BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe Hamburg Ilmenau
Pegelabhängige Fahrspurberechnung infließenden Gewässern
Trassierung in nichtfließenden Gewässern
Formulierung eines physikalischen Ansatzeszur Berechnung des Einflusses der Fließgeschwindigkeit
Pegelabhängige Fahrspurberechnungmit dem Programm PeTra
Ausblick auf weitere Entwicklungen
Erste Berechnungsergebnisse
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( ) ( ) RlCfbRB −++= 221 *
Berechnung der Fahrspur in nichtfließenden Gewässern
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( ) ( ) RlCfbRB −++= 221 *
Trassierung nach Einzelpositionierung
Berechnung der Fahrspur in nichtfließenden Gewässern
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nichtfließendes GewässerBergfahrtTalfahrt
Anströmgeschwindigkeit
Querkraft infolge Schräganströmung
FliehkraftFahrgeschwindigkeit gegen Grund
Einfluss Fließgeschwindigkeit auf den Driftwinkel
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Ansatz zur Berechnung des Kräftegleichgewichtes
x
y
dx
Ansatz:Die zeitliche Änderung des Impulses der denSchiffskörper anströmenden Wassermasse istgleich der örtlichen Querkraft am Schiffskörper.
dFydx
xFyd
d x
ρ2
π. c x( ). T x( ) 2. Vw t( ). sin δ x( )( ). dx
dt.d
d
C: Lewische TrägheitskoeffizientEr ist das Verhältnis der hydrodyn. Masseeines Querschnittes zu der eines Kreises.
Es folgt für den Spantquerschnitt:
my1
2c. ρ. π. T2.
hydrodynamische Querkraft:
Ffl
Fliehkräfte:
FflV2 Ω.
Lm mx cos δ( )
2. my sin δ( )2..
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( )[ ] ( )[ ] 2
22222
)cos(41)sin()cos(32)cos(1)cos(2)sin(32
)(VwICwsI
IIVwRRImVgR
⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅+⋅+⋅⋅⋅⋅+
=⋅
δρπδδδπρδδπρ
δ
Lösung des Kraftansatzes und Herleitung einerRadius/Driftwinkelbeziehung
für fließende Gewässer
∫ ⋅
⋅=
2
0
2)()(2
L
xdxxTxCdxd
I
∫−
⋅=2
2
2)()(3
L
L
dxxTxCI
∫−
⋅Ω
−⋅=2
2
2
))(sin()(4
L
L
dxL
xtxTI δ
∫
⋅=
2
0
2)()(1
L
dxxTxcdxd
I
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1. Schritt:
2. Schritt:
∫
⋅=
2
0
2)()(1
L
dxxTxcdxd
I ∫ ⋅
⋅=
2
0
2)()(2
L
xdxxTxCdxd
I ∫−
⋅=2
2
2)()(3
L
L
dxxTxCI ∫−
⋅Ω−⋅=
2
2
2
))(sin()(4
L
L
dxL
xtxTI δ
Beschaffung Linienriss
Ermittlung der Trägheitskoeffizienten für entsprechende Lewisspanten
3. SchrittLösung der Formintegrale
Aufstellung der Formintegrale
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Talfahrt ( GMS):Vw= 4,4 m/s Vs = 6,4 m/s
Bergfahrt (GMS):Vw = 4,4 m/s Vs =2,4 m/s
Ergebnisse erster Testrechnung mit angenommenenWerten
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Vergleich gemessener und berechneter Cf- Werte
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Gemessene und berechnete Fahrspurbreiten eines Talfahrers auf der WeserSchiff: Mone-M gemessen am 13.04.2000
L: 85,00 mB: 9.50 mT: 2,50 m
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Berechnung von Fahrspurbreiten in Abhängigkeit vonFließgeschwindigkeit, Kurvenradius und Schiffstyp
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Interaktion strömungsdynamischer und fahrdynamischer Berechnungsmodelleam Beispiel des Rheins zwischen Budenheim und Kaub
Zusammenfassung und Ausblick
Modellierungs- und Berechnungsverfahren:
instationär, 1D, vernetzt,hybride Modelle (Teilmodelle 2D)
Kaub
Bingen
Budenheim
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