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Wasserwiderstand durch Bewuchs

AUSGEBREMST - Seite 3

Hartmut Brandt am 05.07.2017

Leistungseinbussen bei Verdrängern

Genug der Theorie! Am Beispiel eines Motorboots mit 7,90 Meter Wasserlinienlänge, welches als Verdränger unterwegs ist, soll gezeigt werden, wie sich Verunreinigungen auswirken. Für die Ermittlung der Reibungsbeiwerte und der zulässigen Rauigkeit werden 5 Knoten Rumpfgeschwindigkeit gewählt.

Unter Berücksichtigung dieser Annahmen dürfen am glatten Unterwasserschiff im Mittel Rauhigkeitstiefen von 0,03 mm (3/100 mm – und im Vorschiffsbereich noch geringer!) nicht überschritten werden. Das setzt eine sehr glatte Außenhaut voraus.

Erhöht man die zulässige Rauigkeitstiefe im Mittel auf einen Millimeter, verdoppelt sich bereits der Anteil des Reibungswiderstands. Bereits bei dieser noch relativ geringen Zunahme der Oberflächenrauigkeit muss mit einem Geschwindigkeitsverlust von etwa 0,8 Knoten gerechnet werden. Unberücksichtigt bleibt hierbei eine (wenn auch geringe) Abweichung des Restwiderstands.

Mit weit höheren Einbußen muss gerechnet werden, wenn größere Rauigkeitstiefen und Unebenheiten vorliegen. Wie bereits erläutert, gilt dies ganz besonders für den vorderen Bereich des Unterwasserschiffs. Es lohnt sich also, für eine glatte Oberfläche zu sorgen.

Reibungswiderstand bei Gleitbooten

Bei hohen Bootsgeschwindigkeiten im vollen Gleitzustand überwiegt in den meisten Fällen der Reibungswiderstand nicht unerheblich den Restwiderstand. Die Qualität der Oberfläche hat also – auch wenn der Anteil des benetzten Unterwasserschiffs geringer ist als beim Verdränger – eine herausragende Bedeutung.

Unabhängig davon sei daran erinnert, dass der Reibungswiderstand mit dem Quadrat der Bootsgeschwindigkeit wächst und bei hohen Geschwindigkeiten besonders stark ansteigt. Werden in Gleitfahrt die oben beschriebenen Rauhigkeitstiefen berücksichtigt, ergeben sich daraus weitaus höhere Fahrtverluste als beim Verdränger.

Da die benetzte Oberfläche des Unterwasserschiffs von Gleitbooten sehr unterschiedlich ist, sind allgemeingültige Angaben hierzu wenig aussagekräftig.

Ergänzend sei eine Ausnahme erwähnt. An Streben, Wellenböcken und dergleichen mit sehr kurzer Lauflänge bildet sich laminare Strömung aus; deren Ablösung beim Verlassen des Körpers verursacht einen erhöhten Widerstand. Deshalb ist in diesem Ausnahmefall eine raue Oberfläche erwünscht, die eine turbulente Grenzschicht auslöst und den Ablösungsbereich einschränkt.

Ein allgemein bekanntes Beispiel hierfür: die Oberfläche eines Golfballs, die mit Vertiefungen versehen ist. Wäre sie glatt, würde der Golfball genau wegen der hier dargestellten laminaren Ablösung der Strömung nur eine kürzere Strecke fliegen.

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Hartmut Brandt am 05.07.2017