Forschung

ProRatio

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Aussagefähigkeit von Propulsionsmessungen im Modell- und Großausführungsmaßstab zu erhöhen und den zeitlichen Aufwand für Modellversuche zur Leistungsbestimmung von Schiffen zu reduzieren. Bei der quasistationären Methode wird davon ausgegangen, dass die instationären Bedingungen im quasistationären Modellversuch die entsprechenden stationären Bedingungen repräsentieren.

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Titel: ProRatio – Propulsionsprognose unter Anwendung von quasistationären Messungen und der Rationalen Methode
Laufzeit: 05/2016 – 04/2019
Projektmanager: M. Steinwand
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: VF150037

Die Anwendung von quasistationären Propulsionsmessungen in Modellversuchen verspricht eine deutliche Reduzierung der notwendigen Versuchszeiten. Dies wird möglich, wenn statt konventioneller stationärer Messungen quasistationäre Messungen bei einem Betriebszustand durchgeführt werden. Dazu müssen während einer Fahrt des Schleppwagens mehrere Betriebszustände bei gleicher Genauigkeitsanforderung erfasst werden. Für die Auswertung der Versuche soll auch im Modellversuch die rationale Methode angewendet werden, die die Propulsionskennziffern anhand von Ansätzen aus den Propulsionsversuchen ableitet.

Mit dem Projekt wird folgende Zielsetzung verfolgt:

  • Untersuchung der Eignung verschiedener quasistationärer Versuchsanordnungen als Grundlage zur Durchführung von quasistationären Propulsionsversuchen zur Leistungsprognose.
  • Untersuchung der Anwendbarkeit von quasistationären Propulsionsfahrten zur Bestimmung der Wechselwirkungsparameter zwischen den einzelnen Propulsoren und dem Schiff bei hybriden Antrieben.
  • Anwendung der rationalen Theorie zur Bestimmung der Wechselwirkungsparameter zwischen Schiffsmodell und Propulsor.
  • Untersuchungen zur Anwendbarkeit von quasistationären Propulsionsfahrten der rationalen Theorie zur Bestimmung des Schubes bei unkonventionellen Antrieben (Waterjet, Voith-Schneider-Propeller, Tiefgetauchter Waterjet, integrierter Düsenpropeller, etc.).
  • Entwicklung einer Versuchs- und Auswertmethode zur Durchführung von quasistationären Versuchen unter Verwendung der rationalen Methode zur allgemeinen Anwendung.

Als Ergebnis wird ein Verfahren entwickelt, mit dem Modellversuche bei gleicher Genauigkeit kosteneffizienter und somit wettbewerbsfähiger durchgeführt werden können, mit dem zusätzlichen Vorteil, unkonventionelle Antriebssysteme hydrodynamisch vollständig analysieren zu können.

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OWT

Im FuE-Vorhaben sollen die Herausforderungen an die Versuchstechnologien sowie die Auswert- und Prognoseverfahren infolge der aktuellen Entwicklung im Propellerentwurf und –betrieb analysiert und Anweisungen für die Durchführung, Auswertung und Integration von Freifahrtversuchen in den Prozess der Bewertung von Propellern durch Freifahrtkennlinien und Propulsionsprognosen erarbeitet werden.

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Titel: Erhöhung der Qualität der Propulsionsprognose durch zuverlässige Freifahrtmessungen und Reynoldszahlkorrekturverfahren
Laufzeit: 05/2016 – 04/2018
Projektmanager: H.-J. Heinke
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF150180

Im Gegensatz zu Vorhaben zur Verbesserung der Reynoldszahlkorrektur soll in diesem Projekt die Verbesserung der Qualität des Freifahrtversuchs selbst im Vordergrund stehen. Die Reynoldszahlkorrekturverfahren sollen dann auf der Basis zuverlässiger Messergebnisse kritisch bewertet werden.

Zur Erhöhung der Qualität der ermittelten Freifahrtkennwerte von modernen Propellern (kleine Sehnenlängen, niedrige Drehzahlen, spezielle Profile) und zur Weiterentwicklung der Versuchs- und Auswertmethoden bei Freifahrt- und Propulsionsversuchen sollen im FuE-Vorhaben systematische Messungen und Berechnungen durchgeführt werden. Darüber hinaus soll die Integration von Reynoldszahlkorrekturverfahren auf der Basis des äquivalenten Profils oder der Streifenmethode in die Propulsionsprognose durchgeführt werden. Dabei werden folgende Zielstellungen verfolgt:

  • Überprüfung der Eignung des quasi-stationären Freifahrtversuchs zur Bestimmung der Freifahrtkennlinien.
  • Überprüfung der Eignung des Reverse Open Water Tests (Dynamometer vor dem Propeller) zur Bestimmung der Freifahrtkennlinien.
  • Ermittlung und Analyse von Einflussfaktoren auf die Freifahrtmessungen (Wechselwirkung des Propellers mit dem Dynamometer, Wechselwirkung des Propellers mit der Zu- und Ablaufgeometrie, Turbulenzgrad und Sekundärströmungen im Wasser).
  • Kontrolle der Güte der Messungen durch die Umrechnung der gemessenen Freifahrtkennlinien auf eine typische Reynoldszahl der Großausführung.
  • Analyse der Propulsionsauswertung bei Reynoldszahlen des Modellpropellers im unterkritischen Bereich.
  • Überprüfung der Ersetzung der Reynoldszahlkorrektur für die Propellerkennwerte in der ITTC 1978 Methode durch theoretisch anspruchsvollere Verfahren.

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Verbundvorhaben HYKOPS

Das Ziel des Verbundvorhabens ist die Schaffung von Geometriestandards und Designmethoden für hydrodynamische Komponenten im Rahmen des Aufbaus eines einheitlichen Frameworks für Entwickler, Versuchsanstalten und Großausführungsfertigung im Verbund.

