Rolltank
(11/2012 – 04/2015)

Seegangsprognoseverfahren mit besserer Erfassung der Wirkung von Rolldämpfungstanks und damit zuverlässigere Aussagen zu gefährlichen Rollbewegungen und zum gesamten Bewegungsverhalten sollen langfristig gesicherte Ergebnisse zur Unterstützung des Schiffsentwurfs liefern.

Mit der Weiterentwicklung des Simulationsverfahrens wurden die im Programmsystem Uthlande implementierten Strömungsberechnungsverfahren für die Tankberechnung verbessert und die Be-rücksichtigung der Tanks im Schiff für Berechnungen der Bewegungen mit der linearen Streifenmethode validiert. Die Tankberechnungsverfahren für Flume- und Frahmtanks wurden in die entwickelte nichtlineare Streifenmethode ROLF (FuE-Vorhaben „Simulationslationsverfahren zur Bestimmung parameterererregten Rollens“, Reg.-Nr. IW-090162) eingebunden, um nichtlineare Einflüsse genauer zu untersuchen.

Zur Entwicklung der Strömungsverfahren für die Tanksimulation wurde auf vereinfachte Methoden zurückgegriffen, die durch instationäre, wegabhängige bzw. beschleunigungsproportionale Anteile erweitert und ergänzt wurden. Für ausgewählte Fälle der Flüssigkeitsbewegung in den Tanks wurden CFD-Berechnungen zur Strömungsvisualisierung vorgenommen, die bei der Bewertung der Messung und der Validierung der zu entwickelnden Strömungsverfahren unterstützend herangezogen wurden. Durch die Ableitung von Berechnungsmodulen, die in die Prognoseverfahren zur Ermittlung der Schiffsbewegungen unmittelbar integriert wurden, wurde eine Verbesserung bzw. Weiterentwicklung der Simulationsverfahren zur Beschreibung der Flüssigkeitsbewegung in den Tanks erreicht. Zur Validierung der Programmerweiterungen wurden Modellversuche mit verschiedenen Konfigurationen von Rolldämpfungstanks (Frahm, Flume) auf dem Rollschwingungsoszillator durchgeführt. Nach Integration der Tankberechnungsverfahren in die Seegangsprogramme kann die Vorhersagegenauigkeit der Rollbewegung im Seegang mit beiden Methoden bestimmt werden. Für den Vergleich von Modellversuchsergebnissen mit Berechnungen im natürlichen Seegang wurde eine Fourieranalyse der Wellenauslenkung kurz vor dem Schiff vorgenommen. Die auf diese Weise analysierten Wellenkomponenten werden als Eingabedaten für das Programm ROLF benötigt. Zur Validierung wurde ein Schiffsmodell (Schiffstyp mit erhöhtem Gefährdungspotenzial zu unerwünschten Rollbewegungen und Option für eine praxisnahe Ausrüstung mit einem Frahm- bzw. Flumetank) mit und ohne Tank in regulären und irregulären queranlaufenden Wellen untersucht. Nach Abschluss der Versuche sowie dem Vergleich mit den Berechnungen nach Streifentheorie (ROLF, STRIP) und den numerischen Simulationen der Flüssigkeitsbewegung in den Tanks wurden abschließend Validierungsversuche mit dem Schiffsmodell durchgeführt, um den erreichten Stand zu beurteilen. Das weiterentwickelte Verfahren ROLF wurde in die SVA-Programmstruktur eingebunden.