Einfluss von Bootsbreite auf Geschwindigkeit

[nobsche]

Guten Morgen,

ich schaue mich seit einiger Zeit nach einem Boot für mich und meine Familie um. Die Auswahl geht trotz der langsamen Geschwindigkeit Richtung Verdränger.

Nun hatte ich schon einige Gespräche mit Verkäufern. Bei einigen machen mich die Angaben über die Geschwindigkeit stutzig. Diese überschreitet schon mal gerne die Rumpfgeschwindigkeit bei einen Stahlverdränger. Argumentiert wird das dann mit der geringen Breite des Boots.

Bisher habe ich keine Formel zur berechnung der Rumpfgeschwindigkeit gefunden in der die Breite eine Rolle spielt. Daher stelle ich mir die Frage, ob und in welchem Umfang die Rumpfbreite Auswirkungen auf die Geschwindigkeit hat.

Könnt ihr mir eure Erfahrungen hierzu mitteilen?

Vielen Dank und viele Grüße
Norbert

[Sayang]

Zitat von nobsche

Guten Morgen,

ich schaue mich seit einiger Zeit nach einem Boot für mich und meine Familie um. Die Auswahl geht trotz der langsamen Geschwindigkeit Richtung Verdränger.

Nun hatte ich schon einige Gespräche mit Verkäufern. Bei einigen machen mich die Angaben über die Geschwindigkeit stutzig. Diese überschreitet schon mal gerne die Rumpfgeschwindigkeit bei einen Stahlverdränger. Argumentiert wird das dann mit der geringen Breite des Boots.

Bisher habe ich keine Formel zur berechnung der Rumpfgeschwindigkeit gefunden in der die Breite eine Rolle spielt. Daher stelle ich mir die Frage, ob und in welchem Umfang die Rumpfbreite Auswirkungen auf die Geschwindigkeit hat.

Könnt ihr mir eure Erfahrungen hierzu mitteilen?

Vielen Dank und viele Grüße
Norbert

Die Breite kann einen erheblichen Einfluss haben, da bei einem Laenge/Breite Verhaeltnis von etwa 8:1 die Rumpfgeschwindigkeit nicht mehr “stimmt”, ein Grund fuer die hohen moeglichen Geschwindigkeiten von Katamaranen. Ausserhalb dieser “Ausnahme” ist der Einfluss viel geringer, eine Formel ist mir dazu aber nicht gelaeufig.

[Tinduck]

Die Breite (und der Tiefgang in ähnlicher Weise) spielt eine Rolle beim Energiebedarf, um die Rumpfgeschwindigkeit zu erreichen. Schmale Schiffe sind sparsamer als breitere, gleich lange und tiefe Schiffe, aber bei gleicher Rumpfgeschwindigkeit,

Hintergrund ist, dass in den Wasserwiderstand die projizierte Fläche der der Bewegung zugewandten Seite eingeht. Die anderen Faktoren sind der Widerstandsbeiwert und die Geschwindigkeit im Wasser.

(alle Begriffe beziehen sich auf die Wasserlinie)

Theoretisch hat ein schwimmender Würfel die gleiche Rumpfgeschwindigkeit wie ein schönes Schiff mit gleicher Wasserlinien-Länge. Sie wird bei ihm nur schwieriger zu erreichen sein

bis denn,

Uwe

[fignon83]

Jetzt wird es spannend, mein Senf dazu sieht so aus:

- Welche Formel nimmst du zur Berechnung? Die mit der Wurzel aus der WL x 4,5?

- in der Bootsbauerbibel von Juan Baader wird anschaulich beschrieben, dass dieser Faktor bis 5,25 steigen kann

- Der Baader beschreibt auch Auswirkungen der Rumpfform, insbesondere des hinteren Bereiches, die einen Verdränger zum Gleiter machen können (je breiter und flacher hinten desto "gleitfähiger").

- Die Motorleistung. Ist die knapp bemessen, ist ein schmales Boot durchaus schneller als ein breites. Bei genügend Motorleistung bringst du beide Formen soweit, dass sie in den Widerstandsbuckel (Baader) spätestens reinlaufen. Es sei denn, die Rumpfform hat Gleiteigenschaften.

Ich glaube, dass nicht ein Faktor wie Breite entscheidend ist, sondern das Zusammenspiel vieler. Mein Boot ist für einen Verdränger recht schnell (ist auch leicht, also noch ein Faktor) und schafft diese ominösen 5,25. Es verjüngt sich nach hinten recht stark, fast Segelbootartig. Also ist es deswegen recht flott und wirtschaftlich unterwegs!?
Anderseits ist es hinten recht flach und sollte durchaus Gleiteigenschaften aufweisen (so sagte mir das ein Schiffsbauer), aber da es so schmal ist, hat es nicht genügend Auflagefläche, um ins Gleiten (besser Gleitähnliche) zu kommen um den Widerstandsbuckel bei 5,25 zu überschreiten.

