Teilprojekt 1: Prädiktion des Squat-Verhaltens auf der Grundlage von 4D-Modellierungen

Projektbeschreibung

Die in vorangegangenen Projekten erfolgten und für die Projektlaufzeit geplanten präzisen Messungen zum Schwimmverhalten großer Schiffe bilden die Grundlage für eine Verbesserung vorhandener Squat-Modelle. Die Analyse dieser Daten soll am virtuellen 3D-Modell durchgeführt werden. Dazu werden tatsächlich gemessene Schiffsbewegungen gemeinsam mit hochauflösenden Oberflächenmodellen der Gewässersohle modelliert und in Form von Animationen dargestellt. Weitere Untersuchungen am dynamischen Modell, etwa zur Unterkielfreiheit oder zur jeweiligen Sohlstruktur des Gewässers, sollen die Analyse des Squat-Verhaltens unterstützen. Das dabei anfallende große Datenvolumen stellt hohe Anforderungen an die geometrische Modellierung und die graphische Darstellung und lässt sich mit Standard-Grafikpaketen nicht mehr verarbeiten. Es sind daher ergänzende Eigenent-wicklungen geplant, die auch interaktiv gesteuerte Beobachtungen des Schwimmverhaltens in kritischen Situationen am Modell ermöglichen. In der Folge sollen Simulationen auf der Grundlage vorhandener und neu zu entwickelnder Squat-Modelle am 3D-Modell mit den Naturmessungen verglichen werden.

Analyse am dynamischen 3D-Modell
Analyse am dynamischen 3D-Modell

Die gemessenen Werte für Tiefertauchung und Trimmänderung sollen im physikalischen Sinne interpretiert werden, um sie auf andere Situationen zu übertragen. Das dazu erforderliche physikalische Modell muss komplex genug sein, um mit der Genauigkeit der Squat-Messungen Schritt halten zu können. Dazu reichen die bekannten empirischen Formeln nicht aus. Um sie zu verbessern, sollen freie Parameter eingeführt werden, die durch Messdaten zu bestimmen sind. Ferner soll das Modell die Vorhersage des Squat-Verhaltens auf der Basis eines vorgegebenen statischen Trimms ermöglichen. Um geeignete Ansätze zur Formulierung des Modells zu finden werden numerische Simulationen eingesetzt. Die in der Schiffshydrodynamik erprobten Methoden (CFD = Computational Fluid Dynamics) erlauben eine Prognose des Squat für komplexere Randbedingungen als es den empirischen Formeln möglich ist.

Visualisierung gemessener Schwimmlagen eines Schiffes
Visualisierung gemessener Schwimmlagen eines Schiffes

Ziel ist die Entwicklung eines physikalischen Modells, mit dessen Hilfe sich aus spezifischen Messungen gewonnene Information über die dynamische Schwimmlage auf andere Situationen extrapolieren lassen.

Betreuung und Mitarbeit

Teilprojektleitung:Prof. Dr. Ralf Wandelt (IMS)
Mitarbeiter:Prof. Dr. Ingrid Jaquemotte (IAPG)
Dipl.-Phys. Anne Laupichler (IMS)
Dipl.-Ing. (FH) Tobias Berndt (IMA)