Handbuch Nautik II - PMC Media House · 2017. 7. 23. · Prof. Dr. Ralf Wandelt, Jade Hochschule,...
25
Handbuch Nautik II Knud Benedict (Hrsg.) Christoph Wand (Hrsg.) Technische und betriebliche Schiffsführung
Transcript of Handbuch Nautik II - PMC Media House · 2017. 7. 23. · Prof. Dr. Ralf Wandelt, Jade Hochschule,...
Handbuch Nautik II
Knud Benedict (Hrsg.)
Christoph Wand (Hrsg.)
Technische und betriebliche Schiffsführung
Herausgeber:Prof. Dr.-Ing. habil. Knud Benedict, Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt
WarnemündeProf. Dr. Christoph Wand, Jade Hochschule, Fachbereich Seefahrt, Elsfleth
Handbuch Nautik IITechnische und betriebliche Schiffsführung
Autoren:Prof. Dr.-Ing. habil. Knud Benedict, Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt
WarnemündeProf. Dr.-Ing. Frank Bernhardt, Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt
WarnemündeProf. Dr.-Ing. Thomas Böcker, Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt
WarnemündeGötz Bolte, Unbeschränkter Hafenlotse, HamburgProf. Dr.-Ing. Joachim Hahne, SievershagenProf. Dr.-Ing. habil. Dieter Hein, Hochschule Wismar, Fachbereich Seefahrt
WarnemündeProf. Kapitän Werner Huth, Oststeinbek (ex. ISSUS/HAW Hamburg)Kapitän Peter Irminger, Zass International, HamburgProf. Kapitän Hermann Kaps, Bremen (ex. Hochschule Bremen, Fachbereich
Nautik)Prof. Rudolf Kreutzer, Hochschule Emden Leer, Fachbereich Seefahrt LeerProf. Kapitän Hans-Jörg Nafzger, Jade Hochschule, Fachbereich Seefahrt, ElsflethProf. Dr. Marc Schütte, Hochschule für angewandte Wissenschaften, Hamburg,
Fakultät Life SciencesM. Sc.; Dipl.-Ing. Dirk Sedlaček, Institut für Sicherheitstechnik/Schiffs-
sicherheit e.V., RostockProf. Dr. Werner von Unruh, Jade Hochschule, Fachbereich Seefahrt, ElsflethDr.-Ing. habil. Klaus Wagner, freie Beratertätigkeit für F6E-ProjekteProf. Dr. Christoph Wand, Jade Hochschule, Fachbereich Seefahrt, ElsflethProf. Dr. Ralf Wandelt, Jade Hochschule, Fachbereich Seefahrt, Elsfleth
Vorwort
3
Vorwort
Das vorliegende „Handbuch Nautik II“ befasst sich mit den Themen Technische und betriebli-
che Schiffsführung. Es ergänzt den ersten Band Navigatorische Schiffsführung, herausgege-
ben von Bernhard Berking und Werner Huth.
Unter dem Begriff „Technische Schiffsführung“ werden an den nautischen Ausbildungsstätten
traditionell die Themenbereiche Schiffsdynamik, Manövrieren, Stabilität, Ladungstechnik und
Schiffsmaschinenbetrieb/Systemüberwachung zusammengefasst. Die Autoren stellen hier
theoretisch fundiert zum einen die grundlegenden Voraussetzungen zusammen, die für das
Verständnis der Prozesse im täglichen Bordbetrieb und für die Bewältigung auftretender Pro-
bleme unerlässlich sind. Zum anderen thematisieren die Autoren, erfahrene Kapitäne und Lot-
sen, praxisnah typische Fragen und Probleme, vertieft durch Beispiele und Lösungsstrategien.
Das Buch steht damit in der anspruchsvollen Tradition solcher vergriffenen Standardwerke wie
„Handbuch für die Schiffsführung” (Müller /Krauß) und „Seemannschaft” (Scharnow).
Im zweiten Teil Betriebliche Schiffsführung des vorliegenden Bandes werden umfassend recht-
liche und sicherheitstechnische Themen und Aspekte erörtert. Die Themenbereiche sind See-
handelsrecht, Personalführung, Notfallmanagement, Verwaltung und Umweltschutz. Die Au-
toren vermitteln detailliertes Wissen, das sie durch langjährige Erfahrung im Bordbetrieb und
entsprechende Positionen an Land erworben haben.
Das Buch ist inhaltlich auf dem neuesten Stand. Allerdings muss darauf hingewiesen werden,
dass gerade im Bereich der nationalen Gesetze laufend Änderungen durch Anpassung an in-
ternationale Normen zu erwarten sind.
Wir danken den Autoren und den Mitarbeitern des Verlags für ihre engagierte Mitarbeit und die
Geduld bei der Entstehung des Buches.
Hamburg, September 2011
Knud Benedict Christoph Wand
Inhaltsverzeichnis
5
Inhaltsverzeichnis
Vorwort ................................................................................................................. 3
A Technische Schiffsführung ......................................................... 13
1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht ................................................. 13
1.1 Schiffbauzeichnungen .......................................................................................13
1.1.1 Zweck der Zeichnungen .......................................................................................13
1.1.2 Schriftfeld .............................................................................................................13
1.1.3 Fertigungssymbole ...............................................................................................14
1.1.4 Wichtige Abmessungen und Kennzahlen ..............................................................15
1.1.5 Wichtige Zeichnungen und Handbücher ...............................................................17
1.2 Schiffsverbände .................................................................................................19
1.2.1 Längsverbände .....................................................................................................19
1.2.2 Querverbände ......................................................................................................21
1.2.3 Doppelhülle ..........................................................................................................22
1.2.4 Eisverstärkung ......................................................................................................23
1.2.5 Zwischendecks ...................................................................................................26
1.2.6 Lukendeckel .........................................................................................................26
1.2.7 Tanks und Rohrleitungen ......................................................................................27
1.2.8 Wasserdichte Abteilungen ....................................................................................28
1.2.9 Sektionsbauweise .................................................................................................29
1.2.10 Typische Schäden und Schadensbereiche ............................................................30
1.2.11 Bezeichnungen von Verbänden und Bauteilen .....................................................31
1.3 Schiffbaumaterialien, Schweißen, Korrosionsschutz ......................................32
1.3.1 Schiffbaustähle .....................................................................................................32
1.3.2 Spezialstähle ........................................................................................................34
1.3.3 Aluminium ............................................................................................................35
1.3.4 Buntmetalle ..........................................................................................................36
1.3.5 Schweißen ............................................................................................................36
1.3.6 Korrosion und Korrosionsschutz ...........................................................................41
1.4 Gesetzliche Bestimmungen und Besonderheiten wichtiger Schiffstypen ......46
1.4.1 Allgemeingültige Bestimmungen ...........................................................................47
1.4.2 Besonderheiten für bestimmte Schiffstypen ..........................................................48
1.4.3 Vermessung von Seeschiffen ................................................................................53
Inhaltsverzeichnis
6
1.5 Klassifikation .....................................................................................................54
1.5.1 Klassifikationsgesellschaften ................................................................................54
1.5.2 Klassifikation von Seeschiffen ...............................................................................56
1.5.3 Bauvorschriften ....................................................................................................57
1.6 Bau- und Reparaturaufsicht ..............................................................................59
1.6.1 Bauvertrag ............................................................................................................59
1.6.2 Verantwortlichkeiten ..............................................................................................60
1.6.3 Praktische Aufgaben der Bauaufsicht ...................................................................61
1.6.4 Besonderheiten der Reparaturaufsicht ..................................................................64
2 Stabilität, Trimm, Festigkeit .................................................................. 65
2.1 Überwachung von Tiefgang, Trimm und Freibord ............................................65
2.1.1 Grundlagen und Werftunterlagen ..........................................................................65
2.1.2 Tiefgangs- und Trimmberechnungen ....................................................................68
2.1.3 Bestimmung des Deplacements aus Tiefgangsmessung ......................................74
2.1.4 Einhaltung des gesetzlichen Freibords .................................................................79
2.2 Überwachung der Querstabilität .......................................................................82
2.2.1 Grundlagen und Werftunterlagen .........................................................................82
2.2.2 Berechnung der Stabilität ....................................................................................89
2.2.3 Messung der Stabilität .........................................................................................93
2.2.4 Intakt- und Leckstabilitätskriterien ......................................................................102
2.2.5 Betriebliche Sicherung der Stabilität ...................................................................111
2.2.6 Stabilitätsbelastungen im Hafen ..........................................................................114
2.2.7 Stabilitätsbelastungen auf See ...........................................................................120
2.2.8 Stabilitätsbelastungen bei Havarien ....................................................................127
2.3 Überwachung der Schiffsfestigkeit .................................................................131
2.3.1 Festigkeit von Seeschiffen ..................................................................................131
2.3.2 Längsfestigkeit ..................................................................................................135
2.3.3 Torsionsfestigkeit ................................................................................................146
2.3.4 Festigkeitsbeanspruchungen im Seegang ..........................................................149
2.3.5 Örtliche Festigkeit .............................................................................................150
