Verhältnis Spritverbrauch / Gewicht ? - Seite 3 - boote-forum.de

gerald11 · #51 13.01.2015, 12:56

Hallo,

wenn wir mal kurz zur Frage zurückkehren:

Ein Boot soll angeschafft werden, Alu wäre bevorzugt, aber jemand muss noch überzeugt werden, dass dies gegenüber GFK wirtschaftlicher ist.

Eventuell kann man hier ja auch noch andere Argumente in Feld führen, z.B.

- Bei täglichem Gebrauch mit an und ablegen können schon leicht Ecken und Schrammen entstehen, hier hält ein Alu boot sicherlich länger durch mit weniger Reparaturaufwand als ein GFK Boot

- Bodenkontakt in Flüssen, wenn das boot in diesen Gebieten zum Einsatz kommt wird es in Ufernähe u.U. ab und zu mit dem Boden in Berührung kommen, auch da würde ich eher auf ALU den auf GFK setzen.

- Transport, wenn mehrere Personen das Boot transportieren müssen ist zu bedenken ob hier nicht ein leichteres auch einfacher zu handhaben ist (Führerschein, Anhänger, Zugfahrzeug...)

- Ein leichteres Boot bedeutet auch, dass ein kleinerer Motor notwendig ist, kleiner heist auch billiger und vermutlich auch weniger Sprit, wenn auch nicht ausrechenbar.

l.G.
Gerald

Phantom-Matze · #52 13.01.2015, 13:06

Zitat:

Zitat von Papierflieger

Ja, das könnte natürlich sein dass das nen negativen Einfluss hat, obwohl ich glaube, dass sich die Rumpfgeschwindigkeit nicht nur auf's Stampfen bezieht. Da muss noch was Anderes dahinterstecken.

Der Auftrieb wahrscheinlich...

Papierflieger · #53 13.01.2015, 13:14

Zitat:

Zitat von gerald11

...wenn wir mal kurz zur Frage zurückkehren:

Ein Boot soll angeschafft werden, Alu wäre bevorzugt, aber jemand muss noch überzeugt werden, dass dies gegenüber GFK wirtschaftlicher ist.

Bist du wirklich dir sicher, dass das die original Frage war?

Aber mal abgesehen davon, du hast natürlich vollkommen Recht, wir sind nicht mehr bei der original Frage, aber der Thread hat sich spannend weiterentwickelt und ich würde mich freuen, wenn wir die "Länge läuft" Frage, zusätzlich auch noch klären könnten, ohne dass sich Mr. Floppy ärgert.

Phantom-Matze · #54 13.01.2015, 13:19

Gleiches Boot,gleicher Motor.Nur das eine Boot ist eben etwas leichter...ja.

Papierflieger · #55 13.01.2015, 13:43

Hallo Matze,

ich hatte nicht dich, sondern Gerald11 gemeint.

Das mit dem Auftrieb spielt bestimmt auch ne Rolle.
Eigentlich bin ich recht gut in Physik, aber hier sehe ich irgendwie nicht mehr durch.

Phantom-Matze · #56 13.01.2015, 14:21

Zitat:

Zitat von Papierflieger

Hallo Matze,

ich hatte nicht dich, sondern Gerald11 gemeint.

Das mit dem Auftrieb spielt bestimmt auch ne Rolle.
Eigentlich bin ich recht gut in Physik, aber hier sehe ich irgendwie nicht mehr durch.

Hey!

Das Thema Sprit sparen alleine,geht mir eigentlich nur auf die Nerven.Hier ist es allerdings,wie du schon sagst,um einiges interessanter.Ich stehe min. genauso doof da,aber evtl kommt ja noch die Erleuchtung.

Papierflieger · #57 13.01.2015, 15:09

Hey Matze das ist wirklich super!

Vielleicht sind wir ja nicht die beiden Einzigen und evtl. haben die Koryphäen im Forum ja noch Zeit und Lust das aufzudröseln. Ich fänd das klasse.

seebaer150 · #58 13.01.2015, 15:40

Die Problematik ist eben nicht linear, sie ist dreidimensional und das macht es besonders auch für den technisch versierten Anfänger so schwer durchschaubar.

Länge läuft: jedes schiff, egal wie lang, hoch und breit, verursacht bei einer bestimmten Geschwindigkeit eine Welle mit bestimmter Wellenlänge.

Die Projektionsfläche des Rumpfes, vorher von mir schon mal beschrieben ist in der Fahrtwiderstandsformel linear wirksam. Im Prinzip ist es die Stelle am Schiff, die beim quer in Scheiben schneiden die größte Fläche unter Wasser hat.

