Modellierung und Simulation eines längenvariablen Seils für gefesselte Schiffsdecklandungen

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Suche nach einem Seilmodell zur Modellierung eines steifen Seils, welches für den Einsatz bei der Simulation gefesselter Schiffsdecklandungen geeignet ist. Bei der Betrachtung des Szenarios der gefesselten Schiffsdecklandung werden die Längenvariabilität eines Seilmodells, das Ausgeben einer realistischen Seilkraft, die Kopplung mit anderen Systemen inklusive einem Seilwindenmodell über kinematische Bindungen und der Rechenaufwand als Kriterien für die Eignung eines Seilmodells identifiziert. Es wird sich auf kontinuierliche Modelle konzentriert, da die Analyse des statischen Falls ergibt, dass der Einfluss der Seilform, Gewichtskraft und aerodynamischer Kräfte vernachlässigt werden kann. Im Zuge einer Literaturrecherche werden das Standard-Linear-Solid und das Straight-LineModell für eine genauere Betrachtung ausgewählt. Die Bewertung der Seilmodelle hinsichtlich der oben genannten Kriterien erfolgt auf Basis der Ergebnisse einer Simulationsstudie. Grundlage der Simulationsstudie ist ein Testbed in MATLAB/Simulink, welches vereinfachte Randbedingungen einer gefesselten Schiffsdecklandung emuliert. Darüber hinaus wird der Einfluss unterschiedlicher Simulationsparameter wie der verwendete Solver und die Schrittweite auf die Genauigkeit und den Rechenaufwand der Simulationen untersucht. Für beide Modelle werden Parameter festgelegt, mit denen die geforderte Genauigkeit mit dem geringsten Rechenaufwand erreicht wird. Beide Seilmodelle eignen sich für den Einsatz bei der Simulation gefesselter Schiffsdecklandungen im Hinblick auf die Längenvariabilität, die Kopplung mit einem Seilwindenmodell und weiteren Systemen der Außenwelt über kinematische Bindungen und der Ausgabe einer realistischen Seilkraft. In Bezug auf den Rechenaufwand, gemessen an der CPU-Zeit, erreicht das Standard-Linear-Solid Modell ein um im Durchschnitt 22% besseres Ergebnis als das Straight-Line-Modell.