Hallo,
Ob das nun offen (Propeller)
oder geschlossen (Strahltriebwerk) geschieht ist
uninteressant. Da schraubt sich allerdings nichts durch die
Du vergisst, dass ein Propellerblatt (auch beim Heli) ein Tragflügelprofil hat und also zusätzlich auch Auftrieb (in diesem Fall Vortrieb) erzeugt.
Beim Strahltriebwerk haben u.a. die Verdichterschaufeln das Tragflügelprofil.
Ein Tragschrauber erzeugt Auftrieb durch seinen angeblasenen Hauptrotor. Sonst könnte er nicht fliegen.
Gruß:
Manni
Hallo!
Erstaunlich, dass eine solch simple Frage für so große Verwirrung sorgt. Um mal ein bisschen Klarheit in die Angelegenheit zu bringen:
Jede Art von Antrieb (reactio) setzt zwingend einen Rückstoß (actio) voraus. Da beißt die Maus keinen Faden ab. Es ist komplett egal, ob es sich dabei um ein Tragflächenboot, eine Rakete oder eine Zahnradbahn handelt.
Bei Raketentriebwerken entsteht der Schub dadurch, dass eine Impulsmasse Δm auf eine Geschwindigkeit -v relativ zum Raketentriebwerk beschleunigt wird. Die Schubkraft beträgt dann: F = + v * Δm/Delta;t.
Bei Jeder Art von Strahltriebwerk (Schiffsschraube, Propeller, Jet-Triebwerk, …) wird ein Fluid um eine Geschwindigkeitsdifferenz Δv nach hinten beschleunigt. Der Unterschied zum Raketentriebwerk ist der, dass das Fluid schon von Anfang an eine Geschwindigkeit hat (das ist der Fahrtwind). Es ist nun gänzlich egal, ob die Beschleunigung dadurch erfolgt, dass das Fluid „angesaugt“ wird oder dadurch dass es „hinausgedrückt“ wird. Es ist gänzlich egal, ob es durch Schrauben, Turbinen, Propeller, Wasserräder, Staustrahlrohre, … entsteht. Man darf auch nicht vergessen, dass durch die Triebwerksanordnung die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids verlangsamt werden kann (Staudruck). Das alles fließt letztendlich in eine einzige Größe ein: Geschwindigkeitsdifferenz vorher und nachher. Es stimmt also, dass das Strahltriebwerk physikalisch anders zu betrachten ist als das Raketentriebwerks (weil die Geschwindigkeit des Fahrtwindes eine Rolle spielt). Es unterliegt aber prinzipiell denselben physikalischen Gesetzten.
Alle anderen Modifikationen (Anordnung des Triebwerks, Form des Propellers, …) ändert lediglich die Effizienz des Antriebs, nicht das Prinzip! Es ist z. B. nicht auszuschließen, dass Viktor recht hat mit seiner vermuteten Druckdifferenz. Diese bewirkt letztlich aber auch, dass mehr Wasser schneller nach hinten beschleunigt wird.
Damit dürfte klar sein, dass es für das Fahrzeug kein Vorteil sein kann, den Wasserstrahl über der Wasserlinie auszustoßen.
Unter der Wasserlinie hat (neben der Höhendifferenz) auch noch den Vorteil, dass „nichts spritzt“, was speziell in Hafennähe wichtig sein könnte.
Michael
Hallo Michael,
- Alle anderen Modifikationen (Anordnung des Triebwerks, Form
des Propellers, …) ändert lediglich die Effizienz des
Antriebs, nicht das Prinzip! Es ist z. B. nicht
auszuschließen, dass Viktor recht hat mit seiner vermuteten
Druckdifferenz. Diese bewirkt letztlich aber auch, dass mehr
Wasser schneller nach hinten beschleunigt wird.
da Du meine Überlegungen angesprochen hast hier noch eine Ergänzung.
Triebwerke im Fluidum stützen sich praktisch auf diesem ab.
Dies ist beim Paddelboot auch nicht anders.
Dieses „Abstützen“ generiert die Kraft zur Beschleunigung.
Im Gegensatz zur Abstützung auf einer Straße „entweicht“ das Fluidum
und reduziert damit die abstützende Kraft.
