Flussquerung und Größe des Lateralplans

[Heimfried]

In einem anderen Thema hatten wir eine Diskussion über die Auswirkungen des Lateralplans bei Querströmung begonnen, die wir dort einvernehmlich nicht fortgesetzt haben, um den dortigen Thread nicht mit einem Nebenaspekt zu belasten:

https://www.boote-forum.de/showthrea...4&#post4045114

Diese Frage möchte ich hier nocheinmal aufwerfen. Ich habe das Thema erstmal "liegenlassen", weil man ja manchmal in einer falschen Vorstellung gefangen ist und erst mit einem gewissen zeitlichen Abstand den eigenen Denkfehler finden kann, wenn man die Sache neu angeht. Ich komme aber wieder zu dem gleichen Ergebnis.

Mein These war, dass ein doppelt so großer Lateralplan die Querung eines Flusses erschwert, weil ein Teil der Vortriebskraft dadurch aufgezehrt wird, dass ich mit dem Ruder Gegenhalten muss, um nicht von der Flussströmung abgetrieben zu werden.

Sayang hat dagegengehalten, dass ein Körper in der Geschwindigkeit der Flussströmung treibt, egal, ob er eine große oder kleine Lateralfläche hat.

Einig sind wir uns, denke ich, darin, dass wir Wirkungen des Luftwiderstands als unwesentlich ausklammern und auch davon ausgehen, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Tiefenbereich des Lateralplans als überall gleich angesehen werden kann. (Ich habe nach langem Suchen die Bestätigung für meine Annahme gefunden, dass Flusströmungen im Sinne der Strömungslehre immer turbulent sind, Reynoldszahl bei 10^7. Das bedeutet für einen simplen, geradeaus fließenden Fluss ohne Untiefen, Felsen usw. vereinfacht, dass es nur an den Rändern, also der Flusssohle und der Ufer, eine nennenswert geringere Strömungsgeschwindigkeit gibt. )

[hein mk]

Moin Günter
Was sagt uns das jezt?Für einen Schwimmkörper der sich frei in der Flussströmung bewegt und diese über Grund überwinden möchte,egal ob quer,längs gegenan oder diagonal ist nur der individuelle Strömungswiderstand(der sich aus Verdrängung und Formgebung ergibt)auschlaggebend?Natürlich unter betrachtung der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung in Verbindung mit der Rumpfgeschwindigkeit(für Verdränger)die man durch die Formgebung(Verdrängungsverteilung)ja auch noch beeinflussen kann.
Wenn der Schwimmkörper dann irgend wo fest gemacht ist spielt der Lateralplan wohl wieder eine Rolle (Gierfähre,Ankerlieger oder Arbeitsponton).
Ich weiß auch nicht,versuche doch mal bitte einige theoretische Berechnungen mit praktischen beispielen untermauert bei zu bringen.
gruss hein

[wolf b.]

Ich hab ein wenig Erfahrung mit Flußfahrten mit dem Segelboot auch bei viel Strömung.
Mag sein, daß man ein klein wenig mehr gegenhalten muß, wenn man ihn queren will.
Aber das ist doch so unwesentlich, daß jeder Gedanke daran verschwendet ist.
Die Hauptfahrtrichtung ist immer mit oder gegen die Strömung.

Ein eventueller Nachteil wird auch durch die geringe Empfindlichkeit auf seitlich Winde mindestens aufgehoben.

[Heimfried]

Moin Hein,

Ausgangspunkt war die Überlegung von Hatschi Nam Ngum (im oben verlinkten Thread), ob er den Querschnitt seiner Katamaran-Schwimmkörper (Hausbootchen) 1,2 m hoch und 0,6 m breit "stellt" oder 0,6 m hoch und 1,2 m breit "legt".

Ich hatte mehrere Argumente gegen das "Stellen" genannt, und unter anderem auch gesagt:

... größerer Lateralplan im Unterwasserschiff = stärkere Abdrift beim Queren des Flusses ("mittlere Strömung", was immer das ist)

Das traf auf Widerspruch, siehe oben.

