Beginnen wir mit den wichtigsten Begriffen. Der Propeller (4)  wird von einem Lagerbock oder einem Schaft (1) gehalten und ist so mit dem Schiffskörper stabil verbunden. Sitzt der Propeller nicht unter dem Schiffsboden so wird er gegen die Wasseroberfläche mit einer Kavitationsplatte (2) gegen unerwünschtes Luft ansaugen geschützt. Beim Außenbordmotor ist dann unter Wasser noch ein Wendegetriebe mit Drucklager (3) vorhanden. Außenbordmotore haben außerdem einen integrierten Nabenauspuff (5) und sind so, obwohl das unglaublich klingt, umweltfreundlicher als ihre über der Wasseroberfläche miefenden Kollegen weil sie auch noch zusätzliche Luft ansaugen und mit dem Wasser verwirbeln. Wichtige Parameter sind:
 - Durchmesser Steigung und Blattanzahl, Blattneigung .

Bei der Bezeichnung eines Propellers werden im allgemeinen der Durchmesser und die Steigung in Zoll angegeben. Gelegentlich setzt man noch die Blattzahl davor, ein Propeller mit der Bezeichnung 3 x 11,5 x 9,5 hat also drei Blätter, einen Durchmesser von 11,5 Zoll
(11,5 x 25,4 = 292 mm) und eine Steigung von 9,5 Zoll (9,5 x 25,4 = 241 mm). Als Steigung bezeichnet man die Wegstrecke welche theoretisch bei einer Umdrehung zurückgelegt wird wenn das Wasser ein fester Pudding wäre.  

Aus der Steigung und dem Durchmesser ergibt sich zwangsläufig der Anstellwinkel des Propellerblattes. Er nimmt mit steigendem Durchmesser nach außen ab, daher haben die Propellerblätter eine recht komplizierte Form. Weil in der Praxis die Strömung innerhalb der Propellerfläche nicht gleichmäßig ist (sie ist bei etwa 2/3 des Durchmessers am größten) , wird der Blattwinkel  bei guten Propellern noch zusätzlich entsprechend korrigiert.
Der Anstellwinkel ist für den Vortrieb V zuständig. Bei gleichem Vortrieb muß ein Propeller mit flacher Steigung einen größeren Drehwinkel W zurücklegen, also sich schneller drehen.
Die auf das Wasser ausgübte Kraft P teilt sich aber in zwei Komponenten, den Vortrieb V und den Drall D. Da wir vom Drall des Schraubenwassers nichts haben ist das verlorene Energie. 

Mit steigender Drehzahl und Geschwindigkeit kommt aber zunehmend die Massenträgheit des Wassers zur Wirkung und die Drallverluste nehmen wieder ab. Erinnern wir uns, um unseren Gleiter über die Bugwelle zu schieben brauchen wir aber gerade im unteren Geschwindigkeitsbereich die größte Kraft. Warum nimmt man nun nicht einen Propeller mit kleinem Anstellwinkel und läßt ihn einfach schneller drehen ? Das hat einen einfachen Grund, mit steigender Umfangsgeschwindigkeit des Propellerblattes treten auch wieder zusätzliche Verluste auf. An der Oberfläche entstehen Dampfbläschen welche die sog. Kavitation erzeugen. Bei der Implosion solcher Bläschen entstehen Kräfte die das Material des Propellers millimeterweise abnagen. Einmal begonnen wird der Schaden dann schnell größer. Mit komplizierten technischen Tricks kann man die Grenze verschieben doch das ist für kleine Boot unrentabel.
Bei unseren üblichen Bootsantrieben liegt die maximale Umfangsgeschwindigkeit  für Al-Propeller bei etwa 50 m / Sek. und für Edelstahl bei etwa 65 m / Sek. (das ist immerhin doppelt soviel wie ein handelsüblicher Trennschleifer)
Dem Propeller für einen 70 km / h schnellen Powergleiter fehlt also zwangsläufig im unteren Bereich Schubkraft und Wirkungsgrad.
Desöfteren kann man solche Boote meist älteren Baujahrs an ihrem Schraubenwasser erkennen weil bei Vollgas hinten eine schmale hohe Wassersäule aus der Oberfläche austritt. Ist das Boot dann obendrein noch schlecht getrimmt oder schwer beladen schafft es trotz vieler PS nicht den Übergang in die Gleitfahrt sondern bleibt als brüllende Padde in seinem Wellental bei Rumpfgeschwindigkeit hängen.
Die technische Lösung ist teuer (und etwas störanfälliger), - Duopropantrieb - zwei Propeller mit gegenläufiger Drehrichtung auf einer Welle dicht hintereinander vermindern die Drallverluste und erhöhen somit den Wirkungsgrad, oder besser und noch teurer 2 Antriebe.

