Bug (Schiffbau)

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Bug eines Schiffes

Der Bug ist das meist strömungsgünstig geformte Vorderteil eines Schiffs- (oder Boots-)rumpfes. (Der hintere Teil eines Schiffes heißt Heck.) Den vorderen Abschluss des Bugs bildet der Vordersteven, bei Holzschiffen meist ein vierkantiger Holzbalken. Ein über den Bug nach vorne ragender Teil des Schiffs wird als Galion bezeichnet.

Im Laufe der Zeit sind unterschiedliche Bauformen entstanden, bei denen optische, strömungstechnische und/oder andere Aspekte die Form beeinflusst haben.

Bootsbug[Bearbeiten]

Der übliche Bootsbug ist abgerundet. Diese Bauform ergibt sich von selbst beim Beplanken der Spanten, wenn die Planken zum Steven gebogen werden. Die voluminöse Form erzeugt viel Auftrieb und wird deshalb üblicherweise für kleine Boote (Folkeboote, Ruderboote) gewählt.

Klipperbug[Bearbeiten]

Der Steven des Klipperbugs hat eine zweifach geschwungene Form. Etwa auf Höhe der Wasserlinie ist er relativ steil, während er darüber und darunter flacher wird, was einen sanften Übergang des Stevens sowohl zum Kiel als auch zum Bugspriet ergibt. Er ist nach innen gewölbt geformt, damit das Schiff bei Seegang ruhiger in die Wellen eintaucht und möglichst wenig „stampft“.

Rammbug[Bearbeiten]

In der Antike hatten Kriegsschiffe oft einen Rammbug (auch Rammsporn genannt), der weit nach vorne ragte. Damit konnten gegnerische Schiffe unterhalb der Wasserlinie schwer beschädigt werden. Es wird vermutet, dass der Rammbug eine Art antiker Vorläufer des Wulstbugs gewesen ist; als Vorbild dienten vermutlich an der Wasseroberfläche schwimmende Delfine.

Als mit dem Aufkommen der Panzerschiffe zunächst die Panzerung gegenüber der Artillerie im Vorteil war, wurde auch der Rammbug wieder eingeführt. Die Seeschlacht von Lissa (1866), welche durch einen Rammstoß entschieden wurde, bestätigte diese Entwicklung zunächst. Da sich mit dem artilleristischen Fortschritt (siehe Brisanzgranate) um 1900 jedoch das Niederkämpfen des Gegners auf große Entfernung durchsetzte, verlor der Rammbug an Bedeutung. Trotzdem hielt man an ihm fest, obwohl immer wieder bei Wendemanövern durch unbeabsichtigten Rammstoß eigene Schiffe versenkt wurden.

Auch die Kriegsschiffe des Ersten Weltkriegs hatten noch immer einen – zumindest der Form nach – Rammbug. Zum Rammen gegnerischer Schiffe war dieser meist nicht geeignet; praktische Bedeutung hatte er nur beim Rammen von U-Booten. Dazu ist anzumerken, dass die Schiffe während des Krieges und kurz davor mit einem weniger ausgeprägtem Bug gebaut wurden, während z.B. die Yacht des Kaisers SMY Hohenzollern oder die Kleinen Kreuzer der Gazelle-Klasse, welche alle etwa um die Jahrhundertwende gebaut wurden, einen extrem stark ausgeprägten Bug aufweisen. Gegen Ende des Krieges hatten die geplanten bzw. schon vom Stapel gelassenen Schiffe einen geraden Bugsteven.

Als Nebeneffekt der Rammbugentwicklung wurden immer wieder Abweichungen beim tatsächlichen Tiefgang und der tatsächlichen Geschwindigkeit neuer Schiffe mit Rammbug gegenüber den berechneten Konstruktionswerten gemessen. Diese Abweichungen wurden durch Auftriebs- und Strömungseffekte erzielt, die auftraten, weil einige Rammbugformen sich eher zufällig in ihrer Form einem Wulstbug annäherten. Dies war die Grundlage für spätere Versuchsreihen und führte letztlich zum Wulstbug.[1]

Wulstbug[Bearbeiten]

Der Wulstbug (engl. bulbous bow) - auch Bugwulst genannt - ist der markante, etwa tropfenförmige Vorbau am Unterwasserbug der meisten großen Schiffe moderner Bauart. Er ist auch unter dem Begriff „Taylor-Wulst“ bekannt, benannt nach David Watson Taylor (1864–1940), Chef-Ingenieur der United States Navy im Ersten Weltkrieg [2] Die Bremen (1929) und die Europa (1928) gelten als die ersten größeren Schiffe, die gezielt mit einem Wulstbug ausgestattet wurden.

