Bugwellen am Beispiel jap. Schiffe

Huszar · 27 Oktober 2006, 12:57:09

@Harold:

Spantenrisse Junyo und Chokai, sowie Seitenzeichnungen sind raus.
(Mit Angaben der Abmessungen)

Hab auch einige Trägerfotos mitgeschickt.

mfg

alex

Peter K. · 27 Oktober 2006, 14:36:24

Die Aufnahme der AOBA mit (über) 30 kn wurde am 23.07.1927 gemacht, die der KINUGASA mit (etwa) 25 kn 1935. Beide entstanden daher vor ihrem Umbau.

Bis November bzw. Oktober 1938 gilt für beide:

	nach Konstruktion	bei Fertigstellung
Probefahrtsverdrängung in t	8.910	9.820
Länge in der Wasserlinie in m	181,356	183,497
Breite in der Wasserlinie in m	15,480	15,868
Tiefe mittlere in m	4,496	5,720 bzw. 5,710
Freibord Bug/mittschiffs/Heck in m	8,534/5,575/4,572	7,310/4,351/3,348
Blockkoeffizient	0,665	0,576
Zylinderkoeffizient	0,771	0,660
Hauptspantkoeffizient	0,862	0,872
Wasserplan	-	0,746

Nach dem Umbau erwartete man 34 kn bei 110.000 SHP.
Tatsächlich erreichte AOBA im Oktober 1940 bei 10.822 t Verdrängung eine Leistung von 108.456 SHP für 33,43 kn.

Für AOBA gilt nach dem Umbau:

	geplant	tatsächlich
Probefahrtsverdrängung in t	10.850	10.822
Länge in der Wasserline in m	183,48	183,48
Breite in der Wasserlinie	17,56	17,56
mittlere Tiefe in m	5,66	5,66

harold · 27 Oktober 2006, 15:30:35

Danke an Peter und Alex!
Ich werd ab Montag die entsprechenden Fotos mit den Rissen zusammen "metrieren", d.h. "parallel" zur Bordwand einen Verzerrungsraster erstellen, Rasterweite H=2.5m, L=10 oder 20m.
Damit sollten Wellenberge und -täler relativ gut auf ca 0.25m abschätzbar sein, und die Wellenlänge auf jeweils so ca 1-2m genau.
Bevor ihr mich jetzt mit vielen vielen Schiffen bombardiert, mach ich erstmal ne Vergleichsserie von verschiedensten Einheiten, ...
...aber eben erst, wenn's Schönwetter vorbei ist,

Ciao,
Harold

Huszar · 27 Oktober 2006, 15:43:57

ejej, Herr Marineoberbaurat!

Faulletzen im Sommerwetter im Oktober?

mfg

alex

harold · 27 Oktober 2006, 17:16:30

Nixda Faulenzen --

...hab mal einen perspektivisch verzerrten Raster erstellt, wie vorgehabt. Natürlich kann man ihn auch durch Ändern der Fluchtpunktlage dem jeweiligen Foto anpassen.

In der Längsrichtung eine Metrierung alle 20m, in der Höhe alle 2.5m (auch 2.5m unter WL) - vorerst nur bis 200 m.

Ebenfalls in der Längsrichtung die Anzeichnung (blau) der Wellentäler bei den uns interessierenden Geschwindigkeiten.

Raster so über Foto schieben, dass WL an Bordwand "anliegt" (Parallaxe des Stevenpunkts muss gegißt werden - da bastle ich noch an einer aussagekräftigen Metrierung) und in entsprechende Länge bringen:
die Geschwindigkeit kann -auf 0.5kn genau- aus der Aufnahme herausgemessen werden, blauer Pfeil

Raster jeweils nach oben/unten verschieben, so dass WL am Steven oder anderen Messpunkten anliegt:
die Wellenhöhe kann -auf 0.5m genau- herausgemessen werden, roter Pfeil

Sind die Herrn Marinebauräte aus Stockerau und Budapest hiermit einverstanden, dann bereite ich ausgewähltes Material entsprechend auf...
...und schaue zu, ob ich das Schema nicht noch verfeinern und vereinfachen kann.

