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Title
Maßnahmen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit eines Gleitbootes / von René Killer
AuthorKiller, René
CensorStrasser, Gerhard ; Rammerstorfer, Franz G.
Published2007
DescriptionX, 115 Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2007
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Knickspantboot / Fouling / Motorcharakteristik / Propellerfreifahrtcharakteristik / Propellerentwurf / Korrosion / Trimmklappen / Interceptor
Keywords (EN)planing vessel / marine fouling / engine charakteristic / open water propeller characteristic / propeller design / corrosion / trim tabs / interceptor
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-16114 Persistent Identifier (URN)
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Maßnahmen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit eines Gleitbootes [13.31 mb]
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Abstract (German)

Um eine realistische Leistungsprognose der betrachteten Motoryacht treffen zu können, bedarf es als ersten wichtigen Schritt einer sorgfältig durchgeführten Aufnahme und Analyse maßgeblicher Parameter. Dazu zählen einerseits die geometrischen Abmessungen des Bootes, welche wichtige Kennwerte wie Tiefgang, Verdrängung und Gewichtsschwerpunkt bestimmen, und anderseits dievom Eigner nachträglich vorgenommenen Änderungen, die einen Einfluss auf das hydrostatische als auch hydrodynamische Verhalten des Schiffes haben. Die Simulation unterschiedlicher Beladungszustände kann in der heutigen Zeit schnell und einfach mit leistungsfähigen CAD-Programmen erfüllt werden. Die Genauigkeit der Kalkulation des Rumpfwiderstandes für Gleitboote beruht zum einen auf der gewissenhaften Recherche der erwähnten Rohdaten und zum anderen auf der Zuverlässigkeit der verwendeten Berechnungsmodelle.

Auch der Bewuchs von Rumpf und Propeller mit maritimen Lebewesen führt zur Änderung der Leistungsfähigkeit des Motorbootes und muss in die Berechnung mit einfließen. Parallel dazu müssen die Wirkungsweise und die Leistungsmerkmale des Antriebssystems erfasst und analysiert werden.

Vor allem die Antriebsmaschinen mit ihrem Leistungspotential und die Schraubenpropeller sind jene Komponenten, die den größten Einfluss auf die Effektivität eines Sportbootes ausüben. Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse der beiden Berechnungsmodelle (Verwendung systematischer Modellversuchsserien nach Müller-Graf und analytische Berechnung nach Savitsky) mit den umgesetzten Geschwindigkeitsmessungen der Großausführung liefert ein logisches Bild (Savitsky bearbeitet bei seiner Berechnungsmethode nur den Gleitzustand) - bei Verdrängerfahrt harmoniert die Methode von Müller-Graf - und im Zustand des Gleitens stimmt eher das Modell von Savitsky mit der Wirklichkeit überein. Da die Aufgabenstellung eine Geschwindigkeitserhöhung und eine Vergrößerung des Gleitzustandes umfasst, haben sich die dementsprechenden Optimierungsmaßnahmen auf Letzeres gestützt. Die Verringerung des Rumpfwiderstandes beibereits realisierten Schiffen kann nur mit sehr hohem Aufwand erfüllt werden - die einfache Applikation von Trimmvorrichtungen, wie Trimmklappen oder Interceptoren leistet einen bescheidenen Beitrag zur Leistungsverminderung. Erst die Verbesserung des Propellerwirkungsgrades durch ein Dünnschichtantifouling und ein dem Anforderungskatalog entsprechender Propellerentwurf erreichen eine spürbare Performancesteigerung der Yacht - die Endgeschwindigkeit wird um 15% erhöht und der erwünschte Gleitzustand früher erreicht. Um die Leistungsfähigkeit des Antriebssystems auf längere Zeit sicherzustellen und eine Gefährdung der an Bord befindlichen Personen durch Ausfall der Ruder oder Wellenbockarme zu verhindern, muss die fortgeschrittene galvanische Korrosion dieser Bauteile durch den Einsatz eines galvanischen Isolators oder Isolationstransformators und einer korrekten Installation von Opferanoden unbedingt gestoppt werden.

Abstract (English)

The first important steps in making a realistic prediction of the power requirement for high-speed marine vehicles is the capture and the analysis of decisive parameters. On the one hand these are the geometric dimensions of the boat, which include characterisitc values like the draft, the displacement and the center of gravity. On the other hand modifications, which are performed by the owner and which have an influence on the hydrostatic and the hydrodynamic of the ship, must also be integrated. Nowadays the simulation of different loadings can be done fast and easily by the use of efficient CAD-software. The Accuracy of the calculation of the resistance of planing hulls is based on the precise research of the the mentioned data and on the reliability of the used evaluation method. Because marine fouling on the hull and on the propellers changes the performance of the boat, it also has to be included in the calculation. The Means of propulsion with its specific mode of action and feature of performance has to be captured and analysed in parallel. Particularly the engine with its rating and the propeller have the most influence on the efficiency of a high-speed marine vehicles. A comparsion of the results of two calculation methodes (the use of standard series by Müller-Graf and the hull performance prediction method published by Savitsky) with full-scale speed trials leads to a logic conclusion - in the case of hulls operating at normal speeds the procedure by Müller-Graf is a good approximation - at higher planing speeds the method of Savitsky is the better solution. With the objective of increasing the speed of the yacht all further calculations will be based on Savitsky. Because the complexity of reducing the hull resistance of boats, which are already built, is to high and other appropriate actions have to be found. The use of trim tabs or interceptors will make a small contribution for increasing the speed. An improvement of the propeller efficiency by the application of an foul release coating on the propellers maintains a constant output. At least a correct and comprehensive propeller design induces more power - the maximum speed will rise about 15% and also the planing condition will be reached earlier. To ensure a lasting operation of the propulsion system and to minimize the risk of a failure of the struts and the rudder it is absolute necessary to stop the advanced galvanic corrosion of these parts. Fitting a Galvanic isolator or an isolation transformer and installing sacrificial anodes will take corrective action.