Düsenpropeller

Zum Antrieb des Propellers werden Dynamometer von Kempf & Remmers eingesetzt. Die Kräfte an der Düse werden mit Ein- und Mehrkomponentenwaagen von Kempf &  Remmers gemessen, die mit den Dynamometern gekoppelt werden.

Gegenlaufpropeller

Für Freifahrt- und Propulsionsversuche verfügt die SVA über das Gegenlaufdynamometer R40 von Kempf &  Remmers. Freifahrtversuche mit Gegenlaufpropellern können auch über die Kopplung der Dynamometer H29 und H39 in der Schlepprinne durchgeführt werden.

Der Kavitationstunnel K15A wurde unter dem Aspekt der Untersuchung von Gegenlaufpropellern mit den Dynamometern J25 und H36 von Kempf & Remmers ausgerüstet. Die Dynamometer können so in der Messtrecke angeordnet werden, dass Messungen mit Gegenlaufpropellern bei verschiedenen Abständen möglich sind.

Ruderpropeller (Thruster) und Podded Drives

Modellversuche mit schwenkbaren Ruderpropellern (Thruster) und Podded Drives sind ein Schwerpunkt der Arbeit der SVA. Zur Realisierung der Messaufgaben bei den Freifahrt-, Kavitations-, Propulsions- und Manövrierversuchen wurden verschiedene Antriebs- und Messsysteme in der SVA entwickelt. Die Systemkräfte der Thruster und Podded Drive werden mit 3- oder 6-Komponentenwaagen gemessen.

Der Antrieb der Propeller und die Messung der Kräfte und Momente am Propeller erfolgt mit SVA-Thrusterdynamometern. Thrusterdynamometer sind in der SVA für Versuche mit Thrustern oder Podded Drives mit Zug-, Druck-, Twin- und Gegenlaufpropellern verfügbar.

Themenbezogene Referenzen/Forschungsthemen

[1] Gutsche, F.: Düsenpropeller in Theorie und Experiment, Jahrbuch der STG, Bd.53, 1959
[2] Schroeder, G.: Wirkungsgrad von Düsenpropellern mit unterschiedlicher Düsen- und Propellerform, Schiffbautechnik, 1967
[3] Heinke, H.-J.; Philipp, O.: Development of a skew blade shape for ducted controllable pitch propeller systems, Proceedings, PROPCAV’95, Newcastle, 1995
[4] Schulze, R.; Manke, H.: Propellersysteme mit Ostdüsen“, HANSA, 137, 2, 2000
[5] Schmidt, D.: Propulsionsuntersuchungen mit Einzelpropeller und Gegenlaufpropeller am Modell eines Containerschiffes, Schiffbauforschung 14 1/2/1975
[6] Heinke, H.-J.: Azimuthing propulsion – Experiences of SVA, 6. SVA – Forum „Azimuthing Propulsion – new challenges and chances“, Potsdam, 1998, Schiffbauforschung, 38. Jahrgang (1999) Heft Nr. 1
[7] Kaul, S.; Heinke, H.-J.; Abdel-Maksoud, M.: Hydrodynamische Optimierung von Podded Drives und aktuelle Anwendungen in der Großausführung, 54. Sitzung des FA „Schiffshydrodynamik“ der STG, Hamburg, September 2000
[8] Heinke, H.-J.: Investigations about the forces and moments at podded drives, First International Conference on Technological Advances in Podded Propulsion, Newcastle, UK, April 2004
[9] Heinke, H.-J.: Hydrodynamische Untersuchungen für einen Podded Drive mit HTS-Synchronmaschine, Statustagung Schifffahrt und Meerestechnik, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, 03. Dezember 2009, Rostock-Warnemünde

