Um die Einsatzfähigkeit und die Sicherheit von Schiff und Besatzung gewährleisten zu können, muss die Manövrierfähigkeit von Schiffen spezifiziert werden. Minimale, nicht verbindliche Anforderungen werden von der IMO herausgegeben, können aber im Vertrag noch genauer festgelegt werden. Erhöhte Anforderungen an die Manövrierfähigkeit werden im Allgemeinen für bestimmte Schiffe wie Schlepper, Fähren, Versorger oder Unterwasserfahrzeuge gestellt. Die Manövrierfähigkeit wird generell experimentell untersucht, wobei numerische Methoden zunehmend einen wichtigen Beitrag zur Bestimmung der Manövrierfähigkeit leisten.

Die Vorteile für den Kunden sind:
- Bewertung von Maßstabseffekten möglich
- Keine Einschränkungen hinsichtlich der Größe von Versuchsanlagen

Neben der Möglichkeit, direkte Manövrierversuche durchzuführen, existieren verschiedene Ansätze, die Manövrierfähigkeit zu bestimmen. Der Ansatz, der an der SVA Potsdam verfolgt wird, beruht auf der Formulierung eines mathematischen Modells, um die externen Kräfte und Momente des Schiffes in den Bewegungsgleichungen zu beschreiben. Sind erst die unbekannten hydrodynamischen Koeffizienten des mathematischen Modells bestimmt, können beliebige Manöver simuliert werden.

Numerische Methoden, z. B. RANSE-Löser, können zur Bestimmung der Koeffizienten eingesetzt werden, mit dem Vorteil, nicht durch die vorhandenen Versuchsanlagen eingeschränkt zu sein und die Untersuchungen im Maßstab der Großausführung durchführen zu können.

Manövriertests können in statische und dynamische Untersuchungen unterteilt werden.
Statische Versuche sind z. B.:
Statischer Ruderlegeversuch, statischer Gierversuch, statischer Pitchtest und Widerstandsversuche.

 

Da das Ruder das  am häufigsten eingesetzte Steuerungsorgan bleibt, werden im folgenden einige Beispiele für statische Ruderlegeversuche gegeben.

In der folgenden Abbildung (links) werden die berechneten und die gemessenen Ruderkräfte eines Halbschweberuders in homogener Anströmung verglichen. Beim Vergleich der Modellkräfte mit den entsprechenden Großausführungskräften offenbaren sich Maßstabseffekte, wie in der rechten Abbildung zu sehen ist.

Auftriebs- und Widerstandskräfte eines Halbschweberuders, Vergleich zwischen Rechnung und Messung. Auftriebs- und Widerstandskräfte eines Halbschweberuders, Vergleich zwischen Rechnung und Messung. Auftriebs- und Widerstandskräfte eines Halbschweberuders, Vergleich zwischen Modell und Großausführung. Auftriebs- und Widerstandskräfte eines Halbschweberuders, Vergleich zwischen Modell und Großausführung.

Hinter dem Schiff ist das Ruder einer inhomogenen Zuströmung ausgesetzt, wodurch es zu Strömungsablösungen kommen kann, wie in den folgenden Animationen der Druckverteilung auf dem Ruder und der Stromlinien des Nabenwirbels für einen Ruderwinkel von 20° im Modellmaßstab gezeigt wird.

 

Druckverteilung auf dem Ruder, Ruderwinkel δR = 20°, Backbord Druckverteilung auf dem Ruder, Ruderwinkel δR = 20°, Steuerbord
a a

 

Ein häufiger Test ist der statische Gierversuch, für den die folgende Abbildung einen Vergleich der Kraftkoeffizienten zeigt:


Vergleich der Kraftkoeffizienten eines statischen Gierversuches. Vergleich der Kraftkoeffizienten eines statischen Gierversuches.

Dynamische Versuche:
Die dynamischen Versuche sind Simulationen im Zeitbereich. In den folgenden Abbildungen werden die berechneten Kraftkoeffizienten mit den entsprechenden Messungen exemplarisch für verschiedene dynamische Versuche verglichen.

Vergleich der Kraftkoeffizienten für einen dynamischen Versuch. Vergleich der Kraftkoeffizienten für einen dynamischen Versuch. Vergleich der Kraftkoeffizienten für einen dynamischen Versuch. Vergleich der Kraftkoeffizienten für einen dynamischen Versuch.