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Titel: Entwicklung eines Frameworks zum Entwurf hydrodynamischer Komponenten für innovative Manövrier- und Propulsionsorgane
SVA-Teilvorhaben: PROPDETAILS – Generierung von Propellerdaten in Blattschnitten und Erfassung von Konstruktionsdetails
Laufzeit: 03/2016 – 12/2018
Projektmanager: U. Barkmann
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner Flensburger Schiffbau Gesellschaft, DST, HSVA, Technische Universität Hamburg-Harburg, Universität Rostock, ISA, Mecklenburger Metallguss GmbH, Friendship Systems
Reg.-Nr.: 03SX401C

Im Teilvorhaben PROPDETAILS sollen die Aspekte der Versuchsanstalt in dem Framework berücksichtigt werden. Dieses befasst sich mit der Generierung von Propellerdaten in Form von Blattschnitten aus 3D-Daten und der Erfassung des Einflusses von Konstruktionsdetails auf die Propellercharakteristik. Es soll ein Konverter für PFF-Dateien bereitgestellt werden. Ein Schwerpunkt besteht in der Rückführung von Profildaten aus 3D Geometrien, die durch das Einscannen mit einem fotogrammetrischen System entstanden sind. Eine Methode soll erarbeitet werden, bei der mittels potenzialtheoretischer Berechnungen von den gefertigten Propellern deren Kennlinie berechnet und zur Evaluierung der Fertigungsgenauigkeit herangezogen wird. Der Einfluss von Propellerradien am Propellerfuß und –spitze sowie der Einfluss der Antisingkante soll im Nachstromfeld untersucht werden, um den Einfluss von Propellerdetails auf die Charakteristik aufzuzeigen. Damit sollen Anforderungen an die Genauigkeit der Detailbeschreibung im Framework spezifiziert werden.

Durch eine Anforderungsanalyse werden die notwendigen Fähigkeiten des Frameworks anhand von Propulsionssystemen definiert. Die Basis des Frameworks bildet dass durch Implementierung zu entwickelnde Datenmodell. Im Bereich des hydrodynamischen Designs lassen sich mit potenzialtheoretischen Strömungslösern in verhältnismäßig kurzer Zeit die Strömungsverhältnisse hydrodynamischer Komponenten berechnen. Die SVA Potsdam nutzt dabei VORTEX zur Berechnung von Propellerkennlinien und arbeitet mit PFF-Dateien als Geometriefunktion. Die Implementierung des entwickelten Datenmodells in das VORTEX Programm soll realisiert werden. Es soll eine Methode erarbeitet werden, bei der mittels potenzialtheoretischer Berechnungen von den gefertigten Propellern deren Kennlinie berechnet und zur Evaluierung der Fertigungsgenauigkeit herangezogen wird. Den Ausgangspunkt für die Berechnungen bilden die aus den Oberflächenmessungen gewonnenen 3D-Daten, die in Blattschnittdaten umgerechnet werden. Die Implementierung einer „One Click“–Freifahrtrechnung soll in das Framework erfolgen. Die durchzuführenden Versuche sollen die im Vorhaben entwickelten Verfahren validieren sowie Parameter bezüglich der Genauigkeit der verwendeten Modelle liefern. Damit bilden die Modellversuche die grundlegende Eingangsinformation für die zu entwickelnden Geometriedetails. Das im Forschungsvorhaben HYKOPS zu entwickelnde Datenformat soll im Fall von Propellern Radien an den Flügelfüßen und Flügelspitzen beschreiben. Das zu entwickelnde Datenformat soll allgemeingültig für alle Formen von extrudierten Profilformen definiert werden und somit sämtliche Anhänge und ihre Position am Schiff beschreiben können.

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Verbundvorhaben OWIDET

Das Gesamtziel des Verbundprojektes besteht in der anwendungsorientierten Entwicklung von Optimierungstools zum Bau von Energieübertragungsplattformen (EÜP) für den künftigen nationalen und internationalen Wind-Offshore-Markt.

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Titel: Entwicklung von Tools zum Design innovativer Offshore-Wind-Installationsschiffe
Laufzeit: 11/2015 – 10/2018
Projektmanager: Dr. M. Fröhlich
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner Nordic Yards, Universität Rostock, Alstom
Reg.-Nr.: 03WKCR2F

Das Projekt 2 konzentriert sich auf den Marktbereich EÜP und die dazugehörigen Bereiche Design, Planung, Fertigung sowie Betrieb und Wartung von EÜP.

Das Ziel der SVA ist die Bereitstellung von umfangreichen Parametern und Entwicklungstools zum Seeverhalten und der dynamischen Positionierung eines neuartigen Installationsschiffes.

In mehreren Phasen erfolgt die Entwicklung eines geeigneten hydrodynamischen Entwurfsweges von windparktypischen Schiffsformen am Beispiel eines Offshore-Wind-Installationsschiffes. Angefangen von der Analyse der Anforderungen über die Auswahl von geeigneten Berechnungs- und Optimierungswerkzeugen wird eine auf die Anforderungen orientierte Untersuchungsmatrix zusammengestellt. Darüber hinaus wird ein optimiertes hydrodynamisches Schiffskonzept für Offshore-Wind-Installationsschiffe erforscht. Entsprechend den besonderen Anforderungen eines Offshore-Wind-Installationsschiffes (veränderte hydrostatische Eigenschaften während des Jack-up-Vorgangs, möglichst gutes Seegangs- und DP Verhalten bei den unterschiedlichen Phasen Transport, Positionierung und Jack-Up-Prozess) werden neue bzw. umfangreichere Entwurfsmethoden entwickelt, um den erhöhten Anforderungen Rechnung zu tragen.

Am Beispiel eines Offshore-Wind-Installationsschiffes soll der Berechnungsaufwand, der Optimierungsprozess und die Eignung der gewählten „Werkzeuge“ für die hydrodynamische Bestimmung der Eigenschaften unter Berücksichtigung der für die Plattformen und Installations-/Wartungsschiffe typischen Eigenschaften erforscht werden. Dafür werden umfangreiche Laborversuche mit einem Modell in geeignetem Maßstab für eine finale Verifikation der hydrodynamischen Auslegung durchgeführt.

Die Untersuchungen zu den folgenden Schwerpunkten werden in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern durchgeführt:

  • Bestimmung der geeigneten Mittel zur Bestimmung des Seegangsverhaltens für die unkonventionellen Schiffs- und Plattformformen
  • Optimierung der Rumpfgeometrie hinsichtlich des Seegangsverhaltens und Analyse des Aufwand-Nutzen-Verhältnisses für unterschiedliche Herangehensweisen
  • Datenermittlung zur Erweiterung bestehender dynamischer Positionierungssysteme (DP-Systeme) an gewachsene Anforderungsprofile
  • Untersuchung und eine mögliche Erweiterung der zulässigen Umweltbedingungen und deren Einfluss auf das Einsatzprofil

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Headbox

Zielstellung des Vorhabens ist die Entwicklung von optimalen Headbox-Lösungen für die Integration von Vertikal-Achsen-Rotoren an Schiffen mit größeren Gillungswinkeln.

