Kraft- und momentenmessung an schweberudern in modell- und grossausführung

1 JUNI 1977

ARCHIEF

Kraft - und Momentenmessung an Schweberudern

in Modell- und Grossausfiihrung

169. Mitteilung der Versuchsanstalt fur Binnenschiffbau e.V., Duisburg,

Institut an der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule, Aachen,

Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Keln

Teil I Modellversuche

Ing.(grad.) Landgraf

Dr.- Ing. Muller

Tell U GroBversuche

Dr.- Ing. Sch5le

Die Mittel zur Durchfuhrung dieser Untersuchung stellte

dan-kenswerterweise die Arbeitsgemeinschaft Industrieller

For-schungsvereinigungen zur Verftigung.

Lab. v. Scheepsbouwkunde

Technische Hogeschool

Delft

1- Einleitung

Auf unSeren BinnenwasserstraBen

werden

in zunehmendem

MaBe immer groBere Schiffseinheiten u. -verbande

einge-setzt. Eine gute Steuerfahigkeit,insbesondere bei

lang-samer Fahrt oder im Hafenbereich, ist deshalb

fUr

die

Sicherheit von Bedeutung. Die Frage, ob dieses Ziel mit

konventionellen Ruderanlagen erreicht werden kann, oder

ob zusatzlich aktive Steuerorgane

aufgewendet.

werdgn

mUssen, stellt

sigh

schon im Entwurfsstadium

ZuM Entwurf ether Ruderanlage und zur Berechnung der am

Ruder angreifenden Krafte

und

Momente sind daher ent7

sprechende Unterlagen erforderlich

Untersuchungen Uber Rdderktafte u, -momente bei homoge=

ner Anstromung sind u.a. von Thieme [11] und Kwik (2)1 im

Windkanal durchgefUhrt worden.

Eine neuere

Arbeit

be-faBt sich mit Modellrudern, die im Schraubenstrahl lie-,

gen [3].

JDas

Problem jed r Modelluntersuchung

ist die

Obertrag-barkeit

der MeBwerte

auf die GroBausfUhrung.

Bei den

untersuchten Modellrudern konnen, durch die Begrenzung

der Abmessungen

im

Modellversuch,

Reynoldszahlen von

1,5

i. 7,0

.

105 erreicht werden, der entsprechende Wert

fUr em n Ruder in GroBausfilhrung liegt ca. 30 mal hoher,

wenn em n ModellmaBstab A = 10.angenommen wird. Die

Dif-ferenz der erreichbaren Reynoldszahlen zwischen

Modell-und GroBausfUhrung kann zu unterschiedlichen

Querkraft-beiwerten fUhren.Ein frUher ausgefUhrter Vergleich

zwi-schen Modell- und GroBausfUhrung

[4]

ergab

zwar eine

befriedigende Obereinstimmung

der Messungen, die

Ober-tragbarkeit der Modellwerte .1st damit aber noch nicht

gesichert.

Versuchsplanung und -technik

2.1 Versuchsplanung

Untersuchung von Ruderquerkraft, -widerstand,

-dreh-moment und -biege-dreh-moment

an

verschiedenen Ruderformen.

Die Ruder sollen

im

Propellerstrahl

liegen, variiert

wird die Eortschrittsziffer des Propellers.

Messung

der Krafte

uhd Momente an den gleichen

Ru-dern in GroBausfUhrung

und Vergleich der

Ergebnisse

von Modell- and GroBversuch.

Binnenschiffe, die eine besonders gute

Steuerfahigkeit

besitzen mUssen, sind Schubboote und schiebende

Selbst-fahrer. Es wurde daher vorgesehen,

je em n Schiff davon

iu untersuchen.

Eine Analyse

der auf

unseren

BinnenwasserstraBen

in

Einssatz

befindlichen GroBschubboote

(Lange = 30-37m)

ergab,

daB von 52 Einheiten

31 mit normalen 1-

bzw.2-Flachenrudern

pro

Propeller

ausgerUstet

sind,TO mit

Hochleistungsrudern (Typ Becker, Schilling o.a.)und der

Rest mit verschiedenen Sonderkonstruktionen.

FOr schiebende Selbstfahrer

reichten die statistischen

Unterlagen

der VBD zu einer solchen Analyse nicht sus;

Die Anfdiderungen, die von meStechnischen Standpunkt an

eine Ruderanlage gestellt werden, sind:

al Ntir em n Hauptruder pro Propeller,

damit eine

gegen-seitige Beeinflussung durch die Gitterwirkung

ausschei-det.

121 Zum korrekten Messen der Ruderkrafte 1st

eineAusfUh-rung als Schweberuder erforderlich, weil die Krafte alsr

Spannungswerte am Ruderschaft abgenommen werden Und emp

FuBlager einen

nicht zu messenden Teil der Krafte auf-,

nehmen wOrde.

Dank des EntgegenkomMenS de± Reedereien Franz Haniel AG

Duisburg-Ruhrort und der WTAG Dortmund, standen uns fUr

die Versuche 2 Schiffseinheiten zur VerfUgung, die

die-sen Anforderungen

entsprachen. Es waren das

Schubboot

"FRANZ HANIEL 111%

em n 2-Schraubenschiff nit

je einek

konventionellen Hauptruder pro Propeller ,(Abb.1)und das

MotorgUterschiff "WERTHEIM% em n 11-Schraubenschiff

mit

Becker-Ruderanlage AAbb.2).,

Bei eineM in Fahrt befindlichen 5dhiff kbnnen

beim

Ru-derlegen folgende Bewegungsablaufe nnterschieden,werden

(Anschwenken):

a) Das Schiff beginnt zu drehen,lauft aber noch In

sei-ner ursprUnglichen

Fahrtrichtung

weiter-

Es' ist eine

Kurswinkelanderung

aber keine,

Fahrtrichtungsanderung

vorhanden,

12) Das Schiff dreht weiter mit gleichzeitiger Fahrtrixh,

tungsanderung. Die Schiffsgeschwindigkeit fallt ab.

Schiffsdrehung,

Fahrtrichtungsanderung und Schiffs=

geschwindigkeit erreichen konstante Werte. Die Schiffs=

geschwindigkeit ist

aber kleiner als vor Seginn

des

Drehmanovers.

Wahrend Punkt a

und b) instationare Vorgange sind/wird

bei Punkt c)

em n stationarer

Zustand des Schiffes

er-reicht.

Bei einem Drehmanover bekommt das Schiff einen

mehr oder weniger groBen Anstellwinkel zu seiner Fahrt,

richtung

(Driftwinkel). Die im Achterschiff

angeordne-ten Propeller und Ruderflachen

werden daher schrag

an-gestromt.

Der Austrittswinkel der

durch den Propeller

beschleunigten

Wassermasse

bei

Schraganstromung,.ist

nicht

bekannt.

Zur Vereinfachung soil

die

Propeller-strahldrehung auBer acht gelassen werden.

Der

Anstrdm-winkel des Ruders ist also nicht gleicn dem angezeigten

Wert des Ruderwinkels.Es gilt 6r

6ewobei 6R=

Ruder-winkel bezogen auf Schiffslangsachse rind 6s =

Schragan-strdmwinkel des Schiffskorpers ist.

Beim StUtzen ist

die

ursprUngliche Drehung des

Schif-fes beendet oder sogar entgegengesetzt (z.B.

Zick-Zack-Mandver). Im

1,.

Teil dieser Bewegungsphase wird,

_solan=

ge

die ursprUngliche

Drehung

noch vorhanden ist, das

Ruder unter einem grOBeren Winkel angestromt als es der

Ruderlage entspricht.Bei drehendem Schiff kann also

in-folge der SchraganstrOmung des Schiffskorpers

dereffek-tive Anstrftwinkel des Ruders

nicht

genUgend bestimmt.

-TeIII Modellversuche

r?

Ing.(grad.) Landgraf

Dr.- Ing. Muller

Des . 2. =

-1-vmrden.Fallt jedoch die Schiffslang-sachse nit der

Hahn-tangente des Drehkreises zusammen (Anstellwinkel =. 00),

so kann Ruderwinkel

gleich Anstromwinkel

gesetzt

wer-den tohne BerUcksichtigung der PropellerabstromdrelungX.

Aber nicht nur Anstromkichtung tind -geschwindigkeit

einflussen die Ruderkrafte, sondern auch die nahern

gebung

des

Ruders.

Das

Ruder des Schubbootes "FRANZ:

MANTEL

11'" wird vom Propellertunnel voll Uberdeckt. Die

Wirksamkeit des Ruders ist durch die Tunnelform mit

Si-cherheit beeintrachtigt.

Das Ruder des MGS "WERTHEIM"'

ist

am Ende des Propellertunnels angeordnet. Auch hier

wird durch den Tunnel

aber auch

durch die

Heckkontur

des Schiffes eine Beeinflussung

der Ruderkrafte

statt-finden

(Abb.3).

Bei der Betrachtung aller

Einflu8m8g-lichkeiten (Anstramwinkel,Anstr8mgeschwindigkeit, obere

und seitliche

Tunnelbegrenzungen) laat sich sagen,

daB

slle EinflUsse bis auf die der"raumlichen Begrenzungen"

me8- bzw. berechenbar sind.Zur Abschatzung des

Einflus-ses der Tunnelbegrenzung in der unmittelbaren

Ruderum-gebung gentlgt

eine Nachbildung von einem Teil des Ach

terschiffes. Die Ruder

und der entsprechende Propeller

wurden

an

Achterschiffsattrappen angebaut, so

daB

_der

Einflu8 von Propellerstrahl

und Hinterschiffsabdeckung

auf die Ruderwirkung vorhanden war. AuBerdem konnte der

tiodellmaBstab relativ klein gehalten werdene

Variiert wurdert

Propellerstrahl

b) Schiffsgeschwfndigkeit

Ruderwinkel

2u aY Der Variationsbereich

lag zwischen

Leerlaufdreh-zahl und Vollast bei 5 bzw. 6 verschiedenen Last=

stufen.

