Modellversuche mit neuzeitlichen ruderanlagen

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_{22 SEP.1982}

ARCH IEF

Inetitut für Schiffbau

Schiffbau -Versuchsanstalt

Der vorliegende Bericht behandelt zwei

Steuerein-richtungen, die beide die Manövriereigenschaften der zu-gehörigen Fahrzeuge in Rückwärtsfahrt gegenüber dem

bisherigen Stand der Technik verbessern und damit den

Betrieb dieser Schiffe sicherer gestalten sollen. Im ersten

Teil des Berichtes wird ein Bugstrahlruder mit

Steuer-sehieber behandelt, das auf dem Neubau der Eisenbahn-hihro

,,Saßnitz" vom VEB Schiffswerft

,,Noptun", Rostock, eingebaut werden wird. Der zweite Teil befaßt sich mit don Ergebnissen der Modellversuche eines

Motor-gtiterschiffes für die Binnenschiffahrt, dea vom VEB

Schiffswerft ,,Edgar-André", Magdeburg-Rothensee,

ge-baut wird und statt der bisher eingege-bauten festen

Kort-düsen in der künftigen Ausführung drehbare Ruderçlüsen erhalten soll.

Wenn auch beide Ausführungsbeispiele der hier be-handelten Ruderanlagen bisher lediglich im

Modellver-such unterModellver-sucht wurden und noch keine Erfahrungen aus dem Betrieb mit den Großausführungen gesammelt wer-den konnten, so darf im Hinblick auf die Zuverlässigkeit dieser Modellversuche das Interesse, das diese beiden Ent-wicklungen in Fachkreisen finden dürften, die Bereòhti-gung für die vielleicht etwas vorzeitig erscheinende

Be-kanntgabe der Erfahrungswerte liefern. Der vorliegende Bericht wird sich seiner Bestimmung gemäß als Vortrag

vor einem größeren Auditorium auf eine allgemeine

In-formation beschränken und die ins einzelne gehende Dar-stellung mit dem Hauptanteil der Versuchsergebuisse dem

ausführlichen Ahschlußbericht überlassen, der jeweils

nach Erprobung der Großausfiihrung von der

Versuchs-anstalt später gegeben werden wird.

1. Bugstrahlruder mit Steuerschleber Allgemeine Bauare

Die nachstehend beschriebene Bugruderanlage muß als Ergebnis einer Ingenieuraulgabe betrachtet werden, deren Bearbeitung nicht nur auf strömungstechnische Belange

Rücksicht nahm, sondern als zwecicmäßigste Lösung unter Beachtung aller gegebenen Voraussetzungen ge-wählt wurde. Der Antrieb der zusätzlichen Bugrudor. anlage war aus dem vorhandenen Drehstromnetz des

Fährschiffes zu speisen.

Außer der aus allgemeinen Erwägungen ausscheidenden Mòglichkeit, einen Voith - Schneider-Propeller für diesen Zweck einzubauen, kamen zwei weitere Bauarten in die engere Wahl:

a) eine in einem zylindrischen Querkanal angeordnete

Axsialpumpe mit außenliegendem Kurzschlußmotor,

ähnlich der Ausführung, wie sie auf

denBinneníahr-gastschiffen des VEB Mathias-Thesen-Werft. Wismar

eingebaut worden ist [1],

h) ein in einem zylindrischen Querkanal eingebautes

gegenläufiges Schraubenpaar, das neuerdings als

Bug-strahlruder von der Fa. Jastram in

Hamburg-Berge-dorf auf einigen Schiffen eingebaut wurde [2]. Der Einbau einer Anlage der Bauart a) mußte im Zeit-punkt der Aufgabenstellung aus Gründen des Zeitbedarfs für die Entwicklung der verlangten Leistungsgröße aus-scheiden. Die inzwischen durchgeführte Erprobung einer ähnlichen Anlage mit außenliegendem Kirzschlußmotor, die tinter der Bezeichnung ,,Treibdüsenruder" entwickelt

wurde, läßt indessen hei Berücksichtigung der hierbei

unvermeidlichen inneren Wirhelverluste des im Wasser Schjfl},utt.hjk 9 /L959

arbeitenden Kurzschlul3motors diese Bauart nis wenig

wirkungsvoll erscheinen.

Es blieb für die Anlage seinerzeit nur dio Bauart h), bei deren Ausführung allerdings große Sorgfalt auf die Abdichtung der im Querkanal in dem Getriebegehäuse

gelagerten Schraubenwellen zu legen war.

Für beide Anlagen a) und b) war ein Leonarduniformer vorgesehen, der die aus dem Wechselstromnetz des Fähr-schiffes entnommene Leistung mit einem Wirkungsgrad von etwa 70% in die Antriebsleistung cies umsteuerbaren Gleichstrommotors umformen sollte.

Die Punipenpropeiler der beiden vorgenannten Anlagen

müssen aus Gründen des beiderseitigen Betriebes mit

symmetrischen linsenförmigen Blattschnitten ausgeführt

werden, was sich nach Versuchen mit derartigen

Blatt-schnitten [3] auf den Gesamtgütegrad der

Leistungsüber-tragung nicht allzu nachteilig auswirken dürfte (etwa bis zu 10% Einbuße an Gütegrad). Bei der Bauart b) mit gegenläufigem Propellorpaar und fest eingestellten Flügelblättern wird sich eine geringfügige Einbuße des

Gütegrades dadurch ergeben, daß der in der

Quer-strömung jeweils aLs zweites Laufrud arbeitende Propeller

nur wenig Leistung überträgt und daher durch seine

Flügeireibung zusätzliche Verlustleistung aufnimmt.

Zwecks Umgehung der genannten Schwierigkeiten oder Vermeidung der diesen Bauarten anhaftenden Nachteile schlug der Berichter seinerzeit eine Anlage vor, die unter Verwendung üblicher Teile ohne zeitraubende Entwick-lungsarbeit die gestellte Aufgabe lösen soll.

Aasfrllt

Bild .1 Biigotrahlnider mit 1200 Steuerzvlinder

Die Anlage nach diesem Vorschlag, Bild I, besteht aus einem üblichen nicht umsteuerbaren Sehiffspropelier mit

senkrechter Welle, der in einem zylindrischen Gehäuse,

dem Steuerzylinder, läuft und durch entsprechende Ein-und Auslaßöffnungen des Zylinders das Wasser einsaugt und je nach Stellung dieses Steuerzylinders verschieden große Anteile des angesaugten Wassers durch die oberen,

nach beiden Bordseiten führenden Austrittskanäle

aus-stößt. Während in der Mittelstellung des Steuerzylinders

mit gleicher Wasserförderung nach BB und StB keine

Querkraft auf cias Schiff ausgeübt wird, steigt diese mit

zunehmender Verdrehung des Steuerzylinders bis zum Maximalwert an. Dieser wird erreicht, wenn die ganze

vorn Propeller angesaugte Wassermasse nach einer Bord-seite gepumpt wird.

229

Lab.

y.

Sheepsbouwkunt

Technische Hogeschool

Deift

¿agvz des Steuerzylthders

Strahl nach S8

si

Sleucrzylindergeschlossen

Strahl naa B8

Eintritt Amistrlf f

11. MitteIlung der S'VA

Modellversuche mit neuzeitlichen Ru deranlagen.

