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2025-09-06T07:43:32Z

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{{Begriffsklärungshinweis|Zum architektonischen Wasserschlag siehe [[Wasserschlag (Architektur)]].}}

Als '''Wasserschlag''' werden verschiedene [[physik]]alische Erscheinungen bezeichnet, bei denen durch Wasser ein starker [[Druckstoß]] erzeugt wird. Ursache ist die sehr geringe [[Kompressibilität|Komprimierbarkeit]] von Wasser, die nur etwa ein 20.000stel der Kompressibilität von Luft beträgt.

Im übertragenen Sinn ist mit Wasserschlag jeder [[Stoß (Physik)|mechanische Stoß]] durch Flüssigkeiten gemeint.<ref>Der Druckstoss. [https://www.ksb.com/blob/52870/bbb5aed662bfc14fb4cbde62066495a7/band-1-de-druckstoss-know-how-data.pdf Online] (abgerufen am 30. Juli 2018)</ref>

== Wasserschlag in Kolbenmaschinen ==
[[Datei:Bent_connecting_rod_1.JPG|rechts|mini|Verbogenes Pleuel aus einem Automotor nach Wasserschlag]]
[[Datei:Bent_connecting_rod_2.JPG|rechts|mini|Ansicht 90° gedreht]]
[[Datei:LandCruiserInThorsmoerk.jpg|mini|[[Geländewagen]] beim Durchwaten eines Gewässers in [[Island]]. Da die Ansaugöffnung des Luftfilters unter der Motorhaube nur knapp über dem Wasserspiegel liegt, kann aus solchen Situationen – etwa bei unvorhergesehenen Tiefenänderungen – Wasserschlag resultieren.]]
[[Datei:2009-09-26 Unimog Fahrtraining in Horstwalde (3964909511).jpg|mini|[[Schnorchel]] an einem [[Unimog]] zur Verhinderung eines Wasserschlags]]
In den [[Zylinder_(Technik) #Bei_Motoren_oder_Pumpen|Zylindern]] von [[Kolbenmaschine]]n werden Gase mit dem [[Arbeitsraum (Kolbenmaschine)|Anfangsvolumen]] VHub + VRest in ein erheblich kleineres Restvolumen VRest komprimiert. Das [[Verdichtungsverhältnis]] liegt im Normalbetrieb oft bei 10:1. Befindet sich Wasser im Kolbenraum, so wird das Restvolumen, das dem Gas am Schluss des [[Arbeitstakt]]es (d. h. am oberen [[Totpunkt]]) zur Verfügung steht, verringert und kann sogar Null werden. Dadurch nimmt das Verdichtungsverhältnis am Ende des [[Kolbenhub]]es erheblich höhere Werte an und die wirkenden Kräfte vervielfachen sich. Das bedeutet immer eine starke Über[[Beanspruchung (Technische Mechanik)|beanspruchung]] der Bauteile des Verdichtungsraums ([[Kolben (Technik)|Kolben]], [[Zylinderdeckel]] oder -kopf) sowie auch der Antriebsteile ([[Kolbenstange]], [[Pleuel]]).<ref>Michael Löffler: ''Optimierung einer Kolbendampfmaschine mit interner Flashverdampfung.'' [https://d-nb.info/1070174475/34 Online] (abgerufen am 30. Juli 2018)</ref>

Bei der [[Eisenbahn]] bezeichnet man mit Wasserschlag die Beschädigung des Zylinders durch [[Kondenswasser]]. Beim Halt der [[Dampflokomotive]] kondensiert der im Zylinder befindliche Dampf zu Wasser. Beim Wiederanfahren kann unter bestimmten Umständen das Kondenswasser auf der Seite des Auspufftaktes nicht herausgedrückt werden und reißt mangels Kompressibilität meistens den Zylinderdeckel von den [[Bolzen (Befestigung)|Bolzen]] ab. Zur Vermeidung von Wasserschlägen werden daher beim Anfahren grundsätzlich kurz die [[Zylinderhahn|Zylinderhähne]] geöffnet, um Kondenswasser abzulassen.

Als Wasserschlag wird auch ein (recht seltenes) Versagen bei [[Verbrennungsmotor]]en bezeichnet, wenn infolge einer Undichtigkeit der [[Zylinderkopfdichtung]] Kühlwasser in den Kompressionsraum übertritt (der für die Verdichtung von Gasen ausgelegt ist) und dann im [[Viertaktmotor#Takt 2: Verdichten und Zünden|Verdichtungstakt]] den Kolben abrupt stoppt – mit der Gefahr eines verbogenen [[Pleuel]]s, des [[Kolben (Technik)|Kolben]]<nowiki>bruchs</nowiki> und letztlich eines [[Motorschaden]]s.
Wasserschläge können bei Verbrennungsmotoren in [[Kraftfahrzeug]]en auch bei Wasserdurchfahrten auftreten, wenn die [[Wattiefe]] des Fahrzeugs überschritten wird und Wasser über den Ansaugtrakt in die Kompressionsräume gelangt.<ref> Sachverständigen Gutachten von Tilo Neumann: [https://www.carcheck-berlin.de/lexikon.php?showid=84_Wasserschlag%20-%20Motorschaden Wasserschlag] (abgerufen am 30. Juli 2018)</ref>

Bei Sportbooten mit innenliegendem Motorraum kann es zum Wasserschlag kommen, wenn über den Auspuff Wasser bis in die Brennräume eindringt. Dies passiert insbesondere, wenn aus voller Fahrt nicht langsam Geschwindigkeit reduziert wird und der Auspuff verhältnismäßig tief liegt.

