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Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 22.01.2011 01:42
Hallo Zusammen,
ich bin gerade auf folgendes gestoßen, bei der Suche nach ner Formel für die Reibung der Schiffshaut also aller im Wasser befindlichen Oberflächen.
Dort steht drin, dass bei einem gut konstruierten Schiff die Hälfte des total auftretenden Fahrwiderstands auf Reibung mit dem Wasser (Adhäsionskräfte) zurück geht.
Außerdem kann man dort lesen, dass bei langsamen Schiffen (Zitat: bis 3 bis 4m/s) eine absolut glatte Außenhaut Sinn macht und erst bei höheren Geschwindigkeiten künstliche Rauhigkeit überhaupt Sinn macht. (ich denke da an Aufrauhen, wie es bei Modell-Rennbooten üblich ist).
Kann mir mal jemand eine Formel angeben wie sich das mit der Adhäsionskraft bzw. dem Reibwert bei nem Wasserfahrzeug verhält?
Also ich schätze mal die Geschwindigkeit, die Oberflächenrauhigkeit, und die benetzte Gesamtfläche muss mit rein.
Die Frage geht nicht hin zum Frontalwiderstand F_w [N],
der ist ja bekanntlich:
F_w=1/2 * c_w * A * rho_wasser * v²,
wobei
c_w = Widerstandsbeiwert, würde mal schätzen 0,2 bei der MM
A = größter Frontaler Querschnitt in m² (muss ich mal mein CAD
bemühen, aber nicht mehr heute)
rho_wasser = Dichte H20 , 1000kg/m³
v = Geschwindigkeit - hier rechne ich mit 0,91m/s (=3,28km/h)
entsprechend Wasserlinienlänge v=4,5*SQR(0,53m)
Danke!
Gute Nacht!
Markus
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 22.01.2011 01:55
muss mir mal selbst antworten... ja schlaft ihr denn alle schon?
Jetzt hab ich hier folgendes gefunden:
[... Ein wesentlicher Faktor, der die Geschwindigkeit beeinflußt, ist die benetzte Oberfläche. Darunter sind alle Flächen gemeint, die unter der Wasserlinie liegen, also inkl. Schwert, Kiel und Ruder. Je größer diese Flächen, desto größer der Reibungswiderstand. ]
Dazu selbe Formel wie für den Frontalwiderstand oben, nur statt c_w jetzt c_f, den keiner kennt.
[... Fw=Reibung
cf=Widerstandskoeffizient
ρ=Dichte des Wassers kg/m³
A=benetzte Oberfläche qm²
V=Geschwindigkeit m/s ]
ist nicht das, was ich gesucht hab, Gibbet da nix besseres?
RE: Reibungswiderstand im Wasser - inmission1971 - 22.01.2011 10:48
...übt' mal lieber vernüftige Manöver, Tonnenrundungen und sauber an der "Windkante" fahren, das bringt auf der Regattabahn nachher deutlich mehr als das möglicherweise beste Unterwasserschiff oder kugelgelagerte Lümmel und Blöcke. Der "Daumen" und das"Auge" sind die wichtigsten Komponenten, also: Wasserzeit!!! Und natürlich der "Trimm"!
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 22.01.2011 11:13
Es geht hier um grundlegende Verständnisfragen zur Physik.
Schön wäre es, wenn sich da noch was zusammentragen läßt.
Übrigens ist grad Super Wetter- ich geh gleich an den Teich.
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Thomas - 23.01.2011 12:14
Hi Markus,
guck (auch) mal hier:
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/26105-Unterwasserschliff
In dem Forum gabs auch mal einen seitenlangen Text-Kopie-Auszug über das Thema, vom Erik (der ist dort als le concombre masque unterwegs) aus den weiten des www zusammen getragen, finde ich aber jetzt auf die Schnelle nicht.
Gruß
Thomas
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 23.01.2011 18:13
Hallo Thomas,
Danke, den Tröd hab ich grad gelesen, aber so richtig schlauer bin ich jetzt auch noch nicht, außer dass MMs viel mehr Regelfreiheit haben als IOMs.
Die einen sagen hü die anderen hott (schleifen, mattieren oder polieren). Leider fand sich darin auch keine seitenlange Text-Auszug Kopie, oder bin ich blind?
Könnt ihr mal was zu den obigen Formeln sagen, speziell zu der mit c_f als Reibwert? Oder habt ihr noch andere bekannte Zusammenhänge auf Lager?