Von Dr.-Ing. F. Gutsche, Berlin

DX 629.12.014.07.001.57

J4 üj. ;r.trieb i1r rruiMiJ.rpuLJIJJe \vurüti zwet±

weiterer Vereinfachung der (esazutan1age zwei bis vier

kleinere Asynehronmotoren vorgeschlagen

(Reservehal-tung ein Motor mit einer Leis(Reservehal-tung - 1/

der Gesamt-leistung!), die nacheinander unmittelbar an das Dreh-stromnetz angeschaltet werden sollten, um so die

Ein-schaltstron'tstöße auf das Bordnotz in tragbaren Grenzen

zu halten. Durch einen Stromwächter läßt sich derEin. schaltvorgang so regeln, daß bei Anwendung von

Tiefnut-lAufermotoren für zwei Motoren eine Stromspitze von

etwa 230%, bei drei Motoren mit solcher von 180% und bei vier Motoren eine Spitze von etwa 150% des gesamten Nennstromes nicht überschritten wird. Hierdurch sollten Kosten, Gewicht, Schiffsraum und Wirkungsgradverlust des Leonardumformers eingespart werden.

Für die Bewegung des Steuerzylinders ist eine Antriebs. anlage ähnlich der einer Ruderanlage einzubauen. Da es

sich bei der Benutzung dieser Bugruderanlage lediglich.

um zeitlich begrenzte Manöver im Anlegebecken derFähr. schiffe handelt, wird sich der Betriebsablauf für die An.

lage etwa in folgender Weise abspielen: Bei Annäherung des Fährsehiffes an das Anlegebecken wird die

Propeller-pumpe bei neutraler Stellung des Steuerzylinders hoch.

gefahren. Von hier ab läuft die PropeUerpumpe mit gleich.

bleibender Drehzahl durch bis zur Beendigung des An-legernanövers nìit gleichzeitigem Stillsetzen der Pumpe in neutraler Stellung des Steuerzylinders. Die Steuer.

manöver selbst werden mit der eigentlichen

Ruder-maschine ausgeführt, die die Stellung des Steuerzylinders regelt.

Die Anlage setzt, die Verwendung von im Schiff- und Schiffsmaschinenbau üblichen Bauelementen voraus; die

Anlage erscheint robust und ist im Havariefall durch

senkrechten Ausbau ohne Docken des Schiffes zugänglich. Nach grundsätzlicher Annahme des Vorschlages wurde beschlossen, durch Modellversuche die zweckmäßige Aus..

bildung der Ein- und Austrittskanäle sowie des Steuer.

zylinders zu untersuchen.

Da von einem Mitarbeiter der SVA der Vorschlag ge-macht wurde, die Propellerpumpe ähnlich wie eine Zentri. fugalpumpe bei gesohiossenem Steuerzylinder anzufahren

(es wurden hierfür Leistungswerte von etwa 25% der Nennleistung bei voller Förderung erwartet), wurde be.

schlossen, das zur Entwicklung der Bugruderanlage vor-gesehene Modell so auszubilden; daß zuerst die Frage der Leistungsaulnahme in dem Anfahrzustand geklärt werden sollte.

Für den Betrieb mit geschlossenem Durchlauf in dem

Anfahrzustand 'ergab sieh als geeignete Form des Steiler-zylinders ein Zylinder mit 120°-Teilung. Bildet man den tThergang vom Steuerzylinder in dio Kanäle so aus, daß 2 X 1200 für die beiderseitigen Kanäle und der restliche

Umfang von 120° fürdie geschlossene Zylinderstellung vorgesehen wird und läßt das Wasser jeweils auf einer

Lagen des Steuerzylinders

vj

V

Austritt

StruM nith Sf8

Eintritt Strahl nachS/Bunt88

- Strahl nach 88

Bild 2 Bugstrahlruder mit 180° Steuerzyllnder

230

Eorueeit ernsauen irnc aui aer nncieren.autretì, Uri

gliedert sieh der Steuerzylinder in einen unter dem peller befindlichen Einiaufteil und einen über dem Pro-peller befindlicEen Auslaufteil. Die Ein- und

Austritts-öffnungen des Zylinders von je 120° Öffnungsweite liegen

diametral zueinander versetzt.

Nachdem sich im Versuch herausgestellt hatte, daß die Leistungsaufnahme des im geschlossenen Steuerzylinder arbeitenden Pumpenpropellers weit über der Nennleistung liegt, wurde schrittweise die Öffnung der Kanäle von 1200 Zylinderumfang auf 180° mit entsprechender

Verbreite-rung der KaneJe erweitert. Das Auftreten unzulässig

hoher Stromspitzen beim Anfahren mußte damit auf

andere Weise vermieden werden. Außer dem weiter oben

angedeuteten Verfahren mit mehreren Antriebsmotoren bleibt natürlich die Möglichkeit, über einen

Leonard-umiormer anzutreiben.

Woitere Möglichkeiten bieten sich durch Anwendung hydraulischer öder elektrischer Kupplungen mit großem Schlupf, wobei als giinstiger Umstand zu weiten ist, daß

die zu übertragende Leistung beim Anfahren mit der

dritten Potenz der Drehzahl ansteigt. Eine auf stròmungs-technischem Gebiet liegende Möglichkeit der Lösung wäre

noch dadurch gegeben, daß man in das einströmende

Wasser während des Anfahrvorganges erhebliche Mengen

Druckluft einbläst und hierdurch dio Propellerleistung

wesentlich herabsetzt.

Einlauf_Éc Ablösung

S;hub.+ Em/oaf mil Ablösung

Auf Grund theoretischer Betrachtungen ist es für die

Erzeugung des Quertriebes bei ruhendem Schiff einerlei,

aus welcher Richtung das Wasser des Punipenstrahies

angesaugt wird.

Diese Erkenntnis führte in Verbindung mit dem Be-streben, die Stromungsverluste im Einlaufkanal nach Möglichkeit herabzusetzen und dem Pumpenpropeller statt der einseitigen eine symmetrische Zuströmung zu

verschaffen zur völligen Abkehr von einseitigem Einlauf unti damit gleichfalls zur Aufgabe des unteren Teiles des

Steuerzylinders (Bild 2). 9. TheoretIscher 'Überblick

Ein kurzer theoretischer ÏTherblick erleichtert das Ver-ständnis der später experimentell gewonnenen Ergebnisse. Im wesentlichen handelt es sich hier um eine Pumpen-strãmung, die von einem Propeller in einem Rohr erzeugt wird.

Bezeichnenydie Austrittsgeschwindigkeit des Pumpen.

strahies und

F

den Querschnitt des austretenden Strah-les, dann entsteht an dem Gesamtsystem eine

remiltie-rende Kraft Q, deren Größe nach doni Impulssatz

Q = F . y2,worin o die Dichte des austretenden Strahies Schilthauteciinlk 9 5/1959

Bild 3

V--Einfluß der

Abrundung

bedeutet. Bezeichnet außerdem S den Propellersehub, dann wird die in das System hineingesteckte

Gesamt-leistung N S. y (ideen).

