ANDREAS SIEMONEIT | Druckansicht

# Nautisches Lexikon - Radeffekt

## Der Effekt als solcher

ls Radeffekt bezeichnet man die Tatsache, daß ein Schiff unter Maschine auch bei Mittschiffsruder eine Drehtendenz aufweist, bei Vorausfahrt meist nur ganz leicht (wenn überhaupt), bei Achterausfahrt meist erheblich bis umwerfend (diese Dominanz bei Achterausmanövern macht das Thema überhaupt nur interessant).

Bei einem linksgängigen Propeller wird das Heck bei Vorausfahrt nach Backbord versetzt, bei Achterausfahrt nach Steuerbord. Da man diesen (an sich störenden und ungewollten) Effekt beim Anlegen gut nutzen kann, indem man beim Aufstoppen das Heck durch einen Schub achteraus steuerbords an den Steg zieht, spricht man in diesem Fall von der Steuerbordseite als Schokoladenseite fürs Anlegen.
Bei einem rechtsgängigen Propeller (bei Motorschiffen die Regel) ist alles genau andersherum. Schiffe mit zwei (gegenläufigen) Propellern besitzen in der Regel deutlich weniger Radeffekt, da sich die Effekte teilweise aufheben. Ganz tun sie's anscheinend (wie auch ich zunächst dachte) doch nicht.

Auffällig am Radeffekt ist, daß er von Schiff zu Schiff außerordentlich unterschiedlich stark ausgeprägt ist. Schon hier wird deutlich, daß es was mit der Rumpfform zu tun haben muß und kein reiner Propellereffekt sein kann. Grundsätzlich gilt, daß ein Propeller auf einer schräg nach unten geführten Welle (der also bei Rückwärtsfahrt das Wasser schräg nach oben gegen den Rumpf strahlt) einen starken Radeffekt verursacht, außerdem hängt es vom Abstand Propeller-Rumpf und der Rumpfform ab. Der Name Radeffekt leitet sich von der (falschen!) Vorstellung ab, der Propeller laufe wie ein Wagenrad mit dem unteren Rand auf dem Grunde. Das ist eine prima Merkregel, um sich aus der Drehrichtung des Propellers die Wirkrichtung des Radeffektes zu erklären, aber es ist keine Erklärung.

Die genaue Erklärung des Radeffektes ist ziemlich kompliziert -- wenn es einfach wäre, würden sich die ganzen mystischen Erklärungen nicht halten können. Um es kurz und knapp zu sagen: Der Radeffekt resultiert aus der Tatsache, daß der Propeller das Wasser nicht nur geradlinig beschleunigt, sondern dem Wasser aufgrund seiner schräggestellten Flügel auch einen Drehimpuls (Drall) erteilt. Anschaulich könnte man sagen, daß die vom Propeller beschleunigte "Wassersäule" rotiert. Damit strömt das Wasser nicht nur vor und zurück, sondern auch quer zum Boot und nimmt es seitlich mit.

In allem Folgenden wird ein linksgängiger Propeller betrachtet, wie er auf Yachten in der Regel angetroffen wird. Ein linksgängiger Propeller dreht bei Vorausfahrt von hinten gesehen gegen den Uhrzeigersinn. Meine Quelle für diese Ausführungen ist das Kapitel K: "Steuerwirkung von Propellern" von Prof. Dr.-Ing. S. D. Sharma, in: Handbuch der Werften, Band 18, Seite 103ff.. Hrsg. Dr. K. Wendel, Schiffahrts-Verlag "HANSA", erschienen ca. 1985.

## Radeffekt in Vorausfahrt (linksgängiger Propeller)

ür die Schiffstechniker gibt es gar nicht DEN Radeffekt, sie definieren wenigstens vier miteinander konkurrierende Effekte dieser Art, zwei direkte (pure Propellereffekte, die auch bei einem "nackten" Propeller existieren) und zwei indirekte (die nur in Verbindung mit Rumpf oder Ruderblatt existieren).

