting aufgefordert - Schwachsinn - definier mal Ghostwriting. Seid wann ist die Beantwortung einer Frage eine Aufforderung  zum Ghostwriting? Nimm dich mal weniger wichtig.

Und mir jetzt zu unterstellen, das ich vorhabe abzuschreiben. Pfui! DAS habe ich nicht nötig Herr Deutschlehrer.

Die Berechnung auf Grundlage Z Typ 34 hatte ich nach Thomas seiner Mail eh schon abgehakt. JETZT werde ich mir auf der Arbeit überlegen, ob ich zu diesem Thema überhaupt noch schreibe.

Und merkens Herr Deutschlehrer: Berechnungen sind mir nicht fremd. Die Gebäude die ich statisch berechnet habe stehen noch alle.
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Solange man seinen Gegner nicht bezwungen hat, läuft man Gefahr, selbst bezwungen zu werden.
Clausewitz - Vom Kriege

harold

#16
Nun, gehn wir's doch chronologisch an.-
Was langsam reicht,
reift auch langsam ; gucken wir uns das statement per statement durch:

[...] "Bin verwirrt, da ich dich nach meiner Anfrage bzgl. Lage G Schiffsrumpf nicht mehr angeschrieben habe." [...]

Was war denn davor? (nein, ich werde Deine PN's hier nicht öffentlich stellen; sowas gehört sich nicht.
Punkt.
Siehe auch ganz unten)

[...]"Dann fangen wir an die von Harold angemarkerten Punkte abzuarbeiten.
Höhe von Punkt 1:
Der verursachte bei keine Bauch- sondern eher heftigste Zahnschmerzen  :-D ABER genau das war derGrund meiner Frage in meiner PN an dich Harold.
Wie ermittel ich die Höhe nur für das Rumpfgewicht+Ausrüstung?
" [...]

[...] "Habe ich dich richtig verstanden, dass ich um den Hebelarm für das Rumpfgewicht zu errechnen die Spantkoeffizienten brauche? Falls ja, liefere ich die morgen, " [...]

... alle Zitate aus http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,24299.msg275064.html#msg275064

#1, hier in diesem thread, von Halvar66:
"Wenn wir die Berechnung der MZH nicht nach der WEISS-Formel [...] durchführen wollen, benötigen wir in jedem Fall einen Spantenriss von dem Schiff, welches wir berechnen wollen." [...]

#5, Halvar66:
"Mit, je mehr Flächen/Längen desto besser, hast du recht.
ebenso stimmt es mit der "Ungenauigeit" bei der Berechnung von MF. Ich werde die Berechnung von MF noch etwas verfeinerter darstellen, muß dafür aber selber erst noch entsprechende Messungen machen.
" [...]

#7, Halvar66:
"Nun müssen wir uns daran setzen KG zu ermitteln. Da mir für den bisher verwendeten Schiffsrumpf kein Spantenriss zur Verfügung steht, muss ich einen anderen verwenden. Ich hoffe Harold wird mir verzeihen, wenn ich dafür den des CVL (ex. CVE) verwenden werde, da mir hiefür alles notwendige vorliegt."[...]

(...???... bezüglich des von mir Unterstrichenen, siehe auch Unterstreichung hier in #11)

#11, Halvar66:
"Ich habe mich dazu entschlossen die Berechnung des Gewichtsschwerpunktes nicht auf meinen CVL Entwurf fussen zu lassen, sondern auf Basis des dt. Zerstörers Typ 34, da mir hierfür ebenfalls ein Spantenriss zur Verfügung steht."

#15, Halvar66:
"Mir zu unterstellen ich hätte dich zum Ghostwriting aufgefordert - Schwachsinn - definier mal Ghostwriting."