Sorgt man durch ausreichende Abrundung am Ein-trittsquerschnitt für eine ablösungsfreie Strömung (Bild

3a) und vernachlässigt für die folgende Abschätzung die

WTandreibung, dann wird bei verschwindendem Spalt zwischen Propeller und Rohr der Propellerschub gleich

der halben Querkraft und daher die Leistung N1

=

Der verbleibende Rest der Querkraft entsteht wie bei der

Kortdüse an der Abrundung der Eintrittsöffnung durch die hier auftretende Druckabsenkung (durch verstärkte Strichdicke angedeutet; die Sogziffer der Kortdüse

er-reicht hierbei den Grenzwert 8 =

- 1,0).

Wird der Rohrkanal scharfkantig ausgeführt (Bild 3h),

so bildet sich an der Eintrittsöffnung eine Strahlein.-schnürung aus, die im Grenzfall den Strahiquerschnitt

i im Rohr wie bei der Borda-Mündung auf die Hälfte des

Rohrquerschnittes F verringert. Da auch in diesem Fall

die QuerkraftQ2nach der ImpulsgleichungQ2= - F2 -y22

ist, werden mit F2 = 0,5 F bei gleich großen Querkräften

Q2 = Q1 die Strahlgeschwindigkeit r2 = v1J/ 2 und daher

mit S =

Q2 für den scharfkantigen Kanal die ideelle

Gesamtleistung N2 N1 2

-Da es sehr schwierig ist, praktisch eine v'ollkommen ab-lösungsfreie Einströmung zu verwirklichen, andererseits

aber auch die vorerwähnte Einschnürung gemäß der

Borda-Mündung selten in voller Größe auftritt, wird sich das Verhältnis der beiden Leistungen im allgemeinen auf einen Wert einstellen, der niedriger liegt als die obenan-gegebene Zahl.

Immerhin soll diese Betrachtung mit Nachdruck auf

den günstigen Einfluß genügender Abrundungen der Ein-trittsöifnungen hinweisen.

Eine Gegenüberstellung der in Wageningen in einem zylindrischen Rohr und in einer normalen Düse unter-suchten Schrauben führt zu größenordnungsmäßig

ähn-lichen Vergleichszahlen [4].

Wird der Rohrkanal aus irgendwelchen anderen Grün-den nicht geradlinig ausgeführt, sondern mit Krümmern

versehen, so entsteht an jeder Umlenkung des Strahles

ein Druckverlust, der den Drucksprung in der

Schrauben-ebene zusätzlich erhòht, damit den Propellerschub ver-größert und dementsprechend auch die hineingesteckte Leistung steigert. Für eine Strahlumlenkung von 90° kami man etwa mit einer Drucksteigerung des Flüssig-kcitsdruckes zwischen den Rohrquerschnitten vor und

hinter der Umlenkung urn 4p

=

It,2

mit ç = 0,5

rechnen.

Betrachtet man die Möglichkeiten der Querkrafterzeu. gung gemäß den in Bild 4 bis 7 schematisch angedeuteten Anordnungen a bis d mit gleichbleibendem

Kanalquer-schnitt und bezeichnet den Verhältniswert Querkraft Q

dividiert durch Propellerschub S allgemein mit _fi

₌

so ergeben sich unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der statische Druck des austretenden Strahles stets gleich dem statischen Druck des ungestörten Wassers ist, nach-stehende Folgerungen.

Anordnung

a) Das Wasser wird durch einen geraden Querkanal mit

beiderseitig gut abgerundeten Öffnungen durch einen

horizontal angeordneten Propeller von einer Bordseite zur anderen gefördert (Bild 4). Der Drucksprung in der

Pro-pellerebene ist 4p = 4- r2; somit

S = 4- y2 .'

Sthfjfbauteçhfljk 9 t/1959

= 2.

--

p_le

O-v2P

--xf

s-4

2

Bild 4 KrS.fte und Druckverteilung für Ahordnung a

y O.4,vF

S_4p.F..jr2F

¿2.qv2F S-tip-F .qvZF s-Q a-qv2F s -

-s-a

1jP_Ü#.s.)4_v2_

_-hr'

Bild 5 KrSfto und Druckverteilung für Anordnung b

Bild 6 Kr9fte und Druckverteilung für Ano;dnung C

Bild 7 Kr5fte und Druckverteilung für Anordnung d

Ein/rUf Ç2STffIT.iI (inerittskrjjmmer

(s)

4p_(l#zg)fv2

..gvZ FSb151 Eirn'ritt Ehtriltskr2rímar

(,-ii)

4p ..(/t2S) - vzrZ 231

UU

.).

t J

dem Krummer ( 0,5) wird der Drucisprung in der

Propellerebene

4p

=4-v2(1 -4- ), somit

S=F.4v2(1+)=(1,5)=TQ

Das Wasser wird von der einen Bordseite über einen rechtwinkligen Krürnmer dem senkrechtarbeitenden Pro-peller zugeführt und tritt nach einer weiteren Umlenkung

auf der anderen Bordseite wieder aus (Bild 6). Da der

Drucksprung des Propellers in diesem Pall die

Druckver-luste in den beiden Krümmern

zusätzlich überwinden muß, wird hierfür der Propellerschub

Das Wasser wird wie im vorhergehenden Fall auf einer Bordseite angesaugt und tritt nach zweimaliger

Umlenkung auf der gleichen Bordseite aus (Bild 7). Wie

im Fall c) wird auch hier S =

Q; ß

= 1.

Stellt man für die Fälle a) bis d) gesonderte Impuls-betrachtungen an, so findet man, daß bei gleichbleibendem

austretenden Wasserstrahl der Querimpuls in allen vier Fällen gleich groß wird, Q = v2F, gleichviel, ob das

Wasser von der gleichen Bordseite, der

gegenüberliegen-den Seite oder von unten angesaugtwird. Allerdings gilt diese Betrachtungsweise nur für das stillstehende Schiff

und für idealisierte Kanalströmuflgert, bei denen sich die

Strömungen in den einzelnen Abschnitten und in den Krümmern ungestört von den Nachbarabschflittefl

aus-bilden können.

Die Impuisbetrachtung in senkrechter Richtung führt

für alle vier Fälle zu der Feststellung, daß bei Aufnahme des Propellerschubes im Kanalgehäuse keine freie Kraft

übrig bleibt. In lilVirklichkeit besitzt der austretende Strahl irgendeine Richtung im Raum, die nicht mit der

angenommenen Querrichtung senkrecht zur Mittschiffs-ebene übereinstimmt. Dementsprechend treten bei

wirk-lichen Ausführungen zusätzliche

Kraftanteile auf, die

dieser RichtungsabweichUflg entgegengesetzt gerichtet sind. 232 Anordnung a Anordnung b 484 485 481 487 401 km

Bild B Vergleich der Gategrade

Die vorstehende Betrachtung liefert weiterhin auch ein Verfahren für die Bestimmung der Schraubensteigung aus

Versuchen mit Freifahrsöhrauben, wobei angenommen wird, daß die DurchtrittsgeschWifldigkeit des Wassers

durch dio Propellerebene der Freifahrschrauhe gleich der Durchtrittsgeschwifldigkeit des Wassers durch den

Pum-penpropeller bei dem entsprechenden Schub S -- wird.