3 Ladung, Umschlag, Stauung – Beladung von Seeschiffen ............... 154
3.1 Beladungsplanung ...........................................................................................154
3.1.1 Grundlagen ........................................................................................................154
3.1.2 Ausnutzung der Tragfähigkeit .............................................................................155
Inhaltsverzeichnis
7
3.1.3 Ladungsverteilung und Dokumentation ...............................................................158
3.1.4 Computergestützte Beladung .............................................................................159
3.2 Überwachung des Umschlags .........................................................................159
3.2.1 Vorbereitung des Schiffes zur Ladungsübernahme .............................................159
3.2.2 Unfallverhütung ...................................................................................................161
3.2.3 Überwachung .....................................................................................................162
3.2.4 Ladungsschäden ................................................................................................164
3.3 Ladungsfürsorge während der Reise ..............................................................164
3.3.1 Laderaummeteorologie .......................................................................................164
3.3.2 Ladungskontrollen und Dokumentation ...............................................................171
3.4 Besonderheiten einzelner Ladungen ...............................................................172
3.4.1 Containerladung .................................................................................................172
3.4.2 Rollende Ladung ................................................................................................187
3.4.3 Gefährliche Güter ...............................................................................................190
3.4.4 Break Bulk ..........................................................................................................204
3.4.5 Projektladungen ..................................................................................................207
3.4.6 Kühlladungen .....................................................................................................223
3.4.7 Trockene Massengüter .......................................................................................228
3.4.8 Tankladungen ....................................................................................................245
4 Schiffsdynamik .................................................................................... 265
4.1 Der Schiffswiderstand und seine Veränderung im Schiffsbetrieb ..................265
4.1.1 Physikalische Grundlagen und Widerstandsanteile .............................................265
4.1.2 Methoden zur Bestimmung des Schiffswiderstandes .........................................266
4.1.3 Besondere Einflüsse auf den Schiffswiderstand ..................................................271
4.2 Propulsion .........................................................................................................275
4.2.1 Arten der Propulsion ...........................................................................................275
4.2.2 Der Schraubenpropeller ......................................................................................275
4.2.3 Propellerkennlinien ..............................................................................................279
4.2.4 Schiffsnachstrom und Propellersog .....................................................................281
4.2.5 Propulsionsgleichungen und Propulsionsprognose .............................................282
4.2.6 Der Propeller als Schwingungserreger ................................................................289
4.2.7 Das Anfahren und Stoppen von Schiffen ............................................................292
4.2.8 Propellersonderformen und -probleme................................................................295
Inhaltsverzeichnis
8
4.3 Manövrierorgane ..............................................................................................2974.3.1 Ruder .................................................................................................................297
4.3.2 Ruderpropeller ....................................................................................................304
4.3.3 Querstrahlruder ..................................................................................................307
4.4 Querkräfte und Momente − Schiffsdynamisches Verhalten ...........................3114.4.1 Bewegungsgleichungen des Schiffes bei gesteuerten Manövern und
Übersicht der angreifenden Kräfte und Momente ...............................................311
4.4.2 Querkräfte und Momente am Schiffsrumpf ........................................................313
4.4.3 Bewegungsablauf und Kräfte bei Fahrt in den Drehkreis ....................................317
4.4.4 Dynamische Gierstabilität und Auswirkung auf Kurshaltefähigkeit und
Dreh eigenschaften ..............................................................................................318
4.5 Einfluss äußerer Effekte auf Fahrt und Manöver .............................................3234.5.1 Windeinfluss auf Fahrt und Manöver, Grenzen der Steuerfähigkeit und
Richtungsstabilität bei Wind ................................................................................323
4.5.2 Einfluss von Fahrwasserbegrenzungen auf Fahrt und Steuerung .........................337
4.5.3 Passieren – Begegnen und Überholen von Schiffen ............................................346
4.6 Manövrierversuche und -standards, Dokumentation und Diskussion von Manövriereigenschaften ........................................................351
4.6.1 Bewegungsverhalten und Manövrierversuche –
Beschaffung von Manöverdaten .........................................................................351
4.6.2 IMO-Vorschriften zu Manövrierunterlagen und
Manövrierstandards von Schiffen ........................................................................354
4.6.3 Manöver und Kennwerte zum Fahrtverhalten ....................................................360
4.6.4 Manöver und Kennwerte zum Steuerverhalten ....................................................366
4.6.5 Manövriereigenschaften und Ablauf von Rückführmanövern
bei Mensch über Bord (Person over Board) ........................................................380
4.6.6 Verfahren und Kennwerte für Kombinierte Manöver ............................................387
4.7 Einfluss von Seegang – Ermittlung und Vermeidung von Gefahren ...............3914.7.1 Schiff im Seegang – Begegnungsperiode, Schwingungsarten
und Eigenperioden .............................................................................................391
4.7.2 Gefährdungen im Seegang .................................................................................396
4.7.3 Ansätze und Methoden zur Ermittlung von Gefahren im Seegang .......................404
5 Manövrieren ......................................................................................... 412
5.1 Manöver auf dem Revier und im Hafen ...........................................................4125.1.1 Ankermanöver ....................................................................................................412
5.1.2 Lotsenübernahme und -abgabe ........................................................................417
5.1.3 Manövrieren in engen Gewässern .......................................................................420
Inhaltsverzeichnis
9
5.1.4 Schlepperassistenz .............................................................................................425
5.1.5 Manöver im Revier und im Hafen ........................................................................430
5.1.6 Docken ...............................................................................................................456
5.2 Schiffsführung in Eisgebieten ..........................................................................457
5.2.1 Stabilitätsgefährdung durch Schiffsvereisung ......................................................457
5.2.2 Annäherung an Eisgebiete ..................................................................................458
5.2.3 Hinweise zum Fahren im Eis ...............................................................................459
5.2.4 Allgemeine Empfehlungen...................................................................................461
5.3 Schiffsführung in schwerem Wetter ................................................................462
5.3.1 Gefährdungen und Maßnahmen in schwerem Wetter .........................................462
5.3.2 Abwettern .........................................................................................................466
5.4 Such- und Rettungsmanöver .........................................................................470
5.4.1 IAMSAR-Manual: Aufbau und Gebrauch im Notfall .............................................470
5.4.2 Person-über-Bord-Manöver: Übersicht und Empfehlungen ................................471
5.4.3 Suchmanöver (Auswahl OSC, Vorbereitung, Kommunikation,
Bestimmung des Datum, Standardtracks, Abbrechen der Suche) ......................474
5.4.4 Maßnahmen zum Abbergen von Überlebenden ..................................................477
6 Schiffsmaschinenbetrieb/Systemüberwachung ................................ 479
6.1 Einleitung ..........................................................................................................479
6.2 Der Dieselmotor als Antriebsaggregat ............................................................481
6.3 Betrieb der Dieselmotorenanlage ....................................................................488
6.3.1 Betriebssysteme und Seeklarmachen .................................................................488
6.3.2 Anlassen, Hochfahren und Betrieb der Hauptantriebsanlage ...............................490
6.4 Schiffsbetrieb und Umwelt ...............................................................................494
6.5 Der automatisierte technische Schiffsbetrieb .................................................502
6.5.1 Systemüberwachung im automatisierten Schiffsbetrieb ......................................505
6.5.2 Systemmanagement der Stromerzeugeranlage ..................................................509
6.5.3 Fernsteuerung von Festpropelleranlagen ............................................................515
6.5.4 Fernsteuerung und Betrieb von Verstellpropelleranlagen .....................................519
6.5.5 Verarbeitung von Störungsmeldungen ................................................................526
6.5.6 Optimale Steuerung von Schiffsmaschinenanlagen .............................................529