2u, b) Es wurden 5 ,Geschwindigkeiten untersucht zwischen

Propelleranstromgeschwindigkeit

null und der

An-str8mgeschwindigkeit beim maximalen

Propellerwir-kungsgrad.Die Schiffsgeschwindigkeit wurde gleich

Propelleranstramgeschwindigkeit

gesetzt (w =

0)-Zu d Ddt Rdderwinkelbereich

betrug

SR = ± 450

mit

2'50'

2.2 Versuchstechnik.

Durch den Einsatz von Achterschiffsattrappen konnte die

kleine

RudermeBeinrichtung

der VBD,

bestehend aus

Komponenten-Waage und Propellertrager,verwendet werdene

Diese Anlage

besteht

in wdsentlichen ads einer

Halte-rung in der die 6-Komponenten-Waage eingebaut und langs

verschiebbar angeordnet ist.

Die Waage ist zur

Wasser-oberflache hin mit einer Plexiglasabdeckung zur

Vermei-4ung von Lufteinbruch versehen

tAbb.t).

Die aus

Holz

tergestellten

Achterschiffsattrappen. werden

an these

Abdeckung yon unten angebaut.

.

Die an der 6-Komponenten-Waage angreifenden Ruderkrafte

und -momente werden

in

elektrische Signale "umgesetzt,

verstarkt,

gefiltert

und einer

Datenerfassungsanlage

iugefUhrt. Hier erfolgt die Umsetzung in digitale Werte

und die Ausgabe auf Lochstreifen in ASII-Code.Eine

Wei-terverarbeitung

der

Lochstreifen auf EDV-Anlagen

(Da-tenfernverarbeitung in IBM-Call-System war damit

m8g-lich.

Die Ruder

warden,

aus Runststoff tPlexiglas, bzw.

EVC),

hergestellt.

Kinettatik

and Flosse des

Becker-Rudets

sind aus Messing.

Bei

der

Berstellting ist auf gehaue

Einhaltung der Prof ilforin geachtet

worden.

DaMit beint

Ruderlegen keine Me8fehler durch auBermittige

Gewichts-verlagerung

auftreteh,

wurden

beide Me8ruder um,ihee

-Drehachse ausgewuchtet4,

- 1

3. VersuchsdurchfUhrun§ und Auswertun§

3.1 VersuchsdurchfUhrung

Nach Einbau der MeBanlage des MeBruders

und del

Pio-pellertragers am Schleppwagen, waren

noch

einige

Vor-kehrungen zur Vermeidung von Lufteinbruch erforderlich.

Wahrend der Versuchsfahrten

ist

bei vorgegebener

Pro-pellerdrehzahl und Anstrftgeschwindigkeit (- Schiffsge=

schwindigkeit) der Ruderwinkel variiert wordert,

Gemdssen und registriert'Wurden:

Seiten-v Hobert- und Langskrafte am Ruder.

Zusatalich Sind noch der Ruderwinkel,Propellerdrehzahl4

Anstrftgeschwindigkeit, Abstromgeschwindigkeit von

Pro-peller,

VerSuchsnummer und die Metbereiche der 6

bend-tigten Me8verstarker Uber ein. Steuergerat in die

Regi-strierung eingegeben wordene

3.2 Versuchsauswertung

Die Auswertung der

auf

Lochstreifen

aufgeziidhneten

MeBergebnisse

erfolgte

durch

Datenfernverarbeitung

(CALL-System IBM DUsseldorf). Es ist em n Rechenprogramm

in Fortran IV geschrieben und getestet worden. Die

Aus-jabe gliedert sich in 3 Teile,

1

Teil 1: Auflistung der gerdessenen Konponenten mit

weiser Umrechnung,

Tell. 21 Ausgabe der normierten Gr8Ben,

Tell, 31 Plotterausgabe fUr einzelne ausgewahlte

Kompo=

nentene

Diese wurden

punktweise

auf Schreibmaschine mit einem

Kugelkopfplotter

in Diagrammform ausgegeben.

Die

Er-gebnisse sind Uber

dem

Ruderwinkel

aufgetragen.Zum

unmittelbaren Vergleich sind

fur jedes Schiff

jeweils

gleiche

Fortschrittziffern

J

in einem Diagramm

zu-sammengefa8t worden.

Die Ruderkomponenten sind in

int-licher normierter Form dargestellt. Es 1st:

_ D 11=3

Widerstandsbeiwert,

p/

_{2 AB R}

of .v2

2 AB-A R CN

P/2.VAB.AR-°

IQUerkraftbeiwert

E-1

ktomentenbeiwert.

100

1%]

_Druckpunktes

Lage des

C.cos6R-D.sindR

in % von c,

bezogen auf

Ruderdreh-punkt

be- Um-= 6- -2- teil-[-]

X vobei s. Abb.5) Ikp] Ruderwinderstand,

141

Ruderguerkraft Imkp] Ruderdrehmoment 'AR Cm21 Ruderflache 1m] Rudertiefe

VAB Im/secl Abstromgeschwindigkeit vom

Pro-peller (errechnet aus Strahltheorie mit Korrektur nach Gutsche)

6,R. _kpsec[ao] 2 Buderwinkel

41. Ii Dichte des Wassers

m-(102 kpsec2M-4 far SUBwasser von, 15oC)

Die mittlere Propellerabstromgeschwindigkeit VAR wurde

nach der Strahltheorie bestimmt, da sie meStechnisch

nur auBerst schwer zu erfassen 1st. Im Propellerabstrom sind nicht nur axiale, sondern auch tangentiale Anteile

vorhanden. Zudem ist der Abstrom nicht Ober dem

gesam-ten Propellerradius konstant. Die Strahlzusatzgeschwin-digkeit errechnet sich mach 15] zu

V

. Imftecl =

VA 'C-14/7747Cs --) mit'

T'

C I

Schubbelastungsgrad des Pro=

2

"2'VAN

pellere

Ikpl

Propellerschub

Ao /m2) Propellerkreisflache

VAn = (m/sec] Anstromgeschwindigkeit

Die Strahlzusatzgeschwindigkeit Vz1. hIldet sich nach

15], 161 erst unendlich welt hinter dem Propeller aus.

Das Ruder ist aber kurz hinter den Propeller

angeord-net. Deshalb wird Vzu. nach Gutsche 151 mit

einemZu-satzfaktor km korrigiert. Dieser 1st veranderlich Ober

dem Propellerradius. Der mittlere km-Wert bei r = 0,7R

wird vereinfachend Ober den gesamten Radius als bindend angenommen. Die gesamte korrigierte

Abstromgeschwindig-keit VAR ist dann (siehe dazu audh (11, [5], [6I1:

V

_AB (m/sec] '= VAN' (.1+km(-1+1T47b,

DA V riur den mitt leren errechneten

'PropellerabstrOffi-AB

reprasentiert,der naturgemaB gewisse Unsicherheiten

be-inhaltet , sind in den Abb. 7 und 18 die errechneten

Wer-te angegeben worden . Eine Korrektur der

Anstromgeschwin-digkeit VAN infolge Sog und Nachstrom des

Propeller-tragers erfolgte nicht. Die Abstromgeschwindigkeit VAB

fUr die Anstromgeschwindigkeit VAN = 0 ist durch Extra-polation ermittelt worden.

4. Ergebnisse

4.1 Normalruder im Tunnel eines Schubbootes

4.1.1 Querkraftbeiwerte

In den Abb.8 - 12 sind die 'Querkraftbeiwerte

eingetra-gen. Der erfaBte Reynoldszahlenbereich reicht von 2,01

Dabei ist kein EinfluB in diesem Bereich auf die Cc-Werte feststellbar. Obwohl die Propellerdrehzahl von Leerlauf bis Vollast variiert,also eine

Drehzahlan-derung von. 1:3 vorliegt,, ist nur eine geringe Xnderun4'

der Querkraftbeiwerte fOr gleiche Fortschrittszahl J

vorhanden. Auffallig ist die starke Abnahme der Quer=

kraftbeiwerte mit abnehmender Fortschrittsziffer J

(vergl. Abb.8 mit Abb.12). Das Verhaltnis der maximalen C -Werte bei J = 01,8 und J = 0' betragt 62. Die maxima= len C -Werte liegen aber im Vergleich zu anderen Ruder-',

messungen

111, (2],

[3)ft

ca.

45 - 50% niedriger.

4.1.2 Widerstandsbeiwerte

Die Widerstandsbeiwerte Abbn. 8 bis 12 zeigen ebenfalls

eine gute Obereinstimmung fur gleiche

Fortschrittszif-fern. Auch hier ist eine starke Verminderung der

Werte mit abnehmender Fortschrittsziffer vorhanden. Die

ab J = 0,6 bei groBen Ruderwinkeln OR< 40°)

gleich-bleibenden bzw. rUcklaufigen CD-Werte lassen auf

Able-seerscheinun4en am Ruder schlieBen,

4.

3 Momentenbeiwerte

Den Momentenbeiwerten Abbn. 13 bis 17 ist zu entnehmen4 daB groBe instabile Ruderwinkelbereiche vorhanden sind,

d.h. durch das auftretende Drehmomeht wird das gelegte

Ruder weiter im gleichen Drehsinn belastet. Mit zuneh,,..

mender Fortschrittsziffer verkleinert sich def

instabi-le Bereich; ab J=0,4 sind auBerhalb -35°4 6.R 4 +35°ruck- ,

drehende Momente vorhanden.

4.1.4 Lage des Druckpunktes SS

Die Lage des Druckpunktes Ss in % der Prof illange ist

ebenfalls in den Abbn. 13 bis 17 aufgetragen.

Bezugs-achse ist Mitte Ruderschaft. TendenzmaBig last sich eih Wandern des Druckpunktes zum Prof ilende mit grOBer

wer-dendem Ruderwinkel 6R verzeichnen. Zunehmende

Fort-schrittsziffern ergeben ebenfalls eine Verschiebung von Ss nach hinten bei sleichbleibendemR

4.2 Hochleistungsruder an einem MotorgUterschiff

Das Becker-Ruder ist em n Hochleistungsruder, bestehend

aus Hauptruder und Flosse. Beim Ruderlegen erhalt die

Flosse Ober eine Kinematik einen groBeren Anstellwinkel

als das Hauptruder. Der Ruderwinkel 1st aber definiert

als Anstellwinkel des Hauptruders.

4.2.1 Querkraftbeiwerte

Die Querkraftbeiwerte sind in den Abbn.19 bis 23 aufge-tragen.Auch hier ist em n starkerer RUckgang der

Cc-Wer-te mit abnehmender Fortschrittsziffer vorhandep. Das

Verhaltnis von Cc max bei J = 0,8 und J = q betragt

5,5:1.

Von einer Fortschrittsziffer J= 0,4 ab 1st mit

steigen-der Propellerdrehzahl em n leichtes Ansteigen der

Cc-Werte bei gleichem Ruderwinkel zu beobachten. Das kann

em n EinfluB der Reynoldszahl sein. Der untersuchte

Be-reich liegt zwischen RN = 1,35 4 5,1* 105. Die maximal

erreichbaren C -Werte sind

in

diesem Bereich bei der

groBen Drehzahl bis 15 % Mher als bei der niedrigsten

Drehzahl (6ekonst.). 4.2.2 Widerstandsbeiwerte

-Die Widerstandsbeiwerte sind ebenfalls in den Abbn.18

bis 23 eingetragen. Bis zur Fortschrittsziffer J = 0,4

liegen die CD-Werte fOr gleiches J aber verschiedene

Propellerdrehzahlen gut zusammen. An J = 06 1st eine

-3-' I T =

- CD-= = = = =

leichte

Auffacherung der

CD-Werte bei gleichem Ruder-,

winkel vorhanden.

Auffallend

ist für konstantes J das

stetige Ansteigen der Widerstandsbeiwerte bis zum

maxi-malen Ruderwinkel.

4.2.3 Momentenbeiwerte

Die

Momentenbeiwerte

CM des Beckerruders haben in

ge-samten

untersuchten Ruderwinkelbereich einen guten und

ausgeglichenen Verlauf

(siehe Abbn. 24-28). Mit zuneh-N

mender Fortschrittsziffer J ist eine Verkleinerung der

CN-Werte

feststellbar.

Lediglich

bei

hoheffi

J

und

-350< 6R<+350 ist

em n starker Anstieg der

Momentenbei-werte vorhanden.

Das laBt anf Abloseerscheinungen

auf

der Saugseite schlieBen (Abbii. 17, 28). Ein EinfluB der

Propellerdrehzahl auf die 9N-Werte ist nicht vorhanden.

Die Asymmetrie der MomentenbeiWerte (auf Abszisse

bezo-gen)

iiü Ruderwinkelbereich 6R <

₂₀₀

_wird

_vermutlich

durah den

Drell im

Propellerstrom hervorgerufen.

4,2.4 Li"qe def Diuckpunkte ss

Die sehr gute Ausbalancierung des BeCker-Ruders bei VAN

<0 Uber den gesamten Ruderwinkelbereich ist in den Mon.

24. his 28 deutlich zu erkennen. FUr StB-Ruderlage (6R =

negativ) verschiebt sich mit zunehmender

Fortschritts-,ziffer J der Druckpunkt zum Prof ilende. FUr BB-Raderlage

06R = positiv)ist es umgekehrt. Die AsyMmetrie ist

dui-so wie bei den Momentenbeiwerten auf den Drell in

Ab-strom des Propellers zureckzufdhren. Eine

Drehzahlab-hAngigkeit auf die Lege von ss war nicht festzustellen.

4.3

ErlAuterung der Ergebnisse

4.3.1 Ruder freifahrend ohne Propeller u.Schiffskorper

Ein Ruder

mit symmetrischem

Profil in der sogenannten

Freifahrt

wird

gleichmdBig angestromt. Bei einem

An-stellwinkelR = 00 ist die Stromung auf

beiden Seiten

des Profils

ebenfalls

symmetrisch.

' Die Querkraft ist

null,

aber em n Ruderwiderstand

1st vorhanden.

In der

nachfolgenden vereinfachten Betrachtungsweise scAien

in-duzierte Widerstdnde, z.B. durch den oberen und unteren

Randwirbel, nicht berUcksichtigt werden.

Wenn das, Ruder gelegt wird, kann die Stromung an beiden

Seiten

bis zum Prof ilende nicht mehr symmetrisch sein.

Beim ZusaffiffienflieBen

beider FlUssigkeitsstrome an

der.

Ruderhinterkante bildet sich

eine

Trennflache aus.Die

Trennfldche ist nicht stabil, und es entsteht der sogn.

Anfahrwinkel. Dieser wachst zur Zirkulation

r

heran,

solange,

bis beide

Teilstrome am Ruderende wieder die

gleiche Geschwindigkeit besitzen. Da vor dem Ruderlegen.

keine Zirkulation vorhanden war,muB eine

entgegengesetz-te Zirkulation - r uM das Ruder aufgetreentgegengesetz-ten sein,

weil

die Summe der Zirkulation Null sein muB (Satz von

Thom-son (10). Der Anfahrwinkel wird durch die Stromung

ab-transportiert, zurOck bleibt nur die Zirkulation -

r um

das Ruder. Sie beschleunigt den Teilstrom

an der

Saug-'seite des Ruders und bremst den Teilstrom auf der

Druck-seite ab.

Onterschiedliche

Stromungsgeschwindigkeiten

auf beiden Seiten des Ruders bedeuten Druckunterschiede

Messungen an Profilen,. z.B. in Windkanal [71, haben

er-geben,daB die Saugseite etwa 2/3 der gesamten Querkraft

erzeugt.

Der Rest wird von der Druckseite aufgebracht.

FOr normale Ruderprofilesind maximale 'Querkraftbeiwerte

C

von 1,4

1,6 zu erwarten, die bei einem Ruderwinkel

1R

20° auftreten.

Ruderffeifahrt in Propellerstrahl

In Propellerbereich wird das anstrammide Wasser

beschleu-nigt und mach hinten mit erhohter Geschwindigkeit

ausge-stoBen.Der Propellerabstrom V

nicht mehr homogen,

sondern enthalt tangentiale komponenten. Der Propeller=

strahl rotiert

bei

semen Austritt aus dem Propeller.

AuBerdem pulsiert er mit einer Frequenz aus

Fltigelzahl

mal Drehzahl.Die unerwtnschten tangentialen Anterle

neh-men zu mit geringer werdender

_{Anstromgeschwindigkeit}

V

_{Propeller; sie erreichen em n Maximum bei VAN=0.}

Es sind am Ruder vollig andere AnstrOmverhaltnisse vor=

- I

handen alsbei homogener Anstromung,.

Beim Ruderwinkel 6R=0° wird

im Schraubenstrahl das Mu=

derprofil in oberen Teil von einer schrag zum Ruderwin=

kel gerichteten Stromung beaufschlagt.Es liegt also

be-reits em n gewisser Anstellwinkel vor.Zur Rudermitte hin

nimmt der Schraganstrbmungswinkel ab,wird in Rudermitte

anndhernd zu Null,um dann in der unteren Ruderhalfte in

eine gleichgroBe aber entgegengesetzte Schraganstromung

Uberzugehen.

Die Ober., und Unterdruckzonen sind,,

Uber

die RuderhOhe gesehen,

ungleich verteilt. Eine Starung

der Zirkulationsstromung ist vorhandeni

Die ungleichen Schraganstromwinkel sind auch bei

geleg-tem Ruder vorhanden.

Sie Uberlagern sich den Ruderwin-,

kel (positiv oder negativ).

Die Zirkulation um das

Ru-der bleibt weiter gestort,und die Querkrafte }carmen bei

gleichem

Ruderwinkel

nicht

die GrOBenordnung wie

in

freier Anstromung erreichen. In Extremfall muB,im Stand

(Fortschrittsziffer J = 0)

mit

einer QuerkrafteinbuBe

von 50 %

(in Vergleich zur freien AnstrOmung) gerechnet

werden (3).

Auch hier

sind zur Vereinfachung die kandwirbel (indur

zierte Widerstande), die durch den unerwUnschten

Druck-ausgleich an der oberen und unteren Ruderbegrenzung

stehen, nicht berUcksichtigt worden,

4.3.3 Ruder in Propellerstrahl und am Schiffskorper

Bei Binnenschiffen 1st das Ruder Uberwiegend im Propel-,

lertunnel oder an Ende desselben angeordnet (s. Abb.3).

Dadurch 1st

eine Beeinflussung der Wirksamkeit des

Ru-ders durch seitliche und

obere Begrenzungen vorhanden.

Mei einem Ruderwinkel

6

= 0° Sind die

Anstromverhalt--R

nisse noch.mit denen in

4.3.2 beschriebenen

verglekt-bar.

Das Andert sich jedoch

grundlegend

bei gelegtem

Ruder.

So ist beim Schubbootruder auf der

Druckseite

des Ruders hinter dem Rudefschaft eine,

Querschnittsver-engung durch die herabgezogenen TunnelauBenw&ndeim

obe-ren Ruderteil vorhanden.

Der

Propellerabstrom

staut

sich hier und muB an Ruderende beschleunigt,

und durch

die Tunnelbegrenzung bedingt,schrag nach unten

abflies-sen.

Eine Beschleunigung

der StrOmung bedeutet

lUnter-druck. Damit

werden aber Mile des normalerweise

vor-handenen Oberdrucks auf der Druckseite. des Ruderblattes

abgebaut Es ist also eine Verminderung des Oberdruckes

vorhanden.

Die Saugseite

wird teilweise durch die vox'

den

Ruderschaft

liegende Flache vom

Propellerabstrom

abgeschirmt. Die SaugseitenanstrOmung ist em n

Mischprd-dukt aus Propellerabstrom

und

Transportstromung.

Die

TransportstrOmung

entspricht angendhert der

Schiffsge-schwindigkeit (verandert durch den Nachstrom).Sie

Uber-wiegt mit zunehmendem Ruderwinkel. Die VergrOBerung. des

Tunnelquerschnitts bei gelegtem Ruder auf der Saugseite

hat am oberen Ruderteil hinter den Muderschaft eine

Ge

-4.3.2

ist

ent-schwindigkeitsverringerung der Saugseitenstremung zur

Folge. Damit ist eine Druckerhdhung im oberen Ruderbe=

reich zu erwarten.

]Mt abnehmender Schiffsgeschwindigkeit nimmt duch die

'Transportstr8mung ab.Sie jet nicht mehr vorhanden, wenn die Fortschrittsziffer J = 0 1st.

Die Saugseitee die normalerweise ungefahr 2/3 der Quer-krafte erzeugt, Mat fUr die Querkraft dann fast

voll-kommen aus. Das Ruder wirkt nur noch als Umlenkorgan

far den Propellerstrahl.

Bei der kurzen

Erkldrung

ist der EinfluB der

Strahldre-hung nicht berUcksichtigt worden. Sic fehrt zu noch

komplizierteren,Ober- und Unterdruckzonen am Ruder. Die

niedrigen QuerkrAfte sinken noch weiter ab. Unter

gun-stigen Bedingungen, bei voll funktionsfahiger

Drucksei-te, sind z. B. im Stand ungefahr lx; = C

mu

er-.reichen. Dabei, gilt der

1

Wert fur den. Querkraftanteil der Druckseite,

wenn die Saugseite ausfAllt 1

der Wert

₇

fUr die Querkraftverminderung des Muders

tm Stand, die durch die

Propellerstrahl-drehung entsteht

131.

Bei freier Anstromung des Ruders sind Ccmax-Wette von

1,5 erreichbar. Unter diesen Umstanden sind also

1 5

Cc-Werte von

-t-

= 0,25 im Onstigsten Fall zu erwarten.

Der EinfluB der Strahldrehung bei einer

Fortschrittsm41-fer J = 0,8 ist dagegen fast vernachlassigbar [8]. Die

maximalen C

-Werte sind auch dann noch um ca. 50%

nie-C

anger in Vergleich zum freifahrenden Ruder im

Propel-lerstrahl [3],.

Der Einbau des, Beckerruders an Schiff ist ebenfalls

un-gUnstig. Dieses Ruder 1st am Ende des Propellertunnels

eingebaut (Abb.3). Die vor der Ruderachse liegende

Ru-derflache (40,8% von AR)hat eine zunehmende Abschirmung des Propellerstrahls bei.gr8Berem Ruderwinkel zurIblge.

Das 1st auch der Grund, warum die maximalen

Querkraft-beiwerte C

_{schon beiR}

27,5o erreicht werden.Bis zu

diesem Ruderwinkel gelangen noch Teile des

Propellerab-stroms auf die Saugseite. Bei Hart-Ruderlage (45°), wird'

der Abstrom voll auf die Druckseite umgelenkt. Fitz- die

Saugseite ist dann nur noch die Transportstromung

maB-gebend. Auch bei einem in Fahrt befindlichen Schiff

kann die Saugseite keine nennenswerten Querkrafte mehr

erzeugen, weil ohne Propellerabstrom die Saugseite in

totalen Nachstrom des Achterschiffes liegt.

TUr die Tortschrittsziffer J = tl; also Stillstand des

Schiffes, sind die gleichen AnstrOmverhAltnisse wie

beim Schubbootruder vorhanden. Ourch die abgeknickte

Flosse wind der Propellerstrahl auf der Druckseite

je-doch noch elnmal mit den gleichen Anstellwinkel

abge-lenkt. Die doppelte Strahlumlenkung bringt dadurch

ge-ringfUgig hohere Querkrafte im Stand.

Bei einem Vergleich beider Ruder, der wegen ungleicher

Ruderformen und Einbauverhaltnisse nun bedingt moglich

1st, ist das Becker-Ruder bis zu einem Ruderwinkel

6 = + 20o den konventionellen Ruder Uberlegen. Dessen

R

-Auftriebsgradienten

41"

sind in diesem Bereich bis zu

801 hOher (Vergleich Abb. 12 mit Abb.23)1. Ab 6R= + 25°

haben beide Ruder annahernd gleiche Querkraftbeiwerte;

lei hoherem 6R erzielt day Schubbootruder sogar etwas

hohere Querkrafte.

Ter groSe Vorteil, den Profile mit veranderlicher

Ske-lettlinie aufweisen B. Lande- bzw. 1481bklappen an

FlugzeugtragflUgeln) wird vom Becker-Ruder nicht

ausge-nutzt. Mach [7] steigen die Cc-Werte von = 1,5 auf 2,0

i 2,2 wenn bei einem symmetrischen Profil die Flosse

amf =, 600 Ausschlag steht. Beide Ruder erreichen durch

ihren ungUnstigen Einbau am Schiff maximale Cc-Werte

von - 0,7; das ist ebenso hoch wie der Cc-Wert der

ebe-nen Platte bei freier AnstrOmung. Der ausgezeichnete

Momentenverlauf in gesamten Ruderwinkelbereich 1st fOr

das Becker-Ruder em n Pluspunkt. Das Ruder hat dadurch,

]bemerkenswert geringe Anderungen der Druckpunktlage.

5- Zusammenfassung

In deem hier vorliegenden ersten Teil des

Forschungsvof-.

habens sind fur 2 Binnenschiffe, die eine groBe

Man8-vrierfahigkeit besitzen sollen,Modelluntersuchungen fdr die Hauptruderanlage durchgefUhrt worden. Die Messungen. beziehen sich auf Ruder im Propellerstrahl mit Schiffs-JOrpereinfluB. Die Ruderformen sind vorhanden bei:

al Schubboot "FRANZ HANIEL 11", Mit je 1 konventio-nellen Hauptruder in Propellerstrahl des. Zwein

schraubers

ID) MbtorgUterschiff "WERTHEIM", Mit

Becker-Mochlei-stungsruderanlage (Einschrauber)

Es sollte der EinfluB, der Propellerdrehzahl und 'der

Fortschrittsziffer J auf die Ruderkrafte und -momente

festgestellt werden. Die. untersuchten Bereiche sind

a) Foretchrittsziffer J: 5 Bereiche wan J 0 - 048

Propellerdrehzahl: 5, bzw. 6 Bereiche von Leern

lauf bis Vollastdrehzahl 6

R -=+ 4541 in Stuen zu 25o

Die Ergebnisse zeigen einen etarken EinfluB des Schiffs-.

korpers auf die Ruderkrafte. Die gemessenen Cc-Werte

erreichen z.B. nur 50% der Werte wie sic unter gleichen

Bedingungen freifahrend in Propellerstrahl vorhanden

waren. Ein DrehzahleinfluS auf die Ruderbeiwerte ist

nicht bzw. bei hohen Fortschrittsziffern nur schwach

vorhanden. Ein starker RUckgang der Querkrafte jet nit

abnehmender Fortschrittsziffer feststellbar.

Hochlei-stungsruderanlagen haben bis ca. + 200 Ruderwinkel

here Querkraftbeiwerte, verglichen emit konventionellen

Rudern. Oberhalb + 250 sind keine Verbesserungen zu

er-warten. Hervorzuheben ist die ausgezeichnete

Ausbalan-cierung des Becker-Ruders. Es soil noch einmal betont

werden, daS der Vergleich der beiden Ruderanlagen nicht

ganz korrekt ist, weil Ruderform, Schiffsform und

Ein-bausituation nicht die gleichen +Jaren. c) Ruderwinkel:

(z.

-5-Symbolverzeichnis

,--,---(m2] Ckp]

- cmi

fkpl

fml

(mko

1%]

Ruderbeiwert0

h. P/D

0

T' VAN 1D-1 i.rrA

t-I

(1/mini1/secI

(ml

.[mkp]

fkp]

fm/secl

gm/secl

Ruderflache,

Querkratt

Rudertiefe, ProfillMnge

Widerstand

RuderhOhe

Ruderdrehmoment;bez.auf.

Mitte Ruderschaft

VABC

_{Reynplas'zahl}

Sage des Druckpunktes;

bez. auf Mitte

Ruder-schaft

RilderNinkel, Anstellwinkei

Dichte des Wassers

_{2 -4,}

-1(SUBwasser = 102 kpsec m

Kinematische Zahigkeit de's

Wassers

P/2.VABAR

p/2 0/AB2

R.c

wert

Propeller:

,AE/An [--]

Flachenverhaltnis,

(4] Graff, Landgrafr,

Querkraftbel-wert

Widerstands-beiwert.

Momentenbei-Propellei-durchmesser

-LU Fortschrittsziffek

n.D

PropellerdrehzahL

Propellersteigung

Steigungsverhaltnis

Propellerdrehmoment

Propellerschub

Anstromgeschwindigkeit

des Propellers

Abstromgeschwindigkeit

des Propellers

[51 SutsChi, 7,4

161 SailitiS, Eor

(711 Riegels,

(81 Rohman, Thieme:

(9) NeunaB, E,:

FlUgelzahl

"

FrCpellerwirkUngsgrad

4

pn2-D4.

Sdhubbeiwert

Momentenbeiweht

0.112.65

".

Zur Formgebung von

Sghiffs-rudern

STG-Jahrbuch 1962;

Seite 381-422

Systematische

Windkanalver-suche nit Schiffsrudern

Schiffstechnik, Bd. 1,,

Heft 92, Seite 55-62

I

Verstarkung der Ruderwirkunlp

durch den Schraubenstrahl

Bericht Nr. 654 der VBD,

Landesamt fUr Forschung NRw,

VBD-Veroffentlichung Mr. 144

Untersuchung Uber den

Ein-fluss des ModellmaBstabes

und der Kennzahl auf die

Versuchsergebnisse von

Schiffsrudern

82. Mitteilung der

VBD-Forschungsbericht Nr. 1724

des Landes

Nordrhein-West-falen

Die Induktion der axialen

Strahlzusatzgeschwindig-keiten in der Dmgebung def

Schraubenebene

Schfffstechnik, Bd. 3

I

(1955-56)

'

Ruder nit versetztem Druck=

I

punkt

Schiffstechnik, Bd. 7 (196o)/

Heft 36, Seite 71-78

Aerodynamische Profile

Verlag Oldenburg, MUnchen 1958

Zur Wahl der Balanceflachen

von Pudern in Propellerstrahl

I

Schiffstechnik Bd. 4

(1957),

1

Seite 143-149

Praktische StrOmungslehre

VEB Verlag Technik Berlin 1967

Stromungslehre

I

Vieweg und Sohn Braunschweig

196o II I 1

1-3

cN

t-T

Ruder

AR RN S5, 410 [-A

teiwertel,

KT "K

LAiratlik,

ri) Thiene, H,;

[2] Kwik, K.H.z

Landgraf,

_ D_ P/2.VAB.AR _ N [-] [-] [-] J.: F.W.: [m2/sec] [1o]Prandl, L.: VAB

HAUPTRUDER VOM SB "FRANZ MANTEL

II"

(NORMALRUDER) (MODELLMASSE) .:=10 a

:775='-'1 I

ABB: 1 2

HAUPTRUDER VON MGS "WERTHEIM" (BECKERRUDER)

ZMODELLMASSE)

A=10

Ei,Q4.kdae SR Franz HwHr

,.&_16en,wft

Einbauskaze Becker- RuderpnIggSwerrnern

+,*

53 Mt.Avder -InfIrrna,on h-Z0397 on, 73.9.71 ABS: 2

7

-MESSBEFEHL SCHEMA nFt nAttNFLnsses ELNSCHLIESSLICH AHSWERTUNG ii DATEN-STATION

VBD

VERSTAERKER 1-6 PROGRAMM__ MESSSEREICHE 1-6 fDA PROTOKOLL AUSDABE DATENERFAS-SUNG PARALLEL-AUFTPAnSMP SERIEN-WANDLER vmscurHSHP CODE-UMSETZER LOCHST;:.-STANZE 1LOCHSTRFIFFN RECHNER RECHENZENTRUM Y=tucos 6R-CP'SPN. 6R

x=V:SIN, 470.1c0s6R

S =N/Y ;

8Ez0GEN AuFNITTE RUDERSCHAFT

RUDERWINKEL-5p rsr PM UHRZEIGERSINN POSPTIV

RECHTSDREHENDE MOMENTE N SIND POSITIN'

S 1ST NEGATIV,WENN MACH MINIM GERfCHTET,

BEZOGEN1 AUF RUDERDREHPUNKT

ABB: 7

ANMERKUNG,c RNC =_IZAHLEM 54 .NO AJT'Ii0E6 jUl mULTJPIAZIEREN RUDER-NR: 389 CHAOPTRuDER DER 'TRANZ' HAN1EL 11;19, PR0P.-r4R: 176R

P/D= 1.0

A=10

NPROP VAN B RN PNR ABB.

(1/5)

(m/S)

(4/5)

C-Y

(-)

(-)

5.0

0.000

0.935

0.0

0.229

1

.8,13

0.180

0.861

0.2

0.211

2

9,14

6

_0.360

_0.830,

_0.4

_0.204

_10,15

,3. .6

_0.540

_0.832

_0.6

_0.205

4

11,16

7.5

0.720

0.000

0.868

0.8

1.385

0.0

0.212

0.339

5,

12,17

6

8,13

0.270

1.292

0.2

0.316

7

9,14

10.0,

0.540,

0.810,

1.080

0.000

0.360

1.245

0.4

1.248

0.6

1.303

0.8

1.860

0.0

1.722

0.2

0.305

0.306

0.319

0.456

0.422

8

10.15

9

11,16

10,

12,17

11

8,13

12

9,14

0.720

1.660

0.4

0.407

10,15

.111 in

1.080'

_1.440,

1.664

_1.737

_0.8

0.6

0.408

_0.425

14

11,16

15.

12,17

12.5

ii in 0.0001

0.450

0.900

2.300,

0.0

2.153

0.2

2.075

0.4

0.563

0.527

0.508

16.

8,13

17

9,14

18

10,15

411,,

_1.350

_2.080

_0.6

0.510

19

11,16

II

_1.800,

_2.171

_0.8

_0.532

_12,17

15,0

0. 00'

2.785

0.0

0.682

8,13

0.540

2.583

0.2

0.633

22

9,14

311

1.080

2.490

0.4

_0.610,

₂₃

_10,15

Pi _1.6201

_2.496

_0.6

_0.611

₂₄

_11,16

1P.f

2.160

2.605

0.8

0.636

₂₅

12,17

Ifiliftedefinitionen

Abb:

Skizze der Mellonloge

(Rung

VON OBEN GESENEN)

40)34, _{0BERSICHT CBER GEFAHRENE VERSUCHE.}

RUDERWINKEL STE/ER-GERAET I WMENCTSCHW. AngTPDPCFSCHW T Abb: 6 (-) 13 20 21 VAS P6

10

FAHRT.NR 2,7,12,17,22 RUDER.NR.389 PROP. NP. 1765 NPROP(1/S) -5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 -x--x = 17.5 RUDERW1NKEL (.)

+-+-+-+-+-+--40

-

-+-+-+-+-+-+-10" 40 RUDERW1NKEL (.) -40 -30 __,_20==---'-=1D .5 1.2 1.1 1.o

-+-+-+-+-+-+-+-+-

10----20 30 40 40 -40

e'

-30 Ss -20

0)

-10 30 20 10 10 20 30

-+-+-+-+-+-+-+-+-+-10 20 30 40 1.0 1.1 1.2 1.3 9

FAHRT.NR 3,8,13,18,23 RUDER.NR.389 PROP. NR. 1765

NPROP(1/S) cc 0. 5C0 1.3 1.2 1.1 1.0 AR B. 10 -5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 = 17.5

lo

1.0 20 1.1 30 1.2 1.3

FAHRT.NR 1,6,11,16,21 RUDER.NR.389 PROP. NP. 176R

MPROP(1/S) 5.0 7.5 10.0 = 12.5 15.0

-X-X-X-= 17.5 RUDERW1NKEL ()

-+-+-+-+-+-+

-10 30

5 CO

3 5 20 10

-+-+-+-+-+--+-+-+-+-

-+-+-+-+-+-+-+-+-+--40 -30 -20 -10 10 20 30 40 CC 1.3 ABB. 0.5CD

Ss 0) 30

20 10

+-4--+-+-+-+-+-+-+--40 -30 -20 -10 10 20 30 10 1.0 20 1.1 30 1.2 1.3 .5 CD .2 .5, 4. -.7 .6 .4 3 .2

!.7

0,.5CP 1.1 -1.0

NPROP(1/S) 5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 -x-x-x = 17.5 40 -30

-20,--5, CO 30 20 10

-+-+-+-+-+-+-+-+-+-40 -30 -20 -10 10 .1 1.0 20 1.1 30 1.2 1.3 10 20 30 40

-+-+-+-+-+-+-+-+-+-10 20 30 40 RUDERW1NKEL

-+-+-+-+-+-+--40 -30

,

_//

n

---.1

10--30 4o 5, (%) 30

CO 30

.6 20 7

20-.7

10

-+-+-+-+-+-+-+-+-+-

-+-+-+-+-+-+-+-+-+---+-+-+-+-+-+-+-+-+--40 -30 -20 -10 10 20 30 40 -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 10 -1.0 10 .5 CD\< 10 .8

-1.3

FAHRT.NR 1,6,11,16,21 ABB. 13 1.3 RUDER.NR. 389 PROP. NR. 1768 10 CN NPROP(1/5) -5.0 _1.1 -7.5 = 10.0 _1.0 = 12.5 = 15.0

-.9

= 17.5 - _.8

-

-.7

.6

-.5

_

-.3

_.2 RUDERWINKEL (.) -.1

-+---+-+-+-+-+--+-+--AO -30 -20 -10 10 20 30 40

-.1

.2 cc 0. 5C1) 1.3 1.2 1.1 1.0 A80. 11 FAHRT.NR 5,10,15,20,25 RUDER.NR. 389 PROP. NR. 176R NPROP(1/5) -5.0 CC

t1.3

0.5C0 ABS. 1.2 1.1 1.0 12 -7.5 . 10.0 = 12.5 = 15.0 -x-x = 17.5 8 .7 1:0 --x--x-=x== 20 41.1 .5 .30 1.2

RUDERWINKEL ()

-+-a0+-40+72+0-+=1-0+-20 .5

t

!to)

Jo

5/

20 1.1' 30 1,2 1.3 10 20 30 40 + 10 .40, .30 ,26 ,10 10 20 30 40

10 10

RUDERWINKEL (*) ,.. .210=+

40

-30 =20 =10 55 Cl) 30 % NY 10

v.:-+-+-+=+=±-+=+=+--40 ,30 ,20 ,10 10 20 30 1.1 1.2 + 40

RUO1NEL (

.5' -:240

St Cl)

30 ",./ 20 .7 10 _,...-'... ./. .4..-ff....1.-.1.--.4. 4..-. _±...

::.'i--.1,-1-=4.=4.

---4-+=---+-=+-4

N

M

N

-40-' -40 =N -20 ].() 10

n

N

20 1.1 30 1.2 1.3 ..7

n

n

40 1

AHRT.NO 2,7,12,17,2? RUDER.NR. 389 PROp. HR. 1768

PROP(1/5) Z.3

tjcnt

11.3

a

Ja

14

4

, .6 .5 ABB. 14

FAHRT,NR 3,8,13,18,23 RUDER.NR. 389 PROP. NR, 176R

NPROP(1/5) CN 5.0 7.5 Am-wa = 10.0 12.5 = 15.0 = 17:5 = 5.0 -7.5 -,-.-.-.-10.0 = 12.5 ---= 15.0 = 17.5 Mit.

it-"FAHRT.NR 4,9,14,19,24. RUDER.NR. 389 PROP. NR, 176R NPROP(1/5) = 5.0 INCN ..1.0 ABB,: 1.3% 1.? 16 7.5 = 10.0 4 12.5 = 15.0 17.5 .4 1.0 1.0 10 -1.1 _{_.6}

_-.3

_-.4

_-.5

_-.6

10 20 30 -x-x-x

-+-+-+-+-+-+

-+-+-+-+--30 -10

++++++++

-

-40--1.1 10

--x-x-176R L (*) 1

\

\

U"' +-:2+0-+

:IF +

-+'-`30---+

-it

-+

73.(A +-11-0-4"' .3. ' '' -30 -20 1O 10 20

30-\

-'OBER5ICH.7 DOER GEFAHRENE

ABB:

DI

t'

FAHRT,NR 101-.126 RUDER.NR. 393 PROP. NR. 134R Npabri(IA) = 5.0 -7.5 Cc 0. 5CI 11.2 1.3 AB01 49

=

_ RupER-NR: 39? (BECKER-RUDER VOM MG5 "WERTHEIM") PROP.-NR: 134R P/D=

1,07

x=101 = 10.0 1.0 = 12.5 = 15.0 .9

N

_ V PROP VAN AB! FNR ABB. 614 = 17.5 (1/5) (M/5) (MI5) (-) (-) (')

(7)

5.0

10.000

0.146

101

19,24

0.163

0.799

4).2 0./37/02

20,25

.6 II

0.325

,0.783

0.4 0./34/03

21,26

II

0.488

r0.792

0.6 0./36/04

22,27

rl

0.650

r0.824

0.8

0.142

105

23,28

7.5

0,000

1,262

0.0

0.217

106

19,24

0.244

1.196

0.2

0.205

107

20,25

3

0.488

1,176

0.4

0.202

108

21,26

0.731

1.186

0.6

0.204

109

22,27

Cc

0.975

1.237

[0.8

0.212

110

23,28

RUDERWINKEL

10.0

0.000

1.672

0.0

0.325

1.593

0.2

0,287

111

19,24

0.273

112

20,25

-2

0- 1.--Is

0.650

1.566

0.4

0.269

113

21,26

,XD

0.975

1.582

0.6

0.272

114

22,27

1.300

1.649

0.8

0.283

115

.23,28

12,5

0.000

2.085

0.0

0.358

116

19,24

II

0.406

1.991

0.2

0.342

117

20,25

If

0.813

1.959

0.4

0.337

118

21,26

1.219

1.978

0.6

0.340

119

22,27

1.625

2.061

9, 8

0.354

120

23,28

15t0

0.000

2.500

0.0

0.430

121

19,24

St (t)

3 i

0.488

2.393

0.2

0.411

122

20,25

II

0.975

2.349

0.4

0.404

123

21,26

20 II

1.462

2.372

0.6

II

1.950

2.473

0.8

0.418

124

22,27

0.436

125

23,26

10 -8,

-

--0.000

2.905-0.0

0.513

126

19,24

-40 -30 -20

-/0

10 20 Jo 4o

0.569

2.790

0.2

0.492

127

20,25

10 1.0

1.138

2.742

0.4

0.484

128

21,26

VI

1.706

2.768

0.6

0.488

129

22,27

20 1.1 II

2.275

2.885

0.8

0.509

130

23,28

30 1.2 1.3

ANMERKUNG! RN-ZAHLEN 51NO MIT

10E6 ZU MULTUPLiZIEREN -NPROP(1/5) = 5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 - 15.0 = 11.5 30 .2

-+

+ +

-10 20 1.1 30 1.2 1.3 1.0 VERSUCHE. 1.1 0.851 0.0 (.) .1 3

-+-+-+---+-+-+-+-+-+-17,.,5 NB. 10 1.3 1.2 1.1 1.0 ABS. 17

ABB. 20 FAHRT.NR 103--128 RUDER.NR. 393 PROP. NR. 134R NPROP(1/5) -5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 = 17.5 RUDERWINKEL (.)

-+-+-+-+--+-+-+--+-+--110 -30 -20 5, (9) 30 20 10 1

-+-+-4---+-+-+-G_ 20 30 40 CD -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 RUDERWINKEL

+4+

-+-40 -30 -20

ss (9)

30 20 10 CD cc 0.5 co 1.3 1.2 1.1 1.0 ABS. 21

FAHRT.NR 104--129 RUDER.NR.393 PROP. NR.134R NPROP(1/5) -5.0 CC 0.5 CD 1.3 1.2 1.1 1.0 ABB. 22 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 = 17.5 10 -1.0 10 -1.0 10 1.0 20

-1.1

20-1.1 20 1.1

30-1.2

30 -1.2 o 1.2

--1.3

-1.3

1.8 FAHRT .NR 102--127 RUDER. NR. 393 PROP. NR. 134R NPROP(1/5) -5.0 -7.5 = 10.0 12.5 15.0 17.5

-.7

_.6 _.4

-3

CC

-RUDERWINKEL (.)

-.1

-+-+-+-+-+-+-+-+--40 -30 -20 .-- =10. '40 20CD -3+0- 4.-+

.°"

-.5

(I)

3O.6

20 -.7 10 _ .8

-+-+-+-+-+--+-+-+-+---+-+-+-+-+--+-+-+-+--40 -30 -20 -10 10 20 30 4o 40 -30 -20 -10

--+--+--+--+--+--+--+--+--+--

-+-+-+-+---+.-+-+-+-10 20 30 40 .1 .6

-( .1 5 .6 20 .9 5 =

-110 -30 -20 -1 CC CD 20 10 ABS. 23 20 30 40 CD .110 -30 -20 -10 10 20 30 40 10 1.0 20 1.1 30 1.2 1.3

FAHRT.NR 101-126 RUDER.NR.393 PROP. NR.134R NPROP(1/5) -5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 . 15.0 -x-x-x = 17.5 CN

-.7

_ .6 .6 RUDERW1NKEL .) + +

--30 -20 -10 10 26 o - _ _ ABS. 74 1 . 3

FAHRT.NR IO2--127 RUDER.NR. 393 PROP. NR. 134R NPROP(1/S) -5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 -x-x-x = 17.5 RUDERV/INKEL Ss CO 30 20 ABS. 25 11.0 CN

-+-+-+-+-+-+7-t,..,+,,_+-10 20 2

-.3 -

-.14

-.5

1.2 1.1 1.0 20 - .7

.,,,,../;.7...a,,....,....

-

-10

-4=+-4.-+-+:2-.7.----4=+---+-+-+-+-+-+-+t-4--.,-.-+44=T,=c-+--F-=+-

-+-+-+-+-+-+,A,,,,,,*--40 -30 -20 -10

-10 20 --,3C/,'-' -Go ,,....40 -30 -20 -10 10 20,,.,30.110 -10 - 1.0 _..../ 10 1.0 ,..., 20 - 1.1 20 1.1' 30 - 1.2 30 1.2 1.3 1.3 (i) 30 _ .6

-X-X-X-105-130 NPROP(1/5) -5.0 7.5 10.0 = 12.5 15.0 = 17.5 _1.2 _1.0

-.9

30 1 . S5 10 .8

-+

- +

-(6) 1.3

FAHRT.NR 103--128 RUDER.NR.393 PROP. NR. 1348 NPROP(1/S) 5.0 -7.5 = 10.0 = 12.5 = 15.0 = 17.5 10 CN CO 3

+ +

--30 -20

\

/-\

RUDERW1NKEL / \ RUDERWINKEL

e.

! ,

I' .,

\

, 30,', 410 + -40 .3 -,10--- ::':-.7--A140--3 \7'. . 710- 4. --.

-

+ - + - + - + + -,...r ..:-.

-1--4,-..

-40 -3 4...,1.11 -10

- - + - + -4-- +44 -.

