Geschwindigkeitsverlust und Wasserverdrängung

[dps_maniac]

Ich habe derzeit folgendes Problem:
Ich sitze an einer Software, die den Standort einen Schiffes simuliert und später visualisiert. Dazu bin ich auf der Suche, nach einer Formel, mit der ich den Geschwindigkeitsverlust des Schiffes aufgrund der Wasserverdrängung berechnen kann.

Bei meinen Recherchen bin ich erst mal auf die Froudesche Zahl gestolpert, die sich folgendermaßen berechnet: Fr = v/(√(g*L))
Wobei v die Strömungsgeschwindigkeit, L die Schiffslänge und g die Erdbeschleunigung ist. Wenn ich das jetzt mit verschiedenen  Strömungsgeschwindigkeiten berechne, komme ich bei einem 20 m langen Schiff auf Werte zwischen 0,36 und 0,86. Ich kann die Zahlen nur nicht zuordnen. Sind das die Faktoren, um die das Schiff langsamer wird?

Ich bin mir auch nicht sicher, ob das die Formel ist, die ich brauche. Ich hatte etwas mit Schiffsgeschwindigkeit, Schiffsgewicht und Dauer (nach X Sekunden ist es nur noch so und so schnell) erwartet. Kann mir da jemand helfen?

[harold]

Servus,
ich rekapituliere jetzt mal, um Mißverständnissen vorzubeugen:

1) - die Ausgangs-Situation sei,
: ein Rumpf verliere plötzlich seine Antriebskraft (= Ausklinken einer Schleppverbindung, zB bei Schleppversuchen), oder
: ein Rumpf drossle seine Antriebskraft (= Pitch des Propellers auf neutral schwenken, Drehzahl der Maschine langsam reduzieren, Auskuppeln mit freiem Mitlauf, etc), oder
: ein Rumpf werde aktiv abgebremst ( = Pitch  zurück, Schleppsegel, Rückwärtsantrieb, 180°-Schwenken von Pods o.ä.).

Soweit korrekt? Oder nur eines davon?

2) - soll dies nun für einen ganz speziellen Rumpf gelten (mit bestehenden Kennzahlen), oder für alle möglichen Rümpfe?;
- welche Werte liegen vor?;
- auf der Verwendung welchen Maßsystems (metrisch, oder Fuß/ Knoten) basieren deine Werte?;
- sollen Werte wie Ruderlage, Seegang etc in irgendeiner Weise einfließen?

3) - magst Du uns mal in kurzen Worten das Umfeld, in welchem Du dies einsetzen willst, vorstellen?

Das in 1 und 2 Genannte miteinander als Matrix verflochten würde zu absoluten Monster-Farmen an Formeln (die sich teilweise widersprechen) führen;
also bitte (3) präzisieren!

Ciao,
Harold

[dps_maniac]

Okay, das scheint wirklich komplizierter zu sein, als ich gedacht habe.

1) Von der Ausgangssituation her kannst du vom ersten Fall ausgehen: "Ein Rumpf verliere plötzlich seine Antriebskraft"

2)
- Für alle möglichen Rümpfe, die Software ist für kein bestimmtes Schiff
- Als Testwerte kann man folgende Werte verwenden: Geschwindigkeit: 8 m/s, Gewicht: 8 t, Länge: 20 m
- Die Werte basieren auf dem metrischen System
- Nein, keine weiteren Umwelteinflüsse

3) Was für Informationen brauchst du? Verzeih mir bitte, aber ich kann und will nicht zu viel von dem Projekt preisgeben.

Ich hoffe, ich konnte die Sache etwas vereinfachen.

Im Optimalfall suche ich halt eine Formel, die mir zum Beispiel eine Antwort auf folgende Frage gibt:
Wenn ein Schiff 8 m/s auf dem Wasser treibt, 8 t wiegt und 20 m lang ist, wie schnell (in m/s) treibt es nach 20 Sekunden?

[harold]

OK.
Also: Schleppverbindung gekappt, Mastbruch o.ä. bei:
- 8 m/s = 15 1/2 kn (glaublicher Wert), und bei
- Displacement von 8 t (blei'm wir im Süßwasser) für einen 20-m-Rumpf? -? -? bitte - welcher Rumpf ist das? 20 m in der CWL, hab ich das recht verstanden, oder gilt das von Spriet-bis-Ende-Großbaum?

