Lena fragt nach! part V

Wer regelmäßig in meinem blog liest, weiß was jetzt kommt…eine neue Lenageschichte! Heute wollte die kleine Lena wissen, wie man diese großen Schiffe aus Stahl baut, die trotz ihres Gewichts auch noch schwimmen können.

Hallo!

Mein Name ist Lena und ich bin 5 Jahre alt. Vor drei Wochen war ich mit meinem Opa und meiner Oma am Hamburger Hafen. Wir haben uns die großen Schiffe angeschaut. Mein Opa hat gesagt, dass die ganz schön viel wiegen und trotzdem schwimmen können. Richtig erklären, wie das funktioniert, konnte er mir aber nicht! Könnt ihr mir vielleicht helfen?

Letzten Sommer habe ich nämlich mit meinem Freund Tim kleine Boote aus Walnussschalen gebaut. Die waren viel leichter, als die großen Schiffe im Hafen, sind aber trotzdem manchmal untergegangen. Haben wir da beim Bauen etwas falsch gemacht? Wie baut man eigentlich so ein großes Schiff? Könnten Tim und ich das auch?

Vielen Dank für eure Antwort, eure Lena

Hallo Lena,
hier die Erklärung: Warum schwimmen Schiffe aus Stahl?
Warum schwimmt Holz? Fast alle Hölzer haben eine geringere Dichte als Wasser, daher schwimmt Holz.

Die Frage ist ja nicht, warum schwimmt Stahl. Stahl hat eine Dichte von ca. 8 t/m3, also 8 mal höher als Wasser, würde also sofort untergehen. Ein Schiff hat jedoch ein Gewicht von nur ca. 0.1 bis 0.12 Tonne pro Kubikmeter umbauten Raum.

Ein grosses Containerschiff für 2.800 TEU hat eine Länge von ca. 220 m und
eine Breite von 32 m. Der umbaute Raum beträgt ca. 106.000 m3. Das
Eigengewicht beträgt ca. 12.000 t. Die maximale Verdrängung beträgt ca.52.200 t.
Daraus ergibt sich folgende Tabelle der spezifischen Gewichte:
Stahl: 7,8 t/m3
Wasser: 1 t/m3
Mensch: irgendwo um 0.98 t/m3
Eichenholz: ca. 0,85 t/m3
Das unbeladene Containerschiff: ca. 0,113 t/m3
Das beladene Containerschiff: ca. 0.493 t/m3

Die Größe eines Gegenstands ist nicht wichtig für die Schwimmfähigkeit. Entscheidend ist die Dichte oder auch spezifisches Gewicht genannt, also Gewicht pro Volumen. Ich hoffe, dass diese Erklärung ohne das "Archimedische Prinzip" erschöpfend ist. Im Zweifel hier das Archimedische Prinzip (aus Wikipedia):

Das Archimedische Prinzip gilt in allen Fluiden, d. h. in Flüssigkeiten und Gasen. Alle Schiffe verdrängen genau soviel Wasser, wie sie wiegen und erhalten dadurch ihren Auftrieb. Da die Dichte eines Schiffes geringer ist, als die Dichte von Wasser, schwimmt es.

Ballone und Luftschiffe machen sich diese Eigenschaft zu Nutze, um fliegen zu können. Hierbei werden sie mit einem Gas gefüllt, dessen Dichte geringer ist, als die der umgebenden Luft. Diese Gase sind bei Luftschiffen und vielen Ballonen von Natur aus weniger dicht als Luft (z. B. Wasserstoff oder Helium). In Heißluftballons wird die Luftfüllung mit Hilfe von Gasbrennern erwärmt, wodurch ihre Dichte etwas abnimmt. Der Unterschied in der Dichte wirkt dann als Auftrieb.

Um große Schiffe zu bauen, braucht man mehrere hundert Leute, die daran fast ein Jahr bauen. Vorher muss man das Schiff auch noch entwerfen und die genaue Konstruktion festgelegt werden. Dafür nimmt man heute gerne Computer, früher machte man alle Zeichnungen mühsam von Hand.

Gruß Hanno

Komischerweise bekam ich zwei Wochen später noch eine mail von der Flensburger Schiffbau-Gesellschaft mbH&Co. KG. Diesmal von einem anderen Mitarbeiter! Da er sich um besondere Kinderfreundlichkeit der Antwort bemühte, will ich euch seine Antwort nicht vorenthalten.

