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Schnelle und sichere Navigation auch im Flachwasser

Sicherheitsstandards für Doppelrumpf-Transportfähren haben einen Einsatz von Schnellfähren in Flachwasserzonen bislang nur mit erheblich geringeren Geschwindigkeiten zugelassen. Diese Einschränkung führt immer wieder zu Verspätungen, die wiederum die Reisezeiten verlängern und die Betriebskosten in die Höhe treiben. Die Ergebnisse aus dem Projekt SPAN (Safe Passage And Navigation) liefern jedoch eine klare Basis für die Planung eines sicheren Navigationssystems, bei dem Doppelrumpf-Schnellfähren auch Flachwasserzonen mit hoher Geschwindigkeit durchfahren können.

Industrielle Technologien

Die Hauptziele des SPAN-Projekts bestanden darin, ein Verfahren für die sichere Durchfahrt von Schnellfähren durch Flachwasserzonen mit hoher Geschwindigkeit und mit Echtzeitnavigation zu ermöglichen. Um diese Ziele zu erreichen, wurden drei Maßnahmen ergriffen: Zunächst wurden neue, bewährte Software-Anwendungstools entwickelt, die das Design von Strahlantrieben verbessern und deren Wirksamkeit in Flachwasser innerhalb von 48% von tiefem Wasser gewährleisten, verglichen mit dem gegenwärtigen Wert von nur 10 bis 20%. Zweitens entstand ein Computermodell, das durch eine realistische Überprüfung der Betriebsgrenzen in Flachwasser eine sicherere Fahrt gewährleistet. Drittens wurde ein auf Simulationen basierendes Prädiktionssystem für den Betrieb an Bord von Schiffen gebaut, das zur Verhinderung von Kollisionen bzw. Grundberührung in Flachwasserzonen beiträgt und somit für eine sichere Navigation sorgt. SPAN kann eine sichere Fahrt von Fähren gewährleisten, die eine Verdrängung von 150 bis 180 Tonnen haben und bei Geschwindigkeiten von 25 bis 30 Knoten in nur 2 bis 5 m tiefen Gewässern bei einem Tiefgang von 1,2 bis 1,5 m 350 bis 500 Passagiere befördern können, wobei das von der Schraube kommende Kielwasser maximal 30 cm weit aufgeworfen wird. Dokumentiert wurde das Projekt in einer Reihe von Unterergebnissen. Diese betreffen das Rumpfdesign einschließlich einer Simulation der Computer-Fluiddynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD), Tests und See-Erprobung von Wassertanks, das Strahlantriebsdesign, bei dem auch die Effekte der Wechselwirkung zwischen Wassereinlauf und Rumpf berücksichtigt wurden, ferner ein intelligentes Softwaresystem zur Codierung der Ergebnisse der Simulationen in Richtlinien für die Anforderungen an den sicheren Betrieb, das unter Verwendung einer Kombination moderner und konventioneller Techniken zur Beschreibung des Verhaltens auf Grund von Tauchungsänderungen während der Fahrt implementiert wurde, die Auswirkungen der Wellenbewegungen und die sichere Manövrierfähigkeit, die Grenzwerte für das aufgeworfene Kielwasser, Umwelt- und Sicherheitsaspekte im Hinblick auf die höchstzulässige Höhe des aufgeworfenen Kielwassers und die navigatorische Unterstützung durch einen Lotsen mit konventionellen Navigationsinstrumenten (z.B. Radar) unter Einhaltung der Kriterien für den sicheren Betrieb. Im Rahmen dieser Studien wurde ein Rumpf entwickelt, der das Kielwasser nur geringfügig aufwirft und effizienter als die gegenwärtig verwendeten Rümpfe ist. Zusätzlich wurde für Anwendungen, in denen möglichst wenig Wellenschlag erzeugt werden soll, ein speziell geformter Rumpf entworfen, der extrem wenig Kielwasser aufwirft. Die neu entwickelten Strahlantriebe gestatten eine Senkung des Fahrzeuggewichts und verbessern zudem die Manövrierfähigkeit. Im Vergleich zu einer kompletten Erprobung im Originalmaßstab vereinfachen die ersten qualitativen CFD-Ergebnisse die weitere Optimierung der Einläufe für einen Betrieb in Flachwasser. Es sei angemerkt, dass die entwickelte moderne und voll funktionsfähige Navigationshilfe mit Systemen vergleichbar ist, wie sie derzeit in der militärischen Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt werden. Die praktische Nutzung der technisch hoch entwickelten Ergebnisse aus dem SPAN-Projekt wird erhebliche Auswirkungen auf die Seefahrt haben. Doppelrumpffähren mit Strahlantrieb, die sich durch überlegene Leistungen auszeichnen, werden von den zuverlässigen und überprüften hydrodynamischen Daten profitieren, mit denen sich ihr Verhalten insbesondere in flachen Gewässern vorhersagen lässt, indem ein verbessertes Steuerungssystem entwickelt wird, das eine sichere Navigation auf stark befahrenen Wasserstraßen ermöglicht. Somit werden besonders Zubringerdienste, die Schnellfähren einsetzen, die Möglichkeit zum sicheren Befahren der bedienten Strecken und die im Projekt entwickelte voll funktionsfähige Navigationshilfe zu schätzen wissen. Ein portugiesisches Unternehmen setzt diese Technologie bereits ein: Die Linie Transtejo Transportes Tejo, die einen Fährdienst über den Fluss Tejo in Lissabon betreibt, befördert täglich 100.000 bis 150.000 Pendler und hat zunehmenden Bedarf an Schiffen, die auch bei hohen Geschwindigkeiten in schmalen Fahrwassern sicher manövrierbar sind, wo zu starker Wellenschlag durch die Antriebe ein weiteres Problem darstellt. Gleichzeitig kann SPAN Auswirkungen auf unterschiedlichste Industriezweige im Bereich der Seefahrt haben, angefangen bei Werften bis hin zu den Herstellern von Systemen zum Antrieb und zur Steuerung von Schiffen. Darüber hinaus werden die Aufsichtsbehörden in der Lage sein, ihre Schifffahrtlizenzen auf der Basis solider Daten auszustellen, anhand derer sie jetzt die Bestimmungen des Merkblattes für schnelle Schiffe der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation IMO (IMO Code of Practice for High Speed Craft) in die Praxis umsetzen können.

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