Was ist Rumpfgeschwindigkeit?
Hallo.
Kann mir mal jemand für doofe aber halbwegs ausführlich erklären was diese Rumpfgeschwindigkeit ist und wie man die Berechnet? Danke schön
3 Antworten
Diese Rumpfgeschwindigkeit ist zunächst mal ein völlig überbewerteter Begriff, mit dem gerne Wissen vorgetäuscht wird, ohne es wirklich zu haben. Fast alle, die damit um sich werfen, haben selber nur andeutungsweise eine Ahnung was genau das sein soll. Auf jeden Fall ist das nur ein erfundener Richtwert, der praktische Beobachtungen, aber keine exakte Physik oder Berechnung als Hintergrund hat.
Was in der Regel darunter verstanden wird: Es gibt eine Geschwindigkeit, ab der der Fahrwiderstand nahezu schlagartig so stark zunimmt, dass man trotz Erhöhung der Antriebsleistung kaum noch schneller werden kann. Wenn man die Antriebsleistung jedoch "gewaltig" steigert, kann man über diesen Punkt auch hinwegkommen und dann doch schneller fahren.
Der Hintergrund ist dieser: jedes Verdrängungsfahrzeug erzeugt eine Bugwelle. Diese Bugwelle hat eine bestimmte Wellenlänge, die von der Geschwindigkeit abhängt. Je schneller ein Schiff fährt, umso größer ist die Wellenlänge, also der Abstand zwischen zwei Wellenbergen:
Die Bugwelle ist die Wellenfront, die in einen Öffnungswinkel von etwa 39° hat. Dazwischen liegt die Heckwelle, die hier fast identisch mit der Bugwelle verläuft, aber auf dem Bild doch leicht phasenverschoben ist.
Wenn nun das Schiff so schnell fährt (viel schneller als auf dem Bild) und die halbe Wellenlänge der Bugwelle der Länge der Wasserlinie des Rumpfes entspricht, fällt das Heck des Fahrzeuges ins Wellental. Das Boot kippt etwas nach hinten und fährt sozusagen die ganze Zeit bergauf. Selbst eine gesteigerte Antriebsleistung reicht nicht, um über diesen Berg zu kommen. Nur wenn die Schubkraft so stark steigt, dass man sozusagen über den Berg der Bugwelle drüberkommt, wird es plötzlich wieder viel schneller. Über den Berg der Bugwelle drüber zu kommen ist aber nur hochmotorisierten Schnell- oder Rennbooten möglich.
Da dieses Phänomen des Widerstandsanwachses vor allem von der Rumpflänge abhängt, nennt man diese Geschwindigkeit Rumpfgeschwindiglkeit. Die hängt also unter anderen mit der uralten Schiffbauerweisheit zusammen: "Länge läuft". Bei gleicher Schiffsbreite und -form fahren längere Schiffe schneller als kurze Schiffe.
Nun ist die Sache aber doch nicht ganz so einfach. Die Wasserlinie des Rumpfes kann man leicht messen, aber die erzeugte Wellenlänge der Bugwelle ist eben nicht nur von der Geschwindigkeit, sondern von vielen anderen Faktoren abhängig. Daher sind alle Formeln zur Berechnung der Rumpfgeschwindigleit mehr oder weniger kompliziert und mehr oder weniger ungenau aber alle sind letztlich nur grobe Abschätzungen. Eine genaue Feststelllung der Rumpfgeschwindiglkeit ist nur im praktischen Versuch möglich.
Wieso ist das so?
Das habe ich ausführlich erklärt.
Wieso ist das so?
Vorne entstehtr die Welle, weil das Wasser durch den Bug auseinandergedrückt wird und hinten entsteht eine Welle, weil das Wasser plötzlich wieder in den leeren Raum hinter dem Schiff hineinstürzt.
Wieso fällt das Schiff dann bergab?
Wo fährt das Schiff bergab?
Wieso hängt das damit zusammen?
Das habe ich oben erklärt.
Mir ist immer noch nicht klar, wie reinfallen in diesen Berg mit der Wasserlinie zusammenhangt
Die Wasserlinie trennt den Teil, der unter Wasser liegt und den Teil, der über Wasser liegt. Das ist die entscheidende Rumpflänge.
Guck mal, ich habe es versucht darzustellen, aber irgendwie verstehe ich nicht, wieso da das Boot reinrutscht?
Da ist die Bugwelle mit halber Wällenlänge, die der ganzen der Heckwelle entspricht
Vergiss in dem Zusammenhang mal die Heckwelle...hier kannst du das in etwa sehen, wie das Heck im Wellental liegt:
http://dc7qy.darc.de/wassersport-Dateien/Rumpfgeschwindigkeit-Dateien/Halbgleitfahrt.gif
Okay, ja, hört sich logisch an, aber wie hängt das mit der Heckwelle zusammen?
Die entsteht sowieso erst hinter dem Heck und hat mit der Rumpfgeschwindigkeit direkt nichts zu tun....bringt aber dennoch einen Beistrag zum Gesamtwiderstand.
Hier findest du übrigens deutlich genauere Angaben dazu:
Aber wie verändert sie den Widerstand?
Um Wellen zu erzeugen muss Energie aufgewendet werden. Die Energie, die in den Wellen steckt, wird dem Antrieb entzogen und macht sich letztlich als Widerstand bemerkbar.
ABER wieso muss die halbe Wellenlänge der ganzen einer anderen entsprechen? kannst du eine Skizze machen?
ABER wieso muss die halbe Wellenlänge der ganzen einer anderen entsprechen?
Das habe ich nirgends geschrieben.