Gerne, und hier die Definition:
"Ghostwriter werden im Auftrag [...] eines Autors tätig, insbesondere wenn der in der Titelei ausgewiesene Autor [...] keine ausreichenden Fähigkeiten besitzt, um ,,sein" Werk selbst zu verfassen."  gucksTu:  https://de.wikipedia.org/wiki/Ghostwriter

(und nein, ich stelle Deine diversen PN's hier nun nicht öffentlich zur Schau;
es gibt so etwas wie 'a gentlemans behaviour'. Punkt; siehe oben)

Allerdings hast Du Seite 5 aus'm Hadeler schon mal brav auf excel abgetippt (mit einigen ganz-üblen Verschätzungen drin), in  http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,24299.msg275064.html#msg275064, #61 im Anhang.

ARCHIMEDES als Säulenheiliger der Hydrostatik möge Dir dies verzeihen.

Mein Angebot auf Berechnung der Verdrängung, der Massenverteilung und somit des voraussichtlichen Seeverhaltens Deines CVL war ernst gemeint.

Ich vermag nicht abzuschätzen, wem außer Dir "es nicht reicht" oder "das Süppchen langsam zu dünn wird".

Und notabene, Herr Schlickrutscher: nennen's mich nicht "Deutschlehrer".
Ich bin, wenn denn, ein "Schluchten-Scheißer",  :MG:






4 Ursachen für Irrtum:
- der Mangel an Beweisen;
- die geringe Geschicklichkeit, Beweise zu verwenden;
- ein Willensmangel, von Beweisen Gebrauch zu machen;
- die Anwendung falscher Wahrscheinlichkeitsrechnung.

Sven L.

@Harold:

Ich habe Seite 5 nicht abgetippt, sondern die Gliederung als Vorlage genommen. Mit den üblen Verschätzung (in diesem Fall Messungen) geb ich dir Recht.

Wie die Verdrängung berechnet wird weis ich, da brauch ich keinen der mir das Vorrechnen muss. Bzgl. Berechnung der Massenverteilung und des vorraussichtlichen Seeverhaltens können wir zu gegebener Zeit nochmal reden.

@All:
Ich hätte mich schon früher wieder gemeldet, aber das Upgrade auf Windows 10 hat mir einen Strich durch die Rechnung gemacht.

Dieser Thread entspringt dem Wunsch Harolds ALLEN Lesern dieses Forums das Thema nahezubringen. Aus diesem Grunde habe ich versucht mit einfachen Beispielen zu beginnen. Das ich dazu das Beispiel aus dem Evers verwendet habe, ist im Nachhinein unglücklich gewählt, da hierzu kein Spantenriss vorhanden ist.

Sobald ich meinen Rechner auf dem Stand vor dem Crash habe, werde ich - angeregt durch meine neue Literatur Neslon to Vanguard - den Träger (CVL) überarbeiten und im entsprechenden Thread vorstellen und die dazugehörigen Berechnungen hier präsentieren. Da ich mich persönlich zu den "Lernenden" zähle, bin ich auf entsprechende Kritik gespannt.
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Clausewitz - Vom Kriege

Sven L.

Da mir, wie an anderer Stelle bereits dargelegt, die meisten Zeichnungen und Berechnungen zum CVL (CVE) und einiger weiterer Projekte, beim Upgrade von Win 8.1 auf 10 aufgrund meiner defekten externen Festlatte verloren gegangen sind, musste ich für die beispielhafte Berechnung ein neues Projekt gewählt.

Panzerkreuzer 1910


Wie in den vorherigen Posts bereits beschrieben, benötigen wir als erstes einen Spantenriss. Zu dem obigen Panzerkreuzer-Entwurf gibt des dann folgenden
Spantenriss:


Als nächstes habe ich mittels eines CAD-Programms für jeden Spant die Flächen ermittelt. Dieses kann selbstverständlich auch auf rechnerischem Wege erfolgen.
Um das Volumen des Unterwasserrumpfes zu ermitteln habe ich eine Linie entsprechend der Länge in der KWL gezogen. Anschließend habe ich im festgelegten Abstand (hier 7,45 m) die jeweilige Spantfläche mit 1/10 ihres Wertes als Linie im Lot zur Grundlinie abgetragen. Zum Schluß habe ich alle Endpunkte mit Polygonalen Linie verbunden. Das Ergebnis ist die Spantarealkurve:

