Deplacement

Unter Schiffsmaßen versteht man unterschiedliche technische Daten wie Masse- und Raumangaben, Verdrängung, Tragfähigkeit, Tiefgang, Länge und Geschwindigkeit eines Schiffes. Die folgenden Angaben gelten für Seeschiffe. Angaben zu Schiffsgrößen und Schiffsleistungen variieren aufgrund ihrer unterschiedlichen Zweckrichtung und unterschiedlicher nationaler Maßeinheiten.

Verdrängung

Die Verdrängung (auch Deplacement, engl. displacement, Wasserverdrängung, „Gewicht“) entspricht der Masse des Schiffes.

Je nach Zuladung (etwa von Ladung oder Treibstoff) und Ausrüstung unterscheidet man Konstruktionsverdrängung, Standardverdrängung und Maximal- oder Einsatzverdrängung.

Der Begriff "Verdrängung" leitet sich aus dem Archimedischen Prinzip her und illustriert, dass ein Schiff schwimmt (bzw. ein Unterseeboot schwebt), wenn die Masse des verdrängten Wassers der Masse des Schiffes entspricht.

Ein 10.000-Tonnen-Schiff verdrängt also 10.000 Tonnen Wasser. Dies entspricht etwa 10.000 m³ Süßwasser bei 3,98 °C (siehe alte Definition des Kilogramms) Da sich die Verdrängung in Abhängigkeit von Salzgehalt und Temperatur des Wassers ändert, ändert sich auch der Tiefgang des Schiffes.

Seit 1920 ist für Kriegsschiffe die Standardwasserverdrängung eine offizielle Angabe, d.h. die volle Wasserverdrängung des seeklaren Kriegsschiffes abzüglich für Brennstoff- und Speisewasserreserven in tons standard (Standard-Tonne). Da eine Standard-Tonne ca. 1.016 kg entspricht, verdrängt ein 10.000-Tonnen-Kreuzer voll ausgerüstet mit Wasser, Brennstoff, Proviant, Munition, etc. also ca. 10.160 m³ Süßwasser, bzw. bei einer Seewasserdichte (Salzwasser) von 1,025 $\frac{t}{m^3}$ ca 9.910 m³ (See-)Wasser.

Tragfähigkeit

Für Handelsschiffe, die möglichst viel Ladung aufnehmen sollen, ist eine auf der Wasserverdrängung basierende Größenangabe wenig sinnvoll, da sich der Beladungszustand häufig ändert und somit die Gesamtmasse keine wirtschaftlich relevante Kennzahl darstellt. Für Handelsschiffe ist stattdessen die Tragfähigkeit wichtig (englisch = dead weight tonnage dwt, auch tons dead weight tdw). Durch Hinzuzählen des Eigengewichtes des Schiffes erhält man das Gesamtgewicht.

Die Angabe Tons Deadweight All Told (tdwat, auch TDWAT, T dwat oder einfach tdw) bezeichnet die Gesamt-Tragfähigkeit eines Handelsschiffes. Errechnet wird die Gewichtseinheit aus der Differenz der Wasserverdrängung des bis zur höchstzulässigen Lademarke (s.u.) belasteten Schiffes und jener des unbelasteten Schiffes. Maßeinheiten sind wahlweise metrische Tonnen zu je 1.000 kg "ts", oder englische long tons zu 1.016 kg.

Bei Containerschiffen wird die Lade- bzw. Stellplatzkapazität in Anzahl der Container angegeben. Maßeinheit ist die TEU (Twenty-foot Equivalent Unit). Damit ist ein Standard-Container von 20 Fuß Länge gemeint. Ein Containerschiff mit 6.000 TEU verfügt also über Stellplätze für 6.000 20-Fuß-Container, bei optimaler Verteilung der Gewichte der einzelnen Container und unter Berücksichtigung des Sichtstrahls. Um ein genaueres Bild von der Ladefähigkeit zu vermitteln, wird in Fachkreisen zusätzlich die 14mt homogeneous load verwendet. Dieser Wert gibt an, wieviele Container mit einem Gewicht von je 14 metrischen Tonnen ein Schiff laden kann. Die tatsächliche Kapazität kann davon allerdings in Anhängigkeit vom Fahrtgebiet, zumeist nach unten, erheblich abweichen.

