Flachwasserdüse - Erhöhung der Betriebsfähigkeit von Schiffen bei Niedrigwasser
Ref.-Nr. 6507
Keywords: Düse, Tunneldüse, Propulsionssystem, Ventilation, Flachwasser
Die Binnenschifffahrt ist von ausreichenden Wassertiefen auf den Wasserstraßen abhängig. Eine zunehmende Bedrohung für diese Industrie stellt das Phänomen des Niedrigwassers dar. Niedrigwasserperioden, die auf klimatische Veränderungen, Dürren und natürliche Wasserstandsschwankungen zurückzuführen sind, können erhebliche Auswirkungen auf die Effizienz und Zuverlässigkeit der Binnenschifffahrt haben. Die notwendige Reduzierung der Ladungsmenge zur Verringerung des Tiefgangs kann bis hin zur Einstellung des Schiffsverkehrs führen und somit Unrentabilität sowie Störungen in Lieferketten verursachen.
Der Betrieb eines Schiffs kann dabei nur solange erfolgen, wie die notwendige Manövrierfähigkeit des Schiffs gewährleistet ist. Tritt bei kleinen Tiefgängen und geringen Propellertauchungsgraden Ventilation ein, kann diese zur vollständigen Manövrierunfähigkeit eines Schiffs führen.
Eine Erfindung der Universität Duisburg-Essen ermöglicht einen ventilationsfreien Propellerbetrieb bei Einsatz dicht unter der Wasseroberfläche. Die neue Technologie integriert dazu eine in der Binnenschifffahrt geläufige Tunnelung vor dem Propeller an einer herkömmlichen Kort-Düse. Hierbei wird die Ansaugung von Luft durch die besondere geometrische Form effektiv unterbunden, wenn der Propeller dicht unter der Wasseroberfläche betrieben wird. Hierbei kann ein Schub- und Drehmomenteinbruch gezielt unterbunden werden. Entsprechende Modellversuche und numerische Untersuchungen haben die Funktion bestätigt.
Vorteile
- Verhinderung von Ventilation bei geringen Propellertauchungsgraden
- Nachrüstbares Modul
- Erweiterter Schiffsbetrieb auch bei Niedrigwasser
- Keine Beeinflussung des Normalbetriebs, da Antrieb verfahrbar
- Höherer und homogenerer Schub im Vergleich zu konventionellen Düsen
Kommerzielle Anwendung
Die Technologie kann sowohl in neue Schiffe integriert als auch bei bestehenden Schiffen als Retrofit auf einer Werft in Form eines oder mehrerer Sekundärantriebe, etwa als Z-Antrieb, ergänzt werden. Diese können ein sicheres Anfahren ermöglichen, um dem Primärantrieb ausreichend Zustrom zu generieren oder die gesamte Propulsion bei Niedrigwasser übernehmen.
Aktueller Stand
Die Erfindung liegt als Funktionsmuster vor. Die Funktion wurde experimentell wie numerisch bestätigt und an einem Modell in Form eines Sekundärantriebs erprobt. Die Universität Duisburg-Essen hat für die Erfindung sowohl eine deutsche als auch eine europäische Patentanmeldung eingereicht. PROvendis bietet im Auftrag der Universität Duisburg-Essen interessierten Unternehmen Lizenzen an der Erfindung und die Möglichkeit zur Weiterentwicklung der Technologie an.
Technologie-Reifegrad
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Versuchsaufbau im Labor
Relevante Veröffentlichungen
Kossmann, B., el Moctar, O., Schellin, T.E.: Effects of ventilation on open water characteristics of azimuth propellers under shallow water conditions. Ocean Engineering. Volume 311, Part 2, 1 November 2024, 118888.
https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.118888
VDI News: Wie Schiffe dem Niedrigwasser trotzen
https://www.vdi.de/news/detail/wie-schiffe-dem-niedrigwasser-trotzen
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Eine Erfindung der Universität Duisburg-Essen.
