"Lürssen-ruder"

Discussie in 'Hydrodynamica' gestart door Roel van Essen, 14 okt 2010.

  1. Roel van Essen

    Roel van Essen Vriend van modelbouwforum.nl Forum veteraan

    Lid geworden:
    13 jul 2002
    Berichten:
    12.353
    Locatie:
    Salland
    Oke...om dan maar eens een hydrodynamisch onderwerp onder de aandacht te brengen:

    Een aantal mensen hier zijn bezig met het bouwen van de S-100 Schnellboot van Italeri. Van oorsprong een 1:35 statisch model, maar uitstekend RC-varend te maken.
    Onder de originele scheepsklasse hingen 3 schroeven, elk aangedreven door een 1500 tot 2000 PK diesel. De scheepjes gingen dan ook ernstig hard, zo'n 43,2 knopen (1852m x 43,2 = plusminus 80 km/uur).
    Maar... Die snelheid kon nog een beetje opgevoerd worden dankzij een vinding van de Lürssen-werft; de Lürssen-effekt Ruder.

    Achter de drie schroeven hingen drie roeren. 1 groot roer centraal en twee (kleinere) "Effekt-ruder". Zie plaatje:

    [​IMG]

    Die "Effekt-Ruder" hingen niet, zoals je zou verwachten, recht achter de beide buitenste schroeven, maar waren meer naar binnen geplaatst.
    Als de roerganger z'n stuurwiel draaide, gingen alledrie de roeren braaf evenwijdig naar één kant uit. Tot zover geen bijzonderheden.

    Echter: "When the plot thickens", zoals de Engelsen zeggen, en het spannend werd, kon men 1,5 knoop méér aan snelheid uit de boot persen door de volgende grap uit te halen:

    "Ze konden de beide Staurudern met een op de as bevestigd tandwielmechanisme verstellen. Daarvoor werden borgpinnen weggenomen. Dat werk gebeurde door de bemanning onderdeks bij de roerkoningen. (Stukje hi-tech en een stukje low-tech). En niet vanuit de stuurhut.
    De roeren werden tijdens de vaart, boven de 25 knoop, op 30 graden uitgedraaid om het effect op te starten, op 17 graden teruggedraaid, met behoud van het effect en verbeterde resultaten. Als men de snelheid weer liet terugzakken tot 20 knoop, hield het effect op. Gedurende het instellen moest met goed naar het motortoerental luisteren."
    (Met dank aan Bas Busking)

    Hier zie je de werking onder mijn S-131:
    SBW-cL_tvjk[/media] - S-100 Schnellboot motoren en Lürssen effekt

    Mijn vraag is dus concreet:
    Heeft iemand enig idee waardoor het komt dat door het creëren van méér weerstand (roeren naar buiten draaien) een schip sneller kan gaan?
    Een aantal S-boot-schippers heeft zich hier al het hoofd over gebroken, we hebben vermoedens geuit, theorieën gezocht en desnoods zelf verzonnen, maar we komen er niet echt uit.

    Aanvulling: Op schaal (want daar praten we toch over) werkt het deels.
    Het zog verandert, wordt iets platter, de boeg gaat inderdaad omlaag en de boot blijft mooi horizontaal op de waterlijn varen. Of de snelheid toeneemt heb ik niet kunnen meten. De boot gaat waarneembaar niet sneller.
    Grootste verandering is het bochtengedrag:
    Een snelle bocht met "Lürssen-effect: De boeg blijft IN het water, de boot moet echter de gehele romp de bocht om "wringen". Vandaar een hogere boeggolf aan de kant van de binnenbocht.
    [​IMG]

    Een snelle bocht zonder "Lürssen-effekt:
    [​IMG]
    De helling in de lengterichting scheelt aanmerkelijk...
     
