Grenzschichtuntersuchung
an Fahrtmeßanlagen
Bei der Baumusterprüfung von Fahrtmeßan
lagen gemäß Schiffssicherheitsverordnung traten
bei der Prüfung an Bord von FS Gauss wiederholt
Probleme mit Prüflingen auf. In diesen Fällen
wurde immer wieder der ungünstige Einbauort
der zu prüfenden Sensoren im hinteren Drittel des
Schiffes als Ursache diskutiert. Insbesondere die
Strömungsgrenzschicht, in der die gemessene
Wasserströmung am Sensor abhängig von der
Ausfahrtiefe des Sensors ist, wurde als Problem
angesehen.
Dies war der Anlaß, sich ein Bild von der
Beschaffenheit der Grenzschicht an diesem Ein
bauort zu verschaffen.
Die Untersuchung war nicht als eigenstän
diges Programm konzipiert, sondern sie wurde
begleitend neben der Baumusterprüfung durch
geführt. Auf diesem Wege war es aus zeitlichen
Gründen nur schwer möglich, eine ausreichende
Menge zusammenhängender Daten zu erhalten.
Gemessen wurde mit zwei Fahrtmeßanla
gen gleichen Typs und unterschiedlichen Senso
ren. Die Referenzfahrtmeßanlage wurde kalibriert
und der Einbau blieb während der gesamten Un
tersuchung unverändert. Der als Referenz ver
wendete Schwertsensor befand sich außerhalb
eines meßbaren Einflusses der Grenzschicht. Die
zweite Fahrtmeßanlage war mit einem ausfahrba
ren Flachsensor ausgestattet und wurde in der
maximalen Ausfahrtiefe (19 cm) mit der Referenz
fahrtmeßanlage verglichen. Die verbleibende Meß
unsicherheit im Meßbereich ist kleiner als 0,2 kn.
Die Ausfahrtiefe wurde zentimeterweise va
riiert, und jeweils 50 Meßwerte pro Ausfahrtiefe
und Geschwindigkeit wurden gemittelt.
Das Ziel dieser Untersuchung war, folgende
Fragen hinsichtlich der Grenzschicht zu beant
worten:
• Welche Ausfahrtiefe wird benötigt, um den
Fehler hinreichend klein zu machen?
• Sind am Meßort Turbulenzen nachzuweisen,
die eine sinnvolle Messung bzw. Prüfung aus
schließen?
• Ermöglicht der feste Einbau eines Prüflings an
diesem Meßort eine lineare Kalibrierung?
• Welchen Einfluß hat die Wassertiefe auf das
Grenzschichtverhalten?
Bei mehreren weitestgehend konstanten
Schiffsgeschwindigkeiten wurde die Ausfahrtiefe
variiert. Die gemessenen Differenzen zwischen
Referenzfahrtmeßanlage und der verstellbaren
Fahrtmeßanlage sind in Abb. 4 dargestellt.
Die Auswertung ergibt, daß bei Ausfahrtie
fen größer als 19 cm kein meßbarer Einfluß der
Grenzschicht mehr nachzuweisen ist. Es sind
weiterhin keine Auffälligkeiten festzustellen, die
auf das Vorhandensein von wesentlichen Turbu
lenzen am Meßort hinweisen.
Diese Untersuchung wurde ebenfalls bei ge
ringen Wassertiefen durchgeführt.
Es ist ein geringfügiger Einfluß der Grund
nähe festzustellen. Dieser Einfluß ist so geringfü
gig, daß die Baumusterprüfung nicht beeinflußt
wird. Diese beinhaltet nur eine funktionale Prü
fung bei Wassertiefen unter 20 m.