Unterwasserschiff

Einrumpfschiff

Mehrrumpfschiff: Katamaran

Mehrrumpfschiff: Trimaran

Als Boots- bzw. Schiffsrumpf bezeichnet man den Teil eines Boots oder Schiffs, der ihm die Schwimmfähigkeit verleiht. Kasko ist der fertige, schwimmfähige Rumpf ohne die enthaltene Technik.

Man unterscheidet zwischen Einrumpf- und Mehrrumpfschiffen. Den unter Wasser liegenden Teil des Schiffskörpers nennt man Unterwasserschiff.

Prinzip

Während Baustoffe, die leichter als Wasser sind, unabhängig von ihrer Form schwimmen, schwimmen schwerere Baustoffe nur aufgrund des archimedischen Prinzips, nach dem die Auftriebskraft eines Körpers genauso groß ist wie die Gewichtskraft der vom Körper verdrängten Flüssigkeitsmenge. Verdeutlichung

Damit ein Schiff schwimmt, muss also die vom Schiffsrumpf verdrängbare Wassermenge größer sein als das Gesamtgewicht des Schiffes inklusive seiner maximalen Zuladung. Ein Sicherheitsaufschlag muss dabei berücksichtigt werden.

Ein Schiffsrumpf muss auch noch so beschaffen sein, dass eine dauerhafte Wasserverdrängung gewährleistet wird. Durch Wellen und Wind verursachte Schaukelbewegungen dürfen den Schiffsrumpf nicht zum Kippen (Krängung) bringen oder ihn mit Wasser füllen. Die Wasserverdrängung wird in solchen Fällen reduziert. Wenn keine zusätzlichen Auftriebskörper/Schwimmkörper eingebaut sind, kann das Schiff untergehen.

Geschichte

Zu allen Zeiten sind die Formen des Schiffsrumpfs von dem zur Verfügung stehenden Baumaterial, der sich daraus ergebenden Bauweise, der Antriebsart und dem Verwendungszweck bestimmt worden. Der Rumpf primitiver Fahrzeuge reicht von dem Rund geflochtener Körbe, mit Tierhaut überzogenem Rahmen bis zu langen Rümpfen aus Schilfrohr oder behauenen Baumstämmen. Die alten Ägypter banden hölzerne Planken zu flachbodigen Bootsrümpfen zusammen, die aussahen wie ihre Papyrusboote. Andere Völker im Altertum lernten ausgehöhlte Einbäume zu verbessern, indem sie diese ausspreizten und zu beiden Seiten einen oder mehrere Plankengänge aufsetzten. Die fortdauernde Existenz primitiver Boote/Schiffe in den verschiedensten Teilen der Welt hilft diejenigen Regionen herauszufinden, wo die wichtigsten Typen seegehender Schiffe entstanden sind, nämlich das Mittelmeerbecken, Nordeuropa und China. Während der überlieferten Geschichte gab es eine Parallelentwicklung der beiden oben erwähnten Grundformen, des Rundschiffes und des bauchigen Langschiffes. Die Geschichte des Schiffbaus deckt sich zeitlich überwiegend mit der Geschichte der mittels hölzerner Riemen fortbewegten Fahrzeuge und Segelschiffe.

Bausysteme

Zwei grundlegende Bausysteme wurden beim Bau hölzerner Schiffe angewandt, die Schalen- und die Skelettbauweise. Kombinationen beider sind seit dem 7. Jahrhundert nachweisbar. Bei der ersten wurde die Planken aneinander befestigt und danach Spanten eingefügt. Bei der Skelettbauweise mussten die Planken dem aufgestellten Skelettsystem folgen. Die Skelettbauweise tritt erstmals im frühen 14. Jahrhundert auf. Das Aussehen der frühen gezimmerten Schiffe wurde weitgehend von dem Baumaterial und den benutzten Werkzeugen geprägt. Alte skandinavische Schiffbauer gebrauchten Axt und Dechsel, um aus den beiden Hälften eines gespaltenen Stammes eine lange Planke herauszuhauen. Die so gewonnenen Planken wurden, sich überlappend, durch Weidenruten oder Tiersehnen (später Metallnieten) miteinander verbunden. Das waren die Anfänge der späteren Klinkerbeplankung. Wenn eine ausreichende Anzahl Planken miteinander und mit den Steven vorn und hinten befestigt worden waren, wurden abstützende Spanten eingefügt, die man an bei der Bearbeitung der Planken stehengelassenen Laschen festzurrte.

