Gedanken zu Ruder und Turnfin

Hi,
ein paar Gedanken und Ausführungen zu Ruderblättern und Turnfins.
Das am meisten bei Outriggern und Hydroplanes verwendete Ruderblatt ist ein fast gerades Blatt mit einem Keilprofil. Warum eigentlich ein Keilprofil ? Seinen Ursprung hat das Keilprofil als Kontra Ruder gegen den Propwalk der durch die Halbtauchenden Propeller erzeugt wird. Der Keil wird dabei so eingestellt das die eine Seitenfläche fast ohne Winkel bei Geradeausfahrt im Wasser läuft und die andere Seite eben mit einem Winkel angestellt eine dem Propwalk gegengerichtete Komponente erzeugt , dort den Wasserstrom ablenkt. Zudem werden die Keilruder fast komplett als Nachlauf Ruder ausgeführt, das heißt die Ruderdrehachse liegt ganz vorne oder gar noch etwas vor der vorderen Ruderblattflächenschneide. Dadurch schwingt sich das Ruderblatt nur sehr unwillig zu unkontrollierten Bewegungen auf , was zu einem Ruhigeren Fahrverhalten führt. Ein Keil erzeugt aber je nach Keilwinkel einerseits Oberflächenreibung (Wasser zu Ruderblatt) sondern auch einen Anteil an Staudruck . Zusammen als Widerstandskraft eine der das Boot am meisten Bremsenden Faktoren zu erkennen. Das Ruder zu kürzen ist eine sehr effektive Tuningmassnahme bei einem Boot. Natürlich immer im Auge behalten wie sich das Steuerverhalten , die Ruderwilligkeit des Bootes damit auch verändert. Wie immer ein Kompromiss den man suchen muss.
Bei gegenläufigen Drehmomentfreien bzw. Propwalkfreien Antrieben ist aber ein Keilruderblatt nicht das beste Ruderblatt da es bei den Widerstandsmomenten nicht das mit den geringsten Widerständen ist. Hier sind nach wie vor Blattprofile mit einem Symmetrischen Profil die bessre Wahl. Wie bei allen ist die Dicke der Faktor. Also Profildicken von 6 - 8 % sollten möglich sein bei Hochfesten Stählen . Zu weiche , weniger steife Legierungen flexen , verbiegen sich was zu unerwünschten Effekten führt . Wieder der Kompromiss , klar dünne , Ruderblätter mit wenig Blatttiefe wären am Widerstandsärmsten sind aber auch die Verbiege freudigsten. Wenn unten am Blattende noch 90 Grad ein Blech angebracht wird kann damit die das Heck belastet werden oder auch gehoben werden . Im Bild ein recht großes Blech zum Sichtbar machen. Wir ehr viel kleiner ausfallen , wenn man mit den Effekten umgehen kann.
Beim Turnfin kommt dazu dass es praktisch immer ganz Starr in Schwerpunktnähe montiert wird. Je größer und je dünner desto mehr Greift das Turnfin in der Kurve. Die Lateralfläche ist für die Seitenkraft entscheidend. Große Fläche schiebt weniger seitlich, benötigt wenig Anstellwinkel um die Kraft zu erzeugen. In der Kurve was man braucht aber auf der Geraden stört das natürlich. Also warum nicht wie im Flugzeugbau das Fin im Anstellwinkel verstellbar ausführen. Bei Flugzeugen ist das Turnfin quasi die Tragfläche . Bei eng Kurvenden Flugzeugen werden dazu meist Klappen in der Nasenleiste und am Ende der Tragflächen ausgefahren. Vorne um die Strömung anliegen zu lassen und hinten um den Auftrieb zu erhöhen. Sprich im Resultat kann auch ein kleinere Fin genutzt werden um die gleichen Seitlichen Haltekräfte zu erzeugen um das Boot in einer Kurve im Kurvenradius zu halten. Weniger Bremsend ist es so besser in der Energiebilanz. Noch besser wäre das ein-und ausklappbare Fin dass sich auf der Geraden hoch klappt und gar nicht mehr Bremst oder die drehbare Scheibe die auch die Reibung reduziert aber immer im Einsatz ist.
Was kann mit dem Fin noch an Kräften erzeugt werden. Einmal kann durch seitliches Anwinkeln bei dem sich einstellenden Drift diese dazu genutzt werden um eine Kraftkomponente zu erzeugen die den Kurveninneren Schwimmer auf das Wasser drückt. Das verhindert dass das Boot sich nach aussen überschlagen kann , verhindert die Rolle auswärts. Das kann auch erreicht werden wen nur ein kleiner Teil des Fin am tiefsten Punkt abgewinkelt wird. Das können auch mehrere Knicke sein. Werden die auch nochmals in einem Winkel,zur Wasserneutrallage geknickt gibt es auch abtrieb auf der Geraden .

Happy Amps Christian

Hallo Christian,
probier es aus und lass uns an deinen Erkenntnissen teilhaben.
Du hast beim Wettbewerbs Hydro halt immer die 2 begrenzenden Faktoren Platz und Gewicht, deshalb hat sich dort seit Jahrzehnten das KISS Prinzip durchgesetzt.
Bei den aktuellen Leistungen ist Fahrwiderstand eh nicht das Thema, sondern Gewicht, das siehst du sehr schön daran dass ein Hydro2 kaum mehr Runden schafft als ein Mini Hydro.

Gruß
Gunnar

Hi Christian,

die von dir genannten Profildicken von 6-8% sind aus meiner Sicht / Erfahrung bei Wettbewerbsfahren schon die Obergrenze. Die meisten sind dünner ... Hast du schon mal abgeschätzt wie das Verhältnis von Druck- zu Reibungswiderstand bei Rudern und Turnfin ist ?

