Klausur_Schiffsentwurf_WiSe_09_10 - Institut für Entwerfen von ...

TUHH - Institut für Entwerfen von Schiffen und Schiffsicherheit - D-21073 Hamburg
Klausur Schiffsentwurf I+II im Diplomstudiengang Schiffbau 26. 02.2010
Beginn: ca. 0900 Ende : ca. 1300
Allgemeine Hinweise:
1. Die Klausur besteht aus einem Fragenteil, der ohne Hilfsmittel bearbeitet wird,
sowie einem Aufgabenteil, zu dem alle Hilfsmittel außer Nachbarn, Handy etc.
erlaubt sind. Täuschungsversuch führt sofort zum Einziehen der Klausur.
2. Für den Fragenteil stehen 60min zur Verfügung, der Aufgabenteil ist in den
verbleibenden 180min zu bearbeiten.
3. Jedes Blatt bitte nur einseitig beschreiben.
4. Blätter nummerieren.
5. Klausuren nur mit dokumentenechten Stiften schreiben! Klausuren, die z.B.
mit Bleistift geschrieben wurden, werden nicht bewertet! Ausnahme:
Zeichnungen / Skizzen dürfen mit Bleistift angefertigt werden.
6. Name, Vorname, Matrikelnummer auf jedes Blatt.
7. Nummern der Fragen und Lösungen eindeutig zuordnen.
8. Antworten und Erläuterungen stichwortartig kurz und präzise geben. (Keine
Romane schreiben!)
9. Bitte leserlich schreiben.
10. Es gibt insgesamt 40 Punkte, Sie benötigen 20 Punkte um zu bestehen.
11. Der Fragenteil umfasst 14 Fragen, der Aufgabenteil zwei Aufgaben. Insgesamt
erhalten Sie 5 Seiten: Deckblatt, Fragenteil und Aufgabenteil (3 Seiten)
12.Lesen Sie die Fragen genau durch, überlegen Sie, was gefragt ist und rechnen Sie
erst, wenn Sie die Aufgabe verstanden haben. Daten sind im Anhang zu finden.
Fehlende Daten sind mit Begründung abzuschätzen!
Viel Erfolg!

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Fragenteil für die Klausur Schiffsentwurf I + II
(ges. 14 Punkte)
KEINE HILFSMITTEL
1. Bei der Projektierung eines Schiffsneubaus fällt Ihnen auf, dass das Verhältnis aus
Schiffslänge und charakteristischer Wellenlänge ganzzahlig ist. Was bedeutet das für Ihren
Entwurf ? (1 P)
2. Zeichnen Sie qualitativ die Widerstandskurven eines Schiffes mit und ohne Bugwulst! Mit
Erläuterung! (1,5 P)
3. Wie funktioniert ein Ruder, und warum ist es sinnvoll, ein Ruder im Propellerstrahl zu
betreiben? (1,5 P)
4. Welche Arten von Schiffen haben auch in Zukunft eine Chance, in Deutschland gebaut zu
werden und warum? (0,5 P)
5. Nennen Sie Vor- und Nachteile von RoRo- ggü. Containerschiffen! (1,5 P)
6. Nennen Sie die fünf übergeordneten Punkte, aus denen sich das Leerschiffsgewicht
zusammensetzt? (0,5 P)
7. Ein RoRo-Schiff verfügt über 1.400 Lademeter auf den Fahrzeugdecks. Ein Roadtrailer hat
eine Länge von 13,6 m und der Abstand zwischen den einzelnen Trailern in
Schiffslängsrichtung soll 0,4 m betragen. Wie groß ist die Trailerkapazität des Schiffes
höchstens? Begründen Sie Ihre Antwort! (1 P)
8. Skizzieren Sie die Leerschiffsgewichts- und die Auftriebsverteilung eines typischen Bulkers
in Schiffslängsrichtung. Welche Probleme resultieren daraus? (1 P)
9. Was sagt die Anzahl an nominellen Containerstellplätzen über die Ladekapazität eines
Containerschiffes aus? (1 P)
10. Was verstehen Sie unter dem Begriff Engine-Margin und in welcher Größenordnung liegt
diese normalerweise? (0,5 P)
11. Nennen Sie drei Möglichkeiten, wie auf Handelsschiffen elektrischer Strom erzeugt wird!
(0,5 P)
12. Was unterscheidet einen Tanker von einem Bulker und in wiefern sind sich diese beiden
Schiffstypen ähnlich? (1 P)
13. Skizzieren Sie einen typischen Antriebsstrang für ein RoRo-Schiff und benennen Sie die
skizzierten Bauteile! Begründen Sie die Wahl Ihres Antriebskonzeptes für den Schiffstyp!
(1,5 P)
14. Ein Massengutfrachter soll ein Schüttgut mit einem hohen Staukoeffizienten transportieren.
Wie verhindern Sie konstruktiv, dass das Schiff im voll abgeladenen Zustand zu viel
Stabilität bekommt? (1 P)
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Prof.Dr.-Ing. S. Krüger ++49 (40) 42878- 6105 krueger@tu-harburg.de
Institut für Entwerfen von Schiffen und Schhiffssicheit, M-6 Fax www.ssi.tu-harburg.de
Schwarzenbergstraße 95C ++49 (40) 42878- 6139
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Aufgabenteil für die Klausur Schiffsentwurf I + II
(ges. 26 Punkte)
1. Aufgabe (4 Punkte)
Ein Schiff kann auf seinem Designtiefgang von T D = 6,25 m eine Dienstgeschwindigkeit von 13
Knoten bei 85 % MCR und 10 % SM laufen. Die installierte Maschinenleistung beträgt 11.880 kW.