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Titel: Optimierung der Einbaubedingungen von Systemen mit Vertikal-Achsen-Rotoren (VAR) bei Offshore Support Vessel (OSV) und Doppelendfähren (DEF)
Laufzeit: 11/2015 – 04/2018
Projektmanager: C. Heinke
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF150107

Durch die Anordnung der Vertikal-Achsen-Rotoren in Headboxen soll die Propulsionsgüte der Schiffe deutlich verbessert werden, was zur Reduzierung der Treibstoff- bzw. Betriebskosten und zur Verringerung der Umweltbelastungen im Schiffsbetrieb führt.

Beim Offshore Support Vessel soll durch die Anordnung des VAR in einer Headbox der VAR vom Schiffskörper ferngehalten werden. Dadurch wird die Druckverteilung im Hinterschiffsbereich beeinflusst und die Umströmung des Schiffes bestimmt. Bei Doppelendfähren besteht die Schwierigkeit in der Anordnung der VAR im Vor- und Hinterschiffsbereich. Der Strahl des vorderen Antriebes trifft auf jeden Fall auf den Schiffskörper. Dieser Effekt muss in die Optimierung zusammen mit der Leistungsaufteilung auf den vorderen und hinteren Antrieb beachtet werden.

Die Gestaltung der Headbox ist ein Kompromiss zwischen der Widerstandserhöhung infolge der Headbox und der Verbesserung des Gütegrades des Schiffes durch die Beeinflussung der Sogziffer und der effektiven Nachstromziffer unter Propulsionsbedingungen. Entwurfsparameter sind u.a. die Geometrie der Headbox (Zu- und Ablaufbereich), die Neigung der VAR im Verhältnis zu den Hinterschiffslinien sowie Details im hinteren Bereich der Headbox, wie Abrisskanten.

Das in der SVA entwickelte Senkscheibenmodell für Vertikal-Achsen-Rotoren soll überprüft und für die Anwendung im FuE-Vorhaben weiterentwickelt und mit ANSYS-CFX gekoppelt werden. Durch die damit erreichbare Vereinfachung der viskosen Umströmungsberechnungen können Optimierungsverfahren zur Variation der Headboxgeometrie genutzt werden. Grundlage für die Validierung des Senkscheibenmodells und der Umströmungsberechnungen sind Modellversuche mit den VARs sowie mit den Schiffen. Bei den Versuchen sollen die in der SVA entwickelten VAR-Waagen eingesetzt werden, um die Schübe und Drehmomente der VAR messen zu können. Die Strahlgenerierung durch den VAR und dessen Ausbreitung sollen durch PIV-Messungen erfasst werden. Bei diesen Messungen ist zu prüfen, ob eine räumliche Schräganströmung die Kennwerte der VAR beeinflusst.

Im Ergebnis des Vorhabens sollen Entwurfshinweise für die Gestaltung der Headbox bei OSV und DEF sowie die damit verbundenen Einbauwinkel für die Vertikal-Achsen-Rotoren erarbeitet werden, um für die Schiffstypen Offshore Support Vessel (OSV) und Doppelendfähren (DEF) mit geneigt eingebauten VAR Standardlösungen anbieten zu können. Weiterhin sind Grundlagen für die Propulsionsprognose von Schiffen mit VAR mit Headboxen (Propulsionskennwerte) zu erarbeiten und die Versuchs- (Freifahrt) und Prognosemethoden zu überprüfen.

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Verbundvorhaben EVIW

Ziel des Verbundprojektes ist, wesentliche Grundlagen zu Weiterentwicklung, Transport und Installation von Offshore-Wind-Strukturen zu legen:

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Titel: Entwicklung der Versuchsmethodik zur schwimmenden Installation von Windkraftkomponenten
Laufzeit: 11/2015 – 10/2018
Projektmanager: M. Steinwand
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner Neptun Ship Design GmbH, OPN Managment GmbH
Reg.-Nr.: 03WKCR3C

  • Vergrößerung des Installationszeitfensters und Verbesserung der Arbeitssicherheit für das Personal durch die Entwicklung einer innovativen Errichter- und Montagetechnologie zur Optimierung des Errichtungsprozesses
  • Erhöhung des Standardisierungsgrades und damit Schaffung von Kostenreduktionspotenzial durch Entwicklung eines Designleitfadens für flexible Transport- und Handlingsysteme und dessen Anwendung in der Planung von Logistik- und Installationsprozessen
  • Entwicklung von auf die verschiedenen Applikationen anpassbaren Systemen für die effektive Herstellung, Verschiffung, Montage und das Monitoring während des Betreibens und für Servicezwecke der Offshore-Gründungsstrukturen
  • Entwicklung einer innovativen Technologie zum schnellen und mit geringem Aufwand praktizierbarem parkinternen Verlegen von Unterseekabeln
  • Entwicklung und Einführung von Beschichtungskonzepten und Prozeduren zur Reduktion von mechanischen Schäden während des Lagerns, des Transports und der Errichtung von OWEA-Segmenten.

Zielstellung der SVA ist die Entwicklung der Versuchsmethodik und hydrodynamischer Installationsgrundsätze zur schwimmenden Installation von Windparkkomponenten für das Jack-up-Verfahren mit Teilbelastung der Jack-up-Beine, um auch für halbschwimmende Jack-up-Bedingungen für Offshore-Wind-Installationsschiffe Modelluntersuchungen durchzuführen.

Dazu werden folgende Schwerpunkte bearbeitet:

  • Erarbeitung eines Konzeptes für die labormäßige Umsetzung eines generischen Versuchsaufbaus
  • Konstruktion und Fertigung eines Labormodells mit dazugehörigem Messaufbau
  • Umsetzung des Messkonzeptes Laboruntersuchungen zum Jack-Up-Vorgang
  • Analyse und Bewertung des Messkonzepts und der Ergebnisse, Erarbeitung einer Anwendungsmatrix (Seegang, Meeresbodenbeschaffenheit)

Durch validierte Berechnungen und den Vergleich von Laborversuchen und Großausführungsmessungen wird ein abgesichertes Verfahren zur Analyse von Offshore-Wind-Installationsschiffen zur Verfügung gestellt. Auf Basis der Untersuchungsergebnisse werden die Ergebnisse generalisiert, so dass zukünftige Installationsentscheidungen dadurch unterstützt werden können. Es wird herausgearbeitet, welches der optimale Teillastbereich für eine gegebene Anforderung für formtypische Installationsschiffe ist. Der Messaufbau wird so konzipiert, dass die einzelnen Kräfte der Jack-up-Beine auf den Meeresboden in Abhängigkeit des Seegangs erfasst werden können. Die Untersuchungen werden durch die Berechnungen der Partner begleitet.