1. Direkte Steuerwirkung infolge der vom Propeller erzeugten Querkraft
   Der sogenannte Nachstrom -- also die Strömung hinter dem Propeller (gewissermaßen das Kielwasser) -- ist im oberen Teil des Propellers stärker als im unteren Teil (oben näher an der Wasseroberfläche, folglich geringerer Umgebungswiderstand). Dies bewirkt im oberen Teil des Propellerumlaufs (12-Uhr-Stellung, immer von hinten gesehen) stärkeren Schub, auch seitlich (Wasser wird nach Backbord gedrückt), so daß eine seitliche Nettowirkung verbleibt, die das Heck nach Steuerbord versetzt.
2. Direkte Steuerwirkung infolge der vom Propeller erzeugten Schubexzentrizität
   Der Nachstrom des Propellers ist nicht nur nach hinten, sondern auch nach oben gerichtet, da das Wasser vom Propeller eher von unten angesaugt wird (weil der Rumpf im Weg ist). Dies erzeugt in der 9-Uhr-Stellung einen stärkeren Schub, in unserem Fall auf der Backbordseite des Propellers. Das Boot dreht insgesamt nach Steuerbord, das Heck also nach Backbord.
3. Indirekte Steuerwirkung infolge des unsymmetrischen Propellersogs am Rumpf
   Sogenannter Hovgaard-Effekt, nach dem Schiffstechniker Prof. William Hovgaard, der diesen Effekt 1940 erstmals beschrieben hat. Der Propeller saugt Wasser von vorn an und drückt es nach hinten. Dies führt zu einer Strömung entlang des Rumpfes (die sich natürlich mit der normalen Schiffsbewegung überlagert). Diese Strömung ist allerdings wegen des Effektes Nr. 2 ebenfalls unsymmetrisch, nämlich auf derjenigen Seite des Rumpfes stärker, wo der Propeller stärkeren Schub entwickelt, in unserem Falle also auf der Backbordseite. Stärkere Strömung bedeutet geringeren Wasserdruck und damit Sog (generelles physikalisches Prinzip), hier nach Backbord, so daß das Heck ebenfalls nach Backbord versetzt wird.
4. Indirekte Steuerwirkung infolge unsymmetrischen Propellerschubs am Ort des Ruders
   Das Ruderblatt wird ebenfalls von Querströmungen angeströmt, im oberen Bereich von solchen, die aus dem oberen Bereich des Propellers (12-Uhr-Stellung) stammen, im unteren von solchen, die aus der 6-Uhr-Stellung stammen (Effekt Nr. 1). Da diese nicht gleich sind, heben sie sich nicht genau auf. Das Ganze ist aber erheblich von der Ruderform und -größe abhängig, so daß es hier keine einheitliche Richtung gibt. Bei den üblichen Yachtrudern mit nach unten abnehmendem Profil dürfte der Effekt im oberen Teil überwiegen, so daß das nach Backbord gedrückte Wasser das Heck über das Ruderblatt ebenfalls nach Backbord drückt. Aber das muß nicht so sein.

Wohlgemerkt: Wir sind immer noch bei Vorausfahrt. Der Witz an der ganzen Sache ist, daß die Effekte sich teilweise oder ganz wieder aufheben. In welche Richtung der Gesamteffekt wirkt, ist durchaus eine diffizile Geschichte (kleine Differenzen sind immer heikel in dieser Hinsicht) . Prof. Sharma schreibt, daß sich Nr. 1 in der Regel mit Nr. 2 und 3 aufhebt, so daß Nr. 4 die Richtung entscheidet. Tatsächlich gibt es aber auch Schiffe, bei denen der Gesamteffekt genau andersherum ist, so daß bei Vorausfahrt unsere feine Merkregel mit dem auf dem Grund laufenden Rad in die Irre führt.

Es muß noch einmal betont werden, daß es sich bei Vorausfahrt um sehr kleine Effekte handelt. Auf Yachten dürfte es kaum meßbar sein, auf Großschiffen ist der Effekt zwar eher meßbar, aber unbedeutend, da durch eine leichte Ruderlage (wenige Grad) der Effekt völlig neutralisiert werden kann.

## Radeffekt in Achterausfahrt (linksgängiger Propeller)

ei Achterausfahrt sieht die Sache völlig anders aus:
Der Hovgaard-Effekt Nr. 3 überragt alle anderen in ihrer Wirkung deutlich.

Die "rotierende Wassersäule" ist vom Propeller rückwärts direkt auf den Rumpf gerichtet, und zwar rotiert die Wassersäule im oberen Teil (von dem der Rumpf direkt getroffen wird) nach Steuerbord (und im unteren Teil der Wassersäule entsprechend nach Backbord). Faktisch haben wir damit eine Querströmung unter dem Rumpf, von Backbord nach Steuerbord.

- Auf der Backbordseite des Rumpfes wird diese Querströmung vom Rumpf gebremst und schiebt dadurch das Heck nach Steuerbord.
- Auf der Steuerbordseite kann diese Querströmung relativ ungehindert am Rumpf vorbeiströmen. Diese im Vergleich zur Backbordseite höhere Strömungsgeschwindigkeit bedeutet Sog auf der Steuerbordseite. Der Sog zieht das Heck ebenfalls nach Steuerbord.

