Propeller, Schlupf, Kavitation und so...

[uhx]

Hallo verehrtes Forum,

ich habe seit noch nicht soo langer Zeit ein neues gebrauchtes Boot. Da der Propeller aussieht, als wäre er in einen Meteoritenschauer geraten, mache ich mir nun so meine Gedanken um Ersatz. Leider sind auf dem guten Stück keinerlei Prägungen (oder sie haben auch einen Meteoriten abbekommen), so dass ich die Größe/Steigung nicht genau kenne.

Da meine Propellerkenntnisse sich leider nur qualitativ auf die grundlegenden Zusammenhänge zwischen Steigung, Geschwindigkeit und Drehmoment beschränken, stand ich zunächst einmal etwas ratlos da. Was macht ein Physiker, wenn er ratlos ist? Genau, er macht erstmal eine Messung! Geschwindigkeit gegen Motordrehzahl aufgetragen (blaue Linie) und aus mutmaßlicher Steigung (17") und Getriebeübersetzung den idealen Propeller ohne Schlupf (oberste rote Linie) ausgerechnet.

Und nuuuu, hab ich ein paar Fragen an die Experten mit mehr Propeller-Erfahrung

1. Befund: Der Schlupf steigt erst an, hat ein Maximum von 50% etwa beim Übergang in die Gleitphase und sinkt dann wieder ab. Klingt für mich erstmal sinnvoll. Ist das Verhalten ( /\ ) und die Absolutwerte (bis 50% Schlupf) im Bereich dessen was man als normal Bezeichnen kann?

2. Befund: Der Motor erreicht nicht die Höchstdrehzahl (4400 UPM), sondern nur 3600 UPM. (Der gestrichelte Bereich der blauen Linie ist extrapoliert.) Laut Vorbesitzer soll der Kahn bis 35 Knoten schnell sein. Wenn man die blaue Linie extrapoliert, dann landet man auch bei 4400 UPM genau auf dieser Geschwindigkeit. Ob es an zu großer Steigung, der mondlandschaftartigen Oberfläche des Propellers oder an schlecht/falsch eingestelltem Motor liegt, kann ich erstmal nicht sagen. Ist es überhaupt realistisch mit 225PS und 17" einen 3t-Gleiter auf 35 Knoten zu beschleunigen?

Weil ich noch einen Ersatzpropeller zur Hand hatte, habe ich den draufgeschraubt (grüne Linie). Oh Wunder, wenigstens auf dem ist etwas eingeprägt: 15x17 Dass die beiden Linien so schön beieinander liegen spricht für die Vermutung, dass auch der blaue Meteoritenpropeller 17" Steigung hat. Was ich aber im direkten Vergleich auf jeden Fall sagen kann: Der grüne Ersatzpropeller hat eine deutlich kleinere Fläche (etwas kleiner und deutliche geringere Überdeckung), als der blaue Meteoritenpropeller.

3. Befund: Nun knickt die grüne Linie ab ca. 3000 UPM nach rechts ab. Anstatt weiter abzusinken steigt der Schlupf wieder an. Ist das Kavitation aufgrund zu kleiner Propellerfläche? Könnte es auch was anderes sein?

Nun denn, ich bedanke mich schonmal für alle geistreichen und alle sinnfreien, aber amüsanten Antworten
Ulli


P.S.: Noch ein paar Daten zum Boot...
Hohmann H9
Volvo Penta AQ225D mit AQ280 Single-Prop
Gewicht bei der Messung: ca. 3t
Länge über alles: 9,7m
Wasserlinie in Verdrängerfahrt: 7,3m
Breite: 2,6m
Fehlt noch was essentielles?

[billi]

Also erst mal das boot müste mit der Kombi Motor-Boot auch auf 30-35 knoten kommen.
Denk ich schon.

15x17 hört sich auch nicht verkehrt an

ich hatte nen Bayliner 2455 mit einem 15x17 und bin auch auf die 35 gekommen. allerdings mit 260PS

Ich vermute hier das was mit dem Motor nicht 100% stimmt und du diesen erst mal einstellen solltest.

[uhx]

Hmm, das sind 15% (35PS) mehr Leistung und 10% (300kg?) weniger Masse. Leider kann ich überhaupt nicht einschätzen, welchen Unterschied das macht.

