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Linien

In diesem Kapitel möchte ich die Verbindung der einzelnen Kriterien darstellen bzw. die Vorgehensweise, mit der man zu einem gelungenen Entwurf kommt. Dazu zunächst einige Erklärungen zum so genannten Linienriss (Bild 17). Zur Darstellung der Schiffsform zerschneidet man den Schiffskörper in ein System ebener Flächen. Die Schnittebenen werden so gelegt, dass sich die Begrenzungslinien des Schiffskörpers als Kurven in den jeweils nach ihnen benannten Rissen und als Geraden in den anderen abzeichnen. Dabei braucht, bedingt durch die Symmetrie zur Mitschiffsebene, jeweils nur eine Hälfte des Schiffskörpers dargestellt zu werden. Die dabei im Linienriss entstehenden Risse werden folgendermaßen benannt:

1983_mjkonstr_29Längsriss
Er zeigt die Außenkonturen des Schiffes in der Mittschiffsebene, da er senkrecht in der Längsrichtung des Schiffskörpers angelegt ist. Außerdem enthält dieser Riss in gleichen Abständen voneinander liegende zu ihm parallele Schnitte.

Wasserlinienriss
Die Wasserlinienkonturen entstehen durch Schnitte, die bei normaler Schwimmlage des Schiffes in gleichen Abständen parallel zum Wasserspiegel gelegt werden. Sie stellen somit die Begrenzungslinien des Schiffskörpers in horizontalen Ebenen dar.

Spantenriss
Die Konturen der Konstruktionsspanten entstehen, wenn man den Schiffskörper rechtwinklig zur Basisebene senkrecht schneidet. Die Konstruktionsspanten teilen die Schiffslänge zwischen den Loten in eine gerade Anzahl gleicher Teile auf. Dabei beginnt die Zählweise der Spanten immer am Heck des Schiffes. Für ein 127 cm langes M-Boot ist eine Einteilung in 10 Spanten mit einem Spantabstand von 12,5 cm sinnvoll, mit 2 cm Überstand am Bug.

Sentenriss (nicht in Bild 17)
Die Senten entstehen durch Schnitte, die die Mitschiffsebene unter passend zu wählendem Winkel gerade schneiden. Dabei werden die Winkel im Allgemeinen so fest- gelegt, dass sie die Konstruktionsspanten möglichst senkrecht schneiden. Dies liefert später die größte Kontrollmöglichkeit, um Ungenauigkeiten im Linienriss festzustellen.

1983_mjkonstr_31Wenden wir uns nach diesen grundsätzlichen Erklärungen nun wieder unserem eigentlichen Anliegen zu und betrachten zunächst den Längsriss und hier besonders den Schnitt durch Mitte Schiff, also die äußeren Konturen in der Seitenansicht (Bild 18). Um einen möglichst geringen Wellenwiderstand am Bug zu erhalten, sollte der Eintrittswinkel klein gehalten werden. Ausgehend vom Schnittpunkt von Seitenansicht und Konstruktionswasserlinie sind Werte von 5°-8° hier durchaus zu erreichen. Um trotzdem im Bereich der Spanten 10 und 9 (M-Boot) möglichst viel Verdrängung zu konzentrieren, damit die für die Gleitfahrt notwendige gestreckte Verdrängungsverteilung sowie günstige Wendeeigenschaften erreicht werden, ist hier ein Radial-Spant (Spant 10) mit anschließendem Übergang zum U-Spant (Spant 9) angebracht. Den größten Tiefgang sollte man im Bereich des Hauptspantes erreichen, das ist der Spant mit der größten Fläche und meist auch größten Breite. Je nach Verdrängung variiert der Tiefgang bei einem M-Boot zwischen 4 und 6 cm. Weiterhin sollte der Hauptspant bei etwa 60 % von vorne liegen. Dies garantiert eine möglichst große laminare Anlaufstrecke (siehe Kapitel Reibungswiderstand) sowie eine ausreichend große Längsstabilität, da der Verdrängungsschwerpunkt meist in der Nähe des Hauptspantes zu finden ist und damit weit genug zurückliegt (siehe Kapitel VSP, Längsstabilität). Vom Hauptspant aus sollte die Linie der Seitenansicht so hochgezogen werden, dass ein Kompromiss gefunden wird zwischen noch guten Gleiteigenschaften und einer geringen benetzten Oberfläche. Dabei bringt man die Konstruktionswasserlinie schon etwa 5-8 cm vor dem Spiegel mit der Seitenansicht zum Schnitt (M-Boot) mit dem Effekt, dass sich bei leichtem Wind und geringer Geschwindigkeit durch weniger eingetauchte Schiffsfläche die benetzte Oberfläche verringert. Bei stärkerem Wind und größerer Bootsgeschwindigkeit wird das Wasser jedoch durch die größer werdende Heckwelle am Rumpfende hochgezogen. Als Folge stellt sich eben die gleiche Wellenbildende Länge ein wie bei einem Schiff, das von vorne herein die gesamte mögliche Wasserlinienlänge ausnutzt. Die hier vorgeschlagene Konstruktionsmöglichkeit bringt vor allen Dingen dann Vorteile, wenn man ein Boot für alle möglichen Wetterbedingungen wünscht. Der Ausfallwinkel würde bei dieser Konstruktion zwischen 8° bis 12° liegen, je nach Tiefgang von dem man ausgehen kann. Bei einem reinen Gleitboot ist es durchaus sinnvoll, den Ausfallwinkel so weit wie möglich zu reduzieren, in keinem Fall sollte jedoch die obere Grenze von 15° Ausfallwinkel überschritten werden, um Strömungsablösung der unter dem Schiffsboden vorbei streichenden Strömung zu vermeiden.