VIele Grüße
Markus,
(der heute politisch motiviert segeln war, mit Transparent im Segel, für ein freies Ufer am Griebnitzsee)
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Thomas - 23.01.2011 19:14
Ne, war ja auch nicht in dem verlinkten Thread sondern halt irgendwo im Forum. Habs heut morgen nicht so schnell mal eben gefunden, jetzt mit anderen Begriffen gings dagegen:
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/25931-Unterwasserschiff-regattatauglich-pr%C3%A4parieren?highlight=unterwasserschiff
Über einiges kannste da in dem Thread getrost schnell drüberhinweg lesen...
Zu den oder anderen Formeln kann ich nichts sagen - nicht mein Gebiet.
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Norbert - 23.01.2011 19:57
Hi,
hier findest Du vielleicht auch noch etwas:
http://seakayak.holzbootsbau.ch/index.php?option=com_content&task=view&id=20&Itemid=60
Mach doch sonst eine Versuchsreihe. Als Optionen kommen ja wohl nur "poliert" oder "fein geschliffen" in Frage und ich fürrchte, daß man da mit vertretbaren Hausmitteln keinen Unterschied nachweisen können wird. Also wird es auch in der Praxis weniger ausmachen als 2g mehr oder weniger im Boot.
Nochwas zum Anschleifen: Auch mit 1000er ist die Oberfläche wohl noch rauh genug, so daß da Schmodder eher haften bleibt. Dieser leicht haftende Schmodder hat sicherlich mehr schädlichen Einfluss auf die Performance.
Ich lasse übrigens meine Rümpfe so wie sie aus dem Baukasten kommen. Wer einen Wasserpaß lackiert, braucht sich mit der Bremsklappe von Farbkante wohl auch keine Gedanken mehr über die Oberfläche machen.
Gruß,
Norbert
RE: Reibungswiderstand im Wasser - eMMa - 23.01.2011 20:34
Norbert schrieb:
Wer einen Wasserpaß lackiert, braucht sich mit der Bremsklappe von Farbkante wohl auch keine Gedanken mehr über die Oberfläche machen.
Ich werd' dir was mit Bremskante!
1. kann man die auch (mit 1000er Papier) feinschleifen und
2. werd' ich dich mit meiner Bremskante demnähxt umbiegen!
Du bist fällig!
Und wer sein Boot regelmäßig anfasst (und sei es zum Abtrocknen oder Feinschleifen), entdeckt auch schon mal eher Ungereimtheiten, wie Macken am Kiel oder Ruderblatt.
Ich geh' jetzt meine Schaluppe streicheln. Wird mal wieder Zeit.
Martin
Ach ja, und dann war da noch was von "mit Speed in die falsche Richtung fahren".
RE: Reibungswiderstand im Wasser - haegar - 23.01.2011 21:40
Hi,
ich weiß nicht, ob die gängigen Formeln hier weiterhelfen ...
Nur mal so aus der Erfahrung
- Wellenwiderstand spielt bei unseren Bootsgrößen und Geschwindigkeiten offenbar eine untergeordnete Rolle. Eine Analyse von diversen Rümpfen bei der RG zeigt, dass die benetzte Oberfläche die entscheidende Größe ist.
- glatt ist nicht gleich glatt: Weil ich es mal besonders gut machen wollte, habe ich vor einigen Jahren mal meine MM mit Teflonpolitur behandelt. Der Rumpf war superglatt, aber klebte förmlich im Wasser. Ich fuhr nur noch hinterher. Mit feiner Schleifpaste alles wieder runtergeholt und sie fuhr wieder.
Spricht eher für das Anschleifen (aber mit 1000er oder feiner!)
Hilft aber nicht auf der Suche nach Formeln, ich weiß ...
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Henning D. - 24.01.2011 18:49
also mit formeln kann ich auch nicht helfen, dafür aer mit einem kleinen erfahrungswert:
alle meine hippos sind mit einem navy flugzeuglack von tamiya lackiert. das zeug ergibt eine raue oberfläche. bis jetzt konnte ich mich nicht beschweren, dass das gebremst hätte (zumindest bin ich im vergleich mit anderen nicht langsamer sondern eher schneller). so gesehen bringt rau schon was.
meine rg 64 ist orange hochglanz lackiert hat aber dellen und macken. da war ich deutlich schneller mit als alle anderen bei der ONK letztes jahr. hochglanzlackiert bringt also was.
meine iom ist weiß hochglanz vom lackierer. da habe ich noch keine regatta mit gewonnen, bringt also nichts.
