Modellmässige untersuchung der widerstands-minderung von flachwasserschiffen durch anbringung eines bug-wulstes

Schiffstechnik

Modellmäßige Untersuchung der Widerstandsminderung

von

Flachwasserschiffen durch Anbringung eines Bugwulstes*)

1. Einleitung

Beim Entwurf eines Schiffes als seibstan-getriebener Transportbehälter müssen vie-le Randbedingungen erfüllt werden. So soll u. a. die Beförderung einer maximalen Wa-renmenge mit möglichst geringem Energie-aufwand erreicht werden. Die Berücksich-*) Kurzfassung des VBD-Berichtes 1246.

Die Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungs-vereinigungen e.V.. Köln. hat der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V., Duisburg, auf deren An-trag in dankenswerter Weise die Durchführung des Versuchsprogramms ermöglicht und das Vorhaben aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft gefördert.

Der vollstandige Bericht kann zum Selbstkosten-preis zuzügl. Mehrwertsteuer und Porto von der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V., Klöck. nersir. 77. 4100 Duisburg 1. bezogen werden.

Joachim Landgraf

253. Mitteilung der Versuchsanstalt für BinnenschifThau e.V., Duisburg, Institut_{an der}

Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen, Mitglied der

Arbeitsge-meinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln tigung aller vorliegenden Einsatzbedingun-gen eines Binnenschiffes, wie z. B. Fahrt in Kanälen oder Nebenflüssen des Rheins bzw. Fahrt in küstennahen Flußmündun-gen führt fast immer zu Kompromissen. die vom Reeder wie von den Werften akzep-tiert werden müssen. Auch bei Motorgü-terschiffen steht die Transportkapazität an erster Stelle. Sie läßt in der Regel nur sehr völlige Schiffsformen zu, die zwangsläufig einen erhöhten Bedarf an Antriebsleistung erfordern. Durch Optimierung der Wasser-linien von Vor- und/oder Achterschiff un-ter Berücksichtigung der gestellten Forde-rungen und der Randbedingungen kann hier unter Umständen eine erhebliche Ver-minderung der Antriebsenergie und damit Einsparung von Betriebskosten erreicht werden. TECHNISCHE LJNIVERSITEIT Laboratorium voor ScheepshydrOm0Chan Archief Mekelweg 2, 2628 CD Deift Tel.: 015-786873 - Fax: 015-781836

Der Bugwulst, ein bei Seeschiffen häufig verwendetes Bauelement zur Verringerung des Schiffswiderstandes bzw. der Antriebs-leistung. ist bei Binnenschiffen. von weni-gen Ausnahmen abgesehen, bisher nicht zum Einsatz gekommen.

In den vergangenen Jahren sind mit Bug-wülsten jedoch Leistungsverbesserungen an Seeschiffen mit hohem Völligkeitsgrad

(Tanker usw.) und bei relativ kleinen Froude'schen Längenzahlen (F5 <0.2) er-zielt worden. Diese mit Seeschiffen ge-machten Erfahrungen waren der Anlaß, auch bei Binnenschiffen nach einer ähnli-chen Lösung zu suähnli-chen, welche zu nen-nenswerten Leistungseinsparungen führt, und die auch wirtschaftlich realisierbar ist.

102 104 106 106 109 110

102 104 106 108 109 110

M 1378

Abb. 2: Vorschiff mit Anordnung der Wulstformen - Variante I

102 104 106 106 109 110 M 1378 74 M 1378 102 104 106 108 109 110 T_3,0 a T_3,0 a 4 Sm T_3,0 a T-3,0 a Sn

Abb. 3: VorschilT mit Anordnung der Wulstforinen - Variante II

Abb. 4: VorschitT mit Anordnung der Wulstformen - Variante III

2. Aufgabenstellung

Es stellt sich die Frage. oh an Binnen-schiffen ebenfalls eine Leistungsminderung mit der Anbringung eines Bugwulstes er-zielbar ist. Durch Modellversuche soli fest-gestellt werden, ob an Motorgüterschiffen. die auch zum Schieben von Leichtem

ein-setzbar sind, positive Ergebnisse erreicht werden können.

