CFD-Optimierung einer Strahlumlenkung

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Paula Reuter
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1 CFD-Optimierung einer Strahlumlenkung hinter einem Arbeitsschiff mit Eisbrecher-Eigenschaften BAW Kolloquium, Hamburg, Referenten: A. Buhlert und E. Schomburg

Das Projekt: Von der Bundesanstalt für Wasserbau wurden fünf Arbeitsschiffe mit Eisbrechereigenschaften in Auftrag gegeben, um den Eisbruch sowie sonstige Arbeitsaufgaben auf Flüssen und Kanälen zu

2 Das Projekt: Von der Bundesanstalt für Wasserbau wurden fünf Arbeitsschiffe mit Eisbrechereigenschaften in Auftrag gegeben, um den Eisbruch sowie sonstige Arbeitsaufgaben auf Flüssen und Kanälen zu übernehmen. Zwei Schiffe wurden zusätzlich mit Einrichtungen zur Gewässerpflege ausgerüstet. Die Schiffe wurden von der SET Schiffbau- und Entwicklungsgesellschaft Tangermünde mbh entworfen und gebaut.

3 Die BAW Arbeitsschiffe Technische Daten: Länge über alles: 22,73 m Breite über alles: 7,10 m Tiefgang leer: 1,25 m Geschwindigkeit: ca. 15 km/h Leistung: 1 x 588 kw auf Festpropeller Baujahr: 2013/14 Bauwerft: SET Schiffbau- und Entwicklungsgesellschaft Tangermünde mbh Betreiber: Wasserschifffahrtsämter.

Die Geräte werden durch das Schiff geschleppt und sind über ein Zuggeschirr mit dem Schiff verbunden.

4 Arbeitsschiffe TURMFALKE und ELBE Die Schiffe TURMFALKE für das WSA-Meppen und ELBE für das WSA- Magdeburg erhielten ein Aussetzgeschirr für Schlickegge und Sandhobel für die Gewässerpflege, d.h. Entfernen von Untiefen. Die Geräte werden durch das Schiff geschleppt und sind über ein Zuggeschirr mit dem Schiff verbunden. Die Arbeitstiefe ist in der Höhe mit dem Aussetzgeschirr einstellbar. Das Sediment wird aufgewirbelt und mit dem Strom weggetragen.

5 Die Schlickegge Die Schlickegge ist eine Eigenkonstruktion des WSA. Maße: Länge: ca mm Breite: ca mm Höhe: ca. 880 mm Gewicht: ca kg

SWL: 2,5 t im Schwenkweg = 55 bis 140 = Arbeitsstellung, Seilgeschwindigkeit der Winde V

6 Der A-Galgen Der A-Galgen fungiert als Aussetzgeschirr für die Schlickegge und den Sandhobel und wurde von Technomar konstruiert und gebaut. SWL: 2,5 t im Schwenkweg = 55 bis 140 = Arbeitsstellung, Seilgeschwindigkeit der Winde V =20 m/min SWL: 5,0 t in der Auslage achtern zum Losbrechen der festgefahrenen Schlickegge in der Arbeitsstellung V = 10 m/min

7 A-Galgen Konstruktion I Vorgaben und Randbedingungen Ablage an Deck. Der Schleppdraht muss frei gehen. Betrieb mit Schlickegge und Sandhobel Der Fixpunkt ist im Betrieb mit der Egge einzuhalten. Der Arbeitsbereich an Deck ist möglichst freizuhalten. Maximales Einbaugewicht: 2500 kg, erreicht kg Hydraulischer Betrieb beim Schwenken und der Winde Steuerung vom Steuerhaus und über Funkfernsteuerung Handsteuerung an Deck Hochfester Stahl S 690 für den A-Galgen zur Gewichtsoptimierung Normalstahl S 355 für die Decksböcke

8 A-Galgen Konstruktion II A-Galgen in Arbeitsstellung A-Galgen mit Schlickegge

9 A-Galgen Konstruktion III A-Galgen mit Schlickegge Decksbock

10 Einschränkungen bei der Arbeit mit der Schlickegge Die Arbeit mit der Schlickegge hat einige Einschränkungen. Zum Beispiel ist es nicht möglich, mit der Schlickegge sehr dicht an schwimmende Geräte bzw. Dalben heranzufahren. Deswegen wurden Untersuchungen durchgeführt, um die Wirksamkeit beim Aufwirbeln und Lösen der Sedimenten zu verbessern.

