Projekt M.Sc. Philipp Mucha

M.Sc. Philipp Mucha, Prof. Dr.-Ing. Bettar Ould el Moctar Vorhersage des Manövrierens von Schiffen in beschränkten Gewässern

Das Manövrieren von Schiffen in beschränkten Gewässern stellt sowohl Schiffsführer als auch Hydrodynamiker seit jeher vor Herausforderungen. Passier- und Überholvorgänge sowie Fahrten in Ufernähe verlangen aufgrund von hydrodynamischen Interaktionen eine Schiffführung und Modellbildung für Simulationszwecke, die sich wesentlich von der Fahrt in unbegrenzten Gewässern unterscheiden. Insbesondere deswegen, da diese Interaktionen im Allgemeinen eine destabilisierende Wirkung auf die Dynamik des Schiffs ausüben. Besonderer Bedeutung kommt hierbei zudem der Einfluss der Gewässerströmungen zu. Für die Vorhersage des Manövrierverhaltens und die Beantwortung flussbaulicher Fragestellungen ist die Kenntnis der hydrodynamischen Belastungen und deren Einfluss auf die Schiffbewegungen somit unabdingbar.

Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) und der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) soll ein Schiffführungssimulator um die Berechnung der Kräfte auf das Unterwasserschiff unter Berücksichtigung der Geometrie und des Fließverhaltens eines beschränkten Binnengewässers erweitert werden.

Die nötigen Einblicke in die Umströmung des Schiffkörpers sollen durch die Anwendung von numerischen Verfahren basierend auf klassischer Potentialtheorie, der Lösung der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes (RANS) Gleichungen sowie Modellversuchen gewonnen werden. Für die Vorhersage der Ausbreitung von Schiffswellen in flachem Wasser soll die BAW interne Methode BoWave2D, basierend auf den Boussinesq-Flachwassergleichungen, weiterentwickelt werden.

Zentraler Bestandteil bei der Anwendung numerischer Verfahren sind virtuelle Schleppversuche auf idealisierten Bahnverläufen, weitläufig unter der Bezeichnung Planar Motion Mechanism (PMM) Tests bekannt. Der Fortschritt der numerischen Modellierung von Schiffumströmungen erlaubt es, hydrodynamische Eigenschaften von Schiffen zu bestimmen, die in den Bewegungsgleichungen des manövrierenden Schiffs Geltung finden. Gleichermaßen können mit diesen Methoden Gewässerbeschränkungen und deren Einfluss auf die hydrodynamischen Kräfte und somit die Fahrdynamik berücksichtigt werden.

Die Ergebnisse dieser Untersuchung können für verschiedene verkehrstechnische Fragestellungen, wie zum Beispiel die Gestaltung von Fließgewässern, die Leichtigkeit des Schiffsverkehrs oder auch die Regelung von Schiffen genutzt werden.

Das Projekt wird von der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) finanziert).