Ägypten

Die Schiffbauer im alten Ägypten benutzten die Säge, um aus einem Stamm mehrere Planken herauszuschneiden. Die gebräuchlichen einheimischen Hölzer (Akazien und Sykomorenholz) waren nur in kurzen Längen erhältlich, was Herodot veranlasste, den Bau eines ägyptischen Schiffes mit einer Ziegelsteinmauer zu vergleichen. Alte Funde zeigen, wie die Planken durch verschiedene Kombinationen von Dübeln und Zapfen, eingelassenen Schwalbenschwanzförmigen Verbindungsstücken und Laschungen Kante auf Kante befestigt waren, wodurch die glatte Außenhaut entstand, die wir heute Kraweelbeplankung nennen. Da die ägyptischen Schiffe zunächst nur Flussschiffe waren, hatten sie oft nur eine dicke Kielplanke statt eines gebauten Balkenkiels. Ein auffälliges Merkmal vieler ägyptischer Schiffe war ein über einen Stützpfosten vom Bug zum Heck verlaufender, sehr starker Längsverband aus Tauwerk, der ein Herabhängen der Schiffsenden verhinderte.

Mittelmeerraum

Die phönizischen, griechischen und römischen Schiffe waren grundsätzlich Spitzgattschiffe. Ihre Schiffbauer, die die Schalenbauweise anwandten, hatten ein sehr solides Wissen der für seegehende Schiffe erforderlichen Bauweise. Berichte über zahlreiche römische Kriegsschiffe, die innerhalb kurzer Zeit gebaut wurden, im Jahre 254 waren es 220 Schiffe die innerhalb von drei Monaten gebaut wurden, lassen darauf schließen, das sie so etwas wie Spantschablonen verwendet haben, um Serien gleicher Schiffe bauen zu können. Die Römer hatten drei Grundtypen von Schiffen: Rundliche segelnde Handelsschiffe, stämmige, durch Ruderriemen angetriebene, in Seeschlachten zum Rammen benutzte Kriegsschiffe und leichte schnelle Galeeren für die Beförderung von Botschaften und wichtigen Personen. Von der Zeit der Römer bis etwa zum 12.Jahrhundert änderten sich die Formen der Schiffe des Mittelmeerraumes nur wenig. Die segelnden Kauffahrteischiffe blieben Doppelender mit einem völligen Heck und wurden mit einem schweren, seitlich gelagerten Riemen gesteuert. Eine wichtige Änderung war der Wechsel von der altenrömischen Rahtakelung zu einer zwei oder dreimastigen Lateintakelung bei der Mehrzahl der Handelsschiffe. Seit der Zeit der ersten Kreuzzüge um 1095, als nordeuropäische Schiffe in großer Zahl in das Mittelmeer eindrangen, vermischten sich allmählich die Merkmale der Rundschiffe des Norden und des Süden.

Nordeuropäischer Raum

Im Nordeuropäischen Raum war das typische Wikingerschiff inzwischen von Spitzgattsegelschiffen abgelöst worden, bei welchem man die Klinkerbauweise, hohe Vor- und Hintersteven sowie das seitliche Ruder noch beibehielt. Diese Schiffe wurden breiter und tiefer im Verhältnis zur Länge. Kleine Kastelle erschienen am Bug und am Heck, die mit der Zeit immer ausgeprägter wurden. Heckruder wurden erstmals in der zweiten Hälfte des 12. Jahrhundert verwendet. Auch die Schiffbauer des Südens nahmen das Heckruder an, und bei ihren größeren Schiffen kehrten sie zur Rahtakelung zurück. Um diese Zeit tauchten auch die ersten Koggen auf die bis in das 15. Jahrhundert das Mittelmeer bis zur Ostsee als Standardtyp zu bezeichnen sind.

China

Die Ursprünge der chinesischen Schiffe verlieren sich im Dunkel der Geschichte. Einige Bootstypen des oberen Jangtsekiang sind fast identisch mit ägyptischen Schiffen der Zeit um 1600 v. Chr. Ein chinesischer Bericht aus dem Jahr 1119 vergleicht die Rumpfform der Schiffe mit einem rechtwinkligen Kornmaß das schräge Seiten und Endflächen hat. Ferner wird ein Mattensegel beschrieben, das sich um den Mast bewegte wie eine Tür in der Angel. Der westlichen Technik weit voraus, bauten die Chinesen bereits Schiffe (Dschunken) mit mehreren wasserdichten Querschotten, man nimmt an, dass sie durch den Bambus dazu inspiriert worden sind. Ferner hatten sie Balanceruder seit dem ersten und Seitenschwerter seit dem achten Jahrhundert.