Wenn ich einen Fluss quere, will ich ja nicht irgendwohin, wo mich die Strömung landen läßt, sondern an einen bestimmten Punkt am anderen Ufer, im einfachsten Fall an den Punkt genau gegenüber.

Vielleicht hätte ich deshalb besser nicht von der "Abdrift" gesprochen, sondern vom notwendigen "Gegenhalten", damit ich mein Ziel erreiche, was ja Zeit und Sprit kostet.

[Heimfried]

Zitat von wolf b.

Ich hab ein wenig Erfahrung mit Flußfahrten mit dem Segelboot auch bei viel Strömung.

Dass ein Segler Lateralplan braucht, damit er segeln kann, ist klar.

[wolf b.]

Zitat von Heimfried

Dass ein Segler Lateralplan braucht, damit er segeln kann, ist klar.

Deswegen hab ich das auch gar nicht erwähnt.
Auf meinen bisher mehr als 4000 Flußkilometern hab ich durch den Lateralplan nie einen Nachteil verspürt, öfters aber mal Vorteile wegen starkem Wind seitlich.
Da mußt du dann mit einem flachen Unterwasserschiff gegenhalten und das ist wesentlich häufiger als eine Querung, wenn du nicht gerade Fähre spielen willst.

[Heimfried]

Du hast sicherlich ganz recht, Wolf.

Aber der praktische Aspekt steht hier nicht im Vordergrund, auch weil Hatschi sich bereits aus anderen Gründen für den liegenden Querschnitt (kleiner Lateralplan) entschieden hat.

Und dass man bei der Verdoppelung des Lateralplans "nur ein bisschen mehr" gegenhalten muss, wie du sagst, ist dann doch eine nur gefühlte Größe. Ich habe es da eher mit der Physik und rechne lieber.

[wolf b.]

Zitat von Heimfried

Und dass man bei der Verdoppelung des Lateralplans "nur ein bisschen mehr" gegenhalten muss, wie du sagst, ist dann doch eine nur gefühlte Größe. Ich habe es da eher mit der Physik und rechne lieber.

Für eine exakte Berechnung brauchst du aber auch exakte Daten die du nicht haben kannst, alleine weil jeder Fluß anders ist und dort auch jede Stelle.
Also ist die "Berechnung" in meinen Augen weniger aufschlußreich wie die Erfahrung.
Ich hab auch mit dem Kanu einige Tausend Flußkilometer hinter mir und habe nicht das Gefühl, daß ich weniger gegenhalten muß.

[Sayang]

Wir schliessen Luftwiderstand, Wind und unterschiedliche Sroemungsgeschwindigkeiten aus.

Als Einflussgroessen bleiben Geschwindigkeit, Reibungswiderstand, Formwiderstand, Schwerkraft und Auftrieb (die wir in diesem Beispiel jedoch als identisch annehmen muessen),

Alle Koerper, die im Fluss treiben, treiben also mit gleicher Geshwindigkeit, denn wir erlauben in unserem Beispiel keine Einflussgroesse wie Wind oder Luftwiderstand, die das aendern koennte. Es gibt auch keine Stroemung am Koerper, da er sich mit der Fliessgeschwindigkeit des Wassers bewegt.



Ob das Boot durch stilles Wasser, langsam fliessendes oder schnell fliessendes Wasser bewegt wird, aendert nichts. Die Stroemung relativ zum Koerper ist in allen Faellen gleich.

[wolf b.]

Zitat von Sayang

Als Einflussgroessen bleiben Geschwindigkeit, Reibungswiderstand, Formwiderstand, Schwerkraft und Auftrieb (die wir in diesem Beispiel jedoch als identisch annehmen muessen),

Dann ist der Lateralplan völlig Latte......

[Sayang]

Zitat von wolf b.

Dann ist der Lateralplan völlig Latte......

