Forum Marinearchiv

Hallo Forumsfreunde,

weil Harold darum gebeten hat die Berechnung der Metazentrischen Höhe (MZH) nicht in dem Thread http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,24299.0.html (http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,24299.0.html) durchzuführen, sondern in diesem Board, werde ich mein Glück probieren und die Berechnung der Lage des Formschwerpunktes der Länge und Höhe nach sowie die Berechnung der Metazentrischen Höhe zu erklären.

Wenn wir die Berechnung der MZH nicht nach der WEISS-Formel (siehe -> http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,689.msg8039.html#msg8039 (http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,689.msg8039.html#msg8039)) durchführen wollen, benötigen wir in jedem Fall einen Spantenriss von dem Schiff, welches wir berechnen wollen. Um den Umfang dieses Referates in Grenzen zu halten, werde ich für die Beispiele die Zahlen aus H. Evers, Kriegsschiffbau, Seite 382ff verwenden.

Um für die für die Berechnung notwenige Anzahl an geraden Flächenstreifen zu erhalten, brauchen wir jeweils eine ungerade Anzahl an Spanten bzw. Wasserplanflächen. Dies gilt äquivalent auch für die Flächenberechnung der einzelnen Spanten.
In der ersten Spalte der Tabelle steht die Spantnummer, die auch als Hebelarm gilt. In der zweiten Spalte die jeweilige Spantfläche.
Die Spalten drei bis fünf sind für die Berechnung nach Simpson und die Spalten sechs bis acht für die Berechnung mit Hilfe der Trapezformel. Es gilt zu rechnen:
Fläche x Faktor = Prod. Volumen
Prod. Volumen x Hebelarm = Prod. Moment
Die jeweiligen Produkte (einmal Volumen und einmal Momente) werden anschließend summiert. In diesem Beispiel ist die Länge (KWL) 127 m.
Daraus ergibt sich der Abstand d = 127 m / 10 = 12,7 m.

Das Volumen des eingetauchten Schiffskörpers kann jetzt folgendermaßen berechnet werden:
2 x d / 3 x Summe Prod. Volumen = 2 x 12,7 / 3 x 402,85 = 3.410,80 m³

Der Abstand des Formschwerpunktes von Spant 0 wird berechnet mit:
d x Prod.Momente / Prod.Volumen = 12,7 x 2.023,70 / 402,85 = 63,80 m

Tabelle Berechnung Formschwerpunkt der Länge nach:
(http://i60.tinypic.com/2afbx9c.jpg)

Falls einem ein relativ gutes CAD-Programm zur Verfügung steht, kann man auf einfache Weise das Volumen mittels einer Spantarealkurve ermitteln. Die Flächen der einzelnen Spanten werden im entsprechenden Ordinatenabstand als Linien gezeichnet. Die Endpunkte werden mit der Splinefunktion verbunden. Bei entsprechend vorhandener Messfunktion kann jetzt die Fläche ermittelt werden. Im vorliegenden Beispiel gab mir mein CAD-Programm 3421,55 m³ aus.
Spantarealkurve:
(http://i59.tinypic.com/hvb9mu.jpg)

Für die Berechnung des Formschwerpunktes der Höhe nach gilt das oben geschriebene ebenso. Bei einem Tiefgang (KWL) von 4,41 m ergibt sich bei einer Teilung von 6 ein Wasserplanflächen-Abstand von 73,5 cm.
Um die jeweilige Fläche zu ermitteln, muß von jedem Spant im jeweiligen Abstand vom Kiel die Breite gemessen werden. Mittels Mr. Simpson kann daraus dann die Fläche des WP-Fläche ermittelt werden.

Die Berechnung erfolgt nun Analog der Berechnung für die Lage des Formschwerpunktes der Länge nach.

Berechnung Formschwerpunkt der Höhe nach:
(http://i59.tinypic.com/2r62wxe.jpg)

Wassserplanarealkurve:
(http://i62.tinypic.com/30vd3m9.jpg)
Das CAD-Programm gibt bei der Volumenberechnung mittels Wasserplanareal 3449,12 m³ aus.