(beim Abstützen auf der Straße entweicht auch die Erdoberfläche
durch Änderung des Drehimpulses der Erde)
Diese Beschleunigung des Fluidums beim Entweichen entspricht nicht
voll der Äuqivalenz zur Impulserhaltung wie beim Raketentriebwerk
sondern ist eigentlich ein unerwünschter Effekt welcher die
Effizienz des Triebwerkes reduziert.
Dieses Ausweichen verringert den Druck auf die Triebwerksschaufeln
wodurch diese natürlich auch weniger „arbeiten“ müssen. Um aber
die erwünschte Arbeitsleistung zu erbringen muß dies durch eine
höhere Laufzahl (oder sonstwie) ausgeglichen werden was
Beschleunigung von „totem“ im Triebwerk Material erfordert und
größere Reibungsverluste.
Die Differenz in der Effizienz könnte man ermitteln, in dem man
ein Boot (oder einen Modellkörper) durch ein Seil o.ä. zieht,
welches an Land abgestützt ist und vergleicht mit der
erforderlichen Arbeitsleistung einer bootsgebundenen
Antriebseinheit bei gleicher Geschwindigkeit des Objektes.
Die von Dir auch erkannte Druckdifferenz zwischen Bug und Leck
des Bootes würde dadurch sichtbar, daß der Wasserspiegel des
ruhend gehaltenen Bootes hinten ansteigen würde und vorne
sinken, daß einfach der hydrostatische Druck vorne und hinten
eine Differenz aufweist. Das fahrende Boot hat natürlich erkennbar
vorne einen höheren Wasserstand , der vor benannte Effekt wird
aber davon nicht berührt, dh., daß die Führung des Wasserstrahls
über dem Boot, diesen Effekt nicht oder nur geringer bringen würde.
Außerdem ist die „Abstützung“ auf dem über dem Boot geführten
Wasserstrahl schwächer weil der Austrittswiderstand geringer ist.
Dies müßte entsprechend der oben angeführten Überlegung ausgeglichen
werden.
Prinzipiell gilt natürlich immer das Prinzip der Impulserhaltung,
wie schon angesprochen.
Gruß VIKTOR
Hallo!
Triebwerke im Fluidum stützen sich praktisch auf diesem ab.
Dies ist beim Paddelboot auch nicht anders.
Das ist etwas missverständlich. Wenn Du damit meinst, dass sich das Triebwerk quasi „auf der Trägheit“ des Wassers abstützt, dann gebe ich Dir recht. Es kann sich jedoch nicht auf dem Wasser als zusammenhängendem Körper abstützen, wie das beispielsweise eine Zahnradbahn tut, weil Wasser nunmal kein starrer Körper ist.
Dieses „Abstützen“ generiert die Kraft zur Beschleunigung.
Im Gegensatz zur Abstützung auf einer Straße „entweicht“ das
Fluidum
und reduziert damit die abstützende Kraft.
Andersrum wird ein Schuh draus: Bei der Zahnradbahn ist die Zahnstange fest in der Erde verankert. Im Idealfall ist die Impulsmasse hier also mit der Masse der Erde gleichzusetzen. Diese ist im Vergleich zur Masse der Bahn nahezu unendlich. Deswegen (nur deswegen!) hat man den Eindruck, dass sich hier die Rückstoßmasse fast gar nicht bewegt.
Die Antriebsarbeit verteilt sich bei allen Antriebssystemen auf die kinetische Energie der Fahrzeugmasse und der Rückstoßmasse. Je kleiner die Rückstoßmasse im Verhältnis zur Fahrzeugmasse, umso schlechter ist der energetische Wirkungsgrad eines solchen Triebwerks.
(beim Abstützen auf der Straße entweicht auch die
Erdoberfläche
durch Änderung des Drehimpulses der Erde)
exkat.
Diese Beschleunigung des Fluidums beim Entweichen entspricht
nicht
voll der Äuqivalenz zur Impulserhaltung wie beim
Raketentriebwerk
sondern ist eigentlich ein unerwünschter Effekt welcher die
Effizienz des Triebwerkes reduziert.
Auch beim Raketentriebwerk ist dieser Effekt zu beachten! Man kann das sehr schön mit der Wasserrakete demonstrieren: Füllt man den Drucklufttank einer solchen Rakete zu etwa einem Drittel mit Wasser (das zur Antriebsenergie überhaupt nicht beiträgt), so ist das Triebwerk wesentlich effizienter, weil sich die kinetische Energie günstiger auf Nutzlast und Rückstoßmasse verteilt.
