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Wasserwiderstand durch Bewuchs

AUSGEBREMST - Seite 4

Hartmut Brandt am 05.07.2017

Oberflächenbeschaffenheit des Propeller

Alle bisher diskutierten Leistungsverluste durch Bewuchs am Unterwasserschiff gel­ten nur, sofern der Propeller nach wie vor blank ist und nicht ebenfalls durch Ver­unreinigungen beeinträchtigt wird. Leider sind die Folgen durch Verschmutzung der Propellerflügel besonders nachhaltig, da sich gleichzeitig die Schubkraft (Propeller­ wirkungsgrad) verringert.

Werden Rauig­ keiten am Unterwasserschiff und Propel­ler nicht berücksichtigt, sind gravierende Einschränkungen der Leistungsfähigkeit von Booten unvermeidlich. Untersuchungen im Kavitationstank haben gezeigt, dass schon relativ geringe Beläge am Propellerflügel einen Schubver­lust bis zu 30 % bewirken können.

Beson­ders empfindlich sind hier die Bereiche der Eintrittskanten und Saugseiten. Unter den gleichen angenommenen Vorausset­ zungen wie zuvor beschrieben führt dies bei einem Verdränger zu einer zusätzli­chen Geschwindigkeitseinbuße von 0,6 Knoten.

Somit muss bei einer Basis­ geschwindigkeit von 5 Knoten für den Bewuchs am Unterwasserschiff und Pro­peller mit einem Fahrtverlust von bis zu anderthalb Knoten gerechnet werden. Um dies auszugleichen, müssen Propellerdrehzahl und Antriebsleistung entspre­chend erhöht werden. Das wiederum ge­ schieht auf Kosten der Wirtschaftlichkeit und belastet zugleich die Umwelt stärker.

Tödlich für den Wirkungsgrad eines Propellers ist massiver Pockenbewuchs. Er kann dazu führen, dass die Schubkraft nahezu völlig zusammenbricht, weil am Flügel kein oder nur noch sehr geringer Auftrieb erzeugt wird. Jeder, der schon einmal Seetang oder Ähnliches am Pro­peller aufgefangen hat, kennt dieses Pro­blem aus eigener Erfahrung.

Um den Reibungswiderstand an Körper­oberflächen zu verringern, die bereits hy­draulisch glatt sind, werden verschiedene Maßnahmen diskutiert und erprobt. Be­kannt ist die Haifischhaut als Träger eines Wasserfilms an der Oberfläche. Die Rei­bung findet in diesem Fall zwischen dem Film und der Oberflächenströmung statt, was tatsächlich den Reibungswiderstand verringert.

Mithilfe von Folien wurde die­ ses Phänomen an Booten erzeugt. Be­währt hat sich das Verfahren jedoch nicht, da sich die mikroskopisch kleinen Poren im Gegensatz zur Haifischhaut in kür­zester Zeit zusetzten.

Bei einem weiteren Verfahren, der so­ genannten Airstep­Technologie, werden Luftanteile unter den Bootsboden gelei­tet. Auch durch diese Methode kann der Reibungsanteil verringert werden, denn die in die Grenzschicht geleiteten Luft­partikel bewirken einen geringeren Anteil an Reibungswiderstand als eine turbu­lente Grenzschicht aus massivem Wasser.

So sollen auch die neuen AIDA ­Kreuz­fahrtschiffe mit einem Belüftungsver­ fahren ausgerüstet werden. Man verspricht sich davon, dass sie wirtschaftlicher und umweltschonender eingesetzt werden können.

Schließlich befassen sich Forschung und Industrie mit der Entwicklung immer neuer Aufträge (Farben, Beschichtungen, Folien ...), die den Bewuchs verhindern, aber zugleich umweltverträglich sind und darüber hinaus den Reibungswiderstand auf ein Minimum reduzieren.

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Hartmut Brandt am 05.07.2017