Modul: Widerstand und Propulsion

Masterstudiengang Maschinenbau

Lernziele

Verständnis der physikalischen Grundlagen des Widerstandes von Schiffen in einer Zweiphasenströmung sowie die Schuberzeugung durch Propulsions­organe (Schwerpunkt Propeller) zu bewerten. Durch die Kenntnis der Wirkungsprinzipien von Propellern sowie deren Interaktion mit dem Schiff und der Maschinenanlage wird die Befähigung erlangt, Antriebskonzepte zu entwickeln und ganzheitlich zu bewerten. Hierdurch wird die Kompetenzen erlangt mit den jeweiligen Spezialisten auf den Teilgebieten der hydrodynamischen Schiffsformoptimierung, der Propeller-Entwicklung und von Hauptmaschinenanlagen das Propul­sionssystem unter den gegebenen Randbedingungen zu optimieren. Darüber hinaus wird die Fähigkeit erlangt Ergebnisse aus CFD-Berechnungen sowie propulsionsverbessernde Maßnahmen interpretieren und bewerten zu können.

Vorlesungen
  1. Wiederholung Grundlagen Strömungslehre, Grenzschicht
  2. Widerstandsanteile: viskositäts-, potentialbedingt
  3. Wellenenergie
  4. Ähnlichkeitsgesetze
  5. Verfahren zur Extrapolation auf Basis von Modellversuchen: Methode nach Froude, Formfaktormethode, ITTC
  6. Widerstandsbeeinflussung durch Schiffsformparameter
  7. Nachstrom: Ursachen, Verteilung, Auswirkungen, Maßstabseffekte, nominell, effektiv, Umrechnung auf Großausführung
  8. Sog: Ursachen, Auswirkungen auf Propulsionswirkungsgrad, Maßstabseffekte
  9. Propellerausführungen, -parameter, Propellertheorien, Propellerauslegung, -optimierung
  10. Interaktion Schiff - Propeller - Maschine, Propellerauslegungspunkt, -auslegungsfeld
  11. Maßnahmen zur Steigerung des Propulsionswirkungsgrades: Effizienzsteigerung
Übungen

In den vorlesungsbegleitenden Übungen werden folgende Themen bearbeitet:

  1. Grundlagen Schiffswiderstand/Leistungsprognose, Anteile, Ähnlichkeitsgesetze
  2. Widerstands- und Antriebsleistungsabschätzung im Entwurf nach verschiedenen Prognoseverfahren
  3. CFD basierte Wellenwiderstandsprognose als Basis der Schiffsformbewertung
  4. Propellerauslegung nach verschiedenen Optimierungskriterien
  5. Nachstrom: Propelleranströmung im Nachstromfeld
  6. Modellversuche und Übertragung der Ergebnisse auf die Großausführung: Leistungsprognose

Nach Absprache mit den Studierenden werden zu einzelnen Themen Seminare durchgeführt, die aufgrund der Komplexität bzw. der einzusetzenden Werkzeuge mehrere Stunden umfassen.

Hausaufgaben

Zur Vertiefung des erworbenen Wissens werden Hausaufgaben ausgehändigt, die bearbeitet werden müssen. Die Anerkennung der Lösungen ist eine Voraussetzung für die Prüfungszulassung, s.u.

Literatur
  • Anthony F. Molland et al. Ship resistance and propulsion: practical estimation of ship propulsive power, Cambridge Univ. Press, 2011, URO-Bib Signatur: ZO 6220 M726
  • Joseph H. Spurk Strömungslehre, Einführung in die Theorie der Strömungen, Springer Verlag, Berlin, 1996
  • K. Wieghardt Theoretische Strömungslehre, B.C. Teubner Verlagsgesellschaft, 1965
  • H. Schneekluth Hydromechanik zum Schiffsentwurf, Koehler Verlag, Herford, 1985
  • Edward V. Lewis, Editor Principles of Naval Architecture, Volume II und III, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, New Jersey, 1988
  • H.E. Saunders Hydrodynamics in Ship Design, Volume 1 und 2 J. Brix, Editor Manoeuvring Technical Manual, Seehafen Verlag, Hamburg,1993
  • H. Schneekluth, V. Bertran Ship Design for Efficiency and Economy, Butterworth-Heinemann, Oxford,1998
  • F. Mewis Zum Einfluß des Formfaktors k auf die berechnete Leistung, Schiffbauforschung 28, Seite 99 ff, 1989
  • Autorenteam Propulsion von Schiffen, 20. Fortbildungskurs am Institut für Schiffbau, Hamburg, 1984
  • J.S. Carlton Marine Propellers & Propulsion, Butterworth-Heinemann, Oxford, 1994
Einordnung in den Studienverlauf

 

Diese Veranstaltung ist als Wahlpflichtmodul Bestandteil des Masterstudiengang Schiffs- und Meerestechnik.

Die in dem Modul vermittelten Kenntnisse werden als grundlegende Vorkenntnisse in den weiteren Vertiefungsmodulen des Studiengangs vorausgesetzt, hierzu zählen unter anderem:

  • Entwerfen von Schiffen
  • Schiffstheorie I und II
  • Propellertheorie
  • Schiffssicherheit
  • Numerische Fluidmechanik
Prüfungen

Mündliche Prüfung, 30 Minuten Dauer, die Modulprüfung wird benotet. Der Termin der Prüfung wird über das Studienbüro bekannt gegeben. Um zur Prüfung zugelassen werden zu können, müssen die Hausaufgaben erfolgreich bearbeitet sein.

Organisatorisches

 

Modulnummer 21063
Lehrveranstaltungen: Widerstand und Propulsion
Angebot im Sommersemester

Univ. Prof. Dr.-Ing. Robert Bronsart Dipl.-Ing. Hannes Lindner
Leistungspunkte: 6
Arbeitsumfang
Präsenzveranstaltungen: 2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übung/Praktika
Vor-, Nachbereitung, Selbststudium, Hausaufgaben: ~ 114 h
Gesamtumfang: ~ 180 h