Motor und Generator
Auch wenn wir den Einsatz der Maschine auf einem Segelboot nur als Hilfsmotor verstehen, muss die Anlage gut durchdacht ung gewartet sein. Hier folgen verschiedene Berichte, Gedanken und Erfahrungen mit unsrem "eisenen Judas".
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Kiel- bzw. Außenhautkühlung |
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"Ein Kühlsystem, welches von der Funktion und von der Idee her eigentlich gleichberechtigt neben der Zweikreiskühlung stehen müsste, weches dieser bei näherer Betrachtung sogar noch überlegen sein kann, hat sich doch nicht durchzusetzen vermocht. Gemeint ist die Außenhautkühlung" - Zitat aus dem Buch Yachtbau von Kurt Reinke
Drei Arten der Kiel-oder Außenhautkühlung sind denkbar: einerseits die Rohrkühlung, bei der entlang des Rumpfes Rohre angebracht werden, in denen die Kühlflüssigkeit zirkulieren kann, oder in Form von Kühltaschen, die entweder an der Außenhaut des Rumpfs angebracht sind oder aber, als dritte Variante, sich an der Innenseite des Rumpfes befinden.
Die Vorteile einer Kielkühlung liegen in der Einfachheit dieses Systems, denn im Vergleich zu anderen Kühlarten kann man auf Vielerlei verzichten: Keine seperate Frischwasserpumpe, keine Seewasserfilter und natürlich keinen Wärmetauscher benötigt das Prinzip. Obendrein kann der Motor auch an Land oder anbord trockengefallene Boote beschränkt betrieben werden und durch den Einsatz von Frostschutz ist eine Überwinterung in frierenden Gebieten kein Problem.
Klar, wo sich Vorteile finden gibt es meist auch Nachteile, auch die will ich nicht unterschlagen und werde sie zu den verschiedenen Arten Kielkühlung aufführen. Einfachheitshalber wird hier aber von einem Boot aus Metall ausgegangen, denn hier bietet sich die Überlegung der Kielkühlung an und die Nachteile des trockenen Auspuffsystems sind weniger problematisch als auf Booten aus anderem Baumaterial.
Eine verlässlich arbeitende Kielkühlung setzt eine ordentliche Dimensionierung voraus und einige Richtlinien sollten befolgt werden. Dazu eine ausführliche Tabelle, die zwar auf den ersten Bick vielleicht etwas verwirren mag, die aber dennoch einige interessante Inhalte offenbart:
Leistungbereich kW |
Seewassertemp. °C |
Schiffsgeschwindigkeit in km/h bzw darunter Knoten | Flächenzuschlag Farbdicke m² |
Kühlwasserkanal Abmessungen | ||||||||||
0 0 |
1 0,5 |
2 1,1 |
4 2,2 |
7 3,8 |
10 5,4 |
15 8,1 |
25 13,5 |
50 27 |
mm 0,6 |
mm 1,0 |
Breite mm |
Höhe mm |
||
Vorkammernmotor,
abzuführende Wärmemenge 5100kJ/kWh |
||||||||||||||
| bis 25kW | 16 20 24 28 32 |
3,12 3,37 3,65 3,98 4,37 |
1,46 1,52 1,60 1,70 1,80 |
1,03 1,08 1,14 1,20 1,28 |
0,78 0,82 0,86 0,91 0,97 |
0,65 0,69 0,73 0,77 0,82 |
0,59 0,63 0,66 0,70 0,75 |
0,55 0,58 0,61 0,65 0,69 |
0,50 0,53 0,56 0,60 0,64 |
0,46 0,49 0,52 0,56 0,60 |
0,25 0,27 0,29 0,31 0,34 |
0,55 0,58 0,62 0,67 0,72 |
100 | 12 |
| 26 - 50 | 16 20 24 28 32 |
6,07 6,55 7,11 7,75 8,51 |
2,74 2,87 3,02 3,20 3,40 |
1,90 1,99 2,09 2,21 2,36 |
1,40 1,47 1,55 1,64 1,75 |
1,15 1,21 1,28 1,35 1,44 |
