Ein Schiff wird kommen, aber wann? Prognosen zur Geschwindigkeit als wissenschaftliche Herausforderung

Es geht um neue Ansätze zur Modellierung von turbulenten Strömungen bei Schiffsantrieben, die in einem Forschungsprojekt entwickelt und getestet werden sollen. Projektpartner sind neben der Universität Rostock, die gemeinnützige Schiffbau-Versuchsanstalt (SVA) Potsdam und das baden-württembergischen Industrieunternehmen Voith.

Erst rechnergestützte Modellierungen machen die Komplexität der Berechnungen möglich, auf die die Schiffbauindustrie angewiesen ist, um über die Geschwindigkeit ihrer Schiffe exakte Angaben machen zu können. Zeit ist hier – wie überall – Geld. „Die Entwurfsqualität von Schiffen und deren Antrieben wird sich durch unsere Forschungsergebnisse deutlich verbessern“, ist Prof. Kornev überzeugt.

Hintergrund: Schiffspropeller realisieren den Vortrieb von Schiffen. Ziel ist es, den dazu nötigen Energieeinsatz zu minimieren. Das entlastet die Umwelt und wirkt sich positiv auf die Transportkosten aus. Der Vortrieb von Schiffen soll natürlich auch mit optimalem Komfort für Crew und Passagiere erfolgen. Deshalb ist eine geringe Schwingungsanregung von Propellern wichtig. Seit zwei Jahren forscht der Lehrstuhl für Modellierung und Simulation der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Universität Rostock mit Professor Nikolai Kornev an der Spitze mit den Industriepartnern an diesem Problem.

„Wir konnten jetzt durch eine neue Methode der Computeruntersuchung nachweisen, dass im Propeller große Schwankungen entstehen, die bis zu 15 Prozent des Schubes betragen“, sagt Prof. Kornev. „Damit sind die Schwankungen bei Schiffen viermal größer, als bislang bekannt war.“

Die Rostocker Wissenschaftler sind jetzt in der Lage, Prozesse in der Strömung abzubilden und zu berechnen, die das menschliche Auge nicht wahrnimmt. Die speziellen Untersuchungen laufen auf so genannten Computerclustern. Das sind vernetzte Computer, die über ein schnelles Netzwerk verbunden sind. Seit kurzem steht diese moderne Technik auch in Rostock. „Während eine Berechnung von Schiffsströmungen mit Propellern am Computer ein paar Monate dauert, erzielen wir jetzt in ein paar Wochen Ergebnisse“, freut sich Prof. Kornev.

Für die Firma Voith ist eine präzise Prognose der Geschwindigkeit von Schiffen entscheidend, betont Dr. Dirk Juergens, Leiter der Forschung & Entwicklung bei Voith im Bereich Marine. Das in Heidenheim ansässige Unternehmen baut unter anderem Spezialpropeller und -getriebe. „Die Kunden wollen immer genauer wissen, welche Eigenschaften ihr zukünftiges Schiff haben wird und erwarten von den Lieferanten, diese Eigenschaften auch zu garantieren. Da Schiffe Unikate sind, ist die exakte Geschwindigkeitsprognose ein sehr wichtiger Bestandteil für die Entwicklung und Fertigung unserer Technik.“

Mit neuen wissenschaftlich fundierten Berechnungsmethoden, wie sie in Kooperation mit der Universität Rostock entstehen, können die Anforderungen des Marktes besser erfüllt werden. „Durch die Forschungskooperation erreichen wir eine spürbare Verbesserung. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die schwierigen Strömungsverhältnisse im Heckbereich von Schiffen exakter berechnet werden können “, sieht Juergens den Erfolg des Projektes.

Kontakt:
Universität Rostock
Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik
Prof. Dr. Nikolai Kornev
Telefon: +49 (0)381 498 9550
eMail: nikolai.kornev@uni-rostock.de
Presse+Kommunikation
Dr. Ulrich Vetter
Telefon: +49 (0)381 498 1013
eMail: ulrich.vetter@uni-rostock.de