Faktoren, welche die Effizienz von Strahlrudern beeinflussen

Im Gegensatz zu elektrischen Strahlrudern sind hydraulische Strahlrudersysteme hinsichtlich der Effizienz komplexer. Letztlich kommt es auf alle Einzelkomponenten des gesamten hydraulischen Systems und deren Zusammenwirken an.

Beispielsweise weisen einige Getriebemotoren aus Gusseisen mit niedrigem volumetrischem Wirkungsgrad (75–80 Prozent) bei gleichem Schubniveau eine deutlich höhere Nennleistung auf als ein viel effizienterer Schrägachsen-Kolbenmotor (92–97 Prozent). Insgesamt wird der Stromverbrauch auch durch das Systemdesign und andere Komponenten wie Hydraulikpumpen, Ventile und Rohrleitungen beeinflusst. Sogar die Gestaltung des Ölkühlungs- und Filtersystems kann die Gesamtleistung beeinflussen. In einem herkömmlichen Hydrauliksystem mit geringem Wirkungsgrad können nur 25–50 Prozent der Energie, die die Pumpe aus ihrer Quelle bezieht, tatsächlich Arbeit leisten, also Schub erzeugen. Die effiziente Nutzung der im Boot vorhandenen Energie hat stets oberste Priorität. Deshalb ist die Auswahl der bestmöglichen Komponenten und Systemtechnik zur Erzielung minimaler Systemverluste unerlässlich. Ein gut konzipiertes Hydrauliksystem sollte normalerweise 70–75 Prozent der Energie, die die Pumpe aus ihrer Quelle bezieht, an die Propellerpropeller liefern.

Wechselstrommotoren werden mit Strahlrudern von etwa 240 kgf und mehr verwendet. Wechselstromlösungen mit jeder Spannung und in Kombination mit einem Frequenzumrichter (VFD) sind eine sehr effiziente Möglichkeit, ein Strahlruder anzutreiben.

Gleichstrommotoren werden mit Strahlruder zwischen 20 und 300 kgf verwendet. Die an die Strahlruderpropeller abgegebene Leistung hängt vom Spannungsniveau im System ab. Hochwertige Komponenten wie richtig dimensionierte Stromkabel, Hauptschalter, Sicherungen und Sicherungshalter bewirken einen minimalen Spannungsabfall zwischen der Batterie und dem Elektromotor. Dennoch müssen wir mit einem unvermeidlichen Verlust rechnen. Eine solche geeignete 12-Volt- (24-Volt-) Anlage, die von Batterien mit hoher CCA-Bewertung in gutem Zustand gespeist wird, sollte mindestens 10,5 Volt oder 21 Volt in einem 24-Volt-System an einem Strahlrudermotor liefern. Aus diesem Grund berechnen seriöse Hersteller den Schub auf 10,5 Volt (21 Volt), basierend auf der tatsächlichen Leistung im Boot und nicht auf theoretischen Werten bei Nennbatteriespannung. Es ist wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, wie die Leistungsdaten des Strahlruders gemessen werden, damit das System nicht durch die Berechnung auf der Grundlage unrealistischer Leistungsdaten unterversorgt wird.

Führende Hersteller verwenden speziell entwickelte Motoren mit hochwertigen Materialien und Komponenten, um eine hervorragende Stromleitfähigkeit und mechanische Leistung zu gewährleisten, was sich in der mit der Bürsten-Gleichstromtechnologie möglichen maximalen Effizienz niederschlägt.

Die Bauqualität der Getriebebeine, die hydrodynamischen Eigenschaften und der Platz, den sie im Tunnel einnehmen, haben ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Strahlruders. Die Verwendung gehärteter Spiralzahnräder ist eine Lösung, um den Platzbedarf zu minimieren und ein kompaktes Getriebebeindesign zu erreichen. Das Design muss hydrodynamisch optimiert sein und einen minimalen Platz im Tunnel nutzen, um einen besseren und gleichmäßigeren Wasserfluss zu ermöglichen. Das kompakte, stromlinienförmige Getriebebein minimiert den Wasserwiderstand und reduziert Kavitation, die sich auch auf den Schallpegel auswirkt. Effizienterer Wasserfluss und weniger Kavitation bedeuten mehr Schub pro kW Eingangsleistung.

Das Q-Prop-Design hat sich als so effektiv erwiesen, dass bei einigen Bugstrahlrudermodellen sogar die Schubkraft zunahm (um etwa fünf Prozent).

Obwohl dies in den Installationshandbüchern ausführlich beschrieben wird, haben wir einen Entwurfsleitfaden für Tunnelinstallationen entwickelt, der professionellen Installateuren eine hervorragende theoretische Grundlage dafür bietet, wie Tunnel gebaut werden sollten, um maximale Strahlruderleistung zu erzielen und den Geräuschpegel zu minimieren. Informationen über Tunnellage, Tunnellänge und Tunnelöffnungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Installation, um den größtmöglichen Schub aus der verfügbaren Motorleistung zu gewährleisten.