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Wie schnell dringt Wasser durch ein Leck ins Schiff?
 
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Robs



Anmeldungsdatum: 28.03.2023
Beiträge: 1

Beitrag Robs Verfasst am: 28. März 2023 18:32    Titel: Wie schnell dringt Wasser durch ein Leck ins Schiff? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo zusammen,

vorab, ich bin kein Physiker. Ich mochte Physik in der Schule sehr, aber das ist lange her. Meine Frage dient daher nur der Befriedigung meiner Neugier.

In einem Forum für Freizeitkapitäne hies es, es würden durch eine etwa 20 cm2 große und 1 m unter der Wasseroberfläche liegende Öffnung im Schiffsrumpf 180 l Wasser pro Minute eindringen. Das erscheint mir extrem viel und ich habe Google bemüht. Scheinbar habe ich aber nicht die richtigen Suchbegriffe verwendet.


Meine Ideen:
Das brauchbarste, das ich gefunden habe, ist die Formel Ausgleich bei großem Oberwasser https://www.schweizer-fn.de/stroemung/ausflussstroemung/ausflussstroemung.php#ausflusszeit_ober_unterwasser

Soweit ich das verstehe, kann ich aber damit nur die Zeit berechnen, die es dauert, bis das kleinere Gefäß vom größeren gefüllt ist. Außerdem berücksichtigt die Formel nicht, dass ein Schiff während es vollläuft auch sinkt.

Könnt ihr mir mit der richtigen Formel oder den richtigen Suchberiffen für Google helfen?

Vielen Dank.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5007

Beitrag DrStupid Verfasst am: 28. März 2023 19:03    Titel: Re: Wie schnell dringt Wasser durch ein Leck ins Schiff? Antworten mit Zitat

Robs hat Folgendes geschrieben:
In einem Forum für Freizeitkapitäne hies es, es würden durch eine etwa 20 cm2 große und 1 m unter der Wasseroberfläche liegende Öffnung im Schiffsrumpf 180 l Wasser pro Minute eindringen. Das erscheint mir extrem viel


Das erscheint mir eher wenig. Es kommt wahrscheinlich darauf an, wie das Loch aussieht.

Robs hat Folgendes geschrieben:
Könnt ihr mir mit der richtigen Formel oder den richtigen Suchberiffen für Google helfen?


Der Volumenstrom ist das Produkt aus der Fläche des Loches und der Strömungsgeschwindigkeit:



Die Strömungsgeschwindigkeit erhält man im einfachsten Fall nach Bernoulli:



Der Druck hängt von der Wassertiefe ab:



Daraus folgt erst einmal für die Strömungsgeschwindigkeit



Das ist "zufällig" die Geschwindigkeit, die das Wasser hätte, wenn es aus der Höhe h herunter fällt. Bei einem Meter Wassertiefe ergibt das 4,4 m/s bzw. 16 km/h. Zusammen mit dem Querschnitt des Loches ergibt das 8,9 Liter pro Sekunde bzw. 530 Liter pro Minute. Dass ist der theoretische Höchstwert. Praktisch ist es durch die Strömungsverhältnisse am Loch deutlich weniger.
ich nochmal
Gast





Beitrag ich nochmal Verfasst am: 28. März 2023 20:22    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo DrStupid,

danke für die schnelle Antwort. So viel Wasser durch ein so kleines Loch hätte ich nicht erwartet.

Du schreibst aber, dass das der theoritsche Maximalwert ist und es in der Praxis deutlich weniger sei. Kannst du das genauer abschätzen?

Und spielt es eine Rolle, ob sich das Leck an der tiefsten Stelle im Schiff befindet und das Wasser von unten reingedrückt wird, oder ob das Leck knapp unter der Wasserlinie liegt und das Wasser seitlich einfliesst?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5007

Beitrag DrStupid Verfasst am: 28. März 2023 21:00    Titel: Antworten mit Zitat

ich nochmal hat Folgendes geschrieben:
Du schreibst aber, dass das der theoritsche Maximalwert ist und es in der Praxis deutlich weniger sei. Kannst du das genauer abschätzen?


Ein wesentlicher Faktor ist die Einschnürung des Strahls. Das wird z.B. durch die Kontraktionszahl µ berücksichtigt:



Dafür gibt es empirische Werte [https://www.schweizer-fn.de/stroemung/ausflussstroemung/ausflussstroemung.php]

Bei einer scharfkantigen Öffnung liegt µ im Bereich von 0,62..0,64. Das ergibt einen Volumenstrom von 330 und 340 Liter pro Minute. Da man es in der Praxis aber eher selten mit einem sauberen kreisrunden Loch zu tun hat, kann es auch noch weniger sein.

ich nochmal hat Folgendes geschrieben:
Und spielt es eine Rolle, ob sich das Leck an der tiefsten Stelle im Schiff befindet und das Wasser von unten reingedrückt wird, oder ob das Leck knapp unter der Wasserlinie liegt und das Wasser seitlich einfliesst?


Ja, das macht einen Unterschied. Bei einem Loch im Boden kommt natürlich noch hinzu, dass es schnell unter Wasser liegt. Dann ist h die Differenz zwischen den Wasserständen außerhalb und innerhalb des Rumpfes. Außerdem strifft der Wasserstrahl dann auch innen auf Wasser. Dazu habe ich auf die Schnelle keine Werte gefunden. Die gibt es aber sicher auch irgendwo.
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