    Laatst bewerkt door een moderator: 13 nov 2015
  2. Ad Bakker

    Ad Bakker In Memoriam

    Lid geworden:
    20 feb 2009
    Berichten:
    10.204
    Locatie:
    Barendrecht (NL)
    Heel goed onderwerp gekozen, Roel. Ik kan me dacht ik zo'n 1,5 jaar of meer geleden nog wel de discussies in het S-boot draadje herinneren, maar een goede verklaring is er nooit uitgekomen.

    Wat triest is, is dat dit waarschijnlijk een stromingsprobleem is waarover de aerodynamici wellicht ook wel iets verstandigs kunnen zeggen. Maar ja, die hebben zich afgezonderd in een apart hokje, dus ik ben benieuwd of er toch nog reacties uit die hoek komen.

    Maar ik vind dit weer een bevestiging dat we niet van die verschillende hokjes moeten hebben in dit toch al kleine forum.

    Groet,

    Ad
     
  3. Henri Kaper

    Henri Kaper verslagschrijvers

    Lid geworden:
    25 nov 2006
    Berichten:
    2.686
    Locatie:
    Den Haag
    Niet allemaal, hoor! ;) Ik weet er alleen niets over te zeggen.
     
  4. alphamax

    alphamax

    Lid geworden:
    9 mrt 2009
    Berichten:
    41
    Laatst bewerkt: 14 okt 2010
  5. Roel van Essen

    Roel van Essen Vriend van modelbouwforum.nl Forum veteraan

    Lid geworden:
    13 jul 2002
    Berichten:
    12.353
    Locatie:
    Salland
    Eerst dacht ik ook in die richting.
    Maar als er sprake is van cavitatie, zouden de schoeven binnen no time onherstelbare schade hebben opgelopen.
    En dan ga je langzamer, in plaats van sneller...
     
  6. Ad Bakker

    Ad Bakker In Memoriam

    Lid geworden:
    20 feb 2009
    Berichten:
    10.204
    Locatie:
    Barendrecht (NL)
    Ja, maar je spreekt van cavitatie als er een lagedruk waterdampbel ontstaat die vervolgend weer implodeert. Zou het kunnen dat achter, in het "zog" van die naar buiten gedraaide roeren een stabiele lagedrukbel ontstaat, zoals alphamax volgens mij bedoelt. En zou zo'n bel dan de toename van de snelheid kunnen verklaren?
     
  7. Henri Kaper

    Henri Kaper verslagschrijvers

    Lid geworden:
    25 nov 2006
    Berichten:
    2.686
    Locatie:
    Den Haag
    Dat roept bij mij het beeld op van een straalmotor tekening. Zou de afgebogen straal als een soort combustion en jetpipe kunnen werken?

    [​IMG]
     
  8. alphamax

    alphamax

    Lid geworden:
    9 mrt 2009
    Berichten:
    41
    Re,water = 1.000.000 * v(m/s) * l(m)

    de stroming is

    • laminar wanneer Re < 2300
    • transient wanneer 2300 < Re < 4000
    • turbulent wanneer 4000 < Re

     
    Laatst bewerkt: 14 okt 2010
  9. Ad Bakker

    Ad Bakker In Memoriam

    Lid geworden:
    20 feb 2009
    Berichten:
    10.204
    Locatie:
    Barendrecht (NL)
    En toen? Ik vind dit een beetje cryptisch. Op zich niets verkeerds aan hoor, is ook een hobby van me. Maar ik zie de oplossing nu even niet.
     
  10. Roel van Essen

    Roel van Essen Vriend van modelbouwforum.nl Forum veteraan

    Lid geworden:
    13 jul 2002
    Berichten:
    12.353
    Locatie:
    Salland
    Dat zou een mogelijkheid kunnen zijn...
    Kijk, de "grap" van cavitatie is dat de dampbellen steeds imploderen. Daardoor ontstaat er (grote) schade aan schroeven.
    Als die dampbel stabiel blijft, heb je dat effect niet.