Steht das Schiff schräg, ist also vertrimmt, wächst diese Fläche enorm an.

Um das zu verdeutlichen ein Beispiel: Ein Brett, ein Meter lang und 10 cm breit liegt einen Zentimeter tief im Wasser. Die Projektionsfläche beträgt nun 10 qcm.

Wird dieses Brett nur um etwa zwei (!!! ) Grad vertrimmt, verdoppelt sich die Projektionsfläche. Zwei grad sind Peanuts. Bei modernen Booten finden wir 15 bis 30 Grad bei R= 5,5.

Hier wird einerseits deutlich, wie rasend schnell Motorleistung alleine schon durch die Vertrimmung verpufft, ohne dass das Boot deutlich schneller geworden wären und wie viel effektiver die Leistung in Fahrt umgewandelt wird, wenn durch die Rumpfform Vertrimmung verhindert wird.

Zurück zur Wellenlänge, die bei jedem Schiff , egal ob Queen Mary oder Modellboot bei gleicher Geschwindigkeit dieselbe Länge hat:

Ist die Wellenlänge zum Beispiel 10 Meter und die Wasserlinienlänge des Bootes ungefähr 11 Meter, dann fährt das Boot äußerst flach liegend mit dem Bug auf der Bugwelle und mit dem Heck auf der Heckwelle und die Projektionsfläche entspricht in etwa der aus dem Stillstand.

Wird es jetzt schneller, zum Beispiel doppelt so schnell, liegt das Heck genau zwischen Bug- und Heckwelle im Tal dazwischen. Die Projektionsfläche wird durch die Schrägstellung viel größer sein.

Jetzt kommt ein anderer wichtiger Aspekt:

Zwar machen unterschiedlichste Schiffe bei gleicher Geschwindigkeit gleich lange Wellen, jedoch ist die Wellenmasse stark Abhängig von der masse des Schiffes. Je schwerer das Schiff, desto höher, massiger und folglich steiler die Welle, denn sie muss ja trotzdem in die Wellenlänge passen.

Nehmen wir das kleine leichte Boot mit Heck zwischen den Wellen und nehmen den Gleichen Rumpf mit viel schwereren Maschinen und aus Stahl statt aus Holz gebaut.

Was bedeutet das nun für die Vertrimmung des schwereren Bootes und damit für die Projektionsfläche?

Diese Frage sollte hier jetzt mal bedacht und beantwortet werden. Man muss es einfach verstehen, wenn man das Weitere verstehen will.

Also, ich beantworte sie mal selbst.

Da der Höhenunterschied zwischen Wellental und Wellenkamm höher ist UND die Welle auch massiger und damit tragfähiger ist, schwimmt der Bug noch weniger eingetaucht auf dem Wellenberg und das Heck sitzt noch tiefer im Tal. Damit ist die Vertrimmung und Projektionsfläche noch größer.

Die größere Motorleistung des schwereren Schiffes schafft also noch größere Wellen, die noch größere Vertrimmung verursachen und damit wiederum noch mehr Fahrtwiderstand verursachen – ohne schneller zu werden. Hört hört.

Papierflieger · #59 13.01.2015, 15:45

Zitat:

Zitat von seebaer150

Die Problematik ist eben nich linear, sie ist dreidimensional und das macht es besonders auch für den technisch versierten Anfänger so schwer durchschaubar.

Länge läuft: Ich schreib gleich weiter. Muss essen

Klasse!

simon-2 · #60 13.01.2015, 16:05

"die Formel" die hier wahrscheinlich gesucht ist, nennt sich Admiralitätsformel, findet man zB bei Wikipedia.
Dass das nur ein ganz grober Anhaltspunkt ist, weil ganz viele Faktoren dort nicht berücksichtigt werden, von denen viele hier im Thread auch schon angesprochen worden sind, ist hoffentlich klar

Über die Qualität der höchst physikalischen Beiträge hier im Thread verkneife ich mir jetzt mal ein Urteil

immerhin sind die meisten Effekte zumindest erkannt und angesprochen worden

seebaer150 · #61 13.01.2015, 16:50

Matze, Tom, ihr müsst mir jetzt konkrete Fragen stellen.

Papierflieger · #62 13.01.2015, 17:23

Zitat:

Zitat von seebaer150

Matze, Tom, ihr müsst mir jetzt konkrete Fragen stellen.

Ich glaube / hoffe ich hab's jetzt.

