Klar


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Geschrieben von Werner am 05. Januar 2014 09:06:24:

Als Antwort auf: schnüf.. geschrieben von Hanomedes am 04. Januar 2014 19:45:22:

Jepp,

kein Problem mit der Vorstellung. Mir ist aber nicht klar, was das Ruder in dem Moment macht. Immerhin drückt Wasser von hinten auf das Schiff - es wird also an den Bordwänden von hinten nach vorn umspült, während die Unterströmung in die andere Richtung zieht (nach Deiner Theorie). Im Regelfall bedeutet das, daß das Schiff unsteuerbar wird und sich beginnt zu drehen. Schiffe auf dem Rhein, die bei Talfahrt plötzlich Maschinenschaden hatten, sind dieser Sache schon zum Opfer gefallen, wenn der Fahrer versucht hat, vorsichtig im Seitenbereich zu drehen und zu ankern. Im Effekt läuft das Schiff seitlich ins Ufer und dreht sich herum. Mit etwas Glück kommt es wieder frei und kann rasch geankert werden. Dann hört man davon nichts. Wenn es aber blöd kommt, geht das bis zum Unkippen des Frachters, weil der Rumpfs seitlich auf Grund sitzt und das Wasser quer dazu strömt.

In solchen Strömungen gibt es keine laminare Kernströmung. Das ist völlig falscher Ansatz! Genau dieser Bereich ist am stärksten durch ungerichtete Wirbel gekennzeichnet. Wie stellst Du Dir vor, daß ein laminares Wasserpaket friedlich stromab treiben könne? Das ist überhaupt nicht möglich! Die Wasserüberfläche müßte dann ein Spiegel sein mit schräg gestellter Oberfläche gemäßt dem Flußgefälle.

Die Hangabtriebskräfte wirken, wie bereits ausgeführt, im Kern nicht so stark, weil die Gravitation weniger Masse anzieht. Genau deshalb kann dieser Teil der Strömung auch nicht mehr so stark stromab ausgerichtet werden. Das kann man nicht mit einem Sturzhelm, der sich durch ruhende Luft bewegt, vergleichen. An diesem gedachten Wasserpaket zerren Scherkräfte in Richtung Flußgrund/Ufer, die das Paket auflösen bzw. durchwirbeln.

Die Wirbel sind am Ufer und im Grundbereich besonders deutlich, weil dort die stärkste Scherkräfte auftreten, aber durch den Austausch kinetischer Energie "verbraucht" der innere Teil der Strömung die potentielle Energie, die der Fluß mit seinem Gefälle abbaut.

In der Meteorologie ist das ähnlich, deshalb haben wir ja auch bei Wind so einen guten Luftaustausch. Die turbulente Strömung reicht mitunter bis mehrere Kilometer in die Atmosphäre hinauf. Sie bekommt allerdings im Gegensatz zum Wasser eines Flusses einen starken Dämpfer durch die die Dichteunterschiede.

Im übrigen muß man auch zwischen verwirbelter Strömung und turbulenter Strömung unterscheiden. Man kann auch laminare Strömung durch Einbauten verwirbeln. Die Wirbel sind dann sehr groß im Gegensatz zu den kleineren Wirbeln einer turbulenten Strömung. Im Randbereich von Flüssen liegt meist beides vor.

Die Energie, die im Wasser abgebaut werden muß, läßt sich ganz einfach mit der potentiellen Energie berechnen. Wir haben mal aus Spaß die theoretische Temperaturzunahme für eine betrachtete Strecke ausgerechnet.

Der Energiesatz muß immer erfüllt sein. Wenn sich nun ein harter Bootskörper nicht zum Verwirbeln eignet, muß die vorhandene Energie zwingend an seinem Form- und Reibungswiderstand abgebaut werden. Und das geht nur bei Relativbewegung zum Wasser.

Zugegeben, diese Erklärung reicht dem Physiker und ist für uns Maschinenbauer wenig anschaulich. Ich arbeite dran, es noch zu verplastischen. Vielleicht fällt mir noch was ein.

Gruß und schönen Sonntag

Werner

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