schnell im geiste ist wahrscheinlich das thema. ich würde von teflonzeug etc. abraten und mit nem 1000er anschleifen und gut ists. wenn es nicht gut läuft einmal mit nem zaubertuch drüberwischen (gruß an yogi) und dann geht das wieder. falls nicht -> zaubertuch wechseln. was ich sagen will ist, dass die mentale seite der egschichte VIEL wichtiger ist als der rest. selbstvertrauen, motivation, lockerheit und den flow zu spüren ist wichtiger als die frage der lackierung. da helfen dann kleine rituale weiter, wie das erwähnte zaubertuch. das macht das schiff nicht schneller, setzt aber die mentale seite wieder auf anfang. autosugestion nennen es die einen, ich sage selbstbescheißung dazu.
jetzt frgae aber bitte keiner, wo man so ein zaubertuch bekommt
RE: Reibungswiderstand im Wasser - arjan - 24.01.2011 19:07
WO bekommt man so ne zaubertuch her ???
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Kalle Saage - 24.01.2011 19:09
Hi sailors,
das Problem hat doch der alte Albert schon gelöst:
E = MC2
Erfolg ist mit clarlack im Quadrat poliert!
Das Gegenteil hat bis jetzt noch keiner bewiesen.
(Yogi´s Zaubertuch ist auch nichts anderes!)
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Kalle Saage - 24.01.2011 19:11
arjan schrieb:
WO bekommt man so ne zaubertuch her ???
Drogeriemarkt; Abteilung Babypflege
Du weißt doch: zart wie ein Kinderpopo!!!!
Aber nicht weitersagen; vora allem nicht den Jungs von der Bever!
Nix Reibungswiderstand! - eMMa - 24.01.2011 22:00
eMMa schrieb:
Ich geh' jetzt meine Schaluppe streicheln. Wird mal wieder Zeit.
Habe Schaluppe mit Zaubertuch gestreichelt. Jetzt müsst ihr alle tüchtig Angst haben! 
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 25.01.2011 11:45
spitzenmäßige Infos.
...ja gibts denn hier gar nix zu berechnen? Verdammte Axt.
Hat wer nen Schlepptank?
RE: Reibungswiderstand im Wasser - eMMa - 25.01.2011 12:02
Ok, Markus.
Einfache Antwort wäre: http://www.hsva.de/
Dazu habe ich aber leider keinen Zugriff mehr.
Die messen dir aber quasi alles. Egal ob mit Seegang oder Eis.
Und für MMs braucht man ja nachher nicht den Modellmaßstab hochzurechnen. Das ist dann ja 1:1.
Ich hoffte aber, dass aus dem Fred deutlich geworden ist, dass wir das eher für rein akademisch halten und in der praktischen Nutzanwendung andere Faktoren mit Sicherheit mehr Auswirkungen haben.
Ist aber schön, dass du dich mit der Materie im Allgemeinen und deiner MM im Speziellen intensiver beschäftigst. Und DAS ist wohl am allerwichtigsten!
Besten Gruß
Martin
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 25.01.2011 13:05
Hallo Martin,
danke dir. Ich hatte auch schon überlegt hierzulande an die Schiffbauversuchsanstalt SVA Potsdam heranzutreten. Deren Schlepptank hab ich mir schon angeschaut- 280m Länge (9m Breite bei 4,5m Tiefe) sind günstige Ausgangsbedingungen für einen Versuch. Das ganze natürlich überdacht, denn Windzug hat ja dann auch nen Einfluss auf die sicherlich sehr schwierige und fehlerbehaftete Messung.
Nur werd ich das nicht bezahlen können und wollen
. Werde wohl warten müssen bis mein Sohnemann groß genug ist, damit ich ihm ein Praktikum dort vermitteln kann und er in meinem Auftrag den Kanal zweimal hoch und runter fahren kann mit nem unterschiedlich behandelen Rumpf bei vielleicht jeweils 50m Fahrt mit drei Geschwindigkeiten
.Da hat er gefälligst Spaß dran zu haben!
Übrigens weiß ich, dass dort ein Versuchsaufbau steht um den Schiffsanstrich auf Reibung hin zu untersuchen. Der würde ja praktisch auch schon genügen. Denn der Rumpf der MM darf ja nicht verändert werden (bis auf hässliches zusammenquetschen vor dem Verkleben mit dem Deck o.ä.). Spannend sind auch die wissenschaftlichen Artikel die dort veröffentlich werden.
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Thomas - 25.01.2011 13:20
Komm bei uns vorbei, mein Kleiner schaufelt Dir mit wirklich ganz viel Spaß gerne einen Graben im Garten.