[Boris]

Hallo Uli,
schönes Diagramm, sollte ich glaub auch mal machen
Das mit dem Schlupf interessiert mich auch, denke bei mir stimmt das auch nicht.
Weiß allerdings auch nicht wie der sein sollte
Habe mal gehört, wenn er gut ist, so bei 10 - 15 %
Passt das oder was ist den ein guter "Schlupfwert" bei Gleitfahrt
Wie solte so eine Kurve aussehen
Wie bei Uli

Vielleicht können ja die Propellerexperten was dazu sagen ! ! !

[billi]

Zitat von Boris

Hallo Uli,
schönes Diagramm, sollte ich glaub auch mal machen
Das mit dem Schlupf interessiert mich auch, denke bei mir stimmt das auch nicht.
Weiß allerdings auch nicht wie der sein sollte
Habe mal gehört, wenn er gut ist, so bei 10 - 15 %
Passt das oder was ist den ein guter "Schlupfwert" bei Gleitfahrt
Wie solte so eine Kurve aussehen
Wie bei Uli

Vielleicht können ja die Propellerexperten was dazu sagen ! ! !

Wenn du ein Boot in eine Kurve bringst die du gravisch darstellst, gib mir bescheid.
Was ich sagen will. Wenn deine Kurve gemessen ist kann sie am nächsten tag schon anders aussehen.

Es gibt nur annäherungswerte.

[Boris]

Zitat von billi

Wenn du ein Boot in eine Kurve bringst die du gravisch darstellst, gib mir bescheid.
Was ich sagen will. Wenn deine Kurve gemessen ist kann sie am nächsten tag schon anders aussehen.

Es gibt nur annäherungswerte.

Aber die Kurve wird doch nicht jeden Tag völlig anders aussehen, oder
Klar das es leichte Abweichungen gibt, auch je nach Beladung
aber es gibt doch bestimmt gute und schlechte Werte ? ? ?

Ein Schlupf von 30 - 50 % z.B. ist doch bestimmt zu hoch.

Was wäre den ein optimaler (realistisch) Schlupf

[Fletcher-Andi]

Hallo!

Es gibt eigentlich keinen guten oder schlechten Schlupf, bei einem Oberflächenpropeller ist man z.B. sehr schnell, hat aber viel Schlupf und die Steigung kann daher höher ausfallen.

Man kann an einem zu hohen Schlupf erkennen, ob ein Propeller ventiliert.

Gruß
Andi

[uhx]

Zitat von Boris

Aber die Kurve wird doch nicht jeden Tag völlig anders aussehen, oder

Das mit Sicherheit nicht. Das was billi hier laienhaft mit "Es gibt nur annäherungswerte." beschreibt ist die Unsicherheit bzw. der Fehler, den man bei jeder Messung macht. Dabei kann man grundsätzlich zwei Arten von Fehlern unterscheiden:

1. Statistische Fehler
Begrenzte Auflösung des Messgerätes und zufällige Schwankungen des Messergebnisses durch z.B. Rauschen/Ungenauigkeit des Messgerätes. Z.B. kann ich die Anzeige meines Drehzahlmessers vielleicht mit einer Genauigkeit von +-50UPM ablesen. Außerdem schwankt die Geschwindigkeitsanzeige auf meine GPS ständig um +-0,1 Knoten. Beides Fehler, die mal in die eine und mal in die andere Richtung vom tatsächlichen Wert abweichen. Wiederhole ich die Messung nun jeden Tag, kommt auch jeden Tag eine andere Kurve heraus, und zwar im Rahmen der Messungenauigkeit. In diesem Fall würden sie also alle so dicht beeinander liegen, dass es an der Aussage des Diagramms nichts ändert und auf keinen Fall würden statistische Fehler dazu führen, dass sich die Form der Kurve ändert.

