Bugwellen als Anzeige für Wassertiefe

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#1

Hallo,
ich hab mal gesehen, dass die Bugwellen anzeigen können wie tief das Wasser unter einem Schiff noch ist.
Wenn sie eng anliegend sind, dann ist genug Wasser darunter.
Geht die Bugwelle weit nach draußen und in die Breite und rollt so mit dem Schiff, dann sollte man die Geschwindigkeit drosseln, weil dann nicht mehr genügend Wasser unter dem Schiff ist.
Ich denke mal, dass man bei geringerer Fahrt weniger Wasser verdrängt und dann halt mehr Wasser da ist, das für den nötigen Auftrieb sorgt.

Meine Frage ist jetzt, warum denn die Bugwellen einmal so nach außen gehen und einmal eng anliegen. Woher kommt das Verhalten und wie kann man sich das erklären.

Danke
Tim

#2

Hallo, Tim!

Ich versuche das mal langsam aufzudröseln.

Hallo,
ich hab mal gesehen, dass die Bugwellen anzeigen können wie
tief das Wasser unter einem Schiff noch ist.
Wenn sie eng anliegend sind, dann ist genug Wasser darunter.
Geht die Bugwelle weit nach draußen und in die Breite und
rollt so mit dem Schiff, dann sollte man die Geschwindigkeit
drosseln, weil dann nicht mehr genügend Wasser unter dem
Schiff ist.

Also in Bezug auf BUGwelle habe ich das noch nicht gehört, wohl aber
auf die HECKwelle. Wo hast du das gesehen?

Ich denke mal, dass man bei geringerer Fahrt weniger Wasser
verdrängt und dann halt mehr Wasser da ist, das für den
nötigen Auftrieb sorgt.

Nein. Ein Schiff verdrängt bei weniger Fahrt nicht weniger Wasser.
Höchstens beim Stampfen in schwerer See verdrängt es kurzzeitig mehr
Wasser, woaufhin es ja auch wieder emporgehoben wird, aber darum
gehts hier nicht. Worauf du hinauswillst, das nennt man „Squat-
Effekt“: Wenn die Wassertiefe unter dem Kiel abnimmt, entsteht
zwischen Rumpf und Grund sowas wie eine Düse, durch die das Wasser
strömt. Da das Wasser ähnlich die bei einer Tragfläche ja um den
Körper herumströmen und dabei einen „Umweg“ nehmen muss, tut es dies
mit einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit. Der Propeller am Heck
des Schiffes, der das Wasser unter dem Kiel wegsaugt, verstärkt
diesen Effekt noch. Nun gab es einen Herrn Bernoulli, der
herausgefunden hat, dass bei einem Anstieg des dynamischen
Wasserdruckes (=erhöhte Fließgeschwindigkeit) der statische
Wasserdruck (=Wassersäule) abnimmt oder einfach: ein Anstieg der
Fließgeschwindigkeit bewirkt ein Absinken der Wassersäule, das Schiff
„saugt“ sich besonders in Flachen Gewässern am Grund fest, verliert
rasant an Geschindigkeit, und - jetzt kommts - die Heckwelle beginnt
in der Dir beschriebenen Form auszuscheren und das Heck zu überholen.
Es mag sein, dass die Bugwelle desgleichen tut, die Heckwelle aber
tut es gaz sicher. Wer bis jetzt noch nicht reduziert hat, sollte das
mal schleunigst tun. :smile:

Hoffe, das half ein bisschen.
Marinero

#3

–ich hab mal gesehen, dass die Bugwellen anzeigen können wie tief
das Wasser unter einem Schiff noch ist.–

Wo hast Du das denn gesehen?
Kein Schiffsführer würde die Bugwellen als Mass für für diesen
wichtigen Wert nehmen. Am Bug ablesen, wieviel Wasser das Schiff
noch hat, würde bedeuten, es ist zu spät, wenn er zu geringen Tiefgang abliest.
Das Schiff wäre dann schon auf Grund.
Für den Tiefgang hat man elektronische Ablesegeräte. Der Tiefgang muß schon
mehrere Seemeilen vorher bekannt sein, andernfalls wäre es zum Stoppen zu spät.

