Elektromagnetische Grenzschichtkontrolle - Experimente an der Hamburgischen Schiffbauversuchsanstalt

Im Rahmen des Verbundprojektes wurden Meßreihen zur Umströmung einer ebenen Platte und eines ruderförmigen Körpers durchgeführt. Die jeweils oberflächenparallele elektromagnetische Kraft entsteht durch die Kopplung äußerer elektrischer und magnetischer Felder, die von einer streifenartigen, wechselweisen Belegung der Körperoberflächen mit Permanentmagneten und Elektroden ausgehen. Aufgrund der Feldverteilungen ist die Kraftwirkung auf den Bereich der Strömungsgrenzschicht beschränkt. Es fanden Permanentmagnete mit einer Feldstärke im Bereich von 0.2 bis 0.4 Tesla Verwendung. Die Elektroden wurden mit Gleichstrom gespeist, bei maximalen mittleren Stromdichten von bis zu 0.5 A/cm2. Die Plattenexperimente zeigten eine deutliche Reduzierung des Strömungswiderstandes, die bei maximalem Elektrodenstrom bis zu 80% betrug. Dieses Ergebnis wird allerdings durch einen energetischen Aufwand erreicht, der die Einsparungen beim Reibungswiderstand überwiegt. Laser-Doppler Messungen der Grenzschichtprofile bestätigten das physikalische Konzept, durch die elektromagnetische Volumenkraft der Grenzschicht ein stabileres Profil aufzuprägen, welches bei höherem Elektrodenstrom in das eines Wandstrahles übergeht. Die Untersuchungen am Ruder waren vor allem auf die Unterdrückung der Strömungsablösung an der Saugseite des Profiles und die damit verbundene Auftriebserhöhung gerichtet. Dadurch konnte eine deutlich verbesserte Ruderwirkung erreicht werden. Experimentelle Weiterführungen des Konzeptes und Probleme infolge der auftretenden Elektrolyseblasen sowie Aspekte der Auswahl geeigneten Elektroden-materials werden diskutiert.