Jetzt sind wir schon zu zweit dieser Meinung.

[Heimfried]

Zitat von Sayang

Es gibt auch keine Stroemung am Koerper, da er sich mit der Fliessgeschwindigkeit des Wassers bewegt.

Das ist nicht richtig, weil eine Flussquerung voraussetzt, dass sich das Boot gegenüber dem Wasser bewegt. Die Fließgeschwindigkeit hat keine Komponente in Querrichtung.

Zitat von Sayang

Ob das Boot durch stilles Wasser, langsam fliessendes oder schnell fliessendes Wasser bewegt wird, aendert nichts. Die Stroemung relativ zum Koerper ist in allen Faellen gleich.

Auch das ist nicht richtig. Der Winkel des Vortriebs (Antrieb inklusive Ruderwirkung) muss so gestellt werden, dass er sich in zwei rechtwinklig zueinander stehende Komponenten aufteilt. Eine Komponente kompensiert die Fließgeschwindigkeit des Wassers, die Resultierende ist dann Null, sonst kann das Boot niemals gegenüber ankommen, die andere Komponente, senkrecht zur Fließgeschwindigkeit des Wassers, treibt das Boot über den Fluss.

[wolf b.]

Zitat von Heimfried

Auch das ist nicht richtig. Der Winkel des Vortriebs (Antrieb inklusive Ruderwirkung) muss so gestellt werden, dass er sich in zwei rechtwinklig zueinander stehende Komponenten aufteilt. Eine Komponente kompensiert die Fließgeschwindigkeit des Wassers, die Resultierende ist dann Null, sonst kann das Boot niemals gegenüber ankommen, die andere Komponente, senkrecht zur Fließgeschwindigkeit des Wassers, treibt das Boot über den Fluss.

Auch das ist nicht richtig.
Du schreibst in deiner Fragestellung nirgends, daß du auf gleicher Höhe ankommen willst ......
Wenn du schon rein pysikalisch unter Ausklammerung tatsächlicher Gegebenheiten wie Wind oder Untergrundbeschaffenheit im Zusammenspiel mit Strömungsgeschwindigkeit und Strömung argumentieren willst, müssen die Parameter schon exakt definiert sein.

[Sayang]

Zitat von Heimfried

Das ist nicht richtig, weil eine Flussquerung voraussetzt, dass sich das Boot gegenüber dem Wasser bewegt. Die Fließgeschwindigkeit hat keine Komponente in Querrichtung.
...

Keine Stroemung am Koerper gilt naturgemaess in der Zeit, inder kein Vortrieb, z.B. einen Motor, vorhanden ist. Der Koerper bewegt sich dann im fliessendenWasser ( er treibt) mit der Relativgeschwindigkeit Null. Das ist die gleiche,relative Geschwindigkeit des Koerpers wie in einem stillen Gewaesser.
Kannst Du das bis hier akzeptieren und zustimmen?

[Heimfried]

Zitat von wolf b.

Du schreibst in deiner Fragestellung nirgends, daß du auf gleicher Höhe ankommen willst ......

Doch, Wolf, das habe ich geschrieben (#4).

Zitat von Heimfried

Wenn ich einen Fluss quere, will ich ja nicht irgendwohin, wo mich die Strömung landen läßt, sondern an einen bestimmten Punkt am anderen Ufer, im einfachsten Fall an den Punkt genau gegenüber.

[Heimfried]

Zitat von Sayang

Keine Stroemung am Koerper gilt naturgemaess in der Zeit, inder kein Vortrieb, z.B. einen Motor, vorhanden ist. Der Koerper bewegt sich dann im fliessendenWasser ( er treibt) mit der Relativgeschwindigkeit Null. Das ist die gleiche,relative Geschwindigkeit des Koerpers wie in einem stillen Gewaesser.
Kannst Du das bis hier akzeptieren und zustimmen?

Ja sicher stimme ich dem zu. Das ist aber nicht die Problemstellung "Flussquerung".