11 Konzept der Schubumlenkung Am stellte Herr G. Claussen von der Fachstelle Maschinenwesen Mitte des WSA Minden das Konzept der Schubumlenkung zum Lösen von Sedimenten als Zusatz zur Schlickegge vor. Der theoretische Untersuchung wurde von Herrn Schomburg von der SVA Potsdam durchgeführt. Nachfolgend die Präsentation von Herrn E. Schomburg

12 Aufgabenstellung für Technomar Der zu konstruierende Kanal muss den theoretischen Vorgaben weitestgehend entsprechen. Der Kanal soll mit dem Aussetzgeschirr von Deck gehoben und an das Schiff angehängt werden. Feste Anbauten, die die Schiffslänge vergrößern, sind nicht zulässig. Die Arbeitsfläche an Deck darf nicht verkleinert werden.

13 Konstruktion der Schubumlenkung I

14 Konstruktion der Schubumlenkung II

Einsatz der Schubumlenkung Der Kanal kann von einem Decksmann problemlos in die Halterungen am Schiff eingehängt werden. Der Schiffsführer fährt die Winde und den A-Galgen vom Steuerstand aus.

15 Einsatz der Schubumlenkung Der Kanal kann von einem Decksmann problemlos in die Halterungen am Schiff eingehängt werden. Der Schiffsführer fährt die Winde und den A-Galgen vom Steuerstand aus. Der Kanal hängt mit einem 3-Stranggehänge am A- Galgen und kann jederzeit mit der Winde abgelassen und wieder aufgenommen werden. Zur Verriegelung in der Arbeitsposition sind nur zwei Vorsteckbolzen zur Aufnahme des Propellerschubs einzustecken.

16 Steuerelemente für A-Galgen und Winde Brückenfahrstand Funkfernsteuerung Handsteuerung

17 Erprobung der Schubumlenkung I An Deck Eingehängt Verriegelt Abgesenkt Die Erprobung der Schubumlenkung fand am vor der Schleuse Meppen und in einem Altarm der Ems statt.

18 Erprobung der Schubumlenkung II Vorausfahrt Volle Kraft Voraus Geschwindigkeit bei Vollast: ca.12 km/h Geschwindigkeit ohne Schubumlenkung ca.15 km/h

19 Erprobung der Schubumlenkung III Manöver Manöverfahrt: Ruderlage hart Backbord Die Manövrierfähigkeit des Schiffes ist nicht eingeschränkt.

20 Erprobung der Schubumlenkung III Betrieb Betrieb: Wassertiefe zu Beginn der Versuche: 2,4 m Wassertiefe nach dreimaliger Durchfahrt: 2,8 m

21 Fazit nach vier Monaten Betrieb Das Schiff ist zu schnell in der Freifahrt. Es wird nicht genügend Sediment aufgewirbelt. Deswegen muss die Geschwindigkeit herabgesetzt werden. Wenn das Schiff stationär ist, also festgebunden, z.b. an einem Dalben, funktioniert das Aufwirbeln des Sediments zufrieden stellend. Erforderliche Änderungen am System Der Kanal soll mit Zusatzblechen und Leitschildern ausgestattet werden, um die Geschwindigkeit auf ca. 3 bis 5 km/h herabzusetzen. Die Zusatzschilder sollen einstellbar sein, um die optimale Bedingung zu ermitteln. Der Propellerstrahl soll noch mehr in die Kanalöffnung gedrückt werden. Zusätzliche Umlenkbleche sollen seitlich am Kanal angebracht werden. Mit dieser Zusatzausrüstung sollen weitere Versuche durchgeführt werden.

22 Kontaktieren Sie uns TECHNOMAR GmbH & Co.KG Carl-Stockhinger-Straße 6 D Bremen Firmenleitung: Mathias Wichmann Tel.: Fax: [email protected]

23 Quellen Photos und Zeichnungen: SET Tangermünde, Technomar Bremen, Text: A. Buhlert Präsentation erstellt von: Cora Buhlert

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