Dabei soli die Konstruktion der Wuist-formen praxisgerecht sein. d. h. keine aus dem Decksumriß herausragenden Teile aufweisen, um das An- und Ablegen der Schiffe durch den Wuist nicht zu behindern

und die Havariegefahr an Böschungen

nicht zu vergrößern. Bei der Formgebung war besonders darauf zu achten, daß ein Schieben von Leichtem möglich bleibt, oh-ne daß an den Schubleichtern etwas geän-dert werden muß.

Es ist bekannt, daß Schiffe auf begrenz-ter Fahrwasserbreite und -tiefe ihre

Ge-schwindigkeit nicht beliebig steigern

können.

Die Stauwellengeschwindigkeit, abhän-gig von der Wassertiefe, stellt hier eine Grenze dar. Diese Geschwindigkeit kann in der Regel von Verdrängungsschiffen nicht überschritten werden, sieht man von einigen Sonderfahrzeugen ab (Polïzeiboo-te, Feuerlöschboote). Ein leistungsmin-dernder Effekt braucht also nur unterhalb

dieser Geschwindigkeit wirksam zu

werden.

Für die Modellversuche wurde auf ein Großmotorgüterschiff aus einem zur Zeit in der VBD laufenden Forschungsvorha-ben zurückgegriffen. Ein in dieser Serie entwickeltes Vorschiff war die Basis für den Anbau von Bugwülsten. Dieses Vor-schiff mit Mittel- und Achterteil wird hier als ,.Normschiff" bezeichnet und alle weite-ren Vergleichswerte sollen sich auf dieses Schiff beziehen. Die Hauptabmessungen sind in Abschnitt 3 angegeben. Spantrisse in Abbn. 1-4. Der erste Entwurf geht auf den bewährten Zylinderwuist bei Seeschif-fen zurück. Bei einem Tiefgang von T = 3,5 rn und bei Containerfahrt mit T = 2,5 m

wird hier VOfl einem Durchmesser des

Wul-stes von 2m ausgegangen. Eine Integrie-rung der Linien in das Vorschiff sollte aus Gründen der Einfachbauweise nicht er-folgen.

Da das

Breiten-Tiefgangs-Verhältnis von Binnenschiffen andere Werte aufweist als das von Seeschiffen, wurden ausgehend von der Zylinderform, elliptische Wulstfor-men verschiedener Breiten-Höhenverhäit-fisse entwickelt. Die Höhe der Ellipsen (Mitteilängsschnitt des Wulstes) war bei al-len Breitenvariationen immer gleich. Die drei unter diesen Gesichtspunkten konstru-ierten Wulstformen werden als Variante I, II und III bezeichnet (Abbn. 1-4).

3. Abmessungen der Versuchsschiffe

Das für die Versuchsreihe verwendete

M 1380 Großmotorschiff hatte folgende

Abmess-sungen:

bwIZfB - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen - Nr. 2 - April 0990

M1378 I

Abb. 1: VorschitT mit Anordnung der Wulstformen - Zylinderwulst

M 13 80

Sm

,,Normschiff" mit geändertem Vorschiff (M1378+M1344+M1356) (M1380+M1344+M1356) 25 LWL (nr) 109.79 108.72 109.79 108.72 B5 (m) 11.36 11.36 20 T (ni) 3.50 2.50 3.50 2.50 3l _{(rn') 3929.30 2738.40 3902.40 2722.80} N (kW) 2900 2900 n (lImit) 340 340 15

Propeller Typ Wageningen B 4.70 in Düse D (ni) 1.76

P/D _(-) 1.00 Düse Wageningen 19 A mit L1)JD Ruder: 4 Einfach-Schweberuder NACA 0009 Zusätzliche Verdrängungen durch den angebauten Waist: Zylinder (m3) 5.82

Variante ¡ (rn3) 7.13 Variante 11 (m3) 15,94 Variante III Im3) 36.09 Leichter Typ Europa lib (M 751)

L (m) 75.80 74.85 B (m) 11.36 11.36 Z (m) 3.5 2.5 (ms) 2819.6 1973.1 4. Ergebnisse 1.76 1.00 0.6 4.1 Widerstandsversuche 2

Es sollte durch die Widerstandsversu-che eine Auswahl der weiter zu untersu-chenden Wulstformen erfolgen. Auf eine

Darstellung der Totaiwiderstände wird

hier verzichtet. Die gemessenen Wider-standsdifferenzen bezogen auf die Aus-gangsschiffsform ohne Wuist sind aussa-gekräftiger.