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Verbundvorhaben PropNoise – Sopran –

Das Hauptziel des Vorhabens ist die Entwicklung und die Validierung von numerischen Methoden und das Erstellen von Handlungsanweisung für die Berechnung der Harmonischen und des breitbrandigen Geräuschspektrums von Schiffspropellern.

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Titel: Untersuchung der vom Propeller abgestrahlten Geräusche
Laufzeit: 10/2015 – 09/2018
Projektmanager: L. Lübke
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner VTT, Finflo Oy, Mecklenburger Metallguss GmbH
Reg.-Nr.: 03SX398A

Ein wichtiger Aspekt für die Prognose der Unterwasserschalls ist die Fluid-Struktur Kopplung (FSI). In strukturmechanischen Berechnungen sollen die Eigenfrequenzen des Propellers genauer untersucht werden. In den strömungsmechanischen Berechnungen liegt der Schwerpunkt der Untersuchungen auf der Selbstanregung der Propellerflügel aufgrund von Instabilitäten an der Profilaustrittskante. Hier sind umfangreiche Simulationen notwendig, um die hydrodynamische Anregung richtig zu berechnen. Ferner sollen hydro-elastische Effekte am Propeller infolge einer inhomogenen Strömung und deren Einfluss auf die propellerinduzierten Druckschwankungen unter Berücksichtigung der Kavitation untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung von Wolkenkavitation und der verbesserten Prognose der kavitationsbedingten Geräuschabstrahlung.

Die im Vorhaben entwickelten Verfahren sollen durch Versuche im Modell- und Großausführungsmaßstab validiert und kalibriert werden. Dazu sollen Laborversuche mit dem Standardkavitator der ITTC (Untersuchung der Schallabstrahlung durch unterschiedliche Kavitationsarten) und Propellern ohne und mit Kavitationsidentität in homogener und inhomogener Zuströmung durchgeführt werden. Die Untersuchungen mit einem im Vorhaben entwickelten Propeller dienen der Analyse und der Bewertung der Effektivität moderner, akustisch optimierter Propeller und deren Geräuschabstrahlung. Die Ergebnisse der Modell- und Großausführungsmessungen und Berechnungen sollen zur Weiterentwicklung der Prognoseverfahren für Kavitationsgeräusche verwendet werden. Ein weiterer Aspekt der Untersuchungen ist, unterschiedliche Ansätze bei den Schallmessungen im Kavitationstunnel zu untersuchen und die Messtechnik zu verbessern, wobei ITTC-konforme und nicht- ITTC-konforme Schallmessungen verglichen werden sollen.

Um die Prognose der vom Propeller induzierten Geräusche zuverlässiger gestalten zu können, sollen die Einflussfaktoren auf das Geräuschspektrum ermittelt werden. Modellpropeller mit unterschiedlicher Anzahl von Flügeln sollen dazu in homogener und inhomogener Zuströmung untersucht werden. Dabei sollen die Druckschwankungen, der Körperschall und der Wasserschall breitbandig gemessen werden. Neben der Erweiterung der Kenntnisse im hydrodynamischen Versuchswesen dienen die Messergebnisse als Grundlage für die Validierung der Berechnungsmethoden.

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SWIP-CFD

Ziel des Vorhabens ist die Erstellung einer schnellen und genauen Widerstandsprognose für schnelle Schiffe im Gleitzustand mit Hilfe von CFD-Berechnungen, ohne auf umfangreiche Modellversuche zurückgreifen zu müssen.

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Titel: Gekoppeltes CFD-Verfahren zur Widerstandsprognose von Schiffen im Gleitzustand
Laufzeit: 08/2015 – 12/2017
Projektmanager: E. Schomburg
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF140198

Durch die Variation von widerstandsbeeinflussenden Maßnahmen wie Spritzleisten oder Interceptoren werden weiterhin die Grundlagen für eine Optimierung solcher Anhänge geschaffen.

Als Grundlage für die Verifizierung der CFD-Berechnungen dienen Großausführungsmessungen und Modellmessungen eines typischen Gleiters. Dazu wird die Versuchstechnik der SVA für schnelle Schiffe weiterentwickelt. Um den Einfluss der Reynoldszahl auf die Schwimmlage und den Widerstand eines Gleitbootes zu bestimmen, werden die Versuche in 2 Modellmaßstäben sowie mit der Großausführung durchgeführt. Um den Einfluss der Reynoldszahl zu bestimmen, werden die Versuchsergebnisse auf die Großausführung umgerechnet. Die hierfür benötigte benetzte Wasseroberfläche wird mit einem neuartigen geschleppten Kamerasystem in der Schlepprinne ermittelt. In den Modellversuchen wird zusätzlich der Einfluss der Schwerpunktlage sowie von verschiedenen Spritzleisten und eines Interceptors bestimmt. Damit stehen umfangreiche Messdaten für die anschließenden CFD-Berechnungen zur Verfügung.

Für die Labormodelle wird durch CFD-Berechnungen der Einfluss der Schlepprinne bei freier Schwimmlage, der Einfluss einer laminar-turbulenten Transition sowie der Einfluss der Aufbauten bei verschiedenen Geschwindigkeiten abgeschätzt. Alle in den Versuchen bestimmten Einflüsse (große dynamische Trimmwinkel, Lage des Schwerpunktes, Spritzleisten, Interceptor) sollen auch in den CFD-Berechnungen abgebildet werden. Hierzu wird zunächst die Gittertopologie, die Größe des Rechengebiets, die globale Gitterfeinheit, die Auflösung von Kanten und der Spritzleisten sowie des Staukeils und der freien Wasseroberfläche variiert, um ein minimal erforderliches Berechnungsgitter zu entwickeln. Ausgewertet wird die Konvergenz des Widerstands, des Auftriebs und des Trimmmoments um den Schwerpunkt. Die Schwimmlage wird hierbei nicht mit dem sonst üblichen sehr langsam rechnendem und relativ anfälligem/instabilem „Rigid-Body-Modell“ bestimmt, sondern mit einem gekoppelten Verfahren aus schnellen, stabilen stationären Berechnungen und einem Optimierer berechnet. Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass jegliche Überwasserschiffe und Zusatzwiderstände sowie unterschiedliche Propellerschubachsen rechnerisch berücksichtigt werden können ohne diese im Berechnungsgitter berücksichtigen zu müssen. Durch eine Actuator-Disk kann eine Propellerwirkung simuliert werden und der Widerstand unter Propulsionsbedingungen und ohne/mit Überwasserschiff berechnet werden.

