Im Institut 1w Sdiiffhau der Umversltät Hamburg Ist seit kurzem ein Windkanal in Betneb, der mit Mitteln der Deut-sdwn Forsdjungsgemeinsdsaft, sowie der Universität und des Instituts erriditet worden ist. Nads der Planung des Instituts wurde das Gebläse von der Firma G. Sdsjeje, Esdiburn, be-redinet und gdiefert; die Konstruktion des eigentlidien Ka-nals mit Antrieb und Steuerung wurde von der Spezialfirma Kempf und Remmers, Hamburg. besorgt.
Es mag vielleidit verwunderlids ersdseirsen. daß hier - fern von den Zentren der Luftfahrtforsdsuig - eine Versudis-anlage entstanden ist, von der man gewöhnlidi nur im Zu-sammenhang mit Flugzeugen, Raketen oder Gasturbinen hort. Freihdi gibt es audi aerodynamisdse Probleme im Sdsffbau, wie z. B. der Luftwjderstand der Aufbauten oder die günstigste Ausbildung des Schornsteins zum Wegführen des Raudis bei verschiedeneis Windrichtungen. Diese
Prob-leipgruppe ist jedoch nur von verhältnismäßig untergeordneter Bedeutung,
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Andererseits gibt es aber eine Reihe widitigerer Fragen bezüglidi der Strömung am Schiff unter der Wasserlinie, die audi in einem Windkanal untersucht werden könnep - und zwar wesentlids bequemer und billiger als in einem Wasser-kanal oder in einem Sdikpptank. Wenn man nur gewisse Áhnlidikeitsregeln lwrudrsiditi'gt. kann man ja Versudiser-grbnisse im Windkanal sudi auf Wasserstrilmungen uber-tragen. Soldw Einzelprobleme sind z. B.: die
Druckvertei-lung und die Kräfte am Unterwa'se-rsdsiff audi bei
Kurven-fahrt. die Eigensdvaften versdiiccje-ner Ruder oder die Kräfte
auf die Tragfläche eines Tragflädwnbootes. Hierbei handelt
es sich nods um Probleme, bei denen der Einfluß der
Wassd'r-oberflädse nicht entscheidend mitspielt.
Die eigentlsdie Hvdrtidynamik des Schiffes ist aher be-ksnntlidi vor allem deshalb so kompliziert, weil hier eine Strömung an s'sner freien Oberfläche - näinlidi der Wasser-oberflädw - vorliegt. Die Verformung dieser Oberfläche, also die Wellenhildung. erschwert r. B. die Voraussage des
Sdüff und Hafen 1953. H. 2
Sdsiffswiderstandes ganz wesentlids gegenüber dem
Wider-standsprahlem eines Körpers in allseitig umgehender
Flüsaig-keit. Eine solche freie Oherfllidse kann nun offensidstlids im
Luftstrom eines Windkanals nìcht nadigeahmt werden.
Trotz-dem war es gerade ein soldies Problem, das den Haupusnlaß zum Bau dieses Windkanals gab. nämlich das der Trennung von Reibungs- und Wellenwiderstand durdi Ausmessen von Doppelmodellen. Der Widerstand eines an der Wasserlinie
gespiegelten Schif'smodefls im Windkanal entspricht dem doppelten Reihungswiderstand, den es erfährt. wenn es ins Wasser sd,wiznnit. Wird nun dasselbe Modell im Wasser-tank geschleppt, so mißt man dort die Summe von Reibungs-und Wellenwiderstand, Durch Vergleich der Widerstandsbei-werte im Windkanal und im Sdileppvcrsuds kann man somit auf ziemlich direktem Wege Reibungs- und Wellenanteil trennen, was bekanntlich für die Uberiragung von Modell-messungen auf das Schiff unerläfllids ist. Natürlich kann man dazu das Doppelmodell stattdessen audi tief getaucht
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Abb. 1: Der Windkanal des Instituts für Sdoiffhau
Faculty WbMT
Dept. of Marine TechnoTogy
Mekelweg 2, 2628 CD Delft
The Netherlands
Der Windkanal des Instituts für Schiffbau der Universität Hamburg
Von K. Vieghardt. Hamburg.
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schleppen oder in einem Wasserkanal mit unilaufender Strö-mung ausmessen; doch ist dies umständlich und kostspielig, so daß es nur in Einzelfällen durchgeführt w,rden ist.