Bei der Länge und Verdrängung geht sich aus:
- Ein 0,4 m tiefgehenden Rumpf auf 2 m Breite mit einem cB von o.5 -? (könnten wir machen, siehe polynesische Langboote!); oder
- doch eher ein Floß von 6 m Breite, 12.5 cm Eintauchung -? (wenns aus Rundstämmen ist, geb' ich gerne noch 5-6 cm Tiefgang zu!).

Also, mit dén Rumpfparametern ... 
... jetzt bin ich aber wirklich neugierig auf das Projekt.

Bitte was schwimmt denn da?

[dps_maniac]

Sorry, das waren ausgedachte Testwerte, ich brauche ja nur eine allgemeingültige Formel. Wenn du aber was Logisches brauchst, kannst du von einer Länge von 37 m und einer Verdrängung von 164 t ausgehen.
-> Siehe Moonbird Specs

[Baunummer 509]

Hallo,

ich erlaube mir mal den URL zu korrigieren:
http://symoonbird.com/HTML/spec.html

Klingt nach einem tollen Projekt 

Gruß

Sebastian

[dr.rudolf]

Hallo maniac,

wenn die Formel, die Du suchst, für beliebige Rümpfe/Rumpfformen gelten soll, gebe ich als (einfach
strukturierter) Ingenieur zu bedenken, dass da in irgendeiner Form ein Strömungswiderstandsbeiwert
eingehen muss.
Und dieser Koeffizient muss Dir dann für die jeweilige Rumpfform bekannt sein !

Gruß
Rudolf

[harold]

Da schließe ich mich dr. rudolf an; mögliche beizuziehende Parameter wären
Blockkoeffizient cB (gesamtes Unterwasservolumen als Prozentanteil des umschreibenden Quaders L x B x D),
Spantkoeffizienten cS (Prozentanteil der eingetauchten Spantfläche zu umschreibenden Rechteck B x D,
Prismatischer Koeffizient cP (Unterwasservolumen als Prozentanteil eines Prismas aus Hauptspant x L , Wasserplan als Prozentanteil der eintauchenden planen Fläche zur Fläche L x B.
-
Die Energie, um einen "beliebigen" Rumpf zu beschleunigen, läßt sich (allerdings nur bei vergleichbaren Rumpfformen) aus der Admiralitätsformel herleiten;
der Verlust an Beschleunigung im Umkehrschluß ebenso;
dies sei dann gegenrechenbar zur Massenträgheit (über die Minderung von v² ergäbe sich eine Aussage über Zeit und Weg).

Crux bei der ganzen Sache:
a) auch wenn sämtliche oben genannten Koeffizienten völlig identische Werte zeigen ... kann das Unterwasserschiff doch deutlich anders aussehen,
b) der Wellenwiderstand (d.h. wieviel Energie geht verloren durch eigengenerierte Welle) ist nicht linear zu rechnen (sondern exponentiell, mit Beulen in der Kurve, je nach Verhältnis lambda zu CWL; d.h. es ist nicht völlig egal, aus welcher Geschwindigkeit aufgestoppt wird,
c) da ich vermute, daß das Projekt "moonbird" eher als beliebige externe Referenz dient und nicht Gegenstand dieser Spekulationen ist ...

... bitte Fakten (siehe oben 3.) auf'n Tisch; weil sonst wird Dir das was mit Kristallkugel und Kaffeesatz.-

Ciao,
Harold

[dps_maniac]

Ja, die Moonbird war nur ein Beispiel und hat nichts mit meinem Projekt zu tun. Ich hab nur nicht so viel Ahnung von Schiffahrt und brauchte überzeugende Werte, weil du aus meinen ausgedachten Werten schon irgendein Objekt ableiten wolltest. Es geht aber tatsächlich gar nicht darum, was da schwimmt, da das Projekt auf mehrere Schiffformen angewendet werden können soll. So wie es aussieht muss ich dann aber die Bugformen der Schiffe herausfinden.