Vervollständige doch bitte mal deine Gedanken hinsichtlich negative Eigenschaften von schräg gestellten bzw. abgewinkelten Turnfins. Und bezieh die Effekte von Kavitation und Ventilation mit ein. Dann wird das eine hier eine schöne runde Sache.

Gruß,
Patrick

p.s.
Was mir grade noch so als Gedanke durch den Kopf schoss: Wenn man die Turnfin lenkbar macht, kann man das Ruder auch fixieren und nur noch zur Führung nutzen. Gibt dann bestimmt ein sehr schön aggressives Einlenkverhalten.

Hallo Gunnar,

das sind ja Dinge die wir in Ismaning probiert haben. Jetzt ist da nicht mehr viel los.
@Patrick, der Rigger mit dem kleinen Turnfin ist in der Zeit entstanden in der die Amis und die Russen Flugzeuge mit vorgepfeilten Tragflächen getestet haben. Wir haben im Club bei fast allen Modellrennbootklassen somit Ruderblätter mit nach vorne gepfeilten Vorderkannten versucht . Es ging darum dass möglichst keine Luftblasen an der Vorderkannte bei rauhen Wasser herunter laufen und das Ruder zunehmend unwirksam machen. Das funktioniert ja auch ,nur haben die Teiche mit oft viel Kraut im Wasser solchen Rudern den gar ausgemacht. Bei meinem Rigger war die Vorderkannte auch leicht vorlaufend , da der Blatthalter schon im vorne hochgehenden Bogen befestigt war , innen von einem Spant gegen ausweichen abgestützt. Nur Vorgepfeilte Tragflächen und Ruder verwinden sich bei druck immer so dass sich der Anstellwinkel verstärkt. Somit hat das vielleicht den Seitlichen Druck verstärkt.
Vorne Lenken muss nicht zwagsläufig in ein Desaster enden. In Schweden /Oxelesund habe ich bei 3,5 ccm Hydrorennen einen Finnen kennengelernt der hatte beide vorderen Tatzen unter einem Flachen Aluoutriggerhalter drehbar gelagert und damit wie du es beschreibst vorne gelenkt mit hinten einem starren Finn seitlich neben dem Propeller. Dort habe ich auch die ersten Rennen in 7,5 ccm mit dem Ed Fischer Wettbewerbscanard gesehen der alles in Grund und Boden gefahren hat. Die laufen vorne auf der Vordertatze und die hinteren seitlichen Tatzen dienen nur zum abdichten des Stauflügelraumes und als Turnfin , links wie rechts. Die habe praktisch keine Laufflächen sondern einen sehr scharfen V-Winkel. Wäre auch was für EDF. Bei Dir meine ich sollten die Tatzen zum Schwerpunkt so das der Staudruck diese dort anhebt und am Heck ein Leitwerk mit Höhenleitwerk . Eine Heinkel Salamander hat auch das Triebwerk oben auf dem Rumpf und hat nicht gleich den Looping eingeleitet wenn das Triebwerk abgeschaltet wurde.

Kurz zu Druck und Reibungsverhältnis. Das ist ein ganz schön großes Thema an sich. Aber ganz kurz haben dünne Ruder fast nur Reibungsverluste und fast keine Druckverluste ( die können von Plus bis Minus ausfallen je nach Geschwindigkeits änderung) Für die Druckverluste kann man sich grob vor Augen halten wie groß ist der Schattenwurf wenn man ohne Anstellwinkel mit einer Lampe von vorne drauf scheint. Ein dünnes Profil erzeugt fast keinen Schattenwurf , ein Keilprofil aus Alu das am Blattende 3-4 mm dick ist schon erheblich mehr. Eine dünne , saubere Messerklinge wird auch nur Oberflächenreibung haben bei 1,2 mm am Blattende.
Zu Ventilation und Kavitation am Turnfin die Tage .

Happy Amps Christian

Hallo Christian,

die Position des Triebwerks am Flugzeugt ist mehr oder weniger irrelevant, solange das aerodynamische Gesamtkonzept stimmig ist, was diverse Flugzeugdesigns ja zeigen. Wenn das aerodynamische Gesamtkonzept beim Flieger nicht passt fliegt es einfach nicht. Somit hinkt der Vergleich mit der Heinkel HE 162 und meinen EDF Rigger etwas, jedenfalls für mich.
Als eine Mögliche Teilursache für den Crash der Bluebird K7 kommt auch ein Ausfall des Triebwerks in Frage ...

Warum sollte man von einem Keilprofil auf ein spitzes Tropfenprofil, gleiche Dicken und Längen beider Profile vorausgesetzt, wechseln ? Der Widerstand ist wie du ja selbst sagst reibungsdominiert. Man gewinnt da Widerstandsmäßig ziemlich wenig aber verliert massiv an Biegesteifigkeit. Profile für Oberflächenpropeller haben auch ein Keilprofil und das nicht ohne Grund ...

Gruß,
Patrick

Hi Patrick,

na ja , die meisten Messerruder haben ja gar kein richtiges Keilruderdesign um dem Propwalk wie gedacht entgegen zu wirken , dazu sind Keilwinkel um die 30 Grad nötig. Auch haben die meisten Propeller wie Octura X Serie oder die Graupner nur einen sehr schwachen Keil als Propellerblatt. Es gab eigentlich nur die Octura Competition Serie die richtige Keilform als Propellerblätter hatten. Die hatten aber eine abgerundete Abrisskannte am Blattende damit die Verbrenner Modellmotoren nicht abgewürgt wurden , die sind damit nicht vom Fleck gekommen und bei den Elektromotoren haben die viel,zu lange herumgegurgelt. Man musste für die erst entweder etwas Material auflöten und so die Kannte scharf bearbeiten oder eine Hohkehle vor das Blattende einschleifen , dann haben die sehr gut funktioniert.

Zu den Ruderblättern habe ich ja verschiedene Ruderblätter an lange CFK stangen angebracht wie auch die drehbare Scheibe und an einer Wägezelle eingesteckt und dann die Ruder in einen schnellen 50 mm Durchmesser Wasserstrahl bei Null Hrad Anstellwinkel reingehalten und die Werte registriert. Die Scheibe hat den kleinsten Widerstand , dann die dünnen Federstanhbleche 0,2 - 0,4 mm dicke und dann das Messerblatt.

Jim Faulkerson , Dragbootfahrer und Entwickler schreibt : „Now let’s examine some of the body shapes found on a drag boat’s underwater hardware. The most common shape is the basic 30-degree wedge body shape of a rudder. It has a CD of 1.0. Not the best shape for a rudder. We can do much better by having an elliptical body shape. See Table 5.1. Is it possible that after all these years that drag boat rudders have been incorrectly shaped?The numbers under the elliptical body shapes (2:1, 4:1, and 8:1) represent the aspect ratio of the body shape design. That is, for a 4:1 aspect ratio the long-wise portion of the ellipse is 4 time larger than the narrow portion of the body shape.
The elliptical body shape with a CD of 0.29 can have up to 71% less drag than a wedge shape rudder. That is a significant reduction in drag force!“



Zum EDF Rigger die zweite Version die einfach auch recht gut fliegt.

Happy Amps Christian

Moin,

zuerst muss ich meine Aussage zur Biegesteifigkeit korrigieren. Bei gleicher Profillänge und maximaler Dicke ist das Widerstandsmoment der Profilquerschnitte annährend gleich, wenn nicht sogar leicht besser für das elliptische Profil. Hatte beim schreiben das Bild vor Augen das ein Keilprofil einfach nach hinten wieder verjüngt / angespitzt wird um zu einem elliptischen Profil zu kommen. Dann verkleinert sich halt das Widerstandsmoment aber auch die maximale Dicke, und das hatte ich ja in meiner Annahme vorausgesetzt.

Gibt ja auch andere Wege den Propwalk zu bekämpfen. Wenn man einen 30° Keil benötigt um den Propwalk auszugleichen und dabei die eine Seite dann parallel zur Fahrrichtung steht würde das ja heißen, dass ein normales Plattenruder um 30° ausgeklengt sein müsste um den gleiche Effekt zu erreichen. Dieser Fall ist bei unseren Modellen noch nicht aufgefallen. Bei 30° Ruderwinkel fahren alle meine Boote schon eine recht ordentliche Kurve ...

Für einen 30° Keil beträgt ja die Dicke fast 60% der Sehnenlänge. Anders gesagt ein 20mm breites Keilruder ist hinten über 11mm Dick. Im Ovalwettbewerbsbereich wird ein 3mm Dickes Keilruder bei 20mm Sehnenlänge schon als dick empfunden. Klar ist dann, dass gegenüber einem 30° Keilruder jede andere sinnige Profilform besser hinsichtlich des Widerstand ist ...

Hast du mal ein Beispiel oder Bild wo so ein dickes 30° Keilruder eingesetzt wird bzw. wurde ?

Gruß, Patrick

Hi Jungs,

beim Rigger bin ich persönlich ein Verfechter händisch messerscharf nachgeschärfter Ruderblätter ohne jedes Keilprofil . Für mich hat sich bei Rechtsläuferantrieb eine rechtsliegende Ruderposition am besten bewährt, idealerweise in der Queransicht zwei Drittel des Blattes seitlich hinter dem Prop.
Warum?
Nun, der schräg nach hinten rechts abstrahlende Anteil des Wassers, den das untere, durchtauchende Propellerblatt in Bewegung gegen das Ruderblatt preßt , kann dieses nicht zur Seite drängen... daher wird das Wasser in voller Fahrt primär zwangsweise nach hinten abgelenkt ( in der Auswirkung vortriebspositiv erwünscht).
Die Ruderposition bietet für mich gegenüber der Linksruderanordnung zwei Vorteile:

A) Die benötigte Ruderfläche kann bei gleicher Leistung kleiner gewählt werden.
B) Falls ein Ruderblatt mal aus welchem Grund auch immer in voller Fahrt abgerissen wird, wird es in aller Regel nicht in den laufenden Propeller
geraten und diesen beschädigen ... im schlimmsten Fall baut das Boot eine Pirouette... das war's.

Ich stelle für mich meine Ruderblätter aus 0,6mm V2A Plattenmaterial selber her. Wenn das nicht greifbar ist, verwende ich schon mal Maurerkellen aus dem Baumarkt und schneide mir selber meine gewünschten Formen aus, und löte sie mit meinem Gasbrenner mit Silberlot an meine Ruderwelle.
Bei meinen Blättern schärfe ich beim Rechtsläuferantrieb wie folgt:

Die in Fahtrichtung linke Seite des Blattes bleibt komplett plan belassen.
Die rechte Seite wird im Sinne einer senkrecht stehenden Flugzeugtragfläche verschliffen.
Der Sinn dahinter ist, den restlichen verbleibenden Propwalk durch einen minimalen sogbedingten Rechtszug am Ruder zu eliminieren.
Zusätzlich dünne ich das Ruderblatt nach unten sukzessive aus.
In aller Regel brauchen meine Rigger auch unter Vollgas keine Linksanstellung des Ruders für die Geradeausfahrt.
Ein Bremsfaktor weniger ...
Ein gutes Ruderblatt muß beim schnellen Boot nicht zwingend scharf rechteckig und kantig sein.
Eine sanfte Eckenverrundung schadet überhaupt nicht -- fließende Formen macht uns die Natur vor ( siehe Haie und Delphine )
Von mir daher eine Anregung an alle Interessierten zum persönlichen Experimentieren.

Meine Philosophie beim Ruderherstellen :
Was beim Anfassen richtig gut die Finger schneidet, schneidet auch gut das Wasser :).

Dementsprechend produziert das dann im Idealfall auch keine Geräusche beim Fahren.

Einen schönen Tag noch an alle ...

Gruß Dirk

Hi Dirk,

sehr schön und macht Sinn.

@Patrick,
ich muss alte Rechnerfestplatten durchkämmen nach Bildern von alten Dragbooten. Ich habe auch nachgesehen. Viele Keilruder die so im Umlauf sind haben so um die 13 - 14 Grad. Das ist auch nicht wenig.
Hier noch mal der link zum Jim Faulkerson pdf, https://toxicrocket.com/docs/Part_3.pdf .
Vor ein paar Jahren habe ich mal das Bildchen hingekritzelt. Da das angesteuerte Turnfin im Mittelrumpf aber mit im Winkel angesetzter Achse. Damit erzeugt das Blatt beim einschlagen Abtrieb.

Happy Amps Christian

Moin Christian,

danke für den Link zum PDF-Dokument. Es sind schön die Widerstandsbasics erklärt. Schade das man nicht wirklich Bilder von den Rudern an den Drag-Booten findet. Für mich ist aber nicht ganz klar ob der angestellte Vergleich zwischen 30° Keil und elliptisches Profil nur für die Veranschaulichung herangezogen wurden, weil einfach die Daten dafür vorhanden bzw. bekannt waren (meine Vermutung) oder weil die Querschnitte so in der Realität verwendet werden. Denn ein elliptisches wie dort in der Tabelle abgebildet ist auch hinten rund und nicht spitz zulaufend und somit auch suboptimal ...

Ja, 13-14° Keilwinkel passt ganz gut für dicke Ruder die man so an den RTR Booten aus China bekommt, dass entspricht ca. 4,5-5mm dicke auf 20mm Sehnenlänge. Die Ruderblätter vom Schnippi haben etwa 3mm auf 20mm und damit einen Keilwinkel von 8-9°. Bei Rudern aus dünnen Messern liegen bei ca. 1,5mm Dicke auf 20mm, was dann einen Keilwinkel von 4,5° ergibt ...

Noch ein Tipp zu Turnfins an Monos: Wenn die TF keilförmig sein sollte, macht es Sinn diese auf die Innenseite des Halters anzuschrauben (die Seite zur Bootsmitte hin). Wenn der Halter parallel zur Schiffslängsrichtung angebaut ist, dann steht die Außenseite der Finne parallel zu Fahrtrichtung, die andere dann leicht nach innen. So wirkt die Finne auch mit dazu bei dem Propwalk entgegen zu wirken bzw. es wird nicht zusätzlich mit unterstützt.
Generell sollte man die Turnfins immer auf die Innenseite des Halters schrauben, damit diese sich besser / an einer größeren Fläche abstützen kann und sich nicht so weit flexen kann als wenn sie nur von einer oder zwei Schrauben gehalten wird.

Gruß,
Patrick

Zitat:

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Zitat von Shark

Moin Christian,

...Schade das man nicht wirklich Bilder von den Rudern an den Drag-Booten findet. ...
Gruß,
Patrick

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Hallo Patrick,
ich hab leider auch nichts aktuelles, aber vor 15 Jahren sind die sowas gefahren, von der Form vergleichbar mit HPR Rudern:

Anhang 102099
Gruß
Gunnar

Hi,

mal etwas nach Supercavitation suchen.
https://www.hindawi.com/journals/mpe/2020/8630842/

Da schreiben die schon mal was von 24 Grad für die Rudder.
As the control surface of HSSVs, the rudder plays an important role in the regulation of the posture and motion. Then, the wedge-shaped rudder, especially one with a wedge angle of 24°, is most widely used because of the good hydrodynamic performance in the supercavitation flow field [10, 20]. The rudder provides lift force, also named as control force, by extending to the outside of the supercavity, which simultaneously causes the supercavity deformation and the change of the hydrodynamic characteristics of the HSSV [23]. Moreover, cavitation may suddenly occur at the suction surface of the wedge-shaped rudder with the increase of the rudder angle, and this would result in a discontinuity to the lift coefficients [24, 25

Happy Amps Christian

Moin,

@ Gunnar
danke dir für das Bild. Unterstützt aber meine Vermutung bzw. Ansicht, dass die Verwendung eines 30° Keils als Ruder ehr realitätsfern ist für die hier betrachteten Anwendungsfälle.

@ Christian
In wie fern ist jetzt dein Beispiel mit den Supercavitation Vehikeln relevant für die hier betrachteten Anwendungsfälle von größeren (Originalen) und kleineren (unsere Modelle) Rennbooten ? Der Zusammenhang will sich mir noch nicht wirklich erschließen ...

Gruß,
Patrick

Hi Patrik,
laut Berliner Schlepptank benötigt man in Luft die 15 Fache Geschwindigkeit für Strömungsuntersuchungen . Heist ein 100 km/h in Luft wären schon wie 1500 km/h in Wasser. Die Boote fahren mit 200 km/h und schneller Ein Bereich der schon für Superkavitationsprofile interesant ist. Ich habe auch aus Messungen von Formel 1 Rennwagen im Wassertank den Faktor 17 im Kopf.
https://www.researchgate.net/publica...ppten_Modellen .

Versuche von mir mit Fabian Wunderlich an Propellern die an der Eintrittsschneide eine Fase hatten die dazu diente die Strömung dort gezielt abreissen zu lassen um die Saugseite des Propellerblattes schon so früh wie möglich Kontaktfrei zum Wasser zu halten waren sehr erfolgreich . Boot war schneller bei weniger Leistungsaufnahme.

Happy Amps Christian

Hi Christian,

du meinst korrekterweise 100km/h in Wasser sind vergleichbar wie 1500km/h in Luft. Was halt bei strömungstechnischen Untersuchungen wichtig ist ist halt die Reynolds-Zahl (Re). Die muss in unterschiedlichen Medien (Fluiden) gleich sein um eine Vergleichbarkeit herzustellen für ein bestimmtes Objekt. Dieses kann über die Geschwindigkeit aber auch die Größe des Objektes geschehen. D.h. das bei gleicher Geschwindigkeit (z.B. 10m/s) ein Flügel in Luft eine Sehnenlänge von 1,5m hat und in Wasser dann nur 0,1m haben darf damit sie nach Reynolds vergleichbar sind. Der Faktor 15 kommt aus den Verhältnissen der dynamischen Viskositäten von Luft (1,5E-5 m²/s) und Wasser (1E-6 m²/s). Die Stoffeigenschaften sind aber temperaturabhängig und somit kann der Faktor auch leicht variieren. Kommt dann halt immer auf die genauen Versuchsbedingungen an ...

Bemerkung am Rande: Wenn bei Modellversuchen die gleiche Re-Zahl beibehalten würden wie bei Original, wären die auftretenden Kräfte auch genauso groß wie am großen Original, wenn beide im gleichen Medium untersucht werden. Was technisch meist nicht zu realisieren ist ...

Das die originalen Rennboote und auch unsere Modelle in einen Geschwindigkeitsbereich kommen in dem Kavitation auftreten kann ist mir mehr als bewusst. Darum habe ich dich ja gebeten deine Gedanken zu Rudern und Turnfins in dieser Hinsicht (Kavitation / Ventilation) zu ergänzen (Vor- / Nachteile ?). Hat nämlich Einfluss auf die Wahl des Ruderprofils ...

Es gibt spezielle Supercavitation-Propeller für Unterwasserantrieb, um die eigentliche Nachteile der Kavitation in einen Vorteil umzuwandeln, ja. Aber Propeller sind ja nicht das eigentliche Thema bzw. der Diskussionsgrund, sondern die Profilwahl für Ruder und Turnfin. Und in diesem Kontext erschließt sich mir die Relevanz von Supercavitation Vehikeln und auch der Ausflug zu Re-Zahl gleichen Bedingungen leider immer noch nicht. Nur das weitere Themenfelder eröffnet werden ohne eins abgeschlossen zu haben ...

Gruß,
Patrick

Hi Patrik,
du wolltest so ein dickes Keilruder sehen. Ich habe irgendwo auf einer Festplatte noch Bilder , nur durchsuch ich die jetzt nicht.
Im Artikel von Jim Faulkerson schreibt er ja auch davon . Die haben früher solche dicken Ruder verwendet um die Dragboote auf Kurs zu halten, möglichst ohne zu schlingern oder sonst irgendwie unruhig zu werden. Jim hat mit den Gegenläufigen Propellern und dem WDrive alles deklassiert was vorher schnell war. Und es wurde Sicherer. Eine seiner Erklärungen ist halt das dünne Ruderblattprofil.
Ich schwanke halt etwas hin und her . Einerseits sehe ich den viel geringeren Widerstand mit Elliptischen Profil und Gegenläufigen Props. Andererseits habe ich auch Superkavitationsprofile ausgetestet , mit der Faser gar den Effekt verstärkt , die sich sehr gut bewährt haben. Und ich finde eben schon dass die Profile von Propellerblättern sehr wohl auch etwas mit den Profilen für ein Ruder / Turnfin zu tun haben wenn sie auch bei hohen Geschwindigkeiten eingesetzt werden. Wenn z.B. ein Turnfin so dünn ist wie die Skeletlinie eines Profiles und auch beiden Seiten benetzt wird erzeugt es sicherlich einen höheren Widerstand wie wenn nur eine Seite benetzt wird. Durch den Steilen Keilwinkel wird so ein Blatt auch biegesteifer . Die Propellerblätter waren super fest haben aber trotzdem weniger Energie für die gleiche Geschwindigkeit benötigt.Bei meinen Crapshooter von 1983 habe ich ja schon ein Messer als Ruderblatt verwendet , das beim Bau noch sehr lang war aber nach den ersten Fahrten stark gekürzt wurde. Für mich gehört das zusammen und ich teste einfach aus , habe ich schon beim BMW Z Drive so gemacht als Prof. Köster den für BMW im Strömungskanal untersucht und optimiert hat , da hat man mich dazu geholt da ich einer der wenigen war der sich mit Halbtauchenden Antrieben und Superkafitationsprofilen beschäftigt hat. Der BMW Antrieb war voll getaucht hatte aber mit Kafitation zu kämpfen beim Kurvenfahren , das haben wir sehr gut Optimiert .

Happy Amps Christian

Nabend Christian,

naja, sicherlich habe ich nach einem Bild gefragt und ohne Frage ist es nicht verkehrt wenn man sich in verschiedenen Themenfeldern auskennt und sich Anregungen für Problemlösungen holt. Das macht Sinn, da man das Rad ja nicht zweimal erfinden muss. Ich mache das auch gerne so ...
Aber wenn man spezifisch nach einem Auto mit Nuklear Antrieb fragt, weil man grade über Antriebsarten von Autos diskutiert, und man dann als Antwort bekommt schau mal es gibt Schiffe und U-Boote mit diesem Antrieb, ist das irgendwie nicht zielführend. Jedenfalls für mich nicht ... (sorry mir ist kein anderes Beispiel spontan eingefallen ...)

So ein Keilruder mit 24° Winkel macht technisch gesehen definitiv Sinn an einen Superkavitation Vehikel hinsichtlich Kavitationsverhalten und prozentualem Anteil am Widerstand des Vehikels wenn es nicht in einer Kavitationsblasse betrieben würde.

Aber zurück zu den (unseren) Rennbooten mit Surface Piercing Propellern. Wenn Elliptische Profile ( die sollten dann schon hinten spitz auslaufen ) so viel besser sind hinsichtlich des Widerstand wie Keilruder, warum werden die dann in der Realität nicht genutzt ? Leben die Leute die sich damit weltweit beschäftigen alle hinterm Mond ? Bzw. warum findet man sei es jetzt an Modell- oder an originalen Propellern bzw. an Rudern und Turnfin keine Faser um Ventilation / Kavitation gezielt herbei zu führen und so den Widerstand zu minimieren. Denn nur durch Reduktion des Widerstandes kann man bei gleichem Leistungseinsatz schneller / effizienter unterwegs sein ...

Wie sieht den dieser BMW Z Antrieb aus ? Wie ein normaler Z-Antrieb ? Und was wurde dann genau Optimiert damit es besser wurde?

Gruß,
Patrick

Hi,
Gegenfrage , hast du schon einmal einen Propeller mit so einer Fase wie im Bild gefahren ?
Aktuell fahren die Meisten Propeller deren Blätter so dünn wie möglich geschliffen sind. Die kommen ja quasi den Elliptischen Profilen entgegen. Die erzeugen aber auch fast immer auf beiden seiten der Blätter die Oberflächenreibung. Die will man ja los werden. Superkavitationsprofile tunt das ja auch aber erst wenn es in hohe Leistungen geht. Die Propeller im Bild tun das , sind sehr Stabil , verbiegen sich nicht wie zuvor gefahrene dünne Blätter und haben eben die Geschwindigkeit erhöht bei niedrigerer Leistungsanforderung. War nur ein Test von mir.

Happy Amps Christian

Zitat:

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Zitat von Shark

...
Wie sieht den dieser BMW Z Antrieb aus ? Wie ein normaler Z-Antrieb ? Und was wurde dann genau Optimiert damit es besser wurde?

Gruß,
Patrick

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Hallo Patrick,
Fotos gibt die Google Bilderdersuche reichlich her. Der MK1 sieht vom Unterwasserteil im Prinzip aus wie ein Volvo Penta 280, der MK2 ist näher am Mercury TRS.
Würde mich aber auch mal interessieren wo da die Problembereiche waren. Die wesentlichen Parameter sind ja vermutlich die Profilierung des Unterwasserteils und die Anti-Ventilationsplatte (wobei die mit Kavitation wenig zu tun hat obwohl sie oft auch Anti-Kavitationsplatte genannt wird).

Gruß
Gunnar

Zitat:

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Zitat von GunnarH

Hallo Patrick,
Fotos gibt die Google Bilderdersuche reichlich her. Der MK1 sieht vom Unterwasserteil im Prinzip aus wie ein Volvo Penta 280, der MK2 ist näher am Mercury TRS.
Würde mich aber auch mal interessieren wo da die Problembereiche waren. Die wesentlichen Parameter sind ja vermutlich die Profilierung des Unterwasserteils und die Anti-Ventilationsplatte (wobei die mit Kavitation wenig zu tun hat obwohl sie oft auch Anti-Kavitationsplatte genannt wird).

Gruß
Gunnar

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Danke dir Gunnar ! Mit den Zusatzinformationen habe ich die Bilder gefunden. Ein ganz normaler Z-Antrieb also.

Ja, umgangssprachlich spricht man gerne von Antikavitationsplatte. Bin mir aber nicht sicher ob das nicht hauptsächlich im deutschen Sprachraum so ist. Für "Leihen" ist das auch schwer zu unterscheiden ob ein Propeller jetzt kavitiert oder ventiliert wenn er nahe an einer freien Wasseroberfläche arbeitet, da die Auswirkungen auf die Performance des Propellers quasi identisch sind.

Gruß,
Patrick

Hi,
ich habe irgendwo noch Bilder und Femrechnungen zu Kavitation am Unterwasserteil bei verschiedenen Anstellwinkeln beim Kurvenfahren. Eine Massnahme war dass nicht wie Üblich das Kegelrad das auf der Propellerwelle vorne sitzt sondern hinten zu Schraube hin Hat die Dicke Verämdert und so die Kavitation bei starken Einschlagwinkeln erst viel Später bis gar nicht aufkommen lassen. Die Kavitationplatte verhindert nicht Kavitation sie verhindert das Luft angesaugt wird und so den Propeller belüftet . Ist Schlecht wenn es ein reiner Vollgetauchter Propeller ist. Kann aber auch gewollt durch das Belüften den Motor beim Hochdrehen entlasten wodurch der dann einen größeren Durchmesser oder eine größere Steigung bewältigt. Levi Surface drives blasen ja Abgase auf die Propeller , Buzzi hat das auch so gemacht. BMW hat wirklich über einen Semi Superkavitierenden Propeller nachgedacht , also soetwas in der Art Octura X4 Serie . Kein Keilprofil nur Cupping am Blattende . Die Diesel haben das schon durchgezogen.
https://www.bmwmarine.com/media/BMW%...p%20Manual.pdf

Happy Amps Christian

Zitat:

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Zitat von Ch.Lucas

Hi,
Gegenfrage , hast du schon einmal einen Propeller mit so einer Fase wie im Bild gefahren ?
Aktuell fahren die Meisten Propeller deren Blätter so dünn wie möglich geschliffen sind. Die kommen ja quasi den Elliptischen Profilen entgegen. Die erzeugen aber auch fast immer auf beiden seiten der Blätter die Oberflächenreibung. Die will man ja los werden. Superkavitationsprofile tunt das ja auch aber erst wenn es in hohe Leistungen geht. Die Propeller im Bild tun das , sind sehr Stabil , verbiegen sich nicht wie zuvor gefahrene dünne Blätter und haben eben die Geschwindigkeit erhöht bei niedrigerer Leistungsanforderung. War nur ein Test von mir.

Happy Amps Christian

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Hallo Christian,

Gegenfragen finde ich super. Daher beantworte ich sie dir gerne. Die Antwort ist "nein". Das Prinzip dahinter ist mir aber durchaus bewusst. Darum haben die Superkavitations-Vehicle ja auch eine entsprechend gestaltete Nase um die Kavität zu erzeugen ...

Wie hast due die Propeller den mit der Fase getestet bzw. verglichen (Test- / Versuchsaufbau) ? Hast du mal ein paar Hausnummern für uns bzgl. Geschwindigkeitserhöhung und Leistungsreduktion ?

Gruß,
Patrick

p.s. über die Beantwortung meiner vorherigen Fragen hinsichtlich Ruder / Turnfin wäre ich dir dankbar.

Zitat:

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Zitat von Ch.Lucas

Hi,
ich habe irgendwo noch Bilder und Femrechnungen zu Kavitation am Unterwasserteil bei verschiedenen Anstellwinkeln beim Kurvenfahren. Eine Massnahme war dass nicht wie Üblich das Kegelrad das auf der Propellerwelle vorne sitzt sondern hinten zu Schraube hin Hat die Dicke Verämdert und so die Kavitation bei starken Einschlagwinkeln erst viel Später bis gar nicht aufkommen lassen...

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Ja OK, das mit dem Kegelrad ist bei den früher üblichen kurzen Unterwasserteilen in der Tat ein Thema.
Die Duoprops haben ja prinzipbedingt Kegelräder auf beiden Seiten, aber auch mitlterweile die langen Unterwasserteile und Nabenauspuff womit Mercury schon in den 70ern angefangen hat.

Gruß
Gunnar

Zitat:

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Zitat von Ch.Lucas

Im Boot waren auch zwei Scorpion Motoren für den Antrieb eingebaut. Zu erst ist er mit ABC Propellern gefahren und dann mit den von ihm gefrästen Props. Die Propeller haben ca. 20% weniger Leistung abgefordert wie zuvor und dass Boot wurde aber damit 10% schneller.

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Moin,

Christian hatte hier eine Antwort zu den Props gegeben, nur damit alle anderen auch den Faden behalten ...

Danke für die Infos. Der Vergleich hingt für mich aber ein wenig, weil ich Annehme, ohne jetzt die genaue Daten (Durchmesser, Steigungsverhältnis, etc) der Propeller zu kennen, dass die Propeller doch unterschiedlicher waren als nur die Fase an der Eintrittskarte auf der Saugseite. Somit könnte der gefräste Propeller auch durch seinen Grundparameter / Grundgeometrie einfach besser zum Boot gepasst haben und deshalb damit schneller und effizienter unterwegs gewesen sein. Aufschlussreicher wäre gewesen auch eine Version des gefrästen Propellers nur ohne die Fase zu testen ...

Gruß,
Patrick

p.s. es sind immer noch ein paar Fragen unbeantwortet ...

Moin,

auch wenn das Video schon ein paar Tage alt ist, sieht man sehr gut wie das Ruder an einem Dragster Boat mit Twin-Antrieb aussieht ... Bin ich heute zufällig drüber gestolpert.

https://www.youtube.com/watch?v=gg2XPaOl2AY

Gruß,
Patrick

Hi,
tja , da haben die auch bei Mutter in die Küchenschublade gegriffen und ein passendes Messer herausgeholt. Die Zeiten als Jim Faulkerson den W Drive eingeführt hat sind halt schon Geschichte. Wird sich wohl nicht viel geben und der Keil ist auch stabiler. Was für Fragen sind noch offen . Ventilieren vise Kavitation , muss man austrsten. Wichtiger erachte ich dass die Vorderkannte eines Ruders später Luft zulässt wie wenn sie schräg nach hinten , unten verläuft . Das sind ja ganz normale Dinge die ja auch in der Luftfahrt durch Grenzschichtzäune bekämpft werden .

Happy Amps Christian

Hey Christian,

naja, auch wenn zwischen dem Video und der Einführung des W-Drives einige Tage liegen ist, hat das Ruder immer noch ein Keilprofil und nichts elliptisches oder vergleichbares ... Die Biegesteifigkeit kann es nicht sein, da alle strömungsgünstigen symmetrischen Profile bei gleicher Profillänge und dicke eine größere Querschnittsfläche besitzen als ein Keilprofil. Hatte ich aber schon in Post #7 mal geschrieben bzw. angedeutet. Am einfachsten lässt sich das klar machen, wenn man die dickste Stelle des Keils in die Mitte schiebt und aus dem einen Keil zwei kleine macht mit entgegengesetzten Spitzen. Beide Querschnitte haben die gleiche Querschnittsfläche und auch das gleiche Widerstandsmoment bzgl. Biegung. Alles was dann Richtung elliptisches oder strömungstechnisch günstiges Profil geht hat dann mehr Querschnittsfläche. Anders sieht es aus wenn man ein Rechteckquerschnitt einfach nur einen gewissen Teil der Profillänge vorne anspitzt. Habe dazu mal ne kleine Skizze (nur halbes Profil abgebildet) angehängt ...

Somit bleibt eine noch offene Frage, warum man immer noch Keilprofile verwendet und nicht was elliptisches oder vergleichbares ?

Eine weitere wäre die nach Kavitation und Ventilation an Ruder und Turnfin, wie du schon richtig erkannt hast. Ich denke da so in die Richtung Gemeinsamkeiten / Unterschied, aber hauptsachlich an die Folgen wenn diese Phänomene auftreten ...

Ah, ein neues Themenfeld Grenzschichtzäune, überlege grade ob ich sowas schon mal an Rudern und Turnfin gesehen habe ...

Gruß,
Patrick

p.s. auch ein spannendes Thema sind Delta Wings und deren Auftriebscharakteristik bei hohen Anstellwinkeln ...

Hi Patrick,

schau mal bei Finnen für Surfbretter , dort habe ich auch Finnen mit Grenzschichtzäunen gesehen und auch selbst ein paar für einen Surfer gebastelt. Ich wollte allerdings ein nach vorne Gepfeiltes Finn aber das wollte der Surfer nicht .
Habe auch mal ein Delta Wing Ruder am Outrigger gefahren. Der Rigger ist 35 Jahre alt , war mit Sicherheit einer der ersten der über 120 km/h gelaufen ist im Ovaltrim. Hinten war noch ein sehr großes Leitwerk drauf ,das jetzt aber bei einem Hydroplan montiert ist.
Das Ruder in Deltaform ist aus hochsteifen Titanblech 0,7mm dick , hat auch keine Probleme gemacht , ist einfach zur Eintrittkannte hin angeschliffen zur Schneide. Ach ja , der hatte auch ein Turnfin vorne in der Mitte unter dem vorderen Auslegerrohr . Tatzen seitlich. Ursprünglich mit Akkus vorne und Motor hinten auf Flexwelle. Irgendwann habe ich angefangen umzubauen auf Motor vorne mit 2 mm Federstahldrahtwelle wegen kleineren und leichteren Akkus. Der Motor war dann der schwerere somit besser dort vorne liegend untergebracht. Staudruck unter den Laufflächen liegt so weiter hinten.

Happy Amps Christian

Hi,
mal ein Boot das ohne Turnfin und ohne Skegfin am Aussenborder sehr gut gelaufen ist. Der Aussenborder mit Flexwelle hatte keine Finne , nur der Schubwinkel hat die Richtung des Bootes bestimmt. Das warum ist einfach erklärt. Der Cat hatte im vorderen Teil der Schwimmer gar keinen V-Winkel der Laufflächen . Bis hinter zum Heckspannt habe ich aber einen V-Winkel der Läufflächen eingebaut.
Dadurch führt das Boot im Heck stärker wie vorne . Tunnelboote graben sich im Bugbereich gerne ein , das behindern die Laufflächen dort das moderate V im Heck führt mehr. Der Staudruck im Tunnel ist davon nicht behindert . Der Cat ist schön frei gefahren und hat auch die Kurven sauber durchgezogen wie die Bilder zeigen. Im Übrigen gab es damals noch keine X Serie Propeller von Octura. Die einzigen Propeller die für Halbtauchenden Betrieb geeignet waren waren die Competition Serie von Octura mit richtig Keilprofilen der Propellerblätter. Alle anderen Propeller sind praktisch nicht zum laufen gekommen , man musste extrem das Boot anschieben , sonst haben alle nur herumgegurgelt . Ein Cupping einzubringen wurde erst einige Jahre später gefunden als Anfahrhilfe. Motor war bei dem Cat ein Keller 50/14 ,der an 16 NiCad Zellen keine 18000 U/min gedreht hat(muss mal nachschauen was der so gedreht hat). Datenblatt sagt bei 18 Volt und 25 Ampere 16000 U/min bei einem Wirkungsgrad von 60,6% . Man das waren noch Zeiten. War aber das absolut Beste was man bekommen konnte alles andere waren einfach Mabuchi Ferritemagnetmotoren. Das war so um 1980 herum also vor gut 41 Jahren.

Happy Amps Christian

Hi,
just for fun, die Octura Propellerliste von 1977.

Happy Amps Christian

Hi,
kleiner Twin Ausserborder in Low Profile design. Einmal in konventionel mit Skeg , das noch viel kleiner werden kann und in der Zeichnung nur aus einer flachen CFK platte die 2mm dick 40 x 150 mm ist. Da kein Skegfin dort ist habe ich mal die drehbare Scheibe eingezeichnet die sich durch die Anströmung dreht und damit den Widerstand verringert. Die Motoren sitzen sehr tief und werden ins Wasser tauchen wenn das Boot steht .Da müssen wasserfeste Leger eingebaut sein und der Stator versiegelt sein . Oder alles wasserdicht versiegeln unter einer Haube.

Happy Amps Christian