Żegluga śródlądowa już teraz osiągnęła wysoki poziom wydajności, zwłaszcza w rejsach w głąb lądu z portów morskich. W ruchu kontenerowym aglomeracje wzdłuż Renu są obsługiwane głównie przez konwencjonalne, duże statki w regularnych rejsach. Z reguły duże ilości towarów są obsługiwane przez terminale kontenerowe.

Celem zdecentralizowanego podejścia jest chęć pomocy w otwarciu dotychczas niewykorzystanego potencjału i rezerw przepustowości zarówno na Renie i jego dopływach, jak i w sieci kanałów oraz przyległych szlaków wodnych dla żeglugi śródlądowej. Podejście przyjęte w tym miejscu opiera się na wykorzystaniu istniejącej infrastruktury wodnej - poza samymi punktami przeładunkowymi - nie powoduje żadnych nowych inwestycji infrastrukturalnych.

Koncepcja składa się zasadniczo z trzech elementów systemu:

·         małe, znormalizowane statki z napędem elektrycznym,

·         zautomatyzowane systemy obsługi

·         oraz zintegrowany system transportowy.

Planowane pakiety prac dotyczą następujących aspektów cząstkowych:

Po zarejestrowaniu i zdefiniowaniu logistycznych i technicznych warunków ramowych opracowywany jest dostosowany do potrzeb typ statku o najniższym możliwym zapotrzebowaniu na energię. Symulacje numeryczne służą do optymalizacji hydrodynamicznej. Następnie testy modelowe służą do rejestrowania właściwości napędowych i manewrowych zoptymalizowanego statku. Opracowywane są pierwsze podejścia do zautomatyzowanych systemów cumowniczych w celu zmniejszenia wymaganej liczby personelu.

Ponadto został zaprojektowany system manewrów, który charakteryzuje się wysokim stopniem standaryzacji i automatyzacji przy możliwie najprostszej konstrukcji. Uwzględniono specjalne wymagania przy projektowaniu systemów manipulacyjnych dla zdecentralizowanych punktów przeładunkowych.

Następnie wszystkie opracowane systemy są integrowane w zoptymalizowany system transportowy z uwzględnieniem obowiązujących przepisów i wytycznych.

Partner sieciowy (RIF) tworzy wirtualne stanowisko testowe, które modeluje odpowiednie komponenty systemu jako prototypy i umożliwia symulację różnych scenariuszy. Na tej podstawie, za pomocą predefiniowanych kryteriów, oceniane są różne opcje projektowe, które generalnie stanowią podstawę wyboru zintegrowanego systemu transportowego.

Development Center for Ship Technology and Transport Systems eV DST to międzynarodowy instytut badawczy z ponad 60-letnim doświadczeniem w dziedzinie żeglugi śródlądowej i przybrzeżnej. Partnerzy:

Centrum rozwoju DST technologii okrętowej i systemów transportowych e. V. 

·         Instytut Badań i Transferu RIF e. V. 

·         Generalna Dyrekcja Dróg Wodnych i Żeglugi (GDWS)

·         Konecranes Terex MHPS GmbH

Czas trwania projektu: 1 października 2018 - 30 września 2021

Osoba kontaktowa:  Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

Tel.: 0203 99369-52

Projekt ten jest finansowany przez Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego (EFRR) i przez kraj związkowy Nadrenia Północna-Westfalia.

Projekt badawczy DeConTrans obejmuje między innymi projektowanie i realizację małych, hybrydowo-elektrycznych statków do zdecentralizowanego transportu kontenerów w sieci kanałów zachodnioniemieckich i przyległych szlaków wodnych.

Biorąc pod uwagę wymagania logistyczne, DST opracował sześć różnych typów statków w WP 2 „Rozwój statków”; pięć statków do przewozu kontenerów jednowarstwowych o ładowności od ośmiu do dwudziestu stóp ekwiwalentnych jednostek (TEU) i jeden statek do przewozu kontenerów dwuwarstwowych o pojemności 36 TEU.

Dodatkowo opracowano koncepcję urządzenia przeładunkowego (wyładunek i załadunek kontenerów) na pokładzie statku, które umożliwia sprawny przeładunek na trasie niezależnie od istniejącej infrastruktury przeładunkowej takiej jak dźwigi kontenerowe czy wózki widłowe. Koncepcja opiera się na podnośniku nożycowym z własnym napędem i regulacją wysokości, który może przesuwać pobrane kontenery wzdłuż statku przez rampę dziobową na lądzie. W związku z tym odpowiednie nowe punkty przeładunkowe nie wymagają kapitałochłonnej infrastruktury w celu podłączenia do sieci logistycznej.

Koncepcja mobilnego urządzenia przeładunkowego na pokładzie statku © DST

Do napędu statku, ze względu na małe głębokości tranzytowe, wybrano sterowe układy śrubowe, w których śmigło jest regulowane w pionie i może być używane na dowolnej wysokości. Ta regulacja wysokości umożliwia ustawienie większej średnicy śmigła. 

W celu określenia najbardziej aerodynamicznie korzystnego kształtu statku, przed testami modelowymi przeprowadzono obszerne symulacje numeryczne (CFD). Przy pomocy parametrycznych modeli projektowanych kadłubów optymalizacja geometrii, zwłaszcza w rejonie rufy, wykazała za pomocą symulacji znaczne zmniejszenie wymaganej mocy napędu. OpenFOAM służył jako oprogramowanie.

Macierz obliczeniowa obejmowała symulacje oporu i napędu zarówno w modelu, jak i w dużej skali dla szerokiego zakresu prędkości statków. Przedmiotem badań numerycznych był także wpływ płytkiej wody oraz skutki ograniczonego ruchu w kanale.

Poniższe obrazy przedstawiają przykładowe wyniki obliczeń CFD. Kolor kadłuba przedstawia rozkład ciśnienia hydrodynamicznego; obszary czerwone pokazują obszary o wysokim ciśnieniu, podczas gdy obszary niebieskie pokazują obszary o niskim ciśnieniu. Linie prądu ilustrują przepływ do śmigła. Układ śruby sterowej o regulowanej wysokości został w obliczeniach rozwiązany geometrycznie i uwzględniono wpływ samej śruby za pomocą modelu tarczy napędowej.

Wyznaczony numerycznie rozkład ciśnienia na dziobie i rufie statku (po lewej), wzór fali indukowanej w widoku z przodu © DST

 

W przypadku geometrii kadłuba zoptymalizowanej numerycznie pierwsza seria testów z testami wytrzymałościowymi i testami samonapędu została przeprowadzona w dużym, płytkim zbiorniku DST. Matryca testów modelowych początkowo obejmowała trzy statki do transportu kontenerów jednowarstwowych przy trzech zanurzeniach i kilku prędkościach. Dokładniej zbadano również wspomnianą wyżej możliwość regulacji wysokości śrub sterowych.

 

Testy modelowe w zbiorniku płytkiej wody DST © DST

W drugiej serii testów na długości  80 metrów w zbiorniku na płytką wodę wbudowano prostokątny trapezowy profil, aby realistycznie przedstawić typowy przekrój kanałów zachodnioniemieckich.

Przedmiotem badań były właściwości napędu czterech typów statków w dwóch różnych odległościach od ściany szczelnej, kilka zanurzeń i prędkości. Ponadto umieszczono sondy przepływu i fal, aby rejestrować indukowane prędkości przepływu.

Przejazdy kanałami: pomiar sił cum i nabrzeży w porcie © DST

Istotną podstawą projektu są również oddziaływanie sił statku przepływającego kanałem ze statkiem cumującym w porcie. Port na kanale został również zamodelowany do trzeciej serii testów. Podczas przejścia innych statków mierzono zarówno siły naciągu cum jak i naporu na nabrzeże.

Po zakończeniu pakietu roboczego wyniki testów modelowych zostaną włączone do symulacji zdarzeń dyskretnych i analizy scenariuszy koncepcji logistycznej.

Ponadto wyniki tego i innych aspektów pracy zostaną zaprezentowane organizacji zarządzającej projektem i radzie doradczej projektu na spotkaniu, które odbędzie się pod koniec roku.

Więcej informacji na temat projektu można znaleźć tutaj: https://www.dst-org.de/decontrans/

Opracował Władysław Wąsik na podstawie strony:  https://www.dst-org.de/kleine-binnenschiffe-fuer-die-logistik-in-nordrhein-westfalen/