Dr.-Ing. Uwe Hollenbach, Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt GmbH, Hamburg
Die Grundlegende Idee der Verbesserung der Froudschen Methode durch Prohaska besteht darin, den viskosen Druck¬widerstand durch einen individuellen Formfaktor zu berücksichtigen. Dabei wird der Reibungswiderstand nach wie vor durch die ITTC 1957 Linie angenähert, und der viskose Druckwiderstand wird durch einen für jede Schiffsform individuell zu bestimmenden Formfaktor erfasst. Theoretisch müsste die Formfaktormethode genauer sein als die Froudsche Methode, weil die Widerstandsaufteilung physikalisch richtiger ist. Obwohl es kaum strittig ist, dass der Zähigkeitswiderstand einen Formeffekt enthält, so wenden doch nur wenige Modellversuchsanstalten die Formfaktormethode bei der Extrapolation der Modellver¬suchs¬ergebnisse an. Der Grund für diese scheinbar konservative Haltung ist die Schwierigkeit der zuverlässigen Bestimmung des Formfaktors für das jeweilige Schiff. Probleme gibt es beispielsweise durch moderne Bugwulstformen (bei fast allen Schiffstypen), durch immer größere und flachere Überhängen am Heck (insbesondere bei RoRo-Schiffen und Kreuzfahrtschiffen) und durch Wider¬stands-anteile aus stabiler Ablösung und indu¬zierten Wirbeln (zum Beispiel bei völligen Schiffen wie Bulker und Tanker, aber auch bei Schiffen mit großen getauch¬ten Spiegelhecks). Die Problematik der Bestimmung des Formfaktors wird an Hand einer Reihe von aktuell untersuchten Schiffsmodellen aufgezeigt. Für die ermittelten Formfaktoren werden die nach ITTC prognostizierten Widerstände mit der HSVA Standardprognose verglichen. An Hand der Beispiele wird aufgezeigt, dass die auf Basis von Modellversuchen bei kleinen Geschwindig¬keiten nach Prohaska ermittelten Form-faktoren durch den Einfluss moderner Bugwulstformen und durch moderne Spiegel¬formen, aber auch insbesondere durch getauchte Spiegel, erheblich beeinflusst werden und dann, verglichen mit der HSVA Standardprognose, zum Teil zu optimistischeren Prognosen, zum Teil zu pessimistischeren Prognosen führen. In Einzelfällen führen die Prognose mit Formfaktor zu einer besseren Übereinstimmung mit Probefahrts¬ergebnissen als die HSVA Standardprognose.
The basic idea proposed by Prohaska for improving Froude’s Method is to take into account the viscous pressure resistance by introducing an individual form factor. The frictional resistance still is estimated using the well-known ITTC 1957 line and the viscous pressure resistance is taken into account by a form factor, which has to be determined for each hull form individually. In theory the form factor method should be more precise, simply because the breakdown of the resistance is physically more correct. Although it is rarely disputed that the viscous resistance includes a form effect, only few model basins apply the form factor method. The reason for this apparently conservative position is the difficulty in experimentally determining a reliable form factor for the individual ship. Problems arise for example from modern bulbous bows (for almost all ship types), from flat sterns with large overhang (especially for RoRo ships and cruise liners), from additional resistance due to stable separations and induced vortices (for example full block vessels such as tankers and bulk carriers) and from effects of large immersed transom sterns. The problems confronted when determining the form factor are illustrated on a number of examples of ship models tested at HSVA. The resistance predicted by the ITTC 78 method (including form factor) is compared with that predicted using the standard HSVA extrapolation method (without form factor). Based on these examples, the influence of modern bulbous bows and of immersed transoms on the form factor is shown. A prognosis based on these form factors, derived from resistance measurements at low speeds, results in some cases in more optimistic, in other cases in more pessimistic results as compared to the standard HSVA prognosis. In some cases the prognosis using the form factor method leads to better agreement with the sea trial results than the HSVA standard prognosis, and in some cases it doesn’t.