ABS. 27 ABS. 28 ..10 20 1.0 Ss 20 10

+

-+ Ss (5) 30 20 10

+

-+ - -+ Ss (%) 30 20 10

-3.071-0---'" 20

10 1.0 20 1.1 30 1.2 1.3 0 -20

-f0

20 10 1.0 20 1.1 0 1.2 1.3 20 30 10

FAHRT.NR 105--130 RUDER.NR.393 PROP. NR. 134R

10 CU NPROP(1/S) = 5.0 = 7.5 = 10.0 . 12.5 = 15.0 . 17.5 ABS. 26

FAHRT.NR 104--129 RU0ER.NR.393 PROP. US. 134R

10 CU NPROP(1/5) -5.0

75

= 10.0 = 12.5 = 15.0 = 17.5 .5

-+- + - +

.8 1.3 _1.2 1.1 1.0 1,1 1.3 1.2 1.1.Q1

Ten GroBversuche

Schale

Einleitung

In Tell I des Berichta sind die Problem& dirgestellt

worden,die'der Obertragbarkeit von MeBergebnissen anhaf-ten, wenn diese an Modellen gewonnen und auf die

GroB-ausfahrung,umgerechnet werden sollen. Danach sind die

beiden interessantesten Rudertypen beschrieben und die

Schiffe bezeichnet worden, die die Basis der MeBreihen

Oildeten,

2. Versuchsdurchfahrung

2.1 Rudermessungen

Im Gegensatz zu den Modellversuchen konnten die naturr

groBen Messungen am Ruder nur unter Beaufschlagung

durch den Propellerstrahl durchgefahrt werden. Daraber

hinaus muftem auch Tiefgangsbeschrankungen in Kauf ger_

nommem wekden. Wahrend es bei SB "MANTEL 11" anfangs

gelang, Querkraft und Moment zwischen Oberkante Ruder

und unterem Lager unmittelbar am Schaft zu messen,

muB-te bei GMS "WERTHEIM" das Moment am Ruderquadrant und

die Querkraft mittels, Zug-Druck-Dynamometer am einger

spannten Schiff in stehendem Wasser gemessen

werden,wo-bei das Heck fern von Uferbauwerken lag isiehe hierzu

Abb.l. Dieses Verfahren muBte spater auch beim

Schub-boot angewendet werden, nachdem die DehnungsmeBstreifen ausgefallen waren:

Die Propellerdrehzahl wurde jeweils konstant gehalten

und der Ruderwinkel von 100 zu 100 bzw.5° innerhalb des.

maximalen Querkraftbereichs abgestuft. 2.2 Manovrierversuche

Gute oder schlechte Ruder sind zugleich die Ursache, far

gutes oder schlechtes Mandvrieren eines Schiffes oder

eines Verbandes. Wenn auch Heckform und Anordnung noch

eine 'wesentliche Rolle spielen, steht die

Manavrierge-schwindigkeit doch in engem Zusammenhang mit der vom Ru-der erzeugten Querkraft.

Um far eine spatere statistische Auswertung

diesbezag-liche Ergebnisse zu erhalten,sind Schlangel- und

Wende-manover ausgefahrt worden, wobei erstere mit 200 und

letztere mit 40° Ruderwinkel gefahren wurden.

2.3 Betriebsmessungen

Die praktische Qualitat eines Ruders erkenni man an den Reaktionen des Schiffes. wahrend der Marschfahrt. Dabei muB der vorgegebene Kurs in Geradeausfahrt aber auch in

der Bogenfahrt Mit, geringstem Ruderwinkel gehaltenr

ebenso aber auch Ausweichbewegungen bei Begegnungen und Oberholungen schnell und sicher ausgefahrt werdenkonnen.

'Um das Verhalten zu erkennen und beurteilen zu konnen,

murde wahrend einer beladenen Talfahrt die

wegabhangi-ge Ruderlawegabhangi-ge (= Ruderarbeit) als Funktion von

Fahrge-schwindigkeit und Wassertiefe gemessen. 3. Versuchsergebnisse

Die mit Ruder und Schiff gewonnenen MeBwerte wurden

un-ter Beachtung der vorher ermittelten Eichkurven far

Querkraft und Moment grafisch aber den Ruderwinkel bzwo

bei der Fahrt fiber Wegmarkierungen aufgetragen. In der

VBD hat sich die in den Diagrammen sichtbare Form

ein-gebargert- Sie erlaubt em n direktes Erkennen der Krafte nach Mahe und Charakteristik.

3.1 Normalruder

Abb. 2 zeigt die Querkraft des Normal-Profiliuders

Standardversuch bei BB und StB-Lage und Abb. 3 den

hy-draulischen Druck in den Steuerzylindern..Aus ihm errechr

nen sich die Schaftmomerite, die in Abb. 4 far die

StB-Lege dargestellt sind. Damit war zugleiCh die Basis far

die Momenten- und Querkraftmessung bei Fahrt gefunden;

denn die Versuche muBten wegen Niedrigwasser

unterbro-chen werden und konnten erst 1 Jahr spater fortgesetzt

werden. In dieser langen Pause sind nicht nur die

Deh-nungsmeBstreifen am Schaft, sondern auch die Kabel

de-fekt geworden,so daB wir uns ganz auf die hydraulischen Druckmessungen heziehen muften.

Die danach folgenden Momentenmessungen bei Fahrt

Vs = 3,2 m/s zeigen die Abb. 5 und 6.

In Abb. 7 wurden nun die MeBergebnisse

der

naturgroBen

Standversuche den Modellwerten gegenabergestellt- Hier

1st keine unmittelbare Obereinstimmung vorhanden, doch

deutlich zu erkennen, daB die Krafte und Momente

inner-halb der Arbeitsbereiche von + 20° Ruderwinkel keine

Sehr grofe Abweichung aufweisen. Der Drehzahlunterschied von 0,15 U/s kann dabei ebenfalls unberacksichtigt

blei-ben, well die Auswirkung innerhalb der MeStoleranz

liegt,

3.2 Becker-Hochleistungsruder

Dieses Ruder befand sich an dem Gatermotorschiff "WERT

HEIM", einem Schiffstyp "Johann Welker", jedoch IJA

Tun-nelbereich im Knickspantbauweise ausgefahrt.

Die Ergebnisse des Standversuchs Sind

in

Abb. 8

gra-fisch dargestellt. Da es bei der Lange des Schiffes

be-quem moglich war, auch die den Propellerdrehzahlen und

dem jeweiligen Ruderwinkel zugeordneten Zugkrafte

(puea-zug - nicht Propellerschub) zu messen,wurden diese MeB-Werte ebenfalls mit eingezeichnet.

Die unterschiedlichen Krafte zwischen StB und Sa.resulr tieren aus dem Propellerdrehsinn, was sich helm Becker=

ruder, wie schon frillier festgestellt (11), besonders

deutlich abzeichnet.Bei kleinen Drehzahlen sind die Un-terschiede grOBer als im oberen Bereich. Um die Nullage

herum treten Unstetigkeiten auf - aber auch diese

scheinung wurde bereits frillier nachgewiesen.

Die Gegenaberstellung zwischen Modell- und GroBausfah=

rung zeigt Abb. 9. Obwohl im Naturversuch nur die

Dreh-zahlen 2.00 UPM, 300 UPM und 375 UPM, gefahren werden

konnten, last die Kurvenfolge im Vergleich zu den

Mo-dellwerten erkennen, daB zwar hinsichtlich der Tendenz,

nicht aber nach HOhe der MeBbetrage ObereinstimmunT

herrscht. Bei den Querkraftbeiwerten Cc wird zwischen

StB- und BB-Seite sogar entgegengerichtetes Verhalten

bei der mittleren Drehzahl zwischen 5"11. 30° erkennbaro

Dr.-Ing.

1. im 1 --

Er-

-18-Das it nach tbereinstimmender "meinung

_{der Beteiligten}

auf den EinfluB des Drehsinns in Verbindung mit der

An-ordnung des Ruders; im eingeengten Tunnel zurUckzufOhnn,

Sowallk bei "HANIEL 1(1" als auch; bei diesem Schiff tritt

natOrlich auch die relative Nahe zur

_{Wasseroberflache}

nachteilig in Erscheinung. In unregelmaBiger Folge

tre-ten LufteinbrUche auf,

die bei

Integration der

Momen-tenwerte Ober die Zeit die Ergebnisse ihrem Betrag nach

mermindern.

Das wheint elm Nachteilfilr die meftechnische

Erfassung

der Ruderkomponenten zu sein,

_{andererseits sind}

_diese

Vorgange "betriebsablich", d.h.in der Flachwasserpraxis

standig vorhanden - auch em n Grund dafUr,

daB die

Wir-kung

naturgroBer Ruder in der

Regel qualitativ

etwas

Iferinger ausfallt als

vom

_{Modellversuch her}

etwartet-3;..3 ManovrierversUche

Mit SB "RANIEL ii" (in betriebsUblicher Formation)

sp-wie mit GMS "WERTHEIM" wurden

Schlangelversuche

und

Wendemanover durchgefUhrt,

um

die Qualitat

_{der Ruder}

wahrend der Fahrt zu prUfen und,

soweit moglich,

mit

ahnlichen Einheiten zu vergleichen.

Aus die-Sem Grunde fanden die Versuche

11" im

Rheingau statt - Vergleichsverband war

Sla "MARSEILLE"

und diejenigen mit GMS "WERTHEIM" im hollandischen Diep

- Vergleichsschiff war GMS

"FIRMBACH". Beide Einheiten

atten gleiche Abmessungen,

fast gleiche Schiffsformen

und auch sehr ahnliche Tiefgange.

Wahrend sich die grafisch aufgetragenen Komponenten des

tweischrauben-Schubboots BE und StB fast deckungsgleich

verhielten, also die Werte symmetrisch ausfielen, zeigt

das Einschrauben-Gutermotorschiff typisch

unsymmetri-sches Verhalten

(das Vergleichsschiff "FIRMBACH"

eben-falls, jedoch nicht so ausgepragt).

