HANSA 03-2018

Schiffstechnik | Ship Technology
Abstract: It’s not all about speed
Little effort, big impact – boss cap fins and optimized propellers are fashionable, because
they enable ship optimization for slow steaming with little effort. Previous lines
of development are thus practically switched into reverse gear again, efficiency comes
first, speed second. In newly created competition propeller manufacturers outdo each
other with solutions. Meanwhile, numerical methods and 3D printing are slowly but
surely changing the design and testing processes.
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schungsschiffe kommt der Reduktion
von elektrischen und magnetischen Signaturen
eine zunehmend größere Bedeutung
zu, da hier die propellerbedingte
Geräuscherzeugung bereits erheblich
reduziert werden konnte. Um hier noch
weitere Fortschritte zu ermöglichen, wird
unter anderem der Einsatz von Kunststoffen
und reibungsmindernden Beschichtungen
erforscht.
Numerik vs Tank
Beim Entwurf von Rumpfformen und
Propellern steht der klassische Versuch
im Schlepptank schon seit einiger Zeit
unter Beschuss. Während die Vorreiter
im Bereich Computational Fluid Dynamics
(CFD) wie ANSYS, CD-adapco bzw.
Siemens und Numeca schon länger einen
Abgesang auf das Testbecken angestimmt
haben, kann Johannsen hier noch
keine eindeutige Trendwende erkennen.
»Bei der HSVA – und vermutlich bei allen
anderen Propellerentwerfern – ist es nach
wie vor so, dass man sich im Wesentlichen
auf potenzialtheoretische Verfahren
verlässt. Im Schiffsentwurf, bei der Linienentwicklung,
ist es aber eindeutig so,
dass man heute vermehrt RANS-Rechnungen
macht, und auch im Großausführungsmaßstab
versucht, Nachströme
und Schiffswiderstände zu berechnen«,
erklärt er.
Laut Heinke liefern die CFD-Verfahren
Details über Strömungsvorgänge, die experimentell
nicht oder nur mit großem
Aufwand gewonnen werden könnten.
Die Möglichkeiten zur hydrodynamischen
Bewertung und Optimierung mittels
CFD hätten sich sowohl durch moderne
Berechnungsmethoden als auch
durch leistungsfähigere Hardware erheblich
verbessert. »Auf dem Gebiet der vergleichenden
Entwurfsbewertung (design
ranking) kommen die Vorteile der CFD
Methoden voll zu Geltung, da der Effekt
von Geometrieänderungen schnell und
einfach herausgearbeitet werden kann«,
so der Mann von der SVA.
Über die Bestimmung der Integralwerte
wie Schub und Drehmoment hinaus
müssten zur Beurteilung eines Propellers
die Kavitationseigenschaften bestimmt
werden, um Aussagen über kavitationsbedingten
Schubabfall und die Druckschwankungen
treffen zu können. »CFD-
Verfahren können im Allgemeinen die
am Propeller auftretenden unterschiedlichen
Kavitationsarten nicht voll erfassen
und erreichen in vielen Fällen die erforderliche
Prognosegenauigkeit nicht«, erklärt
er. Die hydroakustische Bewertung
von Propellern mittels Berechnungsverfahren
befinde sich momentan noch im
Forschungsstadium.
Sowohl in der Versuchsanstalt in
Hamburg als auch in Potsdam halten die
Experten Modellversuche trotz der Fortschritte
in den theoretischen und numerischen
Methoden für unerlässlich, um
quantitativ zuverlässige Aussagen zu erhalten.
Modellversuche und Großausführungsmessungen
seien weiterhin notwendig
für die Prüfung der Annahmen
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HANSA International Maritime Journal – 155. Jahrgang – 2018 – Nr. 3 69