Warum die Schiffe nicht fahren und was man dagegen tun kann

Für alles, was nicht wirklich ein Hauptthema hat, also auch allgemein Lob & Tadel
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ssilk
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Warum die Schiffe nicht fahren und was man dagegen tun kann

Beitrag von ssilk » Montag 18. Juli 2005, 12:13

Ok, ich hab mir etwas Gedanken gemacht.

Ich denke es teilt sich in meherer Probleme auf:


- Maßstabsgerechte Geschwindigkeit und ihre Folgen
- Völlig andere Steuerung als ein echtes Schiff
- Steuerung/Regelung


Maßstabsgerechte Geschwindigkeit und ihre Folgen

Also sehen wir uns zunächst die Probleme an, die sich ergeben, wenn man mit Maßstäblichkeit arbeitet. Da haben wir das Verhältnis von Volumen zu Gewicht, was sich bei einer Verkleinerung von 1:87 nicht maßstäblich verhält! In Bezug auf die Schiffe bedeudet das: Die Schiffe sind nicht 87 mal leichter, sondern genau 658503 mal. Weil wenn ein Schiffsmodell nur 87 mal leichter wäre, dann wöge es immer noch bestimmt 30 Tonnen und wäre damit geeignet ein schwarzes Loch zu bilden.

Das wiederum bedeudet: Es ist 660000 mal weniger träge. Das bedeudet: Andere Einflüsse wie Querströmungen, Lüftungsanlage und sogar das vorbeifahren eines anderen Schiffs beeinflussen die Lage 660000 mal stärker als in Wirklichkeit.

Das betrifft auch das Wasser: Da das Schiff 660000 mal leichter ist, braucht es auch 660000 mal weniger Wasser, dass es zur Verdrängung als Auftrieb benötigt. Was wiederum bedeudet, dass die sich viel mehr Wirbel bilden können und die Strömung wesentlich leichter mitgerissen wird.

Was wiederum bedeudet: Die Steuerung eines Modellschiffs, was sich in realistischer Geschwindigkeit bewegt ist wesentlich komplizierter als in Wirklichkeit. Und ich würde sogar sagen: Mit einem herkömmlichen Antrieb unmöglich.

Dass man es in Wirklichkeit doch schafft hängt damit zusammen, dass man ja nicht realistisch schnell fährt und die Modellschiffe übermotorisiert.

Wenn man sich aber einen automatischen Betrieb im MiWuLa auf der doch relativ kleinen Wasserfläche vorstellt (es ist natürlich rießig, aber wenn man sich die Wirklichkeit anschaut, dann sieht man halt, wie viel Platz die Schiffe zum Manövrieren haben), dann erkennt man, dass die Schiffe mit einer im verhältnis ungeheuren Präzision gesteuert werden müssen. Abweichungen von Zentimetern sind teilweise schon zu viel! Vergleicht man es mit der Wirklichkeit, dann schätze ich mal, dass die Schiffe eine Million mal genauer gesteuert werden müssen. Genügt es auf einem großen Schiff, wenn der Captain alle Minute schaut, ob er noch den richtigen Kurs fährt, so muss das in dem Maßsstab wohl 10-100 mal pro Sekunde gemacht werden.


Völlig andere Steuerung als ein echtes Schiff

Wie schon erwähnt muss ein Schiff in 1:87 auch viel langsamer fahren, als das möglich wäre. Sagt mal also, dass z.B. eine Fähre mit ca. 50 km/h fährt dann wären das Maßsstabsgerecht 0,57 km/h oder etwa 16 cm/sek.

Bei diesen niedrigen Geschwindigeiten passiert im Wasser einiges: Es entsteht zum Beispiel keine richtige Strömung mehr. Das ganze Wasser, was normalerweise den Rumpf sauber umfließt verwirbelt nur noch. Und die Wirbel, die das Schiff hinterherschleppt sind zu nahe am Schiff, so dass die das wieder beeinflussen. Das ganze Schiff verhält sich mehr oder weniger wie ein Korken: Es ist unbestimmbar, wo er hinschwimmt.

Oder anders: Das Schiff verhält sich viel mehr wie eine schwimmende Masse, als wie ein hydrodnymischer Körper.

