Kielkühlung : Dimensionierung

[hheck]

Hallo Klaus,

hab den Thread erst jetzt entdeckt,
ich hab 2 mal ca 90 PS Diesel. Ich hab auch lange rumgeforscht, wie groß der "Außen"kühler sein muß, und habe keine vernünftige Antwort gefunden.
Auf Verdacht habe ich dann pro Maschine 4 x 3.5 mtr Stahlrohr, d: ca 30mm, als Schlange mit Distanz ca 20mm an die Außenhaut geschweißt.
Obwohl diese Rohre auch 5 mal Epoxy-Teer und Antifouling haben, reichte das bisher immer aus. Habe allerdings nie Rücklauftemperaturen gemessen.

Gruß
Helle
M.Y.Franziska
z.Zt.: Surwold/Küstenkanal

[Holger]

hallo klaus,

wenn ich mir deine bautechnik anschaue: im prinzip könntest du ja die rohre an den plankenstößen unterhalb der cwl als kühlrohre benützen. dabei ist es noch nicht mal so wichtig ob die oberfläche der rohre reicht, schließlich sind sie ja durchgehend mit den planken verschweißt, wodurch die plankenfläche zu einen teil auch als kühlfläche dient. wenn du 4 rohre benützt gibt das ja bei der bootslänge rund 40 meter! allerdings sollte wegen der rouhrlänge eine kräftige pumpe dahinter sitzen, bzw. je zwei rohre parallel betreiben.

für moderne dieselmotoren errechnet sich nach einer faustformel die notwendige kühlleistung aus der motorleistung mal 0,55
macht bei motorleistung 50kw etwa rund 30kw, welche durch das kühlsystem abgeführt werden müssen.

trockene abgasanlagen sind heute kein problem mehr. schalldämpfer gibts en masse aus dem nutzfahrzeugsektor. isolierpakete bis 800 grad sind auch handelsüblich zu haben. beim diesel beträgt die abgastemperatur am kümmerausgang max etwa 550 grad. prinzipiell könnte man den ersten halben meter rohr doppelwandig ausführen wie bereits erwähnt und zur herstellung von heißwasser nützen oder an den kielkühlkreislauf anschließen. letzteres mache ich bei meiner trockenen abgasanlage.


holger

[hakl]

Holger,
die Rohre am Hauptknick, welche unter der CWL liegen sind Rundstäbe.
5083-er Rohre hatte ich nicht bekommen und außerdem wegen dem Knick,
war ich ganz froh da festeres zu haben.
Der Querschnitt wäre mit 20 mm innen halt auf die 32 m auch eng gewesen und
die kleinen Rohrstücke an den Schweißstellen wären nochmals Engstellen.
Sonst natürlich ideal, beim nächsten Boot

[nini]

Hallo Klaus,
ich habe gestern ein 8 tonnen Schiff über 15 km abgeschleppt, und dabei die Motortemperatur kontrolliert, sie hat sich nicht verändert, blieb auf den 80°C und die Rücklauftemperatur unter 55°C.( Sicherheitsthermostat eingestell auf 55°C nicht 50 wie beim ersten Mal geschtrieben)
Zu Holgers Gedanken, habe ich die Erfahrung gemacht, dass jedes Jahr der
Wärmetauscher mit Muscheln total überwachsen ist, während am restlichen Teil kaum welche vorhanden sind. Anscheinend lieben diese die Wärme.

Gruss Edi

[hheck]

Zitat von nini

... Anscheinend lieben diese die Wärme...

Ja Klaus,
ich kann das bestätigen. Auch bei mir wachsen die Leckerbissen
vorrangig an den Kühlrohren.

Ach noch was: bedenke die Wärmeausdehnung, wenn du Kühlrohre oder Kühlflächen mit dem Rumpf verschweißt. Mir hats mal eins abgerissen, war vielleicht auch schlampig verschweißt.
Aber bei Alu wohl noch kritischer: Zwar leitet das die Wärme besser, dehnt sich aber auch mehr. Und wenn es sich nicht dehnen kann, baut das enorme Spannungen auf. Mal warm, mal kalt, Wechselbeanspruchung im duktilen Bereich führt unweigerlich irgendwann zum Riss!

