Denken Sie an das schönste Schiff, das Sie je gesehen oder sich vorgestellt haben, oder sagen wir, an das, das Ihre Phantasie am meisten angeregt hat. Es versteht sich von selbst, dass ein Merkmal von Schiffen, das nie aufhört zu faszinieren, der Bug ist.
Der vorderste Teil des Schiffes ist zum Teil Ästhetik und zum Teil Wissenschaft. Ihr Schiff bewegt sich in einem Medium, das im Vergleich zur Luft einen erheblichen Luftwiderstand aufweist. Dies erfordert eine Konstruktion, die den Widerstand des Schiffes möglichst gering hält. Vor allem bei Schiffen mit vollerer Form sind die Komponenten des Wellenbrecherwiderstands von Bedeutung, während Schiffe mit schlanker und stärker gekrümmter Form einen geringeren Wellenbildungswiderstand aufweisen.
Glücklicherweise können diese Faktoren durch die Art und Weise gesteuert werden, wie Wasser und Wellen mit dem Schiff bei der Einfahrt am vorderen Ende interagieren. Der Schiffsbug ist der Ort, an dem der vordere Teil des Schiffes zum ersten Mal mit dem Wasser in Berührung kommt, wenn man die Wasserlinie des Schiffes betrachtet.
Bugwelle
Wenn man sich die verschiedenen heute existierenden Schiffsbug-Designs ansieht, scheint es, dass die meisten der möglichen Formen und eine Kombination von zwei oder mehr davon ausprobiert wurden. Es sind aber auch neuere Entwürfe entstanden, und ältere, weniger gebräuchliche Entwürfe wurden nach eingehender Analyse oft mit gewissen Änderungen ausprobiert.
Im Großen und Ganzen sind einige der Bugformen:
- Der Bulbous Bow
- Ein normaler Bug ohne Bulb
- Andere Spezialbögen
Das Lot, der Clipper und der Spoon
Ein normaler Bug, wie wir ihn nennen würden, hat sich aus seinem Vorgänger entwickelt, der ein vertikaler Bug war. Der Winkel, den der Schiffsteven mit der Wasserlinie bildet, wird als Rake bezeichnet. Ein senkrechter oder ungebrochener Bug, der eine gerade Kante hat, wird als Lotbogen bezeichnet. Neben einem X-Bow oder einem Inverted Bow haben diese Bögen eine maximale Wasserlinie. Diese Länge der Wasserlinie ermöglicht eine höhere Geschwindigkeit des Schiffsrumpfes.
Bow Rakes werden in Verbindung mit Flares verwendet (Erinnerst du dich, dass ich erwähnt habe, dass du dir dein Schiff vorstellen sollst? Ich vermute, Sie werden die sich nach außen streckende Rumpfform an der Spitze nicht vergessen, das ist, was wir als Bördelung bezeichnen). Das Bördeln hat seine eigenen Vorteile, z. B. hält es das Wasser von den Decks fern und erleichtert auch die Stampfbewegungen. Durch die Aufweitung werden auch so genannte Knautschzonen geschaffen, die vor Kollisionen schützen, bevor der untergetauchte Teil mit ihm in Berührung kommt. In Bezug auf die Stabilität wird der Auftriebsmittelpunkt angehoben, was wiederum das GM erhöht – eine der Säulen der Schiffsstabilität. Traditionell werden diese Schiffe Klipper genannt.
Wie der Name schon sagt, ähnelt ein Löffelbug einem Löffel, indem er am Vorsteven und an der Deckslinie eine konkave Form aufweist. Diese Formen haben oft ein Chining und eine Krümmung an der Wasserlinie, die ihr charakteristisches Kielwasser-Muster erzeugen und den Wellenbildungswiderstand ins Spiel bringen.
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Bulbous Bow
Eine sehr vertraute Einheit in den Bugabschnitten fast aller Seefrachtschiffe und Schiffe mit volleren Formen ist der Bulbous Bow. Dieses Grundelement heutiger Schiffskonstruktionen soll eher entdeckt als erfunden worden sein. Militärische Schleppversuche in den USA zeigten, dass ein nach vorne ragendes Torpedoauslassrohr bei einem Schiffsmodell auch den Widerstand verringerte. Die ersten zivilen Schiffe wurden in den 1930er Jahren gebaut.
Bulbous Bows werden anhand ihrer eigenen Formeigenschaften untersucht, und diese könnten bei Ihren Berechnungen des Schiffswiderstands und des Antriebs auftauchen, so dass Sie einige von ihnen wie die Form des Abschnitts, die Flächenverhältnisse, die Länge des Vorsprungs und dergleichen berücksichtigen sollten.
Der Bulbous-Bug kann das Zuschlagen deines Schiffes reduzieren und den gleichen Effekt wie ein normaler Bug im ballastierten Zustand haben, wenn ein sich stark verjüngender Bulb-Abschnitt verwendet wird. Je nach Schiffsform ist auch die Bulb-Achse wichtig, da sie den Welleneinfluss bei der Einfahrt beeinflusst. Schiffe mit vollerer Form haben einen hohen Wellenbrechungswiderstand, und dieses Element, das die Vortriebseffizienz auffrisst, kann durch die Verwendung eines bauchigen Bugs mit einer sich stark nach unten verjüngenden Wasserebene erheblich reduziert werden. Diese Bögen ermöglichen auch eine bessere Energierückgewinnung durch den Propeller, da Energieverluste durch Wirbel am vorderen Ende minimiert werden.
