Der aus Scherkraft-und Druckkraftanteilen bestehende Zähigkeitswiderstand von dreidimensionalen Körpern in unendlich ausgedehnter Strömung nimmt in be schränktem Querschnitt zu. Diese Zunahme ist überwiegend durch die Zunahme der Übergeschwindigkeiten der Verdrängungsströmung bedingt. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung sind zur Feststellung der allgemeinen Gesetzmäßig keiten Vergleichs rechnungen an vereinfachten Körpern durchgeführt worden. Dabei ist eine Trennung des Einflusses der Breiten- und Tiefenbeschränkung erfolgt. Es ergab sich ein für die Bestimmung des Breiteneinflusses allgemein brauchbares Berechnungsverfahren. Auch für die Berechnung des Wassertiefen einflusses konnten theoretisch klare Abhängigkeiten aufgezeigt werden. Die durchgeführten Versuche hatten den Zweck, die gesuchten Abhängigkeiten im ganzen Bereich vorkommender Schiffsformen festzustellen und statistisch zu erfassen. Dazu wurde der Zähigkeitswiderstand bei verschwindendem WeIlen widerstand ermittelt und nach einem hierzu entwickelten Verfahren einheitlich ausgewertet. Nach der Bestimmung allgemein verwendbarer Kenngrößen und der Auftragung der Meßwerte konnte eine gute Übereinstimmung mit den theoretisch ermittelten Abhängigkeiten festgestellt werden. Es ergaben sich zuverlässige Grundlagen für die Größe des Zähigkeitswiderstandes bei verschwindendem Wassertiefeneinfluß und die Möglichkeiten zur Bestimmung der Grenzen, die z. B. bei Probefahrten von Seeschiffen in Nord- und Ostsee einzuhalten sind. Für völlige Binnenschiffe wurden aus den Versuchen neue und genauere Erkennt nisse über die Ausbildung des Zähigkeitswiderstandes und über die Möglichkeiten seiner wirksamen Verringerung gewonnen.
Ein Modell des Selbstfahrers vom Typ »Gustav Koenigs« wurde unter dem Rundlauf auf einer Kreisbahn untersucht. Die Versuchsmethode beruhte auf der Messung zeitlich unabhängiger Kräfte und Momente, die vom Wasser auf das mit konstanter Winkelgeschwindigkeit auf einer Kreisbahn geführte Modell wirkten. Das Modell ist mit Eigenantrieb und einer Ruderanlage ausgestattet gewesen. Es wurden die Zusammenhänge zwischen dem Drehradius und dem Driftwinkel eines ohne Führungskräfte auf der stationären Kreisbahn sich bewegenden Modells dargestellt und die Abhängigkeit dieser Größen von der Wassertiefe erfaßt. Ferner wurde der Verlauf der Kräfte und Momente in Form von dimen sionslosen Kennwerten in Abhängigkeit von den Parametern der Kreisbahn und der Wassertiefe dargestellt. Es folgte eine Analyse der Versuchsergebnisse, in der festgestellt werden konnte, daß eine stationäre Untersuchung der Modelle auf einer Kreisbahn nur bis zu einer gewissen Grenze möglich und zulässig ist. Die Versuchsergebnisse sind auf zahlreichen Diagrammen wiedergegeben worden. Es wurde darauf hingewiesen, daß die Größe der hydrodynamischen Querkraft die Größe der Zentrifugalkraft der Körpermasse nicht überschreitet und daraus der Schluß gezogen, daß es noch eine vom Propeller nach innen wirkende Kraft geben muß, die den gesamten, aus der Differenz der Trägheit der Körpermasse und der Resultierenden der Beschleunigungsdrücke entstehenden Fehlbedarf ausgleicht. Gleichfalls wurde die Vermutung geäußert, daß diese nicht gemessene Kraft am schräg angeströmten Propeller das Verhalten des Schiffs körpers über ihre Auswirkung auf das Giermoment beachtlich beeinflussen kann.
1. Einf hrung.- 2. bersicht ber die Versuche.- 3. Durchf hrung der Versuche.- 4. Ergebnisse.- 5. Vergleich von Flach- und Tiefwassererscheinungen.- 6. Zusammenfassung.- 7. Literaturverzeichnis.
Die in 10] gezogenen SchluBfolgerungen bezliglich des hOheren Wertes des Spaltflligeleffekts gelten jm Rahmen der in dieser Arbeit untersuchten Doppel dlisensysteme nur flir hohere Schubbelastungen. In Verbindung mit Primardlise 43 libertrifft die Sekundardlise 45 - also eine Kombination mit besonders groBem Diffusorauslaufwinkel der Sekundardlise - bis zu einem Schubbelastungsgrad; : 7 alle anderen Sekundardlisen-Varianten, wahrend sie bei kleineren -Werten von der nachst groBeren Sekundardiise 44 abgelost wird. Mit weiterer Abnahme des Schubbelastungsgrades erreicht ab = 2 die Sekundardiise 46 die beste Wechselwirkung im Doppeldiisensystem. Bei niedrigeren Schubbelastungsgraden sind optimale Doppeldiisensysteme also nur mit groBer werdendem Sekundardiisendurchmesser moglich. Besonders im Auslauf der Primardlise hat sich eine DiffusorvergroSerung, die Erwartungen iibertreffend, als sehr wirksam herausgestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, daB nicht nur fiir Schlepper, sondern auch flir Schiffe mit niedriger Schubbelastung, z. B. Frachtschiffe und Fischdamp fer in Freifahrt, Verbesserungen moglich sind. Richtige Auslegung der einzelnen Systemelemente vorausgesetzt, wird der mit einer Doppeldlise ummantelte Schiffspropeller geeignet sein, den mit einer Einfachdiise ummantelten im hier untersuchten Belastungsbereich zu iibertreffen. Versuche, die eine Verkleinerung der Propellersteigung an der Fliigelspitze vor sehen, wiirden - wie der Vergleich zwischen Propeller 112 R und 116 R bereits zeigte - eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades erwarten lassen und damit das Anwendungsgebiet des ummantelten Propellers gegebenenfalls noch be trachtlich vergroSern. 17 6. Literaturverzeichnis 1] DICKMANN, H. E., Grundlagen zur Theorie ringformiger Tragfliigel. Ingenieur Archiv 11, 36/1940. 2] HORN, F., Beitrag zur Theorie ummantelter Schiffsschrauben. STG-Jahrbuch 41, 1940, S. 106."
Die Einengung des Fahrwassers auf den Binnenwasserstrassen der Tiefe und teil weise zusatzlich der Breite nach beeinflusst die Gestaltung der gunstigsten Schiffs formen. Aus bisherigen Untersuchungen ist die Abhangigkeit des Schiffswider standes von dem Wasserhahen-, dem Wasserquerschnitts- und dem Wasserhahen Schiffslangen-Verhaltnis weitgehend bekannt 8]. Die Vielseitigkeit der tech nischen Entwicklung in Gestalt von Einzelschiffen und Schiffsverbanden wirft besonders wegen der verkehrsbedingten Querschnittsbegrenzung die Frage nach dem Einfluss des Langen-Breitenverhaltnisses auf, die hier an vier Modellen mit Hilfe von Formvarianten mit LjB = 8,35 bis 7,05 widerstandsmassig untersucht wird. 7 2. Ubersicht uber die Versuche Kanal a) 9,8 m breiter Flachwassertank der VBD (stehendes Wasser) b) 3 m breiter Flachwassertank der VBD mit einbetoniertem Dortmund-Ems-Kanal-Profil 1: 16 (stehendes Wasser) Modelle," = 16/ LIB I Abb.1 mit ellipsoidformigem Bug Lange 4062 mm rdg, ng rnrn 3 M444 8,35 1 Verdrangung dm M391 7,96 2 125 202 M422 7,38 3 156 263 M446 7,05 4 (weitere genaue Angaben siehe Datentabelle im Anhang ) Anhange Den jeweiligen Ruhewasserspiegel tangierender Bugwellendampfer (wie in 4, 6]) Turbulenz- 1 mm 0 Perlonfaden Spt. 8 und 9 erzeuger Wasserhohen Modell rnrn Natur rn 200 3,2 a) 320 5,12 440 7,04 b) 219 3,5 DEK-Profil 320 5,12 Wasserhoh- siehe Tabelle verhaltnis Widerstands- v = 0,4 mls bis Vrnax fahrten mechanische Messung von Widerstand, Absenkung und Trimm 8 3. Versuchsdurchfuhrung Als Grundform fur die Modelle wurde die bisher gunstigste mit Ellipsoidbug und Bugwellendampfer 3-6] ausgewahlt."
Der Einfluss der Propellerspaltbreite, der in 14] bereits festgestellt wurde, zeigt die von mehreren Autoren - besonders von H. E. DrcKMANN - angedeutete Tendenz, dass mit kleiner werdendem Spalt vermehrter Propellerschub erzeugt wird. Es wurden Spaltbreiten von 0,8 bis 3,0 mm und 0,6 bis 2,0 mm unter sucht. Der Wirkungsgradabfall ist beim Doppeldusensystem 60/61 in Verbin dung mit Propeller 116 R in Richtung grosserer Schubbelastungsgrade zuneh mend. Dieses Ergebnis entspricht demjenigen fur Eindusen 12]. In Verbindung mit Propeller 95 R ist der Wirkungsgradabfall des Doppeldusensystems 60/61 kleiner als bei Propeller 116 R. Mittlere Schubbelastungsgrade ergeben den hoch sten Abfall des Wirkungsgrades. Entgegengesetzt hierzu verlauft der Wirkungsgradabfall beim Doppeldusen system 60/63; der niedrigste Schubbelastungsgrad hat den hochsten Wirkungs gradabfall zur Folge. Es zeigt sich, dass lezteres System gegenuber grosseren Spalt breiten bei mittleren Schubbelastungsgraden unempfindlicher ist; d. h. es hat eine geringere Leistungs einbusse als Doppeldusensystem 60/61 und gemass seinem Aufbau vermutlich auch gegenuber dem Eindusensystem 60 zu verzeichnen. Die in 15] gegebenen Gestaltungsrichtlinien werden durch die Ergebnisse der untersuchten Doppeldusensysteme 60/61 und 60/63 voll bestatigt. Die Grenze der Anwendbarkeit der Doppeldusen nach schwacheren Schubbe lastungsgraden hin wird durch die Kombination der Schraube 95 R mit Doppel dusensystem 60/61 angegeben, da hier nur Verbesserungen von weniger als 1,3% gegenuber dem Eindusensystem 60 erreicht wurden. Im Wirkungsgradmaximum ist sogar eine Verschlechterung von 3% festzustellen."
