Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr Sicherheit auf hoher See: Bewegungssimulator an Hamburgs TU erlaubt genauere Berechnungen

11.10.2012
Einer der weltweit größten Bewegungssimulatoren ist im Windkanal der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) installiert worden.

Das Großgerät ermöglicht experimentelle Untersuchungen, die dazu dienen, Schiffe sicherer und energieeffizienter zu konstruieren. Zu diesem Zweck werden große Rumpfmodelle aus Kunststoff realitätsnahen Bedingungen wie auf hoher See ausgesetzt.


Ein Rumpfmodell im Bewegungssimulator des Windkanals an der TUHH.
Foto: TUHH/Jupitz


Voller Technik steckt das Rumpfmodell des Bewegungssimulators an der TUHH.
Foto: TUHH/Jupitz

Der Bewegungssimulator wurde im Rahmen eines vom Bundeswirtschaftsministerium mit knapp einer Millionen Euro finanzierten Forschungsvorhabens entwickelt und eröffnet neue Perspektiven im Schiffbau.

Zum ersten Mal kann das Verhalten moderner Schiffe mit ihren an Bug und Heck flacheren Schiffsböden genauer vorhergesagt werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden sowohl für den Schiffsentwurf in den Werften als auch beim Manövrieren auf See eingesetzt. Bislang fehlten für moderne Schiffsformen diese durch solche Untersuchungen ermittelten wichtigen Daten. Die detaillierten Messungen sind zur Validierung von Ergebnissen aus der numerischen Simulation erforderlich.

„Hamburg und die Metropolregion haben eine lange Tradition und besondere Expertise in der maritimen Wirtschaft. Kluge Wissenschaft ist Voraussetzung für eine starke Wirtschaft. Hamburg steht hier unter anderem mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg, die als einzige technische Universität in Deutschland ein grundständiges Schiffbaustudium anbietet, sehr gut da. Erstklassige Forschung braucht außer hochqualifizierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aber auch eine erstklassige Infrastruktur.

Der heute der Öffentlichkeit vorgestellte Bewegungssimulator ist hierfür ein weiterer anschaulicher Beleg.“ Dies sagte Hamburgs Senatorin für Wissenschaft und Forschung, Dr. Dorothee Stapelfeldt, heute anlässlich einer Pressekonferenz an der TUHH. Und der Vizepräsident für Forschung an der TUHH, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Grabe, erklärte vor der Presse: „Unsere internationale Expertise im Schiffbau und generell auf dem Gebiet der maritimen Systeme wird mit diesem neuen Großgerät gestärkt. Gerade auch im Offshore-Bereich, der an der TUHH im Kompetenzfeld Green Technologies wachsende Bedeutung in der Forschung einnimmt, sind die Ergebnisse der Untersuchungen von großer Bedeutung. Zugleich ist der Bewegungssimulator ein gutes Beispiel für den wichtigen Beitrag der Forschung für die wirtschaftliche Entwicklung und den Wandel durch Wissenschaft.“

Passagier,- Container- und Ro-Pax-Schiffe

Erste Messungen mit dem Bewegungssimulator wurden bereits durchgeführt. Im Blickfeld dieser Untersuchungen standen Passagier,- Container- und Ro-Pax-Schiffe sowie im Offshore-Bau eingesetzte Unterwasserfahrzeuge und Hubschrauber-Landungen auf Errichterschiffen. „Dabei hat sich gezeigt, dass die bisher beim Bau von Schiffen verwendeten Koeffizienten Ergebnisse lieferten, die dazu geführt haben, die Rollbewegung von Schiffen zu unterschätzen,“ sagt Professor Moustafa Abdel-Maksoud, Leiter des Instituts für Fluiddynamik und Schiffstheorie. Je heftiger sich ein Schiff um seine Längsachse bewegt, also „rollt“, desto größer die Gefahr des Kenterns. Dies gefährdet Menschenleben, ganz abgesehen vom drohenden Verlust der Fracht bis hin zum Totalausfall des Schiffes. 10 000 Container gehen jährlich auf den Weltmeeren verloren. Das ist in Bezug auf die Gesamtmenge zwar ein vergleichsweise geringer Anteil, wenn jedoch ein Schiff die gesamte Fracht auf einmal verliert, entsteht ein großer Schaden für die Reederei und die Versicherungen.