Die untere Fläche ist gleich dem eingetauchtem Volumen bei Konstruktionstiefgang. Da wir die Spantflächen nur mit 1/10 ihres Wertes verwendet haben, müssen wir die Fläche korrekter Weise mit 10 multilizieren um das richtige Ergebnis zu erhalten.
Die Einzelwerte habe ich in eine Exceltabelle eingetragen und jeweils mit dem Abstand vom Spant 0 multipliziert. Daraus ergibt sich ein Moment. Die Einzelvolumen, als auch die Einzelmomente, werden aufsummiert. Das Gesamtmoment, geteilt durch das Gesamtvolumen ergibt den Schwerpunkt der Länge nach, vor Spant 0.
Schwerpunkte (Fx und Rumpf Gx) der Länge nach:

Eine ähnliche Berechnung habe ich für den Rumpf oberhalb der WL gemacht und konnte nun das Gesamtvolumen des Schiffsrumpfes durch Addition beider Werte ermitteln. Das (Back- bzw.) Oberdeck, ebenso wie die Aufbauten habe ich gesondert berechnet.
Man beachte, dass die ermittelten Werte m³ und nicht t sind!
Um das Konstruktionsgewicht zu bestimmen müssen noch einige Werte hinzuaddiert werden. Als dies wären:  Außenhaut, Wellenh. u. Böcke, Dock- und Schlingerkiele, Ruder und Schrauben. Abzuziehen sind Öffnungen.
Multipliziert mit dem spezifischen Gewicht des Wassers (hier 1,015 t/m³ = westl. Ostsee) erhält man die Konstruktionsverdrängung in t.


Um den Formschwerpunkt und ebenso den Gewichtsschwerpunkt (des Rumpfes) der Höhe nach zu bestimmen benötigen wir noch die Wasserplanarealkurve.
Hierzu schneiden wir die Spanten in waagerechte Streifen. Für den Bereich unterhalb der KWL habe ich acht Streifen genommen, für den Bereich oberhalb vier. Nun muß für jede Ebene an jedem Spant die Breite gemessen werden. Sobald alle Messungen erfolgt sind, wird entsprechend für jede Ebene ein Wasserplan gezeichnet. In diesem fall sind es 13 Ebenen [WP.0 - WP.12] mit WP.8 als KWL. Die Ebenen WP.0,2,4,6,8,10 und 12 übereinander gelegt ergeben folgendes Bild:

Jetzt berechnen wir für jede der dreizehn Ebenen die Fläche. Auf zeichnerischem wege bin ich nun folgendermaßen vorgegangen. Als erstes habe ich eine senkrechte Linie entsprechend der Seitenhöhe (bis Oberdeck) gezeichnet. Anschließend habe ich jede Ebenenfläche durch 100 geteilt und den Wert als waagerechtes Lot im entsprechendem Abstand von Kiel gezeichnet. Wenn die jeweiligen Endpunkte mit einer polygonalen Linie verbunden worden sind, sieht die Wasserplanarealkurve so aus:

Wie zuvor beim Spantarealplan kommt nun Excel zum Einsatz, um mittels der Volumina und Momente die Schwerpunkte (Fy und Rumpf.Gy) der Höhe nach zu berechnen. Dazu wird jeweils die Fläche, die zwischen zwei Ebenen liegt, mit dem CAD-Programm gemessen oder händisch berechnet. Die ermittelte Fläche zwischen zwei Ebenen ist das entsprechende Volumen des Bereichs.

