Schiffbau [2]

Schiffbau. Die jüngsten Fortschritte im praktischen Schiffbau, d.h. in der Konstruktion und dem Bau des Schiffsrumpfes verfolgen vornehmlich das Problem,[663] durch systematische Ausbildung der Bauteile, sowie durch praktische Raumeinteilung und Vermessung ein Maximum von Transportleistung mit den geringsten Aufwendungen für Bau, Betrieb und Unterhaltung des Schiffes zu erzielen und zugleich die Sicherheit in See im beladenen sowie im leeren Zustande zum Schutz von Personen und Gütern zu erhöhen.

Von besonderer Bedeutung wurden diese Neuerungen für den Frachtdampferbau, doch fanden dieselben auch alsbald Eingang beim Bau von transatlantischen Passagierdampfern sowie von Kriegsschiffen, bei denen die Herabsetzung des Eigengewichts des Schiffskörpers bei gleichbleibender Festigkeit der Verbandteile, sowie die Verbesserungen der Seefähigkeit und der Erhaltung der Schwimmfähigkeit bei Havarien eine wichtige Rolle spielt. – Die Begebungen zur Verringerung des Schiffskörpergewichts, sowie der Neubaukosten auf die Tonne Nutzladefähigkeit zeitigten schon frühzeitig im Frachtdampferbau eine Menge von Schiffstypen, bei welchen durch praktische von Bord zu Bord reichende geschlossene Aufbauten auf dem obersten durchlaufenden Deck, sowie durch das im Hinterschiff gebräuchliche erhöhte Quarterdeck für kleinere Frachtdampfer die Seefähigkeit sowie das Reservedeplacement erhöht und hierdurch ein größerer Maximal-Freibordtiefgang erzielt wurde. Dabei wirkten vermessungstechnische Grundsätze mit und führten diese dann zu dem wenig seefähigen Welldecker, dessen Aufbaudeck vorn auf eine Lukenlänge unterbrochen wurde, um einen größeren Vermessungsabzug zu erzielen. Mit Bezug auf Festigkeit und Seetüchtigkeit hat trotzdem der Sturmdecker sich am vorteilhaftesten erwiesen. Da ferner durch eine internationale Vermessungsregel eine Beseitigung der durch teilweise ungesunde Konstruktionen bedingten Vermessungstypen zu erwarten steht, so in man neuerdings dazu übergegangen, die Konstruktion des Schiffskörpers den besonderen Betriebsbedingungen und Ladungsarten möglichst anzupassen und hierdurch den Nutzungswert und die praktische Ausnützung der Schiffstypen für besondere Transportzwecke zu verbessern durch Vereinigung großer Ladefähigkeit mit großen Laderäumen bei beschränktem Tiefgang, durch reichliche Bemessung der Wasserballasträume für die Leerfahrt, durch Verbesserung des Lade- und Löschbetriebes durch freie Laderäume und Selbsttrimmen der Ladung. – Das im Handelsschiffbau nach dem Vorgang des Holzschiffbaus gebräuchliche Querspantensystem erfuhr mit Einführung des Doppelbodens zur Aufnahme von Wasserballast und zur Erhöhung der Sicherheit des Schiffes bei Grundberührungen insofern eine Aenderung, als für die Doppelbodenkonstruktion nach dem Vorbild des Kriegsschiffbaus das Längsspantensystem trotz der teuren Bauweise und der überreichlichen Bodenfestigkeit des Schiffsrumpfes bevorzugt wurde. (Vgl. Fig. 12, 13 und 14, Bd. 7, S. 646 und 647.) Außerhalb des Doppelbodens[664] blieb jedoch die Querspantenkonstruktion bestehen mit engräumigen niedrigen Spanten in Verbindung mit Decksbalken in den einzelnen Decks auf jedem einzelnen oder jedem zweiten Spant und Reihen