Warum wird ein Schleppversuch nach Froudscher und nicht nach Reynolds'scher
Ähnlichkeit durchgeführt?
- Geschwindigkeiten nach Reynolds sind viel zu hoch um sie im Tank fahren zu können.
- Reibungswiderstandskoeffizient c_FO lässt sich gut durch Reibungslinien (Schönherr/ITTC)
errechnen, Wellenwiderstand c_R wiederum nur durch den Modellversuch.
Erklären Sie, was man unter dem Begriff d'Alembertsches Paradoxon versteht.
Im tiefgetauchten Zustand haben Schiffe (meist ja eher U-Boote oder Schiffe im Windkanal) keinen
Wellenwiderstand laut Potentialtheorie, da der Druck am Vorderschiff dem des Hinterschiffs
entspricht. c_T,S = (1+k) c_FO,S
Was ist der Kelvinsche Öffnungswinkel?
Winkel der Längswellen eines Schiffes am Heckspiegel im Tiefwasser→ 19,47°
Was versteht man unter der schiffseitigen Belastungskurve?
Kurve zum Bestimmen des Propulsionspunktes eines Schiffs, wird in das Freifahrtdiagramm des
Propellers eingetragen.
Was ist der Propulsionsgütegrad? Erklären Sie die Anteile, in die er aufgeteilt wird.
Beschreibt die Qualität des Propulsors, also wieviel der aufgewendeten Drehleistung des Propellers
in effektive Schleppleistung umgewandelt wird.
Schiffseinflussgrad eta_h=(1-t)/(1-w) → Verhältnis des Sogs zum Nachstrom
Freifahrtwirkungsgrad des Propeller eta_0
Gütegrad der Anordnung eta_R
Was ist der Unterschied zwischen nomineller und effektiver Nachstromziffer?
Nominell: Aufgemessenes Geschwindigkeitsfeld ohne Propellers
effektiv: Vergleich Propulsionsversuch mit Propeller und Propellerfreifahrt
Skizzieren und erklären Sie ein Freifahrtdiagramm.
Warum ist der Propellerwirkungsgrad sowohl bei J=0 und k_T > 0 als auch bei J >0 und
k_T=0, gleich Null?
J=0, k_T>0 → unter Pfahlzug-Bedingungen, Schub ist am höchsten, Geschwindigkeit ist gleich 0,
dann kann auch kein Wirkungsgrad größer sein.
J>0, k_T=0 → Wenn kein Schub da ist, kann der Wirkungsgrad ebenfalls nicht ungleich 0 sein.
Was bedeutet im Propulsionsversuch der Reibungsabzug und zur Berechnung welcher
Kennziffer wird dieser benötigt?
Gehört zur Sogziffer t, ist wichtig, da Reibung im Versuch durch die ITTC-Reibungslinie meist
überschätzt wird. Wenn t_M dadurch korrigiert wurde gilt: t_S=t_M
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Sea Margin und Engine Margin.
Beides Werte, die zur Auslegung der Hauptmaschine mit auf die benötigte Leistung ebendieser
raufgerechnet werden.
Engine Margin: Hauptmachine fährt nicht immer in Vollast, sondern meist bei 85% MCR
Sea Margin: Mit der Alterung des Schiffes, kommt Bewuchs des Rumpfes hinzu, dies deckt die Sea
Margin ab. Ebenfalls mit einberechnet sind hier eventuelle schwere Wetterbedingungen.
Nennen Sie drei umweltbedingte Zusatzwiderstände.
Eis
Flachwasser
Wind
Welche zwei Effekte gilt es bei einer Flachwasserumrechnung zu beachten?
- Versperrung
- Erhöhung (Beschleunigung) der Wellenfortschrittsgeschwindigkeit
Skizzieren Sie das Verfahren um die effektive Nachstromziffer zu bestimmen.
Schubidentität oder Momentidentität (durch k_T kann man J_e bestimmen
→ v_A = J_e * n_e * D → (1-w)=v_A/v_S
Wie wird im Modellversuch die Sogziffer bestimmt?
Schubidentität: Propulsionsversuch→ k_T-Wert → J & k_Qo → (1-t)=R_ges/T_ges
Warum wird im Modellversuch im Bugbereich Sandpapier angebracht?
Erhöhung der Reibung , sodass die Viskosität steigt und in dem Bereich auch turbulente Strömung
vorkommt, so wie in der Großausführung.
Wodurch unterscheidet sich die Strömung innerhalb und außerhalb der Grenzschicht an
einem umströmten Körper?
nnerhalb: Haftbedingung an der Wand und Strömungsgeschwindigkeit entscheiden über
Strömungsprofil (laminar/turbulent)
Außerhalb: homogene Strömung
Was versteht man unter sogenannten guten und schlechten Froude Zahlen?
Gute Froude-Zahlen: Länge des Schiffes ist so gewählt, dass Interferenz der Wellenlänge sich
positiv auf Wellenbild auswirkt → Wellenberg trifft Wellental und umgekehrt.
L_PP=(0.5+n)*Wellenlänge
Schlechte Froude-Zahlen: Länge des Schiffes ist so gewählt, dass Interferenz der Wellenlänge sich
negativ auf Wellenbild auswirkt. → Wellental trifft Wellental und Wellenberg trifft Wellenberg.
L_PP=n*Wellenlänge
Warum muss der im Modellversuch bestimmte Propulsionsversuch für die
Großausführung korrigiert werden?