2. Systematische Fehler
Eine ganz andere Sache sind systematische Fehler. Im einfachsten Fall könnte es sein, dass z.B. mein Drehzahlmesser über den gesamten Drehzahlbereich eine um 10% zu Hohe Drehzahl anzeigt. Das gäbe absolut gesehen falsche Messwerte, ändert aber auch noch nichts an der Form der Kurve. Bei diesem Diagramm untersuche ich die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Drehzahl. Nun könnte es aber sein, dass neben der Drehzahl auch noch andere Dinge Einfluss auf die Geschwindigkeit haben. Fahre ich an einem Tag mit Rückenwind und am nächsten mit Gegenwind, kommt eine andere Geschwindigkeit heraus (da an dem Tag gut Wind war, habe ich zwei Messungen gemacht und den Mittelwert geplottet; der Unterschied zwischen Rückenwind und Gegenwind lag bei vielleicht 0,1 Knoten, also nicht wirklich dramatisch). Messe ich am Anfang und am Ende der Saison, könnte sich die Kurve durch Bewuchs verändern. Messe ich einmal Binnen, das nächste mal in der Ostsee und dann im Mittelmeer, könnte die unterschiedliche Dichte des Wassers die Kurve verändern. Den größten Einfluss hat sicherlich die Beladung und insbesondere die Trimmung. Möglicherweise gibt es noch andere Dinge, von denen ich überhaupt nicht weiß, dass sie einen Einfluss haben. Berücksichtige oder kenne ich diese Einflüsse nicht, dann wundere ich mich in der Tat darüber, dass die Kurve bei verschiedenen Kurven anders aussieht. Andererseits: Stelle ich soetwas fest, dann kann ich mir auch überlegen, was anders ist. Z.B. könnte ich dann mit der Trimmung spielen und am Ende rausfinden, mit welcher Trimmung der Kahn am besten fährt. Muss man halt einfach mehr Messungen machen und vergleichen.

Alle genannten Effekte führen vermutlich dazu, dass die Kurve nach links, rechts, oben oder unten verschoben, gestreckt oder gestaucht wird. Ich stelle jetzt aber mal die kühne These auf (und wiederspreche damit ausdrücklich dem Eindruck, den billis Aussage erweckt hat), dass die Grundform immer erhalten bleiben wird und dass nichts was ich mit dem Boot anstelle, die Kurve so verändert, dass ich aus ihr nichts mehr lernen kann.

So, das musste jetzt mal gesagt werden

[Wellpaper]

Mit einem 15 * 17er Prop kommst du nicht auf Drehzahl, nicht mit den PS.
Du brauchst einen 15*15. Ist ein Erfahrungswert, hab fast die gleiche Grösse und Gewicht, vorher nur 260PS statt deiner 225 (jetzt hab ich mehr )und fuhr mit nem 16*16 Black Max. 4400 U/min war da drin. Jetzt hast du auf jeden Fall den falschen Prop drauf. Probiers mal aus, kann dir gerne einen 15*15 leihen, war mein Ersatzprob.

[uhx]

So, seit dem letzten Herbst hat sich bei mir einiges getan. Das möchte ich euch nicht vorenthalten:

Unter Punkt 2. in meinem Ausgangsbeitrag hatte ich geschrieben, dass der Motor seine Höchstdrehzahl nicht erreicht. Leider war zum Zeitpunkt der Messung die Anzeige für die Kühlwassertemperatur defekt, so dass die Ursache nicht sofort offensichtlich wurde. Eine Messung mit dem Multimeter am Temperaturfühler ergab dann aber schnell den Verdacht, dass der Motor möglicherweise nicht richtig war wird. Und siehe da, an der Stelle, wo eigentlich das Thermostatventil hätte sitzen sollen war: NICHTS. D.h. ich hab den Motor schön mit Kanaltemperatur durch die Gegend gequält. Also flux ein neues Thermostatventil eingebaut und der Motor wurde wieder warm und erreicht seit dem auch 4400 UPM. Wohlgemerkt mit einem 15"x17"-Propeller!

Ein neues Diagramm kommt auch alsbald.

[billi]

Na dann war meine Vermutung von Damals gar nicht soooo verkehrt das was am Motor nicht stimmt.