Literaturverzeichnis Teil A .................................................................................................537
Inhaltsverzeichnis
10
B Betriebliche Schiffsführung ................................................................ 543
1 Seehandelsrecht ................................................................................. 543
1.1 Einleitung und Übersicht ..................................................................................543
1.2 Überseekauf und Konnossementsrecht ..........................................................545
1.3 Charterrecht ......................................................................................................567
1.4 Bergung ............................................................................................................592
1.5 Schiffsgläubigerrechte (§§ 754 ff HGB) ...........................................................595
1.6 Havarie-Grosse .................................................................................................596
1.7 Kollisionen (§§ 734 ff. HGB) .............................................................................601
1.8 Globale Haftungsbeschränkung ......................................................................602
1.9 Schiffsarrest ......................................................................................................605
1.10 Allgemeine Verjährung .....................................................................................606
1.11 See-Versicherungsrecht ...................................................................................607
2 Personalführung .................................................................................. 611
2.1 Personalführung und Teammanagement ........................................................611
2.1.1 Ziele und Wirkungen von Führung ......................................................................611
2.1.2 Führungskontext .................................................................................................612
2.1.3 Entscheidungs- und Gestaltungsoptionen .........................................................616
2.1.4 Partizipation und Teamarbeit ...............................................................................623
2.1.5 Zusammenfassung .............................................................................................627
2.2 Das ILO-Seearbeitsübereinkommen 2006 (MLC)............................................629
2.2.1 Allgemeines ........................................................................................................629
2.2.2 Überprüfung und Zertifizierung ............................................................................630
2.2.3 Die Seearbeits-Konformitätserklärung .................................................................630
Inhaltsverzeichnis
11
2.3 Arbeitsschutz/Unfallverhütung ........................................................................644
2.3.1 Nationale Vorschriften in Deutschland .................................................................644
2.3.2 Internationale Vorschriften zum Arbeitsschutz .....................................................652
3 Verwaltung und Umweltschutz ........................................................... 655
3.1 Organisationen und internationale Übereinkommen ......................................655
3.1.1 Das internationale Seerechtsübereinkommen (UNCLOS) ....................................655
3.1.2 Die Internationale Arbeitsorganisation (ILO) .........................................................659
3.1.3 Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) ............................................660
3.1.4 Das Regelwerk der IMO ......................................................................................661
3.1.5 Die wichtigsten von der IMO verabschiedeten Übereinkommen ..........................663
3.1.6 Das Internationale Übereinkommen von 1974 zum Schutz
des menschlichen Lebens auf See (SOLAS) .......................................................665
3.1.7 Das Internationale Übereinkommen über Normen für die Ausbildung,
die Erteilung von Befähigungszeugnissen und den Wachdienst
von Seeleuten (STCW) .......................................................................................671
3.1.8 Das Internationale Freibordübereinkommen 1966 (LL) ........................................673
3.1.9 Das Internationale Schiffsvermessungsübereinkommen von 1969 (Tonnage) ......676
3.1.10 Die Internationalen Regeln zur Verhütung von Zusammenstößen
auf See 1972 (COLREG 72) ................................................................................677
3.1.11 Das Übereinkommen zur Bekämpfung widerrechtlicher Handlungen
gegen die Sicherheit der Seeschifffahrt 1988 (SUA) ............................................677
3.1.12 Das Internationale Übereinkommen von 1973/78 zur Verhütung
der Meeresverschmutzung durch Schiffe (MARPOL 73/78) .................................677
3.1.13 Das Übereinkommen zur Regelung von Antifouling-Systemen
an Schiffen 2001 (AFS) .......................................................................................686
3.1.14 Das Internationale Übereinkommen von 2001 über die zivilrechtliche
Haftung für Bunkerölverschmutzungsschäden ....................................................686
3.1.15 Das Internationale Übereinkommen über die zivilrechtliche Haftung f
ür Ölverschmutzungsschäden von 1992 (CLC92) ...............................................686
3.1.16 Das FUND-Übereinkommen ...............................................................................687
3.1.17 Der Supplementary Fund ....................................................................................687
3.1.18 Ratifizierte Übereinkommen, die zum jetzigen Zeitpunkt
noch nicht in Kraft getreten sind .........................................................................688
3.2 Die Hafenstaatkontrolle (Port State Control) ...................................................690
3.2.1 Paris MoU ..........................................................................................................691
3.2.2 Durchführung der Hafenstaatkontrolle .................................................................692
3.2.3 Spezielle Besichtigungskampagne (CIC) .............................................................692
3.3 Die Schifffahrtsverwaltung in der Europäischen Union (EU) ..........................693
Inhaltsverzeichnis
12
3.4 Weitere regionale Übereinkommen ................................................................6933.4.1 Das Helsinki Übereinkommen (HELCOM) ............................................................694
3.4.2 Das Bonn-Übereinkommen ................................................................................694
3.4.3 Das Übereinkommen zum Schutz der Meeresumwelt des
Nordost-Atlantiks (OSPAR) .................................................................................694
3.5 Hafenstaaten ....................................................................................................694
3.6 Die Arbeitsweise von Flaggenstaaten am Beispiel der Bundesrepublik Deutschland ...........................................................................695
3.6.1 Die Schifffahrtsbehörden in der Bundesrepublik Deutschland..............................695
3.6.2 Gesetze und Verordnungen ................................................................................696
3.7 Industrie-Standards ..........................................................................................6983.7.1 Die Internationale Standardisierungsorganisation (ISO) ........................................698
3.7.2 Der Internationale Verband unabhängiger Tankereigner (INTERTANKO) ...............698
4 Notfallmanagement ............................................................................. 699
4.1 Grundlagen .......................................................................................................699
4.2 Gefahrenabwehr bei Schiffsbränden ...............................................................7044.2.1 Allgemeine Aspekte ...........................................................................................704
4.2.2 Technische Anlagen und Ausrüstungen für die Brandabwehr ..............................705
4.2.3 Notfall Brand im Maschinenraum ........................................................................711
4.2.4 Notfall Brand im Laderaum ................................................................................718
4.2.5 Notfall Brand in den Aufbauten ...........................................................................721
4.3 Gefahrenabwehr beim Wassereinbruch ..........................................................726
4.4 Gefahrenabwehr bei Grundberührung mit Festkommen ................................731
4.5 Gefahrenabwehr in extremen Situationen – Security-Maßnahmen und terroristische Aktionen .........................................734
4.6 Verlassen des Schiffes im Notfall ....................................................................739
4.7 Organisation der Sicherheitsausbildung (Emergency Preparedness) ...........748
Literaturverzeichnis Teil B .................................................................................. 753
Das Autorenteam ................................................................................................ 754Stichwortverzeichnis .......................................................................................... 759Inserentenverzeichnis ........................................................................................ 776
1.1 Schiffbauzeichnungen
13
A Technische Schiffsführung
1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht Hermann Kaps
1.1 Schiffbauzeichnungen
1.1.1 Zweck der Zeichnungen
Technische Zeichnungen im Schiffbau dienen verschiedenen Zielen. In der Ausschreibungs-
phase eines Neubaus vermitteln die anbietenden Werften dem Auftraggeber mit Hilfe eines
vorläufigen Projekt-Generalplans und erforderlicher Detailpläne ihre Lösungsvorschläge. Nach
erteiltem Auftrag reicht die Bauwerft zahlreiche Zeichnungen und weitere Unterlagen und Be-
rechnungen an die vom Auftraggeber beauftragte Klassifikationsgesellschaft zur Genehmigung
ein. Die schließlich genehmigten Zeichnungen und Auszüge daraus dienen der Werft und ihren
Zulieferern zur Fertigung des Schiffes und seiner Ausstattung. Während der Bauphase benö-
tigen die Bauaufsicht des Auftraggebers sowie die Besichtiger der Klassifikationsgesellschaft
vielfältige technische Zeichnungen, um den Bau und die vertragsgemäße Ausstattung zu kon-
trollieren. Nach Fertigstellung des Schiffes werden dem Auftraggeber umfangreiche Zeich-
nungssätze und Handbücher ausgehändigt, die für den Betrieb des Schiffes unerlässlich sind,
aber auch für spätere Reparaturen oder Umbauten gebraucht werden könnten. Da während
der Entwurfs- und Bauphase manche Details geändert werden, ist es wichtig, bei Bezugnah-
me auf Zeichnungen auf die Gültigkeit der Version zu achten.