1,03 1,09 1,15 1,22 1,31 |
0,94 0,99 1.05 1,11 1,19 |
0,85 0,90 0,95 1,01 1,09 |
0,77 0,82 0,87 0,93 0,99 |
0,51 0,54 0,58 0,62 0,67 |
1,09 1,16 1,24 1,33 1,44 |
100 | 12 |
| 51 - 75 | 16 20 24 28 32 |
9,01 9,73 10,6 11,5 12,7 |
4,02 4,21 4,43 4,69 4,99 |
2,76 2,89 3,04 3,21 3,42 |
2,01 2,11 2,22 2,36 2,51 |
1,64 1,72 1,81 1,93 2,05 |
1,46 1,55 1,63 1,73 1,85 |
1,32 1,39 1,47 1,57 1,68 |
1,19 1,26 1,33 1,42 1,52 |
1,08 1,14 1,21 1,29 1,38 |
0,76 0,81 0,87 0,93 1,01 |
1,64 1,74 1,86 2,00 2,16 |
100 | 12 |
| 76 - 100 | 16 20 24 28 32 |
12,0 13,0 14,1 15,3 16,8 |
5,35 5,60 5,87 6,23 6,63 |
3,66 3,83 4,03 4,27 4,54 |
2,67 2,80 2,95 3,12 3,33 |
2,17 2,28 2,40 2,55 2,72 |
1,94 2,05 2,16 2,29 2,45 |
1,74 1,84 1,95 2,07 2,21 |
1,57 1,66 1,76 1,87 2,01 |
1,42 1,50 1,59 1,70 1,83 |
1,02 1,08 1,16 1,24 1,34 |
2,18 2,32 2,48 2,67 2,88 |
100 | 15 |
Direkteinspritzmtoren,
abzuführende Wärmemenge 3330kJ/kWh |
||||||||||||||
| bis 50 | 16 20 24 28 32 |
4,07 4,39 4,76 5,15 5,69 |
1,89 1,98 2,09 2,20 2,35 |
1,34 1,40 1,48 1,56 1,66 |
1,01 1,06 1,12 1,18 1,26 |
0,84 0,89 0,94 1,00 1,06 |
0,77 0,81 0,86 0,91 0,97 |
0,70 0,75 0,79 0,84 0,90 |
0,65 0,68 0,73 0,77 0,83 |
0,60 0,63 0,67 0,72 0,77 |
0,33 0,35 0,38 0,41 0,44 |
0,71 0,76 0,81 0,87 0,94 |
100 | 15 |
| 51 - 100 | 16 20 24 28 32 |
4,07 4,39 4,76 5,19 5,69 |
1,89 1,98 2,09 2,20 2,35 |
1,34 1,40 1,48 1,56 1,66 |
1,01 1,06 1,12 1,18 1,26 |
0,84 0,89 0,94 1,00 1,06 |
0,77 0,81 0,86 0,91 0,97 |
0,70 0,75 0,79 0,84 0,90 |
0,65 0,68 0,73 0,77 0,83 |
0,60 0,63 0,67 0,72 0,77 |
0,33 0,35 0,38 0,41 0,44 |
0,71 0,76 0,81 0,87 0,94 |
120 |
15 |
| 101 - 150 | 16 20 24 28 32 |
11,9 12,9 14,0 15,2 16,7 |
5,40 5,65 5,95 6,29 6,69 |
3,74 3,92 4,12 4,36 4,64 |
2,77 2,90 3,06 3,24 3,45 |
2,27 2,39 2,52 2,67 2,85 |
2,04 2,16 2,28 2,42 2,59 |
1,85 1,96 2,07 2,20 2,36 |
1,68 1,78 1,89 2,01 2,15 |
1,54 1,62 1,72 1,84 1,97 |
1,00 1,06 1,13 1,22 1,32 |
2,14 2,27 2,43 2,61 2,82 |
125 | 20 |
| 151 - 200 | 16 20 24 28 32 |
15,8 17,1 18,5 20,2 22,2 |
7,15 7,49 7,87 8,33 8,86 |
4,94 5,17 5,45 5,76 6,13 |
3,64 3,82 4,02 4,26 4,54 |
2,99 3,14 3,31 3,51 3,74 |
2,68 2,83 2,99 3,17 3,39 |
2,43 2,57 2,71 2,88 3,08 |
2,20 2,33 2,46 2,62 2,81 |
2,00 2,12 2,25 2,40 2,57 |
1,33 1,42 1,51 1,63 1,76 |
2,85 3,03 3,24 3,48 3,76 |
150 | 20 |
| 201 - 300 | 16 20 24 28 32 |
24,0 25,9 28,1 30,6 33,6 |
10,9 11,5 12,1 12,8 13,6 |
7,62 7,99 8,41 8,89 9,47 |
5,68 5,95 6,27 6,64 7,07 |
4,67 4,93 5,20 5,51 5,88 |
4,22 4,46 4,71 5,00 5,34 |
3,84 4,06 4,30 4,57 4,88 |
3,50 3,70 3,92 4,18 4,47 |
3,21 3,39 3,60 3,84 4,12 |
1,99 2,12 2,27 2,44 2,63 |
4,27
4,55 4,86 5,22 5,64 |
240 | 25 |
| 301 - 400 | 16 20 24 28 32 |
31,8 34,3 37,2 40,5 44,5 |
14,4 15,1 15,8 16,7 17,8 |
10,0 10,4 11,0 11,8 12,4 |
7,36 7,71 8,13 8,60 9,17 |
6,05 6,35 6,70 7,10 7,58 |
5,43 5,74 6,06 6,43 6,86 |
4,92 5,21 5,50 5,85 6,25 |
4,47 4,73 5,00 5,33 5,71 |
4,08 4,31 4,57 4,88 5,24 |
2,66 2,83 3,03 3,25 3,51 |
5,70 6,07 6,48 6,96 7,52 |
260 | 25 |
| 401 - 500 | 16 20 24 28 32 |
39,5 42,7 46,3 50,5 55,4 |
17,8 18,6 19,5 20,7 21,1 |
12,3 12,9 13,5 14,3 15,2 |