Ich finde es ein wenig schade, dass doch niemand auf meine ursprüngliche Frage geantwortet hat, nach einer oder mehreren Formeln, die ich zur Berechnung brauche. Es war anscheinend wichtiger, herauszufinden, was das für ein Projekt ist und welche Schiffe darin vorkommen; Informationen, die ich nicht habe oder nicht herausgeben will. Ich habe mir jetzt Hilfe in einem anderen Forum gesucht und dort eine PDF mit allen relevanten Informationen erhalten, die ich zur Berechnung benötige.
Trotzdem danke, dass ihr versucht habt mir zu helfen, aber ich denke, das Thema hat sich an dieser Stelle erledigt.

Schöne Feiertage noch und einen guten Rutsch!

[Schorsch]

Hallo dps_maniac,

wenn Du, wie Du schreibst, "nicht so viel Ahnung von der Schifffahrt" hast, woher willst Du dann wissen, ob Du alle relevanten Daten benannt hast, die ein Fachmann benötigt, um Dir eine belastbare Antwort auf Deine Fragen zu geben. Ist auch interessant, dass Du die Form eines öffentlichen Forums wählst, um Deine geheimen Vorhaben voranzutreiben.

Mit kopfschüttelnden Grüßen
Schorsch

[dps_maniac]

wenn Du, wie Du schreibst, "nicht so viel Ahnung von der Schifffahrt" hast, woher willst Du dann wissen, ob Du alle relevanten Daten benannt hast, die ein Fachmann benötigt, um Dir eine belastbare Antwort auf Deine Fragen zu geben. Ist auch interessant, dass Du die Form eines öffentlichen Forums wählst, um Deine geheimen Vorhaben voranzutreiben.

Ich habe nachgefragt, welche Informationen benötigt werden, aber keine konkrete Antwort darauf erhalten. Es drehte sich immer nur darum, was da im Wasser treibt. Wie ich aber inzwischen herausgefunden habe, ist es egal, was da im Wasser schwimmt, denn es gibt die von mir gesuchten Formeln. Um die zu nennen, muss man nichts wissen, damit wird alles berechnet.

Wenn jemand nach einer Formel fragt, mit der man den Umfang eines Rechtecks berechnet, musst du auch nicht wissen, wie groß das Rechteck ist oder ob das ein Zaun oder ein Bauklotz ist, um die Formel A = a*b zu nennen. Natürlich ist das in diesem Fall etwas komplizierter, aber vom Prinzip her ist der Vorgang der Gleiche. Dass das so funktionieren kann, habe ich in einem anderen Forum gemerkt, in dem ich mit der gleichen Frage zu dem Ergebnis gekommen bin, das ich gesucht habe.

Das ist das, was ich schade finde. Das soll auch kein Vorwurf sein, nur eine konstruktive Kritik, um Usern, die in Zukunft eine ähnliche Frage stellen, effektiver helfen zu können.
Ich habe in einem öffentlichen Forum nach Hilfe gesucht, weil ich nach mehrstündiger eigener Recherche zu keinen Ergebnis gekommen bin und mir dachte, irgendjemand wird wohl Antworten auf meine Fragen haben. Deswegen muss ich ja nicht gleich mein unfertiges Projekt der Öffentlichkeit präsentieren. Und, dass ich nicht alle relevanten Informationen genannt habe, kann ja durchaus sein, aber dann wünsche ich mir eher ein "Um die Frage zu beantworten, müsste ich wissen, wie lang X und wie schnell Y ist", anstatt "Mehr Infos bitte". Denn damit kann ich nichts anfangen.

[ufo]

Nun – denn hab Dank fuer die konstruktive Kritik. Dies ist durchaus einen lernfreudiges Forum.

Und ich hoffe, dass Du mit Deiner Antwort anderswo grad genug Informationen hast um weiterzukommen. Bei vielen Fragen ist ,,gut genug" ja oft ausreichend. Das ist das tolle am Internet: man bekommt immer eine Antwort. Willst Du die Formel, die Du da bekommen hast, fuer etwas Wichtiges nutzen; etwas wofuer Du eine Note, einen Abschluss oder Geld kriegen sollst, wuerde ich das an Deiner Stelle vielleicht anderswo im Internet, einer Bibliothek, einem Institut oder so nochmal gewissenhaft hinterfragen.

Harolds recht brueske aber doch freundliche Fragen im zweiten Beitrag machen schon Sinn.

Ein Schiff welches seinen Propeller verliert hat einen laengeren Auslaufweg, als das selbe Schiff, das einen Maschienenschaden hat und dessen Propeller leer mitdreht, hat wiederum einen laengeren Auslaufweg, als das selbe Schiff, dessen Welle blockiert und das seinen Propeller nun starr durchs Wasser zieht.