Die eigentliche Konstruktion des Schiffes und seiner Bauteile wird heute zunehmend mit Hilfe
von dreidimensionalen Computermodellen im virtuellen Raum im Maßstab 1:1 durchgeführt.
Dieses Verfahren liefert unmittelbar die elektronischen Steuerungsdaten zum Brennschneiden
und Biegen, aber auch visuelle 3D-Modelle für notwendige Überprüfungen (design review)
durch die Projektbeteiligten (Werft und Zulieferer) sowie schließlich die konventionellen Zeich-
nungen, die sich im praktischen Umgang immer noch als robust und einfacher zugänglich er-
weisen.
Wird das Schiff im Verlauf seines Daseins an andere Eigner bzw. Betreiber verkauft oder
übergeben, müssen die von der Werft ausgehändigten Unterlagen ebenfalls übergeben bzw.
vom neuen Besitzer eingefordert werden. Erfahrungsgemäß gibt es dabei einen gewissen
Schwund, so dass Schiffe, die mehrfach ihren Besitzer gewechselt haben, mitunter nur noch
dürftig mit Zeichnungen und anderen Betriebsunterlagen ausgestattet sind. Fehlen wichtige
Unterlagen, kann es hilfreich sein, bei der ursprünglich beauftragten Klassifikationsgesellschaft
nachzufragen, wo bestimmte Unterlagen betreuter Neubauten oder Umbauten über längere
Zeit elektronisch gespeichert werden.
1.1.2 Schriftfeld
Das Lesen einer technischen Schiffbauzeichnung oder einer vergleichbaren Unterlage sollte
stets mit dem Prüfen der Zuordnung und der Aktualität beginnen. Technische Zeichnungen
besitzen generell ein Schriftfeld, in dem alle wichtigen Angaben zur Verwendung der Zeichnung
enthalten sind. Das Schriftfeld kann nach DIN 6771 bzw. seit Mai 2004 nach DIN EN ISO 7200
gestaltet sein. Generell benutzen Werften jedoch ihre eigenen, modifizierten Schriftfelder, die
auf die Belange des Schiffbaus zugeschnitten sind. Das Schriftfeld wird auf einer Zeichnung
A 1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht
14
unten rechts so angeordnet, dass es nach dem normgerechten Falten des Blatts auf das For-
mat A4 in Leserichtung erkennbar ist.
Das in Abb. 1.1.1 dargestellte Beispiel eines Schriftfelds zeigt zur Identifikation die Baunum-
mer, Zeichnungsnummer und Bezeichnung des Plans sowie den Zeichnungs-Maßstab. Außer-
dem sind der Bearbeiter und der Prüfer genannt und die Genehmigung bzw. Freigabe gekenn-
zeichnet. Im linken Feld ist Platz für die Kennzeichnung nachträglicher Änderungen.
1.1.3 Fertigungssymbole
Schiffbauzeichnungen, insbesondere die detaillierteren Werkstattzeichnungen, enthalten viel-
fach Fertigungssymbole zur Vorbereitung von Platten und Profilen für das Verschweißen, für
die Schweißnähte selbst, für die Verbindung von Rohrleitungselementen und für den Korrosi-
onsschutz. Diese Fertigungssymbole sind zum Teil national genormt, zum Teil aber noch nicht
genormt und können daher von Bauwerft zu Bauwerft verschieden sein.
Für die reedereiseitige Bauaufsicht ist es wichtig, die Bedeutung dieser Symbole von der Werft
zu erfahren, um entsprechende Kontrollen durchführen zu können. Exemplarisch werden eini-
ge Symbole nach EN 22 553 für die Durchführung der wichtigsten Schweißnähte vorgestellt
(siehe Abb. 1.1.2).
Abb. 1.1.1: Beispiel des Schriftfelds einer technischen Schiffbauzeichnung
Abb. 1.1.2: Bezeichnung von Schweißnähten nach EN 22553 und ISO
Andere Fertigungssymbole werden gewöhnlich dazu verwendet, um Arbeitsanweisungen auf
den rohen Werkstücken mit Kreide zu markieren. Deshalb sind diese Symbole oder Kürzel oft
an der Landessprache und Landesschrift orientiert. Abb. 1.1.3 zeigt einige Beispiele solcher
Arbeitsanweisungen für Nahtkantenvorbereitung.
1.1 Schiffbauzeichnungen
15
1.1.4 Wichtige Abmessungen und Kennzahlen
Die nachstehenden Bezeichnungen und Abkürzungen berücksichtigen die DIN 81209-1 vom
Juni 1999, die ihrerseits weitgehend die im internationalen Schiffbau üblichen Bezeichnungen
und Abkürzungen verwendet.
Die zeichnerische Darstellung von Schiffen geht von einem dreidimensionalen Koordinatensys-
tem aus. Die Längsachse wird mit x bezeichnet und zählt positiv nach vorn. Die Querachse
wird mit y bezeichnet und zählt positiv nach Backbord. Die Hochachse wird mit z bezeichnet
und zählt positiv nach oben. Der Ursprung dieses Koordinatensystems liegt in der Regel im
Schnittpunkt des Hinteren Lots mit der Basislinie. Bei sehr großen Schiffen wird der Ursprung
nach Gepflogenheit der Bauwerft auch auf die halbe Länge zwischen den Loten verlegt.
Im angelsächsischen Raum wird die Schiffslängsachse mitunter auch von vorn positiv nach
hinten gezählt (Anwendung vorzugsweise bei Spezialschiffen, Yachten, Marineschiffen). Der
Ursprung des Koordinatensystems liegt dann am Vorderen Lot. Dies gilt auch für die Zählung
der Bauspanten.
Das Hintere Lot (AP) verläuft bei Handelsschiffen als Senkrechte zur Konstruktionswasserlinie
durch die Mitte des Ruderschafts. Das Vordere Lot (FP) verläuft als Senkrechte zur Konstruk-
tionswasserlinie durch deren Schnittpunkt mit der äußeren Kontur des Vorstevens. Die Mitte
zwischen den Loten (MP) ist die Senkrechte zur Konstruktionswasserlinie auf der halben Länge
zwischen den Loten (Lpp).
Die Basislinie (BL), auch kurz Basis genannt, ist im Seitenriss des Schiffes die horizontale Linie
durch die Mallkante Kiel auf MP. Handelsschiffe haben im Allgemeinen keinen Kielfall, so dass
die Basis über die gesamte Länge des Schiffes mit der Oberkante Kiel auf halber Schiffslänge
gleich gesetzt werden kann.
Die Konstruktionswasserlinie (DWL) verläuft parallel zur Basislinie in Höhe des vorgesehenen
Betriebtiefgangs, meist des Sommertiefgangs des Schiffes.
Neben der für die Trimmrechnung wichtigen und einfach definierten Länge zwischen den
Loten (LPP) gibt es die für die Liegeplatzvergabe wichtige Länge über alles (LOA) und die Län-
ge nach Freibordübereinkommen (LLLC), welche der größere der beiden Werte 0,96 · Länge
der Wasserlinie auf 0,85 · kleinster Seitenhöhe oder der Länge dieser Wasserlinie zwischen
Vorkante Vorsteven und Mitte Ruderschaft ist. Diese Länge ist gleichzeitig die Vermes-
sungslänge, welche zur Identifikation des Schiffes im Flaggenzertifikat und Schiffsmessbrief
dient.
