03.12.2013

Auslegung nach German Lloyd (GL) Richtlinien

Da ich von anderen Projekten erfahren habe, dass fehlende genaue Massenberechnungen immer wieder zu bösen Überraschungen und viel Nacharbeit führen, habe ich mich entschlossen schon im Vorfeld, wo die Dimensionen relativ festliegen, die Masse der Aluminiumstruktur nach den Auslegungskriteren des GL so gut wie möglich abzuschätzen.

Und natürlich kam es wie es kommen musste: Die Annahmen für die Hüllenstruktur in der ersten Abschätzung waren etwa 20% oder 3 Tonnen zu gering. Das bedeutet im Klartext, dass sich meine Simulationen alle auf eine Gesamtverdrängung von 36t beziehen werden. Dies herauszufinden war das Ziel dieser Berechnung, so dass das Vorhgehen als voller Erfolg gewertet werden muss. Ich vermeide somit einen Haufen Simulationen, die dann doch nur von begrenzter Aussagekraft sind. Ziel wird es sein, diese Masse durch genauere Rechnungen noch etwas zu reduzieren. Zum Beispiel habe ich keine Aussparungen in den Spanten berücksichtigt, die aber durchaus möglich sind.

Anfangs bin ich von den Auslegungsrichtlinien nach Gerr (vgl. Gerr, Dave: The Elements of Boat Strength for Builders, Designers and Owner) ausgegangen, was zur Orientierung auch ganz sinnvoll ist. Allerdings scheinen die Regeln eher auf Arbeitsboote, denn auf Yachten abzuzielen. Darüber hinaus beruht seine Auslegung nicht sichtbar auf nachvollziehbaren Lastannahmen. Hinzu kam, dass die Auslegung im Vergleich zu anderen Schiffen zu schwer gewesen wäre und etwa 2 Tonnen schwerer als nach GL.

Daher habe ich die Richtlinien nach GL für Yachten bis 24m herangezogen, die zwar gegenüber den GL Richtlinien für "Special Craft", zu denen größere Katamarane zählen, vereinfacht sind, aber trotzdem das ingenieursmäßige Konzept der Lastannahmen für die strukturelle Auslegung beibehält. Das Brückendeck muss ich dabei konkret nachgerechntet werden, was ich bisher nicht getan habe. Für die Massenberechnung habe ich mich auf Erfahrungswerte eines vergleichbaren Designs bezogen und einen Zuschlag berücksichtigt.

Was mich persönlich überrascht hat ist, dass die Spanten und Längssteifen relativ dicht stehen. Die Spantabstände sind deshalb so gering, weil man dann die Längssteifen ohne Flansch (also kein T- oder Winkelträger) auslegen kann. Das hat massive produktionstechnische Vorteile und wird heutzutage bei allen modernen Yachtdesigns so gemacht. Die Abstände der Längssteifen habe ich im wesentlichen von der Auslegung nach Gerr übernommen. Sie scheinen extrem dicht zu stehen (230-260mm Abstand). Doch das hat mehr ästhetische Gründe als strukturelle: Je mehr Steifen man hat, desto weniger Beulen bekommt man beim Schweißen. Das ist gerade bei einem Knickspanter eklatant wichtig, da die Platten in einer Richtung keine Biegung aufweisen und somit extrem zum Beulen neigen.

Für die Berechnungen habe ich eine Tabellenkalkulation benutzt. Die Rohwerte für die Hüllflächen, Spantflächen etc. habe ich aud meinen Friendship/CAESES- Framework-Modellen gewonnen (vgl. Abbildungen 1 und 2). Dabei habe ich alle meine Sicherheitsanforderungen berücksichtigt: 15cm über der Wasserlinie ist eine wasserdichte Bodenplatte (4mm) vorgesehen und darunter sind die Rumpfbereiche alle 1,5-2,5m wasserdicht gegeneinander abgeschottet. Am Bug bei 16,15m und am Heck bei 3m ist ein Vollschott vorgesehen. Eine Überschlagsrechnung hat ergeben, dass dadurch jeder einzelne Rumpf ungefähr soviel gegeneinander abgeschottete Bereiche besitzt, wie das ganze Schiff Verdängung hat. Etwas drastisch dargestellt: Man kann den einen Rumpf komplett perforieren und dann anderen oberhalb der Bodenplatte mit Wasser vollfüllen und das Teil schwimmt immer noch...

Die folgenden PDFs geben einen Überblick, was ich gerechnet habe.

Hüllflächen- und Gesamtmasse

Spant- und Steifenmassen

Spantflächen (Rümpfe)

Spantflächen (Brückendeck)