Der Slip von Gleitern-leichtere Boote liegt normalerweise und wenn alles stimmt bei 10-20%,etwas leichter Richtung 10 etwas schwerer Richtung 20%,je schwerer das Boot destro mehr wandert(immer noch bei Gleiter) der Slip in Richtung 30% , sollte aber nicht darüber liegen

Grüße Gerrit

[uhx]

Zitat von Xendia

Der Slip von Gleitern-leichtere Boote liegt normalerweise und wenn alles stimmt bei 10-20%,etwas leichter Richtung 10 etwas schwerer Richtung 20%,je schwerer das Boot destro mehr wandert(immer noch bei Gleiter) der Slip in Richtung 30% , sollte aber nicht darüber liegen

Grüße Gerrit

Die Frage ist: Bei welcher Drehzahl sollte 10-20% erreicht werden? In Gleitfahrt bei Maximaldrehzahl?

Wie du ja selbst schreibst, ist der Schlupf lastabhängig; höhere Last (Boot schwerer) -> höherer Schlupf.

Das spiegelt die Messung im ersten Beitrag entsprechend wieder; höherer Last (Boot fährt die eigene Bugwelle hoch) -> höherer Schlupf; niedrigere Last (nach Übergang in die Gleitphase) -> Schlupf sinkt wieder.

Qualitativ lässt sich der Verlauf des Plots also durchaus nachvollziehen. Offen bleibt die Frage: Ist ein Anwachsen des Schlupfes am unwirtschaftlichsten Betriebspunkt (Übergang in Gleitfahrt) auf bis zu 50% normal?

[uhx]

Hier nun der angekündigte neue Plot.

Die blaue Linie und die grüne Linie sind die Messungen vom letzten Jahr.

Die magenta Linie ist neu: Der blaue Propeller vom letzten Jahr war nämlich bei Gröver zur Überarbeitung und (siehe drei Beträge weiter oben) der Motor erreicht wieder seine Nenndrehzahl.

Was fällt auf?

1. Wie im vorhergehenden Beitrag diskutiert steigt der Schlupf beim Überschreiten der Rumpfgeschwindigkeit stark an und sinkt nach dem Übergang in die Gleitphase wieder. Wäre da nicht Punkt 3., würde der Schlupf die 20% sogar unterschreiten.
2. Der Verlauf des Plots entspricht weitgehend den Messungen vom letzten Jahr. D.h. systematische Fehler aus sich ändernden Rahmenbedingungen haben wenig Einfluss auf den qualitativen Verlauf des Plots.
3. Ab 3500 UPM steigt die Geschwindigkeit nicht mehr linear mit der Drehzahl, sondern knickt ab und nähert sich asymptotisch 28 kn. Entsprechend steigt der Schlupf auch wieder an.

An dieser Stelle interessiert mich besonders Punkt 3. Warum knickt die Geschwindigkeit ab? Das Verhalten habe ich auch schon beim grünen Propeller, der eine kleinere Fläche aufweist, beobachtet; und zwar bei einer niedrigeren Drehzahl. Meine bereits oben geäußerte These ist: Je höher die Drehzahl, desto höher die Kräfte, die am Propeller wirken. Werden die Kräfte zu groß, kommt es zu Kavitation. Wenn nun die Propellerfläche kleiner ist, verteilt sich die Schubkraft entsprechend auch auf eine kleinere Fläche. Extreme Druckverhältnisse, die zu Kavitation führen, treten also schon bei niedrigeren Drehzahlen auf.

Der Umkehrschluss dieser Überlegung ist: Meine Propellerfläche ist zu klein. Es ist zwar ein 15"x17"-Propeller, aber durch die Überarbeitung hat er Fläche eingebüßt und er hatte bereits vorher einen geringeren Durchmesser. Ausprobieren könnte ich also einen neuen 15"x17" oder sogar 16"x17".

So, meine These lässt sich logisch begründen und klingt einleuchtend. Aber das heißt natürlich noch nicht, dass sie stimmt. Kann es andere Gründe dafür geben, dass die Geschwindigkeit abknickt? Gibt es z.B. Teile im Antrieb oder im Propeller selbst, die durchrutschen können?