[Heimfried]

Vielleicht ist folgende Analogie für Segler einleuchtender:

Wenn ein Segelboot festgemacht liegt, ist der scheinbare Wind gleich dem wahren Wind. Wenn eine Daune durch die Luft fliegt, gibt es für sie keinen scheinbaren Wind, weil sie vollständig mitgenommen wird.

Das Segelboot unter Antrieb stellt aber einen scheinbaren Wind fest, nämlich die vektorielle Differenz aus wahrem Wind und eigener Geschwindigkeit über Grund.

Und da das flussquererende Motorboot ebenfalls angetrieben wird, sonst quert es nicht, ist seine resultierende Geschwindigkeit ebenfalls eine vektorielle Differenz aus eigener Vortriebsgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit des Wassers.

[Sayang]

Zitat von Heimfried

Vielleicht ist folgende Analogie für Segler einleuchtender:

Wenn ein Segelboot festgemacht liegt, ist der scheinbare Wind gleich dem wahren Wind. Wenn eine Daune durch die Luft fliegt, gibt es für sie keinen scheinbaren Wind, weil sie vollständig mitgenommen wird.

Das Segelboot unter Antrieb stellt aber einen scheinbaren Wind fest, nämlich die vektorielle Differenz aus wahrem Wind und eigener Geschwindigkeit über Grund.

Und da das flussquererende Motorboot ebenfalls angetrieben wird, sonst quert es nicht, ist seine resultierende Geschwindigkeit ebenfalls eine vektorielle Differenz aus eigener Vortriebsgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit des Wassers.

Der Koerper bewegt sich mit also in beiden Faellen, im stillen Gewaesser (See) und im fliessenden Gewaesser (Fluss) mit der Relativgeschwindigkeit Null, wenn es treibt. Wenn er angetrieben wird, gibt es auch nur eine relative Stroemung von vorne. Eine Aenderung der Groesse des Lateralplans kann also keine Auswirkung haben.



Der Lateralplan kann nur dann eine Verhaltensaenderung bewirken, wenn er Einfluss auf eine andere (seitliche) Krafteinwirkung hat. Die relative Geschwindigkeit des Wassers ohne Antrieb ist Null, also gibt es keine Krafteinwirkung. In Fahrt ist die relative Stroemung nur von vorne, also eine Krafteinwirkung, die nicht vom Lateralplan veraendert wird.



Als Vereinfachung setze ich zwei (Model)boote in einen Tank,eines mit grosser, eines mit kleiner Lateralflaeche. Beide Boote werden das gegenueber liegende Ufer (Tankseite) erreichen, ohne dass die Lateralflaeche einen Unterschied bewirkt. Die relative Bewegung durch das Wasser im Stillstand der Boote ist Null, in Fahrt gibt es eine Stroemung, bei Vorwaertsfahrt aber nur von vorne.



Jetzt setze ich den Tank in einen LKW, und fahre mit 50 km/hdurch die Gegend. Wieder wird die unterschiedliche Lateralflaeche keinen Unterschied machen. Im Stillstand der Boote gibt es relativ zum Wasser keineBewegung, in Fahrt eine Stroemung, aber wieder nur von vorne.



Der Vergeich zum Segelboot passt nicht, weil es bei unserem Beispiel keine Aufteilung in Vektoren gibt. Der Vergleich wuerde passen, wenndas Segelboot mit dem Wind treibt, und der Einfluss des Unterwasserschiffs vernachlaeesigt wird (analog unserem Beispiel, wo der Luftwiderstand vernachlaessigt wird), es sich also wie die Daune verhaelt.