von Decksstützen an jedem Balken. Gegen den Wasserdruck und seitliche lokale Beanspruchung im Hafenverkehr wurden die Außenhaut und die sie versteifenden Querspanten durch Seitenstringer und in den Decks durch Deckstringer, sowie im Raum teilweise durch Raumbalken in größeren Abständen verstärkt Da man mit Zunahme der Schiffsgrößen in den Maschinen- und Kesselräumen für die fortfallenden Raumbalken Rahmenspanten einführte (Fig. 14, Bd. 7, S. 647), so ersetzte man auch in den Laderäumen die sperrigen Raumbalken vielfach durch Rahmenspanten zur Sicherung der Querfestigkeit [2], [4], [5]. Dieses Bausystem behinderte jedoch den Lade- und Löschbetrieb und erschwerte die Stauung sperriger Ladungen. Da man die Deckstützen zur Versteifung der mit Ladung belasteten Decks nicht entbehren konnte, ging man, nach dem Vorgang von Alfred Holt in Liverpool (1900) dazu über, die Decksbalken durch starke Unterzüge abzustützen und unter diesen eine geringe Zahl starke Decksstützen anzuordnen (s. Fig. 1 und 2; [4], [6]). Zu gleicher Zeit verschwinden die den Laderaum behindernden Rahmenspanten und die in den Raum hineinragenden Seitenstringer, und wird die Querfestigkeit und Stützung der Außenhaut durch das System der Hochspanten teilweise in Verbindung mit einer stärkeren Außenhaut erzielt (Fig. 2). Bei weiterer Verstärkung der Spantprofile können sogar nach den Bauvorschriften der englischen Klassifikationsgesellschaften auch die Seitenstringer in Fortfall kommen, wodurch ein weiteres Hindernis in den Laderäumen beseitigt wird [4], [6], [8]. Nur in den Maschinen- und Kesselräumen wendet man bei dem durchgehenden Hochspantensystem Rahmenspanten und Seitenstringer auch ferner an; desgleichen bei großen, aufbautenreichen Passagierdampfern, deren Laderäume meist nicht voll ausgenutzt werden können, wegen mangelnder Gewichtsladefähigkeit. Fig. 2 zeigt mit Bezug auf eine billige Bauweise insofern besondere Vorzüge, als der Innenboden gerade bis zur Außenhaut durchgeführt ist, so daß die auf demselben sich ansetzenden Querspanten nicht gebogen zu werden brauchen. Im Vor- und Hinterschiff, wo die Querspanten nicht nur gebogen, sondern auch geschmiegt werden müssen, wird das alte Querspantensystem aus niedrigen Spanten mit abstützenden[665] Seitenstringern beibehalten. Das Hochspantensystem führte dann schließlich zum Bau von großen Frachtdampfern bis zu 29'6'' Seitenhöhe, deren Spanten unterhalb des Oberdecks durch keinerlei Decksbalken versteift wurden (Fig. 3, [4]). Dasselbe Konstruktionssystem zeigt Fig. 4, welches einen Frachtdampfer mit seitlichen Wasserballasträumen nach der Bauweise Mac Glashan wiedergibt. Der Innenboden ist wie bei den Kriegsschiffen bis zum Hauptdeck hinaufgeführt und bildet derselbe in Verbindung mit den Stützplatten und Längsspanten nicht nur einen soliden Längs- und Querverband, sondern bietet auch die Möglichkeit, eine größere Menge Wasserballast aufzunehmen, und zwar mit einer hohen Schwergewichtslage, welche für die Seetüchtigkeit des Schiffes günstiger ist als bei Lage des Wasserballastes allein im Doppelboden. Das System Mac Glashan besitzt jedoch den Nachteil einer schweren und teuren Bauweise und konnte sich daher nicht einbürgern [4], [5].

