Zur Vorhersage extremer Schiffsbewegungen im natürlichen Seegang und damit zur Erhöhung der Schiffssicherheit wird ein Verfahren zur Berechnung der nichtlinearen Schiff-Wellen-Wechselwirkungen vorgestellt. Dafür wurde die auf der slender-body approximation basierende 2D + t-Theorie so erweitert, dass neben der nichtlinearen Schiffsumströmung auch das Druckfeld der instationären Strömung in der Umgebung des Schiffskörpers bestimmt werden kann. Hieraus wiederum können die hydrodynamischen Kräfte und die für das Auftreten parametrischer Rollschwingungen ursächlichen Schwankungen des Rollrückstellmoments berechnet werden. Mit dem so entstandenen Simulationswerkzeug können extreme Schiffsbewegungen im natürlichen Seegang berechnet werden. Die Grundlage zur Vorhersage bilden die mit den Ergebnissen der detaillierten hydrodynamischen Simulationen abgeglichenen niederdimensionalen Ersatzmodelle. Hierbei werden verallgemeinerte Verfahren der Nichtlinearen Dynamik wie die Mittelungsmethode (averaging) und die Melnikov-Methode eingesetzt, die auch eine Berücksichtigung nichtperiodischer, seegangstypischer Anregungen erlauben. Unter Ausnutzung der Theorie stochastischer Prozesse können sowohl notwendige als auch hinreichende Kriterien für das Auftreten extremer Rollwinkel im natürlichen Seegang entwickelt werden. Das unangekündigte Auftreten großer Rollschwingungen im natürlichen Seegang kann als Intermittenzerscheinung der Rollbewegung erklärt werden. Übersteigt die parametrische Anregung im Seegang einen durch die Dämpfungscharakteristik der Rollbewegung definierten Grenzwert, können Rollschwingungen mit großen Amplituden angefacht werden. Die Größe der Schwankung der Anfangsstabilität kann mit der erweiterten 2D+t-Theorie hinreichend genau ermittelt werden. In der Praxis des Schiffsentwurfs bedeutet dies, dass einer Begrenzung der Schwankungen der Anfangsstabilität im Seegang die Forderung nach einer Mindestdämpfung der Rollbewegung gegenüber stehen muss. Die Anfangsstabilität selbst - gemessen als metazentrische Höhe - beeinflusst weniger die Amplituden auftretender Rollschwingungen als die Tatsache, dass eine Resonanzbedingung im Seegang eintritt.
Zur Simulation und Vorhersage extremer Schiffsbewegungen im natürlichen Seegang
Berichte aus der Mechanik ; 1-74
2008
92 Seiten, Bilder, Tabellen, 119 Quellen
(+18 S. Anh.)
Theses
German
Übertragungsfunktionen für Schiffsbewegungen in natürlichem Seegang
Tema Archive | 1990
|Beitrag zur Dynamik der Schiffsbewegungen im Seegang
Engineering Index Backfile | 1933
|Ein Beitrag zur numerischen und experimentellen Untersuchung extremer Schiffsbewegungen
Tema Archive | 2009
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