Gruß
Helle
M.Y.Franziska
z.Zt. Surwold/Küstenkanal

[hakl]

Zitat von hheck

...bedenke die Wärmeausdehnung, wenn du Kühlrohre oder Kühlflächen mit dem Rumpf verschweißt. Mir hats mal eins abgerissen...

Gleiches hat mir Eddi erzählt,
@Eddi kannst mal auch was dazu sagen ... ( )

[nini]

Auch ich habe mein erstes Kühlsystem aus gleichem Grunnd wie Helle verloren, nach einem Jahr auf der Saone, nachdem ich mehrere Stunden einmal etwas schneller als üblich gefahren bin. Holger, Vieleicht findest Du es bei Deinem nächsten Urlaub auf der Saone.(Wahrscheinlich auch schlampig verschweisst)
Jetzt habe ich das Kühlsystem nur noch am Vor und Rücklauf befestigt. Am anderen Ende habe ich es gleitend in einem Bügel gelagert, damit es die Wärmeausdehnung abfängt.
Das funkt jetzt gut, auch bei längerer schnellerer fahrt.
Befestigt heisst bei mir. dass ich den Vor und den Rücklauf in eine Platte eingeschschweisst habe, und diese auf den Rumpf aufgeschraubt habe.
Somit kann ich das ganze Kühlsystem einfach wieder demontieren.
(Hoffentlich verständlich erklärt, sonst nachfragen)

Gruss aus Kampen
Edi

[Christo Cologne]

Klaus,

hast du nicht so wie auf Bild 1 gebaut? Könnte man Kühltaschen nicht wie in Bild 2 gezeigt anlegen?
Gäb' doch auch ein schön glattes Unterwasserschiff.

[hakl]

Chris,
der erste Gang wird kaum unter Wasser sein, vorne Unterkante schon CWL, hinten ebenfalls Unterkante auf CWL.
Nimmt man noch eine Verdrängung durch Fahrt hinzu, denke, da würde kaum bis nix zum Kühlen im Wasser bleiben.

Ist ja Alu, max Tiefgang vom Rumpf (ohne Kiel und Prop) 35 cm, innen am Kiel, außen ca 20, so breit wie erster Gang.

[Christo Cologne]

Ich stecke in der Konstruktion jetzt nicht so tief drin, Klaus, aber kann man denn nicht die Bodenplatte (teilweise) aufdoppeln? Innen oder außen?

[hakl]

Chris,
könnte man, klar, innen weniger einfach, außen schon....abgesehen vom Verzug, müßten auch noch Leitbleche anheftet werden und, und ...
aber die Erfahrungen von Helle und Edi mit der Ausdehnung halten mich davon ab.

Ich denke wirklich ein Kühleinheit in Ruhe dichtschweißen, evtl. etwas stromlinienförmig verkleiden und von unten ran, scheint die einfachste und auch am einfachsten zu wartende Variante zu sein.
Da mein Motor in der Mitte sitzen wird, würde so'n "Apparat" nach hinten am Rumpf liegen.

[Holger]

edi:
bei mir handelt es sich um eine doppelung der aussenhaut, also im eigentlichen sinn keine kielkühlung, sondern um eine ausenhautkühlung. dadurch sind die temperaturunterschiede (und damit wärmespannungen) nicht so groß wie bei "angehängten" kühlflächen.
ich habe mich zu diesem system entschlossen, nachdem alle seenotkreuzer (alu) mit sowas ausgerüstet sind und clark stede mit seiner d&j (alu) und aussenhautkühlung rund amerika gemacht hat.

würde ich den kahn heute nochmal neu bauen, dann würde ich beide kiele und den skeg des ruders als kühlflächen benützen. (die kiele sind nur in de runteren hälfte mit blei gefüllt, über der füllung würde ich sie dicht schweißen)

wenn man ein sehr großes volumen im kühlsystem hat, kann man die kühlflächen eher etwas knapp dimensionieren, da man in der regel die rumpffahrt mit etwa 2/3 der motorleistung erreicht. kurzfristige vollast wird dann von der kapazität des kühlmediums zunächst gespeichert.