Während alle diese Konstruktionen einen freien und geräumigen Laderaum im Rahmen der üblichen Schiffskonstruktionen erreichen, ging man nach Einführung des Transports von Massengütern dazu über, den Lade- und Löschbetrieb derselben durch hierfür günstigere Hauptspantsformen zu erleichtern. Der erste nach diesem Gesichtspunkt konstruierte Sondertyp war der Turmdecker von Doxford in Sunderland (Fig. 5 und 6). Derselbe ist ein reines Eindeckschiff, dessen Oberdeck mit der Außenhaut zusammenhängt und oben nach innen in S-Form geführt ist. Wegen dieser doppelten Krümmung und wegen seines graden Deckstraks parallel dem Kiel zeigt der Schiffsrumpf hohe Längsfestigkeit. Die hohen, die lukenbegrenzenden Seitenwände des mittleren Aufbaus, des sogenannten »trunks«, sichern dem Deck eine solide Versteifung gegen Knickbeanspruchung, so daß die Raumstützen an Zahl eingeschränkt oder wie in Fig. 6 ganz entbehrt werden können. In diesem Falle sind Rahmenspanten erforderlich. Wegen der oben nach innen gezogenen Spantformen und der Anordnung eines hohen Trunks eignet sich der Turmdecker vorzüglich für Schüttladung, da diese sich selbsttätig lagern und[666] trimmen kann und die hohen Trunks als Nachfüllbehälter beim Setzen der Ladung von Wert sind, so daß ein Ueberschießen der Ladung beim Rollen des Schiffes in See ausgeschlossen ist. Da ferner die Länge der Luken mit Bezug auf die Aufrechterhaltung des Querverbandes sehr groß gewählt werden kann, sind die Laderäume für den Lade- und Löschbetrieb bequem zugänglich. Die Turmdeckschiffe zeichnen sich ferner durch einen leichten Schiffskörper und günstige Schiffsvermessung aus und fanden daher schnellen Eingang. Ihr Nachteil besteht in der schnell abnehmenden Stabilität bei Neigungen des Schiffes im Seegang wegen der oben stark eingezogenen Schiffswand, da die Tiefladelinie anfänglich dicht unter der Rundung des Hafendecks lag. Da infolge dieses Umstandes eine größere Zahl von Turmdeckern durch Kentern verloren gingen, wurde eine Beschränkung des Freibordtiefganges angeordnet, wodurch die Vorzüge dieses Schiffstyps zum Teil hinfällig wurden [1], [4], [5], [6].

Der Trunkdecker von Ropner (Fig. 7) ist nach ähnlichen Grundsätzen gebaut; das Oberdeck ist jedoch nicht gerundet und besitzt normale Schiffsform, wodurch die Stabilität nicht beeinträchtigt wird. Dagegen muß die Ladung zum Teil in die oberen Ecken getrimmt werden. Die neuesten Konstruktionen des Trunkdeckers weilen neben dem Trunk einen Wasserballasttank auf, wodurch die Wasserballastmenge vermehrt und die Schwerpunktslage des gesamten Ballastes günstiger ausfällt. Die Mängel des Trunkdeckers sind in dem Cantilener-System von Dixon und Harroway dadurch beseitigt (Fig. 8 und 9), daß unterhalb des Oberdecks zwischen diesem und der Außenhaut eine Schrägwand wasserdicht eingebaut ist, welche das Selbsttrimmen der Ladung erleichtert und zugleich das Oberdeck abstützt, so daß Deckstützen entbehrt werden können. Der für Ladung unbenutzbare Dreiecksraum wird zur Aufnahme von Wasserballast verwendet. Eine Kombination des Mac-Glashan- und des Cantilener-Systems stellen die amerikanischen Erzdampfer auf den großen Seen dar, bei welchen ein freier Laderaum zum Löschen des Erzes mittels Greiser bedingt ist (Fig. 10) [4], [5], [9].