Ciao,
Harold

Peter K. · 27 Oktober 2006, 18:32:36

Nu, das sieht ja wirklich schon sehr "anständig" aus, HAROLD!

Ich werd´ mit jetzt mal die MYOKO-Klasse näher ansehen, bezüglich FURUTAKA und AOBA solltest du ja inzwischen schon bestens versorgt sein!

Huszar · 27 Oktober 2006, 19:16:29

Bei der graphischen Umsetzung vertraue ich ganz auf dich, Harold!

Hab noch drei Seitenrisse gefunden. 2 von den ersten vier Kreuzern, und noch einen der Suzuya.

mfg

alex

Peter K. · 27 Oktober 2006, 19:28:14

Bis zum ersten Umbau der MYOKO-Klasse 1934 bis 1936 gilt für die Klasse:

	nach Konstruktion	bei Fertigstellung
Probefahrtsverdrängung in t	12.350	13.300
Länge in der Wasserlinie in m	201,53	201,70
Breite in der Wasserlinie in m	17,74	17,88
Tiefe mittlere in m	5,90	6,23
Freibord Bug/mittschiffs/Heck in m	8,27/5,07/4,17	7,94/4,74/3,84
Blockkoeffizient	0,572	0,579
Zylinderkoeffizient	0,616	0,629
Hauptspantkoeffizient	0,929	0,920
Wasserplan	-	0,721

Nach Konstruktion sollten die 12.350 t verdrängenden Schiffe bei 320 U/min. 130.000 SHP für 35,5 kn entwickeln.

Tatsächlich wurden folgende Höchstgeschwindigkeiten erreicht:

Name	Datum	Verdrängung in t	Leistung in SHP	Geschwindigkeit in kn
MYOKO	15.04.1929	11.923	131.763	35,225
NACHI	22.10.1928	12.200	131.481	35,531
ASHIGARA	11.04.1929	12.295	132.533	35,134
HAGURO	21.12.1928	12.137	132.568	35,789

Für MYOKO sind über die Probefahrten am 15.04.1929 folgende Details bekannt:

Verdrängung in t	Schrauben in Betrieb	U/min.	Leistung in SHP	Leistungsbezeichnung	Geschwindigkeit
12.290	2	110	5.450	Marsch	14,18
12.344	4	241	54.082	4/10	29,67
12.375	4	276	84.189	6/10	32,71
12.428	4	308	110.575	8/10	34,27
12.491	4	321	133.000	10/10	35,26
11.751	4	327	139.820	Überlast	35,61

Über die Probefahrten der HAGURO am 21.12.1928 sind folgende Details verfügbar:

Verdrängung in t	Schrauben in Betrieb	U/min.	Leistung in SHP	Leistungsbezeichnung	Geschwindigkeit
11.997	2	131	5.510	Marsch	14,29
12.022	4	246	56.435	4/10	30,38
12.072	4	276	84.405	6/10	32,76
12.103	4	302	111.840	8/10	34,90
12.137	4	323	132.568	10/10	35,79
12.007	4	331	140.199	Überlast	36,19

Eine Aufnahme der NACHI mit hoher Geschwindigkeit im November 1928 lasse ich mitsamt entsprechender Skizzen wieder HAROLD zukommen ...

harold · 27 Oktober 2006, 23:40:12

Hier nun das "schnellste" Foto, Takao mit 34.25 kn, und die Methodik der Umsetzung:

Oben : der entzerrte Meter-Raster,
Unten : die angepasste perspektivische Verzerrung. Der Raster ist als parallaktisch verschoben anzunehmen.