Da wir eine recht ausgeprägte Hanglage haben, gibts dann auch ne stets gleiche Fließgeschwindigkeit im Kanal ganz ohne irgendwelche Hilfsmittel...
Und über evtl. störenden Windeinfluss mußte Dir auch keine Gedanken machen, Wind ham wa hier nich.
Btw: Ich hatte auch mal den Eindruck, ein frisch mit einer speziellen Plexiglaspolitur behandelter geschliffener Rumpf würde im Wasser etwas mehr kleben, als ich meine das er sonst so sich im Wasser bewegt. Nach einiger Zeit und ein paar mal mit normalen, unimprägnierten Haushaltstuch abwischen schien er mir dann wieder der alte zu sein. Die Politur kam (und kommt) nach wie vor hin und wieder drauf, um einen leichten Glanz des durch das Anschleifen ja ansonsten so matten und schmutzempfindlichen Rumpfes zu bekommen. Nur wird sie inzwischen jetzt bereits vorm segeln mit 33° warmen Wasser und normalem Haushaltsfrotteetuch und einigem Reiben oberflächenentkräftet.
Gruß
Thomas
RE: Reibungswiderstand im Wasser - arjan - 25.01.2011 13:24
Tja das Auge segelt bei manche mit, nur beim Regattasegeln soll man seine Augen irgendwo anders haben.....
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 25.01.2011 13:42
ich kann mir auch vorstellen, dass durch das viele Reiben, Schmirgeln und Polieren mit Zaubertüchern zum einen die Masse des Rumpfs verringert wird, und zum zweiten sich ja der c_w-Wert verbessert, wobei die benetzte Oberfläche jedoch etwa gleich bleibt (Rumpf taucht für diesselbe Verdrängung bei dünnerer Wandung ja tiefer ein).
RE: Reibungswiderstand im Wasser - eMMa - 25.01.2011 13:45
Tja, Markus, so ist das Leben.
Zum Thema CFD ist immerhin schon mal vor Jahren eine Diskussion über die Dinger gelaufen, die beim Segelbootfahren dem Wind im Weg stehen bzw. ihn umlenken...
http://www.mm-sailing.de/forum/showthread.php?tid=709
Vielleicht kannst du ja der dortigen Diskussion methodisch etwas abgewinnen. Luft als Medium dürfte dir ja geläufig sein
Ich hoffe, dass aus den ganzen Informationsfragmenten doch bei dir ein Bild entsteht.
Gutes Gelingen!
Martin
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Christian Ü. - 25.01.2011 13:48
eMMa schrieb:
Ich hoffte aber, dass aus dem Fred deutlich geworden ist, dass wir das eher für rein akademisch halten...
Pluralis Majestatis?
Hätten alle diese Einstellung, dann würden wir heute noch auf Einbäumen fahren (wenn überhaupt).
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 25.01.2011 13:54
was jetzt bei mir angekommen ist, ist folgendes:
Rumpf so glatt wie möglich, damit kein Schmutz anhaftet, aber so rauh, dass das Wasser nicht abperlt, sondern einen Film bildet.
Danke Christian, du sprichst mir aus der Seele, es geht mir vor allem um das Verständnis der Dinge und nicht um vordere Plätze.
Wenn man beim Modellbau nichts lernen kann, dann weiß ich nicht wo dann.
Man sollte immer über seinen Tellerrand hinausschauen.
RE: Reibungswiderstand im Wasser - penduick - 25.01.2011 13:56
123fly schrieb:
spitzenmäßige Infos.
...ja gibts denn hier gar nix zu berechnen? Verdammte Axt.
Hat wer nen Schlepptank?
...ja gibts denn hier gar nix zu berechnen? Verdammte Axt.
Hat wer nen Schlepptank?
Die SVA in Potsdam hat mal vor Jahr und Tag eine Dehler 31 bekommen dort einen Stahlrahmen eingebaut um auftretende Kräfte zu ermitteln. Im nachhinhein hat man dann festgestellt was auch die alten Wikinger schon wussten. Das Schiff verwindet sich.
Ergo alles was und wer flexibel ist ist schnell.
Gruss
Knuth
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Christian Ü. - 25.01.2011 16:31
123fly schrieb:
was jetzt bei mir angekommen ist, ist folgendes:
Rumpf so glatt wie möglich, damit kein Schmutz anhaftet, aber so rauh, dass das Wasser nicht abperlt, sondern einen Film bildet.
Danke Christian, du sprichst mir aus der Seele, es geht mir vor allem um das Verständnis der Dinge und nicht um vordere Plätze.
Wenn man beim Modellbau nichts lernen kann, dann weiß ich nicht wo dann.