Im Mittelalter wurde die Tragfähigkeit in Lasten oder Fuder angegeben, die etwa der Tragfähigkeit eines einzelnen Fuhrwerks entsprachen.

Raumgehalt, Tonnage

Geschichte

Die Ermittlung von Schiffsgrößen wurde notwendig, als man begann, Schiffe mit Abgaben zu belasten, um damit Kosten für Häfen, Leuchtfeuer oder das Ausbaggern von Fahrrinnen abzudecken.

Der Ausdruck Tonne entstand zu einer Zeit, als Schiffe nach der Anzahl der „Tonnen“, der Fässer, die sie transportieren konnten, vermessen wurden. Verschiedene Hafenstädte benutzten dabei unterschiedliche Maße, sodass die Angabe des Referenzmaßes, z. B. der von Lübeck definierten „Lübschen Tonne“, notwendig war. Parallel wurden auch Tragfähigkeitsangaben in „Lasten“ verwendet.

In Großbritannien waren bis gegen 1870 tons nach Builder’s Measurement gebräuchlich, errechnet nach der Formel:

tons (bm) = ((L - 3/5B) × B × 1/2B) / 94, wobei L...Länge in Fuß, B...Breite in Fuß.

Die Registertonne ist ein (seit 1969 in Deutschland, in Österreich später) veraltetes Raummaß, also keine Massenangabe. Eine Registertonne entspricht 100 englischen Kubikfuß beziehungsweise 2,8316846592 m³.

Man unterschied Bruttoregistertonnen, kurz BRT (engl. GRT, Gross Registered Tons), von Nettoregistertonnen bzw. NRT (engl. Net Registered Tons).

BRT umfassten das ganze Schiff, also

• zwischen Vermessungs- und Oberdeck,
• unter dem Vermessungsdeck (Unterdeckraumgehalt),
• Inhalt der Luken über Deck,
• Inhalt der Aufbauten.

NRT errechneten sich aus BRT durch Abzüge, nämlich der

• Besatzungsunterkünfte,
• Kommandobrücke,
• Maschinen- und Heizräume,
• Brennstoffbunker,
• Wasserballasttanks,
• Pumpenräume,
• Provianträume,
• Werkstätten und Vorratsräume.

Teilweise wurden diese Räume nicht nach dem tatsächlichen Rauminhalt in die Rechnung eingebracht, sondern mit teilweise erheblich höheren Werten nach bestimmten Ausnahmeregeln, die sich daher auch in bestimmten konstruktiven Eigenarten der betroffenen Schiffe manifestierten.

Hafengebühren, Kanaldurchfahrtsgebühren oder Lotsengebühren errechneten sich nach den NRT.

Brutto- und Nettoraumzahl (BRZ, NRZ)

Bruttoregistertonne (BRT) und Nettoregistertonne (NRT) wurden ersetzt durch die dimensionslosen Zahlen Bruttoraumzahl (BRZ) und Nettoraumzahl (NRZ). Die Bruttoraumzahl wird auch als Gross-Tonnage (GT) bezeichnet.

Nach der BRZ oder NRZ berechnen sich weiterhin die tonnage dues, die Gebühren für Hafennutzung (Hafengebühren), Kanal- oder Schleusendurchfahrt und Lotsen.

Die genaue Berechnung der BRZ erfolgt durch folgende Formeln:

$BRZ = K_1 \cdot V$

$K_1 = 0{,}2 + 0{,}02 \cdot\log_{10}V$

Dabei ist V der Zahlenwert des in Kubikmeter gemessenen Inhalts aller geschlossenen Räume vom Kiel bis zum Schornstein. K₁ ist ein Wert, der zwischen 0,22 und 0,32 liegt und abhängig von der Schiffsgröße ist (d.h. V zwischen 10 und 1 Mio. m³). Hat ein Schiff ein Volumen von 10.000 m³, so ergibt sich daraus K₁=0,28 und damit eine BRZ von 2800.

