Liebe/-r Experte/-in,
jetzt gibt’s mal was zum Knobeln:
Zur Nutzung der Wellenenergie als Schiffsantrieb wird mittschiffs ein Gelenk eingebaut (siehe Zeichnung). Die Relativbewegungen der beiden Rumpfteile zueinander werden in Nutzenergie umgesetzt, was sich auf die Bewegungsmechanik genau so auswirkt, als ob der Reibungswiderstand im Gelenk erhöht wird. Verglichen werden soll jetzt:
A ein sonst gleiches Schiff ohne Gelenk
B Wenig Reibung im Gelenk (= keine Energiewandlung)
C Viel Reibung im Gelenk (= Energiewandlung findet statt)
a) Fragen in Bezug auf den Widerstand des Schiffes im Wasser bei Fahrt in rauer See: 1. Vergleich zwischen A und B, 2. Vergleich zwischen B und C?
b) analoge Fragen in Bezug auf den Treibstoffverbrauch bei Fahrt von Y nach Z mit je gleicher Geschwindigkeit (Hinweis: hängt natürlich mit Fragen(a) zusammen, ist aber nicht mit ihnen identisch, denn vielleicht ist die Weglänge im Seegang unterschiedlich, um von Y nach Z zu kommen!)
c) Ich sehe Parallen zu den Stoßdämpfern im Auto. Sie erwärmen sich bei Fahrt auf holpriger Straße. Satt der Wärme könnte man ja auch Nutzenergie erzeugen. Ist dieser Vergleich gerechtfertigt?
d)Haben Sie Ihre Antworten eher intuitiv gegeben (was durchaus o.k. ist) oder könnten Sie sie ggf. handfest begründen?
Vielen Dank im Voraus und freundlichen Gruß,
Jörg Sommer
Wo finde ich denn die Skizze?
Entschuldigung an alle - habe die Skizze vergessen. Also: sie ist zu finden unter www.oeko-trimaran.de/NeueBilder/EinrumpfScharnier.jpg
Wo finde ich denn die Skizze?
Ich fange mal hinten an und gleich vorne Weg: Ich habe keine Lösung, sondern nur Anregungen, um einen Diskussionsverlauf anzustoßen.
d) Die Frage ist Fachübergreifend zu sehen (Schiffbau, Thermodynamik, etc.). Die Fragen werden von mir intuitiv gegeben und sind teilweise nur Vermutungen die ich Begründe. Ich freue mich daher auf Kommentare die meine Vermutungen vielleicht sogar widerlegen.
Gleich von vornherein: Auch wenn ich es ggf. teilweise anders formuliere, ist mir bewusst, das man Energie nicht erzeugen kann, sondern nur umwandelt (Energieerhaltungssatz)
c) Meiner Meinung nach hinkt der Vergleich, denn:
- denn die Energie, die du beim Stoßdämpfer rückgewinnen willst, ist vorher vollständig vom System Auto selber „erzeugt“ worden. Steht das Auto still, liefert der Stoßdämpfer keine Energie. In deinem Fall mit dem Schiff verhält es sich anders: Bewegt sich das Schiff durch Wellen (externer Einfluss) könnte durch Bewegungen im Gelenk Energie gewonnen werden.
zu a) und b) sammel ich einfach mal ein paar Gedanken:
Um mir deine Idee besser vorstellen zu können lege ich in Gedanken fest (auch wenn es was die Energie betrift auch anders sein kann):
-Der Antrieb des Schiffes ist im vorderen Teil des Gelenkschiffes,
-Gedanklich lege ich ein lokales Koordinatensystem in den vorderen Schiffsteil. Die Bewegungen des hinteren Teils welche die Energie erzeugen werden durch Bewegungen im Verhältnis zum vorderen Teil erzeugt. Bewegungen des Gesamtsystems Schiff zum Meeresboden beachte ich nicht, da sie sowohl einen Standardrumpf genauso wie ein Gelenkschiff betreffen würden. Das Schiff fährt also durch das Wasser und hat einen „Anhang“ im Schlepptau, der sich, um die Achse im Gelenk dreht.
Nun gilt es die Seiten des Energiegewinns- und verlust zu vergleichen:
a) -Gewinn: Von außen (Wellen) wird Energie hinzugeführt.
