Numerische Optimierung des Voith Schneider Propellers

Seit April 2003 arbeiten die Abteilung Numerik der Uni Ulm und die Firma Voith Turbo Marine in einem gemeinsamen Forschungsprojekt an der numerischen Optimierung des Voith Schneider Propellers (VSP). Ziel des Projektes ist die Steigerung des Wirkungsgrades des VSP durch Anwendung von numerischen Optimierungsverfahren.

Der VSP ist ein Schiffsantrieb mit außergewöhnlichen Fähigkeiten. Herausragendes Merkmal ist die Möglichkeit stufenlos variablen Schub in jede Richtung entwickeln zu können. Damit können Schiffe mit besonderen Einsatzgebieten äußerst sicher und genau gesteuert werden. Der VSP wird seit 75 Jahren und heute exklusiv von der Firma Voith Turbo Marine gefertigt. Für die Weiterentwicklung des VSP stehen der Firma Voith Turbo Marine neben jahrzehntelanger Erfahrung verschiedene Anlagen vom leistungsfähigen Versuchstank bis zum modernen Rechnercluster für CFD Berechnungen zur Verfügung.

Der Wirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis von erzielter Schubleistung zu aufgewendeter Leistung zum Antrieb des Propellers. Ein wesentlicher Einflußfaktor ist die Flügelsteuerung. Diese lässt sich als Steuerkurve, welche den Anstellwinkel des Flügels während einer Umdrehung des Propellers abbildet, darstellen. Nachfolgende Abbildungen zeigen den Propeller und ein Beispiel einer solchen Steuerkurve.

 

 

http://www.mathematik.uni-ulm.de/numerik/research/voith/fwk-simplex.aviZiel der Optimierung ist, die Kurve mit dem besten Wirkungsgrad zu bestimmen. Dazu werden Verfahren der numerischen Optimierung mit CFD-Programmen kombiniert. Durch klicken der nebenstehenden Bilder können Animationen von Optimierungsläufen gestartet werden.