Die NRZ ist abhängig vom Inhalt der Laderäume, dem Tiefgang, der Seitenhöhe und der Anzahl der Fahrgäste. Die mit Hilfe einer speziellen Formel errechnete NRZ darf nicht kleiner sein als 0,3 BRZ. Offene Containerschiffe und Doppelhüllentanker erhalten gemäß entsprechender IMO-Vorschriften eine Reduzierung der BRZ. Diese wird im Schiffsmessbrief vermerkt.

Diese Werte sind im amtlichen Internationalen Schiffsmessbrief (International Tonnage Certificate) erfasst, der bei der Indienststellung eines Schiffes in Deutschland vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) ausgestellt wird. In Österreich sind dafür, abhängig von der Schiffsgröße, die Länder oder (ab 24 m) die Oberste Schifffahrtsbehörde des Bundes zuständig.

Bereich Yachtsport: Die EU legt für Yachten den Faktor 0,24 fest. Speziell österreichische Yachten waren vor der Einführung der BRZ benachteiligt, da die sture Vermessung nach BRT rund die doppelte Kanalgebühr bewirken konnte wie für die gleiche Yacht unter deutscher Flagge: Die in deutschen Flaggenzertifikaten eingetragene Tonnage war (sinnvollerweise) durch eine andere Formel zustandegekommen.

• Für Yachten mit einer Länge von weniger als 24 m ist kein Internationaler Schiffsmessbrief vorgeschrieben.

Tiefgang

Ahming am Bug eines modernen Frachters

Ahming am Heck der Gorch Fock

Der Tiefgang eines Schiffes ist definiert als der Abstand von der Wasseroberfläche bis zum tiefsten Punkt des Schiffs (i.d.R. also der Unterkante des Kiels) bei stabiler unbewegter Schwimmlage in ruhigem Wasser. Er muss vor allem in flachen Gewässern beachtet werden und entscheidet z.B. darüber, in welche Häfen das Schiff einlaufen kann. Der Tiefgang wird größer, wenn das Schiff infolge höherer Beladung tiefer ins Wasser taucht, und wird ebenfalls beeinflusst von der infolge verschiedener Salzgehalte und verschiedener Temperaturen veränderlichen Dichte des Wassers. Grundsätzlich taucht ein Schiff in Süßwasser tiefer ein als in Salzwasser. Abgesehen von diesen statischen Einflüssen auf den Tiefgang muss auch der dynamische Einfluss der Auf- und Abbewegungen bei Seegang und Fahrt berücksichtigt werden.

Ahming

Ahmings sind Tiefgangsmarken, die am Bug und Heck eines Seeschiffes und bisweilen auch mittschiffs angebracht sind. Die Tiefgangsangabe wird von der Unterkante des Kiels nach oben gerechnet und in Dezimetern oder englischen Fuß angegeben. Bisweilen finden sich beide Angaben parallel (Angabe in Dezimetern auf der einen Seite, Angabe in englischen Fuß auf der anderen Seite des Schiffes).

Seitenhöhe

Die Seitenhöhe wird vom Decksstrich bis zur Unterkante des Kiels gemessen. Es gilt die Formel Sh(Seitenhöhe) - T(Tiefgang) = Fb(Freibord)).

Freibord

Freibord ist der mittschiffs senkrecht nach unten gemessene Abstand von der Oberkante des Deckstrichs in Höhe des Freiborddecks bis zur Oberkante der entsprechenden Lademarke oder bis zur tatsächlichen Wasserlinie. Er verringert sich beim tieferen Eintauchen im Gegenzug zum Tiefgang. Ein bestimmter Mindestfreibord ist erforderlich, um dem Schiff im Seegang einen Schutz gegen Überflutung des Decks (Gefahr der Zerstörung der Luken) und einen Reserveauftrieb zwecks Erhöhung der Stabilität zu geben. Der aktuelle Freibord ist mithilfe deutlicher Markierungen jederzeit von außen kontrollierbar.