–Wenn sie eng anliegend sind, dann ist genug Wasser darunter.
Geht die Bugwelle weit nach draußen und in die Breite und rollt
so mit dem Schiff, dann sollte man die Geschwindigkeit drosseln,
weil dann nicht mehr genügend Wasser unter dem Schiff ist.–

Also, im freien Wasser und flotter Fahrt, hat ein Schiff immer eine
sich ausbreitende Bugwelle.

–Ich denke mal, dass man bei geringerer Fahrt weniger Wasser
verdrängt und dann halt mehr Wasser da ist, das für den nötigen
Auftrieb sorgt.–

Die Wasserverdrängung ist wohl immer gleich. Das Schiff hebt nicht ab. Es
sei denn, es ist ein kleines Kriegsschiff oder ein Tragflächenboot.
Ein großes Schiff verändert wohl seine Lage, aber, wenn es sich vorn abhebt,
sackt es hinten weg. Die verdrängte Wassermenge ist immer gleich.

–Meine Frage ist jetzt, warum denn die Bugwellen einmal so nach
außen gehen und einmal eng anliegen. Woher kommt das Verhalten
und wie kann man sich das erklären.–

Das ist eine Behauptung von Dir und nach 35 Jahren Seefahrt habe ich so
etwas nie gehört. Niemand interessiert auf einem Schiff diese Bugwelle.
Es ist auch schwierig, sie überhaupt zu sehen.
Da Niemanden die „Tiefenmessung über die Wasserlage am Bug“ interessiert,
kann ich mir nicht vorstellen, dass es da überhaupt Untersuchungen drüber
gibt.
Die Schiffbauversuchsanstalten probieren immer wieder aus, die günstigste
Bugform zu entwickeln, um damit die Geschwindigkeit zu erhöhen und Öl zu sparen.

Vielleicht hat man das aber falsch erklärt.
Je weiter die „Nase“ aus dem Wasser steigt (also wenig Tiefgang), umso weniger
prallt diese dann gegen die Wellen und es wird immer ruhiger am Bug.
Das Wasser kann sogar, bei sehr geringem Tiefgang, die Nase unterlaufen.
Vielleicht hat man „Tiefgang“ mit „Wasser unterm Kiel“ verwechselt.

mfgConrad

#4

Noch zur Ergänzung:
Es gibt das primäre und das sekundäre Wellensystem.
Das primäre besteht aus Bug - und Heckwelle ( und ggf. den dazwischen ) und ist bezüglich des Schiffes stationär, fährt also mit. Bei maximaler Geschindigkeit gibt es eine Welle an Bug und Heck und ein Tal dazwischen. Erst bei Gleitfahrt verliert das Schiff seine Heckwelle und läßt sie hinter sich.
Das primäre Wellensystem, genauer die Länge zwischen den beiden Wellenbergen, begrenzt die maximale Geschwindigkeit des Schiffes. Ist der Abstand der beiden Wellenberge so lang, wie das Schiff, hängt es darin fest. Die Höhe oder Größe der Wellen hängt ab von Schiffsform und -geschwindigkeit.
Das sekundäre oder Kelvinsche Wellensystem besteht aus Wellen, die im Winkel von ca. 19 Grad von Bug und Heck ablaufen. Diese Wellen kann man an jedem Körper beobachten, der sich durch das Wasser bewegt. Der Winkel ändert sich nie.

#5

Es war entweder „Löwenzahn“ oder „Die Sendung mit der Maus“, Sonntag vor 2-3 Wochen. Ja , ich geb’s zu, ich schau mir das an, wenn ich dann schon wach bin. Kannste noch was bei lernen…

Moin zusammen.

Es fehlt der Hinweis für die Salzwasserkollegen: Fluss- und Kanalfahrt.

Da, und das konnte man im Film und in den Aufnahmen irgendeiner Versuchsanstalt schön sehen, kommt es tatsächlich dazu, daß der Flachwassereinfluss
a) das Wasser unterm Steven wegzieht, weil von der Seite nichts nachfließen kann und
b) gleichzeitig sich die Form auch der Bugwelle massiv verändert.

Ein erfahrener Fensterkucker schaut also nicht nur aufs Echolot, sondern beobachtet tatsächlich auch das Wellensystem seines Schiffes um nötigenfalls einzulegen.

In der Reportage sind die mit weniger als 50cm unterm Kiel an Kölln vorbeigerutscht. Ich hätte da schon massiv Muffensausen…

Gruß

heavyfuel

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

Schiff
„saugt“ sich besonders in Flachen Gewässern am Grund fest,
verliert
rasant an Geschindigkeit, und - jetzt kommts - die Heckwelle
beginnt
in der Dir beschriebenen Form auszuscheren und das Heck zu
überholen.

Warum tut sie das genau? Vielleicht sollte man hier kurz erläutern warum diese Heckwelle überhaupt entsteht um dann zu verstehen, warum sie dann so ein Verhalten zeigt.

Meine Gedanken dazu sind, dass umso mehr Wasser um die Seiten nach hinten fließen muss, desto weniger Wasser unterm Kiel ist. Wenn jetzt eine kritische Tiefe erreicht ist, dann fließt viel Wasser um das Schiff nach hinten anstatt unterm Boot nach hinten.
Aber wie entsteht nun aus dem seitlichen Strom eine Welle und warum schert sie aus und überholt sogar das Heck? Woher kommt aufeinmal diese hohe Geschwindigkeit?

Wäre noch super nett, wenn das jemand erklären könnte, auch wenn man sowas vielleicht zuerst hätte fragen sollen.

Danke

#7

Das primäre besteht aus Bug - und Heckwelle ( und ggf. den
dazwischen ) und ist bezüglich des Schiffes stationär, fährt
also mit. Bei maximaler Geschindigkeit gibt es eine Welle an
Bug und Heck und ein Tal dazwischen. Erst bei Gleitfahrt
verliert das Schiff seine Heckwelle und läßt sie hinter sich.
Das primäre Wellensystem, genauer die Länge zwischen den
beiden Wellenbergen, begrenzt die maximale Geschwindigkeit des
Schiffes. Ist der Abstand der beiden Wellenberge so lang, wie
das Schiff, hängt es darin fest.

Ist das so zu vergleichen, wie mit dem Druchbrechen der Schallmauer?
Wenn das Schiff schneller als die Wasserwelle fahren will, dann muss es ziemlich viel Energie aufbringen, weil es ja die Welle, die genauso schnell läuft, erstmal durchbrechen muss.

Nochmal zu der Entstehung der Wellenberge.
Überlagert sich die Bugwelle und Heckwelle irgendwie? Weil wie beeinflusst denn die Länge das Bootes die sich ausbreitende Welle, die sich im Wasser umso schneller ausbreitet, desto mehr sie der Resonazfrequenz des Wassers entspricht.
Das heißt ja man kann nicht generell sagen, dass umso länger das Schiff ist, es auch umso schneller ist. Wenn man von der anderen Seite drüber hinaus ist, dann wirkt sich das ja auch wieder negativ aus, oder?

Danke

#8

Hallo, Tim,
hier ist es erklärt leider ein wenig sehr wissenschaftlich. http://www.baw.de/vip/publikationen/Mitteilungsblaet…

Auc Meyers Konversationslexikon bietet sich an: http://susi.e-technik.uni-ulm.de:8080/Meyers2/seite/…
Und hier versucht man sich auch an der Erklärung: http://segelclub-prinzensteg.de/jugend/geschwi.html

Gruß
Eckard

#9

Ist das so zu vergleichen, wie mit dem Druchbrechen der
Schallmauer?
Wenn das Schiff schneller als die Wasserwelle fahren will,
dann muss es ziemlich viel Energie aufbringen, weil es ja die
Welle, die genauso schnell läuft, erstmal durchbrechen muss.

Ein bißchen schon. Das Schiff muss nicht durchbrechen, es muss die Heckwelle loswerden, um die Rumpfgeschwindigkeit zu überwinden. Beim Gleiter macht man das so, dass eine Abrisskante am Heck konstuiert wird, von dem die Welle abreissen kann. Dann geht es in den Gleitzustand über und die Heckwelle steht hinter dem Schiff. Sie läuft aber weiter mit.
Oftmals wird der Begriff gebraucht „Länge läuft.“ Das bedeuted ganz vereinfacht ausgedrückt, je länger das Schiff, desto länger die produzierte Welle, desto höher die Geschwindigkeit.

Nochmal zu der Entstehung der Wellenberge.
Überlagert sich die Bugwelle und Heckwelle irgendwie?

Nein.

Weil wie
beeinflusst denn die Länge das Bootes die sich ausbreitende
Welle, die sich im Wasser umso schneller ausbreitet, desto
mehr sie der Resonazfrequenz des Wassers entspricht.

Nur die Sekundärwellen breiten sich aus. Die Heckwelle kann man loswerden wie beschrieben. Wird man wieder langsamer, kommt sie zurück und klebt wieder am Heck.
Was meinst du mit der Resoanzfrequenz?

Das heißt ja man kann nicht generell sagen, dass umso länger
das Schiff ist, es auch umso schneller ist.

Wenn man beliebig viel Leistung hat, wird mit zunehmender Länge auch die erreichbare Rumpfgeschwindigkeit höher. Gilt nur für den Verdränger. Natürlich wird ein längeres Schiff zumeist schwerer sein, also mehr verdrängen. Man muss also auf das Ziel hin konstruieren

Wenn man von der
anderen Seite drüber hinaus ist, dann wirkt sich das ja auch
wieder negativ aus, oder?

Worauf wirkt sich was aus? Vielleicht verstehe ich die Frage nicht. Wenn man im Gleitzustand ist, wir die Fahrt instabiler.

Danke

#10

Ein bißchen schon. Das Schiff muss nicht durchbrechen, es muss
die Heckwelle loswerden, um die Rumpfgeschwindigkeit zu
überwinden.

Warum oder wie bremst denn die Heckwelle, sodass man sie loswerden muss?

Beim Gleiter macht man das so, dass eine
Abrisskante am Heck konstuiert wird, von dem die Welle
abreissen kann.

Wie sieht die Abrisskante denn grob aus?
Beim Gleiter hört das Ende des Schiffes/Bootes einfach auf, beim Verdränger führt man das Wasser bis zum Ende mit?
Das ist meine Vermutung. Warum lässt man dann beim Verdränger auch nicht einfach abreissen?

Was meinst du mit der Resoanzfrequenz?

Wellen mit großer Wellenlänge breiten sich im Wasser doch schneller aus als Wellen mit kurzer Wellenlänge. Warum ist das aber so?
Da kann ich mir nur vorstellen, dass bei irgendeiner großen Wellenlänge das Wasser eine Eigenfrequenz haben muss, also die Frequenz mit der die Wellen ganz von alleine schwingen würden, wenn keine Fremdanregung da ist, sondern einfach ein großer Stein ins Wasser fällt.
Unterschreitet man diese, dann wird auch die große Wellenlänge wieder langsamer, oder?

Wenn man von der
anderen Seite drüber hinaus ist, dann wirkt sich das ja auch
wieder negativ aus, oder?

Worauf wirkt sich was aus? Vielleicht verstehe ich die Frage
nicht. Wenn man im Gleitzustand ist, wir die Fahrt instabiler.

Siehe oben mit der Eigenfrequenz von Wasserwellen.
Wenn man einen großen Stein ins Wasser wirft, dann haben die Wellen eine gewisse Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der sie sich ausbreiten würden. Das nenne ich mal die Eigenfrequenz.
Ist die Wellenlänge der Welle, die das Schiff von Bug bis Heck nun hat, größer als die Eigenfrequenz, dann würde das Schiff doch auch nicht schneller fahren, oder?

Danke

#11

Jetzt sind wir aber schon mächtig im Fachgebiet, dass eigentlich nur Hobby von mir ist.

Warum oder wie bremst denn die Heckwelle, sodass man sie
loswerden muss?

In Fahrt herrscht an Bug und Heck Überdruck, an den Schiffsseiten Unterdruck. Daraus ergeben sich Berge und das Tal. Die Heckwelle ensteht, weil das Schiff zu Ende ist und das Wasser wieder zusammenströmt.

Wie sieht die Abrisskante denn grob aus?
Beim Gleiter hört das Ende des Schiffes/Bootes einfach auf,
beim Verdränger führt man das Wasser bis zum Ende mit?

Ja, so ist das. Zumeist haben Gleiter ein flaches, breites Heck. Verdränger ein eher abgerundetes. Und dazwischen gibt es Kompromisse.

Warum lässt man dann beim Verdränger auch nicht einfach abreissen?

Für einen richtigen Gleiter braucht man auch ein flach auslaufendes Heck. Und as wieder ändert das Seegangsverhalten. Und letztlich wird halt so konstruiert, wie der Kunde das wünscht. Zudem braucht man zum Gleiten erhebliche Leistung.

Wellen mit großer Wellenlänge breiten sich im Wasser doch
schneller aus als Wellen mit kurzer Wellenlänge. Warum ist das
aber so?

Wellen entstehen, weil Energie ins Wasser eingebracht wird. Das passiert durch Wind oder ein Schiff. Wellen sind also zunächst Energietranporter und nicht Materialtransporter. Sonst müsste ja alles, was die Welle auf ihrem Weg trifft, mitgerissen werden. Das passiert aber höchstens beim Wellenreiten, wenn man vor der Welle bliebt.
Innerhalb der Welle gibt es aber eine Orbitalbewegung, also eine Kreisströmung in Wellenlaufrichtung. Zeichne einen Wellenberg, einen Kreis hinein und ein Pfeil daran. So bewegen sich Teilchen in der Welle und letzlich mit ihr.

Da kann ich mir nur vorstellen, dass bei irgendeiner großen
Wellenlänge das Wasser eine Eigenfrequenz haben muss, also die
Frequenz mit der die Wellen ganz von alleine schwingen würden,
wenn keine Fremdanregung da ist, sondern einfach ein großer
Stein ins Wasser fällt.

Der Stein, der ins Wasser fällt gibt seine Energie ab und das Wasser macht daraus eine oder mehrer Wellen. Diese lösen sich irgendwann auf, weil sie die Energie in sich selbst verbrauchen. Oder sie treffen auf ein Hindernis und geben dort die Energie ab.

Siehe oben mit der Eigenfrequenz von Wasserwellen.
Wenn man einen großen Stein ins Wasser wirft, dann haben die
Wellen eine gewisse Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der sie
sich ausbreiten würden. Das nenne ich mal die Eigenfrequenz.
Ist die Wellenlänge der Welle, die das Schiff von Bug bis Heck
nun hat, größer als die Eigenfrequenz, dann würde das Schiff
doch auch nicht schneller fahren, oder?

Die Sekundärwellen breiten sich aus, nicht aber die Primärwellen. Und die Sekundärwellen halten nichts fest. Sie treffen auf andere Schiffe oder an Land und geben dort ihre Energie ab.

Mehr weiss ich nun wirklich nicht mehr.

Gruß