Abb. 1.1.3: Beispiele für Arbeitsanweisungen zur Vorbereitung von Schweißnähten
A 1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht
16
Als Schiffsbreite (B) gilt die größte Breite auf Spanten bzw. Mallkante. Für Schleusendurchfahr-
ten ist jedoch die Breite über alles (BOA) wichtig, die nicht nur die Außenhaut, sondern gege-
benenfalls auch Wallschienen berücksichtigt und um mehrere Dezimeter größer sein kann als
die Breite B. Die Seitenhöhe (D) ist definiert als Höhe der Mallkante Seite Deck des obersten
durchlaufenden Decks über BL auf MP.
Bei den Tiefgängen ist zu unterscheiden zwischen Tiefgängen über Basis und den nautisch
wichtigen Tiefgängen über Unterkante Kiel. Aus der Tradition des Holzschiffbaus stammend
werden im Schiffsentwurf und den zugehörigen Berechnungen die Tiefgänge sowie weite-
re tiefgangsbezogene Formwerte des Schiffsrumpfes generell auf die Basis bezogen. Da der
Entwurf von Handelsschiffen in der Regel von der Lage auf ebenem Kiel ohne Durchbiegung
des Rumpfes ausgeht, ist der über die Länge des Schiffes einheitliche Bezugstiefgang (T) der
Bezugswert für das Formkurvenblatt bzw. die heute überwiegend verwendeten Formkurven-
tabellen. Somit ist der Konstruktionstiefgang (TDWL) der Abstand zwischen Basislinie (BL) und
der Konstruktionswasserlinie (DWL). Für die Erstellung von Formkurventabellen für vertrimmte
Schwimmlagen werden sinngemäß die auf die Basis bezogenen Tiefgänge an den Loten (TA )
und (TF) sowie der daraus gemittelte Tiefgang (TM) definiert.
Hingegen wird für die Anwendung der Formwerte im Betrieb des Schiffes im MSC/Circ.920
der IMO der Bezug auf den Kieltiefgang (TK) gefordert. Daraus ergeben sich gemäß
DIN 81209-1 alle weiteren Tiefgänge, auch die an den Ahmingen, die alle mit dem Indexkürzel
„k“ versehen sind (siehe hierzu Kapitel 2.1). In derart erstellte hydrostatische Tabellen geht man
mit dem Kieltiefgang ein, entnimmt jedoch z. B. den KM-Wert als Abstand des Metazentrums
über Basis. Daraus ergib sich zwingend, dass auch der KG-Wert als Abstand des Schiffs-
schwerpunkts über Basis verwendet werden muss, damit man zu richtigen Stabilitätskennwer-
ten gelangt (siehe hierzu Kapitel 2.2).
Der Unterschied zwischen Entwurfstiefgang und Kieltiefgang ist heute üblicherweise auf die
Stärke der Kielplatte beschränkt und liegt dann im Bereich weniger Zentimeter, kann bei Schif-
fen mit Balkenkiel oder anderen Unterbauten jedoch deutlich größer sein. Da sich nicht alle
Werften oder beauftragten Konstruktionsbüros an die genannten Vereinbarungen halten, ist es
wichtig, die Hinweise zu den Bezugsebenen der verwendeten Tabellen zu beachten.
Ein weiterer wichtiger Entwurfstiefgang ist der Festigkeitstiefgang (scantling draught), welcher
festlegt, wie tief eingetaucht das Schiff mit Rücksicht auf seine Festigkeit maximal fahren darf.
Gewöhnlich wird dafür gesorgt, dass dieser Tiefgang über dem Frischwasser-Tropentiefgang
liegt, so dass sich keine Beschränkungen für die üblichen aus der Freibordrechnung abge-
leiteten Tiefgänge ergeben. Will ein Reeder jedoch z. B. ausschließen, dass sein Schiff jemals
die Tropen befahren soll, so kann er es mit einem geringeren Festigkeitstiefgang bauen lassen,
was Baukosten spart und die Tragfähigkeit auf Sommertiefgang erhöht. Solche Schiffe erhal-
ten dann eine Freibordmarke, die keine Ladelinie für Tropen und Frischwasser-Tropen aufweist.
Der Völligkeitsgrad des Unterwasserschiffes CB, auch Blockkoeffizient genannt, ist das Verhält-
nis aus verdrängtem Volumen auf Spanten (ohne Außenhaut und Anhänge) zu dem Produkt
aus L · B · T. Hierbei ist L = LPP und T = Tiefgang über BL für das Schiff auf ebenem Kiel.
Abb. 1.1.4: Hauptabmessungen des Schiffes
1.1 Schiffbauzeichnungen
17
Der Völligkeitsgrad der Wasserlinienfläche CWP ist das Verhä ltnis aus Wasserlinienfläche AW zu
dem Produkt aus L · B. Auch hier ist L = LPP und die Fläche AW ist auf Mallkante (Außenkante
Spanten) bezogen.
Beide Völligkeitsgrade sind in üblichen Werftunterlagen nicht immer enthalten. Sie können je-
doch mit ausreichender Näherung mit Hilfe des verdrängten Volumens und der Angabe Ton-
nen pro Zentimeter Tiefertauchung aus der hy drostatischen Tabelle (siehe Kapitel 2.1) be-
stimmt werden.
CBL B TKC
(1.1.1)
CWP
100 TPC
1,025 L B (1.1.2)
Zur Bezeichnung der genauen Lage eines Tanks oder einer sonstigen Einrichtung des Schiffes
in Längsrichtung wird generell die Nummer des oder der zugehörigen Bauspanten verwendet.
Die Zählung der Bauspanten ist generell von hinten nach vorn gerichtet und beginnt allgemein
mit Null am Hinteren Lot (= Mitte Ruderachse). Abweichungen sind möglich, vor allem beim
Bau von Marineschiffen. Der Abstand der Bauspanten kann über die Rumpflänge variieren.
1.1.5 Wichtige Zeichnungen und Handbücher
Der Linienriss ist traditionell die wichtigste Zeichnung im Schiffsentwurf, da sie neben den
Hauptabmessungen die Form und Völligkeit und damit die Verdrängung und den Fahrtwider-
stand des Schiffes verkörpert. Der klassische Linienriss zeigt den Schiffskörper in der Seiten-
ansicht mit den Seitenschnitten, in der Längssicht als Spantenriss mit den Entwurfsspanten
und in der Draufsicht mit den Wasserlinien. Der Wasserlinienriss enthält meist auch eine oder
mehrere Senten (schräge Schnitte in Längsrichtung), die den räumlichen Einfall der Spanten
des Vorder- und Hinterschiffes besonders anschaulich zeigen.
Heute wird der Linienriss mit Hilfe von Rechnerprogrammen numerisch erstellt und lediglich
zur Kontrolle als Zeichnung ausgedruckt. Mit den numerischen Algorithmen des Linienrisses
werden alle gewünschten Konturen und Profile in beliebigen Schnittebenen zur Erstellung
von Detailzeichnungen ermittelt. Ebenso werden mit ihm alle hydrostatischen Berechnungen
durchgeführt, die unter anderem zur Erstellung des tabellarischen Kurvenblatts und der hydro-
statischen Werte im Trimm- und Stabilitätsbuch erforderlich sind.
Ein Kurvenblatt als Zeichnung wird heute in aller Regel nicht mehr angefertigt. Statt dessen
werden gemäß den Anforderungen der Bauspezifikation die hydrostatischen Daten für mehrere
Trimmlagen in umfangreichen Tabellen zusammengestellt.
Der Generalplan stellt das gesamte fertige Schiff maßstäblich in allen wichtigen Details dar.
Üblich sind eine Längsansicht und Deckansichten für jedes einzelne Deck und die Doppelbo-
dentankdecke.
Der Stahlplan besteht aus einer oder mehreren Konstruktionszeichnungen des Schiffskörpers
in Seitenansicht, Deckansichten und Detailschnitten mit Angaben zu den Stahlplatten, ihren
Aussteifungen und Verbindungsarten.
Die Außenhautabwicklung ist der Stahlplan der Außenhaut. Sie besitzt eine unvermeidliche
Verzerrung und dient mehr der Übersicht als der Fertigung, welche heute durchweg in Sekti-
onsbauweise stattfindet.
Der Sektionsplan dient zur Übersicht über die Aufteilung des Schiffskörpers in Bausektionen.
Auf modernen Werften werden die Sektionen mit einem hohen Fertigungsgrad, einschließlich
A 1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht
18
integrierter Tanks, wichtiger Rohrleitungen, Leitern und Kabeltrassen gebaut und anschließend
auf dem Helgen oder im Baudock zusammengefügt.
Tankpläne für Bunker, Frischwasser, Ballast und gegebenenfalls Ladung werden mit den zu-
gehörigen, meiste schematischen Rohrleitungsplänen erstellt.
Die bisher genannten Pläne sind die Grundlage für zahlreiche Werkstattzeichnungen, in
denen alle wichtigen Fertigungsdetails maßstäblich enthalten sind.
Ausrüstungspläne umfassen weitere Rohrleitungspläne, Hydraulikpläne, Pläne für elektrische
Einrichtungen und zugehörige Leitungen sowie Ausstattungspläne für Brücke, Leitstände,
Wohn- und Versorgungsbereich.
Der vorbeugende Korrosionsschutz wird beim Neubau eines Schiffes in einem Beschich-tungsplan (painting scheme) festgelegt. Dieser Plan kann auch als tabellarische Aufstellung
vorliegen.
Bei Ablieferung des Neubaus werden von der Werft folgende Zeichnungen, Pläne und Unter-
lagen übergeben:
– Generalplan,
– Ladeplan mit Tragfähigkeitsskala,
– Containerladeplan mit Sichtliniendiagramm,
– Stahlpläne und Außenhautabwicklung,
– Hintersteven mit Ruder und Propeller,
– Vorsteven mit Bugstrahler,
– Dockplan mit Angabe der Farbflächen und Leckschrauben,
– Tankpläne für Bunker, Ballast und Frischwasser mit Mannlöchern, Luft-, Peil-, Füll- und
Entnahmeleitungen,
– Tankpeiltabellen mit Volumen, Schwerpunktlagen und Höhenmomenten der freien
Oberflächen,
– für Tankschiffe: Rohrleitungspläne für den Ladungsbereich,
– Lüfterplan für Wohnbereich und Laderäume,
– Takelplan (falls erforderlich),
– Pläne der hydraulischen Einrichtungen,
– Pläne der elektrischen Einrichtungen und Leitungen,
– Pläne der Aussetzvorrichtungen der Rettungsmittel,
– Brandschutz- und Sicherheitsplan,
– Schiffssicherheitshandbuch,
– Mooring-Plan,
– Beladungs- und Stabilitätshandbuch,
– Ladungssicherungshandbuch,
– Lecksicherheitshandbuch,
– Ballastmanagementhandbuch,
– Abfallentsorgungshandbuch,
– Green Passport,
– Handbücher für technische Einrichtungen und Ausrüstung Brücke, Deck, Wohnbereich,
Maschine,
– für Tankschiffe: Crude-Oil-Washing Manual (Rohöltanker), P & A Manual (Chemikalien- und
Gastanker).
1.2 Schiffsverbände
19
1.2 Schiffsverbände
Ein Schiffskörper muss mit seinen Verbänden und Einrichtungen zahlreiche Anforderungen er-
füllen. Insbesondere Frachtschiffe stellen „Transportgefäße“ dar, bei denen das Verhältnis aus
Nutzlast zu Eigenmasse (Tara) zur Minimierung der Anschaffungs- und der Betriebskosten
möglichst groß sein soll. Infolgedessen werden Schiffsverbände grundsätzlich mit dem Ziel der
Gewichtseinsparung optimiert. Weitere wichtige Parameter des Schiffsentwurfs sind:
– Längsfestigkeit und Torsionsfestigkeit des gesamten Schiffes,
– örtliche Festigkeit zur Aufnahme von Kräften aus Beladung, Umschlagsbetrieb, Fahrbetrieb
und Seegang,
– Zugänglichkeit der Schiffsräume für optimalen Ladungsumschlag,
– geringer Fahrwiderstand des Unterwasserschiffs, gute Manövrierbarkeit,
– Wasserdichtigkeit unter Wasser, Wetterdichtigkeit über Wasser,
– Kentersicherheit, auch in beschädigtem Zustand.
1.2.1 Längsverbände
Mit Blick auf die geforderte Längsfestigkeit kann der Schiffskörper mit einem Biegeträger ver-
glichen werden. Vorrangig ist der Widerstand gegen vertikale Biegung (siehe auch Kapitel 2.3).
Ein Biegeträger besteht aus einem oberen und einem unteren Gurt, die beide durch vertikale
Stege verbunden und auf Abstand gehalten werden. Die Gurte des Biegeträgers Schiff sind
das Deck und der Boden, die je nach Richtung der Biegebeanspruchung auf Zug oder Druck
belastet werden. Die Stege sind die Außenhaut auf beiden Seiten und bei Tankschiffen auch
das oder die üblichen Mittellängsschotte.
Abb. 1.2.1: Hauptspantquerschnitte mit den wichtigen Längsverbänden
Die Gurtfunktion des Wetterdecks eines konventionellen Schiffes oder eines Massengutfrach-
ters mit mäßigen Lukenbreiten wird in erster Linie von durchgehenden Plattengängen erfüllt,
die mit Lukenstringer, Deckstringer und Schergang bezeichnet werden. Auf modernen Mehr-
zweckfrachtern und Containerschiffen mit ihren großen Lukenöffnungen von bis zu 80% der
Schiffsbreite fallen Lukenstringer und Deckstringer zusammen und bilden mit dem Schergang
und weiteren, innen liegenden Plattengängen der Laderaumbegrenzung je zwei lokale Kas-
tenträger. Diese nehmen die obere Gurtfunktion des Schiffes wahr, tragen aber gleichzeitig im
Zusammenspiel mit den Querschotten zur Torsionssteifigkeit bei, die wegen des hohen Decks-
öffnungsgrads sehr viel geringer ist als bei herkömmlichen Schiffen oder bei Tankschiffen.
A 1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht
20
Zunehmend wird auch das hohe Lukensüll von Containerschiffen als Teil der oberen Gurtung
eingesetzt und erhält dann eine durchgehende, starke Gurtplatte als oberen Abschluss.
Besonders hoch belastet sind die Übergänge vom Deckstringer zu den Plattengängen über
den Querschotten, also die Lukenecken. Diese Übergänge sind stets abgerundet ausgeführt
und empfindlich gegen Einkerbungen an der Oberfläche. Das gleiche gilt für den oberen Rand
des Schergangs und die Gurtplatte eines längsfestigkeitswirksamen Lukensülls.
Die Gurtfunktion des Schiffsbodens wird von der Kielplatte, den Bodenplatten und den beiden
Kimmgängen erfüllt. Der Doppelboden mit Tankdecke, Bodenlängsträgern und Bodenwrangen
stellt mit den genannten Bodenplatten einen Trägerrost dar, der den unteren Gurt gegen Druck-
belastung gut aussteift. Das ist vor allem für sogenannte „Hogging-Schiffe“ wichtig, da diese auf
dem Wellenberg erheblichen Druckbelastungen des Bodens standhalten müssen. In jüngerer
Zeit ist der Unfall des Großcontainerschiffs „MSC Napoli“ bekannt geworden, bei dem durch
Druckbelastung in vorderlichem Seegang der Schiffsboden im Übergangsbereich von Maschi-
nenraum zum Ladebereich eingeknickt ist. Das Schiff musste von den Bergern an der engli-
schen Südküste auf Grund gesetzt werden und ist schließlich zum Totalverlust geworden1).
Der Belastung des oberen Gurtes auf Zugbeanspruchung wird durch ausreichende Material-
querschnitte Rechnung getragen. In Bereichen mit lokal höheren Spannungen, z. B. an den
Lukenecken, hat man früher Doppelungen gesetzt. Heute werden dort größere Plattenstärken
verwendet. Der Übergang von dünneren zu dickeren Platten ist konstruktiv so zu gestalten,
dass Schweißnähte nicht im Übergangsbereich liegen. Die obere Gurtung von Massengut-
frachtern wird häufig auch auf Druck belastet (Sagging). Die notwendige Aussteifung erhält sie
durch die Stützwirkung der Topseitentanks.
