Description: Das Projekt "Untersuchungen zur Sohl- und Uferbeanspruchung aus Schlagflächenantrieben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. 1 Problemstellung und Ziel. 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Schiffspropeller verursachen insbesondere bei kleinen Flottwassertiefen große Sohlbeanspruchungen, die zu Auskolkungen bis hin zur Resuspension von Sohlmaterial führen können. Dies liegt u. a. an der Ausbreitungscharakteristik des drallbehafteten Propellerstrahls, der eine große Erhaltungstendenz aufweist. Es stellt sich deshalb die Frage, ob es alternative Antriebssysteme von Binnenschiffen zu heute üblichen Schiffspropellern gibt, die bei gleichem Schub geringere Sohlbeanspruchungen verursachen und ggf. sogar günstigere Wirkungsgrade aufweisen, um Treibstoffkosten einzusparen. Eine mögliche alternative Antriebsform ist die Schlagfläche. Hierbei muss man sich eine auf- und ab bzw. seitwärts schwingende Fläche vorstellen wie bei der Schwanzflosse eines Delphins oder eines Fisches. Erste Berechnungen und eine umfangreiche Literaturrecherche zeigen, dass Schlagflächenantriebe höhere Wirkungsgrade aufweisen können als herkömmliche Binnenschiffspropeller und voraussichtlich wesentlich geringere Sohlbelastungen verursachen. Diese Aussagen sollen im Rahmen des Vorhabens durch experimentelle Untersuchungen mit einem Schlagflächenroboter gestützt werden. 1.2 Bedeutung für die WSV: Durch den Einsatz von Schiffsschrauben als Standardantrieb von Wasserfahrzeugen können Fundamente von Wasserbauwerken unterspült, Ufer beschädigt und Gewässerböden erodiert werden. Weiterhin leiden Pflanzen und Tier-Populationen in den Gewässern. Alternative Antriebe, wie z.B. Schlagflächenantriebe, können dazu beitragen, die propulsionsbedingten Belastungen zu begrenzen. Weiterhin könnten sie bekannte Nachteile von Schraubenabtriebe reduzieren, die bei wechselnden Einsatzbedingungen wie unterschiedliche Wassertiefen, Strömungsgeschwindigkeiten, Beladungszuständen, Fahrt als Einzelfahrzeug oder im Verband, Propellerwirkungsgrad aufweisen, die im Durchschnitt bei 0,3 - 0,5 liegen, obwohl theoretisch Werte bis etwa 0,6 erreichbar wären.. Schlagflächenantriebe haben nach Literaturrecherchen diesbezüglich Vorteile, wenn die Hubbewegungen auf die Fahrtgeschwindigkeit adaptiert werden. Dies zeigen z. B. Untersuchungen von Anderson und eigene Ansätze auf Basis der Tragflügeltheorie, die Wirkungsgrade bis ca. 0,8 für erreichbar halten, es gibt eine stehende Grafik, in der ein Versuch von Anderson durch Modellrechnungen nachvollzogen wurde. Der Wirkungsgrad ist dabei als Funktion der Strouhal-Zahl angegeben, die zum Verhältnis von Schiffs- zu Hubgeschwindigkeit proportional ist. 1.3 Untersuchungsziel: Im Rahmen dieses Vorhabens werden experimentelle Untersuchungen zum Wirkungsgrad und zur Sohlbeanspruchung aus einem Schlagflächenantrieb durchgeführt. Die Ergebnisse der Modelluntersuchungen sollen in einen F&E-Antrag münden, mit dem externe Forschungsmittel erschlossen werden. Das BAWF& E-Vorhaben dient der Vorbereitung dieses Antrags.
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Delfin ? Ufer ? Fisch ? Binnenschiff ? Binnenschifffahrt ? Fließgeschwindigkeit ? Gewässergrund ? Literaturauswertung ? Mensch ? Propeller ? Schiff ? Wasserbau ? Wasserfahrzeug ? Wirkungsgrad ? Pflanze ? Tier ? Modellierung ? Treibstoffkosten ? Fischerei ? Population ? Wasserstand ? Gewässer ? Mittelwert ? WISSENSSTAND ?
Region: Baden-Württemberg
Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2012-10-01 - 2016-12-31
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