Ebenso haben zwei gleiche Schiffskoerper, von denen einer mit einer Stroemungsguenstigen Haut beschichtet ist und einer mit Rost und Pockennarben uebersaeht ist unterschiedliche Auslaufwege.
Und natuerlich spielt die Schiffsform eine Rolle buchstaeblich von Bug bis Heck. Die Energie, die ein Schiffskoerper an das Wasser abgibt haengt von wirklich vielen Parametern ab; da must Du dann keineswegs ,nur die Bugformen der Schiffe herausfinden'.

Aber vielleicht sind diese Parameter in Deinem Problem vernachlaessigbar?

Du schreibt Du haettest Dir gewuenscht jemand schriebe: "Um die Frage zu beantworten, müsste ich wissen, wie lang X und wie schnell Y ist". Das haette glaube ich wenig Sinn gemacht Dir jeden einzelnen Parameter quasi aus der Nase zu ziehen. Da spielen wirklich soviele Eckdaten eine Rolle, dass das muehsam geworden waere. Haeetst Du stattdessen das Problem selbst skizziert, haette man nachvollziehen koennen welche Parameter denn hier wichtig sind.
Dein Beispiel hinkt! Wenn jemand nach der Formel fuer ein Rechteck fragt, fragt er nach etwas, was es auch ganz allgemeingueltig (!) gibt. Und das genau ist bei Deiner Frage eben im Prinzip nicht das Gleiche! 

Aber ,,gut genug" ist vielleicht grad richtig fuer Deine Frage? Du kannst im Internet ja zum Beispiel eine Formel fuer die maximale Rumpfgeschwindigkeit eines Verdraengerrumpfes finden.  Nuetzlich! Aber jedes banale Rennkayak bricht genau diese Formel mit Leichtigkeit obwohl es nicht aufgleitet sondern als echter Verdraenger faehrt. Zu jeder Formel finden sich ein einem guten Lehrbuch drei Seiten davor, wo liebevoll beschrieben wird, welche Parameter vernachlaessigt werden, welche ignoriert und fuer welche ganz genau definierten Randbestimmungen diese Formel nun nur gelten soll.
 
Eine ,Weltformel', die den Auslaufweg eines (fast) beliebigen Schiffskoerpers im Wasser angibt? Da hat Du dann ein seeehr langes pdf Dokument bekommen.

Viel Glueck und frohes Schaffen!

Ufo   

[Peter K.]

  UFO!

[harold]

Na, da ich hier ja auch mal geschrieben habe, auch von mir ein paar Anmerkungen...

@ ufo: :
da hast du Recht.
Brüsk waren sie, meine Fragen: ich wollte wissen, um was es ihm denn so geht...
Für ein Booklet "Trim & Stability"
(= was tut ein Rumpf so, wenn er äußeren Anlässen gehorcht)
gehört die Auslaufstrecke noch hinein, [und ebenso noch der Kurvenradius für verschiedenste Fahrtstufen und Ruderlagen].
Das waren -ei guck!- meine letzten, mir selbstgesetzten Aufgaben im jüngst verlaufenen Projekte.-
(das ich dann aber sofort ad acta gelegt hatte, als ich merken durfte ... die dort wollen wirklich alle Informationen, Berechnungen und Pläne für lau*] ).

@ dps_maniac,
ach wie schön  ,
" Wie ich aber inzwischen herausgefunden habe, ist es egal, was da im Wasser schwimmt, denn es gibt die von mir gesuchten Formeln. Um die zu nennen, muss man nichts wissen, damit wird alles berechnet."
Hut ab vor Dir!
Magst Du bitte uns diese Formel(n) mitteilen...    ... ah und ja: von so Primärschul-Stoff wie Navier-Stokes müssen wir nichts wissen, denn:
"wer nix weiß, muß alles glauben".


*] über dás  schreib' ich dann anderswo-.

[Snuffy]

Hallo ufo-Harold, da fällt mir nur ein kurzer Spruch ein " Ich nehme die Arbeit an, die andern sollen graben !!! Die kohle für die Arbeit gehört aber mir " Schon ein schlaues " Kerlchen " Mfg: Willi.