Das erste Wellental ist durch die Gischt verdeckt (Aufnahme aus einem Boot, nicht sehr hoch über der WL...), jedoch den ersten Wellenberg kann man schwach erkennen : bei ca 183m. Das entspricht tatsächlich der angegebenen Geschwindigkeit (blau).

Die Höhe der Bugwelle über dem Wasserspiegel ist ca 3.6m (rot); interessant ist auch die vordere Austauchung von ca 1.7m ... da hat bei mir was geklingelt ... da war doch mal was:

"...Vergleich im Tonnage/Längenbereich der kleinen Kreuzer (Mogami und Köln),
hier also ein Diagramm; wie oben bedeutet dunklere Farbe stärkeren Auftrieb, hellere schwächeren.
M = Masse-Schwerpunkt (zieht nach unten
A = Auftriebs-Schwerpunkt (zieht nach oben)

Die oberen beiden Schemata zeigen sowohl Mogami als auch Köln bei 32 Knoten; aufgrund des erst nach der Schiffmitte völliger ausgelegten Wasserplans bei Mogami, und des deutlich vor der Schiffsmitte völliger ausgelegten Wasserplans bei Köln sind in beiden Fällen die Auftriebs- und Massenschwerpunkte bei gleicher Geschwindigkeit annähernd kongruent, obwohl die Schiffslänge um einiges differiert.
Beide Einheiten sind in der Längsachse recht stabil bei dieser Speed.
(Soweit also die Antwort auf die Frage, wie weit Länge und Geschwindigkeit korrelieren).

Zur zweiten Frage:
Köln, bei angenommenen 28 kn: starkes Nicken nach vorn, sehr ineffiziente Ruderwirkung-

Köln, bei ca 23,8 sowie 17,75 kn (die beiden unteren Diagramme): beste See-Eigenschaften; die letztere Geschwindigkeit optimal für Treibstoff-Ökonomie."

Vor Zeiten, in einem der letzten Beiträge für's SSF, die ich damals geschrieben habe ...
http://forum.schlachtschiff.com/topic.asp?TOPIC_ID=1407

Und dann hatte ich meine Idee, die Besonderheit der japanischen Wasserplanauslegung weiter auszuführen, vor lauter Konfliktgetöse um die Forenschließung untern Tisch fallen lassen.

Inzwischen sind ja ergänzende Ideen dazu gekommen - ich denke, ich mach mal n kurzen Abschwenker in den dynamischen Auftrieb, und komme anschließend wieder auf die Bugwellen hier zurück. Denn das hängt - meiner Meinung nach - zusammen! Zumindest bei den japanischen Formen.
Ist's OK so?

Ciao,
Harold

harold · 28 Oktober 2006, 01:39:36

Um's kurz zusammenzufassen,
die eigengenerierte Welle eines Schiffes schafft veränderte Auftriebsbedingungen - am "Wellenkamm" hat es mehr, am "Wellental" weniger Auftrieb.
Bei Geschwindigkeiten um die 30-35 kn (von denen ist bei unseren japanischen Kreuzern ja die Rede) ist der Abstand Wellenkamm-Wellenkamm 136-186m; d.h. die ideale Länge des Schiffes für seine Höchstgeschwindigkeit wäre vom Vorsteven bis zum (sauerstoffdurchwirbelten, und damit nicht sonderlich auftriebsleistenden) Schraubenstrom in etwa in dieser Dimension.
Bei einer "flaschenförmigen" Schiffsform (von der hier ja die Rede ist, die sog. "Kanpon-Linie") liegen von vorneherein (bei ruhendem Schiff) Auftriebs- und Massenschwerpunkt eher achterlich von der Mitte (bei ca 54%).
Bei Geschwindigkeiten und Schiffsdimensionen, wie wir sie betrachten, verändern die umströmenden Wassermassen die Auftriebsverhältnisse dergestalt, dass der Formschwerpunkt deutlich nach vorne auswandert und damit zu einer Austauchung des Vorschiffs (ca 0.5-1°) führt - siehe Foto der TAKAO.

Die Auswirkungen aufgrund entsprechender Spantformen im Vorschiff möchte ich dem nächsten Beitrag vorbehalten ... vorerst mal nur Skizzen zum Genannten:

Wasserlinie sowie Wasserplan von Takao, ruhend.

Wasserlinie und Wasserplan von Takao, mit 34.25 kn.

Im Wasserplan sind die hellen Areale unterauftriebig, die dunklen überauftriebig (vgl Seitenriss). Dadurch taucht sie vorne um die eben erwähnten 1.7m oder 0.97° höher.
Dies hat nicht nur Auswirkungen auf die Bugwelle, sondern auch auf den Druck des vorbeiströmenden Wassers auf die Spanten im Vorschiff.
Dazu aber in der nächsten Tranche...

Ciao,
Harold

Peter K. · 28 Oktober 2006, 11:38:51

Bisher wieder eine erwartet wunderbare Arbeit von dir, HAROLD!

Ich setzt ´mal meine "schnöden" Zahlenkolonnen fort:

Die Aufnahme der HARURO mit (mindestens) 30 kn stammt vom 30.04.1936, also von nach dem ersten Umbau. Hier soll das Schiff etwa 31 bis 32 kn machen.

Ab Juli 1936 gilt für die MYOKO:

	geplant	tatsächlich
Probefahrtsverdrängung in t	14.144	14.502
Länge in der Wasserline in m	201,75	201,80
Breite in der Wasserlinie	19,00	19,00
mittlere Tiefe in m	6,41	6,53

Bei unveränderter Maschinenanlage rechnete man nach diesem Umbau mit einer Höchstgeschwindigkeit von 34 kn.

Peter K. · 28 Oktober 2006, 11:56:03

Das Foto der MYOKO mit (mindestens) 30 kn entstand am 31.03.1941, also nach dem zweiten Umbau. An diesem Tag erreichte das Schiff bei 14.984 t Verdrängung 33,88 kn mit einer Leistung von 132.830 SHP.

Konstruktionsmäßig sollten die Schiffe nach diesem Umbau bei unveränderter Maschinenanlage noch 33,3 kn erreichen können.

Für die ASHIGARA gilt nach diesem zweiten Umbau:

	geplant	tatsächlich
Probefahrtsverdrängung in t	14.950	14.949
Länge in der Wasserline in m	201,74	201,74
Breite in der Wasserlinie	19,51	19,51
mittlere Tiefe in m	6,36	6,35

Eine Aufnahme der ASHIGARA bei 26 kn in diesem Zusatnd geht wieder an HAROLD ...

Peter K. · 28 Oktober 2006, 12:57:02

Für die TAKAO-Klasse gilt bis zum Umbau des Typschiffes und der ATAGO:

	nach Konstruktion	bei Fertigstellung
Probefahrtsverdrängung in t	12.896	14.129
Länge in der Wasserlinie in m	201,66	201,79
Breite in der Wasserlinie in m	17,83	18,01
Tiefe mittlere in m	6,11	6,53
Freibord Bug/mittschiffs/Heck in m	8,06/4,82/3,94	7,65/4,41/3,53
Blockkoeffizient	0,577	0,582
Zylinderkoeffizient	0,622	0,631
Hauptspantkoeffizient	0,927	0,922
Wasserplan	-	0,721

Nach Konstruktion sollten die 12.986 t verdrängenden Schiffe bei 320 U/min. 130.000 SHP für 35,5 kn entwickeln.