Überschätzung der Reibung des Modells im Propulsionsversuch
In welchem Zustand liefert ein Propeller am meisten Schub und was bedeutet dieser
Betriebspunkt für den Wirkungsgrad eta_0?
Unter Pfahlzug Bedingungen → eta_0=0, da Geschwindigkeit gleich Null.
Was bedeutet die Schwallgeschwindigkeit?
v_M = (g*H)^0,5 → Maximalgeschwindigkeit in flachem Wasser
Wodurch unterscheiden sich Froudsche und Reynolds'sche Ähnlichkeit?
Reynold: Reibungskräfte=Trägheitskräfte
→ Modellversuche müssten bei extrem hohen Geschwindigkeiten gefahren weren, da bei
Reynoldscher Ähnlichkeit gilt: v_M = (Maßstab)² * v_S
Froude: Gravitationskräfte=Trägheitskräfte
→ Wellenwiderstand aus Modellversuch ermittelbar mit v_M=1/Wurzel aus (Maßstab) * v_S
Skizzieren Sie qualitativ, das Nachstromfeld eines Ein- und Zweischraubers.
Welche Methoden gibt es zur Bestimmung des Propulsionspunktes und welche wird
warum in der Regel bevorzugt?
Über Schubidentität (k_T-Wert) oder Momentenidentität (k_Q-Wert), Schubidentität wird
bevorzugt.
Wie verhält sich der Propeller, wenn die k_Q-Kurve unterhalb der Nulllinie liegt?
Dreht andersherum, da das Drehmoment nun negativ ist.
Aus welchen Wirkungsgraden und Gütegraden, setzt sich der Gütegrad der Propulsion
zusammen? Wieso handelt es sich dabei um einen Gütegrad und nicht um einen
Wirkungsgrad?
Bewertet die Qualität des Propulsors. Miteingerechnete Gütegrade und Wirkungsgrade sind nicht
wirklich aussagekräftig über Verluste, beziehungsweise wo diese Verluste abgegeben werden,
weswegen man das nicht als Wirkungsgrad bezeichnen kann. ????????
Ein Schiff fährt mit v_S = 17,5 kn. Berechnen Sie die aus der Froud'schen Ähnlichkeit
folgende Geschwindigkeit (Maßstab 1:25).
v_M = 3,5 kn
Kennziffer wird dieser benötigt? Wie wird diese Kennziffer berechnet?
F_DA
→ Sogziffer t_M= 1 – (R_T,M-F_DA)/T_M = t_S
Was versteht man unter Druckseitenkavitation und warum muss man gerade bei
Verstellpropellern diesen Effekt beachten?
Entsteht, wenn Propellersteigung zu gering wird, das heißt wenn der Propellerwinkel unter den
Winkel des Verktors der Zuströmgeschwindigkeit v_A fällt.
Was bedeutet die ITTC- Reibungslinie und wodurch unterscheidet sie sich von normaler
Plattenreibung?
ITTC enthält circa 12% Reserve, berechnet Reibungswiderstand des Gesamtwiderstands durch eine
von Erfahrungswerten errechnete Linie.
Wodurch unterscheidet sich die Formfaktormethode von der klassischen Methode nach
ITTC?
Physikalisch genauer, bei ITTC gilt c_T,S = c_FO,S * (1+k) + c_R + c_A.
Formfaktor wird hier zu c_FO gerechnet (also zum Reibungswiderstandsbeiwert), was
phaysikalisch falsch ist da der viskose Druck zu c_R gerechnet werden müsste.
ITTC hat das aber in dem Formfaktor mit drin, sodass man wieder auf der „sicheren Seite“ ist.
Nennen Sie zwei Verfahren, um den Formfaktor zu bestimmen.
- Doppelrumpfmodell im Windkanal oder tiefgetaucht, sodass der Wellenwiderstand wegfällt.
- nach Hughes / Prohaska: Zwei Modelle mit gleicher Froude Zahl und verschiedenen Maßstäben
im Modellversuch: (1+k) = (c_T,M,1-c_T,M,2)/(c_FO,M,1-c_FO,M,2)
Worin liegt der Hauptfehler der Froudschen Widerstandsaufteilung?
Viskose Effekte des Modells werden direkt auf die Großausführung übertragen (c_R) →
konservative Rechnung, also kein „Fehler“ im eigentlichen Sinne.
Erklären Sie die Begriffe Sog- und Nachstromziffer.
Sogziffer: Sog durch Propeller am Schiff, der zusätzlichen Widerstand bedeutet
Nachstromziffer: Verzögerung der Strömung im Nachstrom durch die Strömung um das Schiff
Warum hat ein U-Boot nach Potentialtheorie keinen Widerstand?
Siehe D'Alembertsches Paradoxon
Was sind die sogenannten Hollow und Hump Froude Zahlen?
Siehe günstige/ungünstige Froude-Zahlen
Hump: ungünstige Froude Zahlen
Hollow: günstige Froude Zahlen
Warum kann es bei Verstellpropellern problematisch sein, wenn man die Steigung an der
Flügelspitze und der -nabe zu stark reduziert?
Gefahr der Druckseitenkavitation
Wodurch unterscheidet sich qualitativ die Grenzschicht an der Außenhaut zwischen
Modellversuch und Großausführung?
Sie ist im Modellversuch verhältnismäßig größer, da Re deutlich kleiner ist und der
Reibungswiderstandskoeffizient c_FO somit größer ist (wird im Modellversuch meist überschätzt)
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