Uni-Colleg im Wintersemester 2007/08
Jeweils mittwochs, 19.30 Uhr, Campus Duisburg, Raum MD 162
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5. Dezember: Professor Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud
Physikalische und wirtschaftliche Grenzen des Einsatzes von Schiffsantrieben
Mit Zunahme der Schiffsverdrängung und der Geschwindigkeit erhöht sich der Bedarf an Vortriebsleistung für ein Schiff extrem. Die Installation größerer Maschinenleistung ist zwar technisch möglich, aber wirtschaftlich nicht sinnvoll, da wertvolles Volumen und Gewicht für Frachträume verloren geht.
Die Erzeugung der Vortriebsenergie ist nur eine Seite der Medaille. Die andere Seite ist die Umwandlung dieser Energie in eine Vortriebskraft bzw. Schub. Die Schubkraft ist eine Reaktionskraft, die durch die Beschleunigung der Strömung gegen die Fahrtrichtung auftritt.
Ca. zwei Drittel der Schubkraft entstehen durch eine Druckabsenkung vor dem Propeller, und ein Drittel durch Druckerhöhung hinter dem Propeller. Der Propellerschub lässt sich nicht beliebig steigern, da bei Zunahme der Druckabsenkung vor dem Propeller eine physikalische Grenze auftritt, die als „Dampfdruck“ bezeichnet wird. Diese Grenze bedeutet, dass beim Sinken des Wasserdrucks unter den Dampfdruck das Wasser verdampft. Damit erzeugt der Propeller nicht den erhofften Schub, sondern Dampfblasen. Der Zerfall dieser Dampfblasen hat eine massive Zerstörungswirkung, die zu einem starken Materialabtrag führt. Damit können große Schäden am Propeller und am Ruder entstehen.
In dem Vortrag werden die physikalischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen bei der Auslegung des Schiffsantriebs erläutert. Außerdem werden anschauliche Versuche durchgeführt sowie Videoaufnahmen und Computeranimationen gezeigt, welche die Entstehung der Dampfblasen demonstrieren. Dies ist gut zu sehen, weil die Strömung durch die Blasenbildung sichtbar wird.
Anhand verschiedener Beispiele wird die negative Auswirkung der Unterschreitung des Dampfdrucks veranschaulicht.