[barracuda75]

Bitteschön

Längen-Breiten-Verhältnis Rumpf
Gemessen in der Wasserlinie. Zu gedrungene Rumpfformen bieten einen zu hohen Wellenwiderstand. Ab Streckungsverhältnissen von 1:18 wird die Verbesserung des Widerstandsfaktors geringer. Bei zu hohen Streckungsverhältnissen über 1:20 kann sogar eine Verschlechterung eintreten.
Katamaran
Ein Rumpf eines Fahrtenbootes sollte nicht unter einem Breiten-Längenverhältnis von 1 zu 10 liegen. Ein guter Wert liegt bei 1:12 bis 1:13. Werte darüber hinaus sind Racern vorbehalten.
Trimaran
Der Mittelrumpf sollte nicht viel unter 1:8 liegen. Für die Ausleger (Schwimmer) darf/muss der Wert natürlich höher liegen.

Form des Rumpfquerschnitts vs. benetzte Oberfläche
Der Querschnitt des Hauptspantes hat großen Einfluss auf die benetzten Oberfläche. Um die Unterschiede theoretisch zu bestimmen, braucht es keine besonderen Formeln, die alte Schul-Geometrie genügt.

Wichtig bei diesen Kalkulationen sind fixe Parameter, um korrekte Aussagen zu bekommen. In dem nachfolgenden Beispiel sind vorgegeben:
Länge cwl = 10.0 m, Breite cwl 1.0 m und eine Verdrängung von 392 kg

Ein V-Spant als Querschnitt mit Breite =1,0 und Tiefe=0,784 hat
Verdrängung: (b x t x l) x 2 x 1000 = 392 kg
Fläche Hauptspant: (nach Pytagoras) x 2 = 0,392 qm
Benetzte Oberfläche: (c+c) x 10 = 18,6 qm

Ein Rechteck als Querschnitt mit Breite=1,0 und Tiefe=0,392 hat
Verdrängung: (b x t x l) = 392 kg
Fläche Hauptspant: 0,392 x 1,0 = 0,392 qm
Benetzte Oberfläche: (0,392+0,392+1,0) x 10 = 17,8 qm

Ein Halbkreis als Querschnitt mit Breite =1,0 und Tiefe=0,50 hat
Verdrängung: (r^2xPi)/2 x 1000 = 392 kg
Fläche Hauptspant: (r^2xPi)/2 = 0,392 qm
Benetzte Oberfläche: (dxPi/2) x 10 = 15,7 qm

Diese theoretischen Zahlen geben nur die benetzte Fläche der Körper in Längsrichtung wieder. Um konkrete Werte zu bekommen, muss ein echter Bootskörper berechnet werden, was spezieller Software vorbehalten ist.

Quelle: https://www.multihull.de/technik/t-formel.htm

[SommersprosseHH]

Hallo Norbert,

deine Frage ist ja bereits umfassend beantwortet. Die theoretische Rumpfgeschwindigkeit nach der genannten Formel kann durchaus leicht überschritten werden. Zauberwort ist theoretische Rumpfgeschwindigkeit die in sehr vielen Fällen gut passt.
Wenn dir die Geschwindigkeit wichtig ist, lass sie dir vorführen. Oft schon erledigt "macht 20 km/h" waren dann doch nur 10Kn und das auch nur großzügig aufgerundet.

Ein Holländischer Schiffsbauinger hat's mir im Sommer etwas differenzierter erläutert mit der theoretischen Rumpfgeschwindigkeit. Es ist nur eine Näherung die gut passt aber mit pfiffiger Konstruktion nach oben ausgehebelt werden kann. Wurde oben schon beschrieben. Wirklich entscheidend ist die Froudsche Zahl (hoffentlich richtig geschrieben). Die "Faustformel" dagegen stammt aus einer Zeit in der man die Froudsche Zahl noch nicht kannte oder ermittelt könnte.

Mein Boot läuft auch etwa 0,4 Kn schneller als die theoretische Rumpfgeschwindigkeit von 5,8Kn (nach der bekannten Formel mit 2,43...)

[fignon83]

Die Froudsche Zahl ist doch die o.g. Formel, den Faktor 2,43 statt 4,5 nimmt man, wenn man die Rumpfgeschwindigkeit in Knoten statt in KM/h ermitteln möchte?

[SommersprosseHH]

Zitat von fignon83

Die Froudsche Zahl ist doch die o.g. Formel, den Faktor 2,43 statt 4,5 nimmt man, wenn man die Rumpfgeschwindigkeit in Knoten statt in KM/h ermitteln möchte?

Zum Faktor 2,43, ist für Knoten richtig.

Die Froudsche Zahl ist wohl etwas komplizierter als die genannte Formel. Ich will mich aber nicht in Erklärung vertiefen wenn ich mir nicht mal sicher bin ob ich es selbst verstanden habe.

Auf jeden Fall finde ich es eine sehr spannende Thematik die sogar ein eigenes Thema wert wäre. Insbesondere weil ich mich in den letzten Monaten intensiv mit auseinander gesetzt habe.

