Reduzierung des Wasserwiderstands von Laderaumsaugbaggern
Die Strömung des Wassers um den Rumpf eines Schiffes herum sowie die Zuströmung zum Schiffspropeller wurden von Schiffbauingenieuren bisher anhand der Durchführung von hydrodynamischen Versuchen mit maßstabsgetreuen Modellen in einem Schlepptank ermittelt. Die Wissenschaftler des EFFORT-Projekts haben die Methode der CFD verwendet, um den Widerstand zu verringern und um die Zuströmung zum Propeller und den Wirkungsgrad des Vortriebs zu verbessern. Diese Methode half darüber hinaus bei der Reduzierung der Schwingungen und der auftretenden Kavitation. Die Durchführung von Berechnungen mithilfe validierter und vollmaßstäblicher CFD-Modelle kann zur Verringerung des Zeit- und Kostenaufwands während der Entwicklungsphase führen, was wiederum zu einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Schiffsbauindustrie beiträgt. Europa ist auf den Bau und die Entwicklung hochwertiger Schiffe wie Hochgeschwindigkeitsfähren, Kreuzfahrtschiffe, Containerschiffe und Schwimmbagger spezialisiert. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des EFFORT-Projekts führten an Bord eines Laderaumsaugbaggers umfangreiche Strömungsmessungen durch. Der Heckspiegel eines Schiffes stellt die horizontale Fläche an seinem Heck dar. Die Eintauchung dieses Heckspiegels in das Wasser ist bei Laderaumsaugbaggern üblich und beeinflusst seinen Widerstand gegenüber dem Wasser. Um eine Eintauchung zu verhindern, kann das Heck verlängert werden, sodass der Heckspiegel oberhalb der Wasserlinie liegt. Dies würde jedoch eine deutliche Verlängerung des Schiffes erfordern. Eine andere Lösung wäre, den Heckspiegel rund zulaufend zu formen. Hierdurch könnte allerdings die Strömung vom Rumpf abgelöst und eine Erhöhung des Strömungswiderstands verursacht werden. Zudem erhöht Wasser, das vom Rumpf abgelöst wird und in die Propellerebene gelangt, den Umfang der auftretenden Schwingungen. Es fand ein Vergleich der Wasserströmung und des Wasserwiderstands des Spiegelhecks sowie des verlängerten, rund zulaufend geformten Hecks statt. Der mithilfe der CFD vorherberechnete Nachstrom wurde durch das verlängerte Heck, welches das Spiegelheck ersetzte, nicht beeinflusst. Die Änderungen der Ausgestaltung des Heckspiegels führten ebenfalls lediglich zu geringfügigen Änderungen des Drucks von der Probellerebene auf den Heckspiegel. Vollmaßstäbliche Berechnungen für Flachwasserbedingungen zeigten einen geringfügigen Einfluss auf die axiale Strömung. Die vom EFFORT-Team erzielten Ergebnisse werden zu weiteren Forschungen bezüglich Verbesserungen der Bauweise des Hecks unter Einsatz der CFD führen.