Die erzielten Ergebnisse können möglicherweise als Basis genutzt werden, um ein gesuchtes CFD-Benchmark für schnelle Schiffe bei der ITTC einzuführen.

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CAPiTan – Complete Auto Pilot Tank Testing

Ziel des geplanten Vorhabens ist es, eine Versuchstechnologie zu entwickeln, zu erproben und zu etablieren, die es ermöglicht, die akustische Signatur eines Schiffsmodells mit verbesserter Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu erfassen.

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Titel: CAPiTan – Complete Auto Pilot Tank Testing
Laufzeit: 08/2015 – 12/2017
Projektmanager: T. Nietzschmann
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF140226

Zwei Modelle, die charakteristische Schiffsformen im küstennahen Einsatz verkörpern und ein gierinstabiles Verhalten erwarten lassen, werden hinsichtlich der hydrodynamisch induzierten akustischen Signatur mittels einer längs in der Schlepprinne angeordneten Hydrofonzeile vermessen. Diese Messung erfordert ein freifahrendes Modell in der Schlepprinne, um Hintergrundrauschen weitestgehend zu eliminieren. Darüber hinaus wird ein stabiler und gleichbleibender Fahrtzustandes des Modells vorausgesetzt.

Die Realisierung des konstanten Fahrtzustandes soll durch die Entwicklung, Programmierung und Verwendung eines Autopiloten gelöst werden. Basis für die Einstellung des Kursreglers und den Aufbau des Autopiloten ist die Messung des Bewegungsverhaltens des Schiffsmodelles in der Schlepprinne. Von entscheidender Bedeutung sind neben der Momentangeschwindigkeit der Kurswinkel und der Querversatz, da die Schlepprinne räumlich begrenzt ist. Der Einfluss weiterer Größen soll während der Bearbeitung abgeschätzt werden. Grundsätzlich sind diese Informationen aus den Messungen extrahierbar.

Der Kursregler muss zeitoptimal und einfach aufgebaut sein. Da während der Schalluntersuchungen Störeinflüsse, wie Ruderlegen, minimiert werden sollen, ist es Ziel des Reglers, vor Eintritt in die akustische Messstrecke die Kursdaten perspektivisch einzustellen, anstatt zu korrigieren, um konstante Parameter zu erhalten. Zum Vergleich der akustischen Eigenschaften ist es wichtig, die versuchsrelevanten Daten wie Kurs, Geschwindigkeit und Position immer synchron mit zu erfassen. Parallel hat natürlich die Kollisionsverhütung in der Schlepprinne Priorität.

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Verbundvorhaben TIDALPower

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Prognose der Turbinengitterleistung und der akustischen Charakteristik der Großausführung auf Basis von Modellversuchen.

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Titel: Entwicklung eines Plattformsystems zur kosteneffizienten Nutzung von Gezeitenströmungsenergie
SVA-Teilvorhaben: Modellturbinengitter im Versuchswesen
Laufzeit: 07/2015 – 06/2018
Projektmanager: U. Barkmann
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner Schottel Hydro, Universität Siegen, Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik, HSVA
Reg.-Nr.: 03217D

Ausgehend von der Untersuchung von Einzelrotoren werden diese in ein Turbinengitter integriert, um einerseits die Interaktionen zwischen den Rotoren und andererseits die Kennwerte des Gesamtgitters zu bestimmen. Die für den Einzelrotor entwickelten Reynoldszahlkorrekturen sollen für den Einsatz der Modellturbinen in einem Turbinengitter angepasst werden.

Ein Turbinenrotor mit feststehenden Blättern wird entwickelt und in zwei Größen gefertigt. Für diese Rotoren werden systematisch Turbinenkennlinien (Leistung, Schub, Wirkungsgrad) bestimmt und Reynoldszahlvariationen durchgeführt. Die entwickelte Reynoldszahlkorrektur für den spezifischen Rotorentwurf wird kalibriert und weiterentwickelt, um genaue Prognosen der Kennlinien für die Großausführung auf Basis von Modellversuchen zu erzielen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird ein Konzept für Geometrien einer Familie von fortschrittlichen Turbinenrotoren erarbeitet.

Zur Entwicklung einer Versuchstechnologie für Modellturbinengitter werden ein Testgitter entwickelt und gebaut sowie Korrekturmodelle entwickelt, um aus den Modellmessungen Prognosen zur der Leistungsfähigkeit von Turbinengittern im Großausführungsmaßstab zu ermitteln. Für eine Bewertung der Schallabstrahlung und -ausbreitung von Turbinen sollen akustische Messungen mit einem Einzelrotor im Kavitationstunnel Aufschluss über hydrodynamische Geräuschquellen (Druckschwankungen, Kavitation) geben. Für die Auswertung der akustischen Signale wird eine Software entwickelt, die die Empfehlungen der ITTC berücksichtigt und die komplette Versuchsauswertung mit Umrechnung auf die Großausführung automatisiert und standardisiert ablaufen lässt. Der Vergleich der Modellmessungen mit vorhandenen Großausführungsmessungen soll Aufschluss über die Skalierungsmethodik geben. Diese Skalierungsmethode soll Bestandteil der Auswertesoftware sein und zukünftig zur Geräuschprognose von Turbinen genutzt werden.

Um Aussagen zu den Interaktionen in einem Turbinengitter zu erhalten, werden entsprechend dem technischen Konzept mehrere Turbinen in einem ebenen Gitter platziert und die Wechselwirkungen zwischen den Rotoren untersucht. Messungen der Kennlinie und des Reynoldszahleinflusses an einer Turbine im Turbinengitter sollen erfolgen. Mittels PIV-Messungen hinter dem Turbinengitter soll das Nachstromfeld und die Strömung im Nachlauf erfasst werden. Die Messungen sollen durch CFD-Berechnungen des Turbinengitternachstroms ergänzt werden und eine Kalibrierung der CFD-Berechnungen von komplexen Turbinengitterströmungen ermöglichen. Auf dieser Basis soll ein Prognoseverfahren entwickelt werden, das neben leistungsrelevanten Parametern auch Aussagen über die Akustik von Turbinengittern in Großausführungsmaßstab mittels überschaubarer Modellversuche ermöglicht.

