Hilfsbuch für den Schiffbau PDF
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Johow- Fa erster Hilfsbuch für den Schiffbau Fünfte Auflage neu bearbeitet in Gemeinschaft mit Obermarinebaurat A. B 1e c h s c h m i d t • Dr.-Ing. C. Co m m e n t z • Dipl.- Ing. H. Croseck • Dipl.-Ing. A. Garweg • Dr.-Ing. G. Kempf • Ober- ingenieur F. Kielhorn · Dipl.-Ing. H. Lorenz · Dr.-Ing. H. Meyer Dipl.-Ing. F. 0 t t o • Marinebaurat H. Pa e c h · Dr.-Ing. e. h. H. Te c h e 1 Professor Dr.-Ing. e. h. F. Werner t · Dipl.-Ing. G. Zeyss von Dr.-Ing. E. Foerster Zwei Bände Mit 688 Textabbildungen und 56 Tafeln Erster Band Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Additional material to this book can be downloaded from http://extras.springer.com ISBN 978-3-642-50392-4 ISBN 978-3-642-50701-4 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-50701-4 Aile Rechte, insbesondere das der tl"bersetzung in fremde Sprachen, vorbeha1ten. Copyright 1928 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg Ursprüng1ich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1928 Softcover reprint of the hardcover 5th edition 1928 Vorwort zur fünften Auflage. Das Hi1fsbuch von J ohow war gelegentlich seiner zweiten Auflage im Jahre 1902 von dem - 1917 verstorbenen- Geh. Marinebaurat Kriegerirr grundlegender Weise umgearbeitet, verbessert und vervollständigt ·Worden. Das von Krieger geschaffene und 1902 erweiterte Werk bildete in jeder Beziehung eine so gute Grundlage, daß auch eine unabhängige Neuschöpfung eines Schiffbau-Hilfsbuches nichts Besseres hätte tun können, als sich in den Hauptgesichtspunkten an den Jobow anzulehnen. Notwendig wurde 1920 eine Neubearbeitung irrfolge der mannigfachen Fortschritte und neuen wissenschaftlichen Ergebnisse, während manches geschiehtlieb Gewordene entbehrt werden konnte. Eine Umstellung von Haupt- und Unterabschnitten erfolgte damals zur besseren Gliederung und Übersichtlichkeit des Ganzen. An dieser Neugliederung·ist bei der fünften Auflage nichts geändert worden, nur ist der erste Abschnitt "Allgemeine Hilfsmittel" unter der Bezeichnung "Berecbnungsmaterial" nunmehr dem zweiten Bande eingefügt worden, in dessen Rahmen sich dieses Zahlenmaterial besser einfügte. Gleichzeitig wurden aus diesem Teil zur Entlastung des Buches solche Werttabellen und Angaben entfernt, welche sich den auf jedem Konstruktionstisch befindlichen Spezial- tabellen und Gebrauchsbüchem, wie Germanischer Lloyd Normalprofilhefte usw., ebensogut entnehmen lassen. In dem früher zweiten, jetzt ersten Abschnitt "Berechnung und Ent- wurf der Schiffe" war schon bei der Neubearbeitung der vierten Auflage eine gründliche Reform durchgeführt worden, die, unter Berücksichtigung der Entwicklung des Schiffbaues, nicht viel von· den früheren Grundlagen übrig- gelassen hatte. Dieser Abschnitt erhielt schon damals einen Zusatz "Einfluß des Schiffsbetriebes auf den Entwurf der Handelsschiffe", der dem Schiffbauer die Durcharbeitung der Entwürfe vom reedereitechnischen Standpunkte aus nahebrachte und zweckentsprechendes Material dazu lieferte. Bei der diesmaligen Neubearbeitung des jetzt ersten Abschnittes "Berechnung und Entwurf der Schiffe" ist der neueren Entwicklung der Schiffs typen, der Schiffsformen und der Veränderung mancher Konstruktions- und Betriebsgrundlagen in möglichst weitgehendem Maße Rechnung