das Programm wird sukzessive ergänzt
> Programm > 20. November 2015 > Untersuchung der Hydrodynamischen Massen von Unterwasserfahrzeugen in beschränkten Gewässern
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Untersuchung der Hydrodynamischen Massen von Unterwasserfahrzeugen in beschränkten Gewässern
Dipl.-Ing. Stefan Daum, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH, Kiel
Neue Anwendungen vielfältiger Unterwassertechnologien lassen den zunehmenden Bedarf an getauchten Fahrzeugen ziviler und militärischer Art für die unterschiedlichsten Aufgaben erkennen. Dabei interagieren Unterwasserfahrzeuge in räumlich begrenzten Gewässern bekanntermaßen mit den Strömungsrändern. Je geringer der Abstand, desto signifikanter ist deren Einfluss in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Eine Reihe wissenschaftlicher Arbeiten sind dazu in der Vergangenheit durchgeführt worden. Die vorliegende Untersuchung erweitert vorhandene Erkenntnisse zur Abhängigkeit der hydrodynamischen Massen praxisrelevanter Geometrien von Unterwasserfahrzeugen. Dabei beschränkt sich der Sachverhalt auf Begrenzungen in der vertikalen Ebene in Form der freien Wasseroberfläche sowie horizontaler Wände. Eine Ausweitung der Methoden auf laterale Randflächen ist prinzipiell möglich. Bewegen sich Unterwasserfahrzeuge in unmittelbarer Nähe zur Wasseroberfläche übt vorhandener Seegang zusätzlichen Einfluss aus. Anzahl und Einwirkung mehrerer Parameter macht den Unterschied zum Bewegungsverhalten getauchter Fahrzeugen in unbegrenzten Gewässern deutlich. Zu Beginn der Studie werden Verifizierungs- und Validierungsfälle vorgestellt. Anschließend werden die maßgebenden Parameter auf Basis achsensymmetrischer Körper mit und ohne Bug-Heck-Symmetrie verschiedener Schlankheitsgrade variiert. Für die zu lösenden Randwertprobleme in 2D und 3D kommen numerische Methoden zum Einsatz. Genauigkeit und Effizienz der angewandten Verfahren werden für einzelne Fälle diskutiert. Ein Fazit zur praxisnahen Anwendung im industriellen Umfeld schließt die Untersuchung ab und gibt einen Ausblick auf weitere Verwendungsmöglichkeiten.
On the Added Mass of Submersibles in Confined Waters
Dipl.-Ing. Stefan Daum, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH, Kiel
Novel applications of underwater technologies show clearly an increasing demand for submersibles in a certain range of civil and naval usage. Hereby, interaction effects in confined waters are known to occur between vehicles moving submerged and fluid boundaries. The smaller the distance to these, the more significant the influence depending on motion velocities. A number of scientific investigations have been carried out in the past on these matters. This study extends existing knowledge of added mass and inertia effects of underwater geometries with practical importance in proximity to fluid boundaries. Here, this issue is focused on waters confined in the vertical plane limited by a free surface or rigid wall. An extension with respect to lateral boundaries can be done in a similar fashion, respectively. If submersibles are moving close to the free surface, their motion behavior will be additionally influenced by incident waves. On the whole, the number and impact of several parameters exemplifies the difference to the motion behavior of submerged vehicles in infinite fluid. Present paper starts with verification and validation cases. Subsequently, main parameters for axisymmetric bodies with and without fore-and-aft asymmetry of different slenderness are varied. All boundary value problems in 2D and 3D are solved numerically. Accuracy and efficiency of used methods are discussed for individual cases. Conclusions are drawn on the practicability for industrial purposes. An outlook on further use of current methods completes this study.