Kielkühlung / Materialwahl

[Opi]

Hallo Selbstbauer

Nachdem ich jetzt für mein Boot einen Motor habe, mußte ich feststellen, das der Wärmetauscher vom alten Motor gar kein Wärmetauscher ist.
Somit bin ich frei für die Wahl der Kühlung. Das eine Einkreiskühlung ausfällt, da sind wir uns alle klar. Also Zweikreis oder Kielkühlung.
Eine Kielkühlung könnte ich nachträglich außen in Form eines Ein Zoll Rohres auf den Sahlrumpf aufschweisen. Stellt sich die Frage, welches Rohrmaterial man nimmt, normales Eisenrohr aus dem Heizu8ngsbau oder Edelstahlrohr. Wie ist Eure Meinung hierzu.
Ach und noch eine Frage, Wieviel Geschwindigkeitseinbuße hat man durch so ein außen liegendes Rohr, oder kann man das vernachlässigen ??

Gruß

Joachim

[charlyvoss]

Hallo Joachim,

bei meinem alten Boot hatte ich eine Kielkühlung im wahrsten Sinne des Wortes. Der Kiel war zur Bilge hin abgeteilt. Vom Motor ging das Heisswasserrohr nach vorn, trat dort in den Kielraum ein und hinter dem Motor kam das Kaltwasser Rohr wieder raus. Es waren ca. 100 Liter Kühlwasser/Frost/Rostschutzmittel drin.

Diese Konstruktion fand ich sehr gut, da keine außenliegenden Teile da waren die hemmten oder beschädigt werden konnten. Allerdings verlangte dieses System einen großen Ausgleichsbehälter.

Problematisch war bei mir die Auspuffführung durch das Boot nach hinten. Obwohl dieser Auspuff teilweise -durch Ummantelung- wassergekühlt war, wurde es in den Schränken sehr warm.

Wenn ich heute wählen könnte würde ich (bei einem Motorboot/Verdränger) auf der einen Bootsseite eine Außenkühlung mit VA Rohren und auf der anderen Seite den Auspuff in VA Rohren, jeweils neben dem Kiel anbringen.

Da man heute eher zur Übermotorisierung neigt, dürfte der höhere Strömungswiderstand nicht sooo viel ausmachen.

[Wolf-Thomas]

Hallo Joachim,

bei Verdrängerfahrt ohne zu zögern Kielkühlung. Die Sache funktioniert ohne Probleme, da keine Wärmeaustauscher mehr verstopfen können oder irgendwelche Schläuche undicht werde, etc.. Nachteil ist ein sehr heisser Auspuff der sorfältig verlegt werde muß und eine grössere Hitzeentwicklung im Maschinenraum.

Ob normale DU Stahlrohre oder VA verwendest ist davon abhängig wie die Rohre am Rumpf befestigt werden sollen. Von innen rosten sie nicht. Sollten Halbrohre dicht mit dem Rumpf verschweißt werden, dann schwarze Rohre nehmen, da sie sowieso mit dem Korrosionschutz und Antifouling wie der übrige Rumpf beschichtet werden. Durch die Beschichtung veringert sich der Wärmedurchgang um ca. 30 %, unbedingt beachten.

Bei Wärmeautauscherrohren die nur an den Rumpf geheftet werden, würde ich VA nehmen, dann aber mit ca. 25 mm VA-Flach auf Abstand zum Rumpf, so dass Wasser um die Rohre zirkulieren kann, funktioniert im Leerlauf und bei Schleichfahrt besser. Dann muss nur Antifouling auf die Rohre gestrichen werden.

Beste Grüsse
Wolf-Thomas

[Seestern]

Ich würde bei sowas ja eine Rumpfkühlung favorisieren, also von innen Kühlkassetten auf den Rumpf (unter der Wasserlinie) schweißen. Vorteile: keine Auswirkung auf Hydrodynamik, keine Sollfangstellen für Tang, Tüten etc., kein zusätzliches Risiko bei Grundberührung, kein weiterer spezieller Schutz vor Seewasser erforderlich. Man muss natürlich Platz dafür haben.

Ansonsten erscheint mir eine Kielkühlung mit nach außen geführten Rohren sehr praktikabel. Ich würde aber das heiße Wasser von HINTEN nach VORN leiten - Wärmetauscher funktionieren m.E. immer so. Ist bei dem Volumen des umströmenden Wassers wahrscheinlich egal, aber bei Volllast und Höchstgeschwindigkeit dürfte die Kühlleistung dann ein bisschen höher sein, weil das heiße Wasser von hinten nach vorn auf Außentemperatur heruntergekühlt wird, während es von vorn nach hinten in einem Umfeld bereits vorgewärmten Wassers etwas wärmer bleibt. Aber das ist eine rein theoretische Überlegung.

