Der Radeffekt, auch als Schraubeneffekt bezeichnet, ist die Versetzung des Hecks eines Wasserfahrzeuges aufgrund der Drehung des Propellers im Wasser. Dieser Effekt tritt nahezu unabhängig von der Ruderlage auf, so dass er in der FachliteraturMüller/Krauß: Handbuch für die Schiffsführung. Band 2, Teil A, 9. Auflage, Springer Verlag 1988, ISBN 3-540-17939-9, S. 110–112. auch als indirekte Steuerwirkung des Propellers bezeichnet wird.
Der Radeffekt ist bei Fahrt voraus nur gering ausgeprägt und nur wenig spürbar. Bei Fahrt achteraus, also bei Rückwärtsfahrt, tritt der Radeffekt dagegen in verstärktem Maß auf. Er kann je nach Schiffstyp und Form des Rumpfes so stark sein, dass das Schiff achteraus trotz hartem Gegenruder einen Bogen entgegen der Ruderlage fährt.
Bei einem rechtsgängigen Propeller versetzt der Radeffekt das Heck bei Fahrt voraus nach Steuerbord, bei einem linksgängigen Propeller nach Backbord. Bei Fahrt achteraus muss unterschieden werden zwischen einem Festpropeller, der die Fahrt achteraus durch Umkehrung der Drehrichtung des Propellers erzeugt, und einem Verstellpropeller, der die Fahrt achteraus durch Umstellen der Propellerblätter erzeugt. Wird ein Festpropeller verwendet, so wird das Heck bei Fahrt achteraus bei einem rechtsgängigen Propeller nach Backbord und bei einem linksgängigen Propeller nach Steuerbord versetzt. Wird hingegen ein Verstellpropeller verwendet, wird das Heck bei Fahrt achteraus in die gleiche Richtung versetzt wie bei Fahrt voraus.
Ursache des Radeffektes mini|Radeffekt eines im Rückwärtsgang laufenden Propellers
Beeinflussung des Propellerstrahls durch Schiffsrumpf oder Ruderblatt Der Propeller erzeugt den zum Vortrieb oder zum Bremsen des Schiffes erforderlichen Schub, indem er das Wasser nach hinten bzw. vorne beschleunigt. Das beschleunigte Wasser wird als Propellerstrahl oder „rotierende Wassersäule“ bezeichnet und hat je nach Wirkung des Propellers einen mehr oder weniger starken Drall.
Fahrt achteraus Bei Fahrt achteraus trifft der Propellerstrahl auf den Rumpf des Schiffes. In der nebenstehenden Abbildung ist dies am Beispiel eines rechtsgängigen Propellers dargestellt, der im Rückwärtsgang gegen den Uhrzeigersinn dreht. Der obere Teil des Propellerstrahls trifft auf die Steuerbordseite (rechte Seite) des Hecks und übt eine nach Backbord (linke Seite) gerichtete Kraft auf das Heck aus. Es wird somit ein Drehmoment um die Schiffshochachse erzeugt und das Heck nach Backbord versetzt. Oder anschaulich ausgedrückt: das auf die Steuerbordseite des Hecks auftreffende Wasser des Propellerstrahls drückt das Heck nach Backbord. Umgekehrt trifft bei einem linksgängigen Propeller, der im Rückwärtsgang im Uhrzeigersinn dreht, der obere Teil des Propellerstrahls auf die Backbordseite des Hecks, so dass das Heck nach Steuerbord versetzt wird. Ursache des Radeffektes bei Fahrt achteraus ist somit der Einfluss des Propellerstrahls auf den Schiffsrumpf, d. h., der Propellerstrahl wird durch den Schiffsrumpf gestört und übt dabei eine Querkraft auf diesen aus. Mit anderen Worten: der rotierende Wasserstrahl übt eine asymmetrische Kraft auf den Schiffsrumpf aus.
Allerdings tritt der Radeffekt bei verschiedenen Schiffen unterschiedlich stark auf, wobei vor allem die Form des vom Propellerstrahl angeströmten Schiffsrumpfes einen wesentlichen Einfluss auf die Stärke des Radeffektes hat.
mini|Unbeeinflusste Rotation des Propellers
Zur Erklärung dieses Effektes wird zunächst ein Propellerstrahl betrachtet, der nicht durch einen Rumpf beeinflusst wird. Hierbei hat der gesamte Propellerstrahl einen ausgeglichenen Drehimpuls. Bei einem rechtsgängigen Propeller, der im Rückwärtsgang im Gegenuhrzeigersinn dreht, „schiebt“ die Schaufel im oberen Drehbereich (sog. 12-Uhr-Stellung) das Wasser nach links, die Schaufel im unteren Drehbereich (sog. 6-Uhr-Stellung) nach rechts. Da etwa gleich viel Wasser nach links wie nach rechts „verschoben“ wird, wird der Propeller und damit das Heck weder nach rechts noch nach links versetzt.
mini|hochkant=2|Einfluss des Schiffsrumpfes auf den Radeffekt (Blick von achtern)
Wird nun dieser Propellerstrahl von oben durch einen Schiffsrumpf mit flacher, waagrechter Unterseite beeinflusst, so staut sich das aufsteigende Wasser am Schiffsrumpf. Das Wasser wird nach beiden Seiten nahezu gleichmäßig abgelenkt und übt eine Kraft auf den Schiffsrumpf aus, die nahezu ausschließlich nach oben gerichtet ist und kaum zum Radeffekt beiträgt. Durch den Schiffsrumpf unbeeinflusst bleibt jedoch der untere Bereich des Propellerstrahls, so dass der Propellerstrahl insgesamt Wasser nach rechts verschiebt und damit das Heck nach Backbord (links) versetzt. Trifft der Propellerstrahl hingegen auf einen Schiffsrumpf mit gewölbter Unterseite, staut sich das aufsteigende Wasser an einer geneigten Fläche. Es ergibt sich eine Kraft auf den Schiffsrumpf, die senkrecht auf der geneigten Fläche steht und entsprechend der Neigung der Fläche eine Kraftkomponente in horizontaler Richtung nach links aufweist. Auf der gegenüber liegenden Seite des Schiffsrumpfes „saugt“ der Propeller das Wasser ab, so dass ein Unterdruck entsteht. Beides zusammen bewirkt, dass das Heck nach Backbord versetzt wird. Zusätzlich wirkt auch hier wieder das im unteren Bereich des Propellerstrahls nach rechts versetzte Wasser. Es addieren sich somit mehrere nach Backbord wirkende Kräfte, so dass sich gegenüber einem Schiffsrumpf mit flacher Unterseite eine Verstärkung des Radeffektes ergibt.
Zusätzlich hat nicht nur die Form des Schiffsrumpfes, sondern auch die Position des Propellers unter dem Schiffsrumpf einen entscheidenden Einfluss auf die Stärke des Radeffektes. So tritt der Radeffekt bei Schiffen mit Saildrive deutlich weniger ausgeprägt in Erscheinung als bei Schiffen mit starrer und geradliniger Antriebswelle. Ursache hierfür ist der Abstand des Propellers von der Schiffshochachse, um die sich das Schiff beim Radeffekt dreht. Denn je näher der Propeller an der Schiffshochachse angebracht ist, desto kleiner ist das Drehmoment des auf den Schiffsrumpf treffenden Propellerstrahls und desto geringer ausgeprägt ist demzufolge der Radeffekt.
Bei einem Schiff mit starrer und geradliniger Antriebswelle ist der Propeller nahe am Ruderblatt und damit weit entfernt von der Schiffshochachse angebracht. Bei Fahrt achteraus „drückt“ somit der Propellerstrahl an einem Druckpunkt mit einem Abstand der Länge von der Schiffshochachse gegen den Schiffsrumpf, es ergibt sich ein Drehmoment .
Bei einem Schiff mit Saildrive hingegen ist der Propeller näher an der Schiffshochachse angebracht als bei einem Schiff mit starrer und geradliniger Antriebswelle. Deshalb „drückt“ bei Fahrt achteraus der Propellerstrahl an einem Druckpunkt mit einem Abstand der Länge gegen den Schiffsrumpf, der kleiner ist als bei dem Schiff mit starrer und geradliniger Antriebswelle. Somit ist auch das Drehmoment kleiner als das Drehmoment , das Heck wird weniger versetzt und damit der Radeffekt geringer.
mini|Verstärkung des Radeffekts durch Überdruckberg und Unterdrucktal (Blick von achtern) Die rotierende Wassersäule, die durch den drehenden Propeller erzeugt wird, führt noch zu einem weiteren Effekt, der den Radeffekt zusätzlich verstärkt. Dort, wo sich das Wasser am Schiffsrumpf aufstaut, entsteht ein Überdruck, der das Wasser den Schiffsrumpf hinauf schiebt, so dass sich hier eine Art Wasserberg ergibt. Auf der gegenüberliegenden Seite, an der der Propeller das Wasser absaugt und ein Unterdruck entsteht, ergibt sich eine Art Wassertal. Zwischen dem Wasserberg auf der einen Seite und dem Wassertal auf der anderen Seite des Schiffsrumpfs ergibt sich eine Höhendifferenz Δh, so dass das Heck von Berg hinab zum Tal rutscht.
Fahrt voraus mini|Radeffekt bei Vorwärtsfahrt durch Ruderblatt
Auch bei Fahrt voraus tritt der Radeffekt auf, er ist jedoch wesentlich geringer ausgeprägt als bei Fahrt achteraus. Zum einen wirkt bei Fahrt voraus der achteraus gerichtete Propellerstrahl aufgrund des „hinten“ angeordneten Propellers auf eine wesentlich kleinere Fläche des Bootsrumpfes als bei Rückwärtsfahrt.