Mittelalter (bis 19. Jh.)

Während des 15. Jahrhunderts wurden die Schiffe in Europa immer größer, bis den Schiffbauern des Nordens offensichtlich klar wurde, dass es für die Abmessungen geklinkerter Schiffe Grenzen gab. Die größeren Schiffe Europas vereinigten in sich die Merkmale des Nordens und des Südens. Da an den Stellen der vorstehenden Balkenköpfe die Außenhaut schwer abzudichten war, gab man diese Bauweise auf. Eine glatte Beplankung wurde auf ein vorher errichtetes Spantwerk gebracht, die Decks nur im Inneren abgestützt. Es ist schwierig, einige von den der Kogge folgenden Schiffstypen genau zu beschreiben, wie Galeone, Galeasse und Galiot sowie die völligen Frachtschiffe Holk, Karacke und Karavelle.

Im Laufe des 15. und 16. Jahrhunderts veränderte sich das Aussehen der europäischen Schiffe beträchtlich. Die Kastelle blieben groß, verloren aber ihre Eckigkeit und verschmolzen mit den Linien des Rumpfes. In der zweiten hälfte des 16. Jahrhunderts begann man, den großen Schiffen ein Spiegelheck zu geben, das den Aufbauten eine bessere Abstützung bot als das mittelalterliche Rundheck. Um die gleiche Zeit verlor das vordere Kastell seine dreieckige Grundrissform und bildete in Nachahmung der Rammstevens der Galeere unter dem Bugspriet einen Schiffsschnabel. Die Galeone wurde der hauptsächliche Schiffstyp für die nächsten 100 Jahre. Sie hatte weniger Sprung, niedrigere Aufbauten und war schmaler im Verhältnis zur Länge als die früheren Typen.

Das 17. Jahrhundert brachte eine wesentliche Verbesserung des Spantbaus. Bis ins späte 16. Jahrhundert hinein war das aus mehreren gewachsenen Krummhölzern zusammengelaschte Einzelspant bei Schiffen fast aller Größen die Norm. Die Verbindungsstellen waren jedoch Schwachpunkte, deshalb legte man nun an Verbindungsstellen die Hölzer nebeneinander und zwar gegeneinander versetzt, so dass sie sich jeweils um einige Fuß überlappten. Der Spantabstand war am Kiel gleich der Spantdicke, so dass die Spanten an den Dopplungen über die ganze Schiffslänge dicht an dicht standen. Sie waren nicht aneinander befestigt, wurden jedoch durch Beplankung und Innenwergerung an ihrem Platz festgehalten.

Der halbkreisförmige Querschnitt des Einbaums war nicht sehr günstig in Bezug auf eine stabile Schwimmlage, doch die Boots-Schiffbauer bemerkten bald, dass sich diese durch Abflachung des Bodens verbessern ließ. Generell kann man die Unterwasserform des Hauptspants fast aller Schiffe bis zum 18. Jahrhundert als einen angenäherten Halbkreis beschreiben. Die V-Spantform der Wikingerschiffe war ungewöhnlich, und blieb eine skandinavische Besonderheit. Änderungen der Unterwasserform vollzogen sich erst im 18. und 19. Jahrhundert.

Gegenwart

Bemerkenswerte Veränderungen in der Rumpfform waren der 1910 von dem Bootsbauer und Ingenieur Claus Engelbrecht entwickelte und später von dem bei ihm angestellten Schiffbauingenieur Arthur Tiller verbesserte "Wellenbinder" sowie der von dem österreichischen Physiker Theodor Eder entwickelte "DG-Hull" (Deplacement-Glider-Hull = Verdrängergleiter-Rumpf). Eder hatte Ende der 1990er vom Bürgermeister von Venedig den Auftrag bekommen, einen Schiffsrumpf zu entwickeln, der keine Welle wirft. Genaueres kann man auf der Seite Verdränger und Gleiter nachlesen.

Schiffsbaupläne

Linienriss mit Schnitten, Spant-, Wasserlinien- und Sentenriss

Die ältesten erhaltenen Schiffsrisse und schiffbaulichen Abhandlungen stammen aus dem frühen 15. Jahrhundert. Sie sind italienisch abgefasst und beschreiben die Bautechnik des Mittelmeerraumes. Bis 1750 vielleicht sogar noch später, war es möglich, lediglich mit Zirkel und Lineal ein Schiff zu entwerfen. Um 1670 stammen englische Berichte über die Ergebnisse der wohl ersten systematischen Versuche zur Ermittlung des Schiffswiderstandes. Weitere wissenschaftliche Studien folgten, insbesondere in Frankreich, wo auch 1746 die erste Abhandlung über Stabilität veröffentlicht wurde.

