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Schiffsform und Windlast – Korrelations- und Regressionsanalyse von Windkanalmessungen am Modell Die Luftströmung an Schiffen ist mit den klassischen Methoden der Hydrodynamik nicht zu berechnen. Damit entziehen sich die Windkräfte und Windmomente der mathematischen Erfassung. Auch für numerische Berechnungsverfahren sind die Schiffe über Wasser im allgemeinen zu kompliziert. Erschwerend kommt hinzu die Vielfalt der Formen sowie möglicher Decksladung und Containerstapelung. Die Luftströmung wird von Einzelheiten des Schiffs beeinflußt, aber nicht beherrscht. All das sind Eigenschaften, wie sie für Ereignisse typisch sind, die vom Zufall abhängen. Die Windlast an Schiffen kann als statistische Größe auf gefaßt werden. Als Analyseverfahren dafür eignen sich Regression und Korrelation. Es zeigt sich, daß die Windlast an Schiffen sich mit wenigen Parametern erfassen läßt. Wenn es auf Feinheiten nicht ankommt, reichen vier leicht zu schätzende Werte: die Beiwerte von Längs- und Querwiderstand und je ein Parameter der Querkraft und des Rollmoments. Zahlenwerte für verschiedene Schiffstypen sind angegeben. Halbempirische Lastfunktionen liefern dann die Kräfte und Momente abhängig vom Anströmwinkel. Sie gelten ohne Einschränkung auch für Sonderfälle wie das Schiff im Windschutz und das Schiff mit Schlagseite. Ausgeprägte Eigenheiten kennzeichnen vor allem die empfindliche Windlängskraft. Deren Wiedergabe läßt sich durch Erweiterung der Lastfunktionen erreichen.

Rechnergestützte Darstellung von Schiffsformen mit rationalen kubischen Splines. Für die Erfassung von Schiffsformen mit Computern wird eine Darstellung von Schiffsoberflächen durch Formeln gesucht. Dazu wird eine Methode entwickelt, die als Grundlage für die Flächenbeschreibung ein allgemeines Netz aus zwei Scharen von Raumkurven benutzt. Ausgangsbasis zur Erstellung des Netzes ist ein vorliegender Linienriß, aus dem man die benötigten Daten der Netzlinien (Koordinaten von Stützpunkten, gegebenenfalls auch Tangentenrichtungen und Krümmungskennwerte als End- bzw. Nebenbedingungen) ablesen kann. Die Daten der Netzlinien werden in einer von Söding [49J entwickelten, für die vorliegende Aufgabe erweiterten Eingabesprache dem Rechner übergeben. Dieser berechnet daraus die Koeffizienten von rationalen kubischen Splinekurven in Parameterform, durch die die Netzlinien dargestellt werden. Zwischen den Netzlinien wird die Fläche nach einer Methode interpoliert, die man als Erweiterung der rationalen kubischen Splines auf Flächen auffassen kann: Zwischen zwei benachbarten Netzlinien der einen Kurvenschar werden quer dazu, in Richtung der Netzlinien der 2. Kurvenschar Querkurven interpoliert, so daß sich eine Fläche ergibt, die die Netzlinien der 2. Kurvenschar enthält und die überall stetige Ordinaten und stetige Normalenvektoren der Fläche hat mit Ausnahme von Stellen, an denen Knicke der Oberfläche verlangt werden. Von der Methode nach Söding unterscheidet sich das hier entwickelte Verfahren vor allem durch die Verwendung rationaler kubischer Splines (statt "gewöhnlicher" kubischer Splines) und durch die Wahl von zwei räumlich verlaufenden Netzlinienscharen (statt einer Schar ebener und einer Schar räumlicher Netzlinien in [49J). Diese Erweiterungen führen nicht nur zu ganz anderen Formeln und Algorithmen, sondern haben auch großen Einfluß auf die praktische Benutzung des Verfahrens, insbesondere auf den Arbeitsaufwand zur Beschreibung der Schiffsform und den Rechenaufwand