Frage von Lirander, 42

Konstruktionsgewicht eines Schiffes?

Diese Frage wurde so ähnlich schon mehrfach gestellt, aber die Frage beantwortet sich mir nicht ausreichend. Ich erkläre es eben am Beispiel des Flugzeugträgers USS Enterprise.

Wenn man wissen will, wie "groß" ein Schiff ist, stößt man auf verschiedene Maßeinheiten. BRT, BRZ, DWT, Verdrängung, tn tl, ts, t, usw. Alles diese Maßangaben unterscheiden sich, in dem was sie bemessen oder in ihrer Skalierung.

Für die USS Enterprise finden sich nun unter anderem folgende Angaben:

Verdrängung standard = 75.704 tn l./tl. Verdrängung maximal = 93.284 tn l./tl. DWT/Tragfähigkeit = 17.580 t ( ich nehme an das ist die Masse, die zusätzlich geladen werden kann.)

Mir erschließt sich aber die Logik nicht. Die Formel/Grundsatz "das Schiff wiegt so viel wie es selbst verdrängt" ist mir bekannt.

Meine Frage ist nun, was wiegt das Schiff in der Konstruktion, also ausserhalb des Wassers, wenn es in der Werft gebaut wird. Die reine Masse an sich.

A / Ich verstehe es nun so, das das Schiff immer soweit "einsinkt", bis es so viel Gewicht in Form des Wassers verdrängt hat, wie es selbst wiegt. Wenn ich nun wissen will, wie schwer der Stahlkörper vom Schiff ist, müsste ich wissen wie viel Wasser es unter der Wasserlinie unbeladen verdrängt. Ist die Angabe zur Standard-Verdrängung (bzw. welche Angabe) damit einheitlich? In diesem Fall - wiegt die USS Enterprise 75.000 Tonnen?

Mich irritiert aber Folgendes - das Schiff entspricht in Länge und Ausdehnung in etwa dem Eiffelturm, welcher ca. 10.000 t wiegt. Die USS E. wäre damit 7x, max. 9x schwerer als der Eiffelturm, also wesentlich massiver. USS E. ist zwar ein Hohlkörper, aber warum schwimmt das noch bei diesem Gewicht? Stahl ist ja schwerer als Wasser, eine zu hohe "Dichte/Fülle" müsste den Effekt ja aufheben.

B / Ich kam darum auf den Gedanken, das ich etwas falsch verstehe, und das Schiff nur scheinbar 75.000 t wiegt. Denn das Schiff verdrängt zwar viel Wasser welches auch viel wiegt, aber Bordwände, Deck, Aufbauten ragen ja über die Wasserlinie hinaus.

Ist das Schiff also ein "physikalischer Trick"? Denn würde das Schiff nur verdrängen was es wiegt, so müsste es ja eigentlich bündig mit der Wasserlinie einsinken, wie ein vollgesogener Holzbalken.

Damit das nicht passiert, verdrängt das Schiff also mehr Wasser als es eigentlich wiegt, konstruktionsbedingt, und kann damit aus dem Wasser ragen, und zustäzlich beladen werden ohne zu sinken.

Dann - so nehme ich an - würde die Masse der Stahlkonstruktion an sich weniger wiegen als die verdrängt, also weniger als die Verdrängung von 75.000-93.000 tn.

Fazit / Meine Fragen also - wie schwer ist die Enterprise im Trockendock, und welcher Gedanke ist richtig? Welche Maßeinheit/Abmessung ist gleich dem Konstruktionsgewicht?

Und natürlich warum das so ist, interessiert mich auch. :)

Vielen Dank für alle brauchbaren Antworten schonmal, MfG Lirander

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von segler1968, 17

Sie wiegt 75.000 Tonnen - inkl. Standardausrüstung und Besatzung. Im Trockendock entsprechend weniger, weil Niemand und kein Treibstoff etc. an Bord. Gedanke B ist Quatsch. Ein Schiff verdrängt so viel Wasser, wie es wiegt. Basta. Je nach Form ist die durchschnittliche Dichte viel geringer als Wasser - da viel Luft - und entsprechend ragt es aus dem Wasser.

Dass die viel mehr wiegt als der Eiffelturm, ist doch klar: massive Bauweise und Panzerung...

Kommentar von Lirander ,

Kurz und knapp. :)

So etwas wie die durchschnittliche Dichte habe ich gesucht, also etwas das mir die Physik der Sache begreiflicher machen kann.