Benutzt man diese Beziehung zur Steigungsbestim-mung und nimmt weiterhindie durch zahlreiche

Versuchs-messungen bestätigte

Tatsache an, daß das für den

SchraubenwirkUflgsgiad maßgebende Verhältnis zwischen Schub- und Drehmomentenbeiwert ku/km bei gleichem Schubbeiwert konstant bleibt, dann läßt sich die für den

Q

Gutegrad kennzeichnende Verhaltniszahl auch durch

den Wert darstellen

fr3 Q

2r

ß_.fl.D

Die in Bild 8 in Abhängigkeit VOfl ¡cm dargestellten

Vergleichswerte sind mit Benutzung der für die

frei-fahrende Propellerserie Gawn 3 - 050 geltenden Werte

ermittelt.

Die Darstellung zeigt die grundsätzliche 1Jberlegenheit

der Anordnung a) über die der Anordnung b) sowie e) und d).

In das Diagramm ist außerdem zum Vergleich der

ent-sprechende Wert für das anfangs erwähnte Treibdüsen-ruder eingetragen, das in seinem grundsätzlichen Aufbau

dem Fall a) entspricht und dessen Gütegrade unter Be-rücksichtigung der gemessenen Wirbelverluste

des im

Wasser laufenden Drehstromrotors für normale Düsen-schrauben nach Wageninger Versuchen [4] bestimmt

wurden. Hierbei sind allerdings nictht die nachteiligen Einflüsse berücksichtigt, die sich im Fall a) aus der Not-wendigkeit ergeben, für den hierbei verwendeten Propeller

symmetrische LinsenblattsChflitte zu verwenden, sowie

zum Antrieb des Propellers einen Lagerbock mit Winkel-getriebe in den Propellerstrahl zu stellen. Der Abfall der

Gütegrade mit steigendem Drehmornentbeiwert erklärt

sich aus der mit dem Drehmoment gleichsinnig ansteigen-den Propellerbelastung.

3. Modellversuche

Im Hinblick auf die Neuartigkeit desVorschlages und

die zahlreichen Einzelfragen, die der Klärung bedurften, Sch1flbutCClmlk 9 &/1039

wurde besch1osen, in einem Modellversuch die

Durch-führbarkeit des Vorschlages zu prüfen und aus seinen

J3obachtungsergebfli5Sefl die Unterlagen für die

Kon-struktion zu gewinnen.

Da es sich im ersten Versuchsstadium um die

Unter-suchung der für den Pumpenpropeller erforderlichen

An-triebsleisttiflg sowie um die Bestimmung der im Stand erreichbaren Querkraft handelte, wurde von dem für den Einbau der Bugruderanlage vorgesehenen Teil des Fähr-schiffes ein hölzernes Blockmodell M1 angefertigt, in das

der Kanal

einschließlich Pumpenpropeller eingebaut

wurde (Bild 9). Das Modell wurde an Drahtzügen so in

der Schlepprinne aufgehängt, daß sowohldie Querkraft

Q als auch die Vertikaikräfte gemessen werden konnten.

Die Antriebsleistung des Propellers wurde aus seiner

Drehzahl und dem Drehmoment bestimmt, das an dem um seine Antriebswelle frei drehbaren Motor durch einen über das Feldgehi%use gelegten Drahtzug gemessen wurde. Der Tiefgaug des Modells wurde so eingestellt, daß die

AustrittSöffflUflg des Pumpenkanals die nach Entwurf

bei voilbeladener Fähre und im Leertiefgang erforder-liche Lage zur Wasseroberfläche hatte.

Als Pumpenpropeller wurde jeweils eine von zwei

vier-flügligen Modelischrauben benutzt, die in rechts- und

linksgängiger Ausführung vorhanden waren (D = 0,115 in; z 4; HID = 1,22; F«/F0 = 0,50 Typ WageningenB 4).

Schiffbautechnik 9 5/1959

Bild JO ModelJ.Eisenbahflfilhre. Steuerzylinder und Leitbieche

a An der Unterkante angebogene Trennwand. b Leitbiech im Austritt Entsprechend der zu Beginn der Entwurfsüberlegungefl

erörterten Möglichkeit, den als Asynchronmotor

vorge-sehenen Antriebsmotor gegebenenfalls mit geschlossener Schieberstellurig hochzufahren, wurde zunächst ein

Schie-ber mit 3 x :120°-Teilung benutzt, der dem in Bild i

schematisch dargestellten Schieber mit zwei

Steuer-räumen entspricht. Als sieh jedoch zeigte, daß die

An-triebsleistung des Propellers bei geschlossener Schieber-stellung etwa um 60 bis 70% über der bei geöffneter

Stel-lung liegt und damit die erörterte Möglichkeit des An-fahrens ausfiel, wurde der Schieber in die in Bild 2 dar. gestellte Form abgeändert.

Ausgehend von der in Bild 6 dargestellten Anordnung e) mit wechselseitiger Anordñung der Ein- und Austritts-öffnungen verschiedener Größe wurde bei dem bald vor-genommenen ttbergang zu der in Bild 5 dargestellten An-ordnung b) eine Verbesserung von etwa 40% festgestellt,

in der allerdings auch noch ein gewisser Einfluß der

Größe der beiderseitigen Eintrittsöffnungen steckte. Zu dem hier betonten Vorteil der Strômungseigenschaften kommt naturgemäß noch der Vorteil, daß die für die

Eintrittsöffnungen erforderliche Bauhöhe hei bcidcrseiti -ger Anordnung -gerin-ger unddahc rein baulich günstiger wird.

Um die Ablösungsverluste beim Eintritt der Strömung in den Arbeitsquerschnitt der Schraube und bei der Um-lenkung in den Austrittskanal möglichst klein zu halten,

wurden an beiden Stellen Leitbieche angeordnet, deren

Gütegradverbesserung etwa 13 % betrug. Eine

Verdoppe-lung dieser Leitfiächen brachte keine weitere Verbesse-rung, was im Modellversuch gegebenenfalls auf eine un-zulängliche Formgebung dieser Leitorgane zurückgeführt

werden könnte. Da andererseits aber der zu erwartende Gewinn nur gering sein kann, wurde endgültig die

ein-fache Leitfiäche beibehalten.

Eine ähnliche Erfahrung brachte auch die

Unter-suchung eines oder mehrerer Leitbleche im Austrittsquer-schnitt, wobei die Anordnung einer Leitfiosse etwa 5bis

6% Verbesserung, die Anordnung mehrerer Flossen da.

gegen keine weitere Gütesteigerung brachte.

Der Steuerzylinder selbst ist übrigens auch durcheine senkrechte Innenwand in zwei symmetrische Hälften ge-teilt. Diese Wand ist besonders wichtig für die Beseitigung

des Dralls im austretenden Sehraubenstrahl und erhielt an der unteren Kante eine Anbiegung von etwa 30° im Sinne der durch den Propeller erzeugten

Drehgeschwin-digkeit. Hierdurch wurde der Gütegrad um etwa 5%

ge-steigert (siehe auch Bild 10).

Großer Wert wurde naturgemäß auf eine gute Abrun-dung der Kanten der Eintrittsöffnung gelegt, während die

Kanten der Austrittsöffnung, außer der Hinterkante,

scharfkantig gehalten wurde (Bild 16).

