Entwicklung eines düsensystems für hochbelastete propeller an flachgehenden, völligen schiffen

2 8 AU6. 1983

ARCHIEF

y. Scheepsbouwkunde

Technische Hogeschool

Dellt

Sonderdruck aus

S!hiff& Hafen

Heft 11/1982

Kommandobrücke

Entwicklung eines Düsensystems

für hochbelastete Propeller

an flachgehenden,

völligen Schiffen

Entwicklung eines Düsensystems

für hochbelastete Propeller

an flachgehenden, völligen

Schiffen*)

Prof. Dr.-Ing. H. Heuser, Obering. W. Nussbaum

208. Mitteilung der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V., Duisburg,

Institut an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen

Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln

Die zunehmende Tendenz bei Binnen- und

auch bei klemeren Seeschiffen für die

Kü-stenfahrt zu größeren Vöffigkeiten (Blockko-effizienten), speziell im Hinterschiffsbereich,

hat beim Einschrauber eme starke

Ver-schlechterung der Zuströmverhältnisse des

Wassers zum Propeller zur Folge.

Nachstrom-messungen an derartigen Fahrzeugen zeigen hohe Mittelwerte der Nachstromziffer, be-sonders aber auch sehr erhebliche Ungleich-förmigkeiten über den Weg eines Propeller-flügels während einer Umdrehung. Schwin-gungsanregungen (daraus resultierend

Lärmbelästigung) und

Wirkungsgradver-minderung sind in solchen Fällen unvermeid-lich. Die Eignung von Propellerdüsen zur

Be-hebung derartiger Mängel führt zu wachsen-der Anwendungsbreite über den traditionel-len Anwendungsbereich bei Schieppern und Schubbooten hinaus.

Forschungsarbeiten zur systematischen

Untersuchung und Weiterentwicklung von Propellerummantelungen an Schiffen liegen seit der Erfindung der Düse durch KORT in größerer Zahl vor (siehe Literaturangaben). Sie befassen sich weit überwiegend mit der Optimierung der

Längen-Durchmesser-Ver-hältnisse und der Profilformen von achssym-metrischen Vollringdüsen.

Fur flachgehende Frachtschiffe im

See-und Binnenbereich sind Forschungsarbeiten

der vorliegenden Art nicht bekannt. Ihre Not-wendigkeit hat sich erst in den letzten Jahren

ergeben, dadurch daß die Probleme der

Ver-knappung von Primärenergle umfassende

Anstrengungen zur Reduzierung des Bedarfs

an Antriebsleistung auch im Bereich der

Schiffahrt fordern.

Bei den Düsenringen werden Profilformen

verwendet, die entweder kontinuierlich sich ändernde Krümmungsradien aufweisen, wie

die der Luftfahrt entlehnten Profile, oder aber Einfachformen, bestehend aus geraden

Stük-ken und Kreisbögen. Die zugehörigen räum-lichen Elemente sind Zylinderstücke, Konen

und Ringe von Kreis- bzw. Halbkreisprofilen. Eine wichtige Kenngröße der Düsen ist der

sogenannte Öffnungswinkel und das

Ver-hältnis der Eintrittsöffnungsfläche zur Pro-pellerkreisfläche. Oft ist eine so große Ein-trittsfläche, wie sie hydrodynamisch

anzu-streben wäre, aus Raumgründen nicht zu

ver-) Kurzfassung des VBD-Berichtes Nr. 1029.

wirklichen. Besonders die Höhe ist auf den

Raum zwischen Kiel und Gillung einge-schränkt. Deshalb wird - in ganz seltenen

Fällen - die Düseneintrittsöffnung elliptisch

gehalten, wobeì der Breite nach weniger

Grenzen bestehen. Elliptische

Eintrittsöff-nungen sind vor allem dann hydrodynamisch besonders günstig, wenn die davor liegenden

Wasserlinien des Schiffsrumpfes große

Ein-laufwinkel besitzen.

Bei Düsen, die in der Mittschiffsebene

an-geordnet sind, z. B. bei Einschraubern,

wer-den die äußeren Teile - entsprechend dem dort niedrigeren Nachstrom - mit höherer

Geschwindigkeit angeströmt als die näher

zur Mittschiffsebene gelegenen Teile. Damit wird die Zirkulation lin seithchen Bereich er-höht. Dieser Zirkulationserhöhung durch

hö-here Anströmgeschwindigkeit steht bei Dü-sen zentralsymmetrischer Bauart im

seitli-chen Bereich eine Zirkulationsverkleinerung

durch Verkleinerung des örtlichen

Anstell-winkels infolge schiffsformbedingter

Schräg-anströmung entgegen. Die Anströmrichtung

von hinter üblichen Schiffsformen gelegenen Düsen besitzt eine zur Schiffsmitte gerichtete

Komponente, d.h., die Düse wird im

seith-chen Bereich nicht genau von vorn

ange-strömt.

Bei Düsen mit elliptischer, d.h. gegenüber der Rotationssymmetrie zu den Seiten

ver-breiterten Eintrittsöffnung, wird lin seitlichen Bereich die Zirkulation durch die höhere Ge-schwindigkeit vergrößert. Man erhält also

ei-ne weniger gleichförmige Zirkulation und auch einen ungleichförmigen Wirkungsgrad

für die einzelnen Sektoren. BETZ hat für den

einfachen Tragflügel nachgewiesen, daß zur Erzielung optimalen Gesamtwirkungsgrades

die Wirkungsgrade über die Tragflügelbreite

möglichst gleich sein sollten. Auch für

Dü-senringe sollte der Wirkungsgrad und die

Vortriebsverteilung auf allen Sektoren

mög-lichst gleich sein. Eine

Zirkulationsvergleich-mäßigung kann in begrenztem Umfang

durch eine Änderung der Profillänge erfol-gen. In den seithchen Bereichen sollten die Profile deshalb kürzer als in den mittleren

Sektoren werden. Es ist zu vermuten, daß die

Düse mit verbreitertem Einlauf gegenüber

den üblichen achssymmetrischen Formen

durch erhöhte Grenzschichtbeschleunigung die Zusatzwiderstände aus Ablösung an völ-ligen Einschrauber-Hinterschiffen weiter

re-duziert.

Eine Optimierung ist bisher allein

theore-tisch nicht mit hinreichender Genauigkeit

durchzuführen. Der Umfang des nur experi-mentell zu erledigenden Anteils ist beson-ders groß, da der Einfluß aus dem Tiefgang

der Schiffe und unterschiedlicher - auch

sehr geringer - Wassertiefen auf die richtige

Development of a Nozzle System for Heavily Loaded Propellers

on Shallow Draft Vessels of Full Form

The design of a nozzle with oval

cross-sec-tion at entrance, first suggested by the

De-partment of Naval Architecture, Ship Design

and Ship hydrodynamics at the Technical

University in Aachen, and subsequently

de-veloped further as Y-nozzle by the engineer-ing firm Becker in Hamburg, has been tested

in model and full scale measurements after

preliminary investigations in two cases

showed that a gain in propulsive power re-quirement could be expected.

Subsequent to open-water tests measure-ments on models of two inland vessels and one coaster, all with single-screw arrange-ment, were carried out. Apart from the for-ward opening angle the length to diameter

ratio of the nozzle was varied. In all cases the already known benefit of fitting ducts in sig-nificant savings in propulsive power could be

confirmed, which alone justifies the addition-al costs of such devices particularly under the present-day given conditions.

Moreover, and that was the real purpose of

the present Research and Development

pro-ject, considerable improvements were

ob-tained from the application of the principle of

wide nozzle. Apprehended disadvantages

such as a deterioration of crash stop

charac-teristics were not found to occur.

A part of the bollard pull and propulsion

measurements with the model of mv

EX-PRESS 74 could be verified by full scale mea-surements for which the owners put the

ves-sel at disposal prior to and after fitting

nozzles. The comparison shows good agree-ment, the deviations being in the magnitude

Grundprof il der Normdüse SP.n,,niM e 395 e BeispeI für Breitdüse

Wahl der Düsenabmessungen

herauszufiri-den ist. Insbesondere das optimale Verhältnis von Eintrittsöffnung mit großer Breite zu

Pro-pellerdurchmesser wird von diesen wech-selnden Randbedingungen stark mitbe-stimmt. Darüber hinaus wird der Verlauf der

Profilform über den Düsenumfang von

er-heblichem Einfluß sein.

Bei der Profilformgebung sind die

Herstel-lungsverfahren zu beachten. Eine besonders

günstige Möglichkeit, Kort-Düsen mit ovaler

Eintrittsöffnung und seitlich kürzeren Profi-len zu bauen, besteht für sogenannte Ein-fachform-Düsen, die aus zylindrischen und konischen Teilen bestehen und

zentralsym-metrisch um eine Achse angeordnet sind.

Dieses Prinzip wurde am Lehrstuhl für

Schiff-bau, Entwurf und Dynamik der RWTH

Aa-chen konzipiert. Einfachform-Düsen sind

nach diesem Prinzip soin der

Horizontairich-tung aufzuweiten, daß man die Düse

senk-recht zur Achse, kurz vor der Propellerebene

und in der vertikalen Achsenebene des Pro-pellers, aufschneidet und dann durch

Einset-zen von Keilstücken die Eintrittsöffnung

ver-größert. Die Eiritrittsöffnung besteht dann aus zwei Halbkreisflächen und dazwischen-liegender Rechteckfläche. Diese Bauweise

eröffnet auch die Möglichkeit, den

Düsenöff-nungswinkel in der Vertikalebene kleinerals

üblich auszuführen. Man kann damit z. B. bei einem gegebenen Verhältnis von

Eintrittsflä-che zu PropellerdiskfläEintrittsflä-che einen größeren Propellerdurchmesser unterbringen. Im

obe-ren Sektor hat ein kleiner

Profilöffnungswm-kel den weiteren Vorteil, daß der

Profilan-steliwinkel nicht zu groß wird, wenn die

Strö-mung dort eine, der Schiffsform entspre-chend, nach oben gerichtete Komponente

hat.

Diese Ausführungen treffen in erster Linie

auf Einschraubenschiffe zu (eine etwaige Verbesserung bei Zweischraubern wurde

Modellversuche

Breltdüsenausführung

Püse für M 1003

N 1,1

A 26.91

bisher nicht untersucht und ist nur in

Ausnah-mefällen zu erwarten). Vorversuche (Lit. 6

und 7) aus neuester Zeit zeigten, daß auf

An-hieb tatsächlich Leistungseinsparungen

er-reicht werden können. Sowohl am Modell nes Küstenmotorschiffes als auch an dem ei-nes Binnengroßmotorschiffes erwies sich die Breitdüse der Normalform als klar überlegen.

So konnte z.B. im einzelnen nachgewiesen werden, daß ein Leistungsmmderbedarf am

Küstenmotorschiff von 12% und am

Binnen-schiff von 9 bis io 0,Ç,, je nach Zusatz-Off-nungswinkel, erzielt wird. Als einzige Ein-schränkung wurde erkannt, daß die Werte

des Pfahizuges rückwärts - bedingt durch

den größeren Diffusorwmkel - ungünstiger werden als bei der Normaldüse. Es gilt also auch hier wieder, einen vertretbaren

Kom-promiß zu finden, denn die

Rückwärtseigen-schaften müssen hoch eingestuft werden, da sie bei Stoppmanövemn die Verkehrssicher-heit beeinflussen.

Das neuentwickelte Düsensystem wurde als Modell in zehn verschiedenen

Ausfüh-rungen angefertigt. Variiert wurden das Län-gen-Durchmesser-Verhältnis, der vordere

Offnungswinkel und das Konstruktionsprin-zip des Dilsenprofils: Die Düsen D 169 und D 171 haben das Profil der VBD-Standard-Ausführung, ihr

Längen-Durchmesser-Ver-hältnis L/D ist 0,65. Besonders

gekennzeich-net sind sie durch eine Basisplatte, die aus konstruktiven Gründen häufig dann

vorge-sehen wird, wenn eine Tiefgangsbegrenzung die Weiterführung des Profils im unteren Be-reich unmöglich macht. Die Modelle D 177, D 170, D 172 und D 173 sind sehr ähnlich auf-gebaut, es wurde lediglich statt der

Basisplat-te ein glatBasisplat-ter Profilabschnitt gewählt. Aus diesen Formen wiederum wurden D 174,

D 175 und D 176 abgeleitet, hier wurde das LI D auf 0,75 vergrößert. Einige Abweichungen von der Standard-Form weist Düse D 168 auf:

Angeregt durch die liberlegungen zu

Breit-düsenformen hat die Firma W. Becker, Ham-burg, u. a. Entwurf und Herstellung von

Pro-pelierummantelungen nach dem Prinzip der

KORT-Düse betreibt, eine eigene Konzeption

unter der Bezeichnung BECKER-Y-DUSE

entwickelt. Mit allen Modellen wurden

Frei-fahrten ausgeführt, vrgleichend dazu wurde auch der Propeller ohne Ummantelung

un-tersucht.

Die folgenden Abbildungen zeigen die

Än-derungen des gesamten

System-Wirkungs-grades (Propeller und Düse) im Vergleich

zum Wirkungsgrad des nicht ummañtelten

Propellers. Zunächst die Düsen mit Basisplat-te: Selbst in der Freifahrt ist hier noch ein

Ge-OES? Ali 0p5 0.0k 0ß3 0.02 ODI

winn durch das Breitdüsenprinzip gegenüber

der Normalausführung zu erkennen. Nicht eindeutig ist diese Tendenz bei der

Profilab-schnitts-Konstruktion mit L/D = 0.65. 0.07 OE06 0.04 0.03 0P2 0.0 0.0 0.0' 0.0 0.03 0ß2 0.01 0.08 o 769

'po.

7.L

Wiederum eine Staffelung im positiven

Sinn ergibt sich beim Längen-Durchmesser-Verhältnis von 0,75.

Es ist ersichthch, daß das Optimum fur ei-nen Düseneinsatz einheitlich bei Fortschritts-graden von 0,2 bis 0,22 liegt, die relative

Ver-besserung gegenüber dem freischlagenden

7UN '.1

-i.

u..-

Propeller beträgt hierbis zu 35% Die

Vortei-le verschwinden bei J = 0,5 (diese Bereichè dèr Fórtschrittsziffer sind selbstverständlich

nur gültig bei dem hier gewählten Steigungs-verhältnis des Propellers).

Vérsuche mit dem Modell vonMS EXPRESS74,

Die Schweizerische, Reederei & Neptun A.G., Basel, stellte eines threr Schiffe (L =

80m, B = 82m, T = 24m) zur Verfügung,

das nachträglich mit einer BECKER-Y-DUSE

ausgenistet wuìde. Im Rahmen eines

For-schungsvorhabéns des

Bundesverkehrsmini-sters wurden mit der EXPRESS 74 Pf

ahizug-und Propulsionsmessungen ausgeführt

(sie-he Ut. 6 und 7). Die Ergebnisse zeigen in

überzèugender Weise den mit der Propeller-ummantelung erzielten Gewinn Eine

Opti-mierung aus der Sicht des Breitdüsenprinzips

war jedoch wegen des damit verbundenèn

sehr hohen Aufwandes nicht rnöglich, sie blieb den vorliegenden Modellversuchen

vorbehalten. ás Modell wurde im Maßstab 1: 13,2 aùs Ho1 hergestéllt..

Propulsions- und Pfahlzugmessungen zei-gen auch.hier wieder einen sehr erheblichen

Lêistungsmiriderbedarf nach dem Anbau

ei-ner Düse.gegenüber dem Schiff mit

fréischia-gendemPropeUer Dies giltuneingeschränkt

für die Pfahlzugvèrsuche und für die

Propul-sionsmessungen auf 6 in Wassertief e,. die

Verbesserungen bleiben hier über den ge-samten untersuchten Bereich erhalten in

Größenordnungen von 20 bis 30%. Auf 3,5 in

Wassertief e sind diese Vorteile bei kleinen und mittleren Leistungén ähnlich gegeben,

peUerd,ii yOrOUS

I

h!ffi

Ix-Fp0

0d13

Versuche mit dem Modell eines Gróßmotorschiffes

teristisches Weilenbïld as, das zu einer

Be-hinderung der übngen Schiffährt führen

kann.

Die besten Resultate wurden on dr

Y-Düse mit 7,5 Grad Zusatz-Öffnungswinkel

erreicht, auch bei rückwärts schiagendem

Propeller sind noch VerbeSserunen zu ver-zeichnen. Die befürchteten Verluste durch den großen Diffusorwirikel traten nicht auf, so daß hinsichtlich der Stoppeigenschaften keinerlei Bedenken bestehen. Der Vergleich mit den naturgroßen Messungen zeigte gute

fbereinstinimung, die Abweichungen liegen

bei3%.

Als weiterés Untersuchungs-Objekt wurde

ein für zukünftige Neubauprojekte

geeigne-ter EntwUrf der VBD für den Cbergangsver-kehr von Binnenwasserstraßen auf Seegebie-te mit kleinem bis mittlerem Seegang

ausge-wählt. (L= 100m, B = 114m, T= 30m). Auch mit: diesem Modell wurden Propul-sions- und Pfahlzugmessungen ausgeführt. Die Auswertungen weisen einen Minderbé-darf an Antriebsleistung von mehr als 30% über den gesamten untersuchten

Geschwin-digkeitsbereich aus: Es wurden vier Breitdü-sen auf der Basis der VBD-Standard-Düse mit

variierten Zusatz-Öffnungswinkein bis 11,5 Grad getestet.

--Als für diese Hinterschiffsform optimal

er-wies sich die Düse mit 8,5 Grad

Zusatzöff-nungswinkel. Das Säulendiagramm zeigt,

daß bei der Vergleichsgeschwindigkeit 16

km/h sogar noch die Werte eines gleich

gro-ßen Zweischrauben-Schiffes, das ebenfalls mit - Düsen, jedoch herkömmlicher Bauart, ausgerüstet war, wesentlich unterschritten werden können.

Die Pfahlzugversuche mit VORAUS

arbei-tendem Propeller sind in der Aussage ihrer

Ergebnisse identisch mit-den

Propulsionsver-suchen; der Antrieb mit einer Düse mit8,5 Grad Zusatz-Offnungswinkel ist sogar um

über 40 % besser als ein freisclilagender Pro-peller und immerhin noch 12 % bésser als die

Anordnung mit einer Düsein

Nórmalausfüh-rung.

-Bei rückwärts schlagendeni Propeller sollte der Öffnungswinkel kléiner sein, die

Unter-schiede sind jedoch hier so gering daß keine zwingende Notwendigkeit zu einer Berück-sichtigung besteht. Außerdem erreicht der

Rückwärtszug mit 72%des Vorauszuges (bei

einer Strahlllächen-Bélastung von 440 kW! m2) einen guten Wert, auch bei diesem

Ent-wurf kann das Stoppvermögen als gesichert angesehen werden.

-Eine Beeinträchtigung der Pfahizugwerte

bei kleinerem Tief gang konnte nicht festge-stellt werden.

Versuche mjt dem Modell eines Küsten-Motorschiffes

Der Anbau von Düsen an das Heck von

Seeschiffen wurde (außer bei Schieppern) in der Vergangenheit nur selten realisiert. Dies liegt einmal dàran, daß diese Fahrzeuge, an-ders als normale Binnènfrachtschiffe, ihren

Betriebspunkt in einem

Geschwindigkeits-bereich haben können, in dem der

Wider-stand der Propelleruinmantelung den

zusätz-lichen Schub überwiegt. Zum anderen wird häufig ein nachtéiligés Verhalten im

See-gang befürchtet, dem jedoch durch

konstruk-tive Maßnahmen entgegengewirkt werden

kann. Es ist derSinndieses Tiles der Unter-suchungen, drñ Mehraufwand in Konstruk-tion und Fertigung die Vorteile bei Beschaf-fung und Betrieb der Maschinenanlage auch

für diese Schiff stypen gegenüberzustellen.

Für die Untersuchümgeh wurde ein Schifi

von 81,9 in Länge, 10,84 m Breite und 4,5 in

Tiefgang ausgesucht:

Um Entgegemhaliungeñ aus der Ì'ràxis

nachzukommèn, würde zuñächst erné Mög lichkeit untersucht, den Leistuiigsbedarf zU verbéssèm, ohne die SchiÍfsform zu verän-dem (Formvariatiomèn sind

erfahrungsge-mäß bei derartigen Fahrzeugen nur in

äu-ßerst begrenztem UmfaÉig möglich, da nicht

nur dieGrößè, sónderu auch die Form des

Laderäumes einzuhalten ist; außerdem müs-sen Vèrmessungsvorscbriften beachtet wer-den usw.). Dazu-wurde dasNachstromfeld in

der Propeilerebeñe aufgemessen. Aus den

entsprechenden Isotachen kann man

erken-nen, daß der Wert V,- sich im Verlauf der

Drehung eines Propeilerflügels relativ stark und schnell ändert, es kommen Werte zwi-schen 0,4 und 0,85 vör,

derflächenanteilmä-ßig gewichtete Mittelwert ist 0,503. Wird die

gleiche Mesung, um einen

Propellerdurch-messer nach hinten versetzt, erneut durchge-führt, zeigt sich eih wesentlich besseres Bild:

Die Ungleichförznigkeiten sind zwar, wenn

auch schwächer, immer noch vorhanden, der Mittelwert ist aber auf 0,663 angestiegen. Der

mit einer entsprechénd nach hinten versetz-ten Anordnung des Propellers ausgeführte

Piopulsionsversuch erbrachte leider nicht in

gleicher Weise ein positives Ergebnis, nur im

unteren Geschwindigkeitsbereich ergeben sich Leistungseinsparungen von etwa 10%,

so- ¡3 L s ¡3 g s ¡3 1000. M. 1116/111511117 900 (kw) B00_ 700 600_ 9. 9. 9.- 9. 4 4 4 C s00-400_ _{s z} ¡3 o 300 loo- _zurück ro kNJ

50-erst bei Annäherung an die Stauweilenge-schwindigkeit gehen sie zurück. Zur Bewer-tung cd diese Tätsache jedóch nicht heran-gezögen, denn der Kurvenverlauf istin

die-sein Bereich so steil, daß eine wirtschaftliche

Fahrweise hier nicht möglich Ist. Kleinere Geschwindigkeitszunahmen müssenmat

ho-her LeIstungssteigerung erkauft werden..

charak-bei Dienstgeschwindigkeit jedoch ver-schwinden die Unterschiede.

Eme spürbare Verbesserung stellte sich

auch hier wieder nach Anbringung der Dü-sen ein. Untersucht wurden die sieben Aus-führungen mit Profilabschnitt. Das beste Er-gebnis erbrachte Düse 170 mit 5,5 Grad

Zu-satz-Öffnungswinkel: Bei

22 km/h

Ge-schwindigkeit eine Leistungsaufnahme von

1080 kW statt 1250 kW bei freischlagendem

Propeller, einer Einsparung von 16%

ent-sprechend. Dies ist, unter Beachtung des

re-lativ hohen Fortschrittsgrades, ein sehr

zu-friedenstellender Wert.

Eindeutig ist hier auch der Vorteil des

Breitdüsen-Prinzips. Die beiden normal

aus-geführten Ummantelungen, D 177 und D 174,

zeigten mit etwa 9 % die geringsten Verbes-serungen. Seitenaufnahmen des Wellenbil-des sind in Foto-Anlage 7 gegeben. Em Wi-derstandsversuch wurde ausgeführt, um die Berechnung von Sogziffern für eine

verglei-chende Auftragung zu ermöglichen. Ein

Pro-pulsionsversuch auf 6 m Wassertiefe schloß diese Untersuchungen ab. Er wurde

ausge-führt, um auch hier den durch den Flach

was-sereffekt bedingten unwirtschaftlichen Be-triebsbereich zu zeigen.

Auch die anschließenden

Pfahlzugmes-sungen wiesen Düse D 170 als optimal und

200-Fp0 kN] 100- 200-Fpo [kNI 100-9. C a Zusammenfassung voraus

ioJ2

In

ç

die Ausführungen D 177 und D 174 als die am

wenigsten wirksamen aus. Bei rückwärts

drehendem Propeller jedoch schnitt D 170 vergleichsweise schlecht ab, es wurde daher

nötig, die Stoppeigenschaften selbst zu

über-prüfen, eine Verschlechterung dieses

Not-manövers wurde nicht festgestellt, die

Stopp-wege sind gleich mit denen der Ausführung

des freischlagenden Propellers, die Stoppzeit

ist minimal kürzer. Eine Düse mit größerem

Zusatz-Öffnungswinkel zeigte, wie erwartet, schlechtere Werte.

Die Entwicklung einer Düse mit ovalem Einlaufquerschnitt, die zurückgeht auf

Vor-schläge des Lehrstuhls für Schiffbau, Entwurf

und Dynamik der RWTH Aachen, und in Form der Y-Düse von (1er Firma Becker,

Hamburg, weitergeführt wurde, ist in Mo-deilversucheri bzw. durch Messungen an

ei-nem naturgroßen Schiff geprüft worden,

nachdem Vorversuche an zwei Objekten ei-nen Nutzen hinsichtlich der am Propeller

be-reitzustellenden Antriebsleistung erwarten

ließen.

Nach Freifahrten wurden Messungen an den Modellen von zwei Binnen- und einem Küsten-Motorschiff, alle mit

Einschrauben-antrieb, ausgeführt. Außer dem vorderen

Öff-nungswinkel wurde das

Längen-Durchmes-ser-Verhältnis der Düsen variiert. In eilen

Fällen konnte die bekannte Tatsache

bestä-tigt werden, daß durch Verwendung von

Pro-pellerummantelungen eine erhebliche

Ein-sparung von Antriebsenergie möglich ist, die

besonders unter den heute gegebenen

Be-dingungen den finanziellen Mehraufwand fur derartige Vorrichtungen ohne weiteres

rechtfertigt.

Darüber hinaus, und das war das eigentli-che Ziel des vorliegenden F+E-Vorhabens,

wurden erhebliche Verbesserungen durch

das Prinzip der Breitdüse erreicht.

Befürchte-te NachBefürchte-teile, wie etwa eine VerschlechBefürchte-te-

Verschlechte-rung der Eigenschaften bei Notstoppmanö-vern, konnten vermieden werden.

Ein Teil der Pfahlzug- und Propulsionsmes-sungen mit dem Modell des MS EXPRESS 74

konnte durch naturgroße Messungen über-prüft werden, die Reederei stellte das Schiff vor und nach der Umrüstung auf Düsen zur Verfugung. Der Vergleich zeigt gute Uber-einstimmung, die Abweichung liegt in der Größenordnung von 30/,, des

Leistungsbe-darts.

Verzeichnis der Symbole

und Abkürzungen

Literaturhinweise

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(15) Schroeder, G..,, Wirkungsgrad von Düsen-propellern mit unterschiedlicher Düsen- und

Propellerform", (Schiffstechnik, Heft 8, 1967)

Die Arbeitsgemeinschaft Industrieller

For-schungsvereinigungen e.V., Köln, hat der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V..

Duisburg, auf deren Antrag in dankenswerter Weise die Durchführung des Versuchspro-grarnms ermöglicht und das Vorhaben aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirt-schaft gefördert.

Kopien des vollständigen Berichtes mit

Zeichnungs- und Diagramm-Anlagen kön-nen zum Selbstkostenpreis zuzüglich Porto von der Versuchsanstalt für Binnenschiffbau e.V.. Klöcknerstraße 77,4100 Duisburg 1, be-zogen werden.

i

Bm (m) Breite auf Spanten in der

Wasserlinie

D (m) Propeilerdurchmesser

L (m) Länge, allgemein

(m) Länge zwischen den Loten

LWL (m) Wasserlinienlänge

T (m) Tiefgang

F0 (kN) Pfahlzugkraft, Definition:

Trossenzug im Stand, V = O

h (m) Wassertiefe, Großausführung

J () Fortschrittsziffer des

Propel-lers,

Definition: VA/n.D n (U/mAn) Drehzahl (auch in U/sek)

PD (kW) Wellenleistung am Propeller

Definition: PD = 2ir.Q.n Q (Nm) Drehmoment am Propeller

entsprechend PD und n

T (N) Schub am Propeller

V (km/h) Geschwindigkeit des Schiffes

VA (mis)

Propellerfortschritts-geschwindigkeit

() Propellerwirkungsgrad,

Definition: T.VA/2jt.Q.n

q (Grad) Öffnungswinkel des

Düsenprofils 9. C R 9. s o