[ALCYON]

Sorry, daß ich Euch (zum Teil) widersprechen muß. Kielkühlung ist Klasse, aber ich würde niemals Edelstahl nehmen und auf Stahl aufschweißen. Es gibt da tolle Erfahrungen mit Lochfraß, der sich im übrigen nicht durch Rost ankündigt, wie bei Stahl. Nimm ein hübsch dickes Rohr, von mir aus auch verzinketes Wasserrohr und Du wirst keine Probleme haben. Nicht umsonst versuchen Profiwerften möglichst verschiedene Materialen unter der Wasserlinie unbedingt zu vermeiden.
Viele Grüße
Peter

[Opi]

Erstmal vielen Dank für die Antworten. Das mit dem Materialmix hat mich auch nachdenklich gemacht, weil irgendwo hab ich mal gelesen
... bei Verwendung von VA ... dänn hätte ja die Marine ihre U-Boote auch daraus gemacht ....
Also nehm ich schwarzes Rohr, alle meter ein 25 mm Flach stahl dran und das unter den Rumpf geschweist. Schätze das man die Materialausdehnung außer Acht lassen kann ??
Wieviel Meter Rohr brauche ich denn so für einen 45 PS Diesel an einem 9m langen Stahlverdränger mit Mast in der Mitte.

Schönes Wochenende

Gruß
Joachim

[Wolf-Thomas]

@ Peter,

VA mit schwarzem Stahl zu verschweißen ist unbedenklich, man muss es nur ordentlich können und den richtigen Zusatzwerkstoff nehmen. Ich würde hier das Flach aus VA an den Rumpf anschweißen und in den Korrosionschutz einbinden. Dann passiert garnichts.

@ Joachim,

für die Auslegung der Kühlung musst Du auch wissen wo Du Fahren willst (max. Wassertemp.) und niedrigste zu erwartende Volllastgeschwindigkeit (schlechtester Wärmeübergang).

Beste Grüsse
Wolf-Thomas

[ALCYON]

Die Marine hat Schiffe aus amagnetischem Stahl (Minensucher). Aber Du mußt mal hören wie die fluchen. Ich dachte früher auch, daß Edelstahl die Lösung aller Seefahrtsprobleme ist. Leider nicht. Besonders gefährlich, daß sich der Schwund nicht wie bei Stahl durch Rost ankündigt. Das fällt einfach auseinander.
Materialausdehung spielt wirklich keine Rolle. Aber die Frage nach dem Kühlkörper . Am besten fragst du einen Kühlerbauer, wie groß die Oberfläche für 45 PS Diesel sein muß (Frage, was brauche ich für einen Wärmetauscher für 45 PS und welche Oberfläche hat der???). Das kann man genau bestimmen. Dann mußt du nur noch die Oberfläche des Rohres bestimmen und dann bist Du da. Kann sooooooo schlimm nicht sein.
Grüße
Peter

[ALCYON]

@ Wolf-Thomas,
klar hast Recht, das schweißen ist kein Problem. Wohl aber die Materialbestädigkeit des Edelstahls unter den Bedingungen im Wasser. Leider kann man hier echte "Wunder erleben. Deshalb nimmt die SUK solche Konstruktionen m.W. auch nicht ab. Ich wollte mal für einen Außenborddurchgang ein Edelstahlrohr einschweißen. Die SUK hat auf Stahl bestanden, "wegen der Unberechenbarkeit" des Materials...
Grüße
Peter

[Seestern]

Zitat von Opi

Wieviel Meter Rohr brauche ich denn so für einen 45 PS Diesel an einem 9m langen Stahlverdränger mit Mast in der Mitte.

"Zu kalt" geht ja nicht, richtig? Das würde das Thermostat regeln und halt nur einen kleinen Bruchteil durch die Kielkühlung jagen. Also würde ich großzügig Rohr verwenden, also die längstmögliche gerade Strecke. Damit hast Du dann auch Spielraum, wenn Du mal weitere Aggregate (Generator?) oder einen größeren Motor anschließen willst.

[ALCYON]

Stimmt, Andreas hat recht. Im Zweifel ein bißchen mehr....

[Wolf-Thomas]

@ Peter,

hinsichtlich Edelstahl geb ich Dir in soweit recht, als dass nicht jeder Edelstahl auch wirklich "edel" ist. Man muss schon einen Seewasser oder auch Brackwasser beständigen nehmen.

Beste Grüsse

Wolf-Thomas

[ALCYON]

@ Wolf-Thomas,
warum dann aber das zicken der SUK und die Probleme der Marine???
Die Marine wird sich doch bestimmt nicht im Baumarkt bedient haben....
Bin aber kein Materialkundler....