Wer mag kann die Berechnung mittels der an den gestrichelten Linien angegebenen Maßen (rechts) Probeweise machen. Die Teilung ist 8 bei einem Konstruktionstiefgang von 4,41 m

Abmessungen des Beispiel-Schiffes:
L_KWL = 127 m
B_KWL = 12,04 m
T_KWL = 4,41 m

α = 1113,6 / 127 / 12,04 = 0,728
δ = 3426,23 / 127 / 12,04 / 4,41 = 0,508

Die Formel für die Ermittlung der Metazentrischen Höhe lautet:
MG = KF + MF - KG

KF haben wir bereits mit einer Höhe von 2,61 m ermittelt.

MF wird als Quotient aus dem Breitenträgheitsmoment der Wasserlinie und dem zugehörigen Volumen der Verdrängung berechnet.
Für eine überschlägige Berechnung setzt man das Trägheitsmoment  JB = L x B³ / C, worin C ein Koeffizient zwischen 20 und 25 ist. Der Höhere Wert wird für scharfe Schiffe verwendet.
In unserem Beispiel ergibt sich dann für MF:
MF = (127 x 12,04³) / (20 x 3.426,23) = 3,235 m

An dieser Stelle mache ich ein Break, damit das bisher geschrieben erst einmal verdaut werden kann. Die Berechnung von KG wird in einem weiteren Post folgen, oder hier als Änderung eigepflegt.

Als Anlage noch eine kleine Excel-Datei.


Nachtrag:

Wenn ich mir Harold's Rumpfkalkulation.xls anschaue, würde"mein" ermitteltes MF der MZH bei ihm entsprechen.

Servus Sven,

eine gute Zusammenfassung, alle Achtung!
(nicht jeder von uns hat nun den Evers, [Hadeler, Dormitontow, Schneekluth etc] im Regal ... also ein paar Ergänzungen)

a- Spantfläche:
abgeleitet aus C_s Spantkoeffizient = in Tausendsteln gerechnet die Fläche des eingetauchten Spants bezogen das umschreibende Rechteck lokale Breite - festgesetzter Tiefgang,
beim beispielgebenden Hauptspant [B= 12,04 m mal T= 4,41 m] => 53,096 m² als umschreibendes Rechteck,
davon realer Schnitt durch getauchten Spant = 45,70 m²,
C_s  somit  bei 0,8607

b- Anzahl der Flächen (Spant- bzw Wasserplan-)
je mehr, desto besser.
Mathematisch gesehen braucht eine numerische Integration nicht unbedingt eine gerade Anzahl davon.
Nota bene: bei Erhöhung der Stützpunkte ist die Simpson-Regel wesentlich genauer als die Trapezregel.
Du setzt die Kenntnis dieser beiden Berechnungsmethoden bei deinen Lesern voraus ... ich wäre mir da nicht so sicher und stelle daher mal die Grafik aus 2005 in den Anhang.

c- die überschlagsmäßige "Berechnung" von MF ist ... naja ...  :/DK:  mit einer Streubreite von 20% [von 25 %] eigentlich der Akribie der vorherigen Berechnungen völlig unangemessen.

d- ich hab mir jetzt extra nochmal die alte Rumpfkalkulation.xls vom Oktober 2005 angeschaut - diese gibt zwar (als Unterwasser- calc-U ... darum das "U") korrekte Werte für KF  --- aber sonst, da ja der konkrete Rumpf nicht "da" ist mit all seinen Aufbauten, und somit über das Massezentrum ("Gravity" = G) nichts ausgesagt werden kann : nix dazu!
Vorsicht auch: mitunter kommt in der deutschsprachigen Welt M (Massezentrum) für G vor, und M (Metazentrum) heißt dann MZ.
Das kann verwirren!

e- Die Berechnung für G -also das Massezentrum bzw den Schwerpunkt des Schiffes- ist schlicht eine vertikale Momentenrechnung.
Da wirst du keine allgemeinen Formeln finden können, sondern
-- kommst nicht umhin, dein jeweils spezielles Projekt in horizontale Scheibchen zu schneiden, und auch hier gilt:
-- je enger, desto genauer (ich empfehle 0.85 m oder sonst eine Drittelung der Deckshöhe als kompatibel; für überschlägige "Berechnung" darfs dann ruhig auch eine ganze Deckshöhe sein.-

Also bitte weiter, es gibt nichts Besseres, als jemandem beim Entwickeln seiner argumentativen Instrumente zusehen zu dürfen - das ist um so vieles verständlicher als reines "number-dropping"!
:MG:

[edit um Mitternacht: um Q-schen Verschwörungstheorien vorzubeugen, farblich hervorgehoben]

Hallo zusammen!