1983_mjkonstr_30Diese 15° stellen ohnehin einen wichtigen Grenzwert dar, der auch im Wasserlinienriss zu beachten ist (Bild 19). Ausgehend von der größten Breite der Jacht sollte die Einschnürung zum Heck hin diese 15° nicht überschreiten, es sei denn, man will bewusst ein ausgesprochen breites Schiff konstruieren und überschreitet dieses Winkelmaß dann, um die Nachteile, die sich aus dem sonst zwangsläufig zu breiten Heck ergeben, zu vermeiden, wie zum Beispiel starke Luvgierigkeit. Setzt man sich allerdings diese 15° als Grenze und achtet des weiteren auf ausgeglichene Segeleigenschaften, so ergeben sich Längen- zu Breiten-Verhältnisse, deren kleinster Wert bei einem L/B von ungefähr 4 liegt. Für ein M-Boot ergäbe sich damit eine Breite von etwa 30 cm und für den Einfallwinkel am Bug ergibt sich bei ausreichend großer Zurücknahme der maximalen Breite automatisch ein günstiger Wert, solange man auf einen gleichmäßig gestrakten Verlauf achtet.

1983_mjkonstr_35Verfolgen wir nun den Spantenriss vom Bug zum Heck; dabei sei wiederum eine 10er Einteilung zu Grunde gelegt. Der Spant 10 bzw. 9 ½ als Zwischenspant sollte, wie schon erwähnt, ein Radial-Spant sein mit anschließendem Übergang zum U-Spant bei den Spanten 9 und 8. Der Schnittpunkt der Konstruktionswasserlinie mit dem jeweiligen Spant liegt dabei je nach gewähltem Eintrittswinkel (siehe oben) etwa auf dem halben Viertelkreis (Bild 20). Beginnend mit dem Spant 8 bis zum Hauptspant, sollte die Spantform dann in die Trapezform übergehen. Dabei ist vor allen Dingen darauf zu achten, dass der obere Knick des Trapezspantes auch oberhalb der Konstruktionswasserlinie liegt, da die Trapezspantform sonst ihre Wirksamkeit verlöre. Wie ausgeprägt man die Knicke des Trapez Spantes gestaltet und wo man sie genau platziert, lässt sich allgemeingültig kaum beschreiben, da dies unter anderem vom Breiten- zu Tiefgangs-Verhältnis, vom Freibord und noch einer Reihe anderer Faktoren abhängig ist. Bei der Konstruktion einer Jacht mit dem Schwergewicht auf guten Gleiteigenschaften wird man sich zur weiteren Verbesserung des möglichen dynamischen Auftriebs eher der U-Spantform annähern und bei einer reinen Leichtwetterjacht wäre, wie schon gesagt, der Radial-Spant die günstigste Spantform.

Vom Hauptspant aus, der nach Möglichkeit der Spant 4 sein sollte, verringert sich die Spantfläche wieder unter Berücksichtigung der erwähnten Grenzausfallwinkel. Der Spant 0 oder auch Spiegel nimmt wieder U-Spantform an, dabei ist es zur Erzielung guter Gleiteigenschaften besonders günstig, den ebenen Boden des Trapezspantes bis zum Heck durchzuziehen.

1983_mjkonstr_32Im Laufe der Verdrängungsschwerpunktsberechnungen für das gekrängte Schiff hat sich bei meiner M-Jacht eine wichtige Abweichung von der bisher bei Modellsegeljachten vielfach üblichen Heckspantkonstruktion ergeben. Dies bezieht sich auf die Fortführung der einfallenden Spantform vom Hauptspant bis zum Heck. Beim Hauptspant ist diese Verjüngung der Spantkontur zum Deck hin durchaus sinnvoll. Es ergeben sich kaum hydrodynamische Nachteile, jedoch der große Vorteil einer geringeren Gefährdung der oft sehr empfindlichen Deckskante. Die sich bei dieser Art der Konstruktion für den Heckspant ergebende Spantform führt aber zu einem unnötig großen Verdrängungszuwachs bei Krängung mit der Folge erhöhter Luvgierigkeit. Diese zusätzliche Verdrängung bezieht sich auf die in Bild 21 schraffiert dargestellte Spantfläche. Der Spant a zeigt die übliche Bauweise und der Spant b die verbesserte Ausführung. Den hydrodynamischen Vorteil eines breiten Heckspantbodens bei großer Geschwindigkeit verschenkt man dabei nicht, da zu diesem Fahrtzustand ohnehin eine recht große Heckwelle sowie eine starke achterliche Vertrimmung gehört mit entsprechend angehobenem Strömungsverlauf.

Um weitere Orientierungs- und Vergleichsmöglichkeiten zu geben, möchte ich abschließend noch verschiedene Maße und Verhältniswerte der von mir konstruierten M-Jacht angeben (Tabelle 2).

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Die in diesem Kapitel beschriebenen Überlegungen und Konstruktionsmöglichkeiten resultieren letztlich aus den in den vorhergehenden Kapiteln erklärten Grundlagen für den Bau einer Modellsegeljacht bzw. gelten zum größten Teil auch für eine große Jacht, die nur unter hydrodynamisch günstigen Gesichtspunkten gebaut werden konnte. In den nächsten Folgen werde ich dann noch auf die Kielflosse und die Segel speziell unter Modellgesichtspunkten eingehen. Für Fragen oder sonstige Anregungen stehe ich gern zur Verfügung. G. Mentges