Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts 'Systemidentifikation manövrierender Schiffsmodelle' hat die Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH ein Verfahren entwickelt, um das Manövrierverhalten von Schiffsmodellen mit empirischen Bewegungsgleichungen numerisch zu simulieren und die Koeffizienten dieser Gleichungen aus Messungen zu gewinnen. Neu daran ist, dass das Verfahren ohne Kraftmessungen und ohne PMM (Planar Motion Mechanism)-Anlage auskommt und allein Bewegungsmessungen benötigt. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, auch solche Manövrieruntersuchungen anzustellen, für die der Platz in der Schlepprinne nicht ausreicht, z.B. Ermittlung der Steuerkurve. Das Schiffsmodell wird in der Schlepprinne speziellen Quell-Manövern unterzogen, und seine Bewegungen und der Zeitverlauf des Ruderwinkels und weiterer Steuersignale als je eine Messdatei pro Fahrt gespeichert. Nach dem Glätten, Filtern und Ziehen der Zeitreihen dienen die Messdaten als Eingabematerial des Systemidentifikationsmoduls. Dieses erzeugt eine Liste mit Funktionsnummern und Koeffizientenwerten, die anschließend von Simulationsmodulen verwendet werden können, um aus einem beliebigen zeitlichen Verlauf von Ruderwinkel und anderen Steuersignalen zu errechnen, mit welchen Bewegungen das Schiffsmodell reagiert. Der mathematische Mechanismus dieses Verfahrens wird im Beitrag erläutert. Bewegungssgleichungen stellen den Zusammenhang zwischen der Längs-, Quer- und Tauchgeschwindigkeit, Roll-, Stampf- und Giergeschwindigkeit, Längs- Quer- und Vertikalkraft und Krängungs-. Trimm- und Giermoment her. Die hydrodynanmischen Trägheitskräfte sind darin mit der Trägheit des Schiffes zusammengefasst und werden durch die Massenmatrix beschrieben. Daraus ergibt sich das numerische Modell, in dessen letezter Spalte die Koeffizienten stehen. Der Systemidentifikationsmodul berechnet diese Koeffizienten. Ein vereinfachtes Berechnungsbeispiel und die Versuchsausstattung und -methodik werden beschrieben. Der Meßbedarf bei diesem Verfahren schwankt zwischen sieben und 28 Fahrten pro Zustand (Geschwindigkeit, Tiefgang). Anstatt Kraftbeiwerte werden Beschleunigungsbeiwerte ermittelt. Der Systemidentifikastionsmsodul errechnet dann aus den gemessenen Quellmanövern die Koeffizienten. Hauptanwendungsgebiet der Methode ist die numerische Simulation von Manövern, für die die Schlepprinne zu schmal ist.
Systemidentifikation manövrierender Schiffsmodelle. Manövrierverhalten
Manoeuvring characteristics: System identification of manoeuvring ship models
Schiff und Hafen / Seewirtschaft ; 54 , 2 ; 53-55
2002
3 Seiten, 3 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
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