Rollt das Schiff in hohen längs- oder schräglaufenden Wellen, erfährt es neben der vertika-
len auch eine periodische horizontale Biegung (Querbiegung). Dadurch verlagern sich die hoch
1) http://www.maib.gov.uk/cms_resources.cfm?file=/MSC%20Napoli.pdf
Abb. 1.2.2: Doppelboden sowie Längsschott und Querschotte (Quelle: German Tanker Shipping)
1.2 Schiffsverbände
21
belasteten Gurtbereiche auf die jeweils exponierten Plattengänge des Deckstringers mit dem
zugehörigen Schergang und des gegenüberliegenden Kimmgangs unter Wasser.
Die Außenhaut eines Schiffes wird aus Plattengängen gebildet, die heute durchweg in den
Stößen und Längsnähten voll verschweißt werden. Zwecks Lokalisierung einer bestimmten
Platte werden die Plattengänge auf jeder Seite der Kielplatte mit A beginnend mit Buchstaben
und die einzelnen Platten jedes Gangs hinten mit 1 beginnend mit Ziffern bezeichnet. Die Kiel-
platte selbst wird mit K bezeichnet. Die Form des Schiffes bedingt, dass einige Plattengänge
nur im Bodenbereich auftreten. Die Bezeichnungen sind im Plan der Außenhaut (Außenhautab-
wicklung) enthalten.
1.2.2 Querverbände
Die Querfestigkeit des Schiffes muss über die gesamte Länge dem unterschiedlichen Was-
serdruck einerseits und den Gewichtskräften aus Eigenmasse, Ladung und Tankfüllungen an-
dererseits standhalten. Wichtig für die Querfestigkeit sind auf allen Schiffen die Querschotte,
die außerdem für erhöhte Sinksicherheit im Leckfall sorgen. Zwischen den Querschotten sind
auf konventionellen Schiffen in Querspantenbauweise in kurzen Abständen Rahmen, beste-
hend aus Bodenwrangen, Spanten und Decksbalken, vorgesehen. In der Längsspantenbau-
weise sorgen statt dessen starke Rahmenspanten und Rahmenbalken in größeren Abständen
für die erforderliche Querfestigkeit.
Moderne Mehrzweckfrachter und Containerschiffe in Doppelhüllenbauweise mit hohem
Decksöffnungsgrad reagieren auf unterschiedliche Beladung sensibel mit Verformung in Quer-
Abb. 1.2.3: Doppelboden und Querschott (Quelle: German Tanker Shipping)
A 1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht
22
richtung. Das gilt vor allem für Schiffe mit langen Ladeluken (Lukenlänge > 40’-Containerlänge).
Bei ausschließlicher Belastung der Doppelbodentankdecke nähern sich die Lukensülle einan-
der in Querrichtung. Wenn dann die Lukendeckel nicht mehr eingesetzt werden können, ist es
oft hilfreich, wenn zuvor Seitentanks geflutet werden.
1.2.3 Doppelhülle
Die Doppelhülle ist heute ein weitverbreitetes bauliches Merkmal von Frachtschiffen. Die Grün-
de für ihre Einführung sind vielschichtig. Das erste bekannte Doppelhüllenschiff war das um
1858 in England gebaute Fahrgastschiff „Great Eastern“ von 211 m Länge, dessen Doppelhül-
le von 0,85 m Zwischenraum vermutlich aus Festigkeits- und Fertigungsgründen vorgesehen
war, sich aber auch als vorteilhaft bei einer späteren schweren Grundberührung für die Erhal-
tung der Schwimmfähigkeit erwies. Bis weit ins 20. Jahrhundert wurden jedoch Frachtschif-
fe und auch Tanker nur als Einhüllenschiffe gebaut, weil die Doppelhülle als verlorene Fracht-
raumkapazität betrachtet wurde.
Die Neueinführung der Doppelhülle mit gleichzeitiger Ballastkapazität des Doppelhüllenraums
ergab sich zwingend bei der Konzeption von Gastankern und aus Gründen des Umweltschut-
zes bei Chemikalientankern des Typs 1 und 2 ab etwa 1960. Seit 1992 werden auch Öltanker
zur Verbesserung des Umweltschutzes ausschließlich mit einer Doppelhülle gebaut.
Die Entwicklung der Vollcontainerschiffe führte ebenfalls zur Einführung der Doppelhülle bei
Trockenfrachtern. Dabei war hier nicht der Schutz der Umwelt ausschlaggebend, sondern die
Nichtnutzbarkeit des Raumes an den Bordwänden neben den Containerstellplätzen im Lade-
raum (Vermeidung eines Unterstaus). Somit konnte dieser Raum als Doppelhülle für die Auf-
nahme von Ballast oder als Leerraum dienen. Allerdings hat auf Vollcontainerschiffen wie auch
Abb. 1.2.4: Mehrzweckfrachter mit Doppelhülle und Ponton-Zwischendeck (Quelle: Beluga Shipping)
1.2 Schiffsverbände
23
auf modernen Mehrzweckfrachtern mit großem Decksöffnungsgrad die Doppelhülle eine große
Bedeutung für die Längs-, Quer- und Torsionsfestigkeit des Rumpfes.
Eine einfache Rumpfhülle kann die auftretenden Materialspannungen weitgehend gleichmäßig
aufnehmen. Bei einer Doppelhülle mit entsprechend dünneren Platten und zahlreichen inter-
nen Versteifungen ist die gleichmäßige Aufnahme der Zug-, Druck- und Schubspannungen
nur dann gewährleistet, wenn die Anordnung und Elastizität der internen Versteifungen einen
homogenen Spannungsverlauf garantieren. Somit war die heute weitgehend erfolgreiche Ein-
führung der Doppelhülle nur nach jahrelangem Sammeln von Erfahrungen mit Rissen und Le-
ckagen möglich. Heute sind Konstrukteure und Werften in der Lage, Doppelhüllen und auch
sogenannte Volumenschotte zu bauen, die bei gleicher Festigkeit und Zuverlässigkeit leichter
sind als ihre Vorgänger mit nur einer Plattenlage.
Volumenschotte sind vor allem auf modernen Produktentankern und Chemikalientankern ver-
breitet, weil sie bei gutem Beitrag zur Gesamtfestigkeit des Rumpfes für Gewichtseinsparung
und für absolut glatte Wände der Ladetanks sorgen, die dadurch leichter zu reinigen sind. Ein
Verlust an Ladekapazität ergibt sich nicht, da der Ballastraum der Volumenschotte auf die vom
MARPOL-Übereinkommen vorgeschriebene Mindestballastkapazität angerechnet wird.
Die Ausgestaltung der Doppelhülle und der Volumenschotte als Ballasttanks erfordert die not-
wendige Ausstattung mit Rohrleitungen. Die Begehbarkeit der Doppelhülle muss in allen Ebe-
nen gewährleistet sein.
Abb. 1.2.5: Produktentanker mit Doppelhülle und Volumenschott (Quelle: German Tanker Shipping)
1.2.4 Eisverstärkung
Eine Eisverstärkung des Rumpfes soll ein Schiff in die Lage versetzen, durch dünnes oder di-
ckeres gebrochenes Eis zu fahren, oder sogar selbst Eis zu brechen. Diese Eigenschaft richtet
sich nach dem beabsichtigten Fahrtgebiet des Schiffes und wird vom Auftraggeber festgelegt.
Daher gibt es unterschiedliche Abstufungen der Eisverstärkung, die in den Bauvorschriften
der Klassifikationsgesellschaften festgelegt sind. Diese wiederum richten sich nach nationalen
A 1 Schiffbau, Klassifikation, Bauaufsicht
24
Bestimmungen der Küstenländer, in denen traditionell Eisfahrt betrieben wird, also Schweden,
Finnland, Russland, USA und Kanada. Für die in den vergangenen Jahrzehnten zugenomme-
nen Fahrten in die Arktis und die Antarktis hat der Dachverband der Klassifikationsgesellschaf-
ten IACS harmonisierte Bauvorschriften2) entwickelt.