getragen. Die früheren Gewichtsangaben, welche durch die Entwicklung der Schiffskonstruktion überholt waren, sind neu be- arbeitet. Mehr Wert als bisher ist auf diejenigen Fragen gelegt worden, welche mit Abschlußkontrakten von Schiffen zusammenhängen. Ein neuer Abschnitt über die Bearbeitung von Kostenanschlägen ist eingefügt worden. Der neue zweite Abschnitt "Fortbewegung der Schiffe" hatte schon bei der vierten Auflage eine wesentliche Umgestaltung erfahren. Schon damals war die heute im weitesten Maße zum Arbeitsmittel des Schiffbaues gewotdene Modell- Versuchstechnik stark berücksichtigt worden, doch hält jene Neubearbeitung keinen Vergleich mit dem Maße der Neugestaltung aus, den der Abschnitt jetzt, nach der im stürmenden Tempo vor sich gegangenen weiteren Entwicklung bei der fünften Auflage erfahren hat. Die Modell-Versuchstechnik ist diesmal auf Grund des neuesten Standes der Forschung noch weit ausführlicher berücksichtigt worden. Über die Widerstandsformeln, die mit einer einzigen Ausnahme heute nur noch geschichtlichen Wert besitzen, wurde ein besonderes Literaturverzeichnis gebracht. Die verschiedenen Versuchsmethoden fanden entsprechende Er- gänzung. Dasselbe ist bezüglich der Antriebsmittel der Fall, bei denen das IV Vorwort zur fünften Auflage. Schaufelrad und der Schraubenpropeller und die mit diesen zusammenhängenden Theorien, auch in Zusammenwirkung mit dem Schiffskörper, eingehender be- handelt worden sind. Besonderer Wert wurde auf die Ausführungen über Leit- vorrichtungen gelegt, die zur Regelung der Zu- und Abströmung des Propellers dienen und deren Entwicklung auch zur Einbeziehung des Ruders in die Maß- nahmen zur Entwirbelung und Leitung des \Vassers geführt haben. Vollständig neu bearbeitet sind die Ausführungen betreffend das aero- dynamische Gebiet, wofür ein Speziallst herzugebeten wurde. An Hand der Luftwiderstandsgesetze und der grundlegenden Messungsergebnisse des Flug- zeugbaues mit Flächen und Profilen wurde der Kräfteverbrauch im einzelnen Segel, als abhängig von seiner Formgebung, verfolgt und auf die Entwicklungs- möglichkeiten hingewiesen. Der neue dritte Abschnitt "S t a bili tä t der Schiffe" hatte schon 1920 eine Umgestaltung seines Inhaltes erfahren, indem von den vielen zur Berechnung der Stabilität bei Neigungen angegebenen Verfahren nur die vier einfachsten bei- behalten wurden. Die theoretischen Zusammenhänge der verschiedenen Stabili- tätsbegriffe waren schon damals ausführlicher als im Grundwerk behandelt worden. Nunmehr ist der Abschnitt noch durch die Einfügung eines experi- mentellen Berechnungsverfahrens erweitert worden. Die Hilfsmittel zur Nach- prüfung von Stabilitätsrechnungen wurden verbessert. Die Angaben über Wind und Winddruck sind entsprechend den neueren Anschauungen, welche im Zu- sammenhang mit der Entwicklung der Aerodynamik stehen, neu bearbeitet worden. Im vierten Abschnitt "Festigkeit der Schiffe" waren schon früher ein- gehende Darlegungen über die Anwendung der Festigkeitslehre auf die einzelnen Elemente der Schiffbaukonstruktion zugefügt worden. Nunmehr sind die Tabellen über Materialeigenschaften und zulässige Beanspruchungen in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Entwicklung des Materialwesens gebracht worden. Die neuen Anschauungen in der Festigkeitslehre über die Wirksamkeit der Materialien in