holger

[Wepi]

Hallo Klaus,
vielleicht können Dir die folgenden Informationen helfen. Ich habe sie vor etlichen Jahren von einer Fachfirma erhalten und kann sie leider nicht mehr dem Urheber zuordnen. Wichtig ist die zur Zeichnung gehörende Word-Datei.
Gruß
Wepi

[jaka-bubi]

wäre klasse das mal wieder aufzurollen hier ..

[Jollensegler]

Habe ich neulich im Handbuch vom Bukh DV20 gefunden:
Das die allerdings Kupferrohr als Material angeben macht mir bei meinem Stahlschiff Kopfschmerzen!

[COMPADRE]

Hallo, ich bin neu in diesem Forum und baue auch an der Kielkühlung meines Euroships 1380. Habe am Rumpf hinten zwischen dem Kiel 4 U Eisen angeschweißt länge 12 mtr 50mmx30mm. den Motor den ich verwende ist ein DB 603 3L 106 PS, der eine Schwenkpumpe antreibt. Der Ölmotor sitzt ganz hinten im Kiel ohne Schraubenwelle und hat den Probeller direkt an geflanscht.Ich habe einen normalen Automotor mit wassergekühlten Auspuffkrümmer,der Auspuff soll Wassereinspritzung erhalten.

[hakl]

Hallo, Hallo,
danke für den Beitrag...
Bin von Deinem Boot fasziniert, gibt's da noch mehr Bilder.

[COMPADRE]

Habe Heute ein paar Bilder in das Forum gesetzt

Gruß Bernd

[René]

Sach mal Klaus,

hast du denn nicht Angst, dass sich dein Boot beim fertigschweissen stark verzieht?

So wie ich das sehe hast du bis jetzt ja "nur" alles geheftet.

Gruß René

[Eckaat]

Die Kielkühlung an meiner Möwe bestand aus 2 Rohren, die im Motorraum fest verschweißt schräg aus dem Rumpf austraten, achtern genau andersrum schräg wieder rein, am Ruderkoker vorbei, wieder raus und wieder genau so nach vorne und rein. Die Rohre waren am Rumpf nur angeheftet und haben die Manövrierfähigkeit überhaupt nicht beeinflusst.

Ausgleichsbehälter hatte vielleicht 5 Liter, komplette System war mit Frostschutz befüllt, Temperatur war im Sommer bei 80, im Winter bei 60 Grad.

Eine geilere Art einen Bootsmotor zu kühlen ist mir nie wieder begegnet. Ich hatte nie Sorgen mit dem System.

Motor war ein MAN-6 Zylinder mit 130 PS aus einem LKW, Baujahr in den Sechzigern. Das Ding hatte nichtmal einen wassergekühlten Auspuff, die Abgase gingen über einen Schwanenhals trocken nach aussen.

Gruß Ecki

[nini]

Zitat von COMPADRE

Habe Heute ein paar Bilder in das Forum gesetzt

Gruß Bernd

Hallo Bernd
ich finde leider keine Fotos in Deinem Profil
Gruss Edi

[hakl]

http://www.boote-forum.de/showthread.php?t=56569

[COMPADRE]

Hallo Edi

Meine Bilder sind unter Selbstbauer zufinden

[hakl]

Bin immer noch nicht ganz sicher, wegen der Lösung für die Kielkühlung.
Habe mir da eine Zusammenstellung gebaut, die wollte ich nicht vorenthalten …

Ich brauche ca. 2 m2 Kühlflache für max. 70 KW Motor

Die möglichen Lösungen

a) 60x6 Alurohr als Halbschalen an Kiel schweißen. Würde ca. 26,5 Meter bzw. 6,6 m bei vier Halbschalen benötigen.

