MarTERA - Twin-CRP-POD ULCS: Modellversuchstechnik für innovative Propulsionskonzepte

Abstract

Das Projekt Modellversuchstechnik für Innovative Propulsionskonzepte ist Teil des MarTERAVerbundvorhabens Twin-CRP-POD ULCS, in dem ein neuartiges Propulsionskonzept für sehr große Containerschiffe (ULCS) entwickelt wurde. Dabei handelt es sich um eine kontrarotierende Propelleranordnung aus der Kombination eines Hauptpropellers und eines POD-Antriebs, wobei das System als Doppel-Wellenanlage ausgelegt ist. Die HSVA hat in diesem Projekt eine spezielle Modellversuchstechnik zur Untersuchung der hydrodynamischen Eigenschaften entwickelt, welche eine Untersuchung der Effektivität dieses neuen Konzeptes mit bisher im Modellversuch nicht erreichbarer Genauigkeit ermöglicht. Dafür wurden neben Widerstands- und Propulsionsversuche im großen Schlepptank auch Versuche im Kavitationstunnel der HSVA (HYKAT) durchgeführt, da nur dort Versuche bei großausführungsrelevanten Reynoldszahlen möglich sind. Auf diese Weise wurden die Verfälschung der Ergebnisse durch überzeichnete Zähigkeitseffekte minimiert, wie sie bei konventionellen Propulsionsversuchen unter Froude'scher Ähnlichkeit in einem Schlepptank auftreten würden. Die im Zuge des Projekts neu entwickelte und implementierte Versuchstechnik wird auch nach Projektende im Rahmen der kommerziellen Tätigkeiten der HSVA eingesetzt werden und ermöglicht es der HSVA, ihr Versuchsportfolio insbesondere im zunehmend relevanten Bereich unkonventioneller Propulsionskonzepte zu erweitern, womit das Projekt einen wichtigen Beitrag für die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens leistet. Der vorliegende Schlussbericht beschreibt zusammenfassend die wesentlichen Ergebnisse der während des Vorhabens durchgeführten Untersuchungen in der HSVA sowie die der nationalen Partner. Folgende Ergebnisse wurden in den jeweiligen Arbeitspaketen erzielt: AP 1.1: Analyse und Aufbereitung der relevanten technisch-wissenschaftlichen Grundlagen zu Modellversuchen und unkonventionellen Propulsionsandordnungen. AP 1.2: Analyse und Erklärung der Modellversuchsergebnisse für die abschließende Machbarkeitsanalyse des Gesamtkonzepts. AP 3.2: Erfolgreiche Vorbereitung und Durchführung von Modellversuchen im großen Schlepptank sowie im Kavitationstunnel (HYKAT) inklusive Modell- und Propellerherstellung. Darüber hinaus Entwicklung, Bau und Einsatz spezieller, auf die Anforderungen des Vorhabens zugeschnittener Messtechnik. AP 3.3: Ermittlung der auf den im großen Schlepptank durchgeführten Modellversuchen basierenden Propulsionsprognose und Weitergabe der Daten an die Partner, um mit Hilfe numerischer Berechnungen vergleichende Propulsionszustände auf unterschiedlichen Maßstäben (inklusive Full-Scale) zu berechnen und zu analysieren. Datei-Upload durch TIB The project Model Testing Technology for Innovative Propulsion Concepts is part of the MarTERA joint research project Twin-CRP-POD ULCS, in which a new type of propulsion concept for very large container ships (ULCS) was developed. This concept consists of a contra-rotating propeller arrangement that combines a main propeller and a POD drive, whereby the system is designed as a twin-shaft system. In this project, HSVA has developed a special model test technique for investigating the hydrodynamic properties, which enables to investigate the effectiveness of this new concept with an accuracy previously unattainable in model tests. In addition to resistance and propulsion tests in the large towing tank, model tests were also carried out in the large cavitation tunnel of the HSVA (HYKAT), as this is the only place where tests at large Reynolds numbers are possible. In this way, errors in the results due to exaggerated viscosity effects, which would occur in conventional propulsion tests under Froude's similarity in a towing tank, were minimized. The new test technology developed and implemented in the course of the project will also be used after the end of the project as part of HSVA's commercial activities and will enable HSVA to expand its test portfolio, particularly in the increasingly relevant area of unconventional propulsion concepts, thus making an important contribution to the competitiveness of the industry. This final report highlights the most important findings of HSVA and its national partners that have been made within the course of this project. The following results have been achieved in the respective workpackages: WP 1.1: Analysis and preparation of relevant technical and scientific fundamentals for model tests and unconventional propulsion systems. WP 1.2: Analysis and explanation of the model test results for the final feasibility study on the overall concept. WP 3.2: Successful preparation and implementation of model tests in both the large towing tank and the cavitation tunnel (HYKAT), including the production of the model as well as the propeller. Additionally, development, construction and use of special measurement technology tailored to the requirements of the project. WP 3.3: Determination of the propulsion performance prognosis based on the model tests carried out in the large towing tank. Transfer of the data to the partners in order to calculate and analyze comparative propulsion set-ups on different scales (including full-scale) with the help of numerical calculations.