== Wasserschlag in Wasserleitungen ==
{{Hauptartikel|Druckstoß}}
Als Wasserschlag bezeichnet man auch einen Druckstoß in einer flüssigkeitsführenden [[Rohrleitung]], der durch das plötzliche Schließen eines [[Ventil]]s ''am Ende des Rohres'' hervorgerufen wird. Die Massen[[trägheit]] des strömenden Wassers in der Rohrleitung führt hierbei zu einer enormen Druckerhöhung, weil der [[Kompressionsmodul]] sehr groß ist. Man kann sich die fließende zylinderförmige Wassersäule modellhaft als bewegten Metallzylinder vorstellen, der an einer Wand schlagartig gestoppt wird.

Eine nutzbringende Anwendung des Druckstoßes ist der [[Hydraulischer Widder|hydraulische Widder]], bei dem eine große Menge Wasser mit geringer Fallhöhe schlagartig gestoppt wird, um eine geringe Menge Wasser auf eine größere Höhe zu pumpen (siehe [[Energieerhaltungssatz]]).

Wasserschlag kann durch den Druckstoß in den [[Wasserleitung]]en eine Schadwirkung entfalten, die sich als [[Leck]]age im Rohrsystem bzw. daran angeschlossenen Geräten innerhalb eines Gebäudes zeigt. Der Druckstoß kann durch Wasserschlagdämpfer gemindert werden. Es handelt sich dabei um kleine [[Membranausdehnungsgefäß]]e (MAG), die in den Wasserleitungsstrang zwischen dem speisenden [[Druckminderer]] und dem Ventil, welches den Druckstoß auslöst, eingebaut werden. Je näher der Wasserschlagdämpfer am Ventil, umso stärker die [[Dämpfung]] des Druckstoßes. Bei mehreren Druckstoßauslösern in verschiedenen Wasserleitungssträngen setzt man den Wasserschlagdämpfer zwischen den speisenden Druckminderer und die Strangaufteilung.

Alternativ können Druckstöße durch Verringern der durchströmenden Wassermenge und damit der [[Strömungsgeschwindigkeit]] in begrenztem Rahmen gemindert werden. Diese Lösung gilt als Übergangslösung, da dadurch der Wasser[[durchfluss]] an allen [[Wasserentnahmestelle|Zapfstelle]]n reduziert ist.<ref>Adolf Böhm, Heinz Moser (Hrsg.): ''Betrieb, Instandhaltung und Erneuerung des Wasserrohrnetzes.'' Vulkan Verlag, Essen 1993, ISBN 3-8027-5501-4, S. 62–64.</ref>

== Wasserschlag in Dampfsystemen ==
Dieser [[Kondensation]]s<nowiki/>stoß ist eine physikalische Erscheinung, die bei Druckerhöhungen in [[Wasserdampf|Dampf]]<nowiki/>systemen zu beobachten ist. Innerhalb einer Dampfmenge befinden sich stets [[Kondensationskeim]]e, die bei einer Erhöhung des [[Druck (Physik)|Druckes]] ohne gleichzeitige [[Temperatur]]erhöhung kleinste [[Tropfen]] aus [[Wasser]] entstehen lassen. Dieser Vorgang läuft nicht [[Kontinuierlicher Prozess|kontinuierlich]] ab, sondern beim Phasenübergang recht plötzlich und ist eine große Gefahr, z. B. für die [[Rohrleitung]]en und [[Maschine]]n eines [[Dampfkraftwerk]]es.<ref>{{Polytechnisches Journal |Dokumentencode=ar282061 |Autor= |Titel=Ueber Vorrichtungen zur Verhütung der Wasserschläge in den Cylindern der Dampfmaschinen |Jahr=1890 |Seiten=173–174 }}</ref>

=== Dampfschlag ===
{{Hauptartikel|Dampfschlag}}
Dieses manchmal auch als Wasserschlag bezeichnete Phänomen tritt auf, wenn Dampfblasen in Wasser [[Implosion|implodieren]].

==== Kavitation ====
{{Hauptartikel|Kavitation}}
Kavitation ist eine mikroskopische Form von Dampfschlägen.

=== Tropfenschlag ===
{{Hauptartikel|Tropfenerosion}}
Dieser als ''Tropfenschlag'' oder ''Tropfenerosion'' bekannte Verschleißeffekt tritt auf, wenn Tröpfchen mit hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche treffen.

== Literatur ==
* Friedrich Tölke: ''Veröffentlichungen zur Erforschung der Druckstoßprobleme in Wasserkraftanlagen und Rohrleitungen.'' Band 2, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 1956.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [http://www.bosy-online.de/Wasserschlag.htm Wasserschlag - Dampfschlag]
* [https://www.ari-armaturen.com/fileadmin/media/downloads/Fachartikel/t000026150-1.pdf Druckstöße in Ventilen - Lösungen für die Standfestigkeit] (abgerufen am 30. Juli 2018)
* [https://www.fluidsystems.org/sites/default/files/downloads/fluessigkeitsringvakuumpumpe_wasserschlag.pdf Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe Ausfall durch Wasserschlag] (abgerufen am 30. Juli 2018)
* [http://www.arsan.pl/Pliki/Publikacje/A1.3.Wasserschlaege_pdf Wasserschläge] (abgerufen am 30. Juli 2018)
* [https://www.weinmann-schanz.de/xs_db/xs_dokumente/www/Gesamt/www_Datenblaetter_online/90/90_601_09--DBL-01-de.pdf Wasserschlagdämpfer] (abgerufen am 30. Juli 2018)

[[Kategorie:Dampfmaschinentechnik]]
[[Kategorie:Dampftechnik]]
[[Kategorie:Verschleißerscheinung]]

Wasserschlag - Versionsgeschichte

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