Flachwasser

Flachwasser hat einen maßgeblichen Einfluss auf das Fahrverhalten von Schiffen. Augenscheinlichster Effekt ist das sich ändernde Wellenbild im flachen Wasser. Bedingt durch die unterschiedliche Wellenausbreitungs- und Wellengruppengeschwindigkeit in Tief- und Flachwasser bei gleicher Wellenlänge ändert sich die Wechselwirkung zwischen den unterschiedlichen Wellensystemen eines Schiffes, was sich unter anderem durch starke Änderungen im KELVIN-Winkel manifestiert. Zur Darstellung der Flachwassereffekte wird im Allgemeinen die Froudesche Tiefenzahl verwendet, wobei die Fahrregime in einen unterkritischen (Fr_h < 0.9), einen kritischen (0.9 < Fr_h < 1.1) und einen überkritischen (Fr_h > 1.1) Bereich eingeteilt werden. Im Normalfall operieren Schiffe im unterkritischen Bereich. Für kritische Froudesche Tiefenzahlen kann je nach Schiffstyp mit einem starken Anstieg des Widerstandes und einer großen Änderung der dynamischen Schwimmlage gerechnet werden, da in diesem Bereich die Querwellen sich mit Schiffsgeschwindigkeit fortbewegen. Als Sonderfall können in diesem Bereich Soliton-Wellen auftreten. Im Falle der überkritischen Froudeschen Tiefenzahl ist das Schiff schneller als die maximale Wellengeschwindigkeit und die Querwellen im sekundären Wellensystem verschwinden. Numerische Methoden bieten bei den Berechnungen von Flachwassereffekten umfangreiche Einsatzmöglichkeiten:

• Berechnung des Widerstandes und der Schwimmlage bei unterschiedlichen Wassertiefen, Geschwindigkeiten und Bodentopologien
• Berechnung von Wellenschlag/Wellenhöhen an Böschungen und am Ufer

Die SVA setzt hierfür ANSYS CFD ein.

Schnell fahrende Schiffe sind eher durch Flachwassereffekte beeinflusst als langsam fahrende Schiffe. Für drei Geschwindigkeiten werden die Gebiete der Ostsee, in denen das Schiff im Bereich der kritischen Froudeschen Tiefenzahl (0.9 <Fr_h<1.1) fahren würde, dargestellt. In Küstennähe bewegt sich das Boot im überkritischen, weiter draußen auf der Ostsee im unterkritischen Froudeschen Tiefenzahlbereich.