Klausur Schiffsentwurf I+II im Diplomstudiengang Schiffbau Beginn: ca. 13:00 Ende : ca. 17:00

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1 TUHH - Institut für Entwerfen von Schiffen und Schiffsicherheit - D- Klausur Schiffsentwurf I+II im Diplomstudiengang Schiffbau Beginn: ca. 13:00 Ende : ca. 17:00 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 60 Minuten zur Verfügung, der Aufgabenteil ist in den verbleibenden 180 Minuten 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 kurz und präzise geben. 9. Bitte leserlich schreiben. 10. Es gibt insgesamt 40 Punkte, Sie benötigen 20 Punkte, um zu bestehen. 11. Der Fragenteil umfasst 13 Fragen, der Aufgabenteil zwei Aufgaben. Insgesamt erhalten Sie 7 Seiten: Deckblatt, Fragenteil und Aufgabenteil (5 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!

2 Seite 1 von 6 Fragenteil für die Klausur Schiffsentwurf I + II (ges. 14 Punkte) KEINE HILFSMITTEL 1. Erläutern Sie welches jeweils das maßgebliche Entwurfsproblem für ein Kreuzfahrtschiff und ein Containerschiff ist! (1,5P) 2. Bewerten Sie die Anordnung eines wasserdichten Mittellängsschotts im Maschinenraum eines Kreuzfahrtschiffes! (1P) 3. Welches ist das die Kapazität bestimmende Stabilitätskriterium bei RoRo-Fahrgastschiffen? (0,5P) 4. Schätzen Sie welcher Faktor zwischen dem dw/δ- Verhältnis eines Tankers und einer RoRo-Fähre liegt! Begründen Sie Ihre Antwort! (1P) 5. Welcher Zusammenhang besteht beim Linienentwurf zwischen der Steilheit der Schnitte am Hinterschiff und der Heckwelle? Begründen Sie Ihre Antwort! (0,5P) 6. Erläutern Sie die Vorteile einer diesel-mechanischen Zweiwellen-Antriebsanlage mit Verstellpropellern gegenüber einer diesel-elektrischen Zweiwellen-Antriebsanlage mit Festpropellern für das Manövrieren eines Kreuzfahrtschiffes! (1,5P) 7. Was unterscheidet einen reinen Autotransporter von einem typischen RoRo-Schiff? (0,5P) 8. Nennen Sie vier Möglichkeiten die Ladung bei RoRo-Schiffen auf die verschiedenen Decks zu verteilen und bewerten Sie diese! (1,5P) 9. Skizzieren Sie eine typische Hebelarmkurve für ein RoRo-Schiff und beurteilen Sie die Formzusatzstabilität! (1,5P) 10. Warum müssen bei einem RoRo-Schiff beide Seiten bei der Leckrechnung gerechnet werden und wie unterscheidet sich das ggf. von einem Containerschiff? (1,5P) 11. Beurteilen Sie die Installation von Heckstrahlern in dem Totholz eines RoRo-Schiffes! (1P) 12. Welchen Drehsinn sollten die Festpropeller eines Zweischraubers haben? Begründung und Skizze! (1P) 13. Warum ist die Kavitationsgefahr an Rudern von RoPax-Schiffen in der Regel größer als an Rudern von Containerschiffen? (1P)

3 Seite 2 von 6 1. Aufgabe (8 Punkte) Aufgabenteil für die Klausur Schiffsentwurf I + II (ges. 26 Punkte) Ein bestehendes Design für ConRo-Schiffe soll bzgl. des Energy Efficiency Design Index (EEDI) untersucht werden. Von dem Schiffstyp sind Ihnen die folgenden Daten bekannt: v Design (SM 15%, EM 15%) kn 22,5 dw/δ 0,43 c p 1,872*10-3 k 0 c f g CO2 /g fuel 3,1144 sfoc ME g/kwh 190 Die Baseline des EEDI, also die Kurve der oberen Grenzwerte, berechnet sich nach der folgenden Formel: EEDI Baseline = a Capacity c Als Capacity kann in diesem Fall das Deadweight des Schiffes angesehen werden. Für die Koeffizienten gilt: Vereinfacht gilt für den erreichten EEDI: a c Container vessel 157 0,20 RoRo vessel ,71 EEDI attained = c f sfoc ME P capacity v Mit der Geschwindigkeit v ist die Geschwindigkeit gemeint, die bei 75 % der installierten Hauptmaschinenleistung erreicht werden kann. Aus den beiden oben genannten Gleichungen ergibt sich ohne eine weitere Herleitung die unter Einhaltung des EEDI maximale Schiffsgeschwindigkeit: v maxeedi 2+k = 2 1 c a dw 3 dw Δ 2/3 sfoc c f 0,75