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Revin

Gesamtziel des FuE-Vorhabens ist die Einführung und Validierung von Reverse Inhomogeneous Water Tests zur Ermittlung der Wirksamkeit und zur Optimierung von Energy Saving Devices (ESD) im Nabenbereich des Propellers.

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Titel: Reverse Inhomogeneous Water Tests zur Ermittlung der Wirksamkeit von Energy Saving Devices im Nabenbereich des Propellers im Modell- und Großausführungsmaßstab
Laufzeit: 02/2015 – 07/2016
Projektmanager: H. Richter
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF140131

Im Gegensatz zu dem bekannten Reverse Open Water Test mit der Anordnung eines Dynamometers vor dem Propeller, soll beim Reverse Inhomogeneous Water Test zusätzlich eine inhomogene Zuströmung simuliert und eine Waage mit Ruder hinter dem Propeller angeordnet werden, um eine praxisnahe Lastverteilung des Propellers und die Wechselwirkung mit dem Ruder im Versuch erreichen zu können.

Mit der inhomogenen Zuströmung soll die charakteristische radiale Geschwindigkeitsverteilung im Zuströmfeld des Propellers für die Schiffstypen Containerschiff, Bulker und Multi Purpose Carrier für die Reynoldszahlen des Modells und des Schiffes simuliert werden. Durch die Untersuchung des Propellers mit und ohne Ruder und mit den ESDs in diesen Nachstromverteilungen können die Wirksamkeit der ESDs und Maßstabseffekte auf die Wirksamkeit ermittelt werden.

Die Reverse Inhomogeneous Water Tests sollen als Standardmethode für diese Untersuchungen im Vorfeld von finalen Propulsions- und Kavitationsversuchen etabliert werden. Dazu ist der Beweis zu erbringen, dass die Ergebnisse dieser Versuche auf Untersuchungen am Schiff (Schiffsmodell) übertragbar sind. Durch die Untersuchung des Systems Propeller-Ablaufkappe-Ruder ohne Schiff können Messungen bei deutlich höheren Reynoldszahlen durchgeführt werden, so dass die Mess- und Prognosegenauigkeit verbessert werden kann. Die notwendige Simulierung von radial veränderlichen Nachstromfeldern (Lastverteilungen) für den Reverse Inhomogeneous Water Test bietet die Möglichkeit, die Maßstabseffekte der Zuströmung zum Propeller im Modell- und Großausführungsmaßstab im Versuch zu erfassen. Dadurch kann die Wirksamkeit von Energy Saving Devices im Nabenbereich des Propellers im Modell- und Großausführungsmaßstab beurteilt werden.

Beide Reynoldszahleffekte (Reynoldszahlen am Untersuchungsobjekt und Maßstabseinfluss auf die Zuströmung zum Propeller) sollen systematisch untersucht werden, um CFD-Berechnungen im jeweiligen Maßstab validieren und um die Ergebnisse von Propulsionsversuchen bei kleinen Reynoldszahlen bewerten zu können. Dazu sind unterschiedliche Konfigurationen mit Flügelhauben und mit Rudern mit und ohne Propulsionsbirne zu untersuchen. Der Versuchsaufbau Dynamometer mit Propeller und Ablaufhaube sowie 3-Komponentenwaage mit Ruder bietet die Möglichkeit der Ruderwinkelvariation während der Versuche. Der Einfluss des Ruderwinkels soll deshalb in die Ermittlung der Wirksamkeit der ESDs einbezogen werden. Um dieses Verfahren in die Bewertung von ESDs einführen zu können, sind Ergebnisse systematischer Untersuchungen notwendig.

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Towing Tank Properties

Im Forschungsvorhaben sollen Grundlagenuntersuchungen zur Bestimmung und Kontrolle der Konvektions- und Turbulenzeigenschaften des Wassers in der Schlepprinne und deren Einfluss auf die Qualität und Reproduzierbarkeit von Messungen durchgeführt werden.

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Titel: Bestimmung und Kontrolle der Konvektions- und Turbulenzeigen-schaften des Wassers in der Schlepprinne – Towing Tank Properties
Laufzeit: 11/2014 – 03/2017
Projektmanager: M. Börner
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: VF140035

Die erfahrungsbasierten Versuchsabläufe (Durchfahrten, Intervalle zwischen den Messungen) sollen durch theoretisch und experimentell validierte Verfahren ersetzt werden.

Die Anforderungen an die Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit von Widerstands- und Propulsionsversuchen sind in den letzten Jahren weiter gestiegen. Maßgeblich für diese Entwicklung sind der zunehmende Einsatz von Energy Saving Devices (ESD), die Umsetzung von Slow Steaming und Retrofitting für existierende Schiffe und die intensive Optimierung von neuen Schiffsentwürfen und Propul-sionssystemen zur Reduzierung des Energiebedarfs des Schiffes im Betrieb. Entscheidungen zur Anwendung und Auswahl von ESD und Propellerentwürfen basieren auf Unterschieden in der Propulsionsprognose im Bereich von 1%.

Ziel ist es, auf Basis der im Vorhaben durchzuführenden Analysen einen Bereich der Tankturbulenz und anderer Kenngrößen zu definieren, in deren Range eine Übertragung der Modellversuchsergebnisse auf die Großausführung mit deutlich höherer Genauigkeit als bisher erreichbar ist. Zweiter Baustein ist die Entwicklung eines mechanischen Systems, was diese zu identifizierenden Parameter der Wassereigenschaften im Tank sicherstellt. Zur Bestimmung des Einflusses der Grundturbulenz im Schlepprinnenwasser auf die Umströmung des Schiffes in Wechselwirkung mit der lokalen Turbulenzgenerierung am Vorschiff werden grundlegende messtechnische und numerische Untersuchungen durchgeführt. Auf der Basis des in der SVA verfügbaren PIV-Messsystems sollen Analysen zur Änderung der Konvektions- und Turbulenzeigenschaften im Verlauf von Versuchsserien realisiert werden. Diese Messdaten sind Ausgangspunkt für die Entwicklung von einfachen Messsystemen auf der Basis von laseroptischen Messverfahren, die zur Überwachung der Wassereigenschaften stationär in der Schlepprinne bzw. an geeigneten beweglichen Systemen innerhalb der Schlepprinne installiert werden sollen. Zur Kontrolle der Konvektions- und Turbulenzeigenschaften des Wassers in der Schlepprinne soll ein Verfahren unter Nutzung eines Turbulenzrechens entwickelt sowie experimentell und numerisch validiert werden. Im Rahmen der Entwicklung der autonomen Plattform (räumliche und zeitliche Entkopplung der Generierung einer Grundturbulenz in der Schlepprinne vom Betrieb des Schleppwagens) soll geprüft werden, in wieweit Messtechnik zur Bestimmung der Konvektions- und Turbulenzeigenschaften des Wassers während der Fahrt zur Turbulenzerregung eingesetzt werden kann.