Des Weiteren weist zwar auch das von dem Propeller angesaugte Wasser einen Drall auf, jedoch ist ein angesaugter Wasser„strahl“ deutlich ungerichteter als der Propellerstrahl, es gibt praktisch keinen „Ansaugstrahl“. Es trifft somit bei Fahrt voraus deutlich weniger in Drall versetztes Wasser auf den Schiffsrumpf auf als bei Fahrt achteraus.
Zum anderen trifft bei Fahrt voraus der achteraus gerichtete Propellerstrahl auf das Ruderblatt. Bereits unmittelbar nach Einkuppeln der Antriebswelle, d. h. noch ohne Fahrt voraus, wird das Ruderblatt von dem starken Propellerstrahl angeströmt, so dass das Schiff bereits manövrierfähig ist, obwohl es noch keine Fahrt aufgenommen hat. Dem Radeffekt kann somit sofort durch die Steuerung der Ruderlage entgegengewirkt werden.
Bei Fahrt voraus hat jedoch nicht nur die Form des Rumpfes, sondern zusätzlich auch die Form des Ruderblattes Einfluss auf den Radeffekt. So verjüngt sich ein Ruderblatt eines Halb- oder Vollschweberuders, wie es vor allem in der Großschifffahrt oder bei Yachten verwendet wird, nach unten. Demzufolge setzt das Ruderblatt dem Propellerstrahl im unteren Bereich eine geringere Fläche und damit einen geringeren Widerstand entgegen. Die bei einem rechtsgängigen Propeller im oberen Bereich des Ruderblattes nach Steuerbord gerichtete Kraft des Propellerstrahls ist somit größer als die im unteren Bereich des Ruderblattes nach Backbord gerichtete Kraft , so dass das Heck insgesamt nach Steuerbord versetzt wird.
Umstellung von Fahrt voraus nach Fahrt achteraus Wird bei Fahrt voraus der Propeller auf Rückwärts umgestellt, setzt nicht sofort der starke Radeffekt der Fahrt achteraus ein. Vielmehr muss der nun nach vorne gerichtete Propellerstrahl zunächst den entgegengesetzten Fahrtstrom überwinden. Sobald der Propellerstrahl den Fahrtstrom überwiegt, setzt der Radeffekt der Rückwärtsfahrt ein und versetzt das Heck entsprechend.
Schiff mit zwei Propellern
Bei einem Schiff mit zwei Propellern wird üblicherweise ein linksgängiger Propeller mit einem rechtsgängigen Propeller kombiniert. Somit hebt sich der Radeffekt beider Propeller auf, wenn beide vorwärts oder beide rückwärts drehen.
Dreht sich hingegen ein Propeller rückwärts und der andere langsam vorwärts, wirkt der Radeffekt beider Propeller in dieselbe Richtung. Im Beispiel des nebenstehenden Bildes ganz rechts dreht sich der Backbord-Propeller rückwärts und der Steuerbord-Propeller langsam vorwärts, so dass sich das Schiff mit dem Heck über Steuerbord dreht, ohne dabei Fahrt aufzunehmen. Das Schiff dreht sich somit auf der Stelle, so dass dieses Manöver auch als „walking on her wheels“ bezeichnet wird.
Bei einem Duoprop sitzen zwei gegenläufig drehende Propeller auf einer Achse. Damit ergeben sich zwei gegenläufige Radeffekte, die in Längsachse geringfügig versetzt zueinander ausgerichtet sind, so dass sich der Radeffekt der beiden Propeller nahezu aufhebt.
Wirkung des Radeffektes
Ein rechtsgängiger Festpropeller dreht im Vorwärtsgang rechtsherum (im Uhrzeigersinn), und im Rückwärtsgang linksherum (im Gegenuhrzeigersinn). Der Radeffekt versetzt dann das Heck eines Schiffes bei Fahrt voraus nach Steuerbord (rechts) und bei Fahrt achteraus (rückwärts) nach Backbord (links).
Im Gegensatz dazu dreht ein linksgängiger Festpropeller im Vorwärtsgang linksherum (im Gegenuhrzeigersinn), und im Rückwärtsgang rechtsherum (im Uhrzeigersinn). Bei diesem Propellertyp versetzt der Radeffekt das Heck des Schiffes bei Fahrt voraus nach Backbord und bei Fahrt achteraus nach Steuerbord.
Einfluss des Radeffektes auf ein Schiff mit rechtsgängigem Propeller bei Fahrt achteraus mini|Einfluss des Radeffektes auf ein Schiff mit rechtsgängigem Propeller bei Fahrt achteraus