Zitat von: harold am 19 Juli 2015, 21:45:24
(...)
(nicht jeder von uns hat nun den Evers, [Hadeler, Dormitontow, Schneekluth etc] im Regal ... also ein paar Ergänzungen)
(...)

...ich möchte hier kurz einhaken.

Wäre es möglich, den Hinweis Dormitontow um den konkreten Titel des Werkes zu erweitern? Irgendwie tun sich die etablierten (Bücher)-Suchmaschinen mit dem Namen allein etwas schwer.

Bezüglich des Buches von Evers treibt mich die Frage um, was die einzelnen Ausgaben von 1931, 1943 bzw. 1944 genau unterscheidet. Gab es signifikante Bearbeitungen oder Ergänzungen, die es notwendig erscheinen lassen, verschiedene Ausgaben des Werkes zu kennen?

'tschuldigung für diesen Einwurf, der eher den Randbereich des Themas streift, aber ein eigener Thread scheint mir für diese Fragen etwas oversized.

Mit freundlichen Grüßen
Schorsch

@Schorsch:

Mir liegt nur die Ausgabe von 1943 vor. Die von 1931 will ich mir noch zulegen, da ich inzwischen einige zitierte Stellen gefunden habe, die sich auf die 1931er Ausgabe beziehen.

Das es eine Ausgabe 1944 gab/gibt ist mir z.B. vollkommen neu.

@Harold:

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. Das wird aber vor dem Wochenende wohl nichts werden, da ich Spätschicht habe und somit weniger Zeit vor dem Rechner verbingen kann.
Selbiges gilt dann auch für die Berechnung von KG.

Weshalb sollte Q Verschwörungstheorien aufbauen? Wir spielen doch nur PING PONG  :-D :-D

Hadeler steht übrigens bei mir im Regal.

Zitat von: Schorsch am 20 Juli 2015, 10:52:51
Hallo zusammen!

Zitat von: harold am 19 Juli 2015, 21:45:24
(...)
(nicht jeder von uns hat nun den Evers, [Hadeler, Dormitontow, Schneekluth etc] im Regal ... also ein paar Ergänzungen)
(...)

...ich möchte hier kurz einhaken.

Wäre es möglich, den Hinweis Dormitontow um den konkreten Titel des Werkes zu erweitern? Irgendwie tun sich die etablierten (Bücher)-Suchmaschinen mit dem Namen allein etwas schwer.

Bezüglich des Buches von Evers treibt mich die Frage um, was die einzelnen Ausgaben von 1931, 1943 bzw. 1944 genau unterscheidet. Gab es signifikante Bearbeitungen oder Ergänzungen, die es notwendig erscheinen lassen, verschiedene Ausgaben des Werkes zu kennen?

'tschuldigung für diesen Einwurf, der eher den Randbereich des Themas streift, aber ein eigener Thread scheint mir für diese Fragen etwas oversized.

Mit freundlichen Grüßen
Schorsch

Gewiss wird man uns ein kurzes Abschweifen verzeihen.  :-)

Da mag ein die unterschiedliche Uebersetzung russischer Namen dran schuld sein?
Ich denke das ist: Vladimir Konstantinovich Dormidontow mit seiner "Technologie des Schiffbaus" , 440 Seiten, Fachbuch Verlag Leipzig aus den 50er Jahren. In Buchsuchmaschienen gegebenenfalls auch unter 'Alfred Krause'; der zeichnet verantwortlich fuer die Deutsche Uebersetzung und Redaktion.