Des Weiteren sind Ihnen die folgenden Informationen über das Schiff bekannt:
LSW = 7771,38 t
dw D = 6750,00 t
dw F.S. = 7950,00 t
a) Wie groß ist etwa der Gesamtwiderstand des Schiffes auf dem Designtiefgang bei der
Dienstgeschwindigkeit? Schätzen Sie fehlende Informationen sinnvoll ab! Maschinenbauliche
Wirkungsgrade sind zu vernachlässigen. (2 P)
b) Welche Geschwindigkeit erreicht das Schiff mit den selben Margins auf T F.S. = 6,75 m? (2 P)
2. Aufgabe (22 Punkte)
Für die Strecke Oretown Ferrocity werden neue Massengutschiffe gebraucht. Die Reederei fragt bei
Ihnen als Werft ein Angebot für eine Transportlösung an, die folgende Randbedingungen erfüllen
soll:
Es müssen innerhalb von vier Wochen 260.000 t Eisenerz von Oretown nach Ferrocity transportiert
werden können.
Als einzige Quelle für Vergleichsdaten finden Sie im Anhang Informationen über einen Bulker der
Reederei.
Die folgenden Randbedingungen sind für den vorliegenden Fall zu berücksichtigen:
- Die Beschleunigung, Verzögerung, An- und Ablegezeit sowie die Zeit für eine 180°- Wendung des
Schiffes hängen vom gewählten Antriebskonzept ab und sind abzuschätzen.
- Häfen / Reviere:
Der Hafen in Oretown hat eine 230 m lange Pier mit vier Kränen, die gleichzeitig arbeiten
können (pro Kran 1.625 t/h). Schiffe mit einer Breite bis zu 28,2 m können in Oretown
problemlos abgefertigt werden. Der maximale Tiefgang ist mit 16 m gegeben. Außerdem
gibt es einen Wendeplatz im Hafen, wo Schiffe bis zu einer Länge von 230 m gedreht
werden können.
Der Hafen von Ferrocity hat eine 250 m lange Pier mit zwei Kränen, die gleichzeitig
arbeiten können und identisch mit den Kränen in Oretown sind. Das Hafenbecken misst an
der engsten Stelle 35 m. Der maximale Tiefgang ist mit 15 m gegeben. Schiffe bis 250 m
können problemlos im Hafen gedreht werden.
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Es gibt zwei Seewege zwischen Oretown und Ferrocity:
Route 1 hat eine Tiefgangsbeschränkung von 15 m. Die freie Seestrecke zwischen
Oretown und Ferrocity auf Route 1 beträgt 970 sm.
Route 2 hat eine Tiefgangsbeschränkung von 7 m. Die freie Seestrecke zwischen
Oretown und Ferrocity beträgt 800 sm.
Beide Häfen liegen direkt am offenen Meer!
Erstellen Sie den technischen Teil des Angebotes! Berücksichtigen Sie dabei folgende Teilaspekte:
- Wählen Sie aus, wie viele Schiffe Sie auf der Strecke einsetzen möchten, sowie deren
Dienstgeschwindigkeit und Frachtkapazität.
- Erstellen Sie für Ihre Auswahl ein Fahrprofil für eine Rundreise, das die örtlichen Gegebenheiten
und Beschränkungen berücksichtigt.
- Schätzen Sie die Hauptabmessungen ab.
- Führen Sie eine überschlägige Gewichtsrechnung durch (Lightship, Deadweight).
- Schlagen Sie ein Antriebskonzept (inkl. Hilfsmaschinen) mit der dazugehörigen
Leistungsabschätzung vor.
- Nehmen Sie eine grobe Raum- bzw. Decksaufteilung vor. Skizzieren Sie dazu einen Generalplan
(mit sinnvollem Detailgrad!).
- Stabilitäts- und Festigkeitskriterien sollen in Ihre Überlegungen einfließen, müssen aber NICHT
nachgerechnet werden.
- Wirtschaftliche Aspekte (Investitions- und Betriebskosten) sollen ebenfalls in Ihre Überlegungen
einfließen, aber nicht mit Zahlen belegt werden.
Hinweis: Die Teilaspekte müssen nicht in der genannten Reihenfolge und auch nicht allein stehend
bearbeitet werden. Sie geben vielmehr einen Leitfaden für Ihr Vorgehen.
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Als Quelle für Vergleichsdaten finden Sie nachfolgend Informationen über einen Bulker, der für den
Transport von Eisenerz ausgelegt ist, jedoch haben Sie keine Informationen über das Fahrtprofil des
Schiffes.
Daten des Vergleichsschiffes:
Main Dimensions:
Speed & Consumption:
L_OA : 225,00 m v (T=T_Ballast) : 15,7 kn
L_PP : 221,00 m v (T=T_Design) : 14,9 kn
B : 32,24 m v (T=T_Scantling): 14,4 kn
D_MainDeck : 19,70 m Cons_HFO : 39,5 t/day
T_Ballast : 6,00 m
T_Design : 12,50 m Machinery:
T_Scantling : 14,33 m P_M/E : 1x10810 kW
dw_Design : 63.250 t P_A/E : 3x595 kW
dw_Scantling : 75.100 t Engine-Margin : 15 %
LSW : 11.750 t Sea-Margin : 15 %
Cargo
n_Holds : 7
Volume Holds : 85158 m³
Tank Capacities:
HFO
: 2.325 m³ ( ρ = 0,95 t/m³)
MDO : 459 m³ ( ρ = 0,83 t/m³)
Freshwater : 230 m³ ( ρ = 1,00 t/m³)
Waterballast : 23.614 m³ ( ρ = 1,025 t/m³)
Stores : 150 t
Vereinfachter Profilschnitt des Vergleichsschiffes
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