Ein solcher Vergleich des Widerstandes im Vindkaiial und im Tank ist freilich nur dann sinnvoll, wenn die Reynolds-sde Zahl gleich groß ist. D. h.. da die kine,iìatisdis' Zähigkeit der Luft etwa dreizehnmal so groß ist wie die des Wassers. muß bei ein und demselben Modell die Windgesdiwindigkeit etwa dreizehnmal so groß sein wie die Sdileppgesdiwindig-keit im Tank. Diese Bedingung ergibt jedoch durchaus
hand-lidie Geschwindigkeiten für den Windkanal.
Eine wesentliche n%efltedsnisdse Schwierigkeit ergibt sich
aber daraus, daß ein Sdiiffsmudell - im Gegensatz zu den
üblichen aerodynamisthen
Versuduobjekten - in
Strö. mungsndstung sehr lang ist verglichen mit seiner Breite. Manbraucht als,, einen Windkanal mit einer in Sirömungsriditung sehr langen Meßstrecke, wie sie bisher nur in geschlossenen Kanälen verwirklicht werden konnte. Denn in einem
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'4-kanal mit of fesser Mel3strrdce wjid der Fretstrahl - in dem gemessen werden soll - durdi die turbulente Vcrmisdsung mit der umgebenden nihenden Lf t des Veecudisraumes so sdsnell von den Rindern her zerstört, daß man so nur auf einer Länge von etwa Jl/j Strahidurdunessern eine brauds-hare Meßstrecke bekommt. Die gesdilossene Melstrede an-derersens hat zwei wesenthdse Naditeile gegenüber dem Friistrahi. Erstens sind die Kanalkorrekturen größer; d. h.
die gemessenen Gesdswindigkeiten, Dnsdie und Kräfte müssen
redineriads stärker korrigiert werden als bei Messungen im Freistrahi, um auf die Verhältnisse in einem nadi alkn Sei-ten hin unbegrenzSei-ten Luftstrom zu extrapolieren. ZweiSei-tens fällt der suttiadie DrsKk in einem gesdslossenen Kanal wie in einem Rohr etwas ab. selbst wenn nodi gar kein Versudis-objekt eingebaut ist. Dieser Drudabfall in Strömungiriditung. der natürlich nods vom Modell selbst und dessen Nadslauf beeinflußt wird, spielt offenbar wieder gerade bei länglichen Modellen eine besonders unangenehme Rolle.
Um diese Nachteile der gesdclossenen Meßstrecke zu um-gehen. aber andererseits uns sok4se langen Venudiskörper nidit in übermäßig großen Kanäleis offener Bauart unter-suchen zu müssen. entwickelten Dr. F. Vandrey und Verfas-ser vor einigen Jahren eine Methtredce. in der auf einer Länge von etwa fünf Durdsnsessern dieselben Strömungs-verhältnisse herrschen wie in einem Freistrahl. Es handelt sids dabei um ein Mittekling zwischen offener und geschlos-sener Meßstrecke. Denn man kann diese Konstruktion (vgl. Abb. 1) auffassen ais einen teilweise umrnantelten Freistrahl, oder als einen geschlossenen Kanal, der durch Längssdilitze teilweise geöffnet ist. Der Luftstrahl wird hier von zwanzig Längastreifen abgedeckt, die die Manteifläche des Strahls zu rund 70 'f. verkleiden. Diese Streifen aus Plexiglas. Kunststoff oder dgl, verhindern die turbulente Vermisdsung
der Luft im Strahl mit der ruhenden Außenluf t und verzögern
die Auflösung des Freistzahls derart, daß audi noch nach et-zügen Durdsmessem Lauflänge ein genügend starker Strahl-kern mit konstanter Geschwindigkeit erhalten bleibt. Durch die Schlitze zwischen den Streifen ist andererseits ein völlig ausreichender Ausglecdi des statischen Druckes im Strahl mit dem des Außenraumes ermöglicht, so daß er längs der
ganzen Meßstrecke (abgesehen vom Druckfeld des
Versud'ss-körpers) konstant und gleich dem des Versudisraumes ist. Drudcinessungen an länglichen Körpern in einem kleinen Modell eines solchen .,Meßkäfigs" hatten sdsließlids gezeigt, daß die erforderliche kleine Kanalkon'ektur erwartungsge-mäß der in einem Freistrahl entsprach. Die Korrektur für .ange Körper in einem Freistrahl war hierfür von Dr. F.