Die Konstruktion der Frachtdampfer als Selbsttrimmer hat ferner die Grundlage für den Bau von Petroleum- und Oeltankdampfern gegeben, da die mittleren hohen Trunks ein Ueberschießen der flüssigen Ladung verhindern und zugleich als Expansions- bezw. Kontraktionstanks von großer Bedeutung sind, um der Ausdehnung, bezw. der Zusammenziehung der Ladung bei Temperaturwechsel Rechnung zu tragen. Die Bauweise der Tankdampfer erfordert jedoch ferner besondere Fertigkeit der Verbände und Güte der Arbeitsausführung, da bei der leichten Beweglichkeit der Ladung beim Rollen des Schiffes in See gefährliche Stoßkräfte auftreten können. Ein Mittellängsschott sowie zahlreiche gut versteifte Querschotte sind daher unentbehrlich. Auch die Außenhaut bedarf zwischen den einzelnen Querspanten starker Rahmenspanten, da Raumbalken mit ihrer an Nietenzahl unzureichenden Verbindung mit den Querspanten dem Flüssigkeitsdruck nicht gewachsen sind. Ueberhaupt beansprucht die flüssige Ladung am meisten die Nietverbindung und muß diese daher besonders sorgfältig durchgeführt werden. Die Nieten erhalten leicht Zugspannung, so daß die Köpfe abspringen oder die Nietschäfte sich dehnen und lose werden. Die Zahl der Nieten muß daher bei allen Nietverbindungen vermehrt werden, d.h. die Nietentfernung wird enger gewählt, 3–3,5 d; diese enge Nietstellung wird überdies notwendig, um ein öldichtes Werk sicherzustellen [1], [2], [3], [7].

Neben dieser Ausbildung der Frachtdampfertypen für Massengüter ist jedoch ständig das Streben wach geblieben, durch Vervollkommnung der Schiffsverbände eine günstigere Materialverteilung zur Aufnahme der Zug- und Druckspannungen, sowie der Schubspannungen anzustreben und damit eine Herabsetzung des Schiffskörpergewichts herbeizuführen. In dieser Beziehung brachte 1908 die Bauweise nach dem Längsspantensystem von Isherwood einen merklichen Umschwung (vgl. Fig. 11 und 12). Bei dieser Bauweise wird der Querverband außer den Querschotten durch ein System weiträumig angeordneter Rahmenspanten in Verbindung mit ebenso gebauten Decksbalken hergestellt, während zur Stützung der Außenhaut sowie der Deckbeplattung von Querschott zu Querschott längsschiffs durchlaufende und mit diesen durch Stützbleche verbundene Bulbprofile in etwa 1 m Abstand voneinander vorgesehen sind (Fig. 11 und 12). Da die Rahmenspanten als Ganzes innerhalb der Schiffswandung-Außenhaut und der Decks herumgeführt sind, sind Deckstützen entbehrlich; nur bei Vieldeckern sind dieselben vorgesehen (Fig. 12). Die längsschiffs laufenden Versteifungen der Außenhaut, des Innenbodens und der Decks wirken nicht nur als Längsverbandteile im Querschnitt, sondern machen vornehmlich die durchgehenden Beplattungen[667] in möglichst großem Umfang knickfest zwischen den Querverbandteilen, so daß die Plattendicke der Außenhaut und andrer Längsverbandteile wesentlich herabgesetzt werden kann, was zu großer Gewichtsersparnis führt. Die Längsbänder dürfen aber auf den Beplattungen nicht weiter voneinander sitzen als etwa die 40–50fache Dicke der Beplattung. Die Gewichtsersparnis beträgt etwa 8 bis 10% vom Stahlgewicht des Schiffsrumpfes und bringt bei Frachtdampfern eine Erhöhung der Ladefähigkeit um 2–3%. Der nutzbare Rauminhalt des Laderaums wird freilich durch die Rahmenspanten beeinträchtigt. Für Tankdampfer ist jedoch das Isherwood-System besonders geeignet, da alle Beplattungen solider versteift sind und die Nietverbindungen entlastet werden. Das Isherwood-System hat nicht nur für Frachtdampfer und im besonderen auch für die großen amerikanischen Erzdampfer allgemeine Verbreitung gefunden, es wurde auch beim Bau eines transatlantischen Passagierdampfers von 500 Fuß Länge benützt und hat schließlich auch in etwas geänderter Form beim Kriegsschiffbau bereits Eingang gefunden. [5]–[8], [10]. Neben diesen einschneidenden Verbesserungen im Bau des Schiffsrumpfes mit Bezug auf Erhöhung der Festigkeit desselben als Träger gehen Fortschritte in der Ausführung der einzelnen Verbandteile Hand in Hand, welche dahin zielen, an Gewicht zu sparen und die Baukosten herabzusetzen. Hierher gehören das Fallenlassen der Warmbearbeitung, wo irgend angängig, der Ersatz von Versteifungswinkeln durch Börtelung des Plattenrandes für Schottversteifungen, Stützbleche u.s.w. Besonderes Augenmerk wird ferner auf die lokale Inanspruchnahme der Verbandteile gerichtet für die hohen Beanspruchungen des Schiffsrumpfes im Dock, für Geschützunterbauten u. dergl., so daß auch hierfür Spezialkonstruktionen sich herausgebildet haben [7], [3].

