Zahlreiche schwere Seeunfälle von Schiffen wurden in der Vergangenheit ausgelöst durch Wassereinbruch und anschließender weitergehender Flutung der wasserdichten Unterteilung, welche zum Sinken und dem Totalverlust der Schiffe führte. Daher besteht ein hoher Bedarf an numerischen Simulationsmethoden, mit denen diese Flutungsvorgänge genauer untersucht werden könnten. Dadurch könnten solche Unfälle in Zukunft vermieden werden und sicherere Schiffsentwürfe entwickelt werden. Die Rekonstruktion der Unfallvorgänge wird erschwert durch die hohe Komplexität der inneren Unterteilung von Schiffen und der daraus resultierenden großen Anzahl an Flutungswegen. Aus diesem Grund wird ein numerisches Berechnungsprogramm entwickelt, welches in der Lage ist, diese Vorgänge schnell und direkt zu analysieren und vorhersagen zu können, um so auch Kenntnisse über die einzelnen Zwischenflutungszustände zu erlangen. Die Validierung der Methode erfolgt anhand von drei Testfällen eines Modellversuches und drei realen Unfällen, die bereits umfangreich untersuchten wurden: Die Unfällen der European Gateway, der Heraklion und der Estonia. Die Ergebnisse der neuen Methode in diesen Anwendungen sind sehr vielversprechend. Die quasi-statische Methode ermittelt den zeitlichen Verlauf der Flutung des Schiffes und die daraus resultierenden Schwimmlagen. Die Beschreibung des Flutungssystems, welches aus den Öffnungen und Räumen gebildet wird, erfolgt mit Hilfe gerichteter Graphen. Die Strömungen durch die Öffnungen der komplexen Unterteilung eines Schiffes werden idealisiert mit Hilfe der inkompressiblen Bernoulli-Gleichung berechnet. Teilgetauchte, große Öffnungen werden ebenso berücksichtigt wie zeitlich veränderliche Öffnungen, deren Eigenschaften im Laufe der Simulation unter bestimmten Bedingungen verändert werden. Somit können zum Beispiel berstende Fenster modelliert werden, die erst ab einem bestimmten Druckniveau durchlässig werden. Optional kann der Einfluss der Kompression von eingeschlossener Luft berücksichtigt werden. Nach Bestimmung der neuen Verteilung des Wassers und der Ermittlung der Füllstände in den einzelnen Räumen wird die korrespondierende hydrostatische Gleichgewichts-Schwimmlage bestimmt. Die Simulation wird fortgeführt, bis sich entweder diese Schwimmlage nicht mehr ändert oder das Schiff keine Auftriebsreserve mehr hat und von der Wasseroberfläche verschwindet. Durch die direkte Integration der Simulationsmethode in das schiffbauliche Entwurfssystem E4 ist eine konsistente Datenmodellierung gewährleistet und eine Kopplung mit bestehenden und neuen Methoden möglich. Es wird Wert darauf gelegt, die entscheidenden Effekte hinreichend genau abzubilden, ohne die Komplexität unnötig zu erhöhen und damit die Geschwindigkeit der Simulation zu verringern. Dies erlaubt dem Anwender, verschiedene mögliche Varianten des Unfallhergangs innerhalb kürzester Zeit zu berechnen, um zum Beispiel den Einfluss einer eventuell geöffneten wasserdichten Tür auf einen Unfallhergang untersuchen zu können.
A fast and explicit method for simulating flooding and sinkage scenarios of ships
Ein schnelles und explizites Verfahren zur Simulation von Flutungs- und Sinkvorgängen von Schiffen
2013
Miscellaneous
Electronic Resource
English
A fast and explicit method for simulating flooding and sinkage scenarios of ships
TIBKAT | 2013
|Springer Verlag | 2018
|Prediction of Sinkage and Trim for Ships
NTIS | 1974
|Sinkage and trim of two ships passing each other on parallel courses
Tema Archive | 2009
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