Tatsächlich wurden folgende Höchstgeschwindigkeiten erreicht:

Name	Datum	Verdrängung	Leistung in SHP	Leistungsbezeichnung	Geschwindigkeit
TAKAO	15.03.1932	12.210	132.748	10/10	35,3
TAKAO	31.03.1932	12.175	139.500	Überlast	35,5
ATAGO	13.02.1932	12.214	135.001	10/10	35,2
MAYA	04.04.1932	12.175	133.352	10/10	35,0
CHOKAI	05.04.1932	12.227	134.241	10/10	35,6

Eine Aufnahme der ATAGO vom 13.02.1932 geht an HAROLD zur Auswertung!

Peter K. · 28 Oktober 2006, 13:27:38

Dier Aufnahme der TAKAO stammt vom 14.07.1939. Sie erreichte bei 14.989 t Verdrängung und einer Leistung von 133.100 SHP bei 309,5 U/min. eine Geschwindigkeit von 34,25 kn
Das Foto der ATAGO entstand am 25.08.1939, als sie bei 14.835 t Verdrängung und 133.000 SHP 34,12 kn erreichte.

Beide Bilder wurden also nach ihrem Umbau gemacht!

Für die TAKAO gilt ab diesem Zeitpunkt:

	geplant	tatsächlich
Probefahrtsverdrängung in t	-	14.838
Länge in der Wasserline in m	201,76	201,73
Breite in der Wasserlinie	19,51	19,52
mittlere Tiefe in m	6,41	6,32

Peter K. · 28 Oktober 2006, 14:49:02

Die Aufnahme der MOGAMI entstand am 20.03.1935, also vor ihrem ersten Umbau. Sie erreichte bei 12.669 t Verdrängung eine Leistung von 154.266 SHP bei 331 U/min. für 35,96 kn. Hier zeigten sich übrigens gravierende Mängel am geschweißten Schiffskörper!

Die (Luft-)Aufnahme der SUZUYA entstand im November 1935, also ebenfalls vor ihrem ersten Umbau.

Für MOGAMI und MIKUMA gilt:

	Probefahrten 1935	Probefahrten 1938
Probefahrtsverdrängung in t	12.962	14.112
Länge in der Wasserlinie in m	199,33	198,31
Breite in der Wasserlinie in m	18,16	18,92
Tiefe mittlere in m	6,15	6,09
Blockkoeffizient	0,572	0,604
Zylinderkoeffizient	0,675	0,632
Hauptspantkoeffizient	0,847	0,955
Wasserplan	0,734	-

Für SUZUYA gilt:

	Probefahrten 1935	Probefahrten 1937	Probefahrten 1939
Probefahrtsverdrängung in t	12.450	13.887	13.844
Länge in der Wasserlinie in m	198,06	198,30	198,30
Breite in der Wasserlinie in m	18,14	19,20	ca. 19,20
Tiefe mittlere in m	5,90	6,04	6,06
Blockkoeffizient	0,574	0,584	-
Zylinderkoeffizient	0,647	0,634	-
Hauptspantkoeffizient	0,888	0,922	-
Wasserplan	-	0,730	-

Die Maschinenanlage war konstruktionsmäßig auf 152.000 SHP bei 340 U/min. für 37 kn ausgelegt.

Tatsächlich erreicht wurden:

Name	Datum	Verdrängung in t	Leistung in SHP	Leistungsbezeichnung	Geschwindigkeit in kn
MOGAMI	20.03.1935	12.669	154.266	10/10	35,96
MOGAMI	20.03.1935	12.464	160.912	Überlast	36,44
MOGAMI	01.1938	13.600	152.432	10/10	34,73
MIKUMA	14.06.1935	12.370	154.056	10/10	36,47
SUZUYA	11.1935	13.000	?	10/10	36,50
SUZUYA	18.08.1937	13.636	160.020	10/10	35,50
KUMANO	17.08.1937	13.513	153.698	10/10	35,36

Eine Aufnahme der MIKUMA bei (mindestens) 30 kn von 1939 (nach dem zweiten Umbau) und eine der SUZUYA vom 18.08.1937 (nach dem ersten Umbau) bei 35,5 kn geht an HAROLD ...