Wenn ich einen schnellen Frachter konstruieren wollte, müsste ich also die Wellenlänge der gewünschten Geschwindigkeit berechnen und dann das Schiff so lang bauen, dass es mit dem Heck nicht in's Wellental rutscht, sondern genau auf beiden Wellen fährt. Richtig?

Papierflieger · #63 13.01.2015, 17:30

Murks, bin doch noch nicht durch.

Es bleibt doch dann immer noch die größere Reibung der Grenzschicht beim längeren Schiff.

Warum brauchen lange Boote / Schiffe (Verdränger) relativ wenig Leistung für hohe Geschwindigkeiten, wenn die Reibung immer größer wird?

Kladower · #64 13.01.2015, 17:37

Literaturempfehlung.

Mr-Flopppy · #65 13.01.2015, 17:44

Jetzt möcht ich mich nochmal kurtz melden.

Für mich ist die Eingangsfrage beantwortet. Und zwar lese ich aus all euren Beiträgen folgendes Fazit für mich:

Es ist unbestritten, das weniger Gewicht auch weniger Kraft(stoff) braucht um bewegt zu werden.

Aber ..... der Versuch die Gewichtseinsparung in Spritersparnis umzurechnen ist unsinnig. Zu viele andere Faktoren haben einen größeren Einfluss auf den Verbrauch als das reine Rumpfgewicht.

Betriebswirtschaftlich würde der leichtere Rumpf nur bei einem Boot Sinn machen, das ständig lange Strecken in optimaler (Drehzahl / Trimm) Gleitfahrt zurücklegen muss.

Vielen Dank für Eure Hinweise und Erläuterungen !

Gruß Hubert

Papierflieger · #66 13.01.2015, 17:51

Zitat:

Zitat von Kladower

Literaturempfehlung.

Herzlichen Dank!

Bandit1973 · #67 13.01.2015, 18:03

Zitat:

Zitat von Mr-Flopppy

Ich konstruiere mal ein Beispiel :

Ich versuche der Entenpolizei ein schnelles Einsatzboot zu verkaufen.
Jetzt muss ich argumentieren warum ein Aluboot trotz der höheren Anschaffungskosten auf Dauer wirtschaftlicher ist.

Sei doch Ehrlich..... es geht nicht um die Entenpolizei....
Du suchst Argumente um deiner Regierung ein neues Boot Schmackhaft zu machen

:mrgr een:

Mr-Flopppy · #68 13.01.2015, 18:13

Zitat:

Zitat von Bandit1973

Sei doch Ehrlich.....

Ok ... ehrlich ? .... Ich bin bei der Recherche für einen Artikel zum Thema Aluminumboote auf diese Frage gestoßen. Da mir das Goorakel trotz ausgiebiger Befragung keine befriedigende Antwort geben konnte, habe ich das allwissende

bemüht um meinen Wissensdurst zu stillen.

Gruß Hubert

seebaer150 · #69 13.01.2015, 19:09

Zitat:

Zitat von Papierflieger

Ich glaube / hoffe ich hab's jetzt.

Wenn ich einen schnellen Frachter konstruieren wollte, müsste ich also die Wellenlänge der gewünschten Geschwindigkeit berechnen und dann das Schiff so lang bauen, dass es mit dem Heck nicht in's Wellental rutscht, sondern genau auf beiden Wellen fährt. Richtig?

Du hast es erfasst, nur dass Frachter von Frachterlänge auf vielen Wellen gleichzeitig unterwegs sind. Die sogenannte Rumpfgeschwindigkeit oder relativer Geschwindigkeitsgrad R=4,25 entspricht dem Bereich, wo das Schiff auf Bug- und Heckwelle läuft.

seebaer150 · #70 13.01.2015, 19:29

Zitat:

Zitat von Papierflieger

Murks, bin doch noch nicht durch.

Es bleibt doch dann immer noch die größere Reibung der Grenzschicht beim längeren Schiff.

Warum brauchen lange Boote / Schiffe (Verdränger) relativ wenig Leistung für hohe Geschwindigkeiten, wenn die Reibung immer größer wird?

Die Reibung wird immer größer, je länger das Schiff ist, weil die Wasserteilchen direkt am Rumpf an diesem haften und die dicht neben dem Rumpf schnell mitreissen. Die etwas weiter Entfernten werden dann schon weniger mitgerissen, bis die sehr weit ab Liegenden nicht mehr mitgerissen werden. Die Grenzschichtdicke wird durch die Wasserschicht begrenzt, die nur noch ein Prozent der Geschwindigkeit des Schiffes hat. Die weiter außen liegenden Schichten werden natürlich immer noch immer langsamer- es verhält sich aber sysmptotisch.