Die Güte der Eisverstärkung des Rumpfes sowie weitere flankierende Bauvorschriften, in ers-
ter Linie die Antriebsleistung betreffend, werden durch sogenannte Eisklassen festgelegt. Die
Eisklassen der unterschiedlichen Regelwerke richten sich grob nach Eisdicken, in denen noch
gefahren werden soll. Bei den genannten Dicken handelt es sich aber nicht um massives Eis,
sondern um Schollen gebrochenen Eises. Lediglich die höheren Ansprüche an Eisbrecher ge-
hen von massivem Eis aus. Die Eisklassen der unterschiedlichen Regelwerke sind nicht direkt
miteinander vergleichbar. Eine gegenseitige Anerkennung existiert zwischen den Klassen des
Germanischen Lloyd und denen der skandinavischen Regeln.
Tabelle 1.2.1: Eisklassen nach GL und nach skandinavischen Regeln
Germanischer Lloyd Finnish-Swedish Ice Class Rules
E Treibeis in Flussmündungen und Küstengebieten II und III für leichte und sehr leichte Eisverhältnisse
E1 Eisdicke bis 0,4 m IC Eisdicke bis 0,4 m
E2 Eisdicke bis 0,6 m IB Eisdicke bis 0,6 m
E3 Eisdicke bis 0,8 m (entspricht PC 7 nach IACS) IA Eisdicke bis 0,8 m
E4 Eisdicke bis 1,0 m (entspricht PC 6 nach IACS) IA Super Eisdicke bis 1,0 m
Tabelle 1.2.2: Eisklassen nach den IACS-Regeln für Polarschiffe
PC 1 Year-round operation in all polar waters
PC 2 Year-round operation in moderate multi-year ice conditions
PC 3 Year-round operation in second year ice which may include multi-year inclusions
PC 4 Year-round operation in thick first-year ice which may include old ice inclusions
PC 5 Year-round operation in medium first-year ice which may include old ice inclusions
PC 6 Summer/autumn operation in medium first-year ice which may include old ice inclusions
PC 7 Summer/autumn operation in thin first-year ice which may include old ice inclusions
Die baulichen Anforderungen an die Erfüllung von Eisklassen werden nachstehend am Bei-
spiel der Regeln des Germanischen Lloyd dargestellt. Die Eisverstärkung muss dem höheren
Druck des Eises auf die Außenhaut im Bereich der Wasserlinie standhalten. Hierzu wird beim
Entwurf des Schiffes eine obere Eiswasserlinie (UIWL) und eine untere Eiswasserlinie (LIWL)
festgesetzt. Die bei einer Eisfahrt tatsächlich vorhandene Wasserlinie muss unter allen Umstän-
den innerhalb des Bereichs von UIWL und LIWL liegen. Außerdem sind Mindesttiefgänge am
Vorderen Lot vorgeschrieben.
Ist der Sommertiefgang des Schiffes in Frischwasser größer als UIWL, muss das Schiff eine
Eisklassen-Tiefgangs marke erhalten, die mit roter oder gelber Leuchtfarbe kenntlich zu ma-
chen ist.
Ballastwassertanks an der Außenhaut über der Eiswasserlinie LIWL, die bei Eisfahrt gefüllt
werden sollen, um die LIWL zu erreichen, müssen mit Einrichtungen versehen sein, die ein Ein-
frieren des Wassers verhindern.
2) Guidelines for the Construction of Polar Ships
1.2 Schiffsverbände
25
Die Maschinenleistung unterliegt für die Eisklassen E1 bis E4 Mindestanforderungen, die si-
cherstellen, dass das Schiff in einer Rinne mit gebrochenem Eis eine Geschwindigkeit von min-
destens 5 kn halten kann. Die hierbei zugrunde gelegten Eisschollenstärken sind für die Eis-
klassen unterschiedlich:
E1: 0,6 m; E2: 0,8 m; E3: 1,0 m; E4: 1,0 m plus 0,1 m festes Eis.
Die Verstärkung des Rumpfes und der Außenhaut im Bereich der Eiswasserlinien konzentriert
sich auf den sogenannten Eisgürtel. Dieser Gürtel geht über die Eiswasserlinien nach unten
und oben hinaus und teilt sich in mehrere Bereiche: F (Vorschiffsbereich), M (Mittschiffsbe-
reich), A (Hinterschiffsbereich). Für die Eisklasse E4 wird zusätzlich der Bereich FF (Vorfuß) de-
finiert. Für Schiffe der Eisklassen E3 und E4, die 18 kn und schneller fahren, gibt es einen
oberen, vorderen Eisgürtel FU.
Abb. 1.2.6: Eisklassen-Tiefgangsmarke (Steuerbord-Seite, vertikal nicht maßstäblich gezeichnet)
Abb. 1.2.7: Eisgürtel F (Vorschiff), M (Mittschiff), A (Hinterschiff), FF (Vorfuß), FU (oberes Vorschiff)
In den genannten Bereichen sind je nach angestrebter Eisklasse die Außenhaut zu verstär-
ken, die Spantabstände zu verringern und Eisstringer vorzusehen. Spanten, deren Stege
nicht senkrecht zur Außenhaut stehen, sind in kurzen Abständen mit Kippblechen zu stützen.
Spanten im Gürtelbereich sind durchgehend, d.h. ohne Ausschnitte mit der Außenhaut zu ver-
schweißen. Der Vorstevenbereich ist besonders auszusteifen. Die Widerstandsmomente von
Querspanten, Rahmenspanten, Längsspanten und Stringern, die Eislasten aufnehmen, sowie
ihre Anschlüsse an andere Bauteile sind im Einzelnen festgelegt und geregelt.
Zusätzlich ist eine starke Klüse auf der Back mittschiffs, alternativ zwei Klüsen symmetrisch zur
Mittschiffsebene, zum Schleppen durch den Eisbrecher vorzusehen. Dazu gehören starke Pol-
ler in gut fluchtender Position. Der Bereich des Bugs über der UIWL, mit dem das Schiff unter
Umständen im Heckschnabel des Eisbrechers aufgenommen wird, ist geeignet zu verstärken.
Ein Spiegelheck sollte möglichst nicht unter die UIWL fallen, da andernfalls bei Rückwärtsfahrt
im Eis der Widerstand zu groß wird. Der Propellerfreischlag (Abstand der Propellerflügelspitzen
Dieses neue Standardwerk Handbuch Nautik ist sowohl ein praxisorientiertes Nachschlagewerk für Nautiker an Bord und für Mitarbeiter in Reedereien und Schifffahrtsbehörden sowie anderen schiff-fahrtsbezogenen Institutionen als auch ein Praxis-handbuch für Studierende, Schiffsoffiziere und Lehrende in der Aus- und Weiterbildung.
Bereits erschienen ist der Band Navigatorische Schiffsführung mit den Themen Schiffsführungs-prozesse, Navigation, Meteorologie, Seeverkehrs-recht und Seefunkdienst.
Der hier vorliegende neue Band Technische und betriebliche Schiffsführung beschreibt Geräte, Methoden und Verfahren der nautischen Schiffs-führung – von den notwendigen Grundlagen bis zu den möglichen Fehler- und Gefahrenquellen. Dabei werden Potenzial, Nutzungsmöglichkeiten und Grenzen der modernen, aktuell genutzten Systeme sowie die konventionellen Verfahren beschrieben, die beherrscht werden und im Notfall zur Verfügung stehen müssen.
Die Themen des Buches sind Schiffsdynamik, Manövrieren, Stabilität, Ladungstechnik und Schiffs maschinenbetrieb/Systemüberwachung sowie Seehandelsrecht, Personalführung, Notfall-management, Verwaltung und Umweltschutz.
Die Herausgeber und Autoren sind erfahrene Kapitäne, Hochschullehrer und Experten aus den dargestellten nautischen Bereichen.
www.schiffundhafen.de
ISBN 978-3-87743-826-8