Fy KWL und Fy Max sind die jeweiligen KF-Werte für ihren Tiefgang und brauchen wir später für die Ermittlung des Metazentrums (M). Um dieses zu erhalten müssen wir noch den Wert für MF (für KWL und Max.T) errechnen. Hierfür nehmen wir den Wasserplan für die KWL (WP.8) und halbieren diesen. Diese Fläche teilen wir parallel zur Längsachse in 10 gleich breite Streifen. Von diesen berechnen wir die Flächen und Tragen die wieder in eine Exceltabelle ein. Jede Fläche wird mit dem Quadrat des Abstandes von der Längsachse multipliziert. Das Ergebnis ist das jeweilige Trägheitsmoment des Streifens. Die Trägheitsmomente werden summiert und zum Schluss verdoppelt, weil wir nur eine Hälfte gerechnet haben und danach durch das Volumen für den entsprechenden Tiefgang geteilt. Das Ergebnis das wir erhalten ist unser MF.
Berechnung von MF (KWL):

Die Berechnung von MF für Max.T nehmen wir WP.9, da der Abstand zwischen der Ebene von Max.T und WP.9 nur gering ist. Die Berechnung erfolgt analog zur vorgenannten Berechnung für die KWL.
Berechnung von MF(Max.T.):

Das jeweilige Metazentrum für die KWL bzw. Max.T berechnet sich nun aus der Addition von KFKWL und MFKWL und dasselbe äquivalent für Max.T..

Metazentrum(M)
für KWL10,49m
für Max.T10,17m

Anmerkung:
Bevor wieder gejault wird, dass das Ergebnis zu ungenau ist, möchte ich erwähnen, dass ich Vergleichsrechnungen bzgl. MF mit Teilungen durch 16 und 20 getätigt habe und die Ergebnisse um sagenhafte 1 cm differierten.
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Um die Metazentrische Höhe (MZH) zu berechnen benötigen wir den Gewichtsschwerpunkt der Höhe nach. Zuerst habe ich für jede Gewichtsgruppe das entsprechende Gewicht berechnet. Da es in diesem Thread nicht relevant ist, wie ich diese errechnet habe, beschränke ich mich auf die Angabe der Gewichte nach Gewichtsgruppen:


Die einzelnen Gewichtsgruppen habe ich weiter unterteilt und die entsprechenden Gewichte nebst Lage des Gewichtschwerpunktes der Höhe und der Länge nach berechnet. Als Bezugspunkt für die Höhe ist der Kiel gewählt und als Bezugspunkt für die Länge Spant 0.

Die Gewichtsgruppe IX (Baureserve) wurde für die Berechnung der Gruppe I zugeordnet. Da mir keine Gewichtsangaben für die Hilfsmaschinen zur Verfügung stehen, konnte ich die Gruppe II nicht weiter unterteilen.

Zusammenfasst für die einzelnen Gewichtsgruppen sieht es dann so aus

Als Ergebnis der Berechnungen erhalten wir, - KG - wenn wir die summierten Momente (Spalte tm) durch die Verdrängung teilen.

Als Ergebnis der vorherigen Berechnungen können wir nun die MZH berechnen.
Formel:
GM = KF + MF - KG

Bezogen auf das Beispielschiff für Max.T:
5,02 + 5,15 - 8,40 => 1,77 m

Die Rollperiode beträgt für Max.T. 14,9 sec
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Verwendete Literatur

* Kriegsschiffbau, H. Evers
* Johows Hilfsbuch für den Schiffbau (1910), E. Krüger
* Die Schiffsmaschine, W. Müller, W. Iler
* Entwerfen und Berechen der Dampfturbine, J. Morrow, C. Kisker
* Warrior to Dreadnought, David K. Brown

Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Clausewitz - Vom Kriege

oldenburger67

Hallo Sven,

vielen Dank für die Mühe und Zeit, die Du investiert hast, um die Berechnungen durchzuführen.
Ich werde mir Deine Berechnungen in einer Muße Stunde zu Gemüte führen.
Du darfst Dich also auf Verständnisfragen gefasst machen ;-))

Bis die Tage

Ich verbleibe mit freundlichen Grüßen

Thomas

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