A: Keine Energie
B: Etwas Energie
C: Höchste Energie
Verlust (durch Wellenwiderstand des Anhangs, Reibung, Zusätzliche Verwirbelung der Strömung)
A: Kein Verlust
B: Geringer Energieverlust, da sich der Anhang mit den Wellen mitbewegt
C: Höherer Energieverlust, weil der Anhang dem Wellenbild nur träge folgt. (es kommt z.B. auch zu slamming->Energieabgabe)
Nun wäre abzuwägen oder rechnerisch nachzuweisen, ob der Verlust den Zugewinn überwiegt. Auch könnten Randbedingungen eine Rolle spielen (Z.B. Schiffslänge im Verhältnis zur Wellenhöhe- und länge die ich hier nicht anspreche).
Keine abschließende Antwort, ich bin gespannt auf die Reaktion anderer, die meine Annahmen entweder entkräften, bestätigen oder eine viel einfachere Lösung präsentieren.
Hallo Jörg,
ich mache nur Seekrieg !
aber hier wurde bei solchen technischen Fragen immer , wirklich immer, geholfen:
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php
Einfach kurz anmelden und dann stürzen sich einigen technische Fachleute gleich auf solche Themen.
Bis dann
Theo
Hallo Johannes,
vielen Dank für Ihre Antwort.
Vorerst noch eine technische Anmerkung zur Darstellung meiner Skizze durch die wer-weiss-was-Maschine. Die will einem ärgern, indem sie, wenn man den von mir angegebenen Link www.oeko-trimaran.de/NeueBilder/Einrumpfscharnier.jpg kopiert, hinten noch allerlei Schrott anhängt. Den muss man entfernen, wenn man den Link in den Browser kopiert hat, sonst funktioniert der Link nicht. Offenbar sind Sie schon damit klar gekommen - ich schreibe das jetzt noch mal für alle anderen, die meine Skizze sehen wollen.
Erst mal zum Stoßdämpfer im Auto. Sie haben schon recht - dessen Erwärmung stammt aus der Energie, die man vorher (Treibstoffverbrauch) hineingesteckt hat. Aber: Ich gehe mal davon aus, dass man auf einer holprigen Straße mit kaputten Stoßdämpfern mehr Treibstoff verbraucht als mit intakten Stoßdämpfern. Bei letzteren hat man also 1. Treibstoffersparnis und 2. Erwärmung, die man genausogut auch durch ein System zur Umwandlung in Nutzenergie ersetzen könnte. Und das ist das Interessante, was auch auf das Schiff übertragen werden könnte: Treibstoffersparnis + zusätzliche Nutzenergie.
Jetzt also zum Schiff. Erst mal wehre ich mich gegen Ihre Sichtweise:
Das Schiff fährt also durch das Wasser und
hat einen „Anhang“ im Schlepptau, der sich, um die Achse im
Gelenk dreht.
Mit einem Wellenkraftwerk in Gestalt eines „Anhangs“ am Schiff hat man von vorneherein schlechte Karten, weil Anhänge immer den Widerstand erhöhen, der einen Teil der gewonnenen Energie (oder sogar alle?) wieder aufzehrt. Deshalb lege ich größten Wert auf die Feststellung, dass das von mir vorgeschlagene Wellenkraftwerk eben kein Anhang ist, sondern normaler Teil des Schiffes, der auch ohne Kraftwerk vorhanden wäre.
Also: Habe ich mit dem Gelenk im Rumpf erst mal eine Treibstoffersparnis? Und: Wird die noch besser, wenn ich den Reibungswiderstand im Gelenk erhöhe? Gerade das Slamming ist ein interessanter Sonderfall: Es betrifft ja jetzt nur die vordere Rumpfhälfte, also die Hälfte des Schiffes. Also dürften auch die negativen Wirkungen des Slammings nur halb so groß sein als ohne Gelenk. Das gilt jetzt für einen geringen Reibungswiderstand im Gelenk. Wird dieser erhöht, wird das Slamming selbst mehr oder weniger verhindert, die Abwärtsbewegung des vorderen Schiffsteils nach Passieren des Wellenberges wird verlangsamt. Nur das Heck des Schiffes hebt sich dann etwas mehr aus dem Wasser, aber das dürfte unschädlich sein.
Hallo Theo,
vielen Dank für den Tipp mit dem Marinearchiv. Das hat mich bei einer anderen Gelegenheit schon sehr unterstützt und ich kann Ihre lobende Einschätzung nur bestätigen. Vielleicht komme ich auch mit dem aktuellen Thema wieder darauf zurück, aber ich konzentriere mich jetzt erst mal auf den wer-weiss-was-Austausch.