[Bubi]

die deutsche marine hat bereits in den 60ern ihre u-boote aus edelstahl
bauen lassen.
durch falsche legierung und materialpaarungen an den uebergaengen
vom druckkoerper zum inneren und an den spanten gab es damals nach
ein paar jahren "Lochfrass" die boote wurden teilweise aufwendig renoviert (neue aussenhaut) bzw ganz abgebrochen.
etliche schlaue leute haben damals abhandlungen zum thema lochfrass
geschrieben und somit eine glaubens- und krisen situation heraufbeschworen
die der wirklichkeit nur bedingt stand haelt und in neueren aufsaetzen von
fachleuten nur ganz bedingt bzw garnicht mehr bestaetingt oder beschrieben, bzw gleich adabsurdum gefuehrt wird.
die notwendigen staehle fuer den druckkoerper waren auch kein "einfacher"
v4a sondern hochfeste edelstaehle (tauchtiefe) die beim schweissen
zusaetzlich besondere vorbehandlung erforderten

fuer unseren bereich (boot), ist das voellig unwichtig und kommt auch nicht zum tragen,
wichtig ist, dass ich einen seewasserbestaendigen edelstahl nehme und beim schweissen einer schwarz-weiss verbindung
in jedem fall einen schweisszusatzwerksoff nehme der mir die naht
---------------------- auf- und nicht herablegiert-----------------------
schwarz-weiss verbindungen sind heute aus kostengruenden an der tagesordnung
sie zeigen KEINEN lochfrass, auch dann nicht, wenn diese verbindungen noch zusaetzlich durch chemische produkte belastet werden


kay

[Bubi]

habe nochmal nachgesucht
spalt/spannungsrisse /korrossion hat es bei den ersten u-booten
die deutschland nach dem 2.wk gebaut hat gegeben
dies betrafen die u1 bis u8 der baureihe 201,202 und 205. hier wurde ein stahl eingestzt, der nicht geeignet war,
so soll es bei den man werken in hamburg eine verwechslung von proben gegebenhaben
bei denen ein geeigneterer stahl an stelle
des dann verwendeten, beprobt wurde
hierdurch entstand eine interkristaline spannungsrisskorrosion
die verwendeten staehle wurden von der fa schoeller-bleckmann ag hergestellt und hiessen am10 und am20

die baureihe 206 wurde nach materialpruefung und langzeitversuchen
ab1966 aus
am 53
pn 18 von phoenix-rheinrohr und
amanox182 m9 von stahlwerke suedwestfalen
gebaut
damit war dann das problem erledigt, trotzdem wird es heute noch an den schulen gelehrt und geistert durch die gehirne

kay

[tboat]

Hier mal ein Anhalt für die Auslegung einer Außenrohrkühlung:

Folgende Annahmen:
Eingangstemperatur (Motor raus) ca. 90° C, Ende der Kühlstrecke ca. 70° C, Wassertemperatur 20° C, Gegenstromprinzip, d.h. achtern geht das heiße Wasser rein, vorne geht es wieder zum Motor.

Man kann davon ausgehen, dass für 1 kW Motorleistung ca. 2,3 qdm (Quadratdezimeter) Fläche erforderlich sind. Bei einem Stahlrohr von z.B. 30x2,5 ergibt das eine Mantelfläche von ca. 7,85 qdm pro Meter Rohr. Zur Berechnung nur die innere Mantelfläche nehmen. Daraus resultiert eine Wärmeleistung von ca. 3,4 kW /m Rohr.

Bei einem 45 PS-Motor (ca. 33 KW) macht das also ungefähr 10 m Rohr oder 5 m backbord und 5 m steuerbord, wenn es als Doppelrohrsystem ausgefüht wird. Die Kühlleistung auf der Mitstromseite etwas ungünstiger, also dies berücksichtigen.

Noch ein paar Anmerkungen:
Für einen geschlosssenen Heizwasserkreislauf (das ist es ja hier bei Temperaturen zwischen 70-90°C) braucht man auch eine entsprechende Umwälzpumpe (wärmebeständig), Ausgleichgefäß (Ausdehnungsbehälter), aufbereitetes Wasser (pH-Wert so ca. 8-10, phosphatiert, Frostschutz usw.), Thermostat mit Bypassleitung, usw.

Alle Angaben grob kalkuliert und ohne Gewähr

Gruß
Wolfgang

[Seestern]

Zitat von tboat

Noch ein paar Anmerkungen:
Für einen geschlosssenen Heizwasserkreislauf (das ist es ja hier bei Temperaturen zwischen 70-90°C) braucht man auch eine entsprechende Umwälzpumpe (wärmebeständig), Ausgleichgefäß (Ausdehnungsbehälter), aufbereitetes Wasser (pH-Wert so ca. 8-10, phosphatiert, Frostschutz usw.), Thermostat mit Bypassleitung, usw.