den Schiffskonstruktionen haben entsprechenden Niederschlag gefunden. Der theoretische Teil ist durch Aufnahme eines Abschnittes über die Clapeyron- sche Gleichung erweitert worden. Der Abschnitt über Schiffsschwingungen ist fast vollständig neu bearbeitet. In den fünften Abschnitt "Messung und Ausnutzung des Schiffs- raumes" ist ein Auszug der Panama-Kanal-Vermessungsvorschriften eingefügt worden. Die Vermessungsbestimmungen über Jachten und Motorboote sind, so- weit im Rahmen eines allgemeinen Schiffbauwerkes erforderlich, neu bearbeitet. Bei "Freibord und Tiefladelinie" sind die Vorschriften des Board of Trade aus- zugsweise berücksichtigt. Im Unterabschnitt "Ladung und Besatzung" ist eine Neubearbeitung aller Einzelheiten über Ladegeschirr vorgenommen worden, um diese in Übereinstimmung mit den heutigen Vaxschriften zu bringen. Eine be- sondere Bearbeitung betreffend Berechnung und Anordnung des modernen Lade- geschirrs ist durch einen Spezialisten zugefügt worden. Im sechsten Abschnitt .,Schiffseinrich tungen für seemännische Zwecke" sind die Einzelheiten über Bootsaussetzvorrichtungen sowie über Ruder- und Steuergeschirr einer eingehenden fachmännischen Neubearbeitung unterzogen worden. Bei den .,Gesetzlichen Bestimmungen und anderen Vorschriften" wurden die Unfallverhütungsvorschriften der Seeberufsgenossenschaft bearbeitet. Im Anhang ist die Übersicht über die Schiffbauliteratur neu bearbeitet und ergänzt worden. Der siebente Abschnitt "Bewaffnung und Panzerung" wurde unter Mit- wirkung maßgebender Sachverständiger des Reichswehrministeriums, Abt. Marine, durchgesehen. Dieser Teil hat im wesentlichen den Zweck, eine allgemeine Über- sicht der technischen Grundsätze und Bedingungen zu geben, in welchen der J(riegsschiffbau vom Handelsschiffbau abweicht. Vorwort zur fünften Auflage. V Die in den anderen Abschnitten verstreuten kriegsschifftechnischen Angaben wurden der Neuzeit entsprechend überarbeitet. Der achte Abschnitt "Unterseefahrzeuge", welcher in der vergangeneu Auflage erstmalig auf Grund der Bearbeitung des damaligen Schiffbauleiters der Deutschen U-Boots-Inspektion aufgenommen war, ist infolge des Ablebens dieses um den deutschen U-Bootsbau hochverdienten Mannes diesmal durch einen neuen Bearbeiter, der während des Krieges den U-Bootsbau auf der Friedr.-Krupp-Germaniawerft geleitet hat, übernommen worden. Von der Neu- bearbeitung wurden hauptsächlich die Abschnitte II: "Unterwasserfahrt und Tauchen" und IV: "Entwurf der Unterseefahrzeuge" betroffen. Im übrigen wurden alle anderen Abschnitte nach den neueren Erkenntnissen und Gesichts- punkten ergänzt bzw. geändert. Der Abschnitt über "Eisenbeton-Schiffbau" schien trotz der festigkeits- und materialtechnisch interessanten Seiten dieser Bautechnik jetzt doch ent- behrlich und wurde zugunsten anderer Erweiterungen des Werkes heraus- genommen. Eine besonders starke Erweiterung hat die Sammlung von Konstruk- tionsmaterial im zweiten Bande gefunden, indem allein die Zahl der Tafeln und Schiffspläne nahezu verdoppelt wurde. Auch die Neubearbeitung dieses Teiles hat wieder die weitestgehende Unterstützung der einschlägigen Fach- und Industriekreise gefunden. Da sich das \Verk auch in seiner heutigen Gestalt im wesentlichen auf die schon der vierten Auflage zuteil gewordene Förderung gestUtzt hat, so sei hier nachfolgend die