Zweischrauber
(10/2017 – 03/2020)

Ziel des Vorhabens ist die kritische Überprüfung und Vervollkommnung von Verfahren zur Prognose der Propulsion bzw. der Propellerkennwerte für Zweischrauber mit Wellenleitung. Die Reynoldszahleffekte auf die Kennwerte sollen aufgezeigt und besser als bisher im Entwurfsprozess des Schiffes und Propulsionssystem einbezogen werden.

Die Genauigkeit der rechnerischen und experimentellen Prognosen der Kennwerte von Zweischraubern (Propulsion) und der Propeller (Kavitation, Druckschwankungen, Schallpegel) soll durch die stärkere Beachtung der Reynoldszahleffekte in der Durchführung und Auswertung von Modellversuchen sowie der Verbesserung der viskosen Berechnungen erhöht werden. Zur Weiterentwicklung der Methode für die Propulsionsprognose für Zweischrauber mit Wellenleitung muss der Maßstabseinfluss auf die nominelle und effektive Zuströmung zum Propeller analysiert werden, um eine Korrekturfunktion für die effektive Nachstromziffer ableiten zu können. Der Einfluss der Maßstabskorrektur der effektiven Nachstromziffer auf die Propulsionsprognose (Geschwindigkeit, Drehzahl, Leistung) von Zweischraubern mit Wellenleitung muss überprüft werden. Dazu ist u.a. ein Vergleich mit Ergebnissen von Probefahrten notwendig. Die relevanten Entwurfs- und Betriebsparameter für den Propeller an Zweischraubern mit Wellenleitung sollen möglichst exakt bestimmt werden, um den überwiegend sehr hohen Anforderungen an den Propellerentwurf besser als bisher gerecht zu werden.

Zur Untersuchung der Reynoldszahleffekte auf die Propulsion von Zweischraubern sind viskose Umströmungsberechnungen des Schiffes mit arbeitendem Propeller notwendig. Die Korrelation von nomineller und effektiver Nachstromziffer bei Zweischraubern mit Wellenleitung sowie der Einfluss der rotierenden Welle auf die Zuströmung zum V-Bock und zum Propeller soll ermittelt werden. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Genauigkeit der CFD-Berechnungen müssen grundlegende Untersuchungen zur Variation der Gitter, zu den Turbulenzmodellen und zum Solver durchgeführt werden. Zur Validierung der Berechnungen sollen Geosim-Versuche (Propulsion) mit einem Zweischrauber durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Modellversuche werden für die Propulsionsprognose mit der derzeitigen ITTC-Methode und der weiterentwickelten Methode verwendet.

Durch Berechnungen und Kavitationsversuche in modell- und großausführungsähnlichen Nachstromfeldern soll die Wirkung der Maßstabseffekte auf die Zuströmung und damit auf den Propellerentwurf (Propellerkennwerte, Kavitationsverhalten, Druckschwankungen, Erosionsgefährdung) aufgezeigt werden. Es soll gezeigt werden, dass die Erfassung der großausführungsähnlichen Zuströmung zum Propeller ein wichtiger Aspekt in der Erhöhung der Prognosegenauigkeit ist.

Die Erkenntnisse aus dem Vorhaben werden in die Verfahrensanweisung zur Durchführung und Auswertung von Propulsionsversuchen von Zweischraubern mit Wellenleitung eingearbeitet. Die Ergebnisse des Vorhabens werden der ITTC zur Verfügung gestellt.