Hallo Lena,

Du hast uns vor 2 Wochen eine email geschrieben und uns gefragt, warum Schiffe schwimmen, warum sie manchmal umfallen und ob Du das auch kannst. Entschuldige die späte Antwort, wir haben im Moment hier ganz viel Arbeit, weil wir gerade ein neues Schiff konstruieren.

Mein Name ist Markus, ich bin 31 Jahre alt und arbeite in der Abteilung Stahlschiffbau. Hier erfinden wir alle Teile aus Eisen, aus denen das Schiff zusammengesetzt wird.

Du hast recht, es ist schon merkwürdig, das so ein Klotz aus Eisen auf dem
Wasser schwimmen kann. Aber eigentlich ist das recht einfach.
Du kannst das zu Hause selber ausprobieren:
Du brauchst dazu nur ein ordentliches Stück Knete. Damit gehst Du zum Waschbecken und legst es ins Wasser. Du wirst sehen, daß es untergeht. Wenn du jetzt das gleiche Stück Knete wie eine Nussschale oder einen Kochtopf formst, wirst Du sehen, das es irgendwann schwimmt – wenn Du die Seiten hoch genug machst. Wenn Du jetzt mal ein Glas randvoll mit Wasser füllst und Dein Kneteboot dort oben drauf legst, wirst Du feststellen, dass das Glas überläuft, weil ja Dein Boot im Glas Platz einnimmt und das Wasser verdrängt. Und jetzt kommt der Trick: Dein Boot verdrängt genauso viel Wasser, wie es schwer ist. Wenn Du also das Wasser, was aus dem Glas ausgelaufen ist auf eine Waage legen würdest und danach das Kneteboot, würdest Du feststellen, daß beides gleich schwer ist. Du hast gemerkt, dass man mit dem Kneteschiff ein wenig probieren muss, bis die Seiten hoch genug sind, so dass kein Wasser mehr herein läuft. Und genauso machen wir das mit den ganz großen Schiffen aus Eisen. Wir rechnen uns aus, wie viel das Schiff ins Wasser eintauchen wird (weil wir das Gewicht kennen) und machen die Seiten hoch genug und dicht, so dass kein Wasser herein laufen kann.
Die Seiten von den Schiffen sind sogar so hoch, dass man noch ganz viel damit transportieren kann. Das kannst Du auch selber ausprobieren:
Du nimmst einen Kochtopf mit ins Planschbecken, Spülbecken oder in die Badewanne und wirst sehen, dass er nur ganz wenig ins Wasser eintaucht. Jetzt kannst Du in den Kochtopf Spielzeug, Bauklötze oder Sand einfüllen und es dauert sehr lange, bis der Kochtopf untergeht. Nur Wasser solltest Du nicht in den Topf einfüllen. Dann wirst Du sehen, dass er schnell schief schwimmt und schnell umkippt. Deswegen ist es so gefährlich, wenn Wasser ins Schiff läuft.

Du hast gefragt, ob Du und Dein Freund das auch könnt. Na klar – allerdings müsst ihr dafür noch ein bisschen wachsen. Man kann das Schiffe erfinden auf einer Universität lernen. Schiffbauingenieur ist man dann. Allerdings muss man in der Schule immer gut aufpassen, aufs Gymnasium gehen und Abitur machen. Wenn Du Dich anstrengst, kannst Du das bestimmt auch.

Ich hoffe, ich konnte Deine Fragen ein bisschen beantworten. Wenn Du in der Nähe von Flensburg wohnst würde ich Dir vorschlagen, dass Du uns einfach mal besuchen kommst, dann kann ich Dir mal unsere Werft zeigen. Am 11. August haben wir hier auf der Werft einen Stapellauf, da wird ein
neues Schiff bei uns getauft und ins Wasser gelassen. Wenn Du Lust hast, komm doch einfach vorbei, dann kannst Du so ein großes Schiff einmal ganz aus der Nähe betrachten.

So, nun muß ich mal an meinem Schiff weitererfinden. Ich wünsche Dir noch viel Spaß mit Schiffen und viele Grüße aus Flensburg.

Mit freundlichen Grüßen
Markus

So, das war die Lenageschichte für heute!