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Sonderdruck aus der Fachzeitschrift ,,Schiff und Hafen"
Der Reibungswiderstand einer zähen Flüssigkeit an einer
glatten ebenen Wand ist auf Grund der zahlreichen
Fr-schungsergebnisse neuerdings durch die Arbeiten von
H u g h e s, deren Ergebnis der letzten Frühjahrtagung der Institution of Naval Architects in London vorgelegt würde,
weitgehend geklärt, soweit es sich um zweidimensionale
Strömung handelt.
Das Internationale Komitee, das. zur Behandlung des
Reibungsproblems im Schiffbau eingesetzt ist, erstattete 1951
in Washington einer Bericht, welcher von 29 Rednern aller
Nationen erörtert wurde, und der mit den Erörterungen
710
32 Druckseiten unifaßt. Die w itere Aufgabe der
Reibungs-forschung ist es, danach nun den Einfluß der Quer- und
Längskrürnmung auf den Zä}iigkeitswiderstan.d zu
er-gründen. Während die Querkriinixnung eine Verzerrung der Grenzsthicht bewirkt, 'beeinflußt die Längskrümxnung die Druchbildung an der Wandung und kann dadurch zur
Ab-lösung der Grenzschicht und zr Bildung von
Totwasser-wirbeln hinter der Ablösungsstellé mit entsprechendem
zu-sätzlichen Diiuckwiderstand bei Schiffsformen führen.
Y a ma g a t a schätzt die Größenordnung dieses
zusätz-lichen Drudcwiclerstandes zunehmend mit dem Breiten-Längenverhaltnis und mit dei Völligkeit auf 10 bis 20 0/ Ho r n schätzt ihn bei erhältnismäßig sthlankèn Formen
auf 12 O/
Im Hinblick auf dièse sich vordringlich stellende Aufgabe
der Untersuchung des Frineinflusses 'bei zäher
dreidirüensio-naler Flüssigkeitsströmung ist es gelegentlidi aufschlußreich und nützlich, die Ergebnisse früherer Untersuchungen, auch wenn sie fast 30 Jahre zurüddiegen, ini Lichte neuerer Er-kenntnisse zu betrachteii und mit zù verwerten.
So wurden vom Verfasser vor der STG., Bd. 1927, Unler-such'ungen über den Wasserwiderstañd von sechs
unter-getauchten spindelförmigen Körpern mit Halbkugelkopf und
Johrgang6 Heft 7 . JUli 1954
Druck und VerJag: . D. C. Heydorns Buchdruckerei, Uetersen bei Homburg
Wirbelablösung bei völligen Schiffsförmen
Von Prof. Dr-Ing. C. K e m p f, Hamburg.
285. Mittedung der HSVA.
.
77
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Scheepsb0UUt
Tecirnsc1te
HogeSChool.
mit verschieden völligen sinoidalen Schwanzstücken
ver-öffentlicht, hinter denen durch Flügelrädchen von
ver-schiedenen Durchmessern die Geschwindigkeiten in den einzelnen Kreisringen gemessen Morden sind (Abb. 1).
Hierbei zeigte sich, daß von einer bestimmten Völligkeit
des spindelförrnigen Schwanzstückes ab die Geschwindigkeit
im innersten Kreisring zu Null wurde. Dieser tote
Wirbel-kern vergrößerte seinen Durchmesser mit zunehmender
Völlig-keit des Körpers. Entsprechend wuchs auch der gemessene
\Viderstand des Körpers wesentlich stärker als der geringen
Zunahme seiner Reibungsfiache entsprach (Abb. 2).
Abb. i links: Sinoidale Sthwanzstücke der
sechs spindelförmigen Körper
Abb. 2 unten: Radiale
Geschwindigkeits-verteilung im Propellerkreis
1s,
M,ICDarct,mej,,p de,- Hefipwiçpftl Cn? 0 de lobalions.4ö,.p,p 300 mm
Die Körper fuhren hinreichend getaucht, so daß keine
merklichen Øberflächeneinflüsse auftreten konnten; überdies wurden ihre Widerstände bei gleichen Fronde- und Reynolds-Zahlen gemessen.