Zu guter letzt erlaubt mir vorsorglich noch eine Anmerkung: Diejenigen, die nicht verstehen, warum man um dieses Thema so einen Zirkus veranstalten muss anstatt sich einfach von einem einschlägigen Händler beraten zu lassen, und diejenigen, die nicht nachvollziehen können, dass man Spaß daran haben kann wissenschaftliche Methoden auf sein Hobby anzuwenden, bitte ich hiermit höflichst darum einfach vornehm zu schweigen. Mir geht es hier nicht (ausschließlich) darum den besten Propeller für mein Boot zu finden, sonder zuallererst darum zu verstehen, was da hinten an meinem Boot passiert. Man könnte auch sagen, ich suche Erleuchtung

Alle anderen, die Propellerphysik auch spannend finden, sind herzlich zum Diskutieren eingeladen

[Chanor]

hi Ulli,
sag mal wie mißt du das?? ich will auch so eine Kurve. Ich habe nämlich auch ein Propellerproblem. Seit letzen Jahr habe ich einen anderen vergaser drauf und nun kommt der Motor in den Drehzahlbegrenzer rein. Würde jetzt gerne wissen wie groß ich den neuen Propeller nehmen müßte, sollte oder könnte.

Gruß
Heinz-Jürgen

[uhx]

Zitat von Chanor

hi Ulli,
sag mal wie mißt du das?? ich will auch so eine Kurve. Ich habe nämlich auch ein Propellerproblem. Seit letzen Jahr habe ich einen anderen vergaser drauf und nun kommt der Motor in den Drehzahlbegrenzer rein. Würde jetzt gerne wissen wie groß ich den neuen Propeller nehmen müßte, sollte oder könnte.

Gruß
Heinz-Jürgen

Die Drehzahl mit dem Drehzahlmesser und die Geschwindigkeit per GPS. Da ich auf dem Kanal gemessen habe sollte die GPS-Geschwindigkeit auch mit der Geschwindigkeit durchs Wasser übereinstimmen.

Die Zahl der Messpunkte kannst Du bei genauerem Hinschauen noch im Plot erkennen. Bei der blauen Kurve haben wir die Drehzahl in 100er-Schritten erhöht, bei der magenta Kurve waren wir faul und haben nur alle 250 UPM einen Wert aufgeschrieben.

Wir haben es zu Zweit gemacht, einer achtet darauf, dass die Drehzahl konstant bleibt und das Boot geradeausfährt und der andere schaut, wann sich die Geschwindigkeit eingependelt hat und schreibt auf. Bei stärkeren Wind haben wir zweimal gemessen, einmal mit dem Wind und einmal gegen den Wind. Der Unterschied war aber vernachlässigbar.

Geplottet habe ich mit ROOT (das benutzen die Teilchenphysiker zur Datenauswertung), obwohl das für so einen Plot eigentlich Overkill ist Geht genauso aber mit Gnuplot, Excel, Origin,...

Der obere Plot ist einfach Geschwindigkeit gegen Drehzahl aufgetragen, also die Werte genauso, wie aufgeschrieben. Für den unteren Plot muss man aus den beiden Werten und der Propellersteigung noch den Schlupf ausrechnen:

Schlupf = 1 - v_mess/v_theo

Dabei ist

• v_mess ist die gemessene Geschwindigkeit
• v_theo die theoretische Geschwindigkeit, die bei 0% Schlupf erreicht würde.

Wie rechnet man die theoretische Geschwindigkeit aus? Die Steigung 17" ist der Weg, den der Propeller nach einer Umdrehung zurückgelegt hätte, wenn er sich wie eine Schraube durch ein Gewinde drehen würde. Oder anders ausgedrückt, 17" ist der Weg, den dein Boot bei 0% nach einer Propellerumdrehung zurückgelegt hätte. Somit ist:

v_theo = Steigung * UPM * G

Dabei ist

• Steigung die Propellersteigung, also 17" in meinem Fall
• UPM die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute
• G die Getriebeübersetzung; bei einer Getriebeübersetzung von z.B. 1:1,61 ist G=1/1,61; denn der Motor muss sich 1,61 mal drehen, damit sich der Propeller 1 mal dreht.

