Dr. Eng. Patrick Kaeding
Dr. Eng. Rafael Doig
Bei der Auslegung von Aussetz- bzw. Aufholvorrichtungen von Marineschiffen besteht aufgrund zunehmender Anforderungen an den Frühentwurf einer Schiffskonstruktion die Notwendigkeit, ein Aussetz- / Aufholmanöver möglichst in unterschiedlichstem Seegang und bei vorgegebener Fahrt zu simulieren und detailliert beurteilen zu können. In dieser Veröffentlichung wird eine Möglichkeit beschrieben, ein Mehrkörpersystem (MKS) unter Einfluss von irregulärem Seegang zu simulieren. Das MKS bildet sich aus einem „Multi Role Vessel“ (Mehrzweckschiff), einem Schiffskran, verschiedenen Lasten und einem Landungsboot. Mit dem Kran soll beispielsweise ein Fahrzeug von der Ladefläche des Schiffes auf das im Wasser befindliche Boot gelassen werden. Das besondere an dieser Simulation ist dabei die hydrodynamische Kopplung zwischen Schiff und Landungsboot. Bei der Analyse sind drei wesentliche Punkte von Interesse: (1) die hydrodynamische Kopplung zwischen Schiff und Boot, (2) das Verhalten der Last bei unterschiedlich starken Seegängen und (3) die Größen der Kräfte bei Kollision der Last mit Schiff oder Boot.
In this paper, a multi-body simulation of a loading operation is presented. The fact that the crane operation is not in a stationary state but under sea conditions represents the remarkable aspect of the simulation. The simulation workflow contains mainly two parts. At first, a sea state analysis in time-domain of the ship is carried out. The ship motions during a certain time scope are then stored. The second part consists of the MBS calculation considering the ship’s motions. The goal is to evaluate different design options (e.g. variation of hatch dimensions) and to confirm limitations (e.g. maximal sea state for safety operations). In the present paper, the crane lifts the load out through the hatch and moves it into a position to lower it onto a smaller boat. Thus, two ships navigate parallel close to each other. The sea state calculation therefore needs to consider the hydrodynamic coupling of ship and boat. In this case however, only the sea disturbance generated by the larger ship (radiation and diffraction waves) remarkably influences the motions of the smaller boat.