Seegangsverhalten

Das Seegangsverhalten von Schiffen und Offshorekonstruktionen wird mittels Modellversuchen und mit numerischen Simulationen ermittelt.Modellversuche im Seegang werden in der Schlepprinne durchgeführt. Hierfür steht ein hydraulischer Wellenerzeuger, mit dem neben verschiedenen Wellenspektren auch reguläre Wellen und transiente Wellenpakete generiert werden können, zur Verfügung. Signifikante Wellenhöhen sind im Modellmaßstab bis 0.23 m bei Modalperioden bis zu 2.5 s möglich. Bei einem Modellmaßstab von etwa 1:40 können dabei Seegangsspektren bis zu Sturmstärke mit etwa 10 m signifikanter Wellenhöhe bei 18 s Modalperiode im Schiffsmaßstab nachgebildet werden. Der Vermeidung unerwünschter Wellenreflexionen dienen ein Strand mit natürlicher Neigung sowie zusätzliche seitliche Wellendämpfer zur Absorption von Diagonalwellen.

Seegangsversuche erfolgen mit freifahrenden, selbstangetriebenen Modellen zur Erfassung der Bewegungen und Beschleunigungen sowie der Wasserübernahme, Relativbewegung, Propelleraustauchung und von Slammingerscheinungen. Die Effektivität von gesteuerten Zero-Speed-Flossen hinsichtlich deren Rolldämpfung wird in Versuchen mit dem Modell ohne Fahrtgeschwindigkeit vorgenommen. Die Ermittlung von Kraftbeiwerten erfolgt in Versuchen mit gefesseltem Modell.

Seegangsversuche können in Gegen- und Folgesee sowie bei schräg anlaufendem Seegang bis maximal 35° Kursabweichung durchgeführt werden. Letztere erfolgen in Form von Zick-Zack-Fahrten, die von den Klassifikationsgesellschaften als Versuchstechnik anerkannt sind.
Das Bewegungsverhalten der Untersuchungsobjekte wird über ein hochauflösendes optisches Bahnverfolgungssystem erfasst. Dieses System erlaubt die berührungslose Messung der gekoppelten Bewegungen von Zweikörpersystemen in allen 6 Freiheitsgraden sowie Geschwindigkeiten und Beschleunigungen an definierten Positionen.

Für numerische Simulationen des Seegangsverhaltens steht das Programmsystem UTHLANDE zur Verfügung. Auf Basis einer linearen und nichtlinearen Streifenmethode erlaubt dieses System die Berechnung der Bewegungen und Belastungen von Einrumpfschiffen und Katamaranen für alle 6 Freiheitsgrade. Das Programm liefert die statistischen Kennwerte (Kurzzeit- und Langzeitstatistik) für lang- und kurzkämmigen Seegang mit Darstellung in kartesischen oder Polar-Diagrammen bzw. eine Videoanimation auf Basis eines „Ship motion viewer“. Das Verfahren liefert wertvolle Erkenntnisse bei Variation verschiedener seegangsspezifischer Parameter im Optimierungsprozess und dient als wertvolle Unterstützung von Modellversuchen.