Die

_{Wendemanover wurden Uber StB ausgefUhrt. Das}

Wende-verhalten zeigen speziell die Abb.10 und 11. Hier

sind

die Drehgeschwindigkeit und der Kurswinkelverlauf in

Ab-hangigkeit von der Wendezeit bis zu jeweils 1800

aufge-tragen.

3.4 Betfiebsmessungen

Mach AbschluB der spezifizierten Rudermessungen und der

Manovrierversuche bot es sich an,

mit dem Schubverband

"HANIEL 11" wahrend

der

Talfahrt die

Ruderbetatigung

fortlaufend aufzuschreiben, grafisch zu integrieren und

in Abhangigkeit von der zurOckgelegten Fahrstrecke

aus-tuwerten. DarUber hinaus wurden die

Fahrgeschwindigkei-ten durch das Wasser sowie Uber Grund und die gemittel=

te Wassertiefe erfaBt-.,

Eine echte

Gegentiberstellung,

beispielsWeise mit SB

"MARSEILLE%

kann leider nicht vorgenommen

werden.Be-kannt ist jedoch, daB dieses Schubboot. unter

gleichen

Voraussetzungen mit Ruderwinkeln +20° ugefahren

werden

umuB, wohingegen

BB "HANIEL 11,"

In der Regel unter 26"

bleibt.

Man muB

berUcksichtigen,

daB besonders

die

Stromstrecke von km 550 (Oberwesel) bis km 556 (St.Goar)

extreme

nautische Anforderungen

an die Schiffsfirunget

stellt!

4. Zusammenfassung

Wahrend in Teil I Uber die durchgefUhrten Modellvermache

berichtet und die Ergebnisse in vielseitiger Weise;

dar-gestellt

und interpretiert werden,

folgt mit

Teil II

die PrUfung im naturgroBen Zustand unter ahnlichen

Vor-_ I

aussetzungen,jedoch erheblich eingeschranktem Prqlcamm.

,Es kern vor allem darauf an,festzustellen, ob die im

Mo-dellversuch gewonnenen

Ergebnisse

bei Uthrechnung

auf

die CroBausfUhrung denjenigen gleichen, die

man am

na-turgroBen Ruder erhalt. Wenn auch vielseitige, den MeBr;

ablauf hemmende Probleme gerade bei Rudermessungen

auf-treten, so zeigen doch

die

vorgenommenem

Vergleiche,

dal3 die umgerechneten

Modellergebnisse nach Betrag und

Richtung

recht gut

mit der CroBausfUhrung

Obereinstim-men.

DarUber hinaus wird anhand der Manavriermessungen

zugleich bewiesen,

daB die

gewahlten

Ruder von gutek;

Qualitat

sind und

somit im praktischen

Schiffahrtsbe-trieb einen erhgblichen Sicherheitsfaktor darstellen.

Literatur,f

K11) Schale, Schydlo:

Vergleichende Untersuchung

4e-teilter Profilruder zur

Verbes-serung der Manovrierfahigkeit

von Booten, Fahrgastschiffen,

Schubbooten und

Motorguterschif-fen

142. Mitteilung der'VBD;

NRW Forschungsbericht Nr, 3310

Schiffsdaten

Lange

Breite,

l'ief gang

Verdrangung

Antriebsmotor

Drehzahl

rLeistung

Propeller

Fa/F

H/D UPM

Hauptruder

Flankenruder

32,00

th

85,00 El

11,20 m 9,-501 mi

1,79 m

.2,165 in 41,6 m3 1486E

?,xMAN,

x m AIN; 1350 uPm 11650 UP# 2 x 960; PS;

_{965 PS'}

Ostermann Ostekmalri 4

0,76

0,80

1480 m

1,50 m

2,13 m

114305 m 1, T83

0071

273 iW5

Prof ilruder

Becker-RUdee

2

_bhne

mit"HANIEL

C

1:D C

tn.

LO

CIL to)

a.0

it) o

.o N ...h.

C'0

_C

0 7

171 3:1 cy Q.

..

C L. _."J

_{E C}

_{l'3 a}

w 13 a, C .41 .a

n

--cii tv --- ,tn) g ce ...= c 40° 30° R4 STB

cms "WERTHEIM '

in Datbenlage (WD -Kano!)

-r-pr A-nizrivnitt, _{r'''P17"-°'("t4}

Mentechnische Situationen

SB -HANIEL11"

lund zweil leichter EUROPA I

Rudersch aft

.np= 240 Upm;Vs= 0 m/s .

=

Dynamometer:0 Moment

;

_{Querkraft a Lein g skraft}

,OMS "WERTHEIM"'

Kallage (MD -Kanan

A b b . 1

P1

,[kp/cml 30 25 20: 15

,

STB-Maschine

lauft mit np=240Upm

Abb.3 Eit-Druckzylinder STB-Deuckzylinder 110° 20° 30° 400 R4 STB.

0

;=3

STB-Maschine

t

,mit np= 240 Upm

SB HAMEL 11," undl 2: beladene LeichterEl

'SB"HANIEL11-urial 2 betadene Leichle'r

IR uderdruckmessung im Stand bei, Km 499,7

_{1Rudermomentenmessung im Stand bei Km 499,7}

nur STB -Ruderwinkel gelegt

_{Gesamt moment errechnet aus dem, Ruderdruck}

in Ant.: 5 ;STB-Ruder

Propellerstrahk

Abb.2, T 10° 20° 30° 40° '500 Abb.4.,

STB,R4

109 -I

'I°111111111T

in 20° -10 5 1-0° QRges 3,0 2,0 1,5 1,0 0,5 -5

SB"HANIEL 11" und 2 beladene Leichter

Ruderdruckmessung bet der Talfahrt

V5=3,2 m/s, np= 265Upm,s Anl..8

-2o-STB

Ruderquerkraft- und Momentenbeiwerte

ermittelt aus Modell- und GroOversuchen

mit SB"HANIEL11" am Schweberuder

Modellver suche: np (1/s1 10CN siehe Benchh652/I Fahrtnr.1 Rudernr 389 Pmp.-NE176r Vs=0.60m/s Abb.7 [kp/cml 60 40 20 Abb 5 .3 5 .6 .7 .8 .9 1.0 100 20° 300 40° Grofiver suc he nps. 4 (1/s1

Cc--eee-1

cN 12.65/5 siehe Bericlit 652/11 Anl.. 4u.6 Rudernr.389(F,A C° Prop. siehe Dai*n Nati

R4 BB

Cc= Ruderquerkraftbeiwert CN.R.-Momentenbeiwert

40° 30° 20° 10°

BB-R4

SB "HANIEL 11" und 2 betadene Leichter

Rudermomentenmessung bet der Talfahrt

Gesamt moment errechnet aus dem

Ruderdruck in Ant.: 7

V5=3,2 m/s

Qaws

[.omloip]

Wendemandver mit"SB HAMEL 11"

und 2 beladene Leichter zu Tat

verglichen mit"MARSEILLE"

1,0 0,8 0 0.4 0.2 np=265Upm 30 6 Abb.6

Drehgeschwindigkeitsverlauf

MARSEILLE HANIEL11

Kurswinkelverlauf

90 120 1 t[sek] P--265UPm 10° 20° 30° 40°

STB-R4

40° 30° R4

BB-Zylinder

20° 10° -10 Ruder Ruder 10° lage SIB lage BB 20° 30° 400

R4

STB-Zylinder 30 90 Abb.10 120 150 i[sekl 40° 30° 20° P 125 5 .2 .8 7

Modell versuche nip (Vs) = 12.5 17.5 siehe Bericht:652/I Fahrtnr 101-126 Rudernr. 393 Prop-Nt. 131.R VS- -0 00m/s

Ruderquerkraftbeiwerte ermittelt aus

Model l- und Groflversuchen mit GM S

"WERTHEIM" am Becker ruder

STB-R-# -30° Stromkilo meter BB 75 C.-. 5CN 60 4.5 Gronversuche n p-n (Vs 1 19.76 .9 15.81 siehe Bericht:652/II An!. :10 Rudernr. 393 (Fleet') 7

Prop: siehe Datenb loft .8 .6 5 .3 2 10° 20° .3 C N Ru d er mo me nien beiw. .4 Cc= Ruderquerkraftbeiwert

t

.5 Abb 9

Becker- Ruder im Standversuch

am Schiffstyp"Johann Welker"

MGS'WERTHEIMTz 2m Vorausschub°1

Querkraft 9Zugkraft urn Pfahl

z

/

[MP] 6

-7

₅ 2 -30 15 0 15 30 Ruderwinkel Abb.8

Ruderarbeit auf SB "HANIEL 11"

bei Talfahrt im Gebirge:c .2,5m

0 45 60 Abb.12 P/sek1 1,8- 1,61,4 1,2 1,0 0.8 - 060.4 -0,2 0 0 Kurs 20 180. 16 14 120. 100. 8 0

Wendema never mit MGS "MATHILDE FIRMBACH"

verglichen mit "WERTHEIM"

Drehgesc hw.-Ve rlauf

FIRMBACH WERTHEIM 15 30 45 30 75 90 105 120 135 t Isek 75 STB

. 375 Llimin

. 300 U/rnin

- 200 Llimin

cmr,

,f1

Kurs4 -Veriduf ,5 ,G ,7 ,8

52

.1 ,2 ,3 .5 ,? .8 ,9

53

.2T Maerdijk out dem Holl.-Diep bei

15 30 45 GO 75 90 105 120 Abb 11 135 t(sek)

./

--/

7

/

--11-1 n

-x--t

1, -.4 = E49