Die Ergebnisse aus den Versuchen mit diesem ersten Modell bestätigten die Rechnung, nach der es möglich

erschien, mit einer Antriebsleistung von etwa 566 PS

einen Quersehub von 5000 kg zu erzeugen. Die

Er-fahrungen, die bei der Gestaltung und Anordnung der Leitbleche gesammelt wurden, führten dann zumEntwurf

der Anlage für das naturgroße Schiff im Zentralen Pro-jekt- und Konstruktionsbüro Köpenick (Bild Il).

Nach diesem von der Bauwerft unverändert

über-nommenen Entwurf wurde ein zweites, etwas größeres Modell gebaut, das mit einer geeigneteren Modellschraube

ausgerüstet wurde, um die nach dem ersten Modeilvsuch noch etwas unsicher erscheinende Angabe des

er-forderlichen Steigungsverhältnisses nachzukontroll ieren

und weiterhin das am Steuerzylinder erforderliche Mo-ment sowie den vom Drucklager aufzunehmenden Pro-pellerschub zu messen.

Das Modell besteht diesmal aus einem ganzen

Vor-schiff (Bild 12), das nicht nur als TeilVor-schiffsmodell,

son-dern zusammen mit einem geeigneten Hintersehiff als

ganzes Schiffsmodell in langsamer Rückwärtsfahrt unter-sucht werden soll, um zu sehert, wieweit ie im Stand ge-messenen Querkräfte sich durch die Fahrgeschwindigkeit

ändern. Einstweilen sind mit diesem Modell erst die

.-,. Eintritt

N

/.-t-\r--Bild 11 ZKB-ProJekt

Bild 1 Eisenbahnulthre Modell 2

oben: Modell des Vorschiffes (im Modell ohne profliruder)

unten: Ein- und Austrlttsôffnungefl

5bAZ,25.ul

2110

N

F

Bild 13 Gütegrade der Bugruderanlage

I 60' 88' 728'

Schieberwinhe/

BIld 14 Querkraft bei verschiedener Schieberstellung

7119 ea 10 E 48 20

-ca

38 11111 12000 !SbA2fl,i,I 234 58 75//O 7800

Standversuche durchgeführt wörden, die

aùßer einer ganz geringfügigen

Steigungs. korrektur für den Propeller ein noch günstige-res Ergebnis für don Gesamtgütegrad

erbrach-ten. Nach den Messungen mit diesem Modell ist für die verlangte Querkraft Q = 5000 kg nur noch eine Antriebsleistung N = 360 PS

erforderlich. Da die nach dem ersten

Modell-versuch vorgesehene Antriebsleistung N = 586 PS eingebaut wird, ist in der

Großaus-führung mit

einer maximalen Querkraft

Q = 6,95 t zu rechnen.

Die Verbesserung des Gütegrades vom

ersten zum zweiten Modell ist auf bessere

Kanalgestaltung un,d auf

die Einwirkung'

nicht unerheblichen Maßstabeinflusses sowohl

auf die Modelischrauben als auch besonders auf die Kanaiströmung zurückzuführen. Mit

besonderem Interesse wird daher das

Er-gebnis der Großausführung zu erwarten sein. Nachdem bei einigen Versuchen mit dem

ersten Modell kein merklicher Einfluß des

Tiefganges festgestellt worden war, wurden' mit dem zweiten Modell fünf verschiedene

Tiefgänge untersucht, die sich jeweils um etwa

eine halbe Höhe der Austrittsöffnung von-einander unterscheiden. Der Tiefgang i ent-spricht dem Konstruktionstiefgang des

voll-beladenen Fährschiffes.

Die Beobachtungsergebnisse dieser Versuche

sind als Verhältniszahlen Querkraft dividiert durch Propellerleistung als Ordinate über der Leistungsbelastung der Schraubenfläche als Abszisse in Bild 13 zusammengestellt.

Die Darstellung in Bild 13 läßt als günstigsten

Tiefgang die Schwimmiage des Schiffes

er-kennen, bei der Oberkante Austrittsöffnung

gerade eben mit der Wasseroberfläche

ab-schneidet. Die geringfügige Verschlechterung

bei größerer Tauchung ist anscheinend

auf den Wirbelverlust zurückzuführen, der

zwischen dem austretenden Strahl und der

darüber befindlichen 'Wasserschicht entsteht.

Der Abfall der Güteziffer mit abnehmendem Tiefgang erklärt sich aus der Verlustarbeit, die die Pumpe zum Heben des Wassers über

den Wasserspiegel erfordert.

In Bild 13 ist der aus einer Literaturangabe [2]

für das Bugstrahlruder nach Ja8trant

ermittelte Wert eingetragen; der 'Wert stimmt

gut mit den für den Tiefgang 2 ermittelten.

eigenen Werten überein. Diese tThereinstim-mung läßt darauf schließen, daß die

grund-sätzliche (Yberlegenheit der

Querkrafterzeu-gung nach Fall a) in Bild 4 durch diehierbei

auftretenden zusätzlichen Verluste wieder

aufgezehrt und damit die strömungstechnische

Güte beider Anlagen annähernd gleich wird.

Der Querkraftverlauf der Anlage in

Ab-hängigkeit vom Schieberwinkel entspricht

nach don Messungen beider Modelle der in Bild 14 dargestellten Abhängigkeit. Kleine

Unterschiede der beiderseitigen Pumpenkanäle sowie Verschiedenheiten der Drailvernichtung

bei links- oder rechtsdrehender Schraube

lassen nach den Versuchsergebnissen

gering-fügige Unterschiede in den Querkräften bis zu

etwa 10% des angegebenen Kurvenverlaufes

entstehen. Im Bereich der Schieberstellungen

Von 60° bis 120° ist

die Abhängigkeit der Schltrbàutechnik 9 5/1D9

Querkraftänderung von der Schieberstellung wesentlich

geringer als in den nach beiden Bordseiten daran

au-schließenden Bereichen von 30° bis 60° bzw. 120° bis 150°. Damit ergibt sich eine gewisse Feineinstellung im Bereich der Nullage.

Am Schieber greift stromungsmäßig ein über den

ganzen Verstellbereich angenähert gleiehbleibendes Dreh-moment an, das in Größe und Richtung mit dem von der

Antriebswelle auf den Propeller übertragenen Moment

übereinstimmt. Der genaue Verlauf in Abhängigkeit vom Zylinderwinkel bleibt versuchsmäßig noch festzustellen.

Einige Aufnahmen vom ablauffertigen Schiff

ver-mitteln einen Eindruck von der Größe der Öffnungen und ihrer Ausführung (Bild 15 und 16).

Der durch die Öffnungen der Bugruderanlage erzeugte Widerstandszuwachs in Vorausfahrt erreicht nach Modell-versuchen eine Größe von etwa 4,5%.

Bei dem Entwurf des Düsenkanals wurde darauf ge-achtet, daß die Querschnitte des Kanals keine größeren Änderungen aufweisen, um unnütze Druckverluste bei der Durchstrômung zu vermeiden.

Die für das Eisenbahnfährschiff vorgesehene Anlage

nach Bild 11 ist für eine Antriebsleistung des Propellers

Y = 566 PS bei 280 tI/mm entworfen. Der dreiflüglige

Propeller mit einem Durchmesser von 1,80 m, einem

Steigungsverhältnis

HID =

0,845 und einem

Fidehenver-hältnis'Fa/Fo = 0,50 läuft in dem Steuerzylinder mit 20 mm Spiel zwischen Flügeispitze und

Zylinderinnen-wand. Auf eine Schutzgräting im Eintrittskanal der Bug. ruderanlage wurde verzichtet, da eiñe solche Grating bei

der tiefen Lage der Eintrittsôffnungen. kaum einen

zu-sätzlichen Schutz darstellen dürfte. Für die Steilvorrich-tung des Steuerzylinders wurde eine Rudermaschine von 19 PS vorgesehen.

4. Motorgutersehlff

Es handell sich um ein Motorgüterschiff folgender

Abmessungen: Länge zw. d. L. - 64,28m Breite a. Spt. 8,16m Seitenhöhe

2,6 m

Tiefgang 2,14m Verdrängung 999 m8

2 Antriebsmaschinen je 300 PS bei 360 U/mm

Propellerdurchmesser 1,3 m.

Die bisherige Bauart der Mótorgüterschiffe mit fest

eingebauten Kortdüsen und dahinter angeordnetem Drei; flächenruder erwies sich in Rückwärtsfahrt ohne

Zuhilfe-'

nahme von Maschinenxnanövern als völlig

manövrier-unfähig. Außerdem war auch das Stoppvermôgen dieser Fahrzeuge bei Vorausfahrt sehr mangelhaft;.

Um die Steuerfähigkeit dieser Fahrzeuge zu verbessern,

wurden sie mit drehbaren Ruderdüsen ausgerüstet, für

deren Gestaltung die Werft im wesentlichen die Form der

festen, nicht drehbaren Düsen wählte (Bild 17). Diese

Düsen Nr. 1 weisen ein ausgesprochen dickwandiges Profil auf, das im vorliegenden Fall ohne wesentliche Einbuße

an Düsenwirkung auch durch ein etwas dünneres Profil ersetzt werden kann [5]. Zur Verminderung der Steuer-momente der Ruderdüsen in Vorausfahrt sind diese mit einem an die Düse angebauten sogenannten Stabilisator

versehen.

MS

N

DiTseZ rotetioiusynrne/risth

Bild 17 Ruderdüsen i und 2

Um die Eigenschaften der Düsen für die

Rückwärts-fahrt zu verbessern, ist das Hinterschiff mit einer um das

ganze Heck herumlaufenden Schürze versehen, die so-wohl m Vorausfahrt als auch in Rückwärtsfahrt einen

Lufteinbruch in die Düsen verhindern soli. Die Aufgabe

der Modellversuche bestand nun darin festzustellen, ob

die von der Werft vorgesehene Ausfithrung für Schiff und

Düsen außer ihrer Eignung für die Vorausfahrt die er-wünschte Verbesserung für die Manövrierfähigkeit in

Rückwärtsfahrt brachte.

Vher die Größenordnung ausreichender Manövrier-fähigkeit und ihre Kriterien in Voraus- und

Rückwärts-fahrt sind in der Literatur kaum verläßliche Angaben

ent-halten, können auch kaum erwartet werden, da die

An-forderungen an die Manövrierfähigkeit je nach Einsatz-gebiet der Fahrzeuge und ihrem Verwendungszweck

ver-schieden, hoch sein müssen.

\c

.;' f\:

In Analogie zu der Einführung des Schiffsgütegrades zur Beur-, teilung der Propulsion scheint es

zweckmäßig und sinnvoll zu sein, daß man die Güte der Steuerorgane an Schiffen mit Eigenant.rieb durch eine Güteziffer kennzeichnet, die

das Verhälttii der erzielten

Quer-kraft Q zu der überhaupt

mög-lichen Querkraft QX _angibt.

¿r = .

Für die

erreichbare

Querkraft Qu setzt man zweck-Bild 15 (links) Elsenbahnftihro. Öffnungen -. für Bugruderanlage St.B-Seite

a Öffnungen für Bugstrahlruder b Öffnung für übliches Profllruder

l

'L

für ilugruderuninge BB-Seite

Bild 16 (rechts) Elsenbahufillire. Öffnungen

Bild 18 Düsen Nr.1, Elnterkante verdickt

r y

i

BUd 19 Düsen Nr. i mit -Außenfiossen

Bild 20 I)3sen Nr. i mit Strahifiossen

J:

Modell Motorgüterschiff

BIld 21 Düsen Nr. 2 mit Aßenftossen

r!

,.-'-'

,

Bild 22 Düsen Nr.2 AnsIcht von hinten _SyplrL.

Bild 2 Düsen Nr. 2 mIt Außenflossen; Buderlage 350 BB

:.

J

:1

iiuillig die Querkomponento des Schubes ein, die sich

bei voller Schwenkung des in der jeweiligen Fahrt.

richtung erreichbaren Schubes um den jeweiligen

Ruder-lagenwinkel ergibt. QX _{= S . sin}

.

_{Bei einem}

Voith-Schneider-Propeller nimmt die Große des Gütegrades im Standlauf beispielsweise bei allen Ruderlagen den Wert eins an. Bei Ruderdüsen wird dieser Wert je nach Wirk-samkeit cies Düsensystems einschließlich Flossen bei

ver-schiedenen Ruderlagen verschieden groß. Bei üblicher Anordnung von Schraube und Ruder wird dieser

Güte-grad entsprechend der Beaufschlagung des Ruders durch

don Schraubenstrahl sehr unterschiedlich ausfallen. Er ändert sich naturgemäß auch zwischen Stillstand des Schiffes und Fahrt und wird bei den meisten Steueran-lagen in Fahrt anäteigen, weil dann die im Stand vom Propellerstrahl nicht beauf schlagten Teile der Steuer-einrichtungen in der FahrtstrOmung zusätzlich Kräfte

erzeugen.

Nach Großversuchen an sowjetischen Binnenschiffen [6] scheint die Steuerfähigkeit von Fahrzeugen mit Ru-derdüsen in Rückwärtsfahrt dann ausreichend zu sein,

wenn die bei der Pfahiprobe gemessenen Querkräfte der

rückwärts schlagenden Schrauben etwa 35 bis 40% der gleichfalls bei Pfahiprobe zu messenden Querkräfte bei

voraus schlagenden Schrauben erreichen. Die hierbei als

Vergleichswerte fur die voraus arbeitenden Schrauben auftretenden Querkräfte erreichen bei Ruderdüsen etwa

eine Größe Qo = b 5. sin

,

wobei S = Gesamtschub des Düsenpropellers (Propeller + Düse) und = 0,65. 5. Modellversuche.

Um auch versuchsmäßig einen Nachweis der ManO-vrierfähigkeit in Rückwärtsfahrt zu gewinnen, wurden

im Schleppkanal bei der 5 km/h entsprechenden

Modell-geschwindigkeit Anschwenk- und daran anschließend Stützmanöver durchgeführt, die die Steuerfähigkeit des

Modells mit gleichbleibender Schraubendrehzáhl innerhalb der verfügbaren Rinnenbreite von 9 ni, entsprechend 90 m Breite für das naturgroße Schiff, im Schlängelkurs nach-weisen sollten.