Im 18. Jahrhundert verlangten sowohl legale als auch illegale Betätigungen nach kleinen Schnellseglern. Die zuerst auf Jamaika, später auf Bermuda und an den Küsten der Chesapeake Bay gebauten Schiffe wurden weltberühmt. Die Bezeichnung Virginia-built oder Virginia-model waren Synonyme für Geschwindigkeit. Im frühen 19. Jahrhundert war dieser Typ als Baltimoreklipper bekannt. Ein auffälliges Merkmal war damals eine Rückkehr zum V-förmige Schiffsboden des Wikingerschiffes, die Schiffe erhielten eine starke "Aufkimmung", und zwar immer dann, wenn die Geschwindigkeit eine größere Rolle spielte als die Tragfähigkeit.

Man setzte Baltimoreklipper im Ostindien- und Chinahandel ein, aber ihre Schnelligkeit konnte doch ihre beschränkte Ladekapazität, die eine Folge der V-Bodenform war, nicht wettmachen. Die besten Schiffe im Chinahandel stellten einen Kompromiss dar und hatten vollere Linien. Die Ära des Klippers, die in den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts begann, endete in den USA 1857 und in England um 1870. Die großen Klipper erwuchsen aus einem zunehmenden Drang nach hoher Geschwindigkeit, der vor allem durch die Goldfunde in Kalifornien und Australien angeheizt wurde. Geschwindigkeit um jeden Preis. Die Ladefähigkeit kam erst in zweiter Linie. Die Rekordgeschwindigkeiten der Klipper wurden vor allem durch sehr hartes Segeln herausgeholt, wozu die langen, schnellen Schiffsrümpfe geradezu herausforderten. Doch schließlich zwang wirtschaftlicher Druck zur Rückkehr ökonomischen Schiffsformen, zu Schiffen die nicht ganz so schnell waren, dafür aber mehr Ladung transportieren konnten.

Das Ausschmücken der Schiffe mit figürlichen Schnitzereien wie Tiere, Göttern und Göttinnen kann bis ins Altertum zurückverfolgt werden, wobei die Darstellung der letzteren wohl mehr zum Ziel hatte, sich göttlichen Schutzes zu versichern, als das Schiff zu dekorieren. Die Wikinger versahen die Steven ihrer Schiffe mit wilden Drachenköpfen (Drachenschiffe), um ihre Feinde zu erschrecken. Um 1600 begann eine mehr als eine Jahrhundert währende Periode der kunstvollsten Schiffsdekorationen. Sowohl Kriegs- als auch Handelsschiffe wurden mit reichem Schnitzwerk verziert; am Heck, an den achteren Galerien, an den Seiten und vorn befanden sich große Galionsfiguren. Ab 1800 beschränkt man sich auf einige wenige Heckfenster mit etwas ornamentalem Schnitzwerk am Spiegel, kleine Heckgalerien und ein paar einfachen Bugverzierungen.

Die Einführung des Dampfantriebs im frühen 19. Jahrhundert stellte die Schiffbauer vor neue Probleme, nämlich das hohe Gewicht der Maschine und die hohen Beanspruchungen, die durch die Schaufelräder bzw. die Propeller hervorgerufen wurden. Bis in ihre letzte Phase waren bei den in Europa gebauten Raddampfern die Radkästen nur als Anhänge an den Rumpf angebaut. Bis 1870 hatten seegehende Dampfer die Form, wie sie bei den Segelschiffen üblich war, und die Dampfer waren auch wie die Segler gebaut. Der Dampfantrieb war noch unzuverlässig, deshalb hatten die Schiffe zusätzlich eine reduzierte Segelschiffstakelage. Notbesegelung für Dampfer gab es bis zum Ersten Weltkrieg. Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts hatten weitere Versuche zur Messung des Schiffswiderstandes und praktische Erfahrungen mit dem Dampfantrieb gezeigt, dass scharfe Linien eine Voraussetzung für hohe Geschwindigkeiten waren. Bei einem Segelschiff konnten ungünstige Schiffslinien durch mehr Segelfläche etwas ausgeglichen werden, aber der noch junge Maschinenantrieb war begrenzt in seiner Leistung, und Ausfälle gab es häufig. Die Folgen waren zuweilen katastrophal (z.B. Kesselzerknall).

Siehe auch: Schiffbau