Wir sind leider noch nicht ganz fertig, denn mit dieser Formel bekommst Du die Geschwindigkeit in Zoll/Minute. Also müssen wir noch wahlweise in km/h oder Knoten umrechnen:

• 1 Stunde = 60 Minuten
• 1 km = 39.370 Zoll
• 1 Seemeile = 72.913 Zoll

v_theo[Knoten] = Steigung[Zoll] * UPM[1/min] * G* (1 km / 72913 Zoll) * (60 min / 1 h)

Oder als Faustformel ausgedrückt:

v_theo[Knoten] = Steigung[Zoll] * UPM[1/min] * G * 60/72913

Entsprechend für km/h:

v_theo[km/h] = Steigung[Zoll] * UPM[1/min] * G * 60/39370

Ich hab da mal den Bruch am Ende stehen lassen, um mir die Dezimalzahl mit 15 Nachkommazahlen zu sparen. Die Formel kann man nun z.B. in Excel übertragen, um den Schlupf zu berechnen.

[uhx]

Anmerkung zur Schlupf-Formel: Das kann man sich aus dem was hier steht herleiten. Umformung liefere ich bei Bedarf gerne nach.

Wenn dir das selber plotten zu aufwendig ist, kannst du mir auch einfach deine gemessenen Werte nebst Propellersteigung und Getriebeübersetzung schicken und ich lasse mein Skript drüber laufen. Das geht ganz fix.

Ich bin jedenfalls sehr gespannt solche Kurven von anderen Booten zu sehen. Vielleicht bekommen wir dann ein Gefühl dafür, was "normal" ist.

[Fraenkie]

Zitat von uhx

Hier nun der angekündigte neue Plot.

........................
Was fällt auf?

1. Wie im vorhergehenden Beitrag diskutiert steigt der Schlupf beim Überschreiten der Rumpfgeschwindigkeit stark an und sinkt nach dem Übergang in die Gleitphase wieder. Wäre da nicht Punkt 3., würde der Schlupf die 20% sogar unterschreiten.
2. Der Verlauf des Plots entspricht weitgehend den Messungen vom letzten Jahr. D.h. systematische Fehler aus sich ändernden Rahmenbedingungen haben wenig Einfluss auf den qualitativen Verlauf des Plots.
3. Ab 3500 UPM steigt die Geschwindigkeit nicht mehr linear mit der Drehzahl, sondern knickt ab und nähert sich asymptotisch 28 kn. Entsprechend steigt der Schlupf auch wieder an.

An dieser Stelle interessiert mich besonders Punkt 3. Warum knickt die Geschwindigkeit ab? Das Verhalten habe ich auch schon beim grünen Propeller, der eine kleinere Fläche aufweist, beobachtet; und zwar bei einer niedrigeren Drehzahl. Meine bereits oben geäußerte These ist: Je höher die Drehzahl, desto höher die Kräfte, die am Propeller wirken. Werden die Kräfte zu groß, kommt es zu Kavitation. Wenn nun die Propellerfläche kleiner ist, verteilt sich die Schubkraft entsprechend auch auf eine kleinere Fläche. Extreme Druckverhältnisse, die zu Kavitation führen, treten also schon bei niedrigeren Drehzahlen auf.

Der Umkehrschluss dieser Überlegung ist: Meine Propellerfläche ist zu klein. Es ist zwar ein 15"x17"-Propeller, aber durch die Überarbeitung hat er Fläche eingebüßt und er hatte bereits vorher einen geringeren Durchmesser. Ausprobieren könnte ich also einen neuen 15"x17" oder sogar 16"x17".

So, meine These lässt sich logisch begründen und klingt einleuchtend. Aber das heißt natürlich noch nicht, dass sie stimmt. Kann es andere Gründe dafür geben, dass die Geschwindigkeit abknickt? Gibt es z.B. Teile im Antrieb oder im Propeller selbst, die durchrutschen können?


Zu guter letzt erlaubt mir vorsorglich noch eine Anmerkung: Diejenigen, die nicht verstehen, warum man um dieses Thema so einen Zirkus veranstalten muss anstatt sich einfach von einem einschlägigen Händler beraten zu lassen, und diejenigen, die nicht nachvollziehen können, dass man Spaß daran haben kann wissenschaftliche Methoden auf sein Hobby anzuwenden, bitte ich hiermit höflichst darum einfach vornehm zu schweigen. Mir geht es hier nicht (ausschließlich) darum den besten Propeller für mein Boot zu finden, sonder zuallererst darum zu verstehen, was da hinten an meinem Boot passiert. Man könnte auch sagen, ich suche Erleuchtung

Alle anderen, die Propellerphysik auch spannend finden, sind herzlich zum Diskutieren eingeladen

http://www.lemos.uni-rostock.de/file...s/Prop_new.pdf

ab Seite 27. Die Welt weiss doch ein bisschen mehr als Wikipedia. Und man muss auch selber keine Thesen aufstellen.

