Interaktion

Numerische und experimentelle Untersuchungen der Wirkung der Strömung auf das fahrende Schiff unter Berücksichtigung von Buhnen, Gewässerquerschnitten und Sohlbeschaffenheiten

Buhneneinfluss – Experimentelle und numerische Bestimmung der Wirkung von Buhnen auf das Fahrverhalten von Schiffen 

Buhnen als wasserbauliche Maßnahmen zur Regulierung der Strömung auf den Flüssen beeinflussen durch die sich in den Buhnenfeldern bildenden Wirbel und durch die erhöhten Strömungen an den Buhnenköpfen die Fahrt der Schiffe.

Anhand von experimentellen Untersuchungen (gefesselte und freifahrende Modelle) sowie numerischen Berechnungen der Buhnenströmung (mit und ohne Schiff) wurden Art und Ausmaß des Buhneneinflusses (auf das Schiff wirkende Kräfte) auf die Geradeausfahrt untersucht. Parameter dieser Untersuchung waren die Wassertiefe (Buhneneintauchung), Schiffs- und Strömungsgeschwindigkeit sowie der seitliche Abstand der Buhne bei Vorbeifahrt.
Untersuchungen des Fahrverhaltens geben Auskunft über die Reaktion des Schiffes und ermöglichen eine genauere Bewertung der zulässigen Passierabstände und damit eine Verbesserung der Sicherheit und Leichtigkeit des Verkehrs.

 

Strömungswirkung – Numerische und experimentelle Untersuchung der Wirkung der Strömung in unterschiedlichen Flussquerschnitten auf das fahrende Schiff

Im Gegensatz zur Fahrt auf ruhendem Wasser wird die Schifffahrt auf den natürlichen und kanalisierten Flüssen durch die dort herrschende Strömung beeinflusst. Zusätzlich zur Gefälleströmung und den damit verbundenen Wirkungen sind die Interaktionen zwischen Schiff und Wasser sowie zwischen Wasser und Gewässerberandung zu berücksichtigen, um genaue Aussagen über den Geschwindigkeitsverlust bzw. -zuwachs bei Berg- bzw. Talfahrt machen zu können.

Experimente in Form von Propulsionsversuchen in Strömung bei Variation von Gewässerbreite,
Wassertiefe und Tiefgang sowie Schiffs- und Strömungsgeschwindigkeit und numerische
Berechnungen der Strömung in den verschiedenen Querschnitten ergaben detaillierte Aussagen
über die Beeinflussung des Schiffes und des Propulsionsverhaltens von Schiffen durch die Strömung.
Durch genaue Analyse des Zusammenwirkens von Schiffsumströmung und Gewässerströmung
wurden Möglichkeiten zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Transportsystems
„Binnenschiff“ auf den Flüssen aufgezeigt und dargestellt.

 

Sohlpropulsion – Experimentelle Ermittlung des Einflusses von unterschiedlichen Sohlbeschaffenheiten auf das Propulsionsverhalten

Bei Experimenten mit Schiffsmodellen werden üblicherweise gewisse Idealisierungen vorgenommen, die der Anpassung an vorhandene Anlagen und der Verbesserung der Reproduzierbarkeit dienen. Dadurch können jedoch bestimmte Effekte wie die Rauhigkeit der Sohle verglichen mit einem glatten Boden, die für die Fahrt von Schiffen auf flachen Flüssen von großer Bedeutung sind, nicht mit einbezogen werden.
Innerhalb dieses Vorhabens wurde das Zusammenwirken des fahrenden Schiffes in Strömung mit der natürlichen Gewässersohle durch Experimente und numerische Berechnungen näher untersucht. Hierbei wurden sowohl die Beeinflussung der Fahrt des Schiffes durch die rauhe Sohle als auch die Einwirkungen von Schiff und Propeller auf die Sohle betrachtet.
Die Ergebnisse aus diesen Untersuchungen dienen der Vertiefung der Kenntnisse über die Interaktion Schiff – Gewässersohle und kommen sowohl den Schifffahrtstreibenden als auch den für die Sicherstellung des Verkehrs zuständigen Behörden gleichermaßen zugute.

Das Forschungsvorhaben 03SX171 wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.