Der Radeffekt kommt bei Achterausfahrt aus folgenden Gründen so stark zum Tragen:

- Der Hovgaard-Effekt ist stärker, da die Strömung stärker ist.
  Der Rumpf wird direkt und kräftig vom Propeller angeströmt, also mit viel höheren Strömungsgeschwindigkeiten, als es bei Vorausfahrt der Fall ist, wenn der Hovgaard-Effekt relativ indirekt und schwach durch Effekt Nr. 2 hervorgerufen wird.
- Der Radeffekt kann sich bei geringer Fahrt achteraus "frei entfalten", er hat keine Konkurrenz vom Ruderblatt.
  Maschine achteraus ist eine Ausnahme, sie wird nur beim Bremsen oder Manövrieren verwendet. Wir haben es bei Maschine achteraus also regelmäßig mit geringen Geschwindigkeiten oder sogar Fahrt Null zu tun. Das Ruderblatt ist bei geringer Umströmung praktisch wirkungslos. Da zudem der Propeller das Wasser nicht auf das Ruderblatt, sondern in die Gegenrichtung auf den Rumpf wirft, kommt auch kein Anströmeffekt des Ruders zustande (wie man ihn sich beim "Drehen auf dem Teller" während der Maschine-voraus-Phase zunutze macht). Erst wenn man rückwärts nennenswert Geschwindigkeit aufgenommen hat, kann man den Radeffekt durch Ruderlegen überwinden. Manchmal dominiert der Radeffekt jedoch so stark, dass man kaum so weit kommt, jedenfalls nicht auf engem Raum.

Große Schiffe verwenden übrigens überwiegend rechtsgängige Propeller. Hier wirkt der Radeffekt bei Maschine achteraus so, daß das Heck nach Backbord versetzt wird, das Schiff also insgesamt nach Steuerbord dreht. Dieser Effekt ist beim Manöver des letzten Augenblicks in aller Regel erwünscht, da er den Kurshalter aus der Kollisionsgefahr herausdreht. Der Radeffekt unterstützt also die KVR ...

## Beliebte, aber falsche Erklärungen

er Radeffekt ist sicherlich eine derjenigen Tatsachen, die am häufigsten falsch erklärt werden, was vielleicht angesichts der komplexen Effekte verzeihlich ist. Bisher habe ich die richtige Erklärung nur in der "Seemannschaft" gefunden, wenn man von der speziellen Fachliteratur mal absieht. Hier noch eine kleine Auswahl von falschen Erklärungen:

- Höhere Dichte des Wassers in der Tiefe
  Behauptung: Das Wasser ist im unteren Drehbereich des Propellers (aufgrund des Druckanstieges mit der Tiefenzunahme) dichter, der Propeller erfährt hier unten einen größeren Widerstand als oben und versetzt daher das Heck.
  Widerlegung: Wasser ist (wie alle Flüssigkeiten) praktisch inkompressibel, verändert also seine Dichte mit steigendem Druck kaum (genauer: je 20 cm Tiefenzuwachs verringert sich das Volumen um etwa 1 Millionstel). Diese Dichteänderung ist in keiner Weise vom Propeller spürbar und wird von Strömungseffekten völlig überlagert.
- Höherer Druck in der Tiefe
  Behauptung: Der Wasserdruck ist im unteren Drehbereich des Propellers (aufgrund des Druckanstieges mit der Tiefenzunahme) höher, der Propeller erfährt hier unten einen größeren Widerstand als oben und versetzt daher das Heck.
  Widerlegung: Die Argumentation klingt identisch wie die vorhergehende, ist aber nicht ganz so weit hergeholt, weil der Druckanstieg mit der Tiefe tatsächlich erheblich ist. Klemmt aber trotzdem, weil der Druck von allen Seiten wirkt und somit auch auf die Rückseite des Propellerflügels. Dem Propeller ist es "egal", wie hoch der Druck um ihn herum ist, der Druck hat keinen Einfluß auf den Drehwiderstand der Flügel.
- Der Propeller spürt die Nähe des Grundes
  Behauptung: Der Propeller spürt im unteren Drehbereich die Nähe des Grundes und erfährt deshalb unten einen größeren Widerstand als oben und versetzt daher das Heck.
  Widerlegung: Wenn der Propeller im unteren Drehbereich die Nähe des Grundes spürt, dann bezeichnet man das Schiff als Grundsitzer ... :-) Man kann die Auswirkungen des Radeffektes prima mitten auf der Hohen See studieren, auf 1500 m Wassertiefe. Daran kann es wohl nicht liegen. Hier wird vermutlich die anschauliche Merkregel, die dem Radeffekt seinen Namen gibt (s. o.), mit einer Erklärung verwechselt.