Windkanaluntersuchungen an einem modell eines schiffsruders mit dem profil IFS 51 TR 25

Rs'

ARCHIEF

Wrdtunnel model

es.s with a ships rudder of IfS TR 25 section

Im nahmen von Forschungsvorhaben zur Untersuchung der Eigenschaften von Schiffsrudern ist am Institut für Schiffbau der Universität Hamburg eine Reihe von neuen Ruderp'ofì1en entwickelt worden [li. Die Untersuchung der Fgenschaftcn von Schiffsrudern ist ein wesentlicher Be-"indteii hei der Erforschung der ManövrierfLihigkeit von ;t.n und gibt auch über die Beanspruchung des Ruders Aufschluß. Theoretische und experimentelle Unter-unen haben gezeigt, daß die neuen, durch hohle Flan-im Pro!ilhinterteil, dickere Profilnasen und kleinere nrdcklu:en gekennzeichneten Profile hydrodynamisch :sr sind als die bisher in der Praxis gebräuchlichen

For-';i. E

ist nun von Interesse festzustellen, wodurch die V'hesscrungen der Ruderwirksamkeit erzielt wurden und

welchem Maße die einzelnen Profilteile zu diesen

Ver-'serilngcn beitrugen. Zu diesem Zweck ist die

Profil-hiriation NACA-Vorderteil/IfS-Hjntertejl zusammen-lt 'corden. Experimentelle Untersuchungen mit dieser 'jiHkcnbination haben interessante und zum Teil über-raschende Ergebnisse erbracht. In der vorliegenden Arbeit soli Üb 'r diese Untersuchungen berichtet werden. Die TJntersu ciungen erstreckten sich, wie frühere Windkanal-untersuclungen mit Schiffsrudern f1], auf Windkanalmes-sangen m unbegrenzten Medium.

L _---1 FR Bild i Detmnitlonsskizze HANS.\-Schitiahrt-Schlffbau-Haten - 107.Jahrgang-1970 - Nr.9 O

l'ai).

y.

Scheepsbouwkunde

i4Tì44

Ìedinische Hogeschool

A large variety of ship rudder section shapes has been developed at the Institut für Schiffbau of the Hamburg University. Theoretical as well as experimental investigations have already shown that the new shapes, which are tharacterized geometrically by a thicker nose and hollow sides at the

after portion, have better hydrodynamic characteristics than the shapes now widely used in practice.

As a variation the rudder section IfS 51 TR 25, having a NACA 0025 forward portion and an IfS after portion with hollow sides, has been designed. The thickness-chord ratio and the location of maximum thickness are as those of the NACA shape. Wind tunnel free-stream tests with this new section have shown the larger values of the slope of cross-force coefficient with respect to

angle of attack e at e = O and of the maximum cross-force coefficient, and a

lower travel of the center-of-pressure as compared to the values of the

ordinary NACA 0025 shape.

The experiments have been carried out with a rudder model having a square

profile. This paper contains data defining the geometry of the rudder

investigated, a short description of the testing facility and a discussion of the results. A comparison with the results of some other shapes is included.

Modell und Versuchseinrichtung

Das neue Ruderprofil trägt die Bezeichnung IfS 51 TR 25

und besteht aus einem IfS-Profilhinterteil und einem

NACA 0025-Vorderteil (Bild 2). Das Dickenverhältnis des Profils beträgt 0,25 und die Dickenrücklage 0,30. Tabelle i enthält die wichtigsten Formparameter des Profils. Für die verwendeten Bezeichnungen wird auf Bild i und die Liste der Symbole verwiesen.

t

779

Tabelle 1 Formparameter des Ruderprofils IfS 51 TR 25

BIL 0,25 BaIL 0.03 B0IB 0,12 nIL. 0,30 s/L 0,70

rfL

1,1019 (BÌL)1 0,06887 Lfr (dy \ 3,76399 B/L 0,9400 dx) r5 X (dy \ O - 0,63 BIL - 0,1575 dx') X L O ¡d1y L - 3.516 BL - 0,879

\dxe r5x0

fdRy

I L

O

\dx! xL

f

(y/L) d (xJL) 0,306322 B/L 0,07658 0U33

DeIfL

\t/indkanaluntersuchungen an einem Modell eines Schiffsruders

mit dem Profil IfS 51 TR 25

Dr.-Ing. K. H. Kw I k

BIld 2 Ruderprofil IfS 51 TR 25

Die Konturgleichung für den Profil-Vorderteil ist [2):

y L = BIL[1,4845(xfL)'/t -0,63 x/L - 1,758(xIL)2 +

+ 1,4215 (xIL)3 -0,5075 (xIL)']

O x/L

<nIL

(für die vierzifTerigen, symmetrischen NACA-Profile

gilt die Gleichung für O <xIL < 1) und die Konturgleichung für den Profllhinterteil [3):

-

0,5

()3 _(x)4+(L_-x)5]

n/L 5Ç x/L Ç i

mit den Konturparametern

L-fl)x=L

f dy \

dx

f dy \

\ dx2 )x=L

=0

s

= -

--=-0,658699.

rB 7'

=0

( __r___\ - ¡ = 0,178571

\L-nj

f dy \

\,

dx JXfl

f

dy

\

(L - n),

_dx)

Die Funktion und die erste und zweite Ableitung der Funktion sind über der ganzen Profihlänge stetig.

Tabelle 2 enthält die nach den obigen Formeln gerech-neten Profilaufmaße. Bild 3 veranschaulicht den

Unter-schied zwischen IfS 51 TR 25 und NACA 0025.

Das Rudermodell wurde aus Teakholz angefertigt und hatte einen quadratischen Umriß von 0,4 m X tl,4 m Größe (Seitenverhältnis Ait 1). Die Ober- und Unterkante war ohne Abrundung stumpf abgeschnitten. Der Ruderschaft und damit die Momcntenbezugslinie sind auf 25 O/ der Ru-derlänge von vorn gelegt. Damit ist selbstverständlich noch nichts über die für eine gute Balancierung richtige Dreh-achslage ausgesagt; dies kann erst anhand der Meßergeb-nisse bestimmt werden.

Bild 3 Gegenüberstellung der Konturen von ItS 51 TR 25 und

NACA 0125

Tabelle 2 Aufrnaße des Ruderprofils Ifs 51 TR 25

Die Messungen fanden im (neuen) Windkanal des Insti-tuts für Schiffbau der Universität Hamburg statt. Dieser turbulenzarme Kanal [4] hat eine nahezu vollständige Luft-rückführung (bei geschlossenen Toren) und eine feste, runde Düse von 2 m Durchmesser. Weitere Düsen können wahl-weise angebaut werden. Für die vorliegenden Rudermes-sungen wurde, um gleiche Versuchsbedingungen wie bei früheren Windkanal-Rudermessungen zu bekommen, eine Düse von i m Durchmesser benutzt. Die Gesamtdüsenkon-traktion beträgt dabei 16 : 0,785 = 20,4; die maximale Luft-geschwindigkeit 50 rn/s bei einer offenen Meßstrecke von 5,5 rn Länge. Das Rudermodell wurde senkrecht in Strahl-mitte angeordnet. Der Abstand Düsenhinterkante - Ru-derschaftsmitte betrug Ds/2 =0,5 m. Die in der vorliegen-den Ruderuntersuchung benutzte höchste

Strahlgeschwin-digkeit betrug um 32 rn/s.

Staudruckmessungen im Strahl sind zur Bestimmung des Düsenfaktors (des Verhältnisses Staudruck :Vorkammer-druck) durchgeführt worden. Aus diesen Messungen ging hervor, daß die Strömung am Ort des Ruders nahezu aus-geglichen war.

Bei quergestelltern Rudermodell wird die größte Kanal-versperrung erreicht. Diese ist Ait/A = 0,204.

Als Waage wurde für die vorliegenden Messungen eine Dreikomponenten-Federgelenkwaage verwendet. Die Waage besitzt drei elektrische Kraftmeßdosen auf Dehnungsmeß-streifenbasis, die über einen Meßstellenumschalter durch einen Trägerfrequenz-Meßverstiirker gespeist werden.

Ge-messen wurden zwei Widerstandskomponenten in genau

de-finierten Abständen von der Modellachse aus und eine Querkraft, deren Angriffspunkt durch die Ruderachse geht. Aus diesen Komponenten ergeben sich Widerstand, Quer-kraft und Moment.

Der Meßweg ist praktisch Null, so daß eine geometrische Korrektur der Ruderstellung sich erübrigt.

Versuchsdurchführung und Meßergebnisse

Das Rudermodell ist durch den Ruderschaft mit der

Waage verbunden. Die Waage wurde so ausgerichtet, daß die Bewegungen in einer waagerechten Ebene erfolgten. Damit ergab sich eine senkrechte Stellung für den Ruder-schaft und das Rudermodell. Das Rudermodell wurde in Strahimitte angeordnet, mit dem Ruderschaft im Abstande

von Ds/2 = 0,5 m hinter dem Düsenaustritt. Es sind sowohl Versuche bei Ruderanströrnung von vorn (Anströmwinkel

x!L y/L O O 0,0125 0,0395 0,0250 0,0545 0,0500 0,0741 0,0750 0.0875 0,1000 0,0976 0,1500 0,1114 0,2000 0,1195 0,2500 0,1238 0.3000 0,1250

L-x

L-.n xiL yiL y

L-n

1,0 0,3000 0,1250 0,1786 0,9 0,3700 0,1224 0,1748 0,8 0,4400 0,1139 0,1627 0,7 0,5100 0,0999 0,1428 0,6 0,5800 0,0821 0,1173 0,5 0,6500 0,0628 0,0897 0,4 0,7200 0,0446 0,0637 0,3 0,7900 0,0299 0.0427 0,2 0,8800 0,0202 0,0288 0,1 0,9300 0,0158 0,0225 0 1,0000 0,0150 0,0214

780 HANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Hafen - 107. Jahrgang - 1570 - Nr.9

B4

2s 0,021429

e - 5° bis 90°) als auch Versuche bei Ruderanströmung Tabelle 3 Versuchsergebntsse IfS 51 TR 23

von hinten (Anströmwinkel e 180° bis 120°) durchgeführt AR 1; R 0,532

worden. Die verschiedenen Anströmwinkel des Ruders

wurde durch Drehen des Ruderschafts erreicht. Bei der C0 C0 -CX Cy -C e!L

Anströmung von vorn ist das Ruder bei drei verschiedenen

Reynoldszahlen (R = 0532- 106; 0,749- 106; 0,823- 106)

unter-sucht worden.

Bei del' Messung wurde der am Betzmanometer angezeigte Vorkammerdruck des Windkanals p konstant gehalten. Die Dreikomponentenwaage lieferte unmittelbar zwei Wi-derstandsomponenten und eine hierzu senkrechte Quer-kraft. Aus diesen Kraftkomponenten ergeben sich

Widerstand D --- Summe der Widerstandskomponenten Querkraft C gemessene Querkraft

Moment M. = Differenz der beiden Produkte Wider-standskomponente mal Hebelarm

bezogen auf Ruderschaft

(Für die benutzten Symbole und für das Vorzeichen wird auf Bild i und die Symbolliste verwiesen.) Aus dem Wider-stand und der Querkraf t lassen sich weiter ermitteln

Normaikraft Y C cos e + D Slfl g Tangentialkraft X C sin o - D cos o.

Die Kräfte und das Moment werden durch die dimen-sionslosen Koeffizienten e0, e0, cx, cy, e5125 angegeben. Diese Koeffizienten sind in üblicher Weise definiert (siehe Symbole). Die Druckpunktslage (Schnittpunkt der Wir-kungslinie der resultierenden Kraft mit der

Profillängs-achse) ergibt sich zu

e c9.5

-

=025--- -

-L cy

Die Meßergebnisse sind in den Tabellen 3 bis 6

nieder-gelegt.

Die durch Ruderschaft und Waage hervorgerufenen

Kräfte sind abgezogen. Weitere Korrekturen wurden an den Ergebnissen nicht vorgenommen. In den Bildern 4 bis 7 sind

die Koeffizienten und Druckpunktslagen in Abhängigkeit vom

Ansteliwinkel o graphisch dargestellt. Schon bei einer ober-flächlichen Betrachtung augenfällig sind die bei der Vor-wärtsfahrt hohen Werte für die Höchstquerkräfte, das späte Abreißen der Strömung (bei der kleinsten hier genomme-rien Reynoldszahl etwa bei e = 48° und bei der größten hier genommenen Reynoldszahl etwa bei o = 57°) und die bis

0.6 0.6. ¼ 'D 6 0'

Bild 4 Strömungskriifte am Rechteekruder IfS 51 TR 25

A11 1; lt = 0,532 1O'

IfS-Windkanalmessung, unkorrigiert, AillAs 0,204

HANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Hafen - 107. Jahrgang -1970 - Nr. 9 781

-5,0 -0,151 0,044 0,031 -0,154 -0.0016 0,260 -2,0 -0,058 0,040 0,038 -0,0430 -0,0004 0,256 0 0 0,037 0,037 0 -0,0004 2,0 0,065 0,039 0,036 0,066 -0,0002 0,246 5,0 0,154 0,044 0,030 0,157 -0,0048 0,219 10,0 0,308 0,070 0,016 0,316 -0,0040 0,237 15,0 0,475 0,113 -0,014 0,488 0,0031 0,256 20,0 0,656 0,181 -0,054 0,678 0,0192 0,278 25,0 0,846 0,281 -0,103 0,885 0,0480 0,304 30,0 1,035 0,415 -0,158 1,104 0,0656 0,309 35,0 1,201 0,567 -0,224 1,309 0,1218 0,343 40,0 1,365 0,748 -0,304 1,527 0,1500 0.348 45,0 1,416 0,887 -0,374 1,629 0,1628 0,350 50,0 1,468 1,035 -0,459 1,737 0,1734 0.350 53,0 1,506 1,133 -0,521 1,811 0,1829 0.351 55,0 1,506 1,185 -0,554 1,834 0,2318 0,376 56,0 1,494 1,210 -0,562 1.838 0,2324 0,376 57,0 1,468 1,229 -0,562 1,831 0,2447 0,384 58,0 0,506 0,789 -0,011 0,937 0,1669 0,428 59,0 0,494 0,801 -0,010 0,941 0,1911 0,453 60,0 0,481 0,808 -0,013 0,940 0,1793 0,441 70,0 0,338 0,833 -0,033 0,898 0,1798 0,450 80,0 - 0,206 0,875 -0,001 0,897 0,2141 0,489 90,0 0,074 0,943 -0,074 0,943 0,2754 0,542

Tabelle 5 Versuchsergebntsse IfS 51 TR 25 1; R = 0,823-10' £0 _C0 CD -CX Cy elL -5,0 -0,164 0,049 0,035 -0,167 -43,0021 0,262 -2,0 -0,063 0,039 0,030 -0,005 -0,0022 0,284 0 0 0,038 0,038 0 -0,0041 2,0 0,063 0,038 0,035 0,064 -0,0021 0,218 5,0 0,156 0,048 0,034 0,160 -0,0017 0,239 10,0 0,302 0,069 0,016 0,310 -0,0050 0,234 15,0 0,469 0,115 -11,011 0,482 0,00432 0,263 20,0 0,674 0,187 -0,055 0,697 0,0190 0,277 25,0 0,854 0,293 -0,095 0,800 0,0426 0,297 30,0 1,033 0,417 -0,155 1,104 0,0805 0,323 35,0 1,203 0,575 -0,219 1,315 0,1181 0,340 40,0 1,312 0,743 -0,300 1,513 0,1401 0,343 45,0 1,427 0,893 -0,378 1,640 0,1556 0,345 50,0 1,523 1,023 -0,503 1,771 0,1749 0,349 55,0 1,534 1,197 -0,570 1,861 0,1886 0,351 56,0 1,534 1,208 -0,597 1,859 0,2008 0,362 57,0 1,502 1,229 -0,591 1,849 0,2092 0,3433 58,0 0,515 0,802 -0,011 0,953 0,1707 0,429 60,0 0,403 0,002 -0,017 0,936 0,1706 0,432 70,0 0,346 0,023 -0,044 0,892 0,1711 0,442 80,0 0,216 0,804 -0,063 0,889 0,2090 0,486 90,0 0,078 0,953 -0,078 0,953 0,2410 0,504 -5,0 -0,160 0,035 0,021 -0,163 -0,0041 0,275 -20 -0,060 l031 0,029 -0,061 -0,0017 0,278 0,0 0 0,029 0,029 0 -0,0664 2,0 0,063 0,031 0,029 0,064 -0,0016 0,225 5,0 0,152 0,040 0,027 0,155 -0,0036 0,229 10,0 0,302 0,069 0,015 0,309 -43,0052 0,233 15,0 0,469 0,109 -0,016 0,401 0,0007 0,251 20,0 0,667 0,182 -0,857 0,689 0,0120 0,267 25,0 0,850 0,286 -0,100 0,891 0,0311 0,285 30,0 1,000 0,414 -0,142 1,073 0,0626 0,308 35,0 1,189 0,573 -0,213 1,303 0,1161 0,339 40,9 1,353 0,741 -0,303 1,513 0,1579 0,354 45,0 1,405 - 0,900 -0,357 1,630 - 0,1782 0,359 47,0 1,455 0,962 -0,408 1,696 0,1891 0,362 48,0 1,442 0,987 -0,411 1,699 0,1992 0,367 49,0 0,618 0,721 0,006 0,949 0,1710 0,430 50,0 0,608 0,736 0,007 0,954 0,1713 0,430 60,0 0,479 0,799 -0,015 0,932 0,1798 0,443 70,0 0,326 0,817 0,027 0,879 0,1896 0,466 80,0 0,208 0,865 -0,055 0,888 0,1954 0,470 90,0 0,061 0,939 -0,061 0,039 0,2373 0,503

Tabelle 4 Versuchsergebnisse IfS 51 TR 23

A11 1; R 0,749' 10' CC CD CX Cy M25 e/L 0.2 -

J'

+/

/c525

o 'D t. -at

Bild 5 Strömungskrärte am Rechteekruder irs 51 TR 25

A11 = 1; R, = 0,745 10'

IfS-Windkanalmessung, unkorrigiert, Alt/AS 0,204

Bild 6 Strömungskräfte am Rethteckruder IfS 51 TR 25

A11 1; R0 = 0,823 10'

IfS-Wlndkanalmessung, unkorrigiert, Ai0/A 0,204

1311d 7 Strömungskr9fte am ltechteckruder IfS 51 TR 25

bei itückwärtsfahrt, A11 1; Rn 0,531 10'

lfS-Wiiidkanalmessung, unkorrigiert, AlO/AS 0,204

zum Abreißen der Strömung geringe Druckpunktswande-rung (elL etwa von 0,25 bis 0,35 zunehmend). Bild 8 zeigt die Polaren des Ruders bei den verschiedenen Reynolds-zahlen. Das Bild zeigt u. a., daß im Bereich der hier be-nutzten Reynoldszahlen der Abreißpunkt stark kennzahl-abhängig ist, die Kräfte bis zum Abreißen der Strömung

dagegen praktisch nicht. Dieses letztere ist auch aus Bild 9 zu

ersehen, wo die Querkräfte für verschiedene Ansteliwinkel über der Reynoldszahl aufgetragen sind. In diesem Bild wie auch in den folgenden Bildern sind zum Vergleich die Ergebnisse der Messungen mit den Profilen IfS 58 TR 25, IfS 62 TR 25 und NACA 0025 aus (l} mit eingetragen. Die Profile IfS 58 TR 25 und IfS 62 TR 25 sind die bisher besten Profile (wegen des dünnen Schwanzes wird das Profil IfS 62 TR 25 in der Praxis jedoch nicht sehr beliebt sein), während das NACA-Profil für ein Schiffsruder sich als un. günstig erwiesen hat. Das Naca-Profil wird hier zum Ver-gleich herangezogen, weil es mit dem Profil IfS 51 TR 25 den gleiclon Profilvorderteil besitzt. Bild 10 zeigt die Höchstquerkräfte, die beim Profil IfS 51 TR 25 über-raschenderweise höher liegen als bei den obengenannten guten IfS-Profilen. Bei der Rückwärtsfahrt schneidet das Profil IfS 51 TR 25 hinsichtlich der Höchstquerkraft auch gut ab. Bild 11 zeigt den Querkraftanstieg, der für die Wirk-samkeit des Ruders bei kleinen Ruderwinkeln ausschlag-gebend ist. Der Querkraftanstieg des Profils IfS 51 TR 25 weicht nicht sehr von dem des Profils IfS 62 TR 25 ab. Bild 12 zeigt den Rudermomentenverlauf bei kleinen Ru-derwinkeln, aus dem der günstigste Bereich für die Dreh-achslage bestimmt werden kann. Aus dem Bild ist ersieht-lich, daß die Drehachse des Ruders IfS 51 TR 25 ohne Ge-fahr von tlberbalance auf L/4 hinter der Rudervorderkante liegen kann.

Bild 8 Polaren des Ruders IfS 51 TR 25

A10 1

782 }JANSA-Schlffahrt-Schjftbau-Hafen - 107.Jahrgang-1970 - Nr.9 Tabelle 6 Versuchsergebnlsse IfS 51 TR 25

A11 1 R0 0,531 10' Itiickwärtsfahrt 18O0 c -CC C1) Cx Cy -C1= 1- e/L 0 0 0,059 0,059 0 -0,0010 10,0 0,257 0,103 0,057 0,271 0,1500 0,164 20,0 0,662 0,305 0,060 0,726 0,3031 0,332 25,0 0,724 0,404 0,060 0,027 0,3504 0,326 30,0 0,837 8,521 0,033 0,986 0,4099 0,334 35,0 0,939 0,662 0,004 1,140 0,4511 0,357 40,0 0,003 0,822 -0,015 1,296 0,5022 0,363 45,0 0,929 0,927 -0,001 1,312 0,4478 0,409 50,0 0,553 0,553 0,070 0,943 0,3587 0,369 60,0 0,391 0,391 0,101 0,956 0,3542 0,380

0.4

02-Os

e st_o}4.10

e---_,2!_-_o } - s,

Bild 9 Querkräfte in Abhängigkeit von

A11 = i

J1905

so. n Li

iOCCo

oon 0.7 Oft4 09

Bild 10 Höchstquerkraft in Abhängigkeit von

A11 =

Bild 11 Querkraftanstieg in Abhängigkeit von

A11 i 0.4 0.7 02 0.9 9, ,0.6____-I'S o 0.5 £1 7925 04C 0025 r.i OIS '0mn 1,J

Bei der Rückwärtsfahrt ergeben

sich für R5 0,56 - 10' folgende Werte: NACA 0025 CCma - 0,908 IfS 58 TR 25 CCmaz - 0,975 XiS 62 TR 25 CCmax - 1,048 IfS 51 TR 25 C(m1X= - 1,003 0.4 0. 0

Bild 12 Rudermomentenverlauf bel kleineren Ruderwinkein zur Veranschaulichung der .Balancierung 11 = 1, It 0,8 - 10'

Zusammenfassung

Frühere Ruderuntersuchungen haben gezeigt, daß die durch hohle Flanken und kleinere Dickenrücklagen kennzeichneten IfS-Ruderprofile für Schiffsruder besser ge-eignet sind als beispielsweise die NACA-Profile. Als eine interessante Val-jante wurde das Ruderprofil IfS 51 TR 25 entworfen, das einen NACA-0025-Profilvorderteil hat (und damit auch die Dickenrücklage und das Dickenverhältnis des NACA-Profils) und hohle Flanken im Profilhinterteil hANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Hafen - 107. Jahrgang -1970 - Nr.9

besitzt. Windkanaluntersuchungen an einem Modell eines Schifisruders mit diesem Profil haben gezeigt, daß das Profil gute Rudereigenschaften mit sich bringt. Es hat sich her-ausgestellt, daß das Profil IfS 51 TR 25 eindeutig besser ist als das Profil NACA 0025 und nur wenig schlechter als das gute Profil IfS 58 TR 25. In der maximalen Querkraft übertrifft es sogar das Profil IfS 58 TR 25. Die Messungen haben im einzelnen folgendes ergeben:

etwas niedrigere Werte für den Querkraftanstieg

gegenüber IfS 58 TR 25, damit auch etwas niedrigere Werte für die Querkräfte bis zum Abreißen der

Strö-mung,

späteres Abreißen der Strömung im Vergleich zu

IfS 58 TR.25 und damit höhere Werte für die

Höchst-querkraft,

im untersuchten Reynoldszahlbereich sehr geringe Kennzahlabhängigkeit der Kräfte bis zum Abreißen der Strömung,

stärkere Kennzahlabhängigkeit für den Abreißwinkel, verhältnismäßig geringe Druckpunktswanderung bis zum Abreißen der Strömung,

im Gegensatz zu NACA 0025 keine tlberbalance bei Verlegung der Ruderdrehachse auf L14 hinter Ruder-vorderkante.

Es wird betont, daß es sich hier um Ergebnisse von Wind-kanalversuchen mit im unbegrenzten Medium freistehen-den Rudern handelt. Obwohl die Ergebnisse also nicht ohne weiteres auf das Ruder hinter einem arbeitenden Propeller übertragbar sind, geben sie doch darüber Aufschluß, wie man durch eine zweckmäßige Ruderprofihierung eine Ver-besserung der Rudereigenschaften erzielen kann. Der Ein-fluß des Propellers, z. B. auf das Ruderschaftsmoment und damit die Wahl der Drehachslage, kann rechnerisch in guter Näherung nach {5] erfaßt werden.

Die Durchführung der Versuche lag in Händen von

Dipl.-Ing. B. Wagner und Dipl.-Ing. H. Böhme. Symbole

AR Ruderfläche

Querschnittsfläche des Luftstrahis

B maximale Profildicke

B0 Proftlhinterkantendicke

C Querkraft (Kraftkomponente senkrecht zur

An-strömrichtung), positiv nach links, in

Ansträm-richtung gesehen Ql2V' AR Querkraftkoefflzient

CCmax maximaler Querkraftkoefflzlent

CD _{Ql2 y' A11}D Widerstandskoefflzient

M25

CMO5 ojL'>

Koeffizient für das Rudermoment

X

Tangentlalkraftkoefflzient Ql2V' A

Cy Normalkraftkoefflzient /2V' A

D Widerstand (Kraftkomponente In

Anström-richtung), positiv in Anströmrichtung

DS Durchmesser des Luftstrahis

e Druckpunktslage, In Profßlängsrlchtung von der Profi mase aus gemessen resultierende Kraft F10 Ruderhöhe H10 Profihlänge L

Moment um die Ruderhochachse auf L/4

M.)5I)

von der Vorderkante, positiv rechtsdrehend n Länge des Profilvorderteils

Vorkammerdruck

q Staudruck

1) Nach der ITTC-Symbolverelnbarung müßte das Ruderschafts-moment Q5 und die MomentenbeizahiCQ.05heißen.

783 2.0 OIS 427M 2SI o JIS SO 7927Lii )SSI 7025 os Oft 0,9 b'

Reynoldszahl

Krümmungsradius der Protilkontur an der maximalen Dicke

Profilnasenradius Länge des Proflihinterteils Anströmgeschwindigkeit

Tangentialkraft (Kraftkomponente in Profil-längsrichtung), positiv nach vorn

Normalkrait (Kraftkomponente senkrecht zur Protlllängsrichtung), positiv nach Steuerbord ruderfestes Koordinatensystem zur Bestimmung der Profilaufmaße. Nullpunkt in der Protllnase. x in Profihlängsrlchtung, y quer dazu.

raumfestes Koordinatensystem zur Bestimmung eines Punktes Im Luftstrahl. Nullpunkt In Strahl-mitte in der Ebene des Düsenaustritts. X In in Strahlrichtung, y quer dazu und waagerecht,

z quer hierzu und senkrecht. Anströmungswinkel

Untersuchung des Bodeneffektes für Fachwasserschiffe

Teil t!: Einfluß auf die Manövriereigenschaften

H. Schmldt-Stlebltz und G. Luthra

108. gekürzte Mitteilung der Versuchsanstalt für Binnenschifibau e.V., Duisburg Institut an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen

Mltglledsinstitut der Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V.*)

The bottom-effect for

shaUow-water-ships. - Influence

on manoeuvrabi!ity.

1. Einführung

Die Durchwölbung der Böden von Schuten und Schiffen üblicher Formen hatte bei früheren Versuchen [2] und im 1. Teil [1] dieser Untersuchungen hinsichtlich der von den gewölbten Böden wihrend der Fahrt aufgeworfenen Wel-len zum Teil bedeutende Amplitudenabminderungen ge-*) Der ausführliche Bericht kann zum Selbstkostenpreis von der VBD, Postfach 582, bezogen werden.

The cambered bottom of shallow-water-ships not only brings a reduction in power requirement as a result of improved wave making properties but also decreases the turning circle radius. However, in order to retain the course stability and to improve the transfer characteristic of such ships it is necessary to fit, on a larger scale than for the flat-bottomed standard ship "Gustav Koenigs", additional skeg-like course-stabilizing fins abaft. These fins could simultaneously serve as lateral tunnel walls and as such

contribute to improving the propulsive qualities. In order to utilize the

advantage of smaller turning circle radii in full scale, it is conceivable that the additional fins, coupled with rudder-hard -over-manoeuvres, are designed to be retractable.

genüber denen von Schiffen mit ebenem Boden und demzu-folge entsprechende Einsparungen an der Antriebsleistung ergeben. Die Auswirkungen solcher Formverönderungen auf die Manövriereigenschaften im Drehkreis und in der Schlängelfahrt waren noch unbekannt und werden in dem hier vorliegenden 2. Teil im einzelnen untersucht.

Für die Anregung zu dieser Fortsetzung und die Bereit-stellung der erforderlichen Mittel danken die Verfasser im Namen der VBD der Arbeitsgemeinschaft Industrieller

For-schungsvereinigungen e.V.

784 HANSA - Schiffahrt - Schiffbau - Hafen - 107. Jahrgang -2570 - Nr.9

Ht

AR

AR Seitenverhältnis des Ruders

V kinematische Zähigkeit des Strömungsmediums Q Dichte des Strömungsmedtums

Schrifttum

Thieme, H.: Zur Formgebung von Schiffsrudern. Jahrbuch STG,

1962, S. 381-422.

Abott, I. H., und Von Doenhoff, A. E.: Theory of Wing Sections Dover Publications, Inc., New York, 1959.

Kwik, K. H.: Tabeilierte Funktionen zur Darstellung von Schlffslinien und Stromlinienprofilen. Institut für Schiffbau der Universität Hamburg, Bericht Nr. 214, 1969.

Kux, J., und Wieghardt, K.: Der neue Windkanal des Instituts

für Schiffbau. Institut für Schulbau der Universität Hamburg,

Bericht Nr. 169, 1966.

Romahn, K., und Thieme, H. :Zur Wahl der Balancefläche von

Rudern im Propellerstrahl. Schiffstechnik Nr. 21. April 1957,

S. 143-151. R5

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