Die Durchführung der Modellversuche erstreckte sich

auf die Untersuchung folgender Varianten:

Düse Nr. i a) nach Werftentwurf (Bild 17)

b) mit verdickter Hinterkante (Bild 18)

e) mit Außenfiossen (Bild 19)

mit StrahLflossen (Bild 20)

Einfluß verkürzter Wellenhosen (vgl. Bild 17, 19 und 20)

Düse Nr. 2

nach Vorschlag SVA (Bild 17, 21, 22 und 23) mit Außenflóssen (Bild 21 und 24) mit Strahlflossen Einfluß verkürzter Wellenhosen.

Außer den durch die

Ruder-düsen erzeugten Querkräften wurden die Drehmomente am

Düsenschaft gemessen sowie

dic Veränderung von Schub und Drehmoment an den mit

gleich-bleibender Drehzahl

angetrie-benen Schrauben in

Abhängig-keit von der Ruderlage beob-ichtet.

Um einen

möglichst

um-fassenden tYberblick zu

ge-winnen, wurden diese

Beob-achtungen im Stand, hoi 10

SILifluJa,lteC))Djk 9 5/1959

und 18 km/h Vorausfahrt sowie in Rüekwättsfahrt

wiederum im Stand bei 5 und 10 km/h durchgeführt. Die Schrauhendrehzahlen wurden so gewählt, daß in

Geradeausstellung der Ruderdüsen Nr. i jeweilig das voll

verfügbare Drehmoment der Antriebsmaschinen an die

Schrauben abgegeben wurde, um hiermit die

Ruder-momente und Querkräfte auch für instationäre

Fahrt-zustände bei Ausnutzung der höchstmöglichen

Antriebs-leistung angenähert zu erfassen. Für die Ruderdüsen

Nr. 2 wurden die Schraubendrehzahlen aus Vergleichs-gründen gleich groß gewählt wie bei den Düsen Nr. 1. Zur Bestimmung der Querkräfte wurde das Modell

imter dem Schleppwagen an einem Punkt auf etwa

0,3 . L von vorn als Drehpunkt geführt, so daß die

Seitenkraft des durch die Meßanordnung gerade geführten Modells in der Spantebene durch Mitte Düsenschaft

ge-messen werden konnte. Das Ruderdüsenmoment uni Mitte Düsenschaft wurde allein an der Steuerborddüse

bestimmt; Schub und Drehmoment der Schrauben

lieferten die beiden Innenbordantriebsgeräte.

In dem vorliegenden Bericht werden aus der Vielzahl der durchgeführten Versuchsreihen nur die Ergebnisse

der Querkraftmessung einiger kennzeichnénder Beobach-tungsreihen aufgenommen. In Bild 25 sind die Querkräfte in Vorausfahrt für die beiden untersuchten Düsen L und 2 ohne Flossen einandèr gegenübergestellt, während Bild 26 die gleiche Darstellung für die Rückwärtsfahrt für beide

Düsen ohne und mit Außen- und Strahiflossen bringt.

Die beiden Darstellungen zeigen bei guter Übereinstim-mung der beiden Düsen in Vorausfahrt eine ganz

wesent-liche tYberlegenheit der Düse Nr. 2 in Rückwärtsfahrt,

die vór allem bei dem Vergleich der Düsen ohne Flossen

zutage tritt. Die Verbesserung der Querkrafterzeugung

gegenüber der ursprünglich vorgesehenen Düse Nr. 1

be-trägt hier vor allem in den wichtigen Betriebszuständen

der langsamen Rückwärtsfahrt bis zu 200%. Für die

Ruderdüse Nr. 2 ohne Flossen erhält man beim Stand-versuch mit rückwärts schlagenden Schrauben maximal

etwa 40% der mit vorausschlageriden Schrauben

er-mittelten Querkräfte, so daß man nach den sowjetischen Erfahrungen eine ausreichende Steuerfähigkeit in

Rück-wärtsfahrt erwarten kann.

Da die Versuche zur Bestimmung des Querkraftver.

laufs in Abhängigkeit von der Ruderdüsenanlage

durch-weg mit gleichbleibender Schraubendrehzahl durchge-führt wurden, in Wirklichkeit aber die Drehzahl wegen

des gleichbleibenden Drehmomentes der Antriebsmotoren bei zunehmender Ruderlage allmählich absinkt, sind die

g.r(Lr) !ilrDLZç, ohne h1-undAgßMf/çceJ?

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a-fhllr0isen ohne Flossen

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Q. f (ce) fir Visen ini Strahl- und Aulienílossei'

1/1' 20' 3D' 40 Bild 20 Querkrfte In Rückwi$.rtsfahrt Bild 21 Gutegrad der Ruderdüse Nr. 2 Bild 29 Deviationewinkel und Querkraft bel 5 km/h Rückw5rtsfabrt o Düse i b Düse 1, Düsenhinterkante abgerundet. Wellenhosen gekürzt c Düse 2, Wellenhosen - gekürzt Meppwqz'n A L1 r-f-1.

t!

___O

I TO abAnuje' IAnsthsrnhen--.4SMlzai

Der Anbau von Außenflossen nach Bild 19 verbessert

die Querkrafterzeugung in Fahrt ganz wesentlich.

Die Anordnung von Strahiflossen nach Bild 20 steigert die Querkrafterzeugung bereits im Stand und bei sehr

n kleinen Geschwindigkeiten bedeutend. Ihr Eirtthß bei

der Düse Nr. 2 ist unbedeutend gegenüber ihrem Ein. fluß bei Düse Nr. 1.

Die Verkürzung der Wellenhosen um das nach Bild 17

vorgesehene Maß bringt in Rückwärtsfahrt eine

Er-höhung der Querkräfte urn 15% bis 30%. Eine weitere Kürzung der Wellenhosen erscheint

un-zweckmäßig, da der dann

er-forderlich werdende Wellenbock

die durch die Kürzung der

Wellenhose erzielbare

Verbesse-rung wieder zunichte macht.

10 20 30 s 40 -40' -J0 -20. -111 8 .10- .20- .JL1 .411

7.14" -- .BR Ruderwinkel SIB

in Bild 25 und 26 dargestellten

Ergebnisse mit entsprechenden

-Beobachtungen aus

Großver-suchen nicht

unmittelbar

ver-gleichbar, sondern nur unter

Berücksichtigung des jeweils zu.

bestimmenden Drehzahlabfalls.

Die Änderung der Querkraft kann

hierbei in erster Näherung dem

Quadrat der Drehzahländerung

-proportional gesetzt werden.

Im einzelnen brachten die

Untersuchungen der

verschie-denen Varianten etwa folgende

Ergebnisse:

1. eine Abrundung der

ursprüng-lich scharfen Hinterkante der

Düse Nr. i und eine

gleich-zeitige Kürzung der Wellenhose

führten nur zu einer geringen Verbesserung der Querkräfte

. der für Rückwärtsmanöver

völlig unzureichenden Düse

Nr.1.