Man sollte immer über seinen Tellerrand hinausschauen.
Rumpf so glatt wie möglich, damit kein Schmutz anhaftet, aber so rauh, dass das Wasser nicht abperlt, sondern einen Film bildet.
Danke Christian, du sprichst mir aus der Seele, es geht mir vor allem um das Verständnis der Dinge und nicht um vordere Plätze.
Wenn man beim Modellbau nichts lernen kann, dann weiß ich nicht wo dann.
Man sollte immer über seinen Tellerrand hinausschauen.
Um nochmal auf deine Ausgangsfrage zurück zu kommen: Die Formel hast du selbst schon genannt: F_w=1/2 * c_w * A * rho_wasser * v²
Ich würde aber an deiner Stelle nicht von "Stirnwiderstand" sprechen, und auch die Stirnfläche ist bei Strömungskörpern eine unübliche Bezugsfläche. Zumal die Stirnfläche ja auch nicht konstant ist (z.B. infolge Abdrift).
Wichtig in der Widerstandsformel ist, dass der Widerstandsbeiwert cw zur Bezugsfläche passt. Und eigentlich reden wir auch nicht von einem Widerstandsbeiwert, sondern vielmehr von mehreren Widerstandsbeiwerten der unterschiedlichen Widerstandsanteile (Reibungswiderstand, Wellenwiderstand, induzierter Widerstand, Interferenzwiderstand, etc.). Wenn du für alle Widerstandsanteile die selbe Bezugsfläche wählst, dann kannst du alle Beiwerte einfach zusammenzählen.
Da du dich ja offensichtlich für die Materie interessierst: Dieses Buch hier ist leider vergriffen und offensichtlich gebraucht nur noch zum Sammlerpreis erhältlich: http://www.amazon.de/Yacht-Design-Konstruktion-Lars-Larsson/dp/3768810690
Falls du irgendwo ein Exemplar auftreiben kannst, findest du darin die Zusammenhänge leicht verständlich dargestellt. Auch Annahmen zur Ermittlung der unterschiedlichen Widerstandsanteile sind darin zu finden.
RE: Reibungswiderstand im Wasser - RoWi - 25.01.2011 18:49
http://www.dsv-modellsegeln.de/technik/konstruktion/161-1983-modelljachtkonstruktion.html
Hier gibt es auch noch ein paar Infos zum Thema sowie Formeln zum berechnen
Gruß, RoWi
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 26.01.2011 11:21
Vielen Dank Christian und RoWi,
ich habe das Buch noch bezahlbar bestellen können (im Antiquariat) und werde mir auch den DSV-Artikel zu Gemüte führen!
Der Titel von Larsson wäre außerdem per Fernleihe über unsere Institutsbibliothek verfügbar gewesen. Also wen es auch interessiert- einfach mal in seiner Bibliothek des Vertrauens bei Fernleihe nachfragen!
Grüße
Markus
RE: Reibungswiderstand im Wasser - 123fly - 26.01.2011 17:54
aha!
Zitat:
[...Da es bisher keine wissenschaftlichen Untersuchungen zur Unterscheidung hydrodynamisch (hydraulisch-) glatter Oberflächen vorliegen, sollte man der absolut glättesten, nämlich der polierten Oberfläche den Vorrang geben.]
RE: Reibungswiderstand im Wasser - Puck - 17.10.2011 12:32
moin,
ein Versuch wäre es doch auch einen Klarlack mit "Lotuseffekt" zu verwenden.
Bin selbst noch am experimentieren.
Oder bespannen mit Haifischhaut . "räusper"
Reibungswiderstand im Wasser/Manöver - go4cat - 17.10.2011 14:17
Bei der Olympiade in Los Angeles 1984 hat Jochen Schümann im Soling im Halbfinale mal gezeigt worauf es ankommt. Gnadenlose Bootsbeherrschung. Die Crew konnte unglaublich präzise schnelle Manöver (Wenden) durchführen. Da gibt es ein Video aus dem Hubschrauber wo er im Halbfinale beim matchen bei jeder Wende dem Gegner einen Meter näher kommt und in schließlich überläuft und förmlich stehen lässt.
Die müssen in die Schoten gebissen haben.
Ich denke die Manöver sind das Wichtigste, Winddreher einschätzen, das Ufer nach dumm herumstehenden Bäume absuchen, wissen wie der Wind sich grundsätzlich am Ufer verhält usw. Selbst die individuellen Fight´s Boot gegen Boot halte ich nicht für so wichtig.
Gruss
Henrik