Form und Berechnung : was, warum, wie.

[harold]

Soweit mal zur Theorie ... und jetzt geht´s ans Praktische, zumindest, was die Beobachtung betrifft.

Yamato bei etwa 24.5kn liefert (nach unserer Berechnung) das unten gezeigte Wellenmuster:
grün – Bugwelle
hellblau – Wulstwelle
hellgrün – Schulterwelle;



daraus resultierend die Überlagerung dieser Wellen, blau gesondert herausgezeichnet.

Zum Vergleich: Foto von den Erprobungsfahrten Ende 1941.

[harold]

Und nun Yamatos Wellen von oben:

nach dem eben gezeigten Wellenmuster die Maxima / Minima, die an der Oberfläche sichtbar sein sollten ... blau dick: max, blau dünn: min.
Das Wellenschema für – auch diesmal - 24.5 kn; fast identisch.



...ein seltsamer Zufall, dass sowohl eines der letzten wie auch eines der ersten bekannten Bilder dieses Schiffes sie in beinahe gleicher Geschwindigkeit zeigen... –auf was einen die Hydrodynamik so alles bringt...

Das Foto ist (wie auch das obige) aus Garzke/Dulin; nur hier der besseren Vergleichsmöglichkeit halber seitenverkehrt.
Aufnahmedatum: 7. 4. 45; ca 1310; vermutlich zu Beginn zweiten Angriffswelle – denn noch macht sie beachtliche Geschwindigkeit (dh. die Aufnahme ist vor den fatalen Treffern an Bb), und die Schlagseite ist noch nicht sichtbar.
70 Minuten später gibt es die Yamato nicht mehr.-

[harold]

So, -das war´s bald mal für´s erste.

Begonnen hat diese kleine Artikelserie ja mit

---"Die Fragen, die wir zu lösen haben werden, sind u.a.:

- welche Form hat ein Rumpf (und was bedeutet das für das Verhalten im Wasser)?
- wie verteilen sich die Gewichte darauf (und WO können sie überhaupt sein)?
- was ist die logische Form der inneren Unterteilung (und welchen Funktionen dient sie)?
- kann man aus einer Rumpfform auf andere Parameter, zB ökonomische Geschwindigkeiten, Seetüchtigkeit, Trimm bei verschiedenen Geschwindigkeiten etc. schließen; wie weit ist das beim Entwurf zu berücksichtigen?"---

Sollten wir - obwohl noch vieles-vieles offen ist (Schlingerkiele als "Strömungszäune", zB) die Fragen 1 und 4  so langsam, langsam mal verlassen ...

...mir schwebt da eine "Form&Berechnung II" gemeinsam mit anderen Technikinteressierten vor, in der es nur um Gewichtsverteilungen, innere Unterteilung, Strukturen und deren Anforderungen an den Rumpf etc geht.

Wenn´s zum Bisherigen nun Fragen, Verständnisprobleme und harsche Kritiken gibt, bitte immer mal hier rein damit ...
(auch mir fallen noch so einige Dinge ein dazu-)

... aber der Übersichtlichkeit halber würde ich sagen, zu allen anderen Aspekten in Bälde n neuer thread.

Ciao,
Harold

[wer]

@harold:
Was passiert denn deiner Meinung nach, wenn eine "unterseeische" Druckwelle die Oberfläche erreicht?
Was macht der Wasserspiegel dann Wink ?
Nach meiner Meinung erhöht sich der Wellengang,oder?

gruß

Christian

[harold]

...lies & guck mal fünf Posts weiter oben ...
Harold

[harold]

So, und jetzt der Nachtisch:
Longitudinalwellen (Druckwellen innerhalb des Mediums Wasser) unterm Schiff.

Dazu wieder eine Umzeichnung des Spantrisses auf ,,Haut", gleichfarbige Flächen verbinden gleiche Krümmungen der Spanten.
So, als würde ich den Rumpf mit einem Kartoffelschäler aus Wachs herausschnitzen.

In der Ansicht über Heck wird nun die Schulterausbildung eher sichtbar als in der über Bug...

[harold]

Hier nun ausschließlich die Longitudinalwellen unter Wasser.

