Wie im Abschnitt über die Organisation der Gilde erwähnt, lag es nahe, die beruflichen Fähigkeiten und Interessen der Mitglieder zu nutzen. Ziel war es, so viel wie möglich über das Hjortspring-Boot, seine ursprünglichen Erbauer und schließlich durch sie über die Gemeinschaft, die das Boot geschaffen hatte, zu erfahren.
Wir hatten das Glück, einige Mitglieder zu haben, die Erfahrung mit Strömungsmechanik, Festigkeitsberechnungen und computergestützter Geometrie hatten, so dass die Konstruktionsgruppe bereits während der Vorbereitung des Bootsbaus damit begann, das Boot zu analysieren, wie bereits erwähnt. Hier zeigen wir einige der Berechnungen, die für die Beurteilung der Segeleigenschaften wichtig sind. Als Ausgangspunkt diente dem Konstruktionsteam die Zeichnung, die der norwegische Schiffsingenieur Fr. Johannessen im Zusammenhang mit der Veröffentlichung von Rosenbergs Buch über den Hjortspring-Fund angefertigt hatte.
G. Rosenberg: Hjortspringfundet (Die Entdeckung von Hjortspring).
Hydrostatik und Dynamik
Hier sind einige der zahlreichen Berechnungen, die durchgeführt wurden.
Eine vollständige Beschreibung finden Sie unter foredrag 2 vom Symposium in Danzig.
Wenn das Boot zum Beispiel mit 2,5 Tonnen beladen ist, ragt es 30 cm heraus.
Zeichnung: HSBL.
Die benetzte Oberfläche des Bootes, eine Größe, die zur Berechnung der Bootsgeschwindigkeit herangezogen wird, wurde ebenfalls berechnet.
Bei einem Tiefgang von 30 cm, der dem oben genannten Gewicht von 2,5 Tonnen entspricht, beträgt die benetzte Fläche des Bootes 15 m².
Zeichnung: HSBL.
Durch die Berechnung des Auftriebs- und Schwerpunkts wurde die Empfindlichkeit des Bootes gegenüber ungleichmäßiger Belastung ermittelt. Es stellte sich heraus, dass das Boot sehr instabil sein würde, was sich auch bei den Segeltests bestätigte.
Es wurde auch die Leistung berechnet, die erforderlich ist, um das Boot bei verschiedenen Geschwindigkeiten anzutreiben. Diese Leistung ist insbesondere von der benetzten Oberfläche, ihrer Rauheit und der Länge der Wasserlinie des Bootes abhängig. Die erreichbare Geschwindigkeit des Bootes war bei einigen Mitgliederversammlungen Gegenstand einer heftigen Diskussion gewesen. Nur der Präsident der Gilde vertraute den Fähigkeiten unserer Vorgänger so sehr, dass er behauptete, das Boot könne eine Geschwindigkeit von 8 Knoten (15 km/h) erreichen. Eine Wette wurde abgeschlossen. Doch die Berechnungen konnten sie nicht ausgleichen. Segeln war angesagt.
Aber zurück zu den Berechnungen.
Bei 8 Knoten benötigen die 20 Paddler eine Nettoleistung von 2,5 kW oder 125 Watt pro Paddel. Das entspricht 0,2 PS pro Paddel.
Zeichnung: HSBL.
Festigkeitsberechnungen
Interessant war auch die Berechnung der Belastung des Bootes durch die Last, den Auftrieb und die Wellenbewegung. Eine so komplizierte Struktur wie ein Boot mit seinen doppelt gekrümmten Oberflächen ist jedoch ohne sehr umfangreiche Computerberechnungen nur schwer zu analysieren. Da wir keinen Zugang zu einem ausreichend großen Computer hatten, mussten wir den Ausgangspunkt für die Berechnungen vereinfachen.
Wir haben daher das Boot als einen sich an beiden Enden verjüngenden Balken betrachtet, ohne zu berücksichtigen, dass sich ein Boot bei Belastung über die Breite des Rumpfes ausdehnen oder zusammenziehen kann (wie eine Erbsenschote).
Das Boot wird durch äußere Kräfte belastet, die sich aus dem Gewicht des Bootes selbst, dem Gewicht der Ladung (Besatzung mit Ausrüstung) und schließlich aus den Auftriebskräften ergeben. Die ersten beiden wirken nach unten, während die letzte nach oben wirkt. Diese äußeren Kräfte befinden sich im Gleichgewicht. Diese Kräfte wurden als Einzelkräfte betrachtet, die aus einem Abstand von 1 Meter über dem Schiff auf dieses einwirken.
Bei der Betrachtung der Festigkeit von Schiffen ist es üblich, diese in drei verschiedenen Modi zu berechnen:
- In stillen Gewässern
- Reiten auf einer Welle mittschiffs
- Reiten auf zwei Wellen mit den Spitzen am Bug und am Heck
Sie verwenden eine Standardwelle mit einer Länge, die der Wasserlänge des Bootes entspricht, und einer Höhe von 1/10 der Wellenlänge.
Die resultierenden Kräfte aus Gewicht, Last und Auftrieb sind unten dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass das Boot in einer solchen Welle bis zum Bersten des Kiels belastet wird.
Zeichnung: HSBL.
Für die drei Belastungsfälle, bei ruhigem Wasser, mit dem Scheitelpunkt der Standardwelle mittschiffs und mit den beiden Scheitelpunkten der Standardwelle an jedem Ende des Bootes, wurden die Zug-, Druck- und Scherspannungen berechnet. Letztere waren an der Bodennaht größer als die zulässige Verlagerung der Naht bei Fahrt in Standardwellen (13 m Wellenlänge und 0,65 m Wellenhöhe).
Ein Verschleiß der Naht war also bei Wellenfahrt zu erwarten. Bei der gleichen Wellengröße würde der Bug in vertikaler Richtung mit einer Bewegung von 30 mm schwingen. Diese Berechnungen berücksichtigen nicht die zu erwartende günstige Wirkung des Spannseils, sondern auch die schwachen Nähte.
Wir müssen bedenken, dass die Berechnungen auf der von Johannessen beschriebenen Form des Bootes beruhen. Die Tilia hatte jedoch eine etwas kürzere Wasserlinie aufgrund der stärker gekrümmten Kiellinie. Die Auswirkungen dieser Änderung auf die Spannungen wurden in diesen Berechnungen nicht berücksichtigt.
Quellen
- Hvad Haanden former er Aandens Spor.
- Symposiums: Paper 2: Theoretical Performance and initial Test Results