Weiterentwicklung der Harmonisch-Erregte-Rollschwingung-Methode: Effiziente numerische und experimentelle Untersuchungen der Rollschwingung und -dämpfung von Schiffen mit Rolldämpfungstanks und Anhängen


Project Acronym
HERmes - HERing
 
Project Title
Weiterentwicklung der Harmonisch-Erregte-Rollschwingung-Methode: Effiziente numerische und experimentelle Untersuchungen der Rollschwingung und -dämpfung von Schiffen mit Rolldämpfungstanks und Anhängen
 
Funding Code
03SX413C
 
 
Principal Investigator
 
Status
Abgeschlossen
 
Duration
01-06-2016
-
30-09-2019
 
 
Contractor Organization(s)
 
Abstract
Teilvorhaben HERing:
Entwicklung einer effizienten experimentellen und numerischen Durchführung von harmonisch erregten Rollschwingungen zur Untersuchung der Rolldämpfung von Schiffen und des Einflusses von Rolldämpfungstanks, Ruder und Schlingerkielen

Beschreibung:
Große Rollbewegungen von Schiffen verursachen Ladungsschäden, führen zu Verletzungen der Crew und können im schlimmsten Fall den Totalverlust des Schiffes zur Folge haben. Um die Rollbewegung zu minimieren, ist es erforderlich, die Rolldämpfung zu erhöhen. Die Rolldämpfung hängt vom Zusammenspiel diverser Faktoren wie z.B. Schiffsform, Beladung und Schiffsanhängen ab. Die numerische und experimentelle Bestimmung der Rolldämpfung spielt daher eine wesentliche Rolle in der geeigneten Auslegung des Schiffs. Um zielgerichtete Maßnahmen zu entwickeln, welche parametrische Rollbewegungen verhindern und um große Rollbeschleunigungen durch Wellen und überhöhte Stabilität zu vermeiden, muss die Dämpfung eines Schiffes bekannt sein.
Eine heutzutage etablierte Methode zur Bestimmung der Rolldämpfung ist die Harmonisch-Erregte-Rollschwingungen-Methode (HERM), die vor allem bei Vorausfahrt sowie Testfällen mit hoher Rolldämpfung bevorzugt angewendet wird, wie es bei Rolldämpfungstanks oder dem Einsatz von großen Schlingerkielen der Fall ist.
Im Rahmen dieses Projekts haben umfassende Untersuchungen stattgefunden, um die eingesetzte numerische Methode weiter zu entwickeln und die Effizienz zu steigern. Neben Maßnahmen zur Beschleunigung des Simulationsverfahrens wurde dieses optimiert, sodass in der simulierten Schiffsbewegung kein Ruder für ein Kurshalten notwendig ist.
Darüber hinaus wurde der Effekt des parametrischen Rollens untersucht und eine Methode entwickelt, mit der auf die aufwendige Modellierung von Wellen innerhalb eines Finite-Volumen-Verfahrens durch Einsatz der Potenzialtheorie verzichtet werden kann. Zusätzlich wurden Schlingerkiele hinsichtlich ihrer Wirksamkeit zur Erhöhung der Rolldämpfung sowie der Auswirkungen auf die Propulsionsleistung untersucht, da sie den Widerstand des Schiffes erhöhen.
Parallel zu den numerischen Simulationen wurden umfangreiche experimentelle HERM-Versuche mit einem sehr großen Modellmaßstab in dem Schlepptank der TUHH durchgeführt. Mit Hilfe einer in Zusammenarbeit mit der HSVA entwickelten automatisierten Versuchsdurchführung und -auswertung wurden mit einem ferngesteuerten Schlepptankmodell Rolldämpfungskurven für verschiedene Modellkonfigurationen und Geschwindigkeiten bestimmt.