[fignon83]

Zitat von SommersprosseHH

Zum Faktor 2,43, ist für Knoten richtig.

Die Froudsche Zahl ist wohl etwas komplizierter als die genannte Formel. Ich will mich aber nicht in Erklärung vertiefen wenn ich mir nicht mal sicher bin ob ich es selbst verstanden habe.
.

...eigentlich nicht, in der Formel ist noch die Erdbeschleunigung "g" drin, die wir aber vernachlässigen können (anbei der Screenshot aus dem Baader, wunderbares Buch)

[SommersprosseHH]

Zitat von fignon83

...eigentlich nicht, in der Formel ist noch die Erdbeschleunigung "g" drin, die wir aber vernachlässigen können (anbei der Screenshot aus dem Baader, wunderbares Buch)

Das Buch kenne ich, hatte es über die Jahre allerdings vergessen. Schöner Anstoß es mal zu suchen!

[fignon83]

Wenn du es nicht findest, gib laut. Die PDF habe ich (..und viele andere auch)

[nobsche]

Vielen Dank für eure Antworten.
Jetzt weis ich was Ich vermutet hatte. Es ist ein Näherungswert, der je nach Rumpfform unterschiedlich stark abweicht.

Letztendlich wird man die Geschwindigkeit eines gebrauchten Bootes eh nur durch ausprobieren feststellen können. Die errechnete Rumpfgeschwindigkeit wird ja auch nicht erreicht wenn z.B. die falsche Schraube montiert ist.

Vielen Dank und viele Grüße
Norbert

[Tinduck]

Zitat von nobsche

Die errechnete Rumpfgeschwindigkeit wird ja auch nicht erreicht wenn z.B. die falsche Schraube montiert ist.

... oder wenn die Muschelfarm am Unterwasserschiff ausufert

bis denn,

Uwe

[Totti-Amun]

Zitat von Tinduck

... oder wenn die Muschelfarm am Unterwasserschiff ausufert

bis denn,

Uwe

Kenn ich mich mit aus.
Abgefahrenen Propeller und Muschelkollektion von über 100kg.



Grüße

Totti

[Wolkenschieber]

Hallo Norbert,

ohne mich jetzt in mathematischen Formeln verlieren zu wollen (das wurde oben schon zur Genüge erörtert) fällt auf, daß Kampfschiffe der Marine eigentlich immer für die Länge ziemlich schmal sind. Sie laufen als Verdränger mit ihren starken Maschinen oft auch 30 kn und mehr. Auch daran sieht man, daß das Verhältnis Länge zur Breite bei der Vmax schon eine Rolle spielt.

Viele Grüße
Peter

[coffeemuc]

Zitat von Wolkenschieber

fällt auf, daß Kampfschiffe der Marine eigentlich immer für die Länge ziemlich schmal sind.

Das könnte auch militärische Gründe haben, man will ja nicht unnötig viel Angriffsfläche (im Wortsinn) haben, oder?

[fignon83]

Das schmale Boote wirtschaftlicher laufen können, wurde schon zuvor erwähnt. Bei Kriegsschiffen ist Reichweite auch nicht unwichtig. Die können also bei gleicher Geschwindigkeit weiter/länger fahren

[Sayang]

Zitat von Wolkenschieber

... ohne mich jetzt in mathematischen Formeln verlieren zu wollen (das wurde oben schon zur Genüge erörtert) fällt auf, daß Kampfschiffe der Marine eigentlich immer für die Länge ziemlich schmal sind. Sie laufen als Verdränger mit ihren starken Maschinen oft auch 30 kn und mehr. ...

Ich denke, Du hast recht. Geschwindigkeit (vielleicht auch Wendigkeit und ein paar andere, weniger bedeutende Faktoren) ist sicherlich der Hauptgrund.



Zu meiner Dienstzeit waren die Lenkwaffenzerstörer, wie DDG Mölders, mit das modernste, was die Bundesmarine zu bieten hatte, und waren bei einer theoretischen Rumpfgeschwindigkeit von 28 kn bis zu 35 kn schnell. Sie waren 134,4 m lang und 14,4 m breit, ein Verhältnis L/B von 9,3. Das Boot, auf dem ich gefahren bin, hatte bei 99 m m Länge ein L/B Verhaeltnis von 8,3. Mit knapp 14.000 PS sollte es deutlich üeber 20 kn machen koennen, das mit nur um 5 PS/t.



Die Reichweite durch hoehere Bunkerkapazitaet liesse sich, nach einer überschlägigen Rechnung, bei einer Verbreiterung des Rumpfes um nur einen Meter bei beiden Dampfern um gut 50 % erhoehen, eine deutliche Reichweitenerhohung also einfach zu erziehlen ist.

[nobsche]

Zitat von Tinduck

... oder wenn die Muschelfarm am Unterwasserschiff ausufert

bis denn,

Uwe

Ja, die Muschelfarm kann ich mir auch gut als Bremse vorstellen.