b) Eine flache Box von unten, entweder je 1 m2 pro Seite oder halt 2 m2 auf einer Seite. Das innen zu machen, wäre viel zu viel Aufwand zwischen den Profilen in 40 cm Abstand.

c) Rechteckprofile 150x50x4. Da würde ich insgesamt ca. 5,4 Meter benötigen. Entweder eines oder zwei entsprechender Länge, evtl. je eines links und rechts vom Kiel. Fläche und notwendige Länge hier unter der Annahme, daß diese Profile einzeln oder als Einheit mit einem Abstand von ca. 3 cm mit Streifen befestigt werden. Falls direkt an der Bodenplatte, dann halt mehr Meter.

d) Eine ca. 45 Grad Platte zwischen Kiel und Bodenplatte, würde bei 20 cm Breite eine Länge von 10 Meter ergeben. Also könnte ich auf beiden Seiten je 5 Meter nehmen.

e) Der Kastenkiel als „Kühltank“ müsste, bei halber Höhe verschlossen, entlang von ca. 5,4 Metern verwendet werden. Dies wären dann ca. 14 Abschnitte von 40 cm Länge.

Die Lösungen a – d würden natürlich vorne und hinten einen entsprechenden strömungsgünstigen Abschluß bekommen.


Die Verteilung der Kühlflüssigkeit

a) In den Halbrohren wäre die Kühlfläche relative groß zum Gesamtumfang, Auch der obere Bereich würde gut gekühlt.

b) In der flachen Box würde zwar das warme Wasser eher oben liegen, aber die Box sollte nicht höher als 3 cm sein.

c) Wenn nicht direkt an die Bodenplatte geschweißt, dann wäre auch oben Kühlung möglich.

d) Bei der schrägen Platte wäre relativ viel vom Umfang nicht im Kontakt mit der Wasserseite.

e) Im Kastenkiel wäre das warme Wasser eher im Boot …


Volumen der Kühlflüssigkeit
hier nur die Kühlkörper betrachtet.

a) 48 l
b) 6 l
c) 33 l
d) 70 l
e) 102 l


Kritische, dichte Schweißnähte :

a) 53 Meter
b) Wenn die Box (en) abgekantet wäre(n) dann 6 bzw 8 Meter
c) geschätzte 4 Meter, inklusive Laschen
d) Bei 200 mm Breite so an die 20 Meter plus
e) 14 Deckplatten a 40x20 cm so ca. 17 Meter, aber schlechter Zugang


Der Kreislauf :

a) Vorlauf im Motorraum durch die Kielseitenwand ins untere Rohr rechts, vorne durch den Kiel nach links unten, zurück zum Motorraum, quer nach oben links, vorne nach rechts und zurück. Sollte kein Problem sein.

b) Bei einmal 2 m2, kein Problem, ca. unter dem Motorraum. Bei zweimal 1 m2 müßte eine Verbindung gemacht werden. Sollte auch kein Problem sein.

c) Evtl. 2 mal ca. 2,8 Meter, dann Vorlauf durch eines, Rücklauf durchs andere. Auch keine Probleme.

d) 5 m auf jeder Seite, Vorlauf im Kiel auf Höhe Motorraum, nach vorne, quer durch den Kiel, zurück und wieder raus. dito

e) Wäre nicht sicher, evtl. den Kiel längs teilen mit Vor- und Rücklauf. Oder ein Rücklaufrohr über dem Kühltank (??). Eher schwierig.

Einbau von Strömungsstörung

a) kleine Querstücke abwechselnd auf Kielseitenwand und Halbschalen heften
b) Ein Labyrinth vorher auf Platten oder Bodenplatte heften.
c) Evtl. einen Streifen mit angehefteten Querstücken “einschieben” und an den Enden festschweißen.
d) so wie a)
e) evtl. reichen die Rattenlöcher in den Kielsteifen (3x3 cm im Dreieck)

Isolierung innen
Klar, Wärme würde eine trockene Bilge garantieren … aber im Sommer zusätzliche Wärme, naja …

a) In jedem Abschnitte des Kiel, auf jeder Seite eine Dämmung in die Kielinnenseite kleben.