Alle Angaben grob kalkuliert und ohne Gewähr

Gruß
Wolfgang

Ist bei Opi m.E. alles gegeben, weil es ein für Zweikreiskühlung konzipierter Motor ist (wenn ich ihn richtig verstanden habe). Er ersetzt also nur den Wärmetauscher durch das Wärmetauscherrohr (im weitesten Sinne).

[Opi]

Jetzt bin ich mit lesen der Antworten durch )

Werde wohl sog. schwarzes Rohr für die Kühlung nehmen, ist sicher einfacher zu bearteiten, da ich kein gelernter Schweiser und schon gar nicht für V4a bin. Sicher es gibt spezielle Elektroden, wobei WIG Schweisen hier sicher besser ist.

Zum Motor, ist kein Problem mit der Umwälzung, weil ja nur der Wäremetauscher durch ein Rohr ersetzt wird, wie Andreas erkannt hat.

Bleibt "nur" noch die Frage nach dem Auspuff. Trocken und sehr aufwendig isoliert oder nass .

Gruß
Joachim

[Seestern]

Zitat von Opi

[...]
Bleibt "nur" noch die Frage nach dem Auspuff. Trocken und sehr aufwendig isoliert oder nass .

Gruß
Joachim

Wenn Du schon eine Kielkühlung baust, würde ich mir das "böse Element" nicht nur deswegen ins Boot holen, um den Auspuff zu kühlen => auf jeden Fall trocken.

[ALCYON]

Das sehe ich auch so wie Andreas, wenn schon denn schon. Denn Auspuff mußt Du allerdings gut isolieren. Bei Rheinstrom gibt es dafür "Glasfaserschnüre", die sich gut um Rohre wickeln lassen. Ist gar nicht mal sooooooo teuer. Abdecken kann Du das Gnaze dann mit Hitzeschutzmatten (auch bei Rheinstrom).
Grüße
Peter

[apiroma]

Oder du fragst mal bei Wilhelm Maul (www.saxon.de) nach seiner Quelle für Auspuffisolierungen an. Er hat sich eine Velocity (Kit-Flugzeug) gebaut und den Auspuff mit Gewebe aus der Raketentechnik isoliert.

[Wolf-Thomas]

Es gibt auch Mineralfaserislierungen, die bis 800°C beständig sind, z.B. Rockwool "Marine Wired Mat". Mit einer solchen Matte 75 mm dick haben wir unseren Kompensator direkt hinter dem Motor isoliert und außen mit Alu-Folie umwickelt. Die Oberflächentemperatur liegt bei ca. 50-60°C. Die Glasfaserbänder isolieren nicht so gut, oder man muss sie sehr oft um dem Auspuff wickeln. Von daher lieber dick mit Mineralfasern isolieren.

[Erhard]

Zitat von Opi

Wieviel Meter Rohr brauche ich denn so für einen 45 PS Diesel an einem 9m langen Stahlverdränger mit Mast in der Mitte.

Ich habe ebenfalls Kielrohrkühlung bei einer Bootslänge von 9m 50PS sind es ca. 6m 11/2" Rohr (in Worten eineinhalb Zoll) und auf der anderen Seite ebenfalls 6m zurück. Die Abgase und das Oil werden allerdings über Seewasser gekühlt, so das sich dort das Problem eines trockenen Auspuffnicht stellte.
Die Kielrohrkühlung arbeitet übrigens zufriedenstellend.

Gruß Erhard

[charlyvoss]

Hallo,

nochmal zu meinem alten Boot.

Der Auspuff war doppelwandig. Zwischen den Wänden war eine Wasserkühlung, die ebenfalls an das Motorkühlsystem angeschlossen war. Dadurch muss natürlich die Fläche der Kühlrohre anders berechnet werden.

Bei Chicos Boot ist das so gelöst: der Auspuff geht im Motorraum über einen über die Wasserlinie geführten Schwanenhals durch den Bootsboden nach draussen. Dort sind Löcher im Auspuffrohr angebracht worden. Das Auspuffrohr liegt unter der Wasserlinie und wird durch die Löcher mit Wasser gefüllt. Dadurch entsteht optisch der Eindruck als sei es ein nasser Auspuff. Der gößte Vorteil: Keine Aufheizung des Innenraums und bedeutend leiser als ein trockener Auspuff.

[Mystic]

Hallo Zusammen,

nur mal so für mein Verständnis:

wenn bei einer Kielkühlung trotzdem der Auspuff mit Wasser gekühlt wird, wo ist dann noch der große Vorteil gegenüber einer nassen Anlage?
Das ist nicht ketzerisch gemeint.. Nur die verminderte Korrosionsgefahr kann es doch wohl nicht sein