Wellensystem von Verdrängern - boote-forum.de

Kalle · #1 11.06.2005, 09:00

Hallo zusammen,

ich habe es vor einiger zeit schon mal versucht - bin immer noch unzufrieden mit meinem Wissenszuwachs. Daher hier 2. Versuch einer Klärung, tw. durch den Thread "Rumpfgeschwindigkeit" http://www.boote-forum.de/phpBB2/viewtopic.php?t=21453 angeregt.

Also, zur Sache: Das ein Schiff einen Wasserberg vor sich herschiebt (sieh Bild unten) ist mir verständlich, schließlich muss das Wasser, das das Schiff verdrängt, irgend wo hin. Wenn man mit dem Sportboot einem Frachter entgegenkommt, merkt man ja richtig, wie sich unser Bötchen auf diesen Berg hinaufarbeitet.

So weit so gut!

Was passiert dann? Es kommt ein Wellental, das kann man auch am eigenen Boot beobachten, wenn man nahe am Ufer fährt und Wasserpflanzen und Wasserspiegel neben dem Boot drastisch absinken, hier ist also zu wenig Wasser.

Und da beginnt mein Problem: WARUM? Wo ist dieses Wasser, was da jetzt fehlt? Muss irgendwie was mit Strömung usw. zu tun haben (nicht aufgepasst im Studium) - aber ich kann es mir selbst nicht zusammen reimen. Schiebt das Boot mehr Wasser vor sich als Welle auf als es verdrängt?

Ich weiß es nicht und hoffe immer darauf, dass es mir mal jemand erklärt....

Aber jetzt gehe ich erst mal an die Praxis: Heute muss ich ein paar Punkte auf der Arbeitsliste abhaken, irgendwie kommt der Urlaub immer näher und die Liste wird immer länger. Bis heute Abend,

hakl · #2 11.06.2005, 09:11

Auch Wasser ist zäh, d.h. wird rund um mitgezogen.
Der Berg mit seinen AUSLÄUFERN besteht aus Tal und Verdrängung.

Kalle · #3 11.06.2005, 09:32

Hallo hakl,

also dafür ist Wasser ja bekannt: Extrem hohe Siedetemperatur im Vergleich mit chem. verwandten Substanzen durch die Wasserstoffbrückenbindungen mit der Folge u.a. der Oberflächenspannung usw. usw.

Du bist also der Meinung, allein durch diese Kräfte würde der Wasserberg vor dem Schiff Wasser bis hin zur Schiffsmitte mitziehen und dadurch für das Wellental sorgen? Dann könnte man das in der Tat schlüssig erklären, ich habe da immer andere, zusätzliche Effekte vermutet....

h-d · #4 11.06.2005, 09:57

Das Schiff in Fahrt erzeugt an seinem Bug eine Welle, ähnlich als wenn du einen Stein ins Wasser wirfst. Diese Wellen breiten sich kreisförmig aus. Diese Wellenerzeugung findet in jedem Moment der Fortbewegung statt. Hieraus ergibt sich die Überlagerung unendlich vieler solcher sich kreisförmig ausbreitender Wellen.

Die "älteren" Wellen (mit dem Kreismittelpunkt weiter nach achtern) haben bereits größere Kreise gebildet, die Kreise der "neueren" Wellen sind kleiner. Die Überlagerung all dieser Wellen ergeben das bekannte Bild der sich keilförmig ausbreitenden Bugwelle.

Das Wellenbild ist natürlich auch an der Bordwand des Schiffes und am Ufer daneben zu sehen. Je nach Geschwindigkeit des Schiffes gibt es ein Wellental in Schiffsmitte (bei Fahrt mit Rumpfgeschwindigkeit) oder längs des Schiffes sind mehrere Wellentäler und Berge zu sehen (z. B. bei Frachtschiffen, die nur mit einem Bruchteil ihrer Rumpfgeschwindigkeit fahren).

hakl · #5 11.06.2005, 18:25

ist etwas versteckt im Text, man suche nach Schiff

http://www.diss.fu-berlin.de/2004/254/Kapitel6.pdf
(auch ab Kapitel 1 interessante Arbeit)

kanalskipper · #6 12.06.2005, 21:01

Zitat:

Zitat von Kalle

...Und da beginnt mein Problem: WARUM? Wo ist dieses Wasser, was da jetzt fehlt? Muss irgendwie was mit Strömung usw. zu tun haben (nicht aufgepasst im Studium) - aber ich kann es mir selbst nicht zusammen reimen. Schiebt das Boot mehr Wasser vor sich als Welle auf als es verdrängt?
...

Hallo Kalle,

Mit Strömung hat das nichts zu tun! Wirf einen Stein in einen Tümpel, es entstehen Wellen. Strömen tut da aber nix, da hat der Stein viel zu wenig Energie eingebracht.
Wellen sind eigentlich nur Höhen und Tiefen(also Wellen) auf einer Flüssigkeit. Die Wasserpartikel bewegen sich nur nach ober und unten, keinesfalls vorwärts und zurück. Also keine Strömung.
Das Schiff erzeugt so ein Wellensystem durch Energieeintrag ins Wasser. Daher machen die Wasserpartikel muntere bewegungen auf und ab. Vorne am Bug ist ein Wellenberg, der sich bis ans Ufer ausbreitet. Am Rumpf entlang entstehen ein odere mehrere Wellentälen, die auch wiederum bis zum Ufer reichen können. Es sind einfach nur auf- und ab-Bewegungen des Wassers.

Jeder Schiff erzeugt ein Wellensystem und ist gleichzeitig in ihm "gefangen". Schnellste Verdrängerfahrt ist bei Rumpfgeschwindigkeit, da sind Schiff und Welle in Harmonie. Schneller wird es nur mit immensem Energieaufwand. Auch unterhalb der Rumpfgeschwindigkeit gibt es "harmonische" Zustände: wenn das Schiff doppelt so lang ist wie die Welle, oder 3 mal so lang. Auch hier ist wenig Energie notwendig, das Wellensystem am Leben zu erhalten, also günstiger Spritverbrauch. Verlassen dieses "Resonanzzustandes" geht nur mit mehr (meist unverhältnismäßig mehr) Energie, also Sprit!

Grüße

Kanalskipper

hakl · #7 15.06.2005, 22:11

Als Ergänzung, hab da noch weiter gesucht

http://www.steelnavy.com/WavePatterns.htm

Kalle · #8 16.06.2005, 05:21

Hallo KLaus,

danke für deine Suche, die beiden Links sind ja wirklich klasse - die Dissertation über die "Hydromorphologische und morphodynamische Analyse von Buhnenfeldern der unteren Mittelelbe im Hinblick auf eine ökologische Gewässerunterhaltung" hat mich ganz demütig gemacht:

Wenn ich in wenigen Wochen den Rhein wieder stromab fahre, werde ich bei jedem Buhnenfeld daran denken, was sich da wirklich abspielt und wie klein und unwichtig meine eigenen Probleme mit den Verwirbelungen doch sind im Lichte der tatsächlich Zusammenhänge...

Aber Spaß beiseite: Der Blick auf die Hintergründe ist schon ziemlich aufschlussreich und man findet das eine oder andere Phänomen wieder - Aha-Effekt eingeschlossen.