Comparison of the prediction accuracy of different sized towing tank systems
Kai Hillers, Hochschule Emden/Leer
Schlepptanks werden eingesetzt, um das Verhalten und die Belastungen von Modellrümpfen zu analysieren. Anhand der bei den Modellversuchen gesammelten Daten wird mit Hilfe der Ähnlichkeitstheorie auf das Verhalten und die Belastungen des Modells in Originalgröße geschlossen. Der in dieser Arbeit behandelte Schlepptank ist aufgrund seiner Abmessungen etwas Besonderes, denn er ist mit 30 Metern Länge, 3 Metern Breite und 1,2 Metern Tiefe vergleichsweise klein. Er ist eingebettet in ein Gesamtkonzept der sogenannten hybriden Modellierung und wird im engen Zusammenspiel mit CFD-Verfahren betrieben. Als Forschungs-Schlepptank dient er der grundlegenden Konzeptentwicklung für die Schifffahrt der Zukunft. Beim Bau des Betontanks, der Schleppvorrichtungen und Messtechnik wurde auf die höchstmögliche Präzision der Komponenten größter Wert gelegt. Die kleinen Abmessungen verändern das Verhalten der Wellenreflexion, die zulässige Modellgröße, die Ähnlichkeitsgrößen und die Versperrung des Tanks. All diese Faktoren und Auswirkungen müssen berücksichtigt werden, um ein in einem größeren Schlepptank durchgeführtes Experiment zu replizieren.
In dieser Arbeit werden Schlepptanks unterschiedlicher Größe in Bezug auf die Widerstandsmessungen für ein getestetes Modell verglichen. In dem größeren Schlepptank mit einer Breite von 9 Metern und einer Länge von 200 Metern wurden Schleppversuche mit 0,87 Metern Wassertiefe mit beschleunigten Fahrten durchgeführt. Bei dem kleineren Schlepptank hingegen wurde der Schlitten mit konstanter Beschleunigung auf eine vorgegebene konstante Geschwindigkeit gebracht. Das untersuchte Modell war für beide Tanks identisch.
Die aus beiden Schlepptanks gewonnenen Daten wurden gemäß der ITTC78-Richtlinie von 2011 ausgewertet.
Bemerkenswerterweise zeigen die Ergebnisse, dass die im kleineren Schlepptank aufgezeichneten Daten dieselbe Widerstandsprognose ergaben wie die des größeren Tanks. Als jedoch Drift- und Krängungswiderstände des getesteten Modells gemessen wurden, musste eine Versperrungskorrektur auf die Daten des kleineren Schlepptanks angewendet werden. Diese Korrektur war notwendig, um die aus den Daten des kleineren Tanks gezogenen Schlussfolgerungen mit denen des größeren Schlepptanks in Einklang zu bringen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der kleinere Schlepptank zwar vergleichbare Ergebnisse für die Vorhersage des Widerstands in ruhigem Wasser lieferte, dass aber zusätzlich eine Versperrungskorrektur für Widerstandsmessungen mit Krängungs- und Driftwinkeln erforderlich waren. Diese Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, bei der Interpretation und Anwendung der Ergebnisse von Widerstandsexperimenten die spezifischen Merkmale und Einschränkungen von Schlepptanks zu berücksichtigen und zeigen das Schleppeinrichtungen auch in kleineren Dimensionen fundierte Prognosedaten hervorbringen. Gerade für das Konzeptdesign von Schiffen im Forschungskontext bietet ein technisch entsprechend ausgebauter und validierter Kleinschlepptank außerordentliche wirtschaftliche Vorteile gegenüber klassischen Großschlepptanks.
