Bremst ein in Rotation versetzter Propeller?

[Visus1.0]

Ein z.b. Segelboot unter Segel ohne Motorkraft mit feststehenden Propeller. Da bremst der Propeller.

Läuft der Propeller frei mit, ohne Motorkraft, bremst der Propeller weniger. Würde man den Propeller durch Motor in Drehbewegung setzen, bremst der Propeller gar nicht mehr .





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Das durch Foil die Boote schneller werden, wenn sie heraussen sind, wenn die Segelfläche verkleinert ist, da das grosses Segel mehr bremst ist richtig, doch der wesentliche Unterschied zu Prop ist, dass das Segel nicht in Rotation ist.

[mihu]

Ein stehender Propeller bremst mehr als ein drehender Propeller. Und ein drehender Propeller bremst mehr als ein stehender Propeller. Alles klar?

Es hängt vom Verhältnis Steigung (H) zu Durchmesser (D) ab was günstiger ist. Bei kleinem H/D Verhältnis ist ein stehender Propeller besser, bei großem H/D Verhältnis hat ein drehender Propeller weniger Widerstand. Für Propeller in Luft gibt es da irgendeinen alten NACA Report wo das untersucht und gemessen wurde.

Wenn man am Boot mal in die Verlegenheit kommt kann man ja ausprobieren was bei den eigenen Verhältnissen besser funktioniert. Das bringt mich auch zum Thema Trimmung zurück wo die Propellerdiskussion ja gestartet ist. Was mir dabei fehlt sind konkrete, während der Fahrt anwendbare Regeln um optimal zu trimmen. Da hilft mir keine numerische Simulation, kein mit Jackplate ginge es noch besser und auch kein bei anderen mitfahrender Freund mit dem goldenen Trimmhändchen
Ich versuche mit Trimmung (Motor), Trimmklappen und eh nur ganz begrenzt möglicher Gewichtsverlagerung nach Gefühl den jeweils besten Kompromiss aus Fahrkomfort und Spritverbrauch einzustellen. Falls wer einen systematischeren Zugang hat freue ich mich davon zu lesen.

LG Michael

[Visus1.0]

Bin oft mit deinem Boot gefahren, hat ja Trimmklappen, ohne kam es nicht so schnell aus dem Wasser.
Die Endgeschwindigkeit ist zu zweit echt beeindruckend.

Würde bei dem Boot möglichst alles Gewicht vom hinteren Stauraum in den Bug legen.

[Kairos]

Hallo Andreas,

jetzt bekomme ich erst mit, worauf du dich beziehst: du gehst davon aus, dass sich ein angeströmter Propeller genau so schnell dreht, dass er keinen Widerstand mehr bietet.

Dazu ist folgendes anzumerken: bei einem Segelschiff ist der Unterschied zwischen blockiertem und mitdrehendem Prop bis zu einem Knoten zugunsten des sich mitdrehenden Propellers (allerdings ist der Lärm dabei nervtötend und je nach Saildrive/Wellenantrieb die Schmierung nicht unproblematisch).
Bremsen tut er dennoch, weil Reibung in den Lagern entsteht und auch die Wirbel durch die Rotation die laminare Strömung behindern.

Bei einem Flugzeug ist es dagegen genau umgekehrt: der mitdrehende Propeller verursacht mehr Widerstand als der feststehende (allerding können da die Blätter verstellt und in die Segelstellung gebracht werden) und bei zweimotorigen Flugzeugen muss bei Ausfall eines Motors der Propeller sofort in Segelstellung (fest) gebracht werden, weil durch den Widerstand des sich drehenden Propellers sonst die Leistung des verbliebenen Motors nicht ausreichen könnte.
Der Unterschied ist in der Verstellbarkeit der Blätter, dem anderen Verhältnis von Durchmesser und Steigung und dem Geschwindigkeitsbereich begründet - und Aerodynamik und Hydrodynamik unterscheiden sich nicht nur in der Bezeichnung ;-)

Die dahinterliegenden Effekte sind in ihrer Wirkung aber ganz anders, als bei einem angetriebenen Propeller/Schraube - und nur auf die habe ich mich bezogen!

Ein angetriebener, schnell rotierender Propeller erzeugt immer Wirbel, die dem Vortrieb entgegenwirken ("bremsen") - durch Höhenverstellen des Motors kann man diese Wirbel in einen Bereich bringen, wo sie weniger stören (und damit weniger bremsen) zB Schleppwirbel des Rumpfes.

Stell dir ein Boot mit einem Außenborder mit einem bestimmten Schub vor (denk dir das Unterwasserteil bis auf die Schraube weg) und stell dir ein identes Boot vor, dass jetzt mit der selben Kraft gezogen wird (zB durch ein Seil von einem Hubschrauber dh ohne bremsende Wirbel durch die Schraube) - welches Boot wird deutlich schneller sein?

[Visus1.0]

öDa stimmt der Vergleich, doch du sagst ja ein grösserer Propeller bremst bei Fahrt mit dem Boot mehr als ein keiner Propeller, weil er trotz Rotation mehr Wasserwiederstand hat, als ein kleiner Propeller mit mehr Steigung.

Du meinst das er wie das Unterwasserteil mehr Wasserwiederstand hat bei Fahrt durchs Wasser, als ein kleinerer aber steilerer Propeller mit z.b. auch mehr Rake.

Aber man kann nicht von Wasserwiederstandbremswirkung bei Rotation sprechen.

Bremsen ist ein in Bewegung befindlichen Teil, der durch Wiederstand wie Reibung und z.b. in Wärmeumwandlung in der Bewegung herabgesetzt wird.