Die halbe Wellenlänge der Bugwelle entspricht annährend der Länge des Bootes in der Wasserlinie. Dann liegt der Bug oben auf der Welle und das Heck des Bootes liegt im Welllental.
Wieso ist das so? Ich glaube ich bin gerade verloren will es aber verdtehem
Wieso ist das so? Ich glaube ich bin gerade verloren will es aber verdtehem
Das erkennst du recht gut in dieser Skizze. Wäre das Boot so lang wie die Entfernung zwischen zwei Wellenbergen (= Wellenlänge), würde es vorne und hintengleich im Wasser und damit waagrecht liegen. Ist das Boot aber nur halb so lang wie die Wellenlänge, liegt es schief im Wasser und muss sozusagen ständig bergauf fahren, da sich die Bugwelle ja mit dem Boot weiterbewegt und das Boot nie über die Bugwelle drüber kommt.
http://dc7qy.darc.de/wassersport-Dateien/Rumpfgeschwindigkeit-Dateien/Halbgleitfahrt.gif
Ah, okay, das ist einleuchtend!
aber was hat das jetzt mit der Heckwelle zu tun?
Wenn ich jetzt eine Bugwelle habe, geht die ja rauf und runter, wieso bewegt sich das Schiff nicht mit der mit?
aber was hat das jetzt mit der Heckwelle zu tun?
Nix, habe ich auch nicht anders geschrieben.
Das ist die Linie am Rumpf, die von der Wasseroberfläche gebildet wird.
Ich starte mal einen Versuch:
Ein Wasserfahrzeug auf Verdrängerfahrt erzeugt ja eine Bugwelle. Und wie es bei Wellen eben so ist, kommt hinter dem "Berg" der Welle auch zwangsweise ein "Tal". Die Länge dieser Kombination hängt vor allem davon ab, wie schnell das Boot fährt.
Je schneller das Boot fährt, desto länger ist die Welle. Das ist kein Problem, solange die Welle deutlich kürzer ist als das Boot - dann wird sozusagen der hintere Teil des Boots vom zweiten "Berg" getragen.
Aber wenn du schneller fährst, wird die Welle länger. Gegebenenfalls so lang, dass das Heck des Bootes eben nicht mehr auf einem "Berg" ist, sondern in einem "Tal". Also runter geht. Und dann muss das Boot quasi ständig bergauf fahren, weil das Heck tiefer ist als der Bug. Und dass es bergauf nicht so gut geht wie geradeaus, kennst du vom Fahrradfahren. Je nach Form des Rumpfes ist es ein Ding der Unmöglichkeit, noch schneller zu fahren.
Und das ist die Rumpfgeschwindigkeit.
Und daraus ergibt sich direkt der Spruch "Länge läuft": Je länger das Boot ist, desto länger darf auch die Bugwelle sein. Und eine längere Bugwelle kommt von einer höheren Geschwindigkeit. Sprich, die Rumpfgeschwindigkeit ist höher.
Ein Wasserfahrzeug, das schneller fahren soll, hat im Grunde zwei Optionen:
- Einen so schmalen Rumpf verwenden (Länge zu Breite 10:1 oder mehr), dass es schlichtweg keine nennenswerte Bugwelle gibt oder mehrere davon, damit man nicht umkippt. Dadurch können mehrrümpfige Boote schnell sein, ohne lang zu sein.
- Den Rumpf so gestalten, dass er auf der Bugwelle surfen kann - hinten ziemlich flach, eben wie ein Surfbrett. Das nennt sich gleiten und ist das, was schnelle Motorboote machen. Ggf. ist erstmal sehr viel Motorleistung nötig, um das Boot auf die Bugwelle zu heben, und dann geht es leichter.
Es gibt auch unterschneiden, dass sich das Boot in die Bugwelle bohrt und eventuell sogar untergeht.
Berechnen ist schwierig! Es gibt Formeln im Internet und GF will nicht, dass ich hier eine reinkopiere.
Aber: Das ist die maximale Geschwindigkeit, die ein Boot in Verdrängerfahrt erreichen kann. Mit noch mehr Motorleistung wird die Maschine versuchen, das Boot vorn aus dem Wasser zu heben (was halt eben nicht möglich ist - es sei denn man hat einen Gleiter).Schneller als eben diese Rumpfgeschwindigkeit KANN ein Verdränger nicht fahren.
Aus der Gleichung wird ersichtlich dass die Länge des Bootes einen starken Einfluss auf diese Geschwindigkeit hat, weswegen man sagt: "Länge läuft!"
Andersrum: Ein Verdränger, der deutlich unter der Rumpfgeschwindigkeit bleibt, wird immer sehr sparsam im Verbrauch sein,
Wieso ist das so?
"[Es] gibt eine Geschwindigkeit, ab der der Fahrwiderstand nahezu schlagartig so stark zunimmt, dass man trotz Erhöhung der Antriebsleistung kaum noch schneller werden kann"
Wie kommt es, dass zwei Wellen entstehen? "Die Bugwelle ist die Wellenfront, die in einen Öffnungswinkel von etwa 39° hat. Dazwischen liegt die Heckwelle, die hier fast identisch mit der Bugwelle verläuft, aber auf dem Bild doch leicht phasenverschoben ist."
Wieso fällt das Schiff dann bergab? "Wenn nun das Schiff so schnell fährt (viel schneller als auf dem Bild) und die halbe Wellenlänge der Bugwelle der Länge der Wasserlinie des Rumpfes entspricht, fällt das Heck des Fahrzeuges ins Wellental. "
Wieso hängt das damit zusammen? "Da dieses Phänomen des Widerstandsanwachses vor allem von der Rumpflänge abhängt, nennt man diese Geschwindigkeit Rumpfgeschwindiglkeit"