Freibordmarke

Freibordmarke an einem Getreidefrachter im Hafen Rostock

Die Freibordmarke (auch Plimsoll-Marke nach Samuel Plimsoll) gibt die Grenze für den infolge Beladung veränderlichen Freibord des Schiffsrumpfes an. Sie befindet sich bei Handelsschiffen auf halber Schiffslänge in der Nähe des Hauptrahmenspantes beidseitig am Rumpf des Schiffes, genau unterhalb des Decksstrichs, der die Lage des Freiborddecks markiert.

Die Freibordmarke besteht aus einem Ring von 300 Millimeter (12 Zoll) Außendurchmesser und 25 Millimeter (1 Zoll) Breite, der durch einen waagerechten Strich von 450 Millimeter (18 Zoll) Länge und 25 Millimeter (1 Zoll) Breite geschnitten wird; die Oberkante des Striches geht durch den Mittelpunkt des Ringes.

Der Abstand der Freibordmarke vom Decksstrich (Oberkante Strich bis Oberkante Strich) entspricht dem Sommerfreibord.

Lademarke

Die Lademarken, die den zulässigen Mindestfreibord kennzeichnen, sind waagerechte Striche von 230 Millimeter (9 Zoll) Länge und 25 Millimeter (1 Zoll) Breite, die von einem 25 Millimeter (1 Zoll) breiten senkrechten Strich, der 540 Millimeter (21 Zoll) vor dem Mittelpunkt des Ringes der Freibordmarke angebracht ist, im rechten Winkel und, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes bestimmt ist, nach vorne abgesetzt sind.

Die Lademarken berücksichtigen das unterschiedliche spezifische Gewicht von Frischwasser und Seewasser im Winter und im Sommer und in tropischen Gebieten; sie sind wie folgt gekennzeichnet:

• TF = Freibord Frischwasser (Süßwasser) Tropisch,
• F = Freibord in Frischwasser,
• T = Freibord in tropischem Seewasser,
• S = Sommerlademarke (Freibordmarke nach Freibordzeugnis),
• W = Freibord in Seewasser im Winter,
• WNA = Freibord in Seewasser im Winter im Nordatlantik.

Holzfreibord

Plimsoll-Marke mit Holzfreibord

Werden auf Antrag Holzfreiborde (spezieller Freibord für den Transport von Holz an Deck) erteilt, so werden diese zusätzlich zu den Lademarken angemarkt. Diese Holzlademarken sind wie die gewöhnlichen Lademarken beschaffen, jedoch werden sie 540 Millimeter (21 Zoll) hinter dem Mittelpunkt des Ringes der Freibordmarke angebracht.

• LT = Holz-Tropen
• LS = Holz-Sommer
• LW = Holz-Winter
• LWNA = Holz-Winter-Nordatlantik
• LFT = Holz-Tropen-Frischwasser
• LF = Holz-Frischwasser

Die Buchstaben am Ring der Lademarke bezeichnen die Klassifikationsgesellschaft:

• GL – Germanischer Lloyd
• AB – American Bureau of Shipping
• LR – Lloyd’s Register of Shipping
• BV – Bureau Veritas
• DNV – Det Norske Veritas

Frischwassermarke

Auf Segelschiffen werden, neben der Freibordmarke, nur Frischwasser- (*F) und die Winter-Nordatlantik-Lademarke (*WNA) angemarkt.

Einsenkungsmarke

Einsenkungsmarke Binnenschiff

Binnenschiffe haben anstelle der Plimsoll-Marken Einsenkungsmarken.

• Passagierschiffe und schwimmende Geräte müssen etwa mittschiffs auf beiden Seiten Einsenkungsmarken tragen. Güterschiffe über 40 Meter Länge müssen überdies auf beiden Seiten je in einem Abstand von etwa einem Sechstel der Länge vom Bug und vom Heck solche Marken tragen, bei Schiffen unter 40 Meter Länge reichen jeweils zwei Einsenkungsmarken auf jeder Seite aus.