Zusammenstellung der Behörden, Firmen und Persönlichkeiten, welchen damals für die Bearbeitung durch Beistellung bewährten Erfahrungs· und Konstruktionsmaterials, sowie für die Hergabe angewendeter Wissenschaft· licher Ergebnisse und für kritische Durchsicht einzelner Abschnitte Dank ge- schuldet wurde, wiederholt. Diese Zusammenstellung ist ergänzt worden durch die Namen solcher Behörden, Firmen und Persönlichkeiten, welche für die dies- malige Bearbeitung Material zur Verfügung gestellt und kritische Durchsichten einzelner Abschnitte vorgenommen haben. Name, Behörde oder Firma Abschnitt bzw. Einzelheit Admiralität, Berlin Angaben über Kriegsschiffe. Albrecht, Dr. -lng., Schiffsvermes- Vermessung der Seeschiffe. sungsbehörde, Harnburg Anschütz & Co., Kiel Kreiselkompasse. Atlas-'Nerke, Bremen \Vasserdichte Türen, Unterwasser- schallsignale, Gewichte von Hilfs- maschinen und Ausrüstung. Bauer, M. H., Oberingenieur, Berlin Vermessung der Motorboote. Bibliotheksverwaltungen der Tech- Literat ursammlung. nischen Hochschule, Danzig - des Patentamtes, Berlin - der Marineleitung, Berlin - der Schiff- bautechnischen Gesellschaft der Deutschen Seewarte, Ham- burg - der Technischen Hoch- schule, Charlottenburg des Archivs für Schiffbau und Schiff- fahrt, Harnburg Blohm & Voß, Harnburg Konstruktionsmaterial. Bremer Vulkan, Vegesack KonstruktionsmateriaL Buchsbaum, Obering. beim Germ. Festigkeit. Lloyd, Berlin VI Vorwort zur fünften Auflage. Name, Behörde oder Firma Abschnitt bzw. Einzelheit Deutsche Betriebsgesellschaft für Angaben und Skizzen betr. Funkeu- drahtlose Telegraphie, Berlin telegraphie an Bord. Deutsche Ost-Afrika-Linie (Woer- Konstruktionsmaterial. mannlinie}; Harnburg Flensburger Schiffbau-Gesellschaft, Konstruktionsmaterial. Flensburg Frahm, Herrn., i. Fa. Blohm & Voß, Rollschwingungen, Meßmethoden, Harnburg Schlingertanks. Frerichs & Co., Einswarden Angaben über gebaute Schiffe. Gebers, Dr.-Ing., Schiffbautechnische Versuchsanstalt, Wien Fortbewegung der Schiffe. Germaniawerft, Kiel Unterseefahrzeuge. Germanischer Lloyd, Berlin Leck- und Schottrechnungen im Sinne der künftigen internationalen Vor- schriften. Günther, s. Zt. Dipl.-Ing. der Inspek- Unterseefahrzenge. tion des U-Bootwesens, Kiel Hamburg-Amerika-Linie, Harnburg KonstruktionsmateriaL Harnburgische Schiffbau-Versuchs- Fortbewegung der Schiffe. anstalt, Harnburg Hamburg-Südamerikan. Dampfschiff- Konstruktionsmaterial. fahrts-Ges., Harnburg Hein, Th., Geh. Rechnungsrat, Berlin Vermessung der Jachten. Horn, Prof. Dr.-Ing., Berlin Schiffsschwingungen. Horn, Dr.-Ing., Reichswerft, Danzig Unterseefahrzeuge. Howaldswerke, Kiel Angaben über gebaute Schiffe. Inspektion des U-Bootwesens, Kiel Unterseefahrzeuge Koch, H., Schiffswerft, Lübeck Angaben über gebaute Schiffe. Krupp, Fried., A.-G., Essen Bewaffnung und Panzerung. Meyer, Jos. L., Schiffswerft, Papen- Kons truktionsmaterial. burg Norddeutscher Lloyd, Bremen Konstruktionsmaterial. Popp, Dipl.-Ing., Schiffbau-Versuchs- Fortbewegung der Schiffe. anstalt, Harnburg Reichs-Vermessungs-Amt, Berlin Vermessung der Seeschiffe. Reichs-Werft, Danzig Un terseefahrzeuge. Reiherstieg Schiffswerfte und Ma- KonstruktionsmateriaL schinenfabrik, Harnburg Renner, Dipl.-Ing., Blohm & Voß, Maschinengewichtsfafeln und Raurn- Harnburg bedarfskizzen für Antriebsanlagen. Rickmerswerft, Geestemünde Angaben über gebaute Schiffe. Ruß, E., Reederei, Harnburg Konstruktionsmaterial. Sachsenberg A.