Logisch ist aber auch, dass dieser Mitreisseffekt sich am Bug des Schiffes nicht besonders weit seitlich vom Bug bemerkbar macht und unter dem Bug, denn es hat natürlich mit der Dauer des Mitreissens zu tun, wie weit seitlich ab mitgerissen wird. Weiter hinten am Schiff konnte sich schon Wirkung in seitlich weiter entfernte Bereiche entfalten und auch weiter unter dem Schiff.

Bei einem unendlich langen Schiff, das einen Punkt A von Nord nach Süd passiert, würde der Mitreisseffekt senkrecht dazu also mit verzögerung auch unendlich weit und tief bis zum Grund reichen.
Deshalb fahren Schiffe in tiefem Wasser schneller als im Flachwasser. Der Effekt ist enorm beim Übergang von tiefem zu flachem Wasser. Fast wie ein Bremsvorgang. Der Nachstrom, so nennt man die mitgerissenen Wassermassen kratzen dann über den Grund.

So oder ähnlich könnte ein Gedankenspiel als Denkansatz zum Verständnis des Effektes aussehen.

Hier wird aber auch klar, wieso ein in Vollgleitfahrt befindliches Boot mit fast keiner Berührungspungsfläche einerseits wenig Reibfläche und damit fast keinen Nachstrom mehr aufbaut, andererseit sich aber die Frage stellt, wie sich die Reibkräfte da entwickeln, denn Zeit zum Aufbau von Gleitfilmen -nichts anderes sind ja schließlich die unterschiedlichen Lagen der Grenzschicht – bleibt ja keine Zeit und übrig bleibt nur die fest haftende Erstschicht der Grenzschicht.

Man sieht, dass Oliver gar nicht mal so Unrecht hatte mit seiner Betrachtung. Nur hat er sie noch nicht zu Ende gedacht.

Letztlich bleibt die Feststellung, dass wir es hier mit einer unheimlich komplexen Problemstellung zu tun haben.

Wenn ich jetzt noch draufsetze, dass sehr schnell fahrende Sportboote sogar schon auf einer sehr stark komprimierten Wasser-Schaum-Mischung unterwegs sind, wird es richtig schwierig. Aber das passt hier nicht mehr hin und verwirrt nur.

Ach ja, warum brauchen die langen Frachter wenig Leistung? Weil sie sich im sehr günstigen R-Bereich um die drei bewegen, kurz oberhalb des Treibens, dessen signifikantes Merkmal es ist, fast ohne Antriebsleistung stattzufinden. So können Frachter bergab sogar steuern ohne den Motorantrieb. Sie rutschen tatsächlich auf der schrägen Wasseroberfläche den Wasserhang hinunter.
Wenn ein Frachter für 15 Km/ H 800 PS braucht, würde er ganz klar für 30 km/H die achtfache Antriebsleitung benötigen, also 6400 PS. Und das wäre nicht mehr Rationell.

seebaer150 · #71 13.01.2015, 19:48

Zitat:

Zitat von Mr-Flopppy

Jetzt möcht ich mich nochmal kurtz melden.

Für mich ist die Eingangsfrage beantwortet. Und zwar lese ich aus all euren Beiträgen folgendes Fazit für mich:

Es ist unbestritten, das weniger Gewicht auch weniger Kraft(stoff) braucht um bewegt zu werden.

Aber ..... der Versuch die Gewichtseinsparung in Spritersparnis umzurechnen ist unsinnig. Zu viele andere Faktoren haben einen größeren Einfluss auf den Verbrauch als das reine Rumpfgewicht.

Betriebswirtschaftlich würde der leichtere Rumpf nur bei einem Boot Sinn machen, das ständig lange Strecken in optimaler (Drehzahl / Trimm) Gleitfahrt zurücklegen muss.

Vielen Dank für Eure Hinweise und Erläuterungen !

Gruß Hubert

Ich würde sogar so weit gehen, dass Du wissen musst, wo und wie (schnell) Du fahren willst bei Marschfahrt und daraus die entsprechenden Konstruktionen herleiten. Dann wird es richtig sparsam.

Meine Louise bekommt vier Maschinen mit Gesamt 1200 PS, wird mit tausend Litern Grunddieselbestückung 12 metrische Tonnen schwer sein, 22,5 Knoten bei 1400 Umdrehungen von 2800 Umdrehungen laufen und bei Windstille und glattem Wasser 1,8 Liter Diesel pro Km verbrauchen.