Die von Dir auch erkannte Druckdifferenz zwischen Bug und Leck
des Bootes würde dadurch sichtbar, daß der Wasserspiegel des
ruhend gehaltenen Bootes hinten ansteigen würde und vorne
sinken, daß einfach der hydrostatische Druck vorne und hinten
eine Differenz aufweist. Das fahrende Boot hat natürlich
erkennbar
vorne einen höheren Wasserstand ,
Das ist gar nicht so selbstverständlich: Ich meine zu beobachten, dass schnelle Motorboote unmittelbar hinter ihrem Heck einen „Wasserberg“ hinter sich herziehen (besser: von ihm angeschoben werden). Allerdings kann ich dies nicht durch Bilder belegen.
Prinzipiell gilt natürlich immer das Prinzip der
Impulserhaltung,
wie schon angesprochen.
Man stelle sich einen Quader um das Schiff vor. Dieser Quader dient als Bezugssystem. Wenn wir davon ausgehen, dass über die Oberseite, die Unterseite und die beiden Seitenflächen kein Wasser ausgetauscht wird, dann hängt die Schubkraft des Triebwerks AUSSCHLIESSLICH davon ab, mit welcher Geschwindigkeit das Wasser durch die vordere Stirnfläche einströmt und mit welcher Geschwindigkeit es durch die hintere Geschwindigkeit ausströmt.
Michael
Hallo Michael,
Triebwerke im Fluidum stützen sich praktisch auf diesem ab.
Dies ist beim Paddelboot auch nicht anders.Das ist etwas missverständlich. Wenn Du damit meinst, dass
sich das Triebwerk quasi „auf der Trägheit“ des Wassers
abstützt, dann gebe ich Dir recht. Es kann sich jedoch nicht
auf dem Wasser als zusammenhängendem Körper abstützen, wie das
beispielsweise eine Zahnradbahn tut, weil Wasser nunmal kein
starrer Körper ist.
es ist prinzipiell das Gleiche.
Dieses „Abstützen“ generiert die Kraft zur Beschleunigung.
Im Gegensatz zur Abstützung auf einer Straße „entweicht“ das
Fluidum
und reduziert damit die abstützende Kraft.Andersrum wird ein Schuh draus: Bei der Zahnradbahn ist die
Zahnstange fest in der Erde verankert. Im Idealfall ist die
Impulsmasse hier also mit der Masse der Erde gleichzusetzen.
Diese ist im Vergleich zur Masse der Bahn nahezu unendlich.
Deswegen (nur deswegen!) hat man den Eindruck, dass sich hier
die Rückstoßmasse fast gar nicht bewegt.
Rennst Du hier offene Türen ein oder was will Deine Gegenhaltung
sagen ?
Hier geht es doch nicht um einen „Eindruck“ , sondern physikalische
Gegebenheiten.
Die Antriebsarbeit verteilt sich bei allen Antriebssystemen
auf die kinetische Energie der Fahrzeugmasse und der
Rückstoßmasse. Je kleiner die Rückstoßmasse im Verhältnis zur
Fahrzeugmasse, umso schlechter ist der energetische
Wirkungsgrad eines solchen Triebwerks.
Diese Formulierung könnte zu Mißverständnissen führen.
Der Wirkungsgrad der eingesetzen Energie ist nicht proportional zu
diesen Massen.Ist die Rückstoßmasse klein gegenüber der Fahrzeug-
masse so ist auch der Energieaufwand zu deren Beschleunigung klein.
Der Wirkungsgrad ist nur in der Effizienz der Maschine selbst zu
begründet.
(beim Abstützen auf der Straße entweicht auch die
Erdoberfläche
durch Änderung des Drehimpulses der Erde)exakt.
Die von Dir auch erkannte Druckdifferenz zwischen Bug und Leck
des Bootes würde dadurch sichtbar, daß der Wasserspiegel des
ruhend gehaltenen Bootes hinten ansteigen würde und vorne
sinken, daß einfach der hydrostatische Druck vorne und hinten
eine Differenz aufweist. Das fahrende Boot hat natürlich
erkennbar
vorne einen höheren Wasserstand ,Das ist gar nicht so selbstverständlich: Ich meine zu
beobachten, dass schnelle Motorboote unmittelbar hinter ihrem
Heck einen „Wasserberg“ hinter sich herziehen (besser: von ihm
angeschoben werden).
