Die Leistungsprognose ist die grundlegende Aufgabe der Schiffbau-Versuchsanstalten.
Leistungsprognose auf Grundlage von Modellversuchen
Mit Hilfe von Modellversuchen wird die erforderliche Antriebsleistung für alle Arten von Wasserfahrzeugen ermittelt. Die klassische Leistungsprognose beruht auf
- Widerstandsversuchen
- Freifahrtversuchen
- und Propulsionsversuchen.
Mit Hilfe dieser Versuche lassen sich alle leistungsbestimmenden Parameter ermitteln. Die Extrapolation der Modellversuchsergebnisse erfolgt entweder ohne Bestimmung eines Formfaktors oder nach der “ITTC 1978 Performance Prediction Method“ mit Formfaktor. Beide Verfahren sind etabliert und liefern zuverlässige Ergebnisse für die Großausführung. Die SVA führt die Propulsionsversuche unter Anwendung der Britischen Methode durch.
Voraussetzung für die Extrapolation der Versuchsergebnisse ist höchste Genauigkeit beim Messen und in der Modellfertigung. Die SVA hält die Vorgaben der ITTC (International Towing Tank Conference) für alle Bereiche des Versuchswesens ein. Modernste Mess- und Auswertungstechnik unterstützt den Versuchsingenieur und reduziert den Zeitaufwand für die Durchführung der Versuche. Die Versuchsergebnisse und –verfahren werden laufend verifiziert und validiert.
Leistungsprognose auf Grundlage statistischer Daten
Auf Grundlage der SVA Datenbank sowie verschiedener empirischer Methoden ist die SVA Potsdam in der Lage, eine schnelle Leistungsprognose zu erstellen [1]. Dies ermöglicht eine erste Abschätzung des Leistungsbedarfs eines Wasserfahrzeugs im frühen Entwurfsstadium.
Leistungsprognose auf Grundlage viskoser CFD Berechnungen
In viskosen CFD-Simulationen („Computational Fluid Dynamics“) werden die Umströmung der Geometrie und der daraus resultierende Widerstand sowie das Nachstromfeld im Maßstab der Großausführung oder/und im Modellmaßstab berechnet. Anhand dieser Berechnungen können auch eventuelle Verbesserungspotenziale der Schiffslinien erkannt werden. Um den Effekt des arbeitenden Propellers auf den Schiffswiderstand einbeziehen zu können, werden in weiteren CFD-Berechnungen die Propellerwirkung simuliert oder die reale Propellergeometrie berücksichtigt. Aus dem so berechneten Widerstand unter Propulsionsbedingungen bzw. aus dem berechneten Drehmoment lässt sich die Antriebsleistung ermitteln. Falls keine kundenspezifischen Propellerdaten vorliegen, werden ersatzweise hierzu die Polynome der Wageningen B-Serie verwendet.
Die Leistungsprognose auf Grundlage viskoser CFD-Berechnungen [2] ist für viele Anwendungsfälle eine Alternative zum Modellversuch, insbesondere dann, wenn nur einzelne Betriebspunkte gefragt sind. Die Ergebnisse können weiterhin zur allgemeinen Schiffsbegutachtung, zur Motorenauslegung und als Grundlage für den Propellerentwurf genutzt werden.
Themenbezogene Referenzen/Forschungsprojekte
[1] Grabert, R.: Ein Verfahren zur Leistungsprognose nach Vergleichsschiffen, Schiffbauforschung 31(1992)1
[2] Rieck, K., Hellwig-Rieck, K.: Numerische Propulsionsprognose von Schiffen, STG-hauptversammlung, Rostock, November 2011