Der richtige Durchmesser bestimmt also ganz wesentlich das Fahrverhalten unseres Bootes. Zu kleine Propeller sind der häufigste Sündenfall den man antreffen kann. Oft werden große relativ schwere Verdränger mit kleinen (Außenbord) Motoren ausgerüstet da man`s ja nicht so eilig hat. Da ist die Propellergröße leider oft begrenzt. Bei zu kleinem Propeller wird das Fahrverhalten träge, das Boot läßt sich schwerer steuern und stoppen. Ein Propellerblatt kann nur eine begrenzte Kraft auf das Wasser übertragen. Rechts sieht man ein Beispiel für den Druckverlauf. Überschreitet der Unterdruck auf der Vorderseite einen Wert von etwa - 0,8 kp/cm² so wird der Siedepunkt des Wassers erreicht es bildet sich eine Dampfschicht. Die Strömung reißt ab und die Vortriebskraft wird wieder geringer.  

Wenn also beim plötzlichen Vollgas statt satter Beschleunigung von achtern merkwürdige Geräusche kommen, so kann das an einem zu knapp bemessenen Propeller liegen. Übrigens spielt es nur eine geringe Rolle ob ein Propeller zwei, drei oder mehr Flügel hat, entscheidend ist im wesentlichen nur der wirksame Querschnitt.
Fünf Flügel - läuft besser im oberen Grenzbereich , zwei Flügel am Trödelboot haben einen besseren Wirkungsgrad aber sorgen für Dröhngeräusche wenn man mal Gas gibt.
Wie bestimmt man aber nun den richtigen Durchmesser ?  Ein einfaches Rezept habe ich zwar nicht gefunden aber von einigen gut laufenden Booten die Daten erfragt, Testberichte von “Boote” ausgewertet und in eine halbwegs allgemeingültige Formel gesetzt.
Ausschlaggebender Wert für die Bemessung ist hauptsächlich der “Verdrängungsquerschnitt” das ist die mittlere Fläche die unter der Wasserlinie vorwärts geschoben werden muß. Er berechnet sich aus dem Gewicht des Bootes dividiert durch die Länge der Wasserlinie.
Hierzu ins Verhältnis muß der Querschnitt des Propellers gesetzt werden. Natürlich spielt die Bootsbauart (Breite, Form) noch eine größere entscheidende Rolle und je nach Einsatzgebiet benötigt man auch noch Schubreserve für Wind und Wellen.
für die Wahl des Koeffizienten können folgende Richtwerte angenommen werden:
- Schnelle Gleiter und Halbgleiter   3 : 1         - Verdränger 5 : 1          - Hilfsantriebe (Segelboote) 8 : 1

       Formel 1:    Mv(t) / ( LWL x Kf) = Ap                       Mv = Bootsgewicht in Tonnen, LWL= Länge der Wasserlinie in m,
       Formel 2:    SQR (Ap x 4 / Pi) x 39,4 = Dm (Zoll)        Kf = Koeffizient für Bootsform, Ap= Propellerfläche in m²
                                                                                           SQR=Wurzel , Pi  = 3,1416 ; 39,4= Koeffizient f. Dimensionsanpassung
Beispiele:
1.- schneller Gleiter, 1,5 Tonnen, dividiert durch LWL 5,4 x 3   = 0,093 (m²) (das ist der erforderliche Querschnitt des Propellers),
     wir rechnen weiter:  D (Zoll) = SQR(0,093 x 4 / Pi ) x 39,4  = 13,56 Zoll erforderlicher Durchmesser

2.- leichtlaufender Verdränger (Segeljolle) 3,5 Tonnen dividiert durch LWL 8 x 8 = 0,055m² ,
                 D (Zoll) = SQR(0,055 x 4 / Pi) x 39,4 =  10,4 Zoll , (das paßt z.B. zu einem 15 PS Motor mit Schubschraube (10,5 x 9)
Hinweis:
- Diese Bemessungshinweise besitzen informativen Charakter. Sie beruhen auf praktischen Erfahrungen mit einer begrenzten Zahl kleinerer Boote. Vor allem bei “Powerbooten” werden oft wesentlich kleinere Propeller eingesetzt die nur für die Endgeschwindigkeit optimiert sind, im unteren Bereich nimmt man dann bis zu 80% ! Schlupf in Kauf.

Besitzer von Außenbordmotoren oder Z-Antrieben können hier aufatmen, für sie ist der Radeffekt kein Thema sondern relativ bedeutungslos.
Bei Booten mit starrem Propeller ist er jedoch je nach Bootsform sehr stark ausgeprägt. Ursache ist der Drall des Schraubenwassers welcher gerade bei Stillstand des Bootes am größten ist. Beim Aufstoppen  trifft der Drall auf den Bootkörper und bewirkt in unserem Beispiel Backbord einen größeren Stau als auf der Steuerbordseite. Das Boot wird mit dem Heck, nach Steuerbord driften. Außerdem ist das Ruder fast unwirksam weil es nicht direkt angeströmt wird.