Die Bildung der Widerstandsdifferen-zen erfolgt nach der Gleichung

ART = (RTO - RTX)/RTO 100 [%]

ART = Widerstandsdifferenz

RT,, = Totaiwiderstand ,,Normschiff" RT = Totalwiderstand ,,Normschiff"

mit Wuist

Die Widerstandsdifferenzen für die

Wassertiefe von h = 5,Om bei einem Tief-gang von T = 3,5m sind in Abb. 5 aufge-tragen. Zu erkennen Ist eine Verminde-rung des Widerstandes über fast den

ge-samten fahrbaren Geschwindigkeitsbe- Abb. 6: Widerstandsvergleich im Verband mit Leichter

reich. Dieses Ergebnis ist um so erstaunli- M 1378. h = 5,0 m, T = 3,5 m

10

-Ss R1 %j

Abb. 5: Widerstandsvergleich ohne Leichter M 1378, h = 5,0 m, T = 3,5 m

R1 t%1

t

cher, weil das verwendete Vorschiff ohne Wuist schon als optimal bezeichnet wer-den kann. Es fällt weiterhin auf, daß der Zylinderwuist deutlich besser als die an-deren Wulstformen ist. Unerwartet war

auch die insgesamt positive Bilanz der T

Wulstform Variante III. Dieser extrem 15

breite Wuist, der immerhin ca. 36m' zu-sätzliche Verdrängung aufbringt, hat die gleichen positiven Ergebnisse wie die

Va-riante

II. Im Bugwellenbild bei V =

14,4km/h sind zwischen Normschiff ohne und mit Zylinderwulst keine

Veränderun-gen vorhanden. Trotzdem ist mit

ange-setztem Zylinderwulst der Widerstand um 14% geringer (Abb. 6).

Fotoreihe 1 zeigt das Bugwellenbild bei V = 17,28km/h. Der Widerstandsverlauf liegt bei dieser Geschwindigkeit schon im steilen Anstiegsbereich. Alle Wulstfor-men haben in diesem Grenzbereich kei-nen positiven Einfluß mehr, im Gegenteil

erhöhen sie den Gesamtwiderstand bis zu Abb. 7: Widerstandsvergleich ohne Leichter

6% (Abb. 5, Variante III). Bemerkens- M 1378, h = 3,5 m, T = 2,5 m

A,n,. Vrte t pktich N,It

m/ht

rn/h]

bwIZfB - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen- Nr. 2 - April 1990 75

A

Awl

---k

8 10 12

-

-

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-WuIt-Vrite II iIu

o.

__

: 8 10 12

16

v(I ZyIider-Wult _________.1O

WttV't

12 v

Li P0(kWI

Abb. 9. Leistungsdifferenzen bezogen auf die Geschwindigkeit

M 1378 (1380) + (751), h = 5,0 m, T = 3,5 m LiP0 t kW 200 76 ORT (%l 5 o >

Abb. 8: Widerstandsvergleich im Verband mit Leichter

M 1378+751, h = 3,5 m, T = 2,5 m 200 150 o 50 loo 150 /hl

Abb. 10: Leistungsdifferenzen bezogen auf die Geschwindigkeit

M 1378 (1380) + (751), h = 5,0 m, T = 2,5 m

wert ist die hohe Bugwelle. die hier ca. 1,20m erreicht (Fotoreihe 1).

Mit vorgesetztem Leichter unter glei-chen Bedingungen ist ebenfalls ein positi-ver Einfluß vorhanden. Obwohl das Vor-schiff des MotorgüterVor-schiffes im totalen Nachstroni des stumpfen Leichterhecks liegt, ist auch bei dem Zylinderwuist eine wenn auch mit zunehmender

Schiffsge-schwindigkeit abnehmende

-

Wider-standsminderung vorhanden (Abb . 6).

Die Widerstandsminderung des Verban-des ist mit der Variante III am größten. Dies ist auf einen Abdeckungseffekt des

breiten Wuistes am Heck des Leichters

zurückzuführen. Ein Teil der Strömung am Boden des Leichters kann fast unge-hindert am Boden des Motorgüterschiffes weiterfließen. Die Situation an der

Kop-pelstelle zeigt die

Fotoreihe 2 (V =

17,28 km/h). Es ist deutlich erkennbar, daß ohne Wuist das Wasser in der Kop-pelstelle nach oben quillt. Am Vorschiff ist auf einer langen Strecke ein sehr unru-higer Abfluß zu beobachten. Mit zuneh-mender Wulstbreite (= Abdeckung in der Koppeistelle) wird diese unruhige Strö-mung sichtbar kleiner (Fotoreihe 2, Ver-gleich ohne Wuist oberes Bild, mit Va-riante III unteres Bild).

Sehr unterschiedliche Ergebnisse sind

für die Wassertiefe h = 3,5m bei einem

Tiefgang von T 2,5m für die Alleinfahrt vorhanden. Der positive Wulsteinfluß ist deutlich kleiner (Abb. 7). Aber auch hier ist der Zylinderwulst besser als die ande-ren Wulstformen. Im unteande-ren Geschwin-digkeitsbereich bis etwa V = 10,0 km/h

scheint die Wulstvariante III besser als

der Zylinderwuist zu sein, oberhalb V = 10.0 kmlh ist weder ein positiver noch ein negativer Einfluß durch die Variante III zu erkennen, hier sind die Varianten I + II besser.

Für die gleiche Wasserhöhe und glei-chen Tiefgang sind in Abb. 8 die Ergeb-nisse mit vorgesetztem Leichter

aufgetra-gen. Die zunehmende Abdeckung der

Koppeistelle durch die Wulstvarianten

T-III führt zu deutlich besseren Ergeb-nissen. Der positive Einfluß nimmt mit

ahnehmender Wulstbreite ab.

Insgesamt kann hier festgestellt wer-den, daß bei der niedrigen Wassertiefe

doch erhebliche Unterschiede in der

Um-strömung, zumindest im Vorschiffsteil

vorhanden sein müssen, die jedoch im

Bugwellenverlauf nicht sichtbar werden. Die Ergebnisse zeigen, daß der Zylin-derwuist zumindest für den Alleinfahrer die besten Widerstandsminderungen er-brachte. Für das schiebende Motorgüter-schiff war die Variante III eindeutig bes-ser. Auch in Alleinfahrt waren die Meß-ergebnisse mit der Variante III besser als erwartet, so daß für die weiteren Untersu-chungen der Zylinderwulst und die Va-riante III ausgewählt wurden.

4.2 Propulsionsversuche

Mit den ausgesuchten Wulstformen -dem Zylinderwulst und der Variante III - wurden mit den Propulsionsversuchen

die Widerstandsversuche ergänzt. Die

Bugwellenbilder bei den Widerstandsver-suchen ergaben wenig Aufschluß darüber, warum zwischen wulstlosem Schiff und

bw/ZfB - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen - Nr. 2 - April 1990

WIt't-Veriente Hi III Zy[nderWuIst 12 14,

-

M 1378 n,. Zylin, A - M 1378 n,. Wuist W - M 1378 nr. Zylin. - M 1378 nr. Wsist ---M138O,n.WIst iIll 8 r

2 - -

___--ii.----ió

\ M 1378 nr. Zyiinde. A.M 1378 nr. WIst-V _M 1378 nr. Zylinde, _M 1378 nr. Wuist-V, O--M 1388 nr. Zyimnrder ---M 1380 nr. Wslst-V, r 15 LS 10 loo LS so r-WtlSt Verirtte lii r-Wuitt Elib Vrinte lII+EIIb er-Wu ist Vrir,te Hi nt/hl 100 LS SO 50 > 100 -Wuist riuete iii -Wuist Eiib -inte Iii+Eiib -Wuist riete iii ¡h]

dem Zylinderwuist in Alleinfahrt deutli-che Widerstandsminderungen meßbar

wa-ren, ohne daß eine Veränderung in den

Bugwellenbildern zu erkennen war. Zu-sätzlich zu den zwei untersuchten Wasser-tiefen und Tiefgängen wird bei 5 m Was-sertiefe der Tiefgang von T = 2,5m in die

Untersuchung aufgenommen. Dieser

Tiefgang ist besonders interessant für die sogenannte ,,Containerfahrt".