Der Bau der transatlantischen Schnelldampfer hat infolge des Untergangs des White Star Liners »Titanic« nach Kollision mit einem Eisberg weitere Verbesserungen erfahren, die dahin zielen, die Schwimmfähigkeit des Schiffes bei schweren Havarien aufrecht zu erhalten. Dieselben sind in dem Anfang 1914 bekannt gegebenen »Internationalen Vertrag zum Schütze des menschlichen Lebens auf See« festgelegt und erstrecken sich bezüglich des Baus des Schiffsrumpfes auf eine Verbesserung der Schotteinteilung, auf die Bauart und Prüfung der Schotte und auf die Einführung von Feuerschotten zur Einschränkung von Bränden an Bord. Vorher waren bereits die Hamburg-Amerika-Linie und die White-Star-Linie bei ihren jüngsten Umbauten (»Imperator« und »Britannic«) dazu übergegangen, innerhalb der Maschinen- und Kesselräume eine wasserdichte Innenhaut nach der Bauart Mac Glashan einzuführen, dieselbe reicht vom Doppelboden bis über die beladene Wasserlinie und soll bei Zerstörung der Außenhaut durch Kollision ein Ueberfluten der Maschinen- und Heizräume verhindern. Diese Konstruktion bildet zugleich einen sicheren Querverband. Auch ist der bei den Schnelldampfern im Vorschiff übliche Tunnel für den Verkehr der Heizer von den Kesselräumen zu ihren Wohnräumen im Vorschiff im vorderen Teil gekürzt worden und mit dem vordersten Heizraum durch eine wasserdichte Schleuse verbunden. Auch sind die Querschotte im Vorschiff neuerdings höher nach oben geführt worden, da bei der »Titanic« diese Schotte bei der bedeutenden vorderlichen Tiefertauchung nach der Kollision unter Wasser kamen und ihren Zweck nicht mehr erfüllten. Es stehen daher für den Bau der transatlantischen Dampfer weitere Fortschritte zu erwarten, um die Sicherheit der Schiffe in Seegefahr weiter zu erhöhen.

Literatur: [1] Thomas Walton, Steel Ships, London 1908. – [2] A. Campbell Holms,[668] Practical shipbuilding, London 1908. – [3] J.H. Biles, The Design and Construction of ships, London 1908. – [4] J. Foster King, Structural development in British merchant ships, Engineering, Juli 1907. – [5] S.J.T. Thearle Fifty Years' Development in mercantile ship construction, Engineering, Juli 1911. – [6] Nauticus, Der moderne Frachtdampfer in Konstruktion und Betrieb, Berlin 1911. – [7] F. Pietzker, Festigkeit der Schiffe, Berlin 1911. – [8] Lienau, Materialspannungen in den Längsverbänden stählerner Frachtdampfer, Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft, Berlin 1913. – [9] F.E. Kirby & A.P. Rankin, Shipping on the great lakes, Engineering, Juli 1911. – [10] J.W. Isherwood, A new System of ship construction, Engineering, Juni 1908.

T. Schwarz.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5 und 6.

Fig. 7.

Fig. 8 und 9.

Fig. 10.

Fig. 11.

Fig. 12.