Der Begriff „Schiff“ umfasst jede Art von Wasserfahrzeug, einschließlich Nichtverdrängerfahrzeuge, WIG-Fahrzeuge und Wasserflugzeuge, die als Transportmittel auf dem Wasser verwendet werden oder verwendet werden können. Die wichtigsten Elemente der Schiffbaukunst sind:
HydrostatikBearbeiten
Die Hydrostatik befasst sich mit den Bedingungen, denen das Schiff ausgesetzt ist, während es im Wasser ruht, und mit seiner Fähigkeit, schwimmfähig zu bleiben. Dazu gehören die Berechnung des Auftriebs, der Verdrängung und anderer hydrostatischer Eigenschaften wie Trimm (Maß für die Längsneigung des Schiffes) und Stabilität (die Fähigkeit eines Schiffes, sich wieder aufzurichten, nachdem es durch Wind, See oder Belastung geneigt wurde).
HydrodynamikBearbeiten
Die Hydrodynamik befasst sich mit der Strömung des Wassers um den Schiffsrumpf, den Bug und das Heck und über Körper wie Propellerblätter oder Ruder oder durch Strahlrudertunnel. Widerstand – Widerstand gegen die Bewegung im Wasser, der in erster Linie durch die Wasserumströmung des Schiffsrumpfes verursacht wird. Antrieb – Bewegung des Schiffes durch das Wasser mit Hilfe von Propellern, Strahlrudern, Wasserdüsen, Segeln usw. Es gibt hauptsächlich Verbrennungsmotoren. Einige Schiffe sind elektrisch angetrieben mit Kern-oder Solarenergie.Ship Bewegungen – beinhaltet Bewegungen des Schiffes im Seeweg und seine Reaktionen auf Wellen und Wind.Steuerbarkeit (Manövrieren) – beinhaltet die Steuerung und Beibehaltung Position und Richtung des Schiffes.
Auftrieb und StabilitätBearbeiten
Während ein Schwimmkörper auf einer flüssigen Oberfläche 6 Freiheitsgrade in seinen Bewegungen hat, werden diese entweder in Rotation oder Translation unterteilt.
- Die Translation nach vorne und hinten wird als Schwall bezeichnet.
- Querverschiebung wird als Schwanken bezeichnet.
- Vertikalverschiebung wird als Heben bezeichnet.
- Die Rotation um eine Querachse wird als Trimm oder Pitch bezeichnet.
- Die Rotation um eine Vorder- und Hinterachse wird als Krängung oder Roll bezeichnet.
- Die Drehung um eine vertikale Achse wird als Gieren bezeichnet.
Längsstabilität für Längsneigungen, die Stabilität hängt vom Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Längs-Meta-Zentrum ab. Mit anderen Worten, die Basis, auf der das Schiff seinen Schwerpunkt beibehält, ist sein Abstand, der sowohl vom hinteren als auch vom vorderen Teil des Schiffes gleich weit entfernt ist.
Während ein Körper auf einer flüssigen Oberfläche schwimmt, ist er immer noch der Schwerkraft ausgesetzt, die auf ihn herabdrückt. Um schwimmfähig zu bleiben und nicht zu sinken, wirkt eine entgegengesetzte Kraft auf den Körper, der hydrostatische Druck. Die auf den Körper wirkenden Kräfte müssen gleich groß sein und die gleiche Bewegungsrichtung haben, damit der Körper im Gleichgewicht bleibt. Diese Beschreibung des Gleichgewichts ist nur gegeben, wenn sich ein frei schwimmender Körper in ruhigem Wasser befindet. Unter anderen Bedingungen verschiebt sich die Größe dieser Kräfte drastisch, was zu einer schwankenden Bewegung des Körpers führt.
Die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht des Körpers, mit anderen Worten, die Masse des Körpers ist gleich der Masse des vom Körper verdrängten Wassers. Dadurch wird dem Körper eine Aufwärtskraft in Höhe der Oberfläche mal der verdrängten Fläche hinzugefügt, um ein Gleichgewicht zwischen der Oberfläche des Körpers und der Wasseroberfläche herzustellen.
Die Stabilität eines Schiffes ist unter den meisten Bedingungen in der Lage, jede Form von Beschränkung oder Widerstand zu überwinden, die in rauer See auftritt; allerdings haben Schiffe unerwünschte Roll-Eigenschaften, wenn das Gleichgewicht der Schwingungen beim Rollen doppelt so groß ist wie das der Schwingungen beim Heben, wodurch das Schiff kentern kann.