Schiepprlmìe

J?m

BUd 28 Anschwonk- und Stützms.növer In Rackwllrtsfahrt

Durch besondere Versuche, bei denen nur eine der Ruderdüsen

gedreht wurde, konnte

nach-gewiesen werden, daß sich die

Querkräfte bei Benutzung

beider Düsen gegenüber der

einen Düse etwa verdoppeln.

Die beobachteten

Rudermo-mente in Vorauslahrt sind für

beide Düsen etwa gleich groß;

in Rückwärtsfahrt liegen die

Momente der Düse Nr. 2 zwar

etwas über denen der Düse

Nr. 1, jedoch unter denen der

Vorausfahrt. S,-!,Utl,titethitil 9 ,/ I tli) y-. 01km/h

Iu

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y. .10km/h y- 0km/h v--iDhm/h v..-Sirm/h

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1it J )is Nr. 2 r,hn'

VJ',,n

ifl VrttusaItLt tinI in Jtückwiirtsfahrt zu dein in Bild 27

(IergL'teIlton 1)iagraium. Da die erreichten Querkräfte in dein vorliegenden Fall auf den Schub des Düsenpropellers

allein bezogen wurden und nicht auf den Gesamtschub Düse plus Propeller, liegen die Güteziffern um den Ein-fluß der Sogziffer zu hoch.

Bei zunehmender Fahrtgeschwindigkeit machte sich der Einfluß der in der Fahrströmung zur Wirkung

ge-langenden Ruderteile (Flossen und Düsenmantel)

be-merkbar.

Die eingangs erwähnten Manövrierversuche mit diesem Modell wurden derart durchgeführt, daß das am

Schlepp-wagen befestigte Modell bei der für 5 km/h

Rückwärts-geschwindigkeit entsprechenden Schleppwagengeschwin-digkeit mit laufenden Schrauben und gelegten Ruderdüsen plötzlich vom Schleppwagen gelöst wurde und seineFahrt unter der Wirkung seiner eigenen Antriebs- und Steuer-organe allein fortsetzte (Anschwenkversuch siehe Bild 28).

Nach einer gewissen Zeit wurden dann die Ruderdüsen

in die entgegengesetzte Ruderlage gebracht, so daß das

Modell aus der anfangs aufgenommenen Kursabweichung in die entgegengesetzte Kursrichtung abdrehte. Der hier-bei vom Modell durchfahrene Weg wurde aus den

Reihen-bildern der Dachbinder, die durch eine im Modell ein-gebaute Filmkamera aufgenommen wurden, rekonstru-iert. Diese bei den kleinen Krängungen des Modells mit

ausreichender Genauigkeit für die Bahnbestimmung er-haltenen Reihenbilder lieferten außerdem den Verlauf

der Deviationswinkel des Modells. Da die Änderung

des Deviationswinkels bei Beginn des Anschwenkver-suches ursächlich durch die Querkraft der Ruderdüsen erzeugt wird, muß sich die Wirkung der Querkräfte in den

Deviationswinkeländerungen der ersten Manöverphase widerspiegeln. Der Vergleich der Darstellung der

De-viationswinkel 6 in Abhängigkeit von der Zeit t in Bild 29

mit dem Ergebnis der Querkraftmessung bestätigt diese

Schlußfolgerung recht gut.

Die gelungene Durchführung eines Rückwärts-

Schlän-gelversuches mit dem 6,7 m langen Modell in der 9 in

breiten Schiepprinne stellte letzten Endes das

über-zeugendste Kriterium dar, das die Modellversuche zur Beurteilung der Güte der Ruderanlage liefern konnten.

Während dieser Versuch mit 5 km/h Rückwärtsgeschwin-digkeit mit der Düse Nr. i in ihrer ersten Ausführung un-durchführbar war, gelang er mit der Düse Nr. 2 ohne be-sondere Schwierigkeit.

Alle weiteren Angaben über die Propulsion und

Stopp-fähigkeit werden in dem nach Abschluß der

Großver-suche zusammenzustellenden Forschungsberichtenthalten sein.

Es ist mir eine angenehme Pflicht, allen Mitarbeitern der Sehiffbau.Versuchsanstalt, die - an den Modellver-suchen beteiligt waren, insbesondere aber Herrn

Dipl.-Ing. Suhrbier, für die Durchführung und Auswertung der zahlreichen Messungen zu danken.

Literatur

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¡7 (1058) Nr. 4 s. 20. SbA 2925

jiiskuritrag vwi J)ir. Jastrarzi, flarflh1ur4

Das J3ugstrahlruder, das Hr-r I)r. (hh uns ir.seinem

Vortrag so vorzüglich demonstrierte, stellt m E eine

gute praktische Lösung des Problems der Vorsehiffs-steuerung dar. Dieses urn so mehr, weil durch die Arbeiten

in der Versuchsanstalt die Konstruktion Dr.

Gugsclie

wissenschaftlich unterbaut wurde.

Ich kann feststellen, daß die in der Versuchsanstalt

Berlin-Potsdam erarbeiteten Werte sich mit den Werten,

die wir in der Hamburger Versuchsanstalt

erarbeitet haben, vorzüglich decken.

Wir, die Hamburger Motorenfabrik Carl .Jastram, sind seit vier Jahren an der Arbeit, das Bugstrahlruder (Bild 1) zu entwickeln, und wir haben in dieser Zeit etwa fünfzehn

Schiffe mit Bugstrahlruder ausgerüstet. Die Antriebs-leistungen gingen von anfangs 15 PS bis heute 250 PS.

Darüber hinaus haben wir gegenwärtig das erste

Bug-strahiruder mit der beträchtlichen Leistung von 1000 PS in Auftrag und in Arbeit. Wir sind heute über die Kinder.

krankheiten hinaus; ohne sie - das sei zugegeben - ist

es nicht gegangen. Erfreulich ist die Tatsache, daß sowohl

in der Deutschen Demokratischen Republik als auch in

Westdeutschland auf dem Gebiet des Bugstrahlruders intensiv gearbeitet wird, so daß das Echo im Ausland nicht ausbleiben wird und die Erfolge sich demnächst im Export zeigen werden. Hoffentlich. Hoffentlich

des-halb, weil die Geschichte der Technik lehrt, daß nicht immer derjenige erntet, der gesät hat, d. h. es wird im

Ausland schon kräftig nachgebaut und Patente

um-gangen.

Ich darf zu einigen Punkten Stellung nehmen, die mir

aus dem Vortrag von Herrn Dr. G-utsche haften geblieben

sind und die zur Erwiderung anregen.

-Besonders bemerkenswert und aufschlußreich sind die

Versuche über die Gestaltung der Ein- und Austritts-öffnungen. Dieser Punkt in der Entwicklung ist

außer-ordentlich wichtig, weil die Gegner des Bugstrahlruders mit visionärem Nachdruck gern auf dem Nachteil reiten,

Bild i Schematische Anordnung des rastram-Bugstrahlrudeis

6/a/frs Schiff Schiff mit K/i7senòffnwig -Schiff m/tØa-ko#hger Öffnung

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Jth/ffn,it.sthar/-kant,g& ¿'fJ57uny und .4bströn7muIds s.L)

Bild 2 Wlderstandevergleich verschiedener Öffnungen hders*ndszalì 180.20000kg 1Ç145-L'ilOOkg ISbA 107?-20350kg Sehlffbauteciinik 9 5/1959 239