-G., Roßlau u. Köln Angaben über gebaute Schiffe. v. Sanden, Dipl.-Ing., Germaniawerft, Unterseefahrzeuge. Kiel Schaffran, Dr.-Ing., Versuchsanstalt Fortbewegung der Schiffe. für Wasserbau und Schiffbau, Ber- lin Schultz, Oberingenieur, Blohm &Voß, Stabilität. Harnburg Seeheck A.-G., Schiffswerft und Konstruktionsmaterial. Maschinenfabrik, Gestemünde Stettiner Oderwerke, Stettin Konstruktionsmaterial. Stülcken, H. C., & Sohn, Harnburg Angaben über gebaute Schiffe. Vorwort zur fünften Auflage. VII Name, Behörde oder Firma Abschnitt bzw. Einzelheit Sütterlin, Oberingenieur, Blohm & Maschinengewichtstafeln und Raum- Voß, Harnburg skizzen. Tecklenborg, Joh. C., Geestemünde Angaben über gebaute Schiffe. Vulcan-Werke, Harnburg u. Stettin Konstruktionsmaterial, Maschinen- gewichtstafeln. "Weser", A.-G., Schiffswerft, Bremen Konstruktionsmaterial. Wirsing, L., Oberingenieur der Ver- Gewichtstafeln für Maschinenanlagen einigten Elbe-Schiffahrts-Gesell- von Seitenraddampfern. schaft, Dresden Wrobbel, Dr.-Ing., Harnburg Verschiedene Abschnitte. Zimmermann, Marinebaumeister, Stabilität, Festigkeit. Wilhelrnshaven Wieder hat die hierdurch gekennzeichnete, dieses Mal noch gesteigede Förde- rung der Buchbearbeitung durch Sachverständige der Praxis den Nutzungswert des Buches wesentlich gehoben, wofür Verlagsbuchhandlung und Herausgeber den genannten Behörden, Firmen und Persönlichkeiten besonderen Dank schulden. - Gewiß ist auch diesmal wieder eine .Auswahl. und in manchen Fällen eine Be- schräJlkung auf das für wesentlich Gehaltene erfolgt, um den Umfang und die Kosten des Buches,. die ohnehin. wegen der teuren Herstellung besonders des figürlichen Materials namhaft sind, nicht noch zu erhöhen. Es darf aber wohl angenommen werden, daß das Buch in seiner jetzigen Form wieder für eine Reihe von .Jahren dem Zeitbedür{nis entsprechen und besonders auch der Schiffbau studierenden Jugend diejenigen Dienste leisten wird, welche die Be- arbeiter angestrebt habeu. Hamburg, im Herbst 1928. Dr.-Ing. E. Foerster. Inhaltsverzeichnis des ersten Bandes. Erster Abschnitt. Uere~:hnung und Entwurf der S~:hiHc. Seite I. Begriffe und Benennungen . . . . . . . 1 A. Schiffbautechnische Begriffe . . . . . . . 1 B. Allgemeine Beschreibung des Schiffskörpers 3 C. Einteilung der Schiffe . . . . . 7 II. Maße und Formen der Schiffe . 26 A. Schiffbautechnische Bezeichnungen 26 B. Hauptmaße . . . . . . . . . . 33 C. Formen . • • . . • . • . . . . 35 1. Hauptmaße und ihre Verhältnisse zueinander . 35 a) Der Tiefgang und sein Verhältnis zur Breite T: B bzw. Tg:B ..........•.......... : . 35 b) Die Länge und ihr Verhältnis zur Breite L: B 36 c) Die Breite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2. Hauptschnittflächen, ihre Völligkeltsgrade und Schwerpunkte 38 a) Längenschnitt oder Längenplan . . . . . . . . 38 b) Die Wasserlinie (Konstruktionswasserlinie) KWL 40 c) Das Haupt· (oder Null·) Spant ~ . . . . . . 40 3. Verdrängung, ihr Völligkeitsgrad und Schwerpunkt . 42 D. Schiffsgewicht . . . . . . . . 49 111. Erste Berechnung des Schiffes 52 A. Entwurfsverfahren 52 1. Handelsschiffe . . . . . . . 53 2. Kriegsschiffe . . . . . • • . 54 B. Einfluß des Schiffsbetriebes auf den Entwurf der Handelsschiffe 54 C. Gewicht und Schwerpunkt des Schiffskörpers 68 1. Gewicht des Schiffskörpers . . . . . . 