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Anforderung der Seeschifffahrt - Optimale Nutzung der Bundeswasserstraße Elbe

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Anforderungen der Seeschifffahrt. Faktenbasierte Erläuterungen des Themenhintergrundes und Beschreibung der Anforderungen an die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung. Vorstellung des Projekts Tidefahrplan Elbe, mit Ergebnispräsentation.
Zusammenfassung - Zwischenstand - Ausblick.

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Anforderung der Seeschifffahrt - Optimale Nutzung der Bundeswasserstraße Elbe

  1. 1. www.baw.de Anforderung der Seeschifffahrt Optimale Nutzung der Bundeswasserstraße Elbe Dipl.-Ing. Jürgen Behm, Dipl.-Ing. Hanne Jansch BAW Kolloquium 18. Juni 2015
  2. 2. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 2 Hintergrund • Die Unter- und Außenelbe ist als Seeschifffahrtsstraße dem Allgemeingebrauch gewidmet. • Die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) hat die Sicherheit- und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs sicher zu stellen. • Örtlich zuständig sind die WSÄ Hamburg und Cuxhaven. Fakten Anforderung der Seeschifffahrt Hamburg Natürlicher Gewässerlauf: • Variierende Breiten des Gewässerbettes • aufgeweitete Kurvenverläufe • Nebenelben / Nebenflüsse
  3. 3. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 3 Hintergrund Anforderung der Seeschifffahrt Fakten Natürlicher Gewässerlauf: • Variierende Tiefen, selbst in der Fahrrinne.
  4. 4. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 4 Hintergrund Anforderung der Seeschifffahrt Fakten • Schifffahrt auf der Unter- und Außenelbe
  5. 5. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 5 Hintergrund Anforderung der Seeschifffahrt Fakten • Die Bemessung der Sollsohle der derzeitigen Fahrrinne (gemäß Planfeststellungsbeschluss von 1999) sowie auch der zukünftigen Fahrrinne der Unter- und Außenelbe (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 Anlaufbedingungen sowie für das Anordnen von Befahrensrestriktionen für außergewöhnlich große Fahrzeuge (AGF), hier insbesondere großer Containerschiffe, sowohl vom NvD in der Verkehrszentrale Brunsbüttel als auch im nautischen Büro des WSA Hamburg genutzt.
  6. 6. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 6 • 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) SeeSchStrO für die tideunabhängigen Fahrt von und nach Hamburg auf 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 Tiefgangs auf 11,80 m (einkommend und ausgehend). Hintergrund Anforderung der Seeschifffahrt Fakten
  7. 7. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 7 • 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) SeeSchStrO für die tideunabhängigen Fahrt von und nach Hamburg auf 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 Tiefgangs auf 11,80 m (einkommend und ausgehend). Hintergrund Anforderung der Seeschifffahrt Fakten
  8. 8. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 8 Hintergrund Anforderung der Seeschifffahrt Fakten 1668 1645 1664 1856 2190 418 530 685 907 1170 0 500 1000 1500 2000 2500 2011 2012 2013 2014 2015* Anzahl der AGF-Fahrzeuge auf der Elbe AGF gesammt AGF über 360 m Länge Zählung der Einzelfahrten, Seeschiffe - Daten der GDWS teils aufbereitet durch das WSA HH * Prognose
  9. 9. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 9 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 der Fahrrinnenanpassung von 1999 nicht wesentlich verändert. Fakten Anforderung der Seeschifffahrt
  10. 10. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 10 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
  11. 11. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 11 • Programm Tidefahrplan Elbe zur Berechnung von: • zulässigen tideunabhängige Tiefgängen • zulässigen tideabhängige Tiefgängen • Zeitfenstern in denen Schiffe die Unter- und Außenelbe sicher befahren können Tidefahrplan Elbe Grundlagen Anforderung der Seeschifffahrt Schiffspegel
  12. 12. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 12 • Berechnungsgrundlage sind u.a.: Tidefahrplan Elbe Grundlagen Anforderung der Seeschifffahrt • Parameter der Wasserstraße • Topographie • Strömung • Dichte • … • Dynamische Fahrverhalten • Roll • Trimm • Squat • …
  13. 13. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 13 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
  14. 14. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 14 Tidefahrplan Elbe • Notwendigkeit von: • revierspezifischen, • fachwissenschaftlich abgesicherten Daten zum dynamischen Fahrverhalten von aktuell auf der auf Unter- und Außenelbe verkehrenden größen- und Tiefgangs relevanten Fahrzeugen. • Explizite Messkampagne zur Validierung der Parameter und Berechnungsformeln des Tidefahrplans Elbe • 7 Fahrzeugtypen x 3 Fahrten = 21 Messfahrten Projekt zur Validierung des Tidefahrplans Anforderung der Seeschifffahrt
  15. 15. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 15 Tidefahrplan Elbe Projektstruktur Anforderung der Seeschifffahrt Auftraggeber WSA HH Auftraggeber WSA HH Fachberater BAW Fachberater BAWSteuerungsgruppe GDWS Nord WSA HH WSA CUX BAW Steuerungsgruppe GDWS Nord WSA HH WSA CUX BAW Geschäftsleitung BAW Vergabe Koordination Qualitätssicherung Geschäftsleitung BAW Vergabe Koordination Qualitätssicherung Auftragnehmer von Lieberman GmbH, Hamburg Auftragnehmer von Lieberman GmbH, Hamburg Unterauftragnehmer Institut für Wasserbau, TU Hamburg-Harburg Unterauftragnehmer Institut für Wasserbau, TU Hamburg-Harburg
  16. 16. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 16 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
  17. 17. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 17 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
  18. 18. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 18 Naturmessung Analyse des dynamischen Fahrverhaltens • Schiffseigene Daten • Betriebstechnische Parameter • Ruderlage • Propellerdrehzahl • … • Hydrodynamische Parameter • Blockkoeffizienten • Propellerdurchmesser • … Tidefahrplan Elbe - Messkampagne Anforderung der Seeschifffahrt
  19. 19. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 19 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 m Begegnungsbreite 110 m
  20. 20. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 20 Naturmessung • Fachübergreifende Aufgabe: • Vermessung • Hydrographie • Wasserbau • Nautik • Schiffbau Tidefahrplan Elbe Anforderung der Seeschifffahrt
  21. 21. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 21 Ausgewählte Ergebnisse Tatsächliche Squat am Heck: 14 Messfahrten Anforderung der Seeschifffahrt Qualitätsgesicherte Daten der BAW Begegner
  22. 22. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 22 Ausgewählte Ergebnisse Tatsächliche Squat am Heck: 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Anforderung der Seeschifffahrt Qualitätsgesicherte Daten der BAW
  23. 23. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 23 Ausgewählte Ergebnisse Squat am Heck - Geschwindigkeit durchs Wasser : 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Anforderung der Seeschifffahrt Qualitätsgesicherte Daten der BAW
  24. 24. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 24 Ausgewählte Ergebnisse Squat am Heck - Tatsächlicher Kielfreiheit : 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Anforderung der Seeschifffahrt Qualitätsgesicherte Daten der BAW
  25. 25. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 25 Ausgewählte Ergebnisse Fehlerbetrachtung Tatsächliche Squat am Heck: 3 Messfahrten 1 Fahrzeugtyp Anforderung der Seeschifffahrt Qualitätsgesicherte Daten der BAW
  26. 26. Anforderung der Seeschifffahrt WSA HH / BAW · Dipl.-Ing. J. Behm / Dipl.-Ing. H. Jansch· 18. Juni 2015 Seite 26 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

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