Im Ergebnis des Vorhabens soll eine ganzheitliche Betrachtung von Grundturbulenz und Turbulenzgenerierung zur Gewährleistung der turbulenten Umströmung des Versuchsobjektes erreicht werden. Dies ist ein neuer und zugleich notwendiger Ansatz zur Erhöhung der Mess- und Prognosegenauigkeit.

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TipRake

Tip Rake Propeller sind charakterisiert durch einen ausgeprägten Rake im Bereich der Flügelspitze zur Druckseite. Durch diesen Rake zur Druckseite soll der Unterdruck im Spitzenbereich des Flügels verringert werden.

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Titel: Weiterentwicklung der Prognoseverfahren für Tip Rake Propeller
Laufzeit: 07/2014 – 04/2016
Projektmanager: R. Klose
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF140022

Dadurch kann der Propeller im Bereich der Flügelspitze höher belastet werden bei gleichen oder besseren Kavitationseigenschaften. Somit ist der Tip Rake eine wichtige Methode zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Propellers und wird zunehmend in den Entwurf der Propeller integriert.

Im FuE-Vorhaben soll die Wirksamkeit des Tip Rakes auf die Kennwerte des Propellers und die Wechselwirkung mit dem Schiff untersucht und analysiert werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Analyse der Maßstabseffekte, um diese im Entwurfsprozess des Propellers sowie in der Auswertung der Modellversuche und der Propulsions- und Kavitationsprognose berücksichtigen zu können.

Die radialen und tangentialen Geschwindigkeitskomponenten im Nachstromfeld des Schiffes beeinflussen die Wirksamkeit des Tip Rakes sowohl in der Propulsion wie auch bei der Kavitationsgefährdung. Die Kenntnis der Änderung der Wirksamkeit des Tip Rakes mit dem Maßstab (Reynoldszahleffekt auf die Zu- und Umströmung des Propellers) ist von Bedeutung für die Auswertung der Modellversuche und die Prognose und Bewertung der Kennwerte des Propellers im Großausführungsmaßstab. Im Vorhaben sollen neu entwickelte Streifenmethoden zur Reynoldszahlkorrektur der Propellerkennlinien im Vergleich mit den bewährten Methoden untersucht und deren Einfluss auf die Propulsionsprognose ermittelt werden.

Die Bestimmung der effektiven Nachstromziffer aus dem Freifahrt- und Propulsionsversuch muss geprüft werden, weil sich durch den Tip Rake deutlichere Unterschiede in den Propellerkennwerten in homogener und inhomogener Zuströmung ergeben können. In diesem Zusammenhang gewinnt die Skalierung der effektiven Nachstromziffer an Bedeutung. Die Anwendbarkeit der ITTC1978 Methode für die Skalierung der Propulsionswechselwirkungsparameter muss geprüft werden. Ähnlich wie in der Propulsion ergeben sich auch im Kavitationsverhalten und den propellererregten Druckschwankungen Effekte aus der Änderung der Propellerzuströmung beim Übergang vom Modell- zum Großausführungsmaßstab. Es ist zu prüfen, in wie weit die Maßstabseffekte das Ergebnis des Kavitationsversuchs beeinflussen und ob eine Modifizierung der Versuchsmethode notwendig ist.

Im Ergebnis der Untersuchungen sollen die Prognoseverfahren und die Versuchstechnologien weiterentwickelt werden.

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Verbundvorhaben NoiseLES

Das globale Ziel des Projektes ist die Entwicklung numerischer Lösungsverfahren für die Berechnung der Abstrahlung und Ausbreitung des von Schiffspropellern verursachten Schalls für den Propellerentwurf und die detaillierte Propellernachrechnung.

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Titel: NoiseLES – Entwicklung eines hybriden Verfahrens zur Berechnung der Schallabstrahlung von Schiffspropellern
SVA-Teilvorhaben: Numerische und experimentelle Untersuchungen zur Validierung eines hybriden Verfahrens zur Berechnung der Schallabstrahlung von Schiffspropellern
Laufzeit: 06/2014 – 05/2017
Projektmanager: P. Anschau
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner Universität Rostock, Technische Universität Hamburg-Harburg, Mecklenburger Metallguss GmbH
Reg.-Nr.: 03SX377A

Da die Entwicklung eines Propellers unter Beachtung von Vorgaben zu dessen akustischen Eigenschaften ein iterativer, langwieriger und daher teurer Prozess ist, sollen im Rahmen des Projekts Verfahren mit unterschiedlichem Rechenaufwand entwickelt werden. Für die frühe Entwurfsphase können Verfahren eingesetzt werden, die auf Randelementmethoden (BEM) basieren und mit sehr geringem Rechenaufwand auskommen. Für den finalen Entwurf und die Bewertung vorhandener Propeller sollen Rechenverfahren für Schallabstrahlung und -ausbreitung eingesetzt werden, die eine detaillierte Erfassung der Wirkung der turbulenten Strömung auf den abgestrahlten Schall erlauben. Dadurch entsteht in der Gesamtheit des Projektes ein hybrides Verfahren zum Propellerentwurf. Die Bereitstellung von Methoden für die Bestimmung von Propellerschall für die frühe und die finale Entwurfsphase ermöglicht eine effiziente Entwicklung von lärmemissionsarmen Propellern. In Erwartung zukünftig kommender Regulierungen zur Lärmemission von Schiffen erlauben diese Verfahren, den Entwurf von vorschriftenkonformen Propellern in einem wettbewerbsfähigen Kosten- und Zeitrahmen halten zu können. Varianten von Propellerentwürfen mit unterschiedlichen akustischen Merkmalen können so systematischer und daher effizienter entwickelt und bewertet werden.