Vorteile des Wulstbugs sind unter anderem:

  • Ein auf Trimmlage, Fahrtgeschwindigkeit und Rumpfform eines Schiffes genau abgestimmter Wulstbug kann das Wellenbild eines fahrenden Schiffes positiv beeinflussen. Durch ihn kann die üblicherweise auftretende Bugwelle, die den größten Teil des Wasserwiderstandes verursacht, fast vollständig beseitigt werden.
    Ein als Verdränger fahrendes Schiff kann normalerweise seine Rumpfgeschwindigkeit, die von der Länge der Wasserlinie abhängt, nicht überschreiten. Bei Erreichen der Rumpfgeschwindigkeit fährt der Bug gegen die selbsterzeugte Bugwelle an, während die Heckwelle hinter dem Rumpf aufsteigt, das Heck in das Wellental der Heckwelle absinkt und das Schiff somit in seinem eigenen Wellensystem bergauf fährt. Eine weitere Erhöhung der Antriebsleistung bringt hier keine Geschwindigkeitszuwächse, sondern erhöht lediglich Bug- und Heckwelle.
    Um die Geschwindigkeit weiter erhöhen zu können, muss das Wellensystem des Schiffes verändert oder durch destruktive Interferenzen ausgelöscht werden. Dies erreicht der Wulstbug: Er erzeugt ein zweites Wellensystem, das die Bug- und Heckwellen bis zur Auslöschung verkleinern kann. Dadurch werden höhere Geschwindigkeiten bei gleichzeitig um 10-15 % verringertem Treibstoffverbrauch ermöglicht. Weitere positive Effekte wie eine bessere Anströmung des Propellers entstehen ebenfalls, gelten aber als eher nachrangig.[3]
  • Liegt der Wulstbug vor dem vorderen Lot, wird das durch ihn verdrängte Wasser mit höherer Geschwindigkeit als das umgebende Wasser durch Wirbeleffekte unter das Schiff gezogen, was den Widerstandswert des eigentlichen Rumpfes weiter verringert.[1]

Nachteilig beim Wulstbug sind vor allem die hohen Herstellkosten durch die komplexe Form, die mit relativ geringen Toleranzen gefertigt werden muss. Außerdem erreicht der Wulstbug seine Wirkung nur in einem engen Geschwindigkeitsbereich, für den er speziell entworfen wird, und bei einer Lage direkt unter der Wasseroberfläche. Außerhalb dieser engen Bedingungen kann der Wasserwiderstand des Fahrzeugs sogar erhöht werden.
Daher ist der Wulstbug ungeeignet für Schiffe, die mit stets unterschiedlichen Geschwindigkeiten unterwegs sind (z. B. Schlepper mit/ohne Last, Segler bei viel/wenig Wind) oder Fahrzeuge, die mit stets wechselnden Trimmlagen fahren (z. B. Segelfahrzeuge, die praktisch nie völlig aufrecht fahren).

Der Wulstbug verschlechtert die Manövriereigenschaften, was aber normalerweise nicht ins Gewicht fällt und durch die Vorteile weit überwogen wird. Wegen ihrer enormen Länge und des Manövrierbedarfs z.B. in engen Schleusen haben viele Schiffe ohnehin ein Bugstrahlruder. Angesichts hoher Kraftstoffpreise (Schweröl) kann es sogar lohnen, einen vorhandenen Wulstbug zu optimieren (Retrofit). Seit dem Beginn der Schifffahrtskrise im Sommer 2008 fahren viele Seeschiffe mit bewusst reduzierter Geschwindigkeit ("Slow steaming"), um Kraftstoff zu sparen. Oft ist ihr Bug auf eine hohe Fahrtgeschwindigkeit (über 20 kn) ausgelegt; ein optimaler Wulstbug für geringere Geschwindigkeiten hat eine andere Form. Die Reederei Maersk lässt beispielsweise zehn Containerschiffe umbauen.[4] Die neuen Nasen sollen 1-2 % Kraftstoff sparen.[5] Die Nasenform ist Forschungsgegenstand von Fluiddynamik und Schiffstheorie.

X-Bow[Bearbeiten]

Der Ulstein X-Bow ist eine Bugform ohne Bugwulst, deren Steven sich oberhalb der Wasserlinie nach hinten neigt. Die Vorteile der Form liegen im geringeren Strömungswiderstand und höheren Geschwindigkeiten bei schweren Seebedingungen. Durch den im Bereich kurz über der Wasseroberfläche völligeren Steven erzielen Schiffe mit X-Bow einen höheren Auftrieb bei geringerem Eintauchen, was zu weicheren Seegangsbewegungen des Schiffsrumpfes und geringeren negativen Beschleunigungen führt.

Eisbrecherbug[Bearbeiten]

Der Bug eines Eisbrechers ist konvex geformt und im Bereich der Wasserlinie relativ flach, sodass das Schiff mit Schwung auf das Eis auffahren kann, damit dieses unter dem Gewicht auseinanderbricht.

Galerie[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b H. Schneekluth: Entwerfen von Schiffen. Vorlesungen, TH Aachen. Koehler, Herford 1984, ISBN 3-7822-0351-8.
  2. siehe auch englische Wikipedia
  3. Boote exklusiv 3/2006: Wulstbug an Yachten (PDF; 1,8 MB)
  4. The nose job: Why 10 of our ships are getting a new bulbous bow (21. Dezember 2012)
  5. Container Ship Nose Jobs – Maersk Retrofits Bulbous Bows for Slow Steaming - See more at: http://www.oldsaltblog.com/2013/03/container-ship-nose-jobs-maersk-retrofits-bulbous-bows-for-slow-steaming/#sthash.WDXZDoXE.dpuf

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Bug – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Bug – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Wiktionary: Schiffsbug – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen