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Anforderung der SeeschifffahrtOptimale Nutzung der Bundeswasserstraße ElbeDipl.-Ing. Jürgen Behm, Dipl.-Ing. Hanne Jansch
BAW Kolloquium 18. Juni 2015
Anforderung der SeeschifffahrtWSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015
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Hintergrund
• Die Unter- und Außenelbe ist alsSeeschifffahrtsstraße dem Allgemeingebrauchgewidmet.
• Die Wasser- und Schifffahrtsverwaltungdes Bundes (WSV) hat die Sicherheit-und Leichtigkeit des Schiffsverkehrssicher zu stellen.
• Örtlich zuständig sind die WSÄHamburg und Cuxhaven.
Fakten
Anforderung der Seeschifffahrt
Hamburg
Natürlicher Gewässerlauf:• Variierende Breiten des Gewässerbettes• aufgeweitete Kurvenverläufe• Nebenelben / Nebenflüsse
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HintergrundAnforderung der Seeschifffahrt
Fakten
Natürlicher Gewässerlauf:• Variierende Tiefen, selbst in der Fahrrinne.
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HintergrundAnforderung der Seeschifffahrt
Fakten
• Schifffahrt auf der Unter- und Außenelbe
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HintergrundAnforderung der Seeschifffahrt
Fakten
• Die Bemessung der Sollsohle der derzeitigen Fahrrinne (gemäßPlanfeststellungsbeschluss von 1999) sowie auch der zukünftigen Fahrrinne der Unter- undAußenelbe (gemäß Planfeststellungsbeschluss von 2012; derzeit noch nicht rechtskräftig)erfolgte unter anderem unter Verwendung des Tidefahrplanprogramms Elbe.
• Das Programm wird zudem im Tagesgeschäft beim Überprüfen der Anlaufbedingungensowie für das Anordnen von Befahrensrestriktionen für außergewöhnlich große Fahrzeuge(AGF), hier insbesondere großer Containerschiffe,
sowohl vom NvD in der Verkehrszentrale Brunsbüttelals auch im nautischen Büro des WSA Hamburg genutzt.
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• Maximale Tiefgänge für die AGF-Fahrzeuge(L.ü.A. >= 330,00 m oder größte Breite 45,00 m)
sind mit Bekanntmachung der GDWS Ast Nord Nr. 14.2.1.3.1 zu §30 (3) SeeSchStrOfür die tideunabhängigen Fahrt von und nach Hamburgauf maximal von 12,80 m festgelegt.
Tidefahrplanprogramm:• Bei Überschreitung dieser Längen- oder Breitenvorgaben wird der maximal zulässige
Tiefgang in dm-Schritten für die tideunabhängige Fahrt reduziert.
Z.B. erfolgt bei Schiffen bis 410 m Länge eine Abminderung des zulässigen Tiefgangsauf 11,80 m (einkommend und ausgehend).
HintergrundAnforderung der Seeschifffahrt
Fakten
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• Maximale Tiefgänge für die AGF-Fahrzeuge(L.ü.A. >= 330,00 m oder größte Breite 45,00 m)
sind mit Bekanntmachung der GDWS Ast Nord Nr. 14.2.1.3.1 zu §30 (3) SeeSchStrOfür die tideunabhängigen Fahrt von und nach Hamburgauf maximal von 12,80 m festgelegt.
Tidefahrplanprogramm:• Bei Überschreitung dieser Längen- oder Breitenvorgaben wird der maximal zulässige
Tiefgang in dm-Schritten für die tideunabhängige Fahrt reduziert.
Z.B. erfolgt bei Schiffen bis 410 m Länge eine Abminderung des zulässigen Tiefgangsauf 11,80 m (einkommend und ausgehend).
HintergrundAnforderung der Seeschifffahrt
Fakten
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HintergrundAnforderung der Seeschifffahrt
Fakten
1668 1645 16641856
2190
418 530685
9071170
0
500
1000
1500
2000
2500
2011 2012 2013 2014 2015*
Anzahl der AGF-Fahrzeuge auf der Elbe
AGF gesammtAGF über 360 m Länge
Zählung der Einzelfahrten, Seeschiffe - Daten der GDWS teils aufbereitet durch das WSA HH
* Prognose
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Hintergrund
Fakt ist:• Der Schiffsverkehr hat sich in den letzten Jahren massiv
verändert.• Bei leicht abnehmender Anzahl an Fahrzeugen haben sich
vor allem Schiffslänge und Breite deutlich vergrößert.
Fakt ist aber auch:• Die Unterelbe hat sich von natürlichen
Veränderungsprozessen einmal abgesehen seit derFahrrinnenanpassung von 1999 nicht wesentlichverändert.
Fakten
Anforderung der Seeschifffahrt
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Anforderung
• Anpassung an die aktuelle Flottenstruktur von:• ….• Nautische Vorgaben / (Begegnungsbreiten)• Tidefahrplan
• optimale Ausnutzung der verfügbaren Fahrwassertiefe
Anforderung an die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung
Anforderung der Seeschifffahrt
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• Programm Tidefahrplan Elbe zur Berechnung von:
• zulässigen tideunabhängige Tiefgängen
• zulässigen tideabhängige Tiefgängen
• Zeitfenstern in denen Schiffe die Unter- undAußenelbe sicher befahren können
Tidefahrplan ElbeGrundlagen
Anforderung der Seeschifffahrt Schiffspegel
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• Berechnungsgrundlage sind u.a.:
Tidefahrplan ElbeGrundlagen
Anforderung der Seeschifffahrt
• Parameter derWasserstraße• Topographie• Strömung• Dichte• …
• DynamischeFahrverhalten• Roll• Trimm• Squat• …
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Tidefahrplan Elbe
• Untersuchung des dynamischen Fahrverhaltens• Schwerpunkt Squat:
• Tatsächlicher Squat• Berechnung nach ICORELS
Schwerpunkt
Anforderung der Seeschifffahrt
Schiffslänge
Schiffsbreite
Blockkoeffizient
dichteabhängiger Tiefgang
Schiffsgeschwindigkeit
durch das Wasser
Wassertiefe
Tatsächlicher Squat - vertikale Höhenänderung mit dem Primärwellen System
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Tidefahrplan Elbe
• Notwendigkeit von:• revierspezifischen,• fachwissenschaftlich abgesichertenDaten zum dynamischen Fahrverhalten von aktuell auf derauf Unter- und Außenelbe verkehrenden größen- undTiefgangs relevanten Fahrzeugen.
• Explizite Messkampagne zur Validierung der Parameterund Berechnungsformeln des Tidefahrplans Elbe
• 7 Fahrzeugtypen x 3 Fahrten = 21 Messfahrten
Projekt zur Validierung des Tidefahrplans
Anforderung der Seeschifffahrt
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Tidefahrplan ElbeProjektstruktur
Anforderung der Seeschifffahrt
AuftraggeberWSA HH
AuftraggeberWSA HH
FachberaterBAW
FachberaterBAWSteuerungsgruppe
GDWS NordWSA HH
WSA CUXBAW
SteuerungsgruppeGDWS Nord
WSA HHWSA CUX
BAW
GeschäftsleitungBAW
VergabeKoordination
Qualitätssicherung
GeschäftsleitungBAW
VergabeKoordination
Qualitätssicherung
Auftragnehmervon Lieberman GmbH,
Hamburg
Auftragnehmervon Lieberman GmbH,
Hamburg
UnterauftragnehmerInstitut für Wasserbau,TU Hamburg-Harburg
UnterauftragnehmerInstitut für Wasserbau,TU Hamburg-Harburg
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Naturmessung
Ermittlung des dynamischen Fahrverhaltens
• Trimm• GNSS / GPS
• Roll• GNSS / GPS
• Tatsächliche Squat• GNSS / GPS• Pegel der WSÄ
Tidefahrplan Elbe - Messkampagne
Anforderung der Seeschifffahrt
GNSS / GPS Antenne
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Naturmessung
Ermittlung des rechnerischen Squat nach ICORELS
• Dichteabhängiger Tiefgang• CTD Sensor – Dichte• Proptel – BSH / BAW
• Geschwindigkeit durchs Wasser• Doppler Velocity Log – Strömung• Schiffseigene Daten• Proptel – BSH / BAW
Tidefahrplan Elbe - Messkampagne
Anforderung der Seeschifffahrt
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Naturmessung
Analyse des dynamischen Fahrverhaltens• Schiffseigene Daten
• Betriebstechnische Parameter• Ruderlage• Propellerdrehzahl• …
• Hydrodynamische Parameter• Blockkoeffizienten• Propellerdurchmesser• …
Tidefahrplan Elbe - Messkampagne
Anforderung der Seeschifffahrt
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Naturmessung
Analyse des dynamischen Fahrverhaltens• Nautische Parameter
• begegnende / überholende Schiffe
• Schiff-Schiff Interaktionen• Automatic Identification System (AIS)
Tidefahrplan Elbe - Messkampagne
Anforderung der Seeschifffahrt
STW Begegner = 5 m/s
STW = 8 m/s
KM 708 KM 709
Passierabstand ca. 125 mBegegnungsbreite 110 m
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Naturmessung
• Fachübergreifende Aufgabe:
• Vermessung
• Hydrographie
• Wasserbau
• Nautik
• Schiffbau
Tidefahrplan Elbe
Anforderung der Seeschifffahrt
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Ausgewählte ErgebnisseTatsächliche Squat am Heck: 14 Messfahrten
Anforderung der Seeschifffahrt
Qualitätsgesicherte Daten der BAW
Begegner
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Ausgewählte ErgebnisseTatsächliche Squat am Heck: 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp
Anforderung der Seeschifffahrt
Qualitätsgesicherte Daten der BAW
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Ausgewählte ErgebnisseSquat am Heck - Geschwindigkeit durchs Wasser : 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp
Anforderung der Seeschifffahrt
Qualitätsgesicherte Daten der BAW
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Ausgewählte ErgebnisseSquat am Heck - Tatsächlicher Kielfreiheit : 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp
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Qualitätsgesicherte Daten der BAW
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Ausgewählte ErgebnisseFehlerbetrachtung Tatsächliche Squat am Heck: 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp
Anforderung der Seeschifffahrt
Qualitätsgesicherte Daten der BAW
Anforderung der SeeschifffahrtWSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015
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Zusammenfassung / Ausblick
Anforderung an die WSV• Anpassung des Tidefahrplans an die aktuelle Flottenstruktur zur:
• Sicherstellung der Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs• optimierte wirtschaftliche Nutzung und Unterhaltung
Notwendigkeit von zuverlässigen, revierspezifischen Angaben zur Fahrdynamik!
Zwischenstand der Messkampagne• Individuelle Betrachtung der Schiffstypen entscheidend
Ausblick• Ständige Aufgabe der WSV
• stetige Veränderung Flottenstruktur → weitere Messungen erforderlich• Großer Datenpool der für weitere Untersuchungen notwendig ist.
Zusammenfassung - Zwischenstand - Ausblick
Anforderung der Seeschifffahrt