Ich habe den Evers von 1931 lediglich mal in der Marineschule Muerwik durchgeblaettert. Soweit ich weiss ist die Ausgabe von 43 / 44 nur eine Erweiterung. Das heist es sind keine Streichungen an der frueheren Ausgabe vorgenommen worden und es sind soweit ich gesehen habe auch keine grossen Umsortierungen vorgenommen worden. Eine Ausgabe von 1943 sollte also schon alles umfassen. Lediglich die Zuordnung von Zitaten ist etwas muehsam, weil man aus dem Zusammenhang die Seitenzahl erraten muss.
Soweit ich sah wurden eher Beispiele ergaenzt / modernisiert. Das eigentliche Formelwerk ist glaube ich identisch. Ein Evers von 1931 tut glaube ich tadellose Dienste. 

Ufo   

Fortsetzung

Wir haben MF mittels eines Faktors grob berechnet. Allerdings geht es auch genauer.

Man berechnet den Wert von MF für jede Schwimmlinie. Als Beispiel zeige ich es an Hand der KWL Schwimmebene.

Zuerst müssen wir das Breitenträgheitsmoment bestimmen. Dazu teilen wir die Schwimmfläche (Halbe Seite genügt) in gleich breite Streifen.
(http://i57.tinypic.com/2mqnk43.jpg)
Wenn uns kein CAD-Programm hierfür zur Verfügung steht, müssen die Flächen der einzelnen Streifen per Handrechnung ermittelt werden.
Die Formel hierfür lautet: J=Σfy²
Hierin bedeutet f die jeweilige Teilfläche und y² das Quadrat der Hebelarmlänge. Diese wird von der Mittschiffslinie aus gemessen.
(http://i60.tinypic.com/1zmm92q.jpg)
In Spalte 2 steht die jeweilige Teilfläche; in Spalte 3 die Länge des Hebelarms und in Spalte 4 das jeweilige Teilträgheitsmoment.
Dieses wird summiert und zum Schluß verdoppelt, da wir nur eine Hälfte der Schwimmfläche gerechnet haben.
Um jetzt MF zu ermitteln, teilen wir das errechnete Breitenträgheitsmoment durch das zuvor ermittelte Volumen und erhalten als Ergebnis den Wertfür MF.
Handschriftlich würde es so geschrieben aussehen:

J = 2 x (180,49 x 0,75² + 158,02 x 2,26² + 132,27 x 3,76² + 85,35 x 5,27²)

MF = J / V = (5.149,6 x 2) / 3.426,23

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.

"Wir haben MF mittels eines Faktors grob berechnet;"

"Berechnet" wäre jetzt nicht so ganz der glückliche Ausdruck ...

... wir sind uns doch einig, dass dies (im ersten Beitrag) bei einer eher grob gewählten Konstante mit einer Schwankungsbreite von 25% bestenfalls eine überschlagsmäßige Schätzung der Größenrelation darstellt, oder?

... dort lag es doch milli´metergenau bei 3,235 m - bei einer Schwankungsbreite  zwischen 4,044 und 2,588 m oder anders geschrieben, 1,456m (millimetergenau... :/DK: ).
Großzügig!  ::Y>

"Allerdings geht es auch genauer."

Nein.

Aus d dividiert durch gerade mal vier "Schwimm-Linien" oder Wasserplan-Scheiben (Dimension z) kann ich ein serielles Belastungsdiagramm für die Pallen im Dock beim Auspumpen erstellen.
Mehr nicht.
Schon gar nicht ohne Zuordnung in den Achsen x und y.

Dein hier vorgestelltes Beispiel is' "für die Fisch", wie man bei uns Phäaken sagt;

es wäre doch um so viel aussagekräftiger,

wenn du dir die "Schwimmlinien" (könnten wir uns auf den Ausdruck "Wasserplan" einigen?) in Hinsicht auf Zu- oder Abnahme von Beladungszuständen deiner CWL (=KonstruktionsWasserLinie) anschaust,
und dort bitte im 1- oder 5-cm Schritten.-



Vor dir stehen nun zwei ziemlich rechen-intensive Schritte:

1) - die Spantkoeffizienten (aber bitte "längs" mehr als nur 4!) deines Entwurfes klar zu beziffern,
2) - die jeweiligen Masse-Zentren der ("längs" mehr als nur 4! ...) Abteilungen mit all ihren Aufbauten, und (im Fall des CVL) auch vertikal verschiebbaren Gewichten einbeziehen.---- dann hätten wir doch mal "G".