Noch ist das Phänomen der gefährlichen Rollbewegung von Schiffen nicht vollständig erforscht. Als dafür besonders anfällig zeigen sich einige neuere Schiffsformen beispielsweise Containerschiffe. Mit Hilfe des Bewegungssimulators im Windkanal können Rollbewegungen erstmals bezüglich ihrer strömungstechnischen Ursachen detaillierter untersucht und damit die Grundlagen für Computersimulationen verbessert werden. Diese bilden die theoretische Basis für den Entwurf von Schiffen.

Forschungsaufgabe: Messungen zur Dämpfung der Rollbewegung auf See

Ziel der Untersuchungen ist die Dämpfung der Rollbewegung. Die spezifische Form des Schiffsrumpfes einschließlich des Ruders und des Propellers erzeugt während der Bewegung des Schiffes ein charakteristisches Strömungsfeld im Wasser. Die besondere Herausforderung für die Wissenschaft besteht in der Beschreibung und Modellierung der starken Wirbelbildung, die bei einem rollenden Schiff durch Schlingerkiele und Ruder erzeugt wird. Die in die Strömung und besonders in die Wirbel übertragene Energie aus der Rollbewegung des Schiffes führt dabei gleichzeitig zu ihrer Reduzierung.

Die vom Schiffsrumpf in die Strömung übertragene Energie wird in einen Wellen- und Reibungsanteil getrennt. Mit Hilfe des Bewegungssimulators kann der Reibungsanteil und damit die Wirbelbildung erstmals separat untersucht werden. Im Windkanal wird das Strömungsfeld mittels optischer Verfahren visualisiert. Mit klassischen Verfahren werden die Ergebnisse vom Medium Luft auf das Medium Wasser übertragen. Der Wellenanteil wird in der Hamburger Schiffbauversuchsanstalt gemessen.

So funktioniert der Bewegungssimulator im Windkanal

Der am Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie installierte Bewegungssimulator erfüllt die speziellen kinematischen Anforderungen für schiffstechnische Untersuchungen: Im Luftstrom des Windkanals wird das Rumpfmodell von acht Seilen gehalten. Diese Seile sind jeweils an von kleinen Elektromotoren bewegten Schlitten befestigt. Durch eine gezielt gesteuerte Bewegung dieser Schlitten werden Wellenbewegungen wie auf hoher See nachgeahmt. Im Innern des Modells sind bis zu 48 Messkanäle untergebracht. Wie enorm genau die Steuerung der Schlittenbewegungen ist, belegt die Tatsache, dass eine zeitliche Verzögerung im Testablauf von nur einer Hundertstel Sekunde genügt, um Seile reißen zu lassen.

Die technischen Möglichkeiten des Systems bezüglich der Modellgröße, der Bewegungsamplituden und -frequenzen sind weltweit einmalig. Die Konstruktion, die Bewegungen in allen sechs Freiheitsgraden erlaubt, wurde mit der Universität Duisburg entwickelt und ermöglicht sowohl höhere Traglasten als auch eine stärkere Dynamik bei gleich dimensionierten Antrieben. Da die Seile nur vier Millimeter dünn sind, ist eine Störung der Strömung nur lokal begrenzt, was wiederum das Gesamtergebnis kaum beeinträchtigt So ist man in der Lage, die Gesamtmasse von 100 Kilogramm mit der gewünschten Dynamik zu bewegen.

Zahlen:
Windkanal:
42 Meter Länge
10,50 Meter Höhe
400 Kilowatt Leistung
5 bis 35 Meter pro Sekunde Windgeschwindigkeit
Bewegungssimulator
Messstrecke:
5,50 Meter Länge
3 Meter Breite
2 Meter Höhe
Grafik und Fotos vom Bewegungssimulator:
http://intranet.tu-harburg.de/aktuell/pressemitteilung.php3
Aktuelles Bildmaterial mit Fotos der Teilnehmer der heutigen Pressekonferenz stehen ab 13 Uhr zum Download gleichfalls unter oben genanntem Link zur Verfügung.

Für Rückfragen:

TU Hamburg
Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie
Prof. Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud
Tel.: 040 / 42878-6053
E-Mail: m.abdel-maksoud@tuhh.de
TU Hamburg-Harburg
Pressesprecherin
Jutta Katharina Werner
Tel. 040 /42878-4321
mobil: 0173 245 9999
E-Mail: j.werner@tuhh.de

Jutta Katharina Werner | idw
Weitere Informationen:
http://www.tuhh.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Aufwind für die Luftfahrt: University of Twente entwickelt leistungsstarke Verbindungsmethode
23.01.2017 | University of Twente

nachricht Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel
17.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie