Wirkungsgrad Wasserstrahlantrieb vs konventioneller Propelle

Gunter63 · Gast

Meine Frage:
Hallo, ich habe im Artikel zum Thema Wasserstrahlantrieb folgenden Satz gefunden:

Im Vergleich mit konventionellen Mehrpropellerantrieben sind erst Mehrfachanlagen mit mehreren Jets pro Boot ökonomisch, da der Mehranlagenbetrieb bei konventionellen Antrieben den Gesamtwirkungsgrad eines Bootes/Schiffes mit jeder weiteren Propellerwelle drückt, was bei Jetantrieben nicht der Fall ist.

Hier kann ich mir absolut keinen Reim machen, weshalb das so sein sollte.

Meine Ideen:
Zudem würde mich sehr interessieren, weshalb ein Wasserstrahltriebwerk nicht so schnell zu Kaviation neigt, wie ein normaler Propeller, müsste es nicht aufgrund der Druckverhältnisse an der Schraube nicht genau anders herum sein?

Gunter63 · Gast

Zusätzlich würde mich noch interessieren weshalb der Wirkungsgrad bei einem Impeller bei hoher Geschwindigkeit besser wird, das klingt doch paradox.

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Beim Sportbootführerschein Lehrgang wurde das Thema Propellerantrieb behandelt. Wichtig beim An- oder Ablegen.

Schiffspropeller schleudern das Wasser seitlich zu ihrer Drehachse weg (so arbeiten Kreiselpumpen) und durch ihre Form zusätzlich in Richtung der Drehachse nach vorn oder hinten.

Neben dem Vorschub wird also auch Seitenschub erzeugt, unten mehr als oben nahe der Wasseroberfläche. Das ist eine Kraft, die das Boot zum Drehen um sein senkrechtes Metazentrum verleitet. In der Tat muss gegengesteuert werden.

Beim Anlegen ist es wichtig, die Drehrichtung zu kennen. Bei sehr langsamer Fahrt nutzt das Gegensteuern kaum. Wenn in Fahrtrichtung im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird das Anlegen auf der Steuerbordseite (rechts) unterstützt. Beim Anlegen auf der Backbordseite driftet das Boot auch nach rechts und muss mit dem Rückwärtsgang nach links gezwungen werden.

Das ist ein Grund, warum beim Ablegen manche Sportboote zunächst rückwärts fahren. Um vom Anleger freizukommen.

Bei zwei Propellern in Gegenrichtung hebt sich dieser Seitenschub auf. Sie schaufeln sich gegenseitig Wasser zu, das dann vermutlich auch in Fahrtrichtung ausweichen muss, also dem Vortrieb verloren geht.

Von Jet-Antrieben habe ich keine Ahnung, aber die werden wohl mechanisch voneinander abgeschirmt sein, können sich nicht gegenseitig beeinflussen. Können die rückwärts fahren?

Warum bei Impellern, also ummantelten Propellern bei hoher Geschwindigkeit der Wirkungsgrad besser wird, dürfte im Vergleich zu Propellern gemeint sein. Der Mantel verhindert (oder reduziert zumindest) den verlustreichen Seitentrieb.

Mich würde interessieren, warum Schiffspropeller, auch bei Fracht- und Kreuzfahrtschiffen nicht grundsätzlich ummantelt werden. Idee: An- und Ablegen wird von Schleppern besorgt, ggf unterstützt von Querstrahlrudern. Der Zusatz-Aufwand beim Bau scheint sich bei voller Fahrt nicht zu lohnen.

Gunter63 · Gast

Hey, danke für deine Antworten.
Der Wirkungsgrad bei einem Jetantrieb soll in der Tat absolut besser sein, bei hohen Geschwindigkeiten, weil da wohl der äußere Wirkungsgrad durch die schnellere Anströmung besser wird.
Aber: ich lese jetzt seit 2 Tagen zu diesem Thema und gefühlt jede Masterarbeit widerspricht der vorigen...

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Der Wirkungsgrad der Jetantriebe soll mit zunehmender Geschwindigkeit besser werden?

Ab welcher Geschwindigkeit? Wenn das ein physikalisches Gesetz sein sollte, müssten Ozean-Liner doch mit Jetantrieb ausgerüstet sein. Das ist nicht der Fall.

Irgendwo ist da ein Haken. So weit ich weiß, benötigen Staustrahltriebwerke in der Luftfahrt eine sehr hohe Geschwindigkeit, um überhaupt zu funktionieren.

Ist für mich denkbar, dass Jet-Anriebe für geringe Geschwindigkeiten überhaupt nicht geeignet sind. Und ähnlich wie beim Otto-Motor erst bei höheren Drehzahlen das Leistungs-Optimum erreicht wird.

Gunter63 · Gast

Rein theoretisch kann es doch sein, dass der Wirkungsgrad auch bei höheren Gewchwindigkeiten besser wird, rein physikalisch gesehen darf er nicht größer oder gleich 1 werden, aber auch ein Ottomoter kann ja bei 2200 Umdrehungen einen besseren Wirkungsgrad haben als bei 900

Gunter63 · Gast

Von der Seite eines namhaften Yachtherstellers habe ich zB folgende Aussage gefunden:

Der Wirkungsgrad
einer Schraube hängt ab von der Drehgeschwindigkeit der Schrau- be und der Formgebung der Schraubenflügel. Manche erreichen erst bei hohen Geschwindigkeiten ihren maximalen Wirkungsgrad, während andere bereits bei niedrigen Geschwindigkeiten eine hohe Schubkraft erzeugen können.

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Da hatten wir denselben Gedanken.

Gunter63 · Gast

So scheint es smile

Aber weshalb der Wirkungsgrad nun generell bei einem Impellerantrieb besser ist bei höheren Geschwindigkeiten konnte ich noch nicht eruieren

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Geschwindigkeit.

Ist doch ganz normal. Du kannst etwas auf hohe Geschwindigkeiten optimieren, hast aber Probleme beim Anfahren. Schon mal versucht, beim PKW im fünften Gang anzufahren?

Bei Landfahrzeugen gibt es Getriebe, bei großen Schiffen sind Motor- und Schraubenwelle dasselbe. Die haben allerdings (wegen des Riesen-Hubraums) keine Anfahrtsprobleme, Elektrofahrzeuge auch nicht.

Demnach kann die Aussage stimmen, dass Antriebe, die auf hohe Geschwindigkeiten ausgerichtet sind, beim Anfahren uneffektiv arbeiten.

Oder umgekehrt bei wachsender Geschwindigkeit effektiver werden.