68 2. Gewichtsschwerpunkt des Schiffskörpers 75 D. Aufstellung des Kostenanschlages 77 E. Entwurf des Linienrisses 81 1. Das Entwurfnetz . . . 81 2. Die Entwurflinien . . 83 IV. Berechnung der Inhalte, Schwerpunkte und Trägheits· momente ebener, von Kurven begrenzter Flächen 88 A. Berechnung durch Aufmaß mittels Annäherungsformeln 88 1. Flächeninhalte . . . . 88 a) Simpsons Regel I . . . . . . 89 b) Simp!>ons Regel li. . . . . . 91 c) Französische oder Trapezregel 92 d) Das Verfahren von Tschibyscheff 92 2. Schwerpunkte . . . . . . . . . . . . 94 3. Inhalts· und Schwerpunktskurven . . . 96 a) Inhalte und Schwerpunkte der Spanten und Wasserlinien 97 b) Rauminhalt und Schwerpunkt der Verdrängung 97 c) Spantinhaltkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . • 99 Inhaltsverzeichnis des ersten Bandes. IX Seite 4. Trägheitsmomente . . . . . . . . . . . . 101 a) Breitenträgheitsmoment der Schwimmebene 101 b) Längenträgheitsmoment der Schwimmebene 102 B. Berechnung auf zeichnerischem Wege (graphische Integration) 109 1. Flächeninhalte . . 109 2. Statische Momente . . . . . . . . . . . . . 111 3. Trägheitsmomente . . . . . . . . . . . . . . . . ... 112 C. Berechnung auf mechanischem \Vege mit Hilfe von Meßgeräten (mechanische Integration) •... 116 1. Integration mittels Planimeter 116 2. Integration mittels Integrator . 120 3. Integraphen . . . . . . . . . 124 V. Annäherungsformeln und andere Hilfsmittel. 127 A. N ormands Annäherungsformeln . 127 1. Erläuterung der Formeln . . . 127 2. Anwendungen der Annäherungsformeln . 131 B. Bauers Annäherungsfonnein ..... . 135 C. Verlauf der Spantenskalen von Frachtschiffen . 139 D. Werte für die Berech11ung der .benetzten Oberfläche 139 1. Nach Taylor ............... . 139 2. Nach Olsen . . . . . . . ......... . 141 E. Einheitliche Behandlung der Schiffsberechnungen nach Hammar 142 Zweiter Abschnitt. Fortbewegung der Schiffe. I. Schiffswiderstand und Maschinenleistung 151 A. Allgemeines über den Schiffswiderstand . 151 1. Bewegungserscheinungen am Schiff 152 2. Entstehung des Schiffswiderstandes . . . 154 B. Berechnung des Schiffswiderstandes und der Maschinenleistung 158 1. Altere Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 2. Neuere Berechnungsmethode . . . . . . . . . . . . 163 C. Bestimmung des Schiffswiderstandes durch Modellversuche 168 1. Frondesehe Modellversuchsmethode . . 168 2. Methode von E. V. Telfer . . . . . . 173 3. Modellversuchsmethode von Föttinger 173 4. Luftwiderstand des Schiffes . . . . . . 174 5. Modellversuchsanstalten und ihre Einrichtung . 176 6. Wellenkamps Schleppverfahren 179 D. Ergebnisse von Widerstandsmessungen . 180 1. Charakteristiken der WiderstandskurYe 181 a) Bei Fahrt auf tiefem Wasser . 181 b) Bei Fahrt auf flachem Wasser . . 184 2. Fahrt in Kanälen . . . . . . . . . 185 a) Wasserspiegelabsenkung und Gefällewiderstand 185 b) Kurzstabilität . . . . . . . 188 c) Schleppversuche mit Kähnen 189 3. Fahrt auf Strömen . . 189 a) Gleitgeschwindigkeit 189 b) Schleppleistung . . 191 4. Tangentialwiderstand . 192 E. Einfluß der Schiffsform auf den Widerstand 192 1. Schärfe der Schiffsform . 192 2. Deplacementsverteilung . . 193 3. Linienführung . . . . . . 197 4. Anbauten am Schiffskörper 197
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