Autor: anschau

Simulationsverfahren zur Ermittlung der Kennwerte des IMO-Wetterkriteriums

Im Rahmen des vom BMWI geförderten Forschungsvorhabens WettKrit (Reg.-Nr.: 49MF170115) wurden zwei Simulationsmodelle entwickelt, mit denen das Krängungsmoment eines Schiffes bei Drift quer zur Windrichtung und der Rückrollwinkel zur Windseite infolge einwirkender regulärer Wellen mit definierter Wellensteilheit zum Nachweis des Wetterkriteriums der IMO („Interim Guidelines for alternative Assessment of the Weather Criterion“, MSC.1/Circ.1200, May 2006) numerisch ermittelt werden können.

Die Verfahrensentwicklung wurde durch begleitende Laborversuche sukzessive unterstützt. Die zahlreichen unterschiedlichen Laborversuchsreihen wurden mit zwei maßstäblich unterschiedlichen Modellen einer Yacht und dem Modell eines Fährschiffes durchgeführt. Die beiden Yachtmodelle unterschiedlicher Größe dienten der Untersuchung alternativer Möglichkeiten zur Ermittlung des Rückrollwinkels und zur Untersuchung möglicher Maßstabseffekte. Die Versuchsreihen lieferten wesentliche Validierungsdaten für die Entwicklung der Simulationsmodelle. Mit der erfolgreichen Entwicklung, Testung und Weiterentwicklung einer kombinierten Anlage zum Nachführen eines Labormodells bei freier Beweglichkeit in queranlaufenden Wellen und zum Halten eines Modells für Kraftmessungen bei kleinen Driftgeschwindigkeiten können Versuche zukünftig effizienter durchgeführt werden. Mit der geplanten Erweiterung der Anlage wird die Untersuchung sehr großer Labormodelle der SVA angestrebt, womit das komplette Spektrum der unterschiedlichen Modellgrößen der SVA untersucht werden kann. In der Analyse der Laborversuchsreihen wurden mit der Erarbeitung einer Extrapolationsfunktion und mit der Anwendung der Versuchstechnik in transienten Wellenpaketen zwei weitere alternative Methoden zur Ermittlung des Rückrollwinkels aufgezeigt, die als Basis für zukünftige Anwendungen dienen können.

Die Validierung der beiden numerischen Verfahren erfolgte für ausgewählte Fälle, die im Laborversuch getestet wurden. Es zeigte sich vor allem bei der Simulation des Rückrollwinkels überwiegend eine gute bis sehr gute Übereinstimmung zum Experiment. Durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung und Erprobung der entwickelten Verfahren wird eine Erhöhung der Prognosegenauigkeit möglich. Die Anwendung von Stokes-Wellen oder der Einsatz von Zeitdiskretisierungsmethoden zweiter Ordnung bei überlappenden Gittern sind hier als Beispiele zu nennen.

Das angestrebte Ziel, nach Abschluss der F&E-Arbeiten ein kombiniertes Verfahren aus Simulation und Modellversuch zum Nachweis der Kennwerte des IMO-Wetterkriteriums anbieten zu können wurde in vollem Umfang erreicht. Damit ist es der SVA nunmehr möglich auch mit einer minimalen Anzahl an Basisversuchen mit Labormodellen üblicher Größe, wie sie für Widerstands- und Propulsionsversuche zum Einsatz kommen, und nachfolgender Simulationen die erforderlichen Nachweise zum Wetterkriterium zu erbringen.

Mit weiteren Validierungen für andere Schiffstypen soll längerfristig auf derzeit noch erforderliche Basisversuche verzichtet werden können. Die vorgestellten alternativen Methoden des Einsatzes von transienten Wellenpaketen und von Potenzfunktionen auf Basis von Messungen in unterschiedlichen Wellensteilheiten werden zukünftig im Rahmen folgender Forschungen weiterentwickelt und verifiziert.
Der Einsatz des neuentwickelten kombinierten Verfahrens liefert einen weiteren Beitrag zur Erhöhung der Schiffssicherheit.

Autoren: Dr.-Ing. Matthias Fröhlich, Dipl.-Ing. Lars Lübke, Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH

50 Jahre Kavitationsforschung an der SVA Potsdam

Aus Anlass des 50-jährigen Bestehens des Kavitationstunnels der SVA Potsdam veröffentlichen wir hier eine Reihe von Artikeln zur Kavitationsforschung aus dem Archiv der SVA.