Vandrey in einem unveröffentlichten Bericht berechnet wor-den. Mit dieser Konstruktion ist demnach - kurz ausge-drückt - eine Annäherung an einen idealen Frc'istrahl (ohne Strahlauflösung) verwirklicht. Deshalb ist suds für den Ka-nal des Instituts für Schiffbau ein soldier Meßkäfig vorge-sehen und bereits im Bau.
Zeitsdiriften-Ausstellung in Berlin
Die Stadtbücherei Berlin-Tegel, Medehadwrweg 23. veranstaltet in der Zeit vorn
20. Januar his zum 20. März l955 eine Deutsche Zeitschriften-Ausstellung. Während dieser Zeit können Zeitschriften aller Sachgebiete in dem Lesesaal eingesehen werden.
Bei der jetzt fertigen ersten Baustsife des Vindkanals in der offenen Göttinger Bauart wird ein Freistrahi von I m Durchmesser und hi 32 m's Luftgesdswindzgkeit erzeugt. Ein Gebläse (1,4 in Durchmesser) mit Leitsdsaufetn saugt Luft aus dem Versucharauns an und drückt sie durch einen Diffusor in die Drudckammer mit 2 m Durchmesser und durch die Düse mit der Querkosstraktion 4: 1. Zum Aus-gleichen der Gesdswindigkeitsverteilung im Strahl sind zwei feine Siebe eingebisut, zu deren Reinigung man durch
Mann-löcher in den Kanal steigen kann, Ein Gleichriditer aus
Sechs-kant-Messingrohr ist geplant aber nodi nicht fertiggestellt. Für kurze Versuchsobjekte kann der Freistrahl bereits be' nutzt werden. Der Meßkäfig für lange Modelle wird zur Zeit in einer Länge von .3 m hergestellt, wie in Abb. 1 skizziert.
Das Gerüst für die Halterung der Längsstreifen. die den
Mefi-käfig hilden, wird so stabil ausgeführt, daß man daran auch das Modell und die jeweils gebrauchten Meßsonden be-festigen kann. Verglichen mit dem völlig offenen Freistrahl erschwert der Käfig natürlich den Aufbau und die
Durchfiih-rung von Versuchen; zum Einbau des Modells kann deshalb der vordere Teil des Meßkäfigs hochgeklappt werden. Da die ganze Bauart sowieso neu ist, sollen zunächst praktische Erfahrungen gesammelt werden, bevor die Meßstrecke auf 5 oder 6 m verlängert wird.
Die Rüdeitrömung der Luft erfolgt frei ins Versudsaraum.
was im jetzigen, relativ schnsalen Versucharaum eine gewisse
Zugbelästigung zur Folge hat. Bei der Planung des Institut-neubaus wird jedoch bereits vorgesehen, den Kanal durch eine geschlossene Riidcführung des Luftatroms hinter der Meßstrecke zu ergänzen. Dadurch wird sich auch der Wir-kungsgrad des Kanals und die erreichbare Hödistgeschwin-digkeit erhöhen.
Neuartig ist sdsliel3lids nods die Art, wie die
Luftgeschwin-digkeit geregelt und vor allem konstant gehalten wird. Hier-zu hat die Fa. Ketnpf und Remmers eine elektronische Steu-erung gestiftet, die von Herrn F. Wissing entworfen und erstellt worden ist. Es wird dadurch die Drehzahl dcii An-tnebsmotors für das Gebläse bis auf wenige Promille
kon-stant gehzslts(n, unabhängig von der Strahlbc-lastung und
Spannungssdswankungen im Netz.
Verf. möchte audi an dieser Stelle der Deutschen For-schungsgemeinsdsaft sowie der Universität Hanshurg sehr danken, die durch ihre finanziellen Beihilfen den Bau des
Windkanals ermöglicht haben. Besonderen Dank schuldet Verf. aber audi dem Direktor des Instituts, Herrn Professor Dr. G. Weinhlum, für sein Intereise an dieser, der bisherigen
Schiffbauforschung zunächst vielleicht ungewohnt erscheinen-dcii Versudiseinrichtung und für seine stete, tatkräftige
Unterstützung bei der Dordiführung des Projektes.
