Wechselwirkung Schiff / Wasserstraße

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Wechselwirkung Schiff / Wasserstraße"

Artur Salzmann
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Wechselwirkung Schiff / Wasserstraße Berlin Dr.-Ing. R. Soyeaux

2 Gliederung (1) Phänomen (2) Begriffe (3) Einflussgrößen (4) Zusammenhänge (5) Porenwasserüberdruck (6) Messungen (7) Trassierung

3 Phänomen: Schiff im Fluss Absunk Bugwelle 1. Wellental Wellenkämme Sekundärwellen Heckwelle + Schraubenstrahl Bug Blickrichtung Heck Luftbild

4 Phänomen: Schiff im Kanal Naturversuch Wesel-Datteln-Kanal (Oktober 2002) Fahrt der MS Main Fahrt-Nr.: MSb_100 nahe der kritischen Schiffsgeschwindigkeit leer böschungsnah am

5 Phänomen: Schiff im Kanal MSb_100 am leer, böschungsnah Wiederauffüllungsströmung = Rollbrecher RWS Bugabsunk schneller Wasserspiegelabsunk Porenwasserüberdruck im Boden Heckabsunk RWS Absunkmulde Absunkmulde

6 Schiffsinduzierte Wellen im Kanal Wesentliche Begriffe Wasserspiegelanspannung vor dem Bug Gb_100 am voll, böschungsnah Schraubenstrahl Rückströmung Heckabsunk tiefer als Bugabsunk! Absunkmulde Heckquerwelle Wiederauffüllungsströmung = Rollbrecher

7 Schiffswellen Prinzip Primärwelle Schiffsumströmung und Wellenbildung Kanalufer Sekundärwellen

8 Sekundärwellen Sekundärwellensystem Zusammensetzung und Überlagerung Querwelle Interferenzlinie Schrägwelle

9 Typische Wasserspiegeländerung Wellenmessung am Ufer / charakteristische Größen 38,00 Bugstau Heckquerwelle 37,80 RWS RWS Höhe in m+nn 37,60 37,40 Wasserspiegelanspannung H Bem Sekundärwellen 37,20 1. Absunktal 2. Absunktal 37,00 Primärwelle Zeit [Sek]

10 Zusammenhänge Hauptabhängigkeiten vs. Absunk, Heck- und Sekundärwellenhöhe, Geschwindigkeiten der Rück- und Wiederauffüllungsströmung Schiffsgeschwindigkeit kritische Schiffsgeschwindigkeit v krit v Wiederauf H Heck v Rück

11 Zusammenhänge Zusammenhang Schiffsgeschwindigkeit - Absunk hier: Einfluss der Gewässerbreite (Anwendung des GBB) GMS (110m x 11,4m x 2,8m) (δ 1H =0,19m, A SH =35,15m 2 ) T-Profil - 50 % b WS = 400 m 200m 150 m 100 m v S km [ ] h km/h 9 km/h 75 m 55 m % 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Δh [ m]

12 Zusammenhänge Zusammenhang Schiffsgeschwindigkeit - Absunk hier: Einfluss der Wassertiefe (Anwendung des GBB) GMS (110m x 11,4m x 2,8m) T-Profil (δ 1H =0,19m, A SH =35,15m 2 ) b WS = 400m 200m m 100m v S km [ ] h km/h 9 km/h 75m 55m 6 4 Wassertiefe 4,00 m Wassertiefe 3,50 m % 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Δh [ m]

13 Abklingen von Absunk o.ä. (z.b. zum rechten Ufer) Abklingverhalten (Ergebnis der Fahrversuche WDK 2002) 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1,0 60 % 20 % 3 % L eff /B=10 0,9 GMS 3,0 2,0 1,5 1,25 0,8 b r =L 0,7 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,6 b r =2L 0,25 u r,rts /b r 0,2 0,5 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 L eff /b r 0,15 0,4 0,3 b r =5L 0,1 0,2 0,05 0,1 0,0 1 - u r,lks /b r Verhältnis mittlerer Wasserspiegelabsunk am Ufer zu der am Schiff = f (Abstand des Schiffs vom Ufer) Einfluss der Gewässerbreite, Schiffslänge

14 Abklingverhalten Heckwelle steuerbord backbord Fahrt eines Aufsichtsbootes Wuster-Durchstich: UHW-aufwärts steuerbord extrem ufernah Fahrgeschwindigkeit ca. 20 km/h

15 Wesentliche Einflussgrößen Gewässergeometrie / Schiffsabmessung und -position Gewässer: -Breite - Tiefe, Profil - Böschungsneigung Schiff: - Länge, Breite, Tiefgang - Beladungszustand - Uferabstand Luftbild: Fahrgastschiff (FGS) und Großmotorgüterschiff (GMS) auf der Saar Untere Havel-Wasserstraße

16 Boden element Korn/ Wasser/ Luft Porenwasserüberdruck Phänomen Wasserspiegeländerung [cm] 20 ta 0-20 za Zeit [s] Mehrphasensystem: Wasser- Spiegel- Verlauf schneller Druckabfall Aufgrund der Volumenausdehnung der Luft ist bei einer Druckänderung ein Wassertransport erforderlich. Die Strömungsgeschwindigkeit ist von der Durchlässigkeit des Bodens abhängig.

17 Porenwasserüberdruck 20 Phänomen 0.1 Zunahme der Tiefe Wasserspiegeländerung [cm] t a 0-20 z a Wasserspiegeländerung Δh [m] Welle Randbedingung z = -3.5 cm) z = cm) z = -31 cm) z = cm) PWÜD Zeit [s] z a Zeit [s] PWÜD

18 Naturuntersuchung Übersicht über Messstelle WDK-km 46, Steinbewegung Wasserspiegel

19 Naturuntersuchung Anordnung der Messgeräte Sohle WDK-km 46,500 Druckdosen N Sohle Geschwindigkeitssonden Geschiebefallen mittige Fahrt aussermittige Fahrt ADCP GPS - Antennen Sohle böschungsnahe Fahrt Drehzahlmessgerät Wellensonden Kraftmessung Deckwerksstein Bauwagen Massstab Maßstab Kamera Deckwerksversuchsfelder Geschiebefänger

20 Trassierung Fahrspurbreiten in Abhängigkeit von Schiffstyp, Kurvenradius und Fließgeschwindigkeit 1. Generierung der Hüllkurven je Fahrtrichtung zu Tal zu Berg Deetzer Knie 2. Ermittlung der Verkehrsfläche

21 Trassierung Fahrspurbreiten in Abhängigkeit von Schiffstyp, Kurvenradius und Fließgeschwindigkeit 3. Ermittlung der der Abtragsvolumen Sohle Böschung

22 22

Ähnliche Dokumente

Berechnung schiffserzeugter Strömungen und Wellen mit den 3D-Modellverfahren CFX und Comet im Vergleich zu Naturmessungen

zurück zum Programm BAW-Kolloquium am 16. Juni 2005 zur Kurzfassung Berechnung schiffserzeugter Strömungen und Wellen mit den 3D-Modellverfahren CFX und Comet im Vergleich zu Naturmessungen Abteilung Wasserbau