2 NOV. 1984
ARCHIE
11111..1.6,,
Vergleichende Messungen der induzierten
Geschwindigkeiten im Propellerzustrom
vor-freifahrenden und am Schiff angeordneten
Propellern in Diisen
Dip1.-Ing. G. Luthra
223. Mittellung der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V., Duisburg Institut an der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule, Aachen
Mitglied der Arbeltsgemeinschaft IndustrieIler Forschungsvereinigungene.V., Koh
Sonderciruck aus der Fachzeitschrift HANSA" 121. Jahrgang Nr, 18 1984
Lab.
v.
Scheepsbouwitunde
Technische Hogeschool
Delft
Vergleichende Messungen der induzierten
Geschwindigkeiten im Propellerzustrom vor
freifahrenden und am Schiff angeordneten
Propellern in Diisen
Dipl.-Ing. G. Luth ra
223. Mitteilung der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V.,
Duisburg1)2)3)
This paper presents the results of flow measurements in the nozzle opening of ducted propellers operating in both open and behind conditions. The open-water test measureniente Silo* the propeller induced velocities in nozzle open-.
ing differ from the results from conventional propeller measurements. It is shown that both can be correlated to the induced velocity calculated from momentum theory. This correlation is expressed as a function of a modified
advance coefficient which enables the results of propellers with a wide range of pitch/diameter ratios to collapse into a single curve This approach gives an
acaurate estimate of the effective speed of advance and/or the effective wake fraction of ducted propellers operating in the behind condition using the pro-peller thrust identity to interpret the open water propro-peller curves.
Einleitung
Der nutzbringenzle Anwendungs-bereich von Propellerdiisen als
tel zur Erhohung der effektiven
Schubkraft und damit zur Ener=
gleeinsparung ist groBer, aLs es die de.rzeitige Verbteitung dieser Pro-pulsionsanlage im Schittbau erken-nen lal3t. Diisen werden tattier vor-Institut an der Rheinisch-Westfalisdien
Technischen Hochichule Aachen.
Mitglied der Arbeitigeineinschaft Indu-strieller Porschungsverehtigungen e.V, Kaln. Die Arbeitsgemeinschaft _hat der
Versuabtanstalt far Bbin- enschiffbau e.V. auf deren Antrag in dankenswerter Weise
die Durchfahrung des
Versuclispro-gramms zum oben_genannteis Melia er-Moglicht unai das Vorhaben ans Mitten des Bundesrninisteriums far Wzrtschaft gefordert.
wiegend auf solchen Schifferi
ange-ordnet, bei denen der
Schubbela-stungsgrad hohe, und infolgedessen
der PropuLsionsgategrad von Anbe-girua niedrige Werte aufweist. In
vie-Ian anderen Fallen, in denen
ge-ringere Schubbela.stungen vorliegen, die Dizs' e aber dennoch Schubvortei-le bringen warde, wird these nicht in Betracht gezogen, weal die zur Beur-teilung notwendigen Unterlagen marsparlich vorhanden sind. Vor allem fehle.n die Kenntnisse fiber die Zu-Der ausfahrliche Bericht 1068 kann von der Versuchsnnstalt far Binnenschiffbiu e.V. gegen Erstattung der Kopierkosten
bezogen werden. Eine Kurzfassung win--de in engl. Sprache ant win--dem SNAME Pro-pellers '84 Symposium in Virginia Beach,
Virginia/USA, 15116. Mai 1984, vorge-tragen.
stromverhaltnisse am Diisenpro-peller.
Die VBD hat in den vergangenen Jahren auf der einen Seite die Nach-stromverhaltnisse an verschiedenen Binnenschiffstypen und Schubboo-ten ohne Dilse untersucht([l und 2]
sowie Literaturangaben dort) und auf der anderen Seite eine Reihe von Versuchen durchgefiihrt, die sich mit der Weiterentwicklung von Diisen in
bezug auf Wirkungsgrad,
Ruck-wartseigenschaften, Erhohung der
Betriebssicherheit u. a. befaBten [3
- und 4]. In Ankniipfung an diese
Ver-suche sind beim vorliegenden
Vor-haben Geschwindigkeitsf elder in der Diisentiffnung in Freifahrtversuchen und am Schiff bei gleichzeitiger
Mes-sung der Schub- und Dreiunomen-tenwerte aufgemessen worden, urn die Beeinflussung des Nachstroms
durch die Dilse zu ermitteln.
Der effektive Nachstrom bzw. die
effektive Zustromgeschwindigkeit
wird ilblicherweise aus dem V,gleich der im Propulsionsversuch er-mittelten KT- und Ke-Werte mit den
im Freifahrtversuch gemessenen
PropellerkenngroBen unter
Annah-me der Schub- bzw. MoAnnah-menteniden-
Momenteniden-titat errechnet.
In der Versuchsteehnik wird
vor-wiegend die Methode der Schub-identitat benutzt. Sie fiihrt bei
dii-senlosen Propellem im allgemeinen zu adaquaten Ergebnissen_ Fiir den Fall des Diisenpropellers verursacht
diese Methode Schwierigkeiten, mid zwar auch dann, wenn das Freifahrt-diagramm des
Diisenpropellersy-stems vorliegt. Im Propulsionsver-such mit Diisenpropellern wird der Diisenschub wegen des dafilr erfor-derlichen hohen Aufwands nur
sel-ten gemessen. Dieser beeinfluBt den Propellerschub in erheblichem MaBe
mid wird selbst vom Nachstromfeld
des Schiffes mid von der Art der Dii-senbefestigung am Schiff beeinfluBt, so daB der Vergleich der fiir den
Dil-senpropeller irn Freifahrtversuch
mid hinter dem Srhiffsmodell
erhal-tenen Schubbeiwerte meistens zu
keinem befriedigenden Ergebnis
fiihrt.
DefinitionsgemaB laBt sich das
ef-fektive Zustromfeld zum Propeller aLs das Geschwindigkeitsfeicl
be-zeichnen, das erhalten wird, wenn
von dem sich bei arbeitendem
Pro-peller ausbildenden Geschwindig-keitsfeld Vp die vom Propeller
indu-zierten Geschwindigkeiten
abge-zogen werden. Da die letzteren
sich nicht gemessen werden kOnnen, erscheint es zweckmaBig, mit Vp zu
arbeiten, woraus dann die effektive
Zustromgeschwindigkeit des Diisen-propellers VAD mit Hilfe des
Impuls-satzes angenahert ermittelt werden
kann.
In Anlehnung hierauf ist in [6] eine
Untersuchung durchgefiihrt worden. Hierbei wurden in Modellversuchen
mit Ka-Propellern in einem axialen Zylinder in Freifahrtversuchen die Geschwindigkeiten im Zylinder
je-weils vor dem arbeitenden Propeller
Vp gemessen mid die
Propeller-schub- und Momentenbeiwerte KTpmid KQ ilber der Fortschrittsziffer
Jp= Vp/nD aufgetragen, urn aus dem
Vergleich mit K2.,-Werten des
Pro-pulsionsversuchs miter Annahme
von Schubidentitat die Vp-Werte in
der Diise am Schiff und damit die ef-fektive Zustromgeschwindigkeit des
Diisenpropellers VAD zu ermitteln.
Der axiale Zylinder ist em n
unzurei-chender Ersatz fiir eine Profildiise und kann daher kaum oder nur
teil-weise zum
gewiinschten Erfolgfiihren. VAN AxiLlZustreen neschwindigknit in dm. Dunn 1.5 I tinnebenel 1.0 1.5 FortschntIspadwindiOeitV Wei 1 Geschwindigkeitsverhiltnisse;
der Dime ohne Propeller
Frelfahrtver-such
Im vorliegenden Fall sind dagegen die GeschWindigkeiten Vp in der gleichen Diise gemessen worden, die spater auch am Schiffsmodell tinter-sucht wurde. In weitergehender
uswertung sind die gernessenen
Geschwindigkeiten mit den iaach derStrahltheorie rechnerisch ermittel-ten Werermittel-ten verglichen worden, urn Aussagen iiber mogliche
Korrela-tionsfunktionen zu gewinnen, mit deren Hilfe der effektive Nachstrom
des Diisenpropellers aus dem
Frei-fahrt-Diagrarnm ermittelt werden karm.
Modellversuche
Die Versuche wurden mit
insge-samt fiinf Propellern in der VBD-Diise (s. Tabelle 1) durchgefiihrt. Es
wurden die gleichen
Propeller-Dii-sen-Kombinationen erst im
Frei-fahrtversuch und dann hinter einem 1-Schrauben-Seeschiff bzw. einem
2-Schrauben-Schubboot mit
Tun-nelanordnung untersticht
Die Aufmessung der Zustromge-schwindigkeiten in der Diise bei
ar-beitendem Propeller, sowohl in
Frei-fahrtversuchen als auch hinter dem Schiffsmodell, wurde mittels
Zylin-derstaurohr von 6 mm AuBendurch-messer vorgenommen. Gemessen
mrurden die ortlichen horizontalen Geschwindigkeiten in den Schnitt-punkten eines gedachten, netzartig
verteilten quadratischen Gitters in einer Ebene im Abstand von 0,2 x D
vor dem Propeller. Die quadratische
Teilung des MeBgitters wurde mit 10 mm Abstand zwischen den MeB-ptmkten gewahlt.
Neben den Geschwindigkeitsmes-sungen in der Dilse am Modell
wur-den rnit dem System Schiff/Diise/ Propeller 'Ober- mid
Unterlaitversu-che gefahren. Hierfiir wurde die
. Propellerdrehzahl konstantgehalten. Durch schrittweise Anderung der Schleppgeschwindigkeit, ahnlich wieim Propellerfreifahrtversuch,
korm-te der Belastungsgrad des Propellers und damit auch die Fortschrittsziffer
verandert werden.
Versuchsergebnisse
Freifahrtversuche
Die ortlichen Geschwindigkeiten in der Diise im Freifahrtversuch
oh-ne und mit Propeller wurden aus Symmetriegriinden jeweils Mir in
ei-nem Quadranten bei mehreren Fort-schrittsziffem gemessen mid sind in
Tabellenform im ausfiihrlichen
VBD-Bericht wiedergegeben: Bild 1 zeigt den jeweiligen
wert der nominellen Geschwindig-keit in der Diise -tux) aLs Funktion
der Wagen- bzw. der Fortschrittsge-schwindigkeit V. Der Verlauf ist praktisch linear. Die Auftragung gilt fin. die MeBebene, deren Querschnitt
etwas groBer ist als der der
Propel-lerebene. Unter Berilcksichtigung
der. Querschnittsverhalthisse kann
man daher davon ausgehen, ciaB die
mittlere nominelle Geschwindigkeit
in der Propellerebene praktisch
identisch ist mit der
Fortschrittsge-schwindigkeit der Diise (VAM) = V).
Die horizontalen
Geschwindig-keitsvektoren in der Duse rnit ,arbef-tendem Propeller im Freifalutver-such werden am Beispiel des
Propel-lers 176r, der far die Erorterung der
weiteren Ergebnisse bier - zugrunde
gelegt worden ist, in Tabelle 1
wie-dergegeben. Diese zeigt zugleich ei-ne Skizze der Versuchsanordnung.
In Bild 2 sind die Freifahrtergeb-nisse als Schub- mid
Momentenbei-werte KT bzw. KQ iiber der
Fort-schrittsziffer J grafisch dargestellt, wahrend die
Propellerschubbeiwer-te KTp fiber der Fortschrittsziffer Jp,
gebildet aus den gonessenen Vpo-Werten, rechts als MeBpunkte ge-zeigt werden: Die Verbindtmgslinie
durch die MeBpunkte zeigt einen
c"-formigen, d. h. zweidetitigen
Verlauf.
F
Da die
nominelleZustrOnage-schwindigkeit in der Diise im
'Frei-fahrtversuch VAD0 mit der Fort-schrittsgeschwindigkeit der D'Use V praktisch identisch und damit
be-kannt 1st, wurde in weitergehender
Auswertung der Versuch
0184, _e±
36 7
I.+
T
I\
1:71' , 0,1 OA 0.1 U 0.1 0.4 U a.s al a, J. Vb.*Bild 2 Praia:rivers-0th Propeller-Dusen- system
mit Propeller P 176r, 0= ISO mm, P/D = 1,0
Drehzatif ",' n Ion um
Propeller 176 r
Diise 184
3
".,11
a = Richtung (+) von Stbd.; (-) von BB
Tabelle I Horizontale Anstromrichtung mid -gescliwindigkeit,
Freifahrtgeschwindigkeit V = 0,9 nz/s,, .1 1E F 4. 4 a 4 L :5 6-nip t-7 8 9 10 KTpaber Jp ma $.1p aus Messungen und Serechnung
Serechnung = 4-v4
[i
(-111.7:127T.A6 )1Messungen bei n =12.5 sec-I
16.67 sec 20,8 sec-I j4Ccl\ICv tirnr bent A us 11.11 OAS 0.1 4 A. II
-der gemessenen Vpo-Werte von den welt hinter der Propellerebene
mit Hilfe des Impulssatzes
ermittel-ten Vp-Werermittel-ten näher zu untergu-
v (- 1+
+ ctp),Chen.
mit V = VAD0
Geht man von der Impulsgleichung Tp
der einfachen Strahltheorie aus, so mad Grp
-isi die induzierte Geschwindigkeit p/2 V2. AO
1 2 3 4 5 6 7 8 A V) +4 +3 +2 V) 2.213 2.248 2.237 a) +6 +5 +5 +3 + 2 V) 2.179 2.271 2.282 2.284 2258 +7 +7 +6 +5 +4 #2 V) 2.152 2.261 2.299 2294 2.273 2.254 +8 +7 +6 +5 +4 +2 V) 2.273 2.269 2.306 2274 2248 2.248 a) +8 +9 +8 +6 +5 +3 +2 V) 2.226 2.313 2.291 2.295 2.265 2.229 2240 a) +9 +9 +7 +5 +5 +2 0 V) 2.310 2.336 2.279 2.281 2.261 2.209 2.244 a) +14 +10 +9 +7 +5 +3 +1
-5
V) 1.998 2.330 2.317 2.270 2.259 2.231 2.223 2.275 a) + +10 +9 +7 +5 +4-1
V) 2.249 2.371 2.322 2.279 2.249 2.234 2.208 +7 +10 +.9 +7 +5 +3 - 3 ' V) 2.343 2.394 2.333 2.284 2.247 2209 2.189 9_ 10 +1 0 2.186 2.161 +1 1 2266 2.204 +1-1
2.277 2.220 +1-1
2245 2.218 I. +1 0 2.240 2.217 +1 0 2.246 2.223-1
-1
2.273 2.255%Gus Messungen bei Prop. 175r 176r 141 r 0,611.4691-1.01 Cw MWIC; 0.7 0.2 0.3 0.4 05 06 it VAIL n-DP/0
Bild 3 Vergleich zwischen den gemessenen
und den berechneten Geschwindigkeiten bet
arbeltendem Propeller in der Diise 184
--Preifahrtversuch
Da sie am Ort des Propellers die Halfte dieses Werts erreicht, ergibt
siCh die Geschwindigkeit in der Diise
ZU
= V [1 + 0,5 (- 1 + 1 ]
In Bild 3 wird filr drei Propeller
und insgesarnt zehn Fahrstufen, bei
denen jeweils das Geschwindig-keitsfeld gemessen wurde, das
Ver-haltnis'Q1,/V3,aLs Funktion der
Fort-schrittsziffer gezeigt. Da der
Ar-beitsbereich des Propellers mit zu-nehmendem P/D-Verhaltnis groBer
wird, 1st /tier eine modifizierte
Fort-schrittsziffer J* eingefiihrt worden, urn einen unrnittelbaren Vergleich zwischen den drei Propellern zu
er-moglichen:
V
v
J*
-n DP/D
n - PEs zeigt sich, daB mit der Einfiih-rung von J* eine gemeinsame
funk-tionelle Abhangigkeit der
Vp/Vp-Werte abgeleitet werden kann. Sie wird bier als K-Korrektur
bezeich-net. Darnit 1st es moglich, aus den im
Freifalartversuch mit Propellerdil-sensystemen erhaltenen Propeller-schubwerten Tp und
Fortschrittsge-schwindigkeiten V bzw.VAD0die
zu-gehorigen Vp-Werte iiber den
gan-zen Fortschrittsbereich zu
errech-nen und die Propellerschubbeiwerte KTp in einem erweiterten
Freffahrt-Diagramm iiber
4
= Vp/n-Daufzu-tragen. In Bild 2 rechts wird die ent-sprechende Auftragung
(durchgezo-gene Kurve) gezeigt.
Diese Art der Auftragung dient dann
zuna Vergleich mit den im Propul-sionsversuch erhaltenen Krp-Wer-ten, urn die jeweilige
Fortschrittszif-fer
4
und daraus die sich beiarbei-tendem Propeller in der Diise am
9.1 43 0.3 04 05 0.i 9.7 6.5 0.7S 6.5 0.113 094
j
n D n.D
Mid 4 Vergleich der am Schiff gernessenen Geschwindigkeiten und Schubwerte mit denen ens dem Freifabrtversuch
Schiffsmodell ausbildende
Ge-schwindigkeit Vp unter Annahme
der Schubidentitat zu ermitteln. Die Bestimmung des effektiven
Nach-stroms bzw. der effektiven
Zustrom-geschvvindigkeit des
Diisenpropel-lers VAD kann danach mit Hilfe der
Impulsgleichung und der K-Korrek-tur in Bild 3 durch iterative
Berech-ntmg vorgenommen werden:
0,25 . Tp VAD = K Vp
p/2 Ao - K Vp Im AnschluJ3 an die Ergebnisse der Propulsionsversuche sind die dort
gemessenen Geschwindigkeiten den
in ahnlicher Weise berechneten
Wer-ten vergleichend gegeniibergestellt worden. Die tYbereinstimmung 1st
0.1 9.6 0.7 6.0 0.9 0.7 075 ft US 091
ji,, .1FL
o-D
Bild 5 Vergieich der am Schiff gemessenen Geschwindigkeiten und Schubwerte mit denen sus dem Frelfahrtversuch
4
Modell des Seeschiffes 1156
Propeller 176 r
Diise 184
Ktp Ober Jp
Modell des Schubboots 1183
Propeller 186r
Diise 193
K.r iiber Jp
gut und zeigt.auch dort den zweideu-tigen Verlauf der
Propellerschubbei-werte K77iiber
4
(gebildet aus dengemessenen Geschwindigkeiten Vps
s. Bilder 4 und 5) im ersten Drihel
des Arbeitsbereichs des Propellers. Letzteres entspricht den sehr
nen Fortschrittsziffem bzw. sehr
ho-hen Schubbelasttmgen und 1st der
Bereich, in dem die groBten
Abwei-chungen zwischen dem Propeller-schub des Diisenpropellers int
Frei-fahrtversuch und am Schiff
yorkom-men, die vorteilhafte ...Anwendung
der Diise aber eindeutig gegeben 1st.
Filr die Analyse der
Propulsions-kenngroBen und damit filr die Beur-teilung der Diisenvorteile 1st der
Be-reich der rnittleren
Schtibbelastun-gen von groBter Bedeutung. Hierfiir
![ n Pm I 1250 , 125 0 I-- 965 16,67 125 16,67 20,8 16,67 -n 1.0 0.8 0,7 0.6 0.5 0,4 0.2
scheint die KTp-Jp-Auftragung ge-eigneter zu sein als das bisher
che Freifahrt-Diagramm, weil der KTp-Verlauf fiber J in solchem
Dia-gramm sehr viel flacher 1st, so daB auch geringere Abweichungen
zwi-schen Krp in Freifaiut und in
Pro-pulsion zu erheblichen Fehlern
fiih-ren konnen.
Propulsionsversuche
Die aus den Messungen ermittel-ten volumetrischen Mittelwerte der axialen Geschwindigkeiten im
Pro-pellerzustrom in der Diise am Schiff sind in Tabelle 2 angegeben.
Die KTp- und Jp-Werte aus diesen Messungen am Schiff sind jeweils fiir einen Propeller in den Bildern 4 und
5 rechts als MeBwerte eingetragen
und zeigen den Vergleich mit den Er-gebnissen der Freifahrtversuche. Fiir den Vergleichszweck sind das
jeweilige Freifahrt-Diagramm sowie die zugehorige KTp-Auftragung iiber
Jp hier iibernommen und als diinn
ausgezogene Linien erneut
eingetra-gen worden. Die 'Obereinstimmung
mit den Freifahrt-Ergebnissen ist mit Ausnahme der Messungen im Stand (Vs = 0) gut. Im Standversuch
sind die am Schiff gemessenen
Pro-pellerschubwerte in allen Fallen
hoher.
Die im Propulsionsversuch
ab-schlieBend vorgenommenen Mes-sungen im 'Ober- und
Unterlastzu-stand dienen der Uberpriifung der
Ergebnisse. Die dabei gemessenen Propellerschubbeiwerte wurden un-ter Annahme der Schubidentitat mit
den KTp-Auftragungen der
Frei-fahrtversuche iiber J einerseits und iiber Jp andererseits verglichen und
daraus die effektiven Zustromge-schwindigkeiten der Diise am Schiff VAD ermittelt. Bild 6 zeigt den
Ver-haltniswert der effektiven
Zustrom-geschwinciigkeit VAD/Vs als Funk-tion der mit der
Schiffsgeschwinciig-keit gebildeten Fortschrittszi.ffer Js
= Vs/(n.D) für das Seeschiff. Die Ab-bildung enthalt auBerdem den
Volu-men-Mittelwert der nominellen
Zu-stromgeschwindigkeit in der
Propel-lerebene ohne Diise an diesem
Mo-dell.
Im Bereich des Betriebspunktes entsprechend Vs = 1,55 m/s und Js = 0,66 bis 0,75 sind die beiden
effekti-ven Zustromgeschwindigkeiten
gleich oder annahernd gleich. Erst
bei hoheren Propellerbelastungen
bzw. geringeren Fortschrittsziffern
zeigen sich groBer werdende
Abwei-chungen. Demnach lessen sich die
Stromungsverhaltnisse in diesem
Bereich weder fiber den Vergleich mit K,-J-Auftragung noch mit
KTp-Jp-Erweiterung des
Freifahrt-Dia-gramms genau erfassen. Die effekti-ve Zustromgeschwindigkeit in der Diise VAD ist wesentlich hoher als der nominelle Wert VA, was durch
die beschleunigende Wirkung der ise zu erklaren 1st. Tabelle 2 Vvs ner,-,r7r 1,1 10 0,9 0,7 0,6 ) .1 nnt VAD gerechnet
Beim Schubboot dagegen scheint
der Berechnungsweg iiber die er-weiterte K..-Jp-Auftragung etwas
giinstiger zu sein. Der Unterschied
zwischen VAD und dem nominellen
Wert VA in diesem Fall 1st jedoch
sehr viel geringer und deutet darauf, daB die Diise hier die durch die Tun-nelanordnung bereits erhohte Zu-stromung kaum mehr beschleunigt.
Dies 1st auch aus der Zuordnung des Diisenschubs am Schiff zu der Fortschrittsziffer im
Freifahrt-Dia-gramrn in den Bildern 4 und 5 zu
er-kennen. Dort 1st der in Uber- bzw. Unterlastversuchen gemessene
Dii-senschubbeiwert Kr der
Fortschrittsziffer J auigetragen. Die Fortschrittsziffer wui-de hierbei mit
der effektiven Zustromgeschwindig-keit VAD, wie sie iiber den Vergleich mit den K1,.-Jp-Auftragungen
er-mittelt wurde, berechnet.
Die Diisenschubbeiwerte KT, am Schubboot in Bild 5 fallen pragisch
zusammen mit der KT-Kurve aus
dem Freifahrtversuch. Die am See-schiff gemessenen Werte in Bild 4 dagegen zeigen keine Ubereinstim-mung. Eine Erklarung hierfiir laBt
sich nicht finden. Da zur
Diisen-schubmessung im Freifahrtversuch
und am Schiff die gleiche MeBwaage
nun Schulddatitut und aripl-aatann2Ung
0.1 0,2 0,3 0,4
Itild 6 Effektive Zustramgeschwindigkeiten
5 Modell 1156 Prop. 176 r 0,5 06 07 0.8 Nominelle VA /VS am Modell 0.5 n ,
knutuduntltbt und lib-lp-Autropung
benutzt wurde, ist die Moglichkeit eines MeBfehlers unwahrscheinlich, kann aber nicht vollkommen ausge-schlossen werden. Die beschleuni-gende Wirkung der Diise sowie die Unterschiede beziiglich der Zuord-nung des Diisenschubs zu der
Fort-schrittsziffer im Seeschiff und das
Fehlen dieser beiden Effekte im
Schubboot lassen vermuten, daB far
den Propeller und fiir die Diise even-tuell unterschiedliche Zustromge-schwindigkeiten in Betracht
kom-men. Setzt man fiir die Berechnung der Diisenfortschrittsziffer VA statt
VAD ein, so 1st eine Ubereinstimmung
der im Propulsionsversuch
gemesse-nen Diisenschubbeiwerte mit degemesse-nen des Freifahrtversuchs in der Auftra-gung iiber J festzustellen.
Zusammenfassung
Bei vorliegendem Vorhaben ist in mehreren Versuchsreihen das
jewel-lige Geschwindigkeitsfeld in der
Dii-sentiffnung bei arbeitendem
Propel-ler in Freifahrtversuchen und am
Schiffsmodell aufgemessen worden. Insgesamt wurden vier Propeller der
Wageninger B-Serie mit
unter-schiedlicher Steigung und em n Dil-senpropeller in der VBD-Diise un-tersucht. Als Schiffsvarianten wur-den je ein Modell eines
Einschrau-0,9
h
Mittelwert der gemessenen axialen Geschwindigkeiten im
Protielleitzustrom Vps und die Fortsehrittsziffer J. Seeschiff - M 1156 P 175r P 176r V n J.) Vps Jp Tp Vps
J.
T. [m/s] [sec-1) [-) (m/s) (-) [kg) [mIs] (--) [kg] 0 16,67 0 2,072 0,690 5,237 2,436 0.812 7,241 1,55 16,67 0,373 1,900 0,633 3,870 2,298 0,766 5,812 1,55 13,04 0,478 1,542 0,657 1,898-
-
-1,55 11,49 0,542-
-
1,647 0,797 2,100 Schubboot - M 1183 0 20,95 0 2,504 0,911 4,069 0,89 20,95 0,241 2,295 0,834 3,673 0,89 16,09 0,313 1,702 0,806 2,073ben-Seeschiffs und eines
Zwei-schrauben-Schubboots benutzt.
Zu-vor waren die jeweiligen nominellen
Nachstromfelder aufgemessen
wor-den.
Die gemessenen induzierten
Ge-schwindigkeiten lassen sich als
Funktion der nach der Strahltheorie rechnerisch ermittelten Werte wie-dergeben unci zeigen die Moglich-keit, den effektiven Nachstrom des Diisenpropellers am Schiff aus dem Freifahrt-Diagramm des betreffen-den Propeller-Diisen-Systems unter Annahme der Schubidentitat für
ei-nen breiteren Bereich des
Fort-schrittsgrads zu bestimmen.
Die effektive Zustromung des
Dii-senpropellers ist je nach seiner An-ordnungsvariante wesentlich hotter als der vergleichbare Wert des dii-senlosen Propellers und wird clamit
von der Hintersehiffsform starker
beeinfluBt, als bisher angenommen wurde. Der genaue Zusammenhang konnte wegen der geringen Anzahl der untersuchten Modelle nicht ge-'dart werden.
Ungeklart ist auch die Zuordnung
des Diisenschubs
zu den
Fort-schrittsziffern, die sich aus der
Aus-wertung ergeben. Die Ergebnisse lassen vermuten, daB fiir die
An-strorngeschwindigkeit der Diise bei
tunnelloscr Schiffsform em n wesent-lich niedrigerer Wert zugrunde zu
le-gen ist als die durch die Diise erhohte_
Anstromgeschwindigkeit des Pro-pellers, wie sie sich beim
Freifahrt-versuch ergibt.
Literaturverzeichnis
Luthra, G.: Untersuchung der Nach. stromverhaltnisse an einem
2-Schrauben-Binnenmotorgiiterschiff ;
Zeitschrift fiir Binnenschiffahrt und
WasserstraBen, Heft 11/1976
Luthrai G.: Untersuchung der
Nach-stromverhaltnisse an Drei- und
Vier-Sciarauben-Schubbooten; Hansa,
Heft 20/1979 und VBD-Druck 12/79
Schneekluth, H./Luthra, G.:
Weiter-entwicklung von Dilsensystemen
Flachwasserschiffe; Zeitschrift fur
Binnenschiffahrt und WasserstraBen,
Heft 3/1977
Heuser, H.Ii./Nussbaum, W.: Ent-wicklung eines Drisensystems fiir
hochbelastete Propeller an
flachge-henden volligen Schiffen; Schiff und Hafen, Heft 11/1982
Dickmann, H. J.: Beitrag zur Theorie optirnaler Diisenschrauben (Kortdii-sen); Jahrbuch der STG, Bd. 49/1955
van Manen, J. DiOosterveld, W. C.: Weitere Ergebnisse systematischer
Versuche mit Dfisenschrauben;
Schifftechnik, Bd. 20, Heft 101/1973
[7) Luthra, G.: Untersuchung der
Nach-stromverteilung clues im Verband schiebenden Schubboots in
Ponton-foirn; Schiff und Hafen, Heft 18/1974
Pohl, K. H.: Untersuchung übr norni-nellen und effe-ktiven NachStroth
der Propellerebene von
Einschrau-benschiffen; Schiffstechnik,1 Bd. 10,
Heft 50/1963
Gutsche, F.: Die Induktion der axia-len Strahlzusatzgeschwindigi,reiten in der Umgebung der Schraubenebene; Schiffstechnik, Bd. 5, 1955-56 (10) Luthra, G.: Untersuchung der
Ma13-nahmen zur Verbesserung der Be-triebssicherheit von
Dilsenpropel-lem; Schiff und Haien, Heft 6/1977
Luthra, G.: Einwirkung der ,
Ruder-profildicke und des Anstellwinkels in Vorausfaiart der an Schubbooten an-zubringenden Flankenruder auf
Sog-ziffer und Antriebsleistungsbedarf;
Schiff wad Hafen, Heft 10/1977,
Eng-lish translation: [14] 1
Schmidt-Stiebitz, H./Luthia, G./
Thiel, j.: Nachstromuntersuchung_im inhomogenen Nachstromfeld; Schiff and Haien, Heft 5/1970
(13) Latorre, il../Dunow, H: lmproVernent of River Towboat Propulsion;' Trans-lations of Selected German and
Rus-sian Technical Articles; Department of Naval Architecture and 'Marine
Engineering, University of Michigan
Report 243, Ann Arbor, Nov. 1981
[14] Latorre, R./Luth-ra, G./Tang, K: Im-provement of Inland Waterway
Ves-sel and Barge Tow Performance;
Translations of selected Chinese,
German and Russian Technical
Ar-ticles; Dept. of NA and ME, Universi-ty of Michigan Report No. 249, Ann