  1. (14.04.2021) “Gutsche 1956, Kavitationsprobleme an Schiffsschrauben”
  2. (19.04.2021) “Gutsche 1959, Düsenpropeller in Theorie und Experiment”
  3. (22.04.2021) “Gutsche 1962, Der Einfluss der Kavitation auf die Profileigenschaften von Propellerblattschnitten”
  4. (26.04.2021) “Gutsche 1964, Untersuchung von Schiffsschrauben in schräger Anströmung”
  5. (29.04.2021) “Schröder 1967, Wirkungsgrad von Düsenpropellern mit unterschiedlicher Düsen-und Propellerform”
  6. (03.05.2021) “Edel 1971, Zum Entwurf gegenläufiger Propeller nach der Theorie von Lerbs”
  7. (06.05.2021) “Schmidt 1972, Einfluss der Reynoldszahl und der Rauhigkeit auf die Propellercharakteristik”
  8. (11.05.2021) “Dörp 1974, Propeller mit voller Saugseitenkavitation”
  9. (14.05.2021) “Mehmel 1979, Meßeinrichtung für den Kavitationskanal zur Ermittlung der vom Propeller ausgehenden Druckimpulse”
  10. (17.05.2021) “Wagner, Mehmel 1980, Entwicklung von Propellern mit guten Gebrauchseigenschaften”
  11. (21.05.2021) “Georgijewskaja, Mawljudow, Mehmel 1981, Methode zur Vorhersage der Kavitationserosion an Schiffspropellern”
  12. (25.05.2021) “Mehmel 1983, Einfluss von Flügelgeometrie und Nachstrom auf die Druckimpulse”
  13. (28.05.2021) “Selke 1983, Erprobung der großen Messstrecke des Kavitationstunnels K15A der SVA”
  14. (31.05.2021) “Schröder 1984, Modellversuche an Propellern für Querstrahlruder”
  15. (07.06.2021) “Selke 1984, Bestimmung der hydrodynamischen Flügelverstellmomente von Verstellpropellern”
  16. (10.06.2021) “Haimov, Gerchev, Schmidt 1986, Belastungsschwankungen am Propeller eines Frachtschiffes mit großem Propeller”
  17. (14.06.2021) “Schmidt 1987, Propellererregte Druckschwankungen an Frachtschiffen mit großen langsamlaufenden Propellern”
  18. (17.06.2021) “Böer, Selke, Junglewitz 1990, Einsatz der LDA-Messtechnik bei hydrodynamischen Untersuchungen am Kavitationstunnel”
  19. (21.06.2021) Selke, Heinke 1990, Propelleruntersuchungen im Kavitationstunnel der Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam”

Information zu Vorsichtsmaßnahmen in Zusammenhang mit dem Coronavirus

Sehr geehrte Kunden und Besucher der SVA Potsdam,

die Gesundheit und Sicherheit von Ihnen und uns steht in Zeiten des Coronavirus an vorderster Stelle. Wir haben im Betrieb die notwendigen Maßnahmen ergriffen und arbeiten zum Teil im Homeoffice. Der Versuchsbetrieb läuft jedoch unter Beachtung aller Hygieneerfordernisse ungehindert weiter. Die SVA steht für dringende Kundenbesuche nach wie vor offen, wir bitten aber zu Ihrem und unserem Schutz, nicht absolut notwendige Besuche entweder zu verschieben oder per Telefonkonferenz durchzuführen. Für diejenigen Partner, für die wir Versuche durchführen und die uns nicht aufsuchen können oder wollen, werden wir die Versuche dokumentieren und umfangreich medial z.B. als Video über unseren FTP-Server zur Verfügung stellen.

Bitte stellen Sie sicher, dass Sie die SVA nur besuchen, wenn Sie sich vollständig gesund fühlen und weder aus einem Risikogebiet kommen noch in Kontakt zu einem Infizierten standen. Bitte halten Sie die einschlägigen Empfehlungen des Robert-Koch-Institutes ein.

https://www.infektionsschutz.de/coronavirus/

Die SVA bedankt sich für Ihr Verständnis. Bleiben Sie gesund!

Dr. Christian Masilge

    Geschäftsführer

HyDesign

Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, die tatsächlichen Strömungsverhältnisse im Fluid bei arbeitenden Energy Saving Devices (ESDs) und Propeller im Detail wiederzugeben, so dass die numerischen Verfahren mit für ingenieurstechnische Anwendungen ausreichender Genauigkeit und mit industriell vertretbarem Aufwand eingesetzt werden können. Ausgehend von der Annahme, dass in der unzureichenden Erfassung der Instationarität der Strömung im Heckbereich eines Schiffes die Ursache für die mangelnde Prognosegenauigkeit liegt, sollen experimentelle und numerische Methoden entwickelt werden, die die Erfassung turbulenter Strömungsschwankungen im Bereich der Heckströmung und ihre Auswirkungen auf ESDs erlauben. Weiterlesen “HyDesign

DEMO

Schwerpunkt des FuE-Vorhabens bildet die Untersuchung des Einflusses der Deviationsmomente in Wechselwirkung mit den Hauptträgheitsmomenten auf das Bewegungsverhalten eines Schiffes in schrägem Seegang. Für verschiedene Schiffsformen sollen umfangreiche numerische Untersuchungen erfolgen. Diese Ergebnisse sollen labortechnisch verifiziert werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, einen für Glattwasserfahrt entwickelten Fahrt- und Kursregler für Seegangsbedin-gungen bei Fahrt in Wellen unterschiedlicher Anlaufrichtung weiterzuentwickeln und zu erproben. Weiterlesen “DEMO

A-SWARM

Ziel des Vorhabens ist die Erforschung und Entwicklung von Technologien, die einen autonomen Betrieb von elektrisch angetriebenen Wasserfahrzeugen auf Binnenwasserstraßen ermöglichen. Die Anforderungen betreffen sowohl die Echtzeit-Trajektorienplanung auf dem stark begrenzten Raum von Flüssen, Kanälen und Schleusen als auch das möglichst präzise Abfahren dieser Trajektorie unter Einflüssen wie Strömungen, Untiefen, Wind und Begegnungsverkehr, die besondere Herausforderungen auf den Binnenwasserstraßen darstellen. Weiterlesen “A-SWARM