Die zweite angestrebte Fahrstufe ist 10 km/H, etwa 1.35 dessen, was eine Segelyacht im langen Mittel schafft. Durch die lange Gesamtübersetzung wegen der hohen Endgeschwindigkeit läuft er das im Standgas mit einer der Maschinen, die über Oberflächenpropeller arbeiten. Die beiden anderen gehen über Welle unter das Schiff. Die Oberflächenpropeller laufen bei Gleitfahrt halb getaucht und schieben bei Langsamfahrt mit doppelter Propellerstrahlfläche. So wird die Übersetzung noch mal gestreckt, weil der schlupf geringer ist.
Der Motor arbeitet mit der Standgaseinspritzmenge. Die wurde übrigens am Versuchsobjekt am Steg festgebunden mit drehendem Propeller ermittelt. Für einen 380 PS 10,4 Liter V8 Turbo-Diesel ein berauschender Wert, wie ich finde.

Dafür ist das Achterschiff in seinen Linien so optimiert, dass die Vertrimmung die Projektionsfläche optimiert und das 42 Grad tiefe V bei 1/3 Wasserlinienlänge und das scharf geschnittene Überwasservorschiff die Marschfahrt auch noch bei schwerem Nordseewetter ermöglicht. Schweres Wetter ist relativ - ich rede hier von anderthalb Meter großen Wellen.

Konkurrenzyachten hauen sich da allerdings schon kraus und klein.

Papierflieger · #72 13.01.2015, 19:49

Zitat:

Zitat von seebaer150

Du hast es erfasst, nur dass Frachter von Frachterlänge auf vielen Wellen gleichzeitig unterwegs sind. Die sogenannte Rumpfgeschwindigkeit oder relativer Geschwindigkeitsgrad R=4,25 entspricht dem Bereich, wo das Schiff auf Bug- und Heckwelle läuft.

Wunderbar und vielen Dank!

Trotzdem bleibt noch offen, warum lange Boote / Schiffe (Verdränger) relativ wenig Leistung für hohe Geschwindigkeiten brauchen, wenn die Reibung mit der Grenzschicht immer größer wird.
Oder nimmt die Reibung möglicherweise gar nicht weiter zu?
Vielleicht nimmt sie sogar ab, weil die benetzte Fläche abnimmt, wenn das Boot / Schiff auf den Wellen reitet?

Weißt du das auch noch?

Mist hab grad gesehen, dass du inzwischen geantwortet hast. Werd jetzt erstmal weiter oben durchlesen.

seebaer150 · #73 13.01.2015, 20:05

Irgendwo sind die einzelnen Schichten der Grenzschicht wie Schmierseiflappen aufeinander. Je langsamer, desto mehr können sich in Ruhe ausbilden und je länger das Boot, desto breiter und damit auf anzahlmäßig mehr sind die Flutschischichten. Irgendwann flutscht es nur noch vor lauter aneinander rutschenden Schichten.

Ein schöner Vergleich wären vielleich Lappen zwischen Schiff und Schleusenwand. Je mehr Lappen mit Flutschi, desto leichter rutscht das Boot an der Wand entlang.

Hat man nur eine dünne Erstschicht, haftet diese fest am Rumpf und fest an der Schleusenwand.

Papierflieger · #74 13.01.2015, 20:48

Zitat:

Zitat von seebaer150

...Ach ja, warum brauchen die langen Frachter wenig Leistung? Weil sie sich im sehr günstigen R-Bereich um die drei bewegen, kurz oberhalb des Treibens, dessen signifikantes Merkmal es ist, fast ohne Antriebsleistung stattzufinden. So können Frachter bergab sogar steuern ohne den Motorantrieb. Sie rutschen tatsächlich auf der schrägen Wasseroberfläche den Wasserhang hinunter...

Also gut, hier fehlt mir mal wieder die Fantasie, um zu begreifen, wie ein Frachter auf, sagen wir mal 10-20 gleich hohen Wellen reitet und dabei nach vorn den Wasserhang runter rutscht. Bei einer einzigen Welle klar. Vorn unten, hinten oben, aber bei vielen? Bildlich stell ich mir vor der Frachter würde auf 10-20 gleich hohen Böcken liegen. Da würde er in keinen Hang hinunterrutschen, sondern einfach liegen bleiben.

Wo ist da mein Denkfehler?

Kladower · #75 14.01.2015, 05:04

Hallo Tom,

lies Dir mal Seite 349 meines Literaturtipps durch, was da über Grenzschicht und Nachstrom steht. Das dürfte es erklären. Ich muss jetzt leider arbeiten...