Damit man das Schiff trotzdem noch steuern kann muss man es also so machen, dass die Kraft, die für die Steuerung aufgewendet wird, der des Antriebs zumindest gleichkommen.

Das bedeudet, man muss vorne und hinten Seitenstrahlruder einbauen. In jedes Schiff, was das vom Platz noch zulässt.

[oder man fährt wesentlich schneller, weil dadurch gerät das Schiff in einen Zuständ wo die Gesetze der Hydrodynamik wieder gelten und wird ebenfalls wieder stabil.
Da wohl nur letzteres in Frage kommt bleiben die Wasserstrahlruder.]

Den Propeller nur zum Schein zu bewegen finde ich eine gute Idee! Ein Propeller ist in Bezug auf die Schiffsmasse wie oben erklärt viel zu groß, kann nicht fein genug dosiert werden und hat wie gezeigt Seiteneffekte, die wenn man nur einen Propeller hat.

Ich schlage sogar vor, auch den Antrieb ganz auf Wasserstrahlbasis zu machen, weil der jetzige Antrieb ist wie gesagt viel zu stark. Und unrealistisch. Eine echte Schraube dreht sich mit - hm - sagen wir 100-1000 Umdrehungen pro Minute. Bei einem Schiffsmodell kommt man leicht auf 10000. Würde mans nur mit 100 drehen, dann würde die kleine Schraube aber das Schiff kaum antreiben können, weil die Hydrodynamik das einfach nicht zulässt (und bei höherer Drehzahl setzt die Hydrodynamik ganz plötzlich ein, so dass hier wieder eine Regelung notwendig würde).

Ein Wasserstrahl dagegen ist viel genauer, weil hier wird tatsächlich nur Wassermasse bewegt und hier beträgt das Verhältnis von bewegter Masse zu dazugehörigem Gewicht auch beim verkleinerten Maßsstab noch immer 1:1. Die entsprechenden Pumpen arbeiten prinzipbedingt fast linear und somit wäre eine zusätzliche Regelung nicht unbedingt notwendig.



Steuerung/Regelung

Fassen wir also zusammen: Ein Schiff in 1:87 fährt bei realistischer Geschwindigkeit nicht mehr geradeaus, da die Einflüsse die das verhindern 660000 mal stärker sind wie in Wirklichkeit.

Infolgedessen kann man es auch nicht mehr einfach mit einem Ruder steuern, da die Hydrodnamik bei so geringen Geschwindkeiten noch gar nicht richtig wirkt. Das Schiff hat also viel mehr von einem Wasserläufer als von einem Schiff.

Folglich muss man den Antrieb entsprechend gestalten:

Vorne und hinten Seitenstrahlruder zum Steuerung der Lage und seitlichen Drift und ein kaum stärkerer Antrieb für Vor- und Rückwärtsantrieb.

Das Ruder und der Hauptantrieb mit Schraube ist sinnlos, man könnte die höchstens für den Fall verwenden, dass man das Schiff mit der Hand steuern will oder wenn man will, dass die Fähre beim Anlegen mit relativ hoher Kraft ans Kai gepresst wird. Oder wie gesagt die Schraube als notwendiges Modelldetail sehen, welches sich realistisch bewegt (100 Upm).

Zu dem Thema ist im übrigen schon vor einem Jahr ziemlich viel geschrieben worden. Ich hielt die Steuerung für lösbar, wenn man eine einfache Regelung einbaut und vorne und hinten jeweils ein Seitenruder. Seitenruder können relativ einfach eingebaut werden, indem man jeweils zwei Löcher in den Rumpf bohrt und einen Schlauch dranklemmt und dazwischen eine Pumpe. Das reicht schon aus. Und man sieht die kleinen Löcher auch kaum.

Zum Vorschlag die Propeller nur zum Schein zu bewegen: Finde ich eine gute Idee! Ich schlage sogar vor, auch den Antrieb auf Wasserstrahlbasis zu machen, weil der jetzige Antrieb ist viel zu stark. [Das hängt einfach mit dem Verhältnis zwischen Gewicht und Volumen zusammen, was im Maßstab 1:87 natürlich 87-fach verfälscht wird]. Auf einem Modellweiher ist so ein Antrieb prima, aber in dem "relativ kleinen Becken" (sorry) und in Bezug auf die restliche Landschaft siehts einfach unrealistisch aus, wenn das Schiff sich zu schnell bewegt.