Gebe dir ein Beispiel. Denke an die Duoprops. Da hast du eine noch viel größere fast doppelte Proppelerfläche, zu einem Einzelnormalpropeller aber beide in Rotation.

Und trotzdem Geschwindigkeitserhöhung, höhere Beschleunigung , höherer Wirkungsgrad.

Da sind zwei Propeller die bremsen, nach deiner Definition. Wenn du bei grösserem Proppeller von veringertem Wirkungsgrad sprechen würdest wäre ich deiner Meinung, doch das Wort bremsen finde ich nicht richtig.

Am Propeller gibt es so viele Möglichkeiten, der Wirkungsgrade, wie z.b. Wassertiefe, Wasserdruck in der Tiefe, Formen der Flügel, Rake, Durchmesser, Steigung, Material, bewusstes anströmen mit Luft oder Abgasen, Umdrehungsgeschwindigkeit, Wasserart, Salz Süßwasser,
Temperatur, Luftdruck, Anströmwinkel, Tauchtiefe und vieles mehr.

All diese Zusammenspiele beeinflussen den Wirkungsgrad des Proellers.

Der eben grosse Unterschied zum kleineren Segel mit Foil ist die angetriebene Eigenrotation.

[Kairos]

Zitat von Visus1.0

öDa stimmt der Vergleich, doch du sagst ja ein grösserer Propeller bremst bei Fahrt mit dem Boot mehr als ein keiner Propeller, weil er trotz Rotation mehr Wasserwiederstand hat, als ein kleiner Propeller mit mehr Steigung.

Du meinst das er wie das Unterwasserteil mehr Wasserwiederstand hat bei Fahrt durchs Wasser, als ein kleinerer aber steilerer Propeller mit z.b. auch mehr Rake.

Aber man kann nicht von Wasserwiederstandbremswirkung bei Rotation sprechen.

Bremsen ist ein in Bewegung befindlichen Teil, der durch Wiederstand wie Reibung und z.b. in Wärmeumwandlung in der Bewegung herabgesetzt wird.

Hallo Andreas,

es ist alles so wie du sagst, nur spielen Pitch, Rake, etc. hydrodynamisch gesehen weniger Rolle als der Durchmesser, wenn es um die hydrodynamischen Verwirbelungen geht.

Du kannst dir diese Verwirbelung auf der einen Seite wir ein Schild vorstellen, das eine ähnlich bremsende Wirkung wie zB das Unterwasserteil hat (wenn du dieses Schild jetzt durch Höherverstellung teilweise so in die Abdeckung des Hecks bringen kannst, dass ein Teil nicht mehr als Widerstand wirkt und der Prop trotzdem nicht in seinem Schub beeinflusst wird, bist du schneller.

Auf der anderen Seite erzeugt der rotierente Prop auch Schleppwirbel, die vom Boot "mitgezogen" werden müssen und damit auch die Geschwindigkeit verlangsamen - damit ist auch deine Definition von Bremsen erfüllt.

Beim rotierenden Prop ist der Knackpunkt die projezierende Fläche des Props als Haupttreiber für die Verwirbelung und ihre zwei "Bremseigenschaften", beim durch die Strömung angetriebenen/feststehenden Prob ist es die projezierende Flächer der Schraubenblätter als hydrodynamischer Widerstand.

Beim Segelbeispiel wollte ich gar nicht auf das Foilen hinaus, sondern nur aufzeigen, dass etwas gleichzeitig einen Schub- und einen Bremsvektor haben kann.

Wenn du hart am Wind segelst, schottest du das Segel auch maximal dicht, damit du der Sogwirkung im Segeldruckpunkt die minimale projezierende Fläche (die im Gegenwind gleichzeitig bremst) gegenüberstellst und so maximale VMG laufen kannst.

[Visus1.0]

Zitat von Kairos

(wenn du dieses Schild jetzt durch Höherverstellung teilweise so in die Abdeckung des Hecks bringen kannst, dass ein Teil nicht mehr als Widerstand wirkt und der Prop trotzdem nicht in seinem Schub beeinflusst wird, bist du schneller.

....in Abdeckung des Hecks brings.....

...Wenn du den Motor ganz beim Heck montiert hast, hat das UW-Teil sogar weniger Strömungswiederstand als in gleicher Höhe weiter vom Spiegel weg.....


Bei dem Set Back bzw. Jack Plate kannst du deshalb den Motor höher stellen, weil du eben ein Set back hast.
Durch die Montage um z.b. 14 bis 20 cm des Motors weiter hinter dem Heckspiegels, hast du eine andere Wasserspiegelhöhe. Das hat nichts mit Abdeckung des Hecks zu tun, sondern nur mit der richtigen Eintauchtiefe des Unterwasserteils, und der Verlängerung des Unterwasserschiffs, und der durch Höhe besseren Anströmungswinkel, mit weniger Wiederstand des Unterwasserteils.

Habe schon Jack plates verbaut, gefahren und auch eins selbst gebaut.

[Kairos]

Hallo Andreas,

es ist alles richtig, was du sagst, aber du vermengst ständig verschiedene Aspekte.

Gerade weil es so ist, wie du es beschreibst, kann der Prop, obwohl er höhergestellt ist, noch optimalen Schub liefern - und gleichzeitig werden auch die bremsenden Effekte durch die Wirbelerzeugung des rotierenden Propellers reduziert, weil hydrodynamisch gesehen, die projezierende Fläche durch die Abdeckung des Hecks kleiner wird.