Zur Sicherung der Uferböschungen werden in der Regel Normen und Bemessungswerte verwendet, die auf die aktuellen Schiffsgrößen hochskaliert werden müssen. Die Sicherheiten in der Bemessung sind entsprechend groß. Zur Verifizierung dieser Ansätze und zur Optimierung der Böschungssicherungen ist eine genauere Kenntnis der Propellerströmungen von Nutzen. Die Messung im 1:1 Versuch mit entsprechend großen Schiffen kann verständlicherweise nicht in einem vernünftigen Kostenrahmen durchgeführt werden. Somit wurde für die Bestimmung der Kräfte, die von einem Propellerstrahl auf die Böschung wirken, Modellversuche im Hamburger Hafen mit einem Schlepper mit feststehendem Propeller und Ruderblatt von der HPA initiiert. DHI hat das Messsystem aufgebaut und teilweise während der Messungen betrieben.
Naturmessungen
Das Messprogramm umfasst ein Messfeld in der Größe von 6 m mal 6 m. In diesem Bereich wurden 16 Druckmessdosen auf der Oberfläche der Böschung installiert. Zusätzlich zu den Druckmessdosen an der Böschungsoberfläche wurden auch Druckmessdosen über die Tiefe in Form von Druckmesspfählen eingebracht. Diese ermöglichen eine Messung von Drücken in mehreren Tiefenhorizonten und zeichnen somit die Änderung der Druckbelastung über die Tiefe auf. Die Strömungsgeschwindigkeiten wurden ca. 50cm oberhalb der Böschung mit 3 elektromagnetischen Sonden erfasst.
Für die Messungen wurde der Schlepper Schleppko 7 mit Leinen am Ufer fixiert. Um ein seitliches schwojen (das Hin- und Herdrehen des Schleppers) zu verhindern, wurde der Schlepper zusätzlich an einer Arbeitsplattform fixiert. Der Schlepper wurde so ausgerichtet, dass der Propellerstrahl senkrecht auf das Messfeld auf dem Deckwerk ausgerichtet war. Die Messungen wurden jeweils bei ablaufendem Wasser etwa eine halbe Stunde nach Flutscheitel begonnen und dauerten ca. 1 bis 1,5 Stunden.
Parallel zu den Messungen wurde mit Videoaufzeichnungen die Position des Schleppers und die Randbedingungen (Welle, Schiffsvorbeifahrt) dokumentiert.
Aufbau des Messfeldes
Druckmesspfahl für Druckschwankungen im Untergrund. Anordnung der 4 Druckmesssonden (rote Vierecke) in den Messpfählen
Einsatz des Schleppers Schleppko 7 während der Messungen
Durch die Wiederholung der Messungen zu unterschiedlichen Tidezeitpunkten können die Strömungen und Druckschwankungen in unterschiedlichen Höhenlagen des Propellerstrahls erfasst werden. Zusätzlich zu den Variationen durch die Tide können durch die tägliche Wiederholung der Messungen Sonderereignisse wie z.B. eine Schiffsvorbeifahrt identifiziert werden.
Die Ergebnisse werden im Nachgang mit den analytischen Ansätzen verglichen (z. B. BAW Mitteilungsblatt 88). Alternativ besteht nun auch die Möglichkeit hochauflösende 3D Modelle (CFD) mit den Daten zu kalibrieren.
DHI-WASY zeigt mit den physikalischen Naturmessungen, dass reichhaltige Portfolio an Dienstleistungen rund um das Thema Wasser.