Für die eigentliche Regelung/Steuerung bedeudet das, man sollte das Schiff einfach als im Wasser treibende Masse ansehen und eine Regelung sorgt mit eintsprechend ausgelegter Steuerung nur dafür, dass die Sollposition möglichst wenig von der IST-Position abweicht. Im Rechner lässt sich das relativ einfach simulieren: Man denkt sich einen Kasten, der die groben Außenmaße des Schiffs darstellt. An dem Kasten kann man Kraft anlegen. Das wären die Seitenstrahlruder und das Vorwärts/Rückwärtsstrahlruder. Man kann nun genau messen: Wenn ich das Schiff mit dieser Kraft antreibe (ich lasse das vordere Seitenstrahlruder mit voller Kraft nach links laufen), wie bewegt es sich da unter idealen Bedingungen? Und man kann den Umkehrschluss machen: Wenn das Schiff sich so bewegt, wie müsste man die Ruder laufen lassen, damit die Bewegung fast sofort stoppt.

Damit lässt sich dann eine richtige Regelung programmieren, die auch sehr stabil laufen sollte. Denn ich kann mit den Seitenstrahlrudern auch bei Strömung das Schiff in der Lage halten, die es haben soll und insbesondere ist die Regelung viel einfacher, weil ich muss eine treibende Masse berechnen, das heißt sie hat eine Masse, einen Wasserwiederstand, zieht aufgrund der niedrigen Geschwindigkeit nur wenige Wirbel nach sich, und da die drei Antriebe stärker sind, wie jede Kraft, die auf das Modell einwirken könnte lässt sich die Lage und Position verhältnismäßig einfach kontrollieren.

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Beitrag von Harry » Montag 18. Juli 2005, 16:50

Moin ssilk,

es gibt im Forum einen Thread, der von mir angestossen wurde, und zwar zum Thema "was ist eine massstabsgerechte Geschwindigkeit".

Ein Ergebnis hat sie eigentlich nicht gebracht :wink:

Zu diesem Thema haben die Schiffsmodellbauer aber eine ziemlich konkrete Vorstellung, die in der "Froudschen Formel" oder so ähnlich zusammengefasst ist.

Dabei geht es darum, dass das Modell das gleiche Wellenbild erzeugt, wie das Original. Und dann sind sie deutlich schneller, als bei Deiner Umrechnung. Dann lassen sie sich auch noch gut steuern.

Aber insbesondere was Bug- und Heckstrahlruder angeht, stimme ich Dir zu. Wenn man beides hat, wird das Manövrieren einfacher.



Viele Grüsse
Harry

EDIT:
So, habe mich noch mal eben schlau gemacht.

Da ssilk alles an einer maßstäblichen Geschwindikeit fest macht hier das Ähnlichkeitsgesetz nach Froude bzw. Reech. Die leiten es her aus dem Bugwellensystem eines Schiffes:

Danach berechnet sich die (Modell)-geschwindigkeit wie folgt:

v = Wurzel(l/L) * V

V = Geschwindigkeit Vorbild
v = Geschwindigkeit Modell
L = Länge Vorbild
l = Länge Model

Viel mehr dazu in "Die Suche nach der günstigsten Schiffsform"; Deutsches Schiffahrtsmuseum, 1979

Muss eben jeder für sich selbst entscheiden, wie er eine Geschwindigkeit maßstäblich umrechnet.