[hein mk]

Moin
Ja Günter,aber der Vektor bezieht sich nur auf die Fahrt über Grund.Was aber gefragt war ist:Hat die gestaltung des Lateralplanes einen Einfluss auf die Fahrt bei Querung eines Stromes?Gleicher Strömungswiderstand vorausgesetzt,meine ich gibt es da keinen Unterschied,was sicher ist,ist dass bei gleicher Verdrängung und gleicher Verdrängungsverteilung wohl etwas unterschiedliche Strömungswiderestände zusammenkommen das kann aber über diue Formgebung schon kompensiert werden der Widerstand erzeugende eingetauchte Querschnitt müsste ja immer der gleiche sein bei Schwimmer hochkannt oder flach.
Als Tidenrevierfahrer,speziel mit den etwas langsameren Segelbooten,entwickelt man ein intuitives Verständnis für die Einflussgrößen.
gruss hein

[Heimfried]

Zitat von Sayang

Der Koerper bewegt sich mit also in beiden Faellen, im stillen Gewaesser (See) und im fliessenden Gewaesser (Fluss) mit der Relativgeschwindigkeit Null, wenn es treibt. Wenn er angetrieben wird, gibt es auch nur eine relative Stroemung von vorne. Eine Aenderung der Groesse des Lateralplans kann also keine Auswirkung haben.


Der Lateralplan kann nur dann eine Verhaltensaenderung bewirken, wenn er Einfluss auf eine andere (seitliche) Krafteinwirkung hat. Die relative Geschwindigkeit des Wassers ohne Antrieb ist Null, also gibt es keine Krafteinwirkung. In Fahrt ist die relative Stroemung nur von vorne, also eine Krafteinwirkung, die nicht vom Lateralplan veraendert wird.

Das ist die richtige Beschreibung für den Fall, um den es hier gerade nicht geht. Dass du nämlich genau quer zum Strom steuerst und irgendwo auf der anderen Flussseite ankommst, wo dich halt die Strömung des Flusses ablädt.

Die Frage, die ich hier oben gestellt habe, ist, was passiert, wenn ich genau zum gegenüberliegenden Punkt des Ufers will. Dass ich mit dem Ruder gegenhalten muss, ist ja anscheinend akzeptiert. Wohin muss nach deiner Meinung die Bugspitze zeigen, wenn ich in gerader Linie queren will?

Das LKW-Beispiel sagt nun wirklich nichts aus. Wenn ich die Tonnen herumfahre, entsteht ja dabei nun keine Querströmung. Der Fluss strömt aber quer zur Fahrtrichung.

[Heimfried]

Zitat von hein mk

Moin
Ja Günter,aber der Vektor bezieht sich nur auf die Fahrt über Grund.

Ne, so sehe ich das nicht, Hein. Hier sind meine drei Vektoren, guck sie dir mal an.

[Heimfried]

Ich entnehme meiner Skizze gerade, dass Ihr wohl recht habt. Ich gehe dann mal in eine zweite Nachdenkrunde.

[Sayang]

Wir sind uns einig, dass auf einen im (fliessenden oder ruhigem) Wasser treibenden Koerper keine Kraefte einwirken, also das den Koerper umgebende Wasser eine relative Gewschwindigkeit zum Koerper von Null hat.



Wenn dieser Koerper angetrieben wird, wirkt (in Vorwaertsfahrt) nur eine Komponente, eine “Stroemung” am Koerper von vorne. Das ist gueltig, egal welchen Kurs der Koerper faehrt, sogar wenn dieser Koerper Kreise faehrt. Nur weil der Koerper einen gewissen Kurs faehrt, kommt ja keine Komponente dazu, die auf anderen Kursen nicht vorhanden ist.



Der LKW Vergleich sollte zur Verdeutlichung dienen, dass dasWasser um den Koerper (wenn dieser “nicht in Fahrt” ist) eben die relative Geschwindigkeit Null hat, und die Tatsache, dass sich das umbebende Land “bewegt”, keine Rolle spielt. Wenn der genannte Tank nun in diesem Fluss schwimmt (statt auf dem LKW zu fahren), ist das identisch. Der Koerper kann in diesem Tank in jede Richtung fahren, ohne dass die Fliessgeschwindigkeit des Flusses (und damit des Tanks) einen Einfluss haette. Machen wir Loecher in diesen Tank, aendert sich daran gar nichts, den das Wasser ausserhalb des Tanks ist genau so “schnell” wie das im Tank (relative Gesschwindigkeit Tank zu umgebendem Wasser ist Null). Entfernen wir den Tank um den schwimmenden Koerper, aendert sich wiederum nichts.