9,03 9,47 9,98 10,6 11,3 |
7,41 7,77 8,20 8,69 9,27 |
6,63 7,00 7,39 7,85 8,38 |
6,00 6,34 6,70 7,12 7,62 |
5,43 5,74 6,08 6,48 6,94 |
4,94 5,22 5,54 5,91 6,35 |
3,32 3,54 3,78 4,06 4,39 |
7,12 7,58 8,11 8,71 9,40 |
280 | 25 |
Kurt Reinke giebt dazu in seiem Buch einen Richtwert von 2,08 dm² pro kW Motorleistung an, dazu kommt ein Sicherheitszuschlag für Bewuchs beziehungsweise Lackierung von 10%. Das ergibt einen Richtwert von 2,3 dm²/kW. Diese Angabe versteht nich jedoch nur als Richtwert, weshalb auf die Tabelle oben eingegangen werden sollte.
Wie schon oben beschrieben, gibt es verschiedenen Arten an Kielkühlung. Als Außenrohrkühlung versteht man ein, mit etwas Abstand, an den Kiel angebrachtes Rohr, durch dass die Kühlflüssigkeit läuft und zeichnet sich aus durch ihre einfache nachträgliche Montage, sie kann im Allgemeinem an Booten jedes Baumaterials angebaut werden. (Link zur schematischen Darstellung einer Rohrkühlung) Da hier nicht der Rumpf selbst als Kühlfläche verwendet wird, kann der gesamte Rumpf ohne weiteres auf Korrosion inspiziert werden. Ihre Nachteile liegen allerdings im hohen Schleppwiederstand und in der aufwändigen Reinigung bei Bewuchs. Auch muss bedacht werden, dass durch einen großenRohrdurchmesser die Kühlleistung nicht verbessert wird, da Wasser ein schlechter Wärmeleiter ist und die Abkühlung der Kühlflüssigkeit nur entlang des Rohres geschieht. Diese Nachteile sind auch Grund, weshalb die Außenrohrkühlung nur noch selten montiert wird. Als häufiger anzutreffende Alternative werden Kühlttaschen auf den Rumpf aufgeschweißt, die die Kühlflüssigkeit durch Kanäle entlang der Außenhaut leiten. (Link zur schematischen Darstellung einer Kühltasche) Diese Kühltaschen sollten möglichst flach mit dünner Durchlauffläche gefertigt sein, da, wie bereits erwähnt, Wasser ein schlechter Wärmleiter ist und die Abkühlung nur entlang der Außenhaut geschieht. Sie können als Taschen an der Innenseite oder der Außenseite des Rumpfes angebracht werden. Im Vergleich zur Rohrleitung haben Kühltaschen an der Außenseite nur geringen Schleppwiederstand, in der Regel finden auch größere Kühlflächen für leistungsstarke Motoren leicher Platz an der Kielfläche. an der Rumpfinnenseite angebrachte Kühltaschen müssen meist schon beim Bau des Bootes einberechnet werden, da sie in vielen Fällen durch die Spanten der Yacht verlaufen. In beiden Fällen ist eine Abwärme der Motorkühlung ins Innere des Bootes in heißen Fahrgebieten negativ, gerade auch, wenn die Kühltaschen im selben Raum verbaut sind wie der Motor. Der Rumpf kann unter den Kühltaschen nicht mehr auf Korrusion oder Verschmutzung ispiziert werden, weshalb manche Selbstbauer Inspektionslucken in die Kühltaschen arbeiten. |
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Weitere Infos und Literatur zum Thema Kiel- und Außenhautkühlung:
Apparatetechnik Harald Schönstein
Buchtipp: "Yachtbau, Vorbereitung, Konstruktion und Aufriss" von Reinke/Lütjen/Muhs
Buchtipp: "Dieselmotorenanlagen: Planung, Installation, Schadensverhütung" von Vogel