b) Einfach die Fläche abdecken

c) Keine Isolierung notwendig

d) so wie a

e) so wie a) aber evtl. dicker


Spannung durch Erwärmung
Unklar ob es Probleme gibt

a) die Belastung ca. symmetrisch

b) In der Bodenplatte lokal über den Boxen

c) die Spannung wäre in den Rohren und an den Flanschen, die müssen sorgfältig angeschweißt werden.

d) Die Belastung wäre nicht symmetrisch (?)

e) Symmetrisch

Andere Bedenken, Vorteile, Nachteile

a) Wäre strömungstechnisch schon ok. Je 4 Nähte, eher WIG, an der Kielplatte (8mm), gefällt mir nicht so gut. Platz wäre vorhanden. Die Strömung in den Halbschalen wäre relativ hoch (?).

b) Einfache Lösung, man müsste halt durch Lochschweißung die Platten mit der Bodenplatte verbinden. Sehr lokal. Strömungstechnisch kein Problem. Große ebene Fläche evtl. weniger Widerstand gegen Beschädigung.

c) Einfach herzustellen. Zusätzliches Anhängsel relativ groß, viele Ecken für Muscheln.

d) Auch viel zu schweißen, läge aber schön am Kiel an. Der Rückfluß des abgekühlten Kühlflüssigkeit auf der anderen Seite, macht mir Sorge.

e) Das fällt irgendwie für mich aus. Beim nächsten Boot, gleich von Anfang an mitbedenken. Das würde auch für d) gelten, Doppelkielseitenwände (?)


Habe so alle “Parameter” zusammengefasst zum Vergleich bzw für eine Entscheidung. Ich weiß allerdings nicht welche mir da Sorgen oder keine Sorgen bereiten sollten.
Aber noch immer unentschlossen

[hakl]

So, wieder eine typische hakl-Frage.

Ich baue den Kielkühler als Seitenplatte am Kiel, 20 cm breit und 2x5 m lang.
Dies ergibt ca. die 2m^2 Kühlfläche für einen 90 PS Motor.
Das ergibt aber auch ca. 75 ltr Kühlflüssigkeit.
Das Ausgleichsgefäß am Motor ist hierfür ausgelegt)

Damit besteht die Gefahr, daß der Motor lange nicht warm genug wird, zumal bei Kanalfahrten kaum Leistung abgefordert wird.
Um hier eine Lösung zu finden, hat mir jemand vorgeschlagen einen Bypass zu bauen.
Dieser soll so nach 1 1/2 m die beiden Kühlertaschen überbrücken.
Verstellbar, nicht unbedingt 100% dicht in verschlossener Stellung.

Auf beiden Seiten des Kiels sollen je ein Rohrstück (60x6mm) eingeschweißt und mit einem Gummischlauch verbunden werden.

Das Ventil soll komplett aus Alu (?) sein. Ein fertiges in dieser Dimension kann ich wegen Platz nicht einbauen.

Die Skizze zeigt:
Alurohr mit angeschweißten Rohrstücken unten und oben.
Unten soll ein Delrinlager eingelegt werden.
Oben, so meine Idee, ein O-Ring der von einer Delrinbuchse dicht gepresst werden kann.
Die Pressung soll von einer Kappe erfolgen, die aufgeschraubt wird.
Mit dieser Konstruktion ergäbe sich kein Kontakt zwischen den Metallteilen und so hoffe ich, kein Festsitzen der Ventilklappe.

Die Klappe mit Achse könnte evtl. aus VA gebaut werden.

Gedreht wird diese Klappe sehr bewegt, in Anpassung an die geforderte Leistung im Fahrtgebiet. Wobei man sich die Stellung halt irgendwie merken sollte.

Meine Frage wäre ob diese Kontruktion mit dem O-Ring und der Delrin-Presshülse dicht hält?
Der Innendruck wird wohl so an die 0,3 bar sein.
Welches Material sollte ich für den O-Ring nehmen?