Die Verdichtungen sind durch engere oder weitere Strichlagen angedeutet (dreidimensional wäre schön... aber für die Grafik zu verwirrend –hab´s ausprobiert... also hier die Druckunterschiede nur horizontal eingezeichnet)



Blau : Bugwulst
Grün : Schulter
Rot : der DruckVERLUST vor der Schulter (durch den stark eingezogenen Boden)

Alle drei Systeme interferieren nun auf ca 180m Länge unter dem größtenteils über 30m breiten Rumpfboden ... die Druckmaxima/-minima bauen sich rautenförmig (wie ein Schottenkaro) auf.

Die Wirkung der Wulstwelle und auch teilweise die der Schulterwelle wird durch den Schlingerkiel lateral zwischen Boden und Bordwand begrenzt –
- im Prinzip können sich diese Druckunterschiede ausgleichen, jedoch nicht nahe an der Bordwand.
Das heißt, für die jeweiligen Auftriebsverhältnisse bleiben sie neutral.

Der Ausdruck ,,Schlingerkiel" ist insoferne irreführend, als diese über 100+ m ausgezogene Seitenflosse nicht nur Widerstände gegen ein Rollen des Schiffes setzt, sondern ebenso wichtig ist in der Funktion als ,,Strömungs-Grenzzaun" (vergleichbare Konstruktionen gibt es im Tragflächenbau von Flugzeugen).

Die entstehenden Druckverhältnisse sind hier für EINEN Längsschnitt (nämlich in Kielebene) schematisch eingezeichnet, alles oberhalb der Mittellinie ist ,,Druck", alles darunter ,,Sog" oder Unterdruck.
Nach achtern zu verringern sich die Amplituden jeweils ... gegen Beginn der Aufkimmung des Achterschiffes sind sie bereits recht gering.

Dort liefert die starke Einziehung des Bodens und die recht abrupt flacher werdende Spantgeometrie einen neuerlichen ,,Sog" (=Druckabfall) ... damit dieser jeseitig begrenzt bleibt, gibt es einen neuen ,,Grenzzaun", nämlich die Kielflosse.

Hier fehlt in der Zeichnung was : Wellen, Wellenböcke; und natürlich die Schrauben.

Aber zu diesen (und was sie für die Druck- und Anströmverhältnisse bedeuten) bei Gelegenheit mehr.

[harold]

Hier nun –seeehr schematisch!- die Anströmverhältnisse am Heck.

Durch den Einzug der Spanten vor den Wellen wird ein Unterdruck erzeugt; achtern der Schrauben entsteht der Überdruck des Schraubenstroms.



Der Verlauf ,,idealer" laminarer Strömungsbahnen ist hier dunkelblau eingezeichnet, die hellere Farbe der Verwirbelung bedeutet die (durch Sauerstoff-Freisetzung) geringere Dichte des Schraubenstroms; die sich über die Oberfläche hinaus wölbende Hecksee ist an der hellblauen Fläche der CWL angedeutet.

Durch Schraubenstrom und angelenkte Strömung entsteht beiderseits des Ruderblattes ein Unterdruck; wird das Ruder (zB) nach Bb ausgelenkt, steigt der Unterdruck an Stb und verringert sich an Bb.
Anders, als wie man sich das landläufig so vorstellt, ist ein Ruder also hauptsächlich ein Druckregulator, der durch ,,Sog" (=Unterdruck) wirkt.  

---
Zu den strömungstechnischen Zeichnungen und Anmerkungen meine (nun hoffentlich nicht verwirrende!) Quellenangabe:
Coats, Callum: "Living energies. Victor Schauberger´s brilliant work with natural energies",
Gateway books, 1996.
Darin hauptsächlich die Kapitel über Holzschwemmanlagen, Forellen und Flussregulierung.  
(jaja, genau dér Schauberger...).

[harold]

...vermutlich war dieser thread -aufgrund der verschwundenen Illustrationen- für so manchen unserer "neuen" Besucher bestenfalls frustrierend!

Inzwischen hab ich sämtliche verschwundenen Bilder in "Form und Berchnung" neu eingebunden, so dass vielleicht der eine oder andre sich durch diese paar Seiten durchliest, ohne das große Kopfkratzen zu kriegen.

Die organische Fortsetzung ist natürlich im "X"-entwwurf-thread; aber wenn zu dem hier kurz Angesprochenem noch Fragen offen sind, bitte HIER rein damit.

Ich hoffe nur, ich kann sie auch beantworten!

Harold