Aus diesen Viderstandsuitersthieden kann also die Giöße der zusätzlidien Druckwiderstäáde aus der Wirbelablösung
errechnet werden.
Die Auswertung der Ergebnisse ergibt nun dimensionslose
Werte für diese Zusatzwiderstände bei einer Reynolds-ZahI von Rn 5.10e, wie sie dem üblichen Bereich der Schiffs-modellversuche entspricht (Abb. 3) Deraus Abb. 3
èrsicht-liche Anstieg der Wi4rstandswerte bei Völligkeiten von
> 0,65
fällt zusammen mit Zuschärfungswinkeln derhervor-gehen, sowie mit dei' aus Abb. 2. ersichtithen Bildung einer Totwassersddeppe, deren Durchmesser sick zunehmend mit
q;'> 0,65 und a> 18° vergrößert.
Wenn 'auch einerseits damit zu rechnen ist, daß der
Pro-peliler durch seine Sogwirkung dièse Tötwasserschleppe ver-ringert, so wird andererseits aber bèi Schiffen die
Ab-lösumgsneigung der Grenzschicht am Hinterschiff duth die
freie Oberfläche verstärkt.
Diese hier dargestelitén Ergèbnisse haben nun neuerdings an praktischer Bedeutung dadurch gewonnen, daß Schiffe,
besondèrs Tanker, mit immer größerer Völligkeit gebaut
werden, wodurch ihre Hinterschiffsformen in den Bereich von
C ¿ a a a aoo ¿LI
Abb. 3: Zusätzliche Drtsdcwiderstandswerte CD, abhängig von der Völligkeït q
merkbaren Ablösungswiderständen hineinwachsen, welche
sich vielleitht noch nicht so sehr bei ruhiger See, dafür tim so
stärker beim Stampfen iii unruhiger See als Fahrtverlust be-merkbar machen werden.
Der Mechanismus dieser Ablösungswirbel hängt von dem Zustand der Grenzschicht âm Hintersdilff ab und 'dem da-durch 'bewirkten 'Druckanstieg. Da éine rauhere Außenhaut eine dickere Crenzschicht hervorruft, vergrößert sie die
Neigung zur Wirheiablösung
Man kann nun diéser Neigung zur Wirbelablösung auf.
zwei Weisen entgegenwirken. Entwedèr saugt man das tote Grenzsdiichtmaterial ab, wie es ja teilweise schon durch deú Piope1ler geschieht, oder man erhöht die Energie der Strö-mung z. B. durch Einblasen von Luft' am HinterschifL
Da, wie gesagt, die Wirhelablösung von der Dicke der
Grenzsthitht 'abhängt, 'besteht, bei Modeliversucken für das
Schiffssnödell bei 'gleicher Vislligkeit und gleicher
korré-spondierender Geschwindigkeit eher die Neigung zur Wir-belablösung als 'beim Sthiff selbst, denn die Grensthidìt des
Modells ist relativ dicker als die des Schiffes. Die heute
inehÉfath gemessenen Unterschiede wischen der nach
Modeliversuchen vorauberethneten Schiffsleistung und dn
am Schiff gemesseneñ oft 'bis zu '20 /o geringeren Leistungen
bei reIativ völligen Schiffen, können vermutlich zum großen, Teil hierdurth erklärt werden.
Für die Forschung und das Modeilversúchswesen stellt sich
daher die bedeutsame Aufgabe, diese Verhältnisse der Wir-belablösung an Krümmungen, wie sie bei völligen Hinter-sthiffsformen a'uftteteñ, gründlicher zu klären als es bisher
theoretisch 'und praktisch geschehen ist. '
!["Deutscher Orden 1190-1990", hrsg. von Udo Arnold, Lüneburg 1997 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)