    De vergelijking met een straalmotor zie ik even niet. Er wordt volgens mij niets "samengedrukt" (combustion). Wel afgebogen, maar niet in een "enclosed space".
    En dát, samen met de expanderende gassen van een turbine, geeft juist het voortstuwend vermogen van een jet.
    Lürssenruder zijn op zich ook geen "wijze van voortstuwing". De werking levert een (kleine) efficiëntievermeerdering van een bestaand voorstuwingssyteem op, meer niet...
     
  11. Puffin

    Puffin Moderator Moderator team Forum veteraan

    Lid geworden:
    7 dec 2006
    Berichten:
    4.808
    Locatie:
    Eck en Wiel
    Heb mij ook in de boeken verdiept tijdens het 8ste bouwdraadje. Geen van de boeken heeft een compleet verhaal, ook niet bij elkaar. Dat met de lucht zou wel eens in de buurt komen. Er wordt namelijk gesproken over het vaak moeten wisselen van de schroeven, echter niet zo vaak als de motoren die vaak aan diggelen gingen als ze lange tijd het hazenpad moesten kiezen. De rest van de boot is hout. Dus extreme slijtage bij de schroeven kan een indicatie zijn. Wat ook misschien een aanwijzing is dat de bodem van de romp boven de schroeven extra dik is en iets naar beneden loopt. Ergo er zit een holte precies achter de schroeven, weliswaar erg miniem. Ik hou het erop als leek, dat het lurssen effect een druk opbouwd - op een manier? - die de romp achter optilt en dus voor beneden houd. Dat zorgt voor iets minder weerstand en een betere werking van de rompsnelheid. Het zou mij ook niet verbazen dat als het effect daar is de krachten die de boeg normaal doen stijgen nu gedwongen wordt om de gehele romp iets op te tillen en daardoor de weerstand minder maakt.

    Op Wikipedia: Oheka II - Wikipedia, the free encyclopedia

    After experimenting with the S-1 the Germans made several improvements to the design. Small rudders added on either side of the main rudder could be angled outboard to 30 degrees, creating at high speed what's known as the Lürssen Effect.[8] This drew in an "air pocket slightly behind the three propellers, increasing their efficiency, reducing the stern wave and keeping the boat at a nearly horizontal attitude".[9] This was an important innovation as the horizontal attitude lifted the stern somewhat, allowing even greater speed, and the reduced stern wave made S-boats harder to see, especially at night.

    Hier een paar pagina's te vinden van het originele jacht uit 1927

    Heftbersicht: Jahrgang: 1927, Heft: 39

    En hier een zin van Prins Eugen site over de knik achter de schroeven in de romp:
    A wedge was added to the lower stern beginning with S-18 (1938). This deflected the water flow slightly downwards, counteracting any tendency for the hull to settle into the water as speed increased.
     
    Laatst bewerkt: 14 okt 2010
  12. Henri Kaper

    Henri Kaper verslagschrijvers

    Lid geworden:
    25 nov 2006
    Berichten:
    2.686
    Locatie:
    Den Haag
    Ja, was een beetje vrij aan het brainstormen. :rolleyes:
     
  13. Fotor

    Fotor Forum veteraan

    Lid geworden:
    10 sep 2006
    Berichten:
    5.553
    Locatie:
    Hillegom
    Ik dacht initieel aan het volgende effect: als de doorsnede waar een stromend medium doorheen moet toeneemt (de verwijding tussen de buitenste roeren), neemt de snelheid van het medium (in dit geval water) af (continuiteitswet) en de druk toe (wet van Bernouilli). Kan het zijn dat de verhoogde waterdruk tussen de roeren de achterkant van de boot omhoog duwt?

    Ik ben meer aerodynamicus en heb geen ervaring met boten of oppervlakte-effecten van water. Is er een luchtbel zichtbaar aan de achterzijde van het schip? Dan zou de eerder gegeven verklaring een veel logischere zijn. De theorie met de luchtbel verklaart ook beter waarom de roeren eerst een grote uitslag moeten hebben voor het effect optreedt, waarna een kleinere uitslag voldoet.
     
