Anforderung der Seeschifffahrt

Transkript

1 Optimale Nutzung der Bundeswasserstraße Elbe Dipl.-Ing. Jürgen Behm, Dipl.-Ing. Hanne Jansch BAW Kolloquium 18. Juni 2015

2 Hintergrund Fakten Die Unter- und Außenelbe ist als Seeschifffahrtsstraße dem Allgemeingebrauch gewidmet. Die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) hat die Sicherheitund Leichtigkeit des Schiffsverkehrs sicher zu stellen. Natürlicher Gewässerlauf: Variierende Breiten des Gewässerbettes aufgeweitete Kurvenverläufe Nebenelben / Nebenflüsse Örtlich zuständig sind die WSÄ Hamburg und Cuxhaven. Hamburg Seite 2

3 Hintergrund Fakten Natürlicher Gewässerlauf: Variierende Tiefen, selbst in der Fahrrinne. Seite 4

4 Hintergrund Fakten Schifffahrt auf der Unter- und Außenelbe Seite 6

5 Hintergrund Fakten Die Bemessung der Sollsohle der derzeitigen Fahrrinne (gemäß Planfeststellungsbeschluss von 1999) sowie auch der zukünftigen Fahrrinne der Unter- und Außenelbe (gemäß Planfeststellungsbeschluss von 2012; derzeit noch nicht rechtskräftig) erfolgte unter anderem unter Verwendung des Tidefahrplanprogramms Elbe. Das Programm wird zudem im Tagesgeschäft beim Überprüfen der Anlaufbedingungen sowie für das Anordnen von Befahrensrestriktionen für außergewöhnlich große Fahrzeuge (AGF), hier insbesondere großer Containerschiffe, sowohl vom NvD in der Verkehrszentrale Brunsbüttel als auch im nautischen Büro des WSA Hamburg genutzt. Seite 7

6 Hintergrund Fakten Maximale Tiefgänge für die AGF-Fahrzeuge (L.ü.A. >= 330,00 m oder größte Breite 45,00 m) sind mit Bekanntmachung der GDWS Ast Nord Nr zu 30 (3) SeeSchStrO für die tideunabhängigen Fahrt von und nach Hamburg auf maximal von 12,80 m festgelegt. Tidefahrplanprogramm: Bei Überschreitung dieser Längen- oder Breitenvorgaben wird der maximal zulässige Tiefgang in dm-schritten für die tideunabhängige Fahrt reduziert. Z.B. erfolgt bei Schiffen bis 410 m Länge eine Abminderung des zulässigen Tiefgangs auf 11,80 m (einkommend und ausgehend). Seite 8

7 Hintergrund Fakten 2500 Anzahl der AGF-Fahrzeuge auf der Elbe * AGF gesammt AGF über 360 m Länge * Prognose Zählung der Einzelfahrten, Seeschiffe - Daten der GDWS teils aufbereitet durch das WSA HH Seite 9

8 Hintergrund Fakten Fakt ist: Der Schiffsverkehr hat sich in den letzten Jahren massiv verändert. Bei leicht abnehmender Anzahl an Fahrzeugen haben sich vor allem Schiffslänge und Breite deutlich vergrößert. Fakt ist aber auch: Die Unterelbe hat sich von natürlichen Veränderungsprozessen einmal abgesehen seit der Fahrrinnenanpassung von 1999 nicht wesentlich verändert. Seite 14

9 Anforderung Anforderung an die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung Anpassung an die aktuelle Flottenstruktur von:. Nautische Vorgaben / (Begegnungsbreiten) Tidefahrplan optimale Ausnutzung der verfügbaren Fahrwassertiefe Seite 16

10 Tidefahrplan Elbe Grundlagen Schiffspegel Programm Tidefahrplan Elbe zur Berechnung von: zulässigen tideunabhängige Tiefgängen zulässigen tideabhängige Tiefgängen Zeitfenstern in denen Schiffe die Unter- und Außenelbe sicher befahren können Seite 17

11 Tidefahrplan Elbe Grundlagen Berechnungsgrundlage sind u.a.: Parameter der Wasserstraße Topographie Strömung Dichte Dynamische Fahrverhalten Roll Trimm Squat Seite 18

12 Tidefahrplan Elbe Schwerpunkt Untersuchung des dynamischen Fahrverhaltens Schwerpunkt Squat: Tatsächlicher Squat Berechnung nach ICORELS Schiffslänge Schiffsbreite Blockkoeffizient dichteabhängiger Tiefgang Schiffsgeschwindigkeit durch das Wasser Wassertiefe Tatsächlicher Squat - vertikale Höhenänderung mit dem Primärwellen System Seite 19

13 Tidefahrplan Elbe Projekt zur Validierung des Tidefahrplans Notwendigkeit von: revierspezifischen, fachwissenschaftlich abgesicherten Daten zum dynamischen Fahrverhalten von aktuell auf der auf Unter- und Außenelbe verkehrenden größen- und Tiefgangs relevanten Fahrzeugen. Explizite Messkampagne zur Validierung der Parameter und Berechnungsformeln des Tidefahrplans Elbe 7 Fahrzeugtypen x 3 Fahrten = 21 Messfahrten Seite 21

14 Tidefahrplan Elbe Projektstruktur Auftraggeber WSA HH Steuerungsgruppe GDWS Nord WSA HH WSA CUX BAW Fachberater BAW Geschäftsleitung BAW Vergabe Koordination Qualitätssicherung Auftragnehmer von Lieberman GmbH, Hamburg Unterauftragnehmer Institut für Wasserbau, TU Hamburg-Harburg Seite 22

15 Naturmessung Tidefahrplan Elbe - Messkampagne Ermittlung des dynamischen Fahrverhaltens Trimm GNSS / GPS Roll GNSS / GPS Tatsächliche Squat GNSS / GPS Pegel der WSÄ GNSS / GPS Antenne Seite 23

16 Naturmessung Tidefahrplan Elbe - Messkampagne Ermittlung des rechnerischen Squat nach ICORELS Dichteabhängiger Tiefgang CTD Sensor Dichte Proptel BSH / BAW Geschwindigkeit durchs Wasser Doppler Velocity Log Strömung Schiffseigene Daten Proptel BSH / BAW Seite 24

17 Naturmessung Tidefahrplan Elbe - Messkampagne Analyse des dynamischen Fahrverhaltens Schiffseigene Daten Betriebstechnische Parameter Ruderlage Propellerdrehzahl Hydrodynamische Parameter Blockkoeffizienten Propellerdurchmesser Seite 25

18 Naturmessung Tidefahrplan Elbe - Messkampagne KM 708 KM 709 Analyse des dynamischen Fahrverhaltens Nautische Parameter begegnende / überholende Schiffe Schiff-Schiff Interaktionen Automatic Identification System (AIS) STW Begegner = 5 m/s STW = 8 m/s Passierabstand ca. 125 m Begegnungsbreite 110 m Seite 26

19 Naturmessung Tidefahrplan Elbe Fachübergreifende Aufgabe: Vermessung Hydrographie Wasserbau Nautik Schiffbau Seite 27

20 Ausgewählte Ergebnisse Tatsächliche Squat am Heck: 14 Messfahrten Begegner Qualitätsgesicherte Daten der BAW Seite 28

21 Ausgewählte Ergebnisse Tatsächliche Squat am Heck: 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Qualitätsgesicherte Daten der BAW Seite 29

22 Ausgewählte Ergebnisse Squat am Heck - Geschwindigkeit durchs Wasser : 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Qualitätsgesicherte Daten der BAW Seite 30

23 Ausgewählte Ergebnisse Squat am Heck - Tatsächlicher Kielfreiheit : 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Qualitätsgesicherte Daten der BAW Seite 31

24 Ausgewählte Ergebnisse Fehlerbetrachtung Tatsächliche Squat am Heck: 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Qualitätsgesicherte Daten der BAW Seite 32

25 Zusammenfassung / Ausblick Zusammenfassung - Zwischenstand - Ausblick Anforderung an die WSV Anpassung des Tidefahrplans an die aktuelle Flottenstruktur zur: Sicherstellung der Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs optimierte wirtschaftliche Nutzung und Unterhaltung Notwendigkeit von zuverlässigen, revierspezifischen Angaben zur Fahrdynamik! Zwischenstand der Messkampagne Individuelle Betrachtung der Schiffstypen entscheidend Ausblick Ständige Aufgabe der WSV stetige Veränderung Flottenstruktur weitere Messungen erforderlich Großer Datenpool der für weiter Untersuchungen notwendig ist. Seite 33