• Die Einsenkungsmarken müssen eine Länge von 30 cm und eine Höhe von 4 cm haben. Sie sind unaustilgbar hell auf dunklem Grund oder dunkel auf hellem Grund so anzubringen, dass ihre Unterkante der tiefsten Einsenkung entspricht.

Längenangaben

Spanten und Wasserlinienriss

Schiffsrumpf Längenangaben: Lüa=o/a, LWL=w/l, Lpp=p/p, B=b, F=f, Tg=d

Die Längen eines Schiffes werden üblicherweise in Deutschland angegeben mit:

• LaD = Länge an Deck, vom vordersten zum hintersten festen Punkt (Hinterkante Vorsteven – Hinterkante Achtersteven auf Deckshöhe)
• Lüa (engl.: Loa) = Länge über alles, vom vordersten zum hintersten festen Punkt (Bug–Heck); bei Segelschiffen, wenn nicht ausgeschlossen, von Klüverbaumnock – Heck/Besannock
• Lpp (engl.: Lpp oder veraltet Lbp) = Länge zwischen den Loten (Perpendikeln; Hinterkante Vorsteven auf KWL – Mitte Ruderschaft)
• LWL = Länge in der Schwimmwasserlinie (KWL; Hinterkante Vorsteven – Hinterkante Achtersteven in der KWL einschließlich Ruderblatt)
• VL = Vorderes Lot, Schnitt des Vorstevens mit der KWL
• HL = Hinteres Lot, meist Ruderachse
• KWL = Konstruktionswasserlinie = Schwimmwasserlinie bei Sommerfreibord
• Büa = Breite über alles, gemessen in der Schiffsmitte bzw. an der breitesten Stelle
• B = Konstruktionsbreite gemessen auf Außenkante Spant bei Stahlschiffen
• R = Raumtiefe (Tiefe); Schiffsinnenmaß, Oberkante Bodenwrangen - Unterkante oberstes durchgehendes Deck, gemessen mittschiffs auf halber Schiffslänge
• Tg = Größter Tiefgang
• T = Konstruktionstiefgang gemessen auf Unterkante Bodenwrange bei Stahlschiffen auf halber Länge zwischen den Loten (Lpp)
• H = Seitenhöhe, Höhe des Schiffsrumpfs von Oberkante Balkenkiel bis Deck, seitlich auf halber Schiffslänge gemessen
• F = Freibord, gemessen von KWL bis Oberkante Deckbelag an der Seite des Schiffes auf halber Schiffslänge
• V = Verdrängung des Schiffes auf Spanten

Anmerkung: Bei Holzschiffen werden im Gegensatz zu Stahlschiffen alle Maße auf Außenkante Beplankung gemessen; L, T bis zu dem Punkt, wo die Außenhaut in die Steven bzw. den Kiel einläuft (Sponung)

Formkoeffizienten

Aus den Hauptabmessungen lassen sich Kennwerte ableiten. Sie ermöglichen eine erste grobe Einschätzung von Eigenschaften des Schiffes oder Bootes. Dies gilt auch nur für konventionelle Formen, also beispielsweise nicht für Gleitboote. Für detaillierte Betrachtungen bei einem konkreten Wasserfahrzeug ist der dreidimensionale Strömungszustand zu komplex, um auf wenige Zahlen reduziert werden zu können.

Das Maximum für diese Koeffizienten ist 1; das gilt für einen Quader. Das Minimum beträgt theoretisch 0. Die wichtigsten Koeffizienten sind nachfolgend dargestellt.

Blockkoeffizient

Der Blockkoeffizient C_B gibt das Verhältnis zwischen dem Volumen V des eingetauchten Teil des Schiffes und dem Block   L_pp × B  × T   an:

$C_B = \frac {V}{L_{pp} \cdot B \cdot T}$

Je kleiner C_B, desto „schlanker“ das Schiff. Schnelle Schiffe haben meist einen kleinen C_B.