Da stellt sich mir auch gleich die Frage, ob die durchschnittliche Dichte immer gleich ist?

Hm, dann wiegt das Schiff doch so viel nur in Bezug auf dem Rumpf oder nicht? Also der Schiffskörper der auch Wasserverdrängung leistet?

Ich kann ja nicht die Aufbauten mit einrechnen. Würde ja bedeuten, dass das Schiff "mit Aufbauten" entsprechend viel verdrängt, im Wasser aber so tief einsinkt das es vollläuft.

(Also wenn man es so "falsch" konstruiert)

Ich nehme also an, das ein Schiff im Trockendock mit Aufbauten, schwerer ist als seine angegebene Verdrängung und die Aufbauten schon zur "Ausrüstung" zählen die das "Schiff" mit tragen kann/soll.

Ach wie erkläre ich das nur...


Also der Rumpf ist konzipiert für Rumpf+Aufbauten(+Ladung etc), damit es nicht versinkt, aber der Rumpf auf den sich die Verdrängung bezieht (weil man die Aufbauten ja nicht zur Verdrängung zählen kann) ist leichter als die Verdrängung... (?)

Was also wiegt das Schiff ausserhalb des Wassers, ohne Tank, Ladung, etc. ....?

Was wiegt ein Schiff "roh"? Das hat doch offenbar nicht mit der Verdränung zu tun, und müsste auch erheblich von den beiden Zuständen "beladen" und "unbeladen" abweichen.

Ich kann mich des Eindrucks nicht erwehren das hier ein Unterschied besteht, aber ich kanns nicht nachrechnen.

Wissen ist an diesem Fall mal wieder Glauben. ^^

Nun ja, lassen wir das. =)


Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 8

Wenn die Navy einen neuen Flugzeugträger haben möchte, wird zunächst ein Lastenheft erstellt, indem ganz genau drin steht, was das Schiff alles können soll, wieviel Nutzlast es haben muss und wie schnell es fahren soll.

Dieses Lastenheft wird an mögliche Reedereien zur Angebotsabgabe übergeben.

Dort setzen sich die Ingenieure dann hin, und machen einen Vorentwurf, der alle Vorgaben berücksichtigt. Dabei wird auch ermittelt, wie schwer (= Verdrängung) der Flugzeugträger werden muss, um alle Anforderungen zu erfüllen. Dazu wird ein Preis kalkuliert.

Wenn die Reederei den Auftrag erhält, wird das Schiff im Detail durchkonstruiert. Dabei gehen die Ingenieure von den Vorgaben des Lastenheftes aus und dem daraus ermittelten Gewicht des Schiffes. Da diese Werte Grundlage der Konstruktion sind, nennt man diese Werte Konstruktionsdaten. Das Konstruktionsgewicht ist also das Gewicht, mit dem das Schiff konstruiert wurde. Diesem Gewicht entspricht die Kinstruktionsverdrängung sowie der Konstruktionstiefgang. Den sieht man an der angezeichneten Wasserlinie am Rumpf.

Nun ist es fast immer so, dass nach Beginn der Konstruktion weitere Sonderwünsche kommen oder ein Schiff Jahre später umgebaut oder aufgerüstet wird. Das verändert das tatsächliche Gewicht und den Tiefgang, die sich von den Konstruktionsdaten unterscheiden. Meistens steht auch schon im Lastenheft, dass dass Schiff gegenüber dem Konstruktionsgewicht noch Verdrängungs- und Stabilitätsreserven haben sollte, um Nachrüstungen möglich zu machen.   

Es gilt aber immer laut Archimedes: das tatsächliche Gesamtgewicht und das Gewicht des verdrängten Wassers sind gleich groß.

Die unterschiedlichen Angaben kommen dadurch zustande, dass man die Verdrängung mit unterschiedlichem Beladungszustand angibt, also z.B. mit oder ohne Fracht, mit oder ohne vollen Karfstsofftanks etc. Auch bei Autos gibt man ja ein Leergewicht, ein Leergewicht betriebsbereit und ein zulässiges Gesamtgewicht an.

Kommentar von Lirander ,

Vielen Dank,

auch wenn das etwas an dem vorbei ging was ich eigentlich in Erfahrung bringen wollte. Macht aber nichts. :)

Ist aber trotzdem eine gute Antwort, weil ich es klasse finde mehr darüber - in dem Fall den Vorgang des Schiffbaus - zu erfahren. ;)

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