[simon-2]

hab zwar leider schon ein paar Mojitos , muss aber beiden Parteien teilweise zustimmen....

a:
Beim SBF gab es in diesem Zusammenhang den Begriff "Hundekurve" (müsste ja eigentlich jeder hier kennen ). Dieser Fall ist rechnerisch etwas komplizierter...

b:
Wenn man aber davon ausgeht, der Kurs sei so geschickt gewählt, dass die tatsächlich erreichte Bahn eine gerade Linie senkrecht zur Strömungsrichtung beschreibt (d.h. die Bugspitze zeigt NICHT senkrecht sondern etwas stromaufwärts), dann ist die Strömung im lokalen Koordinatensystem des Rumpfes in Y-Richtung gleich null; Lateralfläche also egal.



b ist die pure Theorie, um die es hier ja offenbar geht; a ist wohl eher die Praxis (zeigt sich schon darin, dass überhaupt von "Gegensteuern" gesprochen wird; bei b müsste das Ruder schließlich auf 0° stehen).

Fazit: rein theoretisch hat Sayang recht (was aber einen sehr guten Skipper vorraussetzt), praktisch kann es durchaus sein, dass Heimfried Recht hat. Das ließe sich aber nur durch wirklich aufwändige Simulationen und nicht durch vereinfachende Annahmen à la Physikunterricht klären; ich will mir das jedenfalls nicht aufhalsen
Und: wir alle sind Hunde

Gruß und

[Sayang]

Zitat von simon-2

hab zwar leider schon ein paar Mojitos , muss aber beiden Parteien teilweise zustimmen....

a:
Beim SBF gab es in diesem Zusammenhang den Begriff "Hundekurve" (müsste ja eigentlich jeder hier kennen ). Dieser Fall ist rechnerisch etwas komplizierter...

b:
Wenn man aber davon ausgeht, der Kurs sei so geschickt gewählt, dass die tatsächlich erreichte Bahn eine gerade Linie senkrecht zur Strömungsrichtung beschreibt (d.h. die Bugspitze zeigt NICHT senkrecht sondern etwas stromaufwärts), dann ist die Strömung im lokalen Koordinatensystem des Rumpfes in Y-Richtung gleich null; Lateralfläche also egal.



b ist die pure Theorie, um die es hier ja offenbar geht; a ist wohl eher die Praxis (zeigt sich schon darin, dass überhaupt von "Gegensteuern" gesprochen wird; bei b müsste das Ruder schließlich auf 0° stehen).

Fazit: rein theoretisch hat Sayang recht (was aber einen sehr guten Skipper vorraussetzt), praktisch kann es durchaus sein, dass Heimfried Recht hat. Das ließe sich aber nur durch wirklich aufwändige Simulationen und nicht durch vereinfachende Annahmen à la Physikunterricht klären; ich will mir das jedenfalls nicht aufhalsen
Und: wir alle sind Hunde

Gruß und

Die Fragestellung hat nichts damit zu tun, ob a: eine Hundekurve gefahren wird (die Bugspitze zeigt immer auf das Ziel), oder b: ob derSkipper weiss, was ein Stromdreieck ist, und sein Wissen anwendet. Es geht allein darum, ob der Lateralplan des Bootes in einem stroemenden Gewaesser Wirkung zeigt (wenn unterschiedliche Stroemungsgeschwindigkeiten des Gewaessers und Einfluesse oberhalb des Wassers, wie Wind und Luftwiderstand, ausgeklammert werden).

In beiden Faellen ist die Groesse der Lateralflaeche gleichgueltig.

Dazu sind keine aufwaendigen Simulationen notwendig.
Und auch keine Mojitos.