Wasserlinienkoeffizient

Der Wasserlinienkoeffizient C_WP gibt das Verhältnis der Fläche der Konstruktionswasserlinie A_W zu dem Rechteck   L_pp × B   an:

$C_{WP} = \frac {A_W}{L_{pp} \cdot B}$

Ein großer Wasserlinienkoeffizient in Kombination mit einem kleinen Blockkoeffizienten bedeutet eine große Stabilität, sowohl quer- als auch längsschiffs.

Mittschiffskoeffizient oder Hauptspantkoeffizient

Der Hauptspantkoeffizient C_M gibt das Verhältnis von Hauptspantfläche A_M zu dem Rechteck   B  × T   an:

$C_M = \frac {A_M}{B \cdot T}$

Ein Hauptspantkoeffizient nahe 1 lässt auf ein sehr völliges Schiff schließen, ein schnelles Boot hätte hier eher einen niedrigeren Wert. Wird die Spantform dreieckig, ergibt sich 0,5.

Liegt auf genau halber Länge (L_pp) nicht der Spant mit der größten Fläche (wie beim konventionellen Handelsschiff), so kann statt dieses Hauptspants und seiner Fläche A_M auch die größte Spantfläche A_X verwendet werden.

Prismatischer Koeffizient

Der prismatische Koeffizient (der Länge) C_P gibt das Verhältnis zwischen dem Volumen V des eingetauchten Teil des Schiffes und dem Block   A_M × L_pp   an:

$C_P = \frac {V}{L_{pp} \cdot A_M} = \frac {L_{pp} \cdot B \cdot T \cdot C_B}{L_{pp} \cdot (B \cdot T \cdot C_M)} = \frac {C_B}{C_M}$

C_P beeinflusst stark den Verdrängungswiderstand des Schiffes und somit die benötigte Antriebsleistung (je kleiner C_P, desto geringer ist die erforderliche Kraft bei einiger Fahrtgeschwindigkeit).

Alternativ kann bei ausgefallenen Formen (beispielsweise Yacht) wieder A_X eingesetzt werden.

Geschwindigkeitsangaben

Die Geschwindigkeit von Seeschiffen wird in Knoten angegeben, auf Binnengewässern nimmt man km/h. Ein Knoten (kn) entspricht einer Seemeile pro Stunde, also 1,852 km/h. Man unterscheidet die Fahrtgeschwindigkeit relativ zum Wasser und die von Strömung und Wind beeinflusste Wahre Geschwindigkeit, die Geschwindigkeit über Grund.

Charakteristisch für die Geschwindigkeit eines Schiffes ist die sogenannte Froude-Zahl. Sie ist definiert als

$F_n = \frac{v}{\sqrt{g \cdot L_{WL}}}$

mit: L_WL Länge in der Wasserlinie, g Erdbeschleunigung, v Geschwindigkeit relativ zum Wasser

Jedem Schiffstyp kann ein gewisser Froude-Bereich zugeordnet werden, in dem es wirtschaftlich fährt, beispielsweise:

• Containerfrachter 0,15 – 0,25
• Schlepper 0,25 – 0,30
• Gleitfahrzeuge > 0,50

Mit der Froudezahl ändert sich die Charakteristik der Ausbreitung von Bug- und Heckwelle und der dadurch induzierte Widerstand.

Siehe auch

• Tonnagesteuer
• Schiffsgrößen und Wasserstraßen
• Portal:Schifffahrt
• Schiffsvermessung

Literatur

• Internationales Schiffsvermessungs-Übereinkommen von 1969; incl. Berechnung der Bruttoraumzahlen (BRZ), Schweiz, 2005 (PDF)
• ITTC Symbols and Terminology List 2002 (englisch); hier: Abschnitt 2.2.1 (PDF 2,4MB

Weblinks

Schiffsgrößen

Aframax | Baltimax | Capesize | Dunkirkmax | Handysize | Japanamax | Kamsarmax | Malaccamax | Medimax | Newcastlemax | Panamax | Q-Max | Saimax | Seawaymax | Setouchmax | Suezmax