Parabolische und zylindrische Bögen
Gelegentlich ziehen Konstrukteure in Erwägung, Schiffe mit „stumpfen“ Vorbauten zu entwerfen, im Gegensatz zur scharfen Natur des Bugteils. Hier ist der parabolische Bug, der der mathematischen Kurve, der Parabel, ähnelt.
Erinnern Sie sich an die Schulmathematik: Die halbe Nebenachse der Ellipse ist die Breite des Schiffes. Manchmal reicht es nicht aus, nur eine parabolische Form für einen Schiffsrumpf zu entwerfen, man muss auch auf die Umströmung des Rumpfes achten und ihm eine typisch abgerundete Form geben, wie ein normaler runder Kielrumpf. Parabelbögen können mit Zwiebeln kombiniert werden, um den Wellenbrechungswiderstand zu berücksichtigen, wie sie bei volleren Formen beliebt sind und heute bei Massengutfrachtern verwendet werden.
Bildhinweis: Ship Design for Efficiency and Economy
Die nächste Verwandtschaft zu diesen sind die zylindrischen Schiffsbögen, die ebenfalls für vollere Formen an der Konstruktionswasserlinie ausgelegt sind und sich ideal für den Einsatz bei voller Beladung eignen. Die zylindrischen Bögen können einen minimalen Wellenwiderstand aufweisen, wenn bei der Konstruktion auf die Stumpfheit der Form und der Stielkante bei verschiedenen Tiefgängen geachtet wird.
Der Axtbogen
Während eine Axt ihre Aufgabe erfüllt, nämlich das Schneiden von Holz, oder vielleicht etwas ähnlich Offensichtliches, hat der Schiffsbogen, der ihr ähnelt, seine eigenen charakteristischen Merkmale. Diese Form hat in der Regel einen senkrechten Steven, der mit einem langen, tiefen und schmalen vorderen Teil des Rumpfes verbunden ist, ähnlich wie eine Axt. Diese Form ermöglicht es dem Schiff, das Wasser zu durchschneiden, so dass es im Gegensatz zu einem normalen Bug leicht und mit weniger Neigung durch die Wellen fahren kann. Der untere Teil des Vorderteils des Rumpfes, der so genannte Vorderfuß, ragt nur selten aus dem Wasser heraus, so dass das Schiff auch weniger anfällig für Schläge ist.
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Auf der anderen Seite müssen bestimmte Aspekte des Manövrierens berücksichtigt werden: Ein Schiff mit einem Axe Bow benötigt mehr Ruderbewegungen, wie die Untersuchung seiner hydrodynamischen Parameter bestätigt.
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X-Bow: Die Generation der umgekehrten Bögen
Wie wäre es mit einem Design, bei dem der Bug und fast ein großer Teil des Rumpfes auf dem Kopf stehen im Vergleich zu einem normalen runden Bilgenrumpf oder einer der Rumpfformen, die man normalerweise auf Schiffen sieht? Der umgedrehte Bug ist eine Erfolgsgeschichte unter den Wiederbelebungen von Technologien, die in einer anderen Ära veraltet waren.
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Diese Rumpfformen haben den Vorteil, dass sie bei Schiffen vergleichbarer Größe eine maximale Länge der Wasserlinie zulassen, was die höchstmöglichen Rumpfgeschwindigkeiten bedeutet. Wie der Axe Bow haben diese Bögen weniger Wasserspritzer bei der Einfahrt und auch weniger Stampfbewegungen, und das Zuschlagen wird deutlich reduziert. Für die Besatzung ist dies eine sehr angenehme Erfahrung. Der Treibstoffverbrauch wird ebenfalls um einen beträchtlichen Faktor reduziert, und dieser Bug kann in mittelgroßen Wellenbereichen recht effizient betrieben werden, vor allem weil sich der größere Teil des Schiffsvolumens oberhalb und im vorderen Bereich befindet, auf den die Wellen direkt einwirken.
Diese Rumpfformen dienen auch als Decks mit Unterbringungsmöglichkeiten für das Personal. Die Anwendbarkeit dieser Entwürfe für die gleiche Verbesserung der Geschwindigkeitsverluste in der rauesten See ist jedoch ein Bereich, an dem noch gearbeitet werden muss. Abgesehen davon wurden diese Schiffe für verschiedene Anwendungen wie AHTS-Schiffe (Anchor Handling Tug Supply), seismische Schiffe, Offshore- und Rohrverlegungsschiffe, Bohrschiffe usw. eingesetzt.
Das sind die heute am häufigsten verwendeten Schiffsbugkonstruktionen. Höchstwahrscheinlich wird jedes Schiff, das Sie da draußen sehen, eines der Designs haben, über die Sie gerade gelesen haben.
Kennen Sie einige weitere hervorstechende Merkmale der verschiedenen Bugdesigns, die heute in der Praxis verwendet werden?