  14. Paul Konings

    Paul Konings Vriend van modelbouwforum.nl

    Lid geworden:
    21 mrt 2006
    Berichten:
    484
    Locatie:
    Achlum - Friesland
    Dit is een leuk onderwerp, hier mijn gedachtenspinsels:

    Een schip wordt voortgestuwd door het laten draaien van de schroeven, deze schroeven pompen het water van onder het schip naar achter het schip. Dit is de actie, de reactie is dat dit water weer daar naar toe wil waar het vandaan kwam. Deze reactiekracht drukt tegen het oppervlak van het schip aan. Op de romp zal het door de vorm van de romp weinig effect geven, de draaiende schroeven ondervinden als denkbeeldige schijven heel veel effect van die reactiekracht, de kracht wordt via het stuwblok overgebracht op het schip en zie: het schip gaat vooruit.

    Nu ondervinden roeren ook weinig tot geen effect van die reactiekracht, door ze nu een beetje te verdraaien maak je als het ware wat extra oppervlak waartegen die reactiekracht kan drukken en dat geeft snelheidswinst. Wat reeds beschreven is, is dat het effect alleen dan optreedt als de roeren in de juiste balans (actie - reactie) staan getrimd.

    Leuk detail is dat het plaatje van de straalmotor het laat zien: de uitlaatgassen worden versneld in de vernauwende uitlaat, kunnen daarna expanderen en bij die expansie bouwen ze druk op bij de kegel in de uitlaat en buitenkant van de uitlaat.

    De werking van een Kort-straalbuis berust ook op het principe van de straalmotor, alleen is daar de truc dat het effect (reactiekracht) niet wordt omgezet in bootsnelheid maar in trekkracht.

    BTW, de foto laat ook heel duidelijk de "Staukeil" zien.

    mvg,

    Paul
     
    Laatst bewerkt door een moderator: 15 okt 2010
  15. susho

    susho

    Lid geworden:
    9 dec 2005
    Berichten:
    483
    Locatie:
    lemmer
  16. Roel van Essen

    Roel van Essen Vriend van modelbouwforum.nl Forum veteraan

    Lid geworden:
    13 jul 2002
    Berichten:
    12.353
    Locatie:
    Salland
    Ja, dat kan. Met name omdat de Duitsers bij de toepassing van de Lürssenruder iets anders aan de boot hebben toegevoegd: de "Staukeil".
    De achterzijde van de boot heeft men iets naar beneden af laten lopen, om de druk onder de boot "op peil te houden". Zie de foto hierboven in het bericht van Paul Konings.

    [​IMG]

    :D Nou...dacht 't wel...:

    Hoeveel wou je er hebben? :rolling:
     
    Laatst bewerkt: 15 okt 2010
  17. Baggeraar

    Baggeraar Forum veteraan

    Lid geworden:
    31 jan 2010
    Berichten:
    23.199
    Locatie:
    zuid holland
  18. H.B.Busking

    H.B.Busking Vriend van modelbouwforum.nl Forum veteraan

    Lid geworden:
    17 aug 2004
    Berichten:
    6.570
    Locatie:
    Odoorn, Drenthe
    Werking van de effectroeren zijn al langere tijd in zwang bij de binnescheepvaart. Het geeft de schepen verbeterde stuureigenschappen. Vaak gaat het zelfs om meerdere roeren dan de drie onder de S-Boot

    Het is soms een beetje vissen naar de juiste termen.
    Tik je Lürssen in... dan krijg je een zee aan 'modelbouw-flora'...

    Met een beetje creatief associëren...
    Stuwa roer...
    DE WAAL bv, Machinefabriek - Scheepstechniek

    Hieronder nog even een voorbeeld van een Staukeil onder een SRK van de DGzRS, Theodor Heuss (II). Deze is naderhand toegevoegd om betere vaareigenschappen te krijgen, de efficiency van de romp te verbeteren. Bij meerde schepen van de DGzRS toegepast. Ik heb niet nagevraagd of er sprake was van effectroeren.

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]
     
    Laatst bewerkt door een moderator: 17 nov 2015

Deel Deze Pagina