Aus Propellerdrehzahl und Steigung errechnet sich die theoretische Geschwindigkeit. Das praktisch  gemessene Tempo liegt natürlich darunter, die Differenz bezeichnet man als Schlupf  ( Wasser ist nun mal leider flüssig )
gute Richtwerte sind:
Verdrängerfahrt          25-40 %
Halbgleiten                40-60 %
Gleitfahrt                   10-25 %

Um unser Boot zu beurteilen führen wir an geeigneter Stelle Testfahrten durch. Wir benötigen:
- die Steigung des Propeller
- die Getriebeübersetzung
- einen Drehzahlmesser
- ein gutes Log oder einen GPS-Empfänger.
Übrigens: Die Hysterese zwischen Beschleunigung und Verminderung (grüne Linie) liegt an der verschiedenen Höhe der indizierten Welle.        

Wer zu faul zum Rechnen ist, kann an diesem Nomogramm grob abschätzen wie schnell sein Boot etwa fahren müßte wenn man Propellerdrehzahl und Steigung bestimmt hat und der Durchmesser an die Bootsgröße angepaßt ist.

Zwischen Propellerdurchmesser, Steigung, Drehzahl, besteht ein fester Zusammenhang zur übertragbaren Motorleistung. Um Gleitboote über den “Wellenberg” zu schieben wird ein Motor mit hohem Drehmoment bei mittlerer Drehzahl benötigt. Schaltgetriebe, Verstellpropeller, Drehmomentwandler haben sich im Bootsbau bisher nicht etabliert, man greift da eher zu V8 Hubraumriesen die dann bei 5600 U/min. abgeregelt und somit dann nur teilweise ausgelastet werden.
 

Wie stark muß der Motor sein ? für Gleiter erhält man
einen brauchbaren Richtwert mit einer Rechenformel.
Ob dann aber auch die Schubkraft für den Übergang in Gleitfahrt reicht ist vom ausreichend bemessenem Propellerdurchmesser abhängig.
Das nebenstehende Nomogramm gibt einen Anhaltspunkt, jedoch muß man wissen, das viele Motorenhersteller gern kleinere als den optimalen Propeller einsetzen um so den Motor leichter und preiswerter zu machen. Ein großer Prop. mit flacher Steigung erzeugt sehr hohe Reaktionskräfte die über Drucklager, Schaft, auf den Spiegel des Bootes übertragen werden.
Der Yamaha Schubmotor FT 50 erzeugt mit dem Propeller 14” x 11” eine Reaktionskraft von etwa
 450 kp, die Sportversion F50  mit 13” x 13” dagegen nur etwa 300 kp. Da sind Getriebe und Lager natürlich kleiner (weniger Widerstand bei hohem Tempo).

Mit dem Schubmotor FT50 kann ein 5,6m langes und 1200 kg schweres Boot 33 km/h erreichen. Der fast baugleiche F50 schafft das nicht, das Boot bleibt bei ca. 20 km/h hängen. Aber bei einem leichteren Boot von 800-900 kg ist der F50 die bessere Wahl und das Boot wird etwa 40 km/h erreichen. 

Beispiel für eine Propellerdimensionierung:
Ausgangsdaten:         - Gleitboot 7,2m Wasserlinie,              - Gewicht 2,2 t,          - gewünschte Geschwindigkeit 45 km/h.
1. Bestimmung des Propellerdurchmessers :  2,2 / (7,2 x 3) = 0,102 m² ; SQR (0,102 x 4 / Pi ) x 39,4 = 14,2 (Dm in Zoll)
2. Festlegung der Steigung : - Motor 5600 U/Min, Getriebe 1:1,95     Propdrehzahl somit 2870 U/Min
   bei Gleitfahrt im unteren Bereich muß mit etwa 15% Schlupf gerechnet werden. Tempo 45 km/h x 1,15  entspr. 33957 Zoll/Min.
   33957 / 2870 = 11,8 also rd. 12 Zoll Steigung. (Wer zu faul zum rechnen ist nimmt das obere Nomogramm.)
3. Nomogramm 2 gibt für 12” Steigung 15” Durchmesser bei 3000 U/Min nur etwa 90 PS an, beachten ***
4. Kontrolle der Umfangsgeschwindigkeit : 2870 x 15 x 0,0254 x Pi / 60 = 57,25 ( m/s)
   dieser Wert ist für einen AL-Propeller etwas zu hoch, er wird Dauerbelastung mit Kavitationsschäden beantworten.

*** Es ist zwar richtig, das für den Vortrieb nur etwa 90 PS (an der Schraube) übertragen werden, aber der Motor ist natürlich größer
       auszulegen, also etwa 120 PS. Bei max. Drehzahl ist er dann mit etwa 80% belastet was der Lebensdauer zugutekommt.