Geschwindigkeitsfelder können annähernd punktförmig mit großer Genauigkeit und hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung mittels eines LDV Systems vermessen werden. Lasermessungen werden seit 1985 routinemäßig in der SVA durchgeführt. Zur Anwendung kommen Kompaktsonden mit integrierten Festkörperlaser (PowerSight Sonde der Firma TSI). Die Sonden sind transportabel und flexibel einsetzbar. Am Kavitationstunnel  wird überwiegend ein 2D LDV eingesetzt, in der Schlepprinne und für mobile Aufgaben vorrangig ein 1D System. Beide Kompaktsonden lassen sich zu einem 3D Messsystem kombinieren. Ist ein Tauchen der Sonde ins Wasser notwendig, kann über Lichtleitfasern eine wasserdichte 2D Sonde (83 mm Durchmesser) an das Lasermodul angekoppelt werden.
 

Die SVA Potsdam betreibt den Kavitationstunnel K15A von Kempf & Remmers. Es stehen zwei Messtrecken zur Verfügung. Die Länge zwischen den beiden vertikalen Teilen des Kavitationstunnels beträgt 12 m, die Höhe zwischen den horizontalen Teilen 7 m. Der Impeller des Kavitationstunnels wird durch einen 100 kW Gleichstrommotor angetrieben.Der Kavitationstunnel verfügt über die Dynamometer J25 und H36. Beide Dynamometer können allein oder zusammen betrieben werden, so dass Versuche mit Gegenlauf- und/oder Tandempropellern durchgeführt werden können. Zusätzlich stehen die wasser- und druckdichten Innenantriebsdynamometer vom Typ R45 für spezielle Versuche (z.B. überlappende Propeller) zur Verfügung.

Die Geschwindigkeit in der Messstrecke des Kavitationstunnels wird aus der Druckdifferenz vor und hinter der Düse bestimmt (Prinzip der Venturidüse). Der Druck in der Messstrecke sowie der atmosphärische Druck werden ebenfalls mit Drucksensoren bestimmt.

Für die Messung von Kräften an Profilen, Tragflügeln, Düsen und Rudern stehen die Waagen R37 und R35X zur Verfügung. Örtliche Geschwindigkeiten werden standardmäßig mit einem Laser (Powersight LDV (TSI)) gemessen. Für die Messung von Geschwindigkeitsfeldern kann auch ein PIV-Messsystem von TSI eingesetzt werden.

In der kleinen Messtrecke werden überwiegend Kavitationsversuche mit Propellern für schnelle Schiffe und Sonderversuche, wie Messungen an Profilen und Tragflügeln, Geschwindigkeitsmessungen mit LDV oder PIV, Erosionsversuche sowie Kalibrierungen von Geschwindigkeitsmesssystemen durchgeführt.

Die Untersuchung des Kavitationsverhaltens des Propellers im Nachstromfeld des Schiffes und die Messung der propellerinduzierten Druckschwankungen erfolgen in der großen Messstrecke des Kavitationstunnels. Die Simulation des Nachstromfeldes, berechnet für die Reynoldszahl der Großausführung, erfolgt in der SVA mit einem Dummymodell und zusätzlichen Sieben [1], [2], [3], [4]. Im Dummymodell ist das Dynamometer H36 integriert. Die Dummymodelle sind bis zu 2.60 m lang und im Hinterschiffsbereich dem Schiff geometrisch ähnlich. Oberhalb des Propellers werden im Dummymodell Drucksensoren angeordnet. Mit dem Dummymodell und Zusatzsieben wird in der SVA standardmäßig das mit CFD-Verfahren berechnete Nachstromfeld der Großausführung simuliert.

Für die Untersuchung des Kavitationsverhaltens von Thrustern und Podded Drives, sowie von Voith-Schneider-Propellern oder Ruderdüsen wurden spezielle Messsysteme entwickelt. Das gleiche gilt für Kraft-und Momentenmessungen am Einzelflügel von Verstellpropellern bei Kavitationsähnlichkeit.

Lesen Sie hier mehr über die verschiedenen Versuche und Objekte im Kavitationstunnel.