Reine Physik

[uhx]

Zitat von Fraenkie

http://www.lemos.uni-rostock.de/file...s/Prop_new.pdf ab Seite 27.

Sehr geil! Ich hab schon angefangen nach Büchern zu suchen, und da steht sowas einfach frei im Netz

Anmerkung für die Nachwelt, falls der Link irgendwann nicht mehr funktionieren sollte: Es handelt sich um das Buch "Propellertheorie" von Prof. Dr.- Ing. Nikolai Kornev, Universität Rostock, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, 2009.

Zitat von Fraenkie

Und man muss auch selber keine Thesen aufstellen.

Das macht dann aber wesentlich weniger Spaß!

Es ist einfach viel spannender sich zuerst selber Gedanken über die möglichen Zusammenhänge zu machen. Der Aha-Effekt, wenn man feststellt, dass die eigene These falsch war ist dabei nicht weniger erhellend, als die Freude, wenn sie gestimmt hat.

[Fraenkie]

Zitat von uhx

Sehr geil! Ich hab schon angefangen nach Büchern zu suchen, und da steht sowas einfach frei im Netz


Das macht dann aber wesentlich weniger Spaß!

Es ist einfach viel spannender sich zuerst selber Gedanken über die möglichen Zusammenhänge zu machen. Der Aha-Effekt, wenn man feststellt, dass die eigene These falsch war ist dabei nicht weniger erhellend, als die Freude, wenn sie gestimmt hat.

Na das wichtigste für nen Doktor ist doch dass man weiss wo man abschreiben kann

Formuliers halt für deine Promotion ein bissle um, dass es keiner merkt

Aber Spass bei Seite: Wenn man sich da ein bissle einliest können die ganzen Propeller die man so kaufen kann eigentlich nur ein "universeller" Kompromiss sein, weil die ja einen weiten Bereich abdecken (leichtes Boot mit schwachem Motor ist gleich schnell wie schweres Boot mit starkem Motor beide fahren z. Bsp. 17")

[uhx]

Zitat von Fraenkie

http://www.lemos.uni-rostock.de/file...s/Prop_new.pdf

Sehr spannende Lektüre! Die allgemeinen Ausführungen zur Kavitation sind sicher auch für Leute interessant, die es mit Formeln nicht so haben. Vielen Dank nochmal an Fraenkie!

Ich hab da auf Seite 61 auch gleich was gefunden: Ein v/n-Diagramm (Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl), das da sagt: Nach Einsetzen von Kavitation (hier insbesondere Flächenkavitation) führt eine Erhöhung der Propellerdrehzahl nicht zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit knickt im Diagramm ab und nähert sich asymptotisch einem maximalen Wert; genau wie in meiner Messung.

Das ist jetzt zwar noch kein Beweis dafür, dass meine Kavitations-These stimmt, aber doch ein starker Hinweis darauf, dass sie stimmen könnte!

Bildnachweis: S. 61, "Propellertheorie", Prof. Dr.- Ing. Nikolai Kornev, Universität Rostock, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, 2009

[uhx]

Zitat von Fraenkie

Wenn man sich da ein bissle einliest können die ganzen Propeller die man so kaufen kann eigentlich nur ein "universeller" Kompromiss sein, weil die ja einen weiten Bereich abdecken

In der Tat, in der Tat. Im Kornev-Buch sind eine ganze Reihe von Möglichkeiten Kavitation zu verringern oder zu verhindern aufgezählt. Die helfen unsereins aber kaum weiter, da es dabei fast ausschließlich um die Optimierung des Propellerdesigns oder der Rumpfform geht. Das können wir aber kaum beeinflussen, solange wir das nehmen wollen was der Markt hergibt. Und gerade im Fall der alten Volvo-AQ-Antriebe ist die Auswahl ziemlich übersichtlich (alles mit Flo-Torq fällt z.B. raus).

Die einzigen Propeller-Parameter, die man somit beeinflussen kann sind Durchmesser, Flächenverhältnis (siehe nächster Beitrag) und Steigung. Die Steigung ist bereits weitestgehend durch die Motorleistung determiniert, womit Propeller-Durchmesser und Flächenverhältnis als Parameter übrig bleiben.

Bleibt also die Frage: Hat die Propellerfläche einen Einfluss auf das Kavitationsrisiko? Oder anders ausgerdrückt: Kann man durch geeignete Wahl der Propellerfläche das Kavitationsrisiko reduzieren?

Nach erstem, oberflächlichen Lesen des Kornev-Buches würde ich sagen: Ja. Genaueres dazu im nächstem Beitrag.

[uhx]

Zum einen gibt es das Flächenverhältnis A_E/A_0. Es ist das Verhältnis zwischen der Fläche der Propellerblätter A_E und der Fläche eines Kreises A_0 mit gleichem Durchmesser wie der Propeller. Das Flächenverhältnis kann durchaus über 1 liegen; nämlich dann, wenn sich die Propellerflügel bei axialer Draufsicht überlappen. Bei "schnellen Schiffen" liegt das Flächenverhältnis üblicherweise zwischen 0,9 und 1,4 (Kornev, S.219).

Desweiteren sagt Kornev auf Seite 220:

Die Erhöhung des Verhältnisses A_E/A_0 vermindert die Kavitationsgefahr. Gleichzeitig aber sinkt der Wirkungsgrad des Propellers. Zum Beispiel, sinkt der Wirkungsgrad um 1.5 bis 2 Prozent bei einer Erhöhung des Flächenverhältnisses um 10 Prozent.

Finde ich das Verhalten in meiner Messung wieder? Ja! Das angehängt Bild zeigt die beiden Propeller, mit denen ich gemessen habe. Links der in grün geplottete Propeller, rechts der in magenta geplottete Propeller. Sie haben beide den gleichen Durchmesser, aber ein unterschiedliches Flächenverhältnis. Das Flächenverhältnis beim grünen Propeller ist erheblich kleiner, als das Flächenverhältnis beim magenta Propeller. Aus der Messung in Beitrag 14 entnehme ich, dass die Geschwindigkeit beim grünen Propeller früher abknickt, als beim Magentapropeller. Ausgehend von meiner Kavitations-These heißt das: Der grüne Propeller mit niedrigerem Flächenverhältnis kavitiert früher, als der magenta Propeller mit höherem Flächenverhältnis. Genauso, wie im Kornev-Buch beschrieben!

Was folgt daraus für die Propellerwahl? Das Flächenverhältnis sollte so klein wie möglich gewählt werden, weil mit niedrigerem Flächenverhältnis der Wirkungsgrad steigt. Das Flächenverhältnis darf aber nur so klein gewählt werden, dass keine Kavitation auftritt. Der grüne Propeller wäre also für ein leichteres Boot mit niedrigerer Schubbelastung oder ein Boot mit geringerer Propellerdrehzahl durchaus geeignet, für mich taugt er nur als Notpropeller.

Hallo Ulli. wenigstens einmal eine wirklich gute Diskussion, ob ein anwachsen des Schlumpfes bis auf 50 % normal ist, kann ich so nicht beantworten,da dies den Übergangswiderstand des Rumpfes von Verdränger zur Gleitfahrt betrifft und an Hand der vielen unterschiedlichen Boote /Rümpfe / Beladung usw. eine wohl engere Normalität kaum auszumachen sein wird, in der Tendenz ist es wohl so, die von mir angegebenen Zahlen 10-20% sollten bei Gleitern bei der entsprechenden Marschfahrt erreicht werden.Insgesamt ein sehr schwieriges Thema.

Schöne Grüße
Gerrit

Hallo Ulli nur der Vollständigkeit-halber, Kavitationsprobleme entstehen auch, wenn der
Prop-Abstand zum Rumpfboden des Boote nicht stimmt(Wellenanlagen)

grüße Gerrit