Wieder rennst Du offene Türen ein.
Es geht hier um das ruhend fest gehaltenen Boot unter Antrieb.
Über das fahrende Boot habe ich mich auch geäußert.
Das fahrende Boot hat natürlich erkennbar vorne einen höheren
Wasserstand ,der vor benannte Effekt wird aber davon nicht berührt.
Ist es nicht mal möglich, daß Du alles aufnimmst, was da geschrieben
steht ? Manche unnötige Gegenhaltung würde sich dann erübrigen.
Prinzipiell gilt natürlich immer das Prinzip der
Impulserhaltung,
wie schon angesprochen.Man stelle sich einen Quader um das Schiff vor. Dieser Quader
dient als Bezugssystem. Wenn wir davon ausgehen, dass über die
Oberseite, die Unterseite und die beiden Seitenflächen kein
Wasser ausgetauscht wird, dann hängt die Schubkraft des
Triebwerks AUSSCHLIESSLICH davon ab, mit welcher
Geschwindigkeit das Wasser durch die vordere Stirnfläche
einströmt und mit welcher Geschwindigkeit es durch die hintere
Geschwindigkeit ausströmt.
Na klar. Dem ist aber nicht so.
Es ging doch hier gerade darum, ob ein Austausch des Wassers vom
Bug zum Heck infolge Antriebs etwas bringt.
Natürlich wird auch der „Wasserspiegel“ hinten erhöht wenn ich das
Wasser „über“ das Boot nach hinten schaufele.Doch diese hintere
Wasserstanderhöhung wird wohl nur unmerklich ausfallen gegenüber
einem unter Wasser direkt hinter das Boot gedrücktem Wasser.
Letzteres wäre schon sichtbar bei einem „gehaltenem“ Boot.
Es ist sogar sichtbar und wurde von Dir (wenn Du schon mal am Heck
eines Schiffes gestanden bist) auch beobachtet.
Wenn das Schiff anfährt mit „durchgedrehter“ Schiffsschraube ohne
daß das Schiff schon Fahrt aufgenommen hat, dann steigt der Wasser-
spiegel hinter dem Heck sichtbar an.
Dieser Effekt wird beim fahrenden Boot nicht aufgehoben sondern nur
überlagert, mit gegenteiliger Beobachtung.
Also - die weitere Diskussion war wohl überflüssig.
Gruß VIKTOR
Hallo Viktor,
Nur so als Tipp: Nicht alles, was ich schreibe, ist eine Konfrontation.
Manchmal stimme ich Dir durchaus zu und ergänze, erläutere, paraphrasiere, präzisiere, … das, was Du gesagt hast, ohne ihm grundsätzlich zu widersprechen. Spar Dir also lieber Deine Streit-Energie für den Fall, dass wir unterschiedlicher Meinung sind. Das wird bestimmt mal wieder vorkommen…
Bis dahin,
Gruß Michael
Und wodurch entsteht der Auftrieb? Zu einem Großteil dadurch, das die Luft nach unten abgelenkt und beschleunigt wird (aus Sicht eines Tragflügels), ergo wieder Impulserhaltung, sprich Rückstossantrieb.
Bei einem Strahltriebwerk ist das was vorne geschieht, sowohl der etwas geringere Druck durch das Ansaugen, asl auch „Auftriebserzeugeung“ durch die Schaufelblätter vernachlässigbar gering und wird auch nicht beachtet. Den der eigentliche Schub wird durch die stark beschleunugte, hinten austretende Luft erzeugt. Selbst der Abgasstrahl spielt bei modernen Strahltriebwerken eine untergeordnete Rolle.
Gruß
Hatje
Hallo Manni,
Ob das nun offen (Propeller)
oder geschlossen (Strahltriebwerk) geschieht ist
uninteressant. Da schraubt sich allerdings nichts durch die
Beim Strahltriebwerk haben u.a. die Verdichterschaufeln das
Tragflügelprofil.
Und wie argumentiers du bei diesem Antrieben:
http://de.wikipedia.org/wiki/Staustrahltriebwerk
und http://de.wikipedia.org/wiki/Verpuffungsstrahltriebwerk
Das sind die Vorläufer vom http://de.wikipedia.org/wiki/Strahltriebwerk
MfG Peter(TOO)