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Propelleranalyse

Die strömungstechnischen Vorgänge am Propeller und seine Wirkungsweise sind am besten am Beispiel eines Flügelprofils zu erklären. Ist es in seiner Form symmetrisch und liegt in einer parallelen Strömung, zum Beispiel Luft oder Wasser, dann teilt sich diese an der Vorderkante und fließt zu gleichen Teilen an den Oberflächen entlang. Die Drücke sind auf beide Flächen gleich verteilt und ein Auftrieb findet somit nicht statt.
Wird der Flügel in einem Winkel angestellt, so bildet sich auf der oberen Seite eine Saug- und auf der unteren Seite eine Druckseite. Der Druckunterschied führt zu einem Auftrieb, der zum Beispiel ein Flugzeug in die Luft steigen läßt und trägt.

Durch die Anstellung eines Flügels und zusätzlich durch eine Profilgebung wird eine Strömung in einem Medium wie z.B. Luft oder Wasser so umgelenkt, daß unten eine Druck- und oben eine Saugseite und daher eine aufwärts gerichtete Kraft, ein Auftrieb, entsteht.

Die Vorgänge, die sich an einem Propeller abspielen, unterscheiden sich im Prinzip nicht von denen an einem Flügel. Seine Aufgabe ist es, die auf ihn durch den Motor übertragene Rotationsenergie in Schub umzuwandeln. Seine Blätter saugen Wasser an und beschleunigen es nach hinten. Theoretisch ist der aus der Motorleistung umgewandelte Schub von der Differenz der Geschwindigkeit des anströmenden zu der des abströmenden Wassers und der durchgesetzten Wassermenge abhängig.
Durch die Beschleunigung der Wassermassen nach hinten wird eine Beschleunigungskraft erzeugt, der eine gleich große Reaktion entgegengesetzt ist, die auf den Bootskörper übertragen wird und das Boot vorantreibt. Auf den Prop-Blättern entsteht dadurch auf der Vorderseite ein Unterdruck und auf der Hinterseite ein Überdruck.
Um die Propellertheorie in vereinfachter Form zu verstehen, muß man sich an die Strömungsverhältnisse am Flügel und die Entstehung des Auftriebs erinnern. Würden sich die Propellerblätter entsprechend ihrer Drehrichtung ideal auf ihrer Schraubenlinie bewegen, so würden sich die Blätter in einer parallelen Strömung bewegen. Der Anstellwinkel wäre Null, es gäbe keine Saug- und Druckseite, und es könnte sich keine Schubkraft entwickeln. Die Geschwindigkeit des an- und abströmenden Wassers wäre gleich.

Wie beim Flügel müssen die Blätter also einen Anstellwinkel haben, damit überhaupt ein Schub erzeugt werden kann. Eines darf man dabei jedoch nicht verwechseln:

Der Anstellwinkel hat mit der Steigung nichts zu tun. Diese wird vielmehr durch die Wegstrecke definiert, die ein Propeller theoretisch bei einer Umdrehung zurücklegt. Diese Steigung muß nun auf die Drehzahl des Motors, die Bootsgeschwindigkeit und unter anderem auf das Bootsgewicht abgestimmt werden. Da sich ein Propeller auch bei der maximal möglichen Drehzahl durch die Anstellung der Blätter nie auf der idealen Schraubenlinie durchs Wasser bewegt, wird immer ein kürzerer Weg zurückgelegt als die angegebene Steigung bei einer Umdrehung.

Slip

Diese Differenz zwischen der theoretischen Propellergeschwindigkeit und der wahren Bootsgeschwindigkeit bezeichnet man als Slip. Der Slip wird dabei noch um einen Betrag vergrößert, der sich aus der Summe aller Widerständen am Propeller selbst, durch die Reibung an den Blättern, am Rumpf, an Wellenböcken und Unterwasserteilen des Antriebs ergibt.
Die Anströmgeschwindigkeit des Propellers ist also geringer als die Bootsgeschwindigkeit. Dieser Geschwindigkeitsverlust ist vom Bootstyp, seiner Rumpfkonstruktion und auch von der Geschwindigkeit des Bootes selbst abhängig.

Der Slip von schnellen Sportboote liegt zwischen 8 und 15 Prozent. Je schwerer das Boot ist, desto größer ist der Slip. Bei langsamen Verdrängern kann er bei der Nenndrehzahl, also bei Höchstgeschwindigkeit, bis zu 30 Prozent betragen. Eines wird damit klar: Da die Blätter eines Propellers in ihrer Anstellung nicht verändert werden können, wird mit abnehmender Geschwindigkeit der Slip größer. Für bestimmte Einsätze muß das alles bei der Wahl eines günstigen Propellers berücksichtigt werden.

Analyse-Dokument

Für Innenbordmotoren mit Wellenantrieb können wir Ihnen sagen, welcher Propeller für Ihr Boot geeignet ist. Voraussetzung dafür ist, daß Sie uns genaue Daten liefern. Sie können sich die herunterladen, ausfüllen, ausdrucken und per Post oder Fax schicken.

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