Ziel des Teilvorhabens der SVA Potsdam ist die Bereitstellung von Daten aus numerischen und labortechnischen Untersuchungen zur Validierung der im Gesamtprojekt zu entwickelnden Akustiklöser. Dazu werden umfangreiche CFD-Simulationen durchgeführt sowie die zugehörigen Akustiksimulationen. Wesentlicher Bestandteil sind Akustikmessungen, die an zwei Testfällen und einem Dummymodell mit 2 Propellern im Kavitationstunnel durchgeführt werden sowie an einem Schiffsmodell in der Schlepprinne.

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Gegenlaufthruster

Das Ziel des FuE-Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung von schwenkbaren Dynamometern für Thruster mit Gegenlaufpropellern.

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Titel: Entwicklung und Erprobung von Dynamometern für Thruster mit Gegenlaufdynamometern
Laufzeit: 02/2015 – 09/2016
Projektmanager: C. Heinke
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: EuroNorm
Reg.-Nr.: MF140137

Der Thrustermarkt ist geprägt durch den zunehmenden Einsatz von Thrustern mit Gegenlaufpropellern mit der Gondel zwischen den Propellern oder den Gegenlaufpropellern in Druckpropelleranordnung. Schwenkbare Dynamometer für Thruster mit Gegenlaufpropellern sind die Basis für die Durchführung von Freifahrt-, Propulsions- und Kavitationsversuchen im Rahmen der Entwicklung dieser Thruster oder von Schiffen mit diesen Thrustern.

Auf Grund der geforderten minimalen Abmessungen der Gondel, den zu übertragenden Momenten und Kräften und der Notwendigkeit der Messung der Propellerkenngrößen wurden bisher Versuche für Thruster mit Gegenlaufpropellern mit Ersatzsystemen durchgeführt. Der Versuchsumfang ist dadurch auf die Geradeausfahrt eingeschränkt, so dass wesentliche Kennwerte der Thruster nicht ermittelt werden können.

Die schwenkbaren Mess- und Antriebssysteme sollen für die Konzepte

  • Gegenlaufpropeller mit weit voneinander entfernten Propellerebenen
  • Gegenlaufpropeller in Druckpropelleranordnung

erarbeitet werden.

Für beide Konzepte ergeben sich unterschiedliche Anforderungen und Möglichkeiten für die Lagerung der Wellen, die Integration der Dehnmessstreifen auf den Wellen und die Übertragung der Messdaten.

Für die Erprobung der Dynamometer für die Thruster mit den zwei Gegenlaufpropellerkonzepten müssen Gehäuse und Gegenlaufpropeller entworfen und gefertigt werden. Die Erprobung der neuen Dynamometer soll nach der Kalibrierung durch Vergleichsversuche mit konventionellen Dynamometern und Thrusterdynamometern erfolgen. Dabei werden auch Versuche mit Einzelpropellern am Thrustergehäuse durchgeführt.

Mit den Thrustern für die zwei Gegenlaufpropellerkonzepte sollen Grundlagenversuche durchgeführt werden, um die Einsatzgrenzen der Systeme ermitteln zu können und erste Erkenntnisse zur Charakteristik der Thruster beim Schwenken zu erlangen. Dieses Know-how ist von großer Bedeutung für die Konzipierung von zukünftigen Projekten in Verbindung mit Forschungsvorhaben sowie Industrieaufträgen.

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Verbundvorhaben DP-Motion

Ziel des Teilvorhabens ist es, die Auslegung von Dynamic-Positioning (DP)-Systemen mit Motion-stabilisierung auf Basis von Messungen zu ermöglichen bzw. zu unterstützen.

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Titel: Dynamic Positioning von Schiffen und Plattformen mit Motionstabilisierung unter Verwendung von x/y-Logik – SVA-Teilvorhaben: Experimentelle Simulation von Schiffsbewegungen für die Auslegung von Dynamic Positioning mit Motionstabilisierung
Laufzeit: 04/2013 – 03/2016
Projektmanager: M. Steinwand
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger: Projektträger Jülich
Partner Voith Turbo Schneider Propulsion GmbH & Co. KG, Universität Rostock, Technische Universität Hamburg-Harburg
Reg.-Nr.: 03SX351B

Die dafür notwendige experimentelle Untersuchungsbasis soll geschaffen und an geeigneten Versuchsträgern erprobt werden. Im Ergebnis des Vorhabens will die SVA in der Lage sein, ein Basissystem zur Messung, Auslegung und Optimierung von DP-Systemen zur Verfügung zu haben, das sich auch auf andere Konfigurationen von Schiff, Antriebs- und Steuersystem und Umweltbedingung adaptieren und erweitern lässt.

Im Rahmen des DP-Vorhabens sollen die mess- und regelungstechnischen Voraussetzungen für die Durchführung und Auswertung von Untersuchungen zum Dynamischen Positionieren mit Motionstabilisierung von Schiffen mit Thrustern und VSP geschaffen werden. Dazu ist eine intensive Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Voith (Projektleitung, VSP-Antriebe, Großausführungsmessungen), Universität Rostock (Steuerungs- und Regelungstechniken) und der TUHH (numerische Simulationen) notwendig.

Durch die SVA Potsdam sollen die versuchstechnischen Voraussetzungen, wie Modellthruster, Be-wegungserfassung, Wind- und Wellenerzeugung, Steuerungs- und Messsoftware entwickelt und erprobt werden. Modelle von einem Offshore-Support Vessel und Schlepper werden mit verschiedenen Antriebskonzepten untersucht. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern werden Messungen zur Realisierung des DP, zur Erprobung der Mess- und Regelungsalgorithmen (Software) und zur Validierung der Berechnungen durchgeführt sowie Großausführungsmessungen geplant und realisiert.

Im Ergebnis steht der SVA Potsdam die Messtechnik, die Software und das Know-How zur Verfügung, um selbstständig auf Basis von Messungen die entwickelte DP-System-Regelung mit Motionstabilisierung einstellen und anwenden zu können.

Veröffentlichungen:

Steinwand, M.: Dynamic Positioning von Schiffen und Plattformen mit Motionstabilisierung unter Verwendung von x/y-Logik, Teilvorhaben: Experimentelle Simulation von Schiffsbewegungen für die Auslegung von Dynamic Positioning mit Motionstabilisierung, 8. SVA Forschungsforum, Potsdam, 29. Januar 2015

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