StrukturenBearbeiten
Strukturen umfasst die Auswahl des Konstruktionsmaterials, die strukturelle Analyse der globalen und lokalen Festigkeit des Schiffes, die Schwingungen der strukturellen Komponenten und die strukturellen Reaktionen des Schiffes bei Bewegungen im Seegang. Je nach Schiffstyp variieren die Struktur und die Konstruktion in Bezug auf das zu verwendende Material und die Menge des Materials. Einige Schiffe bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die überwiegende Mehrheit jedoch aus Stahl mit eventuell etwas Aluminium in den Aufbauten. Die gesamte Struktur des Schiffes besteht aus rechteckigen Paneelen, die an vier Kanten von Stahlplatten getragen werden. Auf einer großen Fläche zusammengefügt, bilden die Grillages den Schiffsrumpf, das Deck und die Schotten, während sie gleichzeitig die Spanten gegenseitig stützen. Obwohl die Struktur des Schiffes stabil genug ist, um sich selbst zusammenzuhalten, ist die Hauptkraft, die es zu überwinden hat, die Längsbiegung, die eine Belastung für den Rumpf darstellt; die Struktur muss so konzipiert sein, dass das Material so weit wie möglich nach vorne und hinten verlagert wird. Die wichtigsten Längselemente sind das Deck, die Außenhaut und der Innenboden, die alle in Form von Gitterrosten ausgeführt sind, sowie zusätzliche Längsverstrebungen zu diesen. Die Abmessungen des Schiffes sind so gewählt, dass genügend Abstand zwischen den Versteifungen besteht, um ein Ausbeulen zu verhindern. Kriegsschiffe haben ein Längsversteifungssystem verwendet, das viele moderne Handelsschiffe übernommen haben. Dieses System war bei frühen Handelsschiffen wie der SS Great Eastern weit verbreitet, wurde aber später durch eine Querversteifung ersetzt, ein anderes Konzept für die Konstruktion von Schiffsrümpfen, das sich als praktischer erwies. Dieses System wurde später aufgrund seiner Beliebtheit auch auf modernen Schiffen wie Tankern eingesetzt und wurde dann als Isherwood-System bezeichnet. Die Anordnung des Isherwood-Systems besteht darin, dass die Decks sowohl an der Seite als auch am Boden durch Längsträger versteift werden, die so weit voneinander entfernt sind, dass sie den gleichen Abstand wie die Spanten und Balken haben. Dieses System funktioniert, indem die Querträger, die die Längsträger stützen, in einem Abstand von etwa 3 oder 4 Metern angeordnet werden. Durch den großen Abstand wird die erforderliche Querfestigkeit erreicht, indem die Kraft, die die Schotten aufbringen, verlagert wird.
AnordnungenBearbeiten
Anordnungen umfassen Konzeptdesign, Layout und Zugang, Brandschutz, Raumaufteilung, Ergonomie und Kapazität.
KonstruktionBearbeiten
Die Konstruktion hängt vom verwendeten Material ab. Bei der Verwendung von Stahl oder Aluminium werden die Bleche und Profile nach dem Walzen, Markieren, Schneiden und Biegen entsprechend den Konstruktionszeichnungen oder Modellen geschweißt und anschließend montiert und in Betrieb genommen. Bei anderen Materialien wie faserverstärktem Kunststoff und glasfaserverstärktem Kunststoff werden andere Verbindungstechniken eingesetzt. Der Bauprozess wird sorgfältig durchdacht, wobei alle Faktoren wie Sicherheit, Festigkeit der Struktur, Hydrodynamik und Schiffsanordnung berücksichtigt werden. Jeder berücksichtigte Faktor stellt eine neue Option für die zu berücksichtigenden Materialien und die Ausrichtung des Schiffes dar. Bei der Betrachtung der Festigkeit der Struktur werden die Auswirkungen von Schiffskollisionen in der Weise berücksichtigt, dass die Schiffsstruktur verändert wird. Daher werden die Materialeigenschaften sorgfältig berücksichtigt, da das auf dem getroffenen Schiff aufgebrachte Material elastische Eigenschaften hat. Die vom getroffenen Schiff absorbierte Energie wird dann in die entgegengesetzte Richtung abgelenkt, so dass beide Schiffe den Prozess des Abprallens durchlaufen, um weitere Schäden zu verhindern.