4.2.1 Leistungsmessungen

Da eine Anderung der erforderlichen Propellerleistung bei den verschiedenen Wulstvarianten nicht klar genug erkenn-bar ist, werden die gemessenen

Leistungs-differenzen in den Abbn. 9-11 dimen-sionsbehaftet fir den Praktiker und in den Abbn. 12-14 in Prozenten

darge-stellt. Basis für die prozentuale Darstel-lung ist immer das ,,Normschiff". Die

Er-rechnung erfolgte nach folgendem

Schema:

AP0 = (PDØ - P0) I P00 100 [%j

AP0 = Leistungsdifferenz in % = Wellenleistung ..Normschiff" Dx = Wellenleistung ..Normschiff" mit Wutst, bzw. Variante mit und ohne Wulst

In Alleinfahrt bei einer Wassertiefe von

h = 5m und einem Tiefgang T = 3,5 m

sind für den Zylinderwulst bis zu PD =

5% Minderleistung (70kW) bei V =

16km/h erzielbar (Abb. 9), bzw. 30%

(40kW) hei V = 8km/h. Mit zunehmen-der Geschwindigkeit wird die Einsparung geringer, und zwar fast linear abfallend bis auf5% bei V = 17km/h (Abb. 12).

Die Wulstvariante III schneidet nicht so

gut ab, hier ist eine Leistungsersparnis von 5-10 kW über den ganzen nutzbaren Geschwindigkeitshereich meßbar. Prozen-tual sind das etwa 15 % weniger Leistung bei V = 8km/h fallend auf O % bei V = 17 km/h. Die fast gleiche Wellenleistung wie am ,Normschiff" wird aber hier aus-geglichen durch die zusätzliche Wasser-verdrängung von ca. 36m3.

Beim Schubverband kehren sich die

Verhältnisse um. Hier ist die Wulstvarian-te Ill eindeutig besser als der Zylinder-wulst. Die Leistungseinsparung reicht von APD = 24% (40kW) bei V = 8km/h bis ZU LP = 5% (150 kW) bei V = 15 km/h (Abb. 9). Der Zylinderwulst hat praktisch keine Vorteile beim schiebenden Schiff.

Die guten Ergebnisse der Variante LII

können auf den ,.Sperreffekt" am Boden an der Koppelstelle zurückzuführen sein.

Hier wird ein Teil der Bodenströmung

des Leichters ungehindert weitergeführt,

kommt an der Koppelstelle also nicht

nach oben. Dies ist auch in den Wellen-bildern der Widerstandsversuche deutlich sichtbar (Fotoreihe 2). Das in der Kop-pelstelle vor dem ,Normschiff"

aufquel-lende Heckwasser des Leichters wird

durch die Wulstvariante III erheblich re-duziert.

Für die Wassertiefe h = 5 m bei einem Tiefgang von T= 2,5m, dem .,Container-tiefgang", sind keine Leistungseinsparun-gen gemessen worden. Im GeLeistungseinsparun-genteil, bei der Variante Ill muß mit einem

Mehrbe-darf von ca. 55kW bei V = 17km/h

ge-rechnet werden (Abb. 10). Die zu erwar- Abb. 15: Fotoreihe I: Bugwellenbild am Motorgüterschiff

tende Mehrleistung beträgt etwa 35 % bei Versuchsart: Widerstand VorschifT-Nr.: 1378

V = 8km/h, fallend auf etwa 7% bei V = y = 17,2S [kmlhJ, h = 5,0 Im], T = 3,5 1ml

bw/ZIB - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen - Nr. 2 - April 1990 Wulstform ohne Zylinder

mit Zylinder

Variante I

Variante Il

Variante III

Wulstform ohne Zylinder

mit Zylinder

Variante I

Variante II

Variante HI

Abb. 16: Fotoreihe 2: Bugwellenbild am Motorgüterschiff Versuchsart: Widerstand Vorschiff-Nr.: 137$

y 17,28 1km/h], h = 5.0 Im], T = 3,5 1ml im Verband mit El1-I.eichler

18 km/h. Beim Zylinderwuist ¡st praktisch der gleiche Leistungsbedarf wie für das ..Normschiff" nötig. Es zeigt sich deutlich, daß die Vorschiffsform für den Tiefgang

T = 2,5m schon so optimal ist, so daß auch durch einen Bugwulst keine

Lei-stungseinsparungen mehr erzielt werden können, sondern sogar schlechtere Ergeb-nisse vorliegen.

Im Schubbetrieb mit vorgesetztem

Leichter wird mit dem Zylinderwulst un-erwarteterweise eine Mehrleistung (linear ansteigend) bis zu 35kW bei V = 16km/h (Abb. 10) benötigt. Die Verschlechterung beträgt im Mittel etwa 3% (Abb. 13). Le-diglich die Variante III zeigt eine, wenn auch stark zurückgegangene, Leistungsab-nahme von 35kW bei V = 15 km/h.

Ober-halb V 16km/h ist eine rapide

Ver-schlechterung mit einer Mehrleistung von 55kW vorhanden. Die maximale Einspa-rung beträgt ca. 8% unterhalb einer Ge-schwindigkeit von V = 16.5 km/h.

Bei extremem Flachwasser von h =

3.Sm und bei einem Tiefgang T = 2,5m

werden die Ergebnisse des wuistlosen

Schiffes durch Anbau des Wuistes in allen Fällen verschlechtert. Wzihrend der Zylin-derwuist mit einem Mehrleistungsbedarf

von ca. 15kW noch tragbar erscheint.

steigt der Mehraufwand für die Variante III bis zu 80kW bei V = 14km/h an. Im Mittel liegt der Mehrbedarf an Leistung bei etwa 17%. Mit vorgesetztem Leichter ist heim Zylinderwulst ebenfalls ein er-höhter Leistungsbedarf vorhanden. Hier muß mit bis zu 70kW Mehrleistung bei V = 13 km/h gerechnet werden (Abb. 11).

Die Variante III hat im Schubbetrieb

die besten Ergebnisse auf allen bis jetzt

untersuchten Wassertiefenverhältnissen

aufzuweisen. Die Leistungsabnahme

steigt progressiv auf bis zu 160 kW hei ei-ner Geschwindigkeit von V = 13,5 km/h

an. Die Einsparung im gesamten

Ge-schwindigkeitsbereich und einer

Wasser-tiefe von h = 3,5m beträgt zwischen

10-17%. Auch hier ist der teilweise

glat-tere Ubergang vom Leichterheck zum

Vorschiff an der Koppelstelle vorteilhaft. Absolut unbefriedigend sind aber die Re-sultate bei Alleinfahrt auf dieser Wasser-tiefe, gerade hier bei extremem Flachwas-ser sind wesentliche Leistungseinsparun-gen erwartet worden.

5. Zusammenfassung

Am Modell eines großen Binnenmotor-güterschiffes wurde überprüft. ob durch

den Anbau eines Bugwulstes ähnliche

Leistungseinsparungen erzielbar sind, wie sie an Seeschiffen gemessen wurden. Das

Einsatzgebiet von Binnenschiffen ist in

der Regel gekennzeichnet durch flaches Wasser und begrenzte Fahrwasserbreiten. Bei den im Binnenschiffbau üblichen Breiten-/Tiefgangs-Verhältnissen von h/T = 3,5 bis 5 können die im Schiffbau be-währten Wulstformen und deren Anord-nungen nicht unverändert übernommen werden.

Bei der Formgebung und Konstruktion der Bugwülste waren einige Einschrän-kungen zu beachten. So dürfen z. B. die

Wulstformen nicht über die Projektion der Decksfläche hinausragen. Das An-und Ablegen, die Ein- An-und Ausfahrt an

Schleusen und vor allem das Schieben von

Leichtem muß ohne Umbau derselben

möglich sein.

Verschiedene Wulstformen wurden ent-worfen, darunter als Einfachhauform der

Zylinderwulst. In Widerstandsversuchen

wurde die Wirksamkeit der Bugwülste

überprüft.

Die Ergebnisse zeigen, daß hei Allein-fahrt des Motorgüterschiffes der Zylinder-wuist allen anderen Wulstformen

überle-gen ist und der Widerstand bis zu 20%

geringer werden kann. Bei den anderen Wulstformen war der Widerstand

eben-falls geringer, die Einsparung lag aber

deutlich niedriger als beim Zylinderwuist. Im Schiehebetrieb mit vorgesetztem

Leichter war mit weitem Abstand die

Wulstvariante III die beste. Bis zu 22 % weniger Widerstand wurden gemessen.

Hier kann aber nicht mehr von einem

Wulsteffekt gesprochen werden. Die bes-sere Abdeckung des stumpfen

Leichter-hecks durch die Wulstform am Boden

führte zu einem günstigeren Strömungs-verlauf an der Koppeistelle. Ahnlich gute Resultate waren auch bei geringeren Was-sertiefen erzielbar. Der Wulsteffekt wur-de darüber hinaus durch Propulsionsver-suche mit zusätzlicher Aufmessung der Wellenfelder und der Umströmungsge-schwindigkeiten untersucht. Die

gemesse-nen Widerstandsänderungen waren bei

den Propulsionsversuche n in fast gleicher Höhe als Leistungsänderungen nachweis-bar. Die Aufmessungen der Wellenfelder und der Geschwindigkeiten konnten we-nig bis keinen Aufschluß über den Wul-steffekt ergeben.

Die hier zum ersten Male in größerem Umfang durchgeführten Messungen an

Bugwülsten haben mehr Fragen aufge.

worfen, als Antworten geben können. Es ist zu wünschen, daß durch weitere Un-tersuchungen eine Optimierung der unter-daß die Ergebnisse auch auf andere Bin-suchten Bugwulstformen möglich ist, so

'si

nenschifistypen übertragen werden

können.

Abschließend ist festzuhalten, daß trotz der ungenügenden Erklärung des

Wulst-effektes ein Einsatz an Binnenschiffen I

durchaus sinnvoll erscheint, da wesentli- '

che Leistungseinsparungen möglich sind. 2

30 6. Symbolverzeichnis

L0 (L) (m) Schiffslïnge zwischen den Loten

L (m) Schiffslänge inder Wasserlinie

B5 (n) Breite auf Spanien

T (n) Tiefgang

h (m) Wassertiefe V5(V) (km/h) Schiffsgeschwindigkeit

D (kW) Propellerdrehleistung allgemein PDO (kW) Propellerdrehleistung ,.Normschiff" LPD (kW) Leistungsdifferenz hez, auf .,Normschiff"

3,L. _{(in3) Verdrängungsvolumen}

B

(')

Trimm

z,< (cm) Absenkung

D (m) Propellerdurchmesser

AE/A0 (%) Verhäliniswert Flügelfläche/Diskflàche PfD _(-) Steigungsverhältnis Propeller

Z _(-) Flügelzahl Propeler

n (1/mm) Propellerdrehzahl

P0tkWt Abb. 11: Leistungsdifferenzen bezogen auf die Geschwindigkeit

M 1378(1380) + (75l, h = 3,5 m, T = 2,5 w 30 O P0 t 30 OP0 0/ui 3t 2C 3

bwIZfB - Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen - Nr.2 April1990

10 Abb. 12: Leistungsdifferenzen in % M 1378 (1380) + (751), h = 5,0 m, T = 3,5 m Abb.13: Leistungsdifferenzen in %, M 1378 (1380) + (751), h = 5,0 m, T = 2,5 m Abb. 14: Lreistungsditlerenzen in0/,, M 1378 (1380) + (751), h = 3,5m, T =2,5m rn/hi M 1378 nr, Zylinder-Wolot M 1378 n,. Wulst-Vurinte Ill M 1378 nr. Zylinder-Wulst Elib M 1378 nr. Wrrlut-Vuriunte I HEI Ib - M 1380 ohnu WrrIut - M 1380 n,. Zylinder-WrrIut - M 1380 n,. WuIt-Vir,tr, I M 1378 n,. Zylrnder-WuI'rt M 1378 rn WoIOt-VrnHante III <0 M 1378 n,. Zylinder-WrrIst + EIIb joch Null -Vurinr,te lII+EIIb - M 1378 nr. Zylirrder-Wrrlot iproktisch Null AM 1318 n,. Wulut-Vo,'iunte Ill r-Wulst -r Ellb Oriente Ill-rElIb M 1318 nr. Zylirrdnr-WuInt M 1378 n,. WuI'rt-V,'iontn III <0 M 1370 n,. Zylinder-Wolot * Elib M 1378 n,. Wulut-Veriente IlI*EIlb - M 1380 ohnn W+Ist .M 1380 n. Zylinder-Wulot -M 1380 n,. WuIst-Verier,te III /hJ er- W+ lot Verin,rte III /51 r- Wo Ist oriente III rn/hi 79 . r - M 1378 n, <IV - -- M 1380 ohrrn Wul O--- M 1380 n. Zylinr M 1380 nr. Wulot-n io 12 -1

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200 150 100 so 50 100 ÊoPt%i 30 20 's 10 10 20

7. Literaturverzeichnung

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Koehlers-Verlagsges. GmbH. Herford,