Ansonsten geht uns der doch glatt als Geisterpunkt ins wikipedianische Nirvana halinkischer Beweiskraft - und so einen Schrott sollten wir doch im Sinne des Forums vermeiden, oder?
DA ist deine Baustelle.

Zu den Spantkoeffizienten anbei a bissl Hilfe (im Anhang);
zu den Massenverteilungen am CVL kann ich nur mutmaßen.

"Nun müssen wir uns daran setzen KG zu ermitteln."

"G" kennst du - offensichtlich!- vorerst nicht.
MG, FG, ... ebenso. Da bleibt nicht viel übrig außer Herum-Eiern:
- ja eben. Baustelle -also bitte kein Füllfunk à la:

"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."

So dir wirklich an eigenstem Erkenntnis-Gewinn (auch in einfachen Worten für deine Mitleser!) gelegen ist, gerne!

:MG:

Hallo zusammen!

Ich melde mich noch einmal kurz vom "Nebenkriegsschauplatz".

@Halvar66: Wahrscheinlich bin ich bezüglich der 1944-er Ausgabe des Buches von Evers nur einer fehlerhaften Angebotsbeschreibung eines Antiquariats zum Opfer gefallen. Obwohl dort als Erscheinungsdatum das Jahr 1944 abgegeben wird, ist dennoch gleichzeitig von der zweiten Auflage die Rede.

@ufo: Danke für die Korrektur des Autorennamens, jetzt funzt die Angelegenheit.

Mit freundlichen Grüßen
Schorsch

... entschuldige bitte, Schorsch!

Ich dachte erst, deine Frage sei eine rein rhetorische und würde bloß meinen blöden Tippfehler brandmarken - mea culpa!

Privat /per mail/ hab' ich mal das sample angegeben, auf das ich mich gerne abstütze, wenn's ans Rechnen geht:

"- David.K. Brown, "Warrior to Dreadnought"; "The Grand Fleet", "Nelson to Vanguard",
in allen drei Bänden ein umfangreichster Appendix zu Berechnungen, Überschlags-Formeln, Graphen... mitunter mühsam, da fast durchgehend im nichtmetrischem System (Umrechnungstabelle in excel fix anlegen, ohne das geht fast nix).

Brown ist als langjähriger Chefkonstukteur der Royal Navy eine ausgewiesene Primärquelle, nicht zuletzt deshalb, weil ihm auch der Nachlass von Sir Stanley Goodall zur Verfügung steht.

- "Die Hütte", Des Ingenieurs Taschenbuch. 27. Ausgabe (1941) im Band 4: Schiffbau. (Ich arbeite gerne mit zeitgenössischem Material, um nicht auf dumme Gedanken zu kommen)
- die im Thread genannten Evers, Kriegsschiffbau; Hadeler, Kriegschiffbau; Dormidontow, Technologie des Schiffbaus sind zeitgenössisch; der Schneekluth, Ship Design ist aus den Vorlesungen der 60/70-er als print Mitte der 80-er-Jahre.
Diese alle tauchen auch gerne mal antiquarisch für schmales Geld auf."

Es gibt auch noch E. Bagnasco mit seiner detaillierten Gewichtsrechnung für die "Vittorio's", bzw R. Dumas mit ebensolchen tabellarischen Werten für "Dunkerque / Strasbourg" oder "Richelieu".
Derlei Tabellen jetzt ( es geht hier um Sven's CVL-Entwurf, und dessen spezifischen Massenschwerpunkt und damit dessen Stabilität) hier reinzustellen fände ich als unfair.

:MZ:  OK soweit?

@Harold:

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. Darüber hinaus ist dieser Typ den meisten Lesern bekannt und grobe Rechenfehler meinerseits fallen schneller auf.

Da ich nun einiges zu zeichnen und zu berechnen habe, wird dies arbeitsbedingt einige Zeit in Anspruch nehmen, bevor ich hier fortfahren kann.

Hallo Sven,

warum nimmst Du jetzt plötzlich
den Z34 ???

Mich würde vielmehr Dein CVE Entwurf interessieren, und ich glaube nicht nur mich!

Das sieht jetzt aus, als würdest Du ausweichen wollen. Unter den
Umständen kannst Du Dich gleich auf einige bissige Kommentare aus dem Forum
gefasst machen.

Zieh doch die Berechnung mit Deinem Träger einfach durch !!!.

Auf jeden Fall finde ich das Schade!!!

Ich verbleibe mit freundlichen Grüßen und wünsche Euch noch ein schönes
Wochenende

Thomas

Hallo Harold!

Alles im grünen Bereich. Da sich ufo so auskunftsbereit in die Bresche geworfen hat, konnten meine Fragen ja schnell und umfassend beantwortet werden. Gleichzeitig auch noch einen herzlichen Dank für die anderen ergänzenden Literaturhinweise.

Mit freundlichen Grüßen
Schorsch

Die zeitgenössischen Literaturempfehlungen würde ich noch um JOHOW-FOERSTER und HERNER erweitern ...

@ cit. Sven,

"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."

@ cit. Thomas,

"Das sieht jetzt aus, als würdest Du ausweichen wollen. Unter den Umständen kannst Du Dich gleich auf einige bissige Kommentare aus dem Forum gefasst machen."
Zieh doch die Berechnung mit Deinem Träger einfach durch !!!"

- - -

... ich bin hier gerne bereit, die Rumpfform des Sven-schen CVL's, bzw einen brauchbaren graphischen Längs- und mehrere Horizontal-Schnitte für ebendiesen CVL in eine brauchbare Kalkulation zu verwandeln.

Sven müsste uns nur die entsprechenden Daten liefern:
- ein maßstäblicher Längs-Schnitt mit angegebenen Daten für alle Gewichts-Gruppen seines Entwurfes,
- einen brauchbaren Spantriss, egal ob auf 1/20 oder 1/16.

Sven: das ist ein Angebot. An Dich. Und jetzt hier "das letzte".


... ich weigere mich jedoch entschieden, einer  sogenannten  "Berechnung"  auf
"Basis des dt. Zerstörers Typ 34, da mir hierfür ebenfalls ein Spantenriss zur Verfügung steht"
zuzuschauen zu müssen.
Das ist Nebel- (und ich sag nur, Seite 4/5 bzw bzw Faltblatt zwischen 16/17... ).
Sowas bloß abtippen müssen entspricht jetzt aber nicht Deiner Qualität, Sven, oder?

Also Sven, du hast die Wahl:
- Lehrbuch-Beispiele hereinkopieren ( = Danke, ist aber klar! War's auch schon lange.)
- Fakten (= gib Deine Spanten / gib Deine Gewichte - für Deinen CVE.)

:MG:

@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.

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:

@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.

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
(http://i58.tinypic.com/hwz7no.jpg)

Wie in den vorherigen Posts bereits beschrieben, benötigen wir als erstes einen Spantenriss. Zu dem obigen Panzerkreuzer-Entwurf gibt des dann folgenden
Spantenriss:
(http://i61.tinypic.com/2ag56gz.jpg)

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:
(http://i59.tinypic.com/28symax.jpg)
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:
(http://i62.tinypic.com/149sehg.jpg)
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.
(http://i62.tinypic.com/29mojtk.jpg)

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:
(http://i58.tinypic.com/30l1atd.jpg)
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:
(http://i61.tinypic.com/15ob39k.jpg)
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.
(http://i58.tinypic.com/2qxt5cl.jpg)
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):
(http://i60.tinypic.com/n3q9hy.jpg)
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.):
(http://i59.tinypic.com/6r26g7.jpg)
Das jeweilige Metazentrum für die KWL bzw. Max.T berechnet sich nun aus der Addition von KF_KWL und MF_KWL und dasselbe äquivalent für Max.T..

Metazentrum	(M)
für KWL	10,49	m
für Max.T	10,17	m

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:
(http://i59.tinypic.com/mwa2k6.jpg)

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.
(http://i62.tinypic.com/2w54oaw.jpg)
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
(http://i60.tinypic.com/fjnkzn.jpg)
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

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