Kolkbildung infolge schraubstrahlinduzierter Sohlschubspannungen
| Leitung | Prof. Dr.-Ing. Jochen Aberle |
| Bearbeitung | Prof. Dr.-Ing. Jochen Aberle |
| Dr. Francisco Núñez-González | |
| Dr. Antoni Ignaci Llull Marroig | |
| Jesús Aarón Macías Lezcano, M.Sc. | |
| Laufzeit | 12/2021 - 11/2024 |
| Förderung | Bundesministerium für Digitales und Verkehr |
| Kooperationspartner | WK Consultants GmbH (WKC), Hamburg |
| Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie, Technische Universität Hamburg (TUHH) | |
| Lübeck Port Authority | |
| Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) |
Das sich hinter Schiffspropellern ausbildende turbulente Strömungsfeld hat ein großes Potential, die Sohle von Flüssen, Wasserstraßen und Häfen zu erodieren und somit Schäden an der Gewässersohle sowie an Bauwerken in Häfen zu verursachen. Die Vergrößerung der Schiffsantriebe und die daraus resultierende Leistungssteigerung sorgt seit den letzten Jahrzehnten für größere hydraulische Belastungen an Hafenstrukturen, sodass die Gefahr des Versagens infolge von Erosionserscheinungen steigt.
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Modells zur Beurteilung der Interaktion zwischen Schiff und Hafensohle, um lokale Erosionstiefen vorherzusagen und Maßnahmen gegen Erosion ergreifen zu können. Hierzu werden die Eigenschaften des Propellerstrahls sowie die damit verbundenen Erosionserscheinungen an Hafenanlagen ermittelt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Weiterentwicklung eines am LWI abgeleiteten Berechnungsansatzes herangezogen.
Das Projekt umfasst Feldmessungen, Laborexperimente und numerische Simulationen. Die Abteilung für Wasserbau und Gewässermorphologie am Leichtweiß-Institut wird in Kooperation mit dem Lübecker Hafen Feldmessungen zur Bestimmung der hydrodynamischen Belastungen, der Kolkbildung und hydroakustischer Belastungen durchführen. Versuche in einem gegenständlichen Modell des Hafens werden in der Versuchshalle des Leichtweiß-Instituts durchgeführt, um die zeitabhängige Kolkentwicklung, das Geschwindigkeitsfeld des Propellerstrahls und die Drucklasten auf die Kaimauern zu ermitteln. Ergänzend zu den Feld- und Labormessungen wird eine numerische Simulation des Geschwindigkeitsfelds des Propellerstrahls vom Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie der TU-Hamburg durchgeführt. Durch die zusätzlichen numerischen Simulationen können die Veränderungen der verschiedenen Kolkmessungen im Experiment, Kolkphänomene und deren Entwicklung tiefgreifend verstanden werden und die Effekte verschiedener Antriebssysteme auf die Ausformung von Kolken im Hafengebiet untersucht werden.