Viele Grüsse
Harry

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Gerrit Braun
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Beitrag von Gerrit Braun » Montag 18. Juli 2005, 21:56

Hallo Ssilk,

Ein Schiff wird sich NICHT als Regelkreis steuern lassen, das ist so gut wie sicher. Ein Grund: Schlangenlinien entstehen! Will man diese vermeiden, dann muß auf eine bezogen auf die Realität optisch unrealistische Menge an Strahlruder Aktionen zurückgegriffen werden (Anmerkung: die wenigsten Schiffe haben in der Natur Heckstrahler).
Für das Regeln brauch man eine Leitlinie und hier liegt das Problem (das "Regeln" später ist mit ein paar anderen Tricks und einer anderen Vorgehensweise kein Problem).
Die Leitlinie muss dynamisch ermittelt werden und kann für das Anelgemanöver eigentlich gar nicht verwendet werden.
Das dynamischer Ermitteln einer Leitlinie und im Idealfall dieses bei jeder Ermittlung neuer Stellwerte stellt einen Hochleistungs PC vor enorme Probleme (mal abgesehen davon, dass selbst die Wissenschaft dieses für Schiffe noch nicht geschafft hat - besonders bei Anlege- und Ausweichmanövern). Die dynamische Ermittlung und anschliessende Glättung der Leitlinie, dann das Regeln der Antriebs- und Ruder-Stellwerte nach dieser, solange, bis eine neue Position ermittelt wird (ca. alle 350 ms), ist die Lösung für alle Probleme. Dessen bin ich mir nach über 1000 Stunden überlegen und Programmieren sicher. Jetzt muss das nur noch fertig-programmiert werden und der Rechner getunt werden.... :shock:
75000 Zeilen hat das Programm bis jetzt, ich schätze es werden ca. 150000. Wenn die technische Realisierung der Ortung steht (insgesammt etwa 200 Microcontroller mit 8 verscheidenen Softwareprogrammen), dann werde ich sehen, ob meine Vermutung stimmt, dass ab ca. 80000 Zeilen die Schiffe mit einfachen Manövern computergesteuert fahren werden.

Gerrit

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Beitrag von Harry » Dienstag 19. Juli 2005, 07:36

Moin Gerrit,

ich hatte mir nur mal kurze Zeit Gedanken gemacht, und bin dabei auf folgendes grundsätzliches Problem gestossen:

Es gibt für das Schiff keine Sollposition. Wenn es vom Kurs abweicht, dann muss eben ein neuer Kurs berechnet werden. Und das ist deutlich schwieriger, als ein Schiff nur dynamisch auf einer Stelle zu postionieren (dynamisch = per Propellerschub).

Das ist ja im Grunde das, was Du schreibst. Ich habe daher einen Riesenrespekt vor Eurer Leistung und wünsche Euch gutes Gelingen.

Viele Grüsse
Harry

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Beitrag von ssilk » Dienstag 19. Juli 2005, 15:04

Gerrit Braun hat geschrieben:Die Leitlinie muss dynamisch ermittelt werden und kann für das Anelgemanöver eigentlich gar nicht verwendet werden.
Das dynamischer Ermitteln einer Leitlinie und im Idealfall dieses bei jeder Ermittlung neuer Stellwerte stellt einen Hochleistungs PC vor enorme Probleme (mal abgesehen davon, dass selbst die Wissenschaft dieses für Schiffe noch nicht geschafft hat - besonders bei Anlege- und Ausweichmanövern). Die dynamische Ermittlung und anschliessende Glättung der Leitlinie, dann das Regeln der Antriebs- und Ruder-Stellwerte nach dieser, solange, bis eine neue Position ermittelt wird (ca. alle 350 ms), ist die Lösung für alle Probleme. Dessen bin ich mir nach über 1000 Stunden überlegen und Programmieren sicher. Jetzt muss das nur noch fertig-programmiert werden und der Rechner getunt werden.... :shock:
Ich sehe schon, du hast dir viel mehr Gedanken gemacht, wie ich. Ich dachte halt, es wäre sinnvoll das mal aus einer vereinfachten Sicht zu sehen. Ich wollte auch noch hinzufügen, dass die Steuerung sich halt wesentlich vereinfacht, dadurch weniger Rechenzeit benötigt und so weiter.

Das Schiff hat doch vorne und hinten einen Sensor. Daraus errechnet sich die Position und Lage des Schiffs. Richtig? Die Leitlinie wäre demnach: "Wie kommt das Schiff aus dieser Position und Lage in diese Position/Lage"? Das ganze funktioniert aber nur für einen Fahrbetrieb. Wenn man Anlegt/Manövriert geht das nicht mehr. Da muss man wohl ganz anders rechnen und da wird das Schiff wie ich schrieb zu einem schwimmenden Kork, der relativ tief im Wasser hängt und hier macht das mit den Seitenrudern Sinn. Ob realistisch oder nicht ist da meine ich zweitranging, hauptsache ist doch, dass es geht.



Und hier als Ausblick auf 2015:

Niedersachsen. Wie berichtet werden heute alle Lotsen im Nord-Ostseekanal durch die neue Software 'Cpt. Braun' ersetzt. Die Schiffartsdirektion und die verkehrenden Schiffe sind sich einig, dass dadurch die Sicherheit im Kanal erhöht wird.
"Die neue Software wird einfach in den Steuerrechner der Schiffe eingespielt und rechnet alle 300 Millisekunden einen neuen Kurs aus. Angeblich lassen sich die Schiffe damit bis auf wenige Zentimeter genau steuern."


In diesem Sinne...

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Beitrag von ssilk » Dienstag 19. Juli 2005, 15:21

Ich möchte noch anmerken, dass ich da wohl einen Bug in den Berechnungen drin hab. Ich schreibe ob, dass das Schiff 658503 mal anfälliger ist für Einflüsse. Das stimmt nur dann, wenn ich das Schiff auch genau so groß mache wie in Wirklichkeit. Liegt auf der Hand: Zwei identische Schiffe, eins wiegt 3000 Tonnen, das andere nur 30 Kilo. Das mit 30 Kilo wird bei einer leichten Windböe einfach davonsegeln.

In Wirklichkeit ist das Modell ja auch 87 mal kleiner. Also sind wir hier "nur" bei einem Faktor von 7569. Das ist realistisch.

In Folge muss ich den Satz auch verbessern:
"Ein Schiff in 1:87 fährt bei realistischer Geschwindigkeit nicht mehr geradeaus, da die Einflüsse die das verhindern 660000 mal stärker sind wie in Wirklichkeit. "
Das ändert sich eben auf ca. "7600 mal stärker".

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Beitrag von ssilk » Dienstag 19. Juli 2005, 15:29

Harry hat geschrieben:Zu diesem Thema haben die Schiffsmodellbauer aber eine ziemlich konkrete Vorstellung, die in der "Froudschen Formel" oder so ähnlich zusammengefasst ist.

Dabei geht es darum, dass das Modell das gleiche Wellenbild erzeugt, wie das Original. Und dann sind sie deutlich schneller, als bei Deiner Umrechnung. Dann lassen sie sich auch noch gut steuern.
Ja, wie ich das schrieb hab ich auch dran gedacht. Das passt, wenn Du sozusagen nur Modellschiffe hättest. Aber haben wir nicht. Wir haben auch Züge, wir haben Häuser als Größenvergleich, und so weiter. Es ist halt einfach unrealistisch, wenn das Schiff fast so schnell wie ein Zug fährt. Drum geht das nicht. (Finde ich! Aber ich entscheide das ja nicht.)

Drum kam ich eben drauf, dass die Schiffe sehr langsam fahren und die Hydrodynamik dann auch wesentlich geringer ist.
Aber insbesondere was Bug- und Heckstrahlruder angeht, stimme ich Dir zu. Wenn man beides hat, wird das Manövrieren einfacher.
Ja, wesentlich sogar. Ich hab mal so eine Fähre gesteuert, über 2 Meter lang, man kann damit eben richtig schöne Anlegemanöver machen, oder das drehen auf der Stelle, was mit nur einem Bugstrahlruder schon schwer genug ist.

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Beitrag von Harry » Dienstag 19. Juli 2005, 15:51

ssilk hat geschrieben:Ich hab mal so eine Fähre gesteuert, über 2 Meter lang, man kann damit eben richtig schöne Anlegemanöver machen, oder das drehen auf der Stelle, was mit nur einem Bugstrahlruder schon schwer genug ist.
Jo, stimme ich Dir zu. Habe auch einige RC-Schiffe in Betrieb (siehe http://www.nwn.de/mikromodell )

Hast natürlich recht mit dem Gedanken, dass die Schiffe deutlich langsamer sein sollten als die Züge.


Viele Grüsse
Harry

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Beitrag von Flo K (der erste) » Montag 25. Juli 2005, 03:06

ssilk hat geschrieben:Niedersachsen. Wie berichtet werden heute alle Lotsen im Nord-Ostseekanal durch die neue Software 'Cpt. Braun' ersetzt.
Sehr gute Idee, aber seit wann ist denn der Nord-Ostsee-Kanal in Niedersachsen :?: :?: :?:

Oder hat sich durch die globale Klimaerwärmung die Landesgrenze zwischen Niedersachsen und Schleswig-Holstein bis zum Jahre 2015 so weit nach Norden verschoben :?: :roll: :wink:

Flo

... der immer mal wieder gerne in einem Atlas liest... :wink:
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Beitrag von ssilk » Dienstag 26. Juli 2005, 14:26

Blblbl... wie komm ich auf Niedersachsen?! Ich glaub da war was im Fernsehen über Niedersachsen.

SMF

Schiffsschraube

Beitrag von SMF » Dienstag 19. September 2006, 21:37

Hallo Zusammen,

Bei einem von vielen Berichten über das MILUWA, welche ich
gesehen hatte, erklährte Gerrit, daß die Schiffe nicht genau geradeaus
fahren, bedingt durch die Drehbewegung der Schiffsschraube.

Nun bin ich beim Surfen im WWW auf folgende Seite gestoßen:
luftpiraten.de/glos_g00.html
hier bitte herunterscrollen bis zum "Gegenlaufpropeller".

Da man die Schiffschrauben durch die Glasscheiben sehen kann,
kann man ja die zweite Schraube aus Plexiglas herstellen.
Kleiner pos. Nebeneffekt:Die Drehzahl der Schiffsschraube kann
reduziert werden!


Zu vorbildgerechten Wellenbewegungen auch noch ein Gedanke:
Im Physikuntericht hat uns unser Lehrer versch. Wellenarten
demonstriert.
Hierzu nahm er einen Glasbehälter, in welchem sich Wasser befand.
Nun hielt er z.B. einen Draht in die Flüssigkeit, welcher am anderen
Ende an einem best. Gerät (wie war bloß der Name???)verbunden war.
Der Draht übertrug nun Schwingungen vom Gerät auf die Wasseroberfläche.
Je nach Einstellung des Gerätes konnte man in best. Bereichen sogar
die Höhe der Wellen bestimmen, sowie die Geschwindigkeit, mit der sie
über die Oberfläche glitten.
Mir ist speziell dieses Experiment in Erinnerung geblieben, da man,
so vermute ich bis heute, so "vorbildgetreue Wellen" simulieren könnte.
In wieweit man nun Bugwellen an Schiffen simulieren kann, müßte
man experimentell klähren, indem man z.B. Teile des Rumpfes
vibrieren läßt, oder Teile aus Pexiglas, welche mit Abstandhaltern
(die ja auch dann die Vibrationen vom Vibrationsaggregat, nicht Vibra...,
im Schiffsrumpf nach außen an die "Wellenmacher" übertragen)
um den Schiffsrumpf montiert werden.


@ ssilk:
Zum Thema vorbildgetreues Gewicht bei Modellen habe ich mir auch
bereits Gedanken gemacht, aber mehr im Bereich Modellbahn.
Somit werde ich mich hierzu in den dafür bestimmten Bereichen äußern!

MfG Dirk

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Beitrag von Jettaheizer » Dienstag 19. September 2006, 22:16

Hallo Dirk,

der Gegenlaufpropeller hat einen entscheidenden Nachteil. Durch die Hohlwelle und das unvermeidliche Getriebe ist dieser Antrieb wesentlich störanfälliger und warungsintensiver als zwei separate Direktantriebe mit gegenläufigen Schrauben. Und das ist leider kontraproduktiv bei Dauerbetrieb.

Gruß,
Franz
Sei einfach Du selbst!

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Beitrag von Yankee-Mike » Mittwoch 20. September 2006, 19:00

Reicht es nicht, wenn man im Inneren des Schiffes irgendwas gegenläufig drehendes einbaut? Einfach nur um den Impuls auszugleichen, den eine einfache Schraube hätte?
ILST 15 - BRE/PHX

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Beitrag von Harry » Mittwoch 20. September 2006, 19:52

Nein. Der Radeffekt beruht auf einer Wechselwirkung zwischen Wasser und Propeller. Eine genaue Erklärung habe ich dazu noch nicht gefunden. Ein wenig darüber steht in der Modellbau-Wiki:

http://www.modellbau-wiki.de/wiki/Radeffekt

Wohlgemerkt: dies ist nur eine Kopie aus der Wikipedia. Und dort habe ich schon einige Artikel gefunden, die sachlich nicht ganz richtig sind. Also ist die Erklärung des Radeffektes möglicherweise zu hinterfragen.

Viele Grüße
Harry

SMF

...Was soll da störanfällig und Wartungsintensiv sein????

Beitrag von SMF » Mittwoch 20. September 2006, 20:17

Bild


Ich hab mir mal die Mühe gemacht, solch einen Antrieb schematisch darzustellen.
Hier als Reibradantrieb dargestellt, währe auch eine Variante mit entsprechenden
Zahnrädern denkbar!
Die zweite Schiffsschraube habe ich etwas heller mit Umrißlinien
dargestellt, sie soll aus Plexiglas bestehen und unter Wasser
nahezu unsichtbar sein!

MfG Dirk

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Re: ...Was soll da störanfällig und Wartungsintensiv sein???

Beitrag von Harry » Mittwoch 20. September 2006, 20:44

SMF hat geschrieben:Was soll da störanfällig und Wartungsintensiv sein???
Die Lagerung? Die Wasserdichtigkeit? Das Getriebe? Eines habe ich über das MiWuLa gelernt: der Dauerbetrieb stellt Anforderungen an den Modellbau, denen man im ersten Wurf selten gerecht wird.

Viele Grüße
Harry

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Beitrag von Jettaheizer » Mittwoch 20. September 2006, 21:15

Hallo Dirk,

deine Idee und deine Skizze in Ehren, aber so einfach wie Du es darstellst, ist es leider nicht.

1.: Reibrad fällt schonmal von vornherein aus. Ein Metall-Getriebe ist unvermeidlich für den Dauerbetrieb. Aber auch das unterliegt einem natürlichen Verschleiß, über kurz oder lang sind die Zahnflanken "abgefressen" und ein Austausch vonnöten.

2.: die Wellen müssen mindestens doppelt ineinander kugelgelagert sein, wobei nicht zu vergessen ist, daß der Drehzahlunterschied zwischen innerer und äußerer Welle doppelt so groß ist wie die Absolutdrehzahl der Schrauben. Das bedeutet mehr Wärmeentwicklung und somit erhöhten Verschleiß.

3.: die Welle muß gelagert werden, und zwar in einem Stevenrohr, das ebenfalls Kugellager besitzen muß.

4.: durch die Lagerung wird die gesamte Mechanik zu dick für ein maßstäbliches Modell. Rechnen wir mal optimistisch mit 3mm Innenwelle plus KuLags 7x3x2 plus 7/8mm Hohlwelle plus KuLags 12x8x3 plus Stevenrohr 13/12mm, dann hast Du im günstigsten Fall eine Konstruktion mit 13mm Außendurchmesser. Da die KuLags aber robust genug für Dauereinsatz und gleichzeitig auch noch abgedichtet sein müssen, wirst Du größere nehmen müssen. Ich denke mal, 20-22mm Außendurchmesser des Stevenrohrs sind da schon realistischer. Und die sind nicht mehr Scale.

5.: es wird nur ein Motor für zwei Schrauben verwendet. Also muß dieser größer ausgelegt sein als zwei Einzelmotoren. Hier müßte man erst einmal empirisch ermitteln, welcher Motor für diese Aufgabe geeignet ist, während es Direktantriebe in allen möglichen Auslegungen (Mini-Boot bis Schlachtschiff, Highspeed bis Sonntagsausflug) fertig konfektioniert und optimal aufeinander abgestimmt zu bekommen sind. Mir ist jedoch momentan kein Hersteller bekannt, der einen Gegenlauf-Schraubenantrieb anbietet.

6.: Man kann nicht auf Standart Schiffschrauben zurückgreifen, die Schrauben (zumindest die, die auf der Hohlwelle sitzen) müssen in Eigenregie angefertigt werden. Bei Propellern allgemein immer eine Sache, die nur Profis machen sollten, da es sich hier um schnell drehende Teile handelt, die hohen Belastungen standhalten müssen.

Wenn Gegenlaufpropeller nicht soviele Nachteile hätten, würden sie in der bemannten Schiff- und Luftfahrt sicherlich stärker eingesetzt. Meines Wissens nach gibt es Gegenlaufprops nur noch beim Reno-Race im verstärkten Einsatz, weil sie dort bei den extrem hohen Leistungen der Maschinen eindeutig besser Strömungseigenschaften haben als ein Einzelpropeller und außerdem der Propellerdurchmesser im erträglichen Rahmen gehalten werden kann. Sonst könnte man die Leistung der Motoren überhaupt nicht komplett nutzen. Allerdings ist dies auch kein Dauerbetrieb, sondern ein Reno-Racer wird gewöhnlich nach jedem Wettbewerb fast komplett zerlegt.

Gruß,
Franz
Sei einfach Du selbst!

SMF

Beitrag von SMF » Mittwoch 20. September 2006, 21:40

Wenn man den Antrieb der Plexiglasschiffsschraube einfach wegläßt und
sie durch den Sog der eigentlichen Schiffsschraube antreibt.
So würde sie sich trotzdem entgegengesetzt drehen, aber ob
der Effekt der selbe währe?
Vielleicht muß sie anders dimensioniert werden, um die Kräfte
der eigentlichen Schiffsschraube auszugleichen?
So währe es keine "Gegenschiffsschraube", sondern eine
"Ausgleichsschiffsschraube".


MfG Dirk

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Peter Müller
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Beitrag von Peter Müller » Donnerstag 21. September 2006, 00:20

Vielleicht Gerrit mal fragen, warum die Idee mit den gegenläufigen Schrauben nicht weiterverfolgt wurde:
Die gegenläufigen Schrauben auf einer Welle sind eigentlich das Optimum
Gefunden im Beitrag 90686 vom 20.10.2005, zusammen mit weiteren Beiträgen zu diesem Thema.

Mir fällt im Moment kein Schiff ein, das gegenläufige Schiffsschrauben hat. Flugzeuge mit gegenläufigen Propellern gibt sehr wohl, wobei aerodynamisch gilt: optimal ist ein Propeller mit nur einem Blatt. Geht aber nicht aus physikalischen Gründen. Alles andere sind Kompromisse. Wenn fürchterlich viel Leistung zur Verfügung steht, werden gegenläufige Propeller eingebaut, um die Asymetrien auszugleichen.

Ein Propeller erzeugt nur im Reiseflug symetrischen Schub. Sobald ein Flugzeug langsamer fliegt, steigt am absteigenden Blatt der Schub und am aufsteigenden Blatt nimmt er ab. Zu diesem asymetrischen Schub kommen die Präzession, das Drehmoment und der Korkenziehereffekt.
Grüße, Peter

In der nächsten Legislaturperiode braucht Deutschland einen Verbraucherschutzverkehrsminister

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genius
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Beitrag von genius » Donnerstag 21. September 2006, 01:45

SMF hat geschrieben:Wenn man den Antrieb der Plexiglasschiffsschraube einfach wegläßt und
sie durch den Sog der eigentlichen Schiffsschraube antreibt.
[...]
So währe es keine "Gegenschiffsschraube", sondern eine
"Ausgleichsschiffsschraube".

Nennt sich Grimm'sches Leitrad. Von der Effizienz her wunderbar, einziger Haken war die Lagerung des Rades hinter dem eigentlichen Propeller: Nach der Reise über den Atlantik war die Zusatzschraube weg...

Ähnlich verhält es sich mit Doppelpropelleranlagen nach dem Hohlwellen Prinzip: Die Lager sind anscheinend das große Problem. Erfolgreiche Ausnahme: Volvo Duoprop, die funktionieren seit Jahrzehnten hervorragend.

genius

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