Es wurde im Rahmen des Verbundvorhabens Hai-Tech die schiffshydromechanische Systemfähigkeit eines neu entwickelten, widerstandsreduzierenden und oberflächenstrukturierten Lacksystems untersucht. Die Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden: (1) Eine Reibungswiderstandsreduzierung durch Riblet-Strukturierung von über 5 % konnte im Bereich schiffsrelevanter Reynoldszahlen zweifelsfrei nachgewiesen werden. (2) Tiefgangsvariationen haben keinen signifikanten Einfluss auf die optimale Ausrichtung der Rillenstruktur. (3) Für eine Anwendung auf Schiffskörpern ist ein Riblet-Verlauf entlang von Geodäten anstelle von Stromlinien vollkommen ausreichend, d.h. das Beschichtungsgerät kann am Hauptspant waagrecht beginnend getrost einfach geradeaus auf der gekrümmten Schiffsoberfläche Richtung Bug und Heck entlang fahren. (4) Falls dennoch erforderlich, kann der Verlauf der Stromlinien für Beschichtungszwecke getrost mittels potentialtheoretischer Berechnungsverfahren anstelle aufwendiger RANS-Rechnungen bestimmt werden. (5) Eine konstante Riblet-Geometrie über die gesamte Schiffslänge hat keinen signifikanten Einfluss auf deren Wirksamkeit. (6) Die widerstandsreduzierende Wirkung der Riblets nimmt mit zunehmendem Verschleiß erwartungsgemäß ab und verschwindet nahezu, wenn die Riblet-Höhe sich auf die Hälfte des Ursprungswertes reduziert hat. (7) Der Einfluss von Schräganströmung auf die Wirksamkeit der Riblets konnte zwar messtechnisch nicht erfasst werden, er kann aber aufgrund der geringen am Schiff zu erwartenden Winkeldifferenzen zwischen Geodäten (Beschichtungsrichtung) und Stromlinien als vernachlässigbar angesehen werden. Das unter Laborbedingungen zweifelsfrei nachgewiesene Potenzial der Beschichtung hinsichtlich der Reibungswiderstandsreduzierung liegt in der Größenordnung von Propulsionsverbesserungsmaßnahmen z.B. Düsen, Leitbleche, oder Statoren für nicht besonders hoch belastete Propeller. Wie bei anderen Systemen zur Propulsionsverbesserung wird es auf die heute noch nicht zu beziffernde Höhe der mit dem Lacksystem verbundenen Mehrkosten ankommen, um dessen Amortisationszeit klein und damit für den Schiffsbetreiber attraktiv zu machen. Keine der aus der Praxis herrührenden Unwägbarkeiten führt zu einer signifikanten Einbuße bei der Wirksamkeit des Systems. Der einzige Vorbehalt bei der positiven Beurteilung ergibt sich aus dem Wirksamkeitsverlust der Riblets mit zunehmendem Verschleiß. Erst ein Praxistest am Schiff wird zeigen, in welchem Zeitraum mit einer signifikanten Reduzierung der Riblet-Höhe und damit ihrer widerstandsreduzierenden Wirkung zu rechnen ist. Diesem Effekt könnte sicherlich nur durch periodische Erneuerung der Riblet-Struktur entgegengewirkt werden, was erheblichen Einfluss auf deren wirtschaftlichen Nutzen hat. Im Extremfall könnte die Erneuerung der Beschichtung erforderlich werden, bevor diese durch Treibstoffersparnis ihre Mehrkosten eingespielt hat.
Numerische Berechnungen und Modellversuche zur Optimierung und Überprüfung der Wirksamkeit reibungswiderstandsreduzierender Lacksysteme. Teilprojekt. Verbundprojekt HAI-TECH Strömungsgünstige Oberflächen durch Lacksysteme
HSVA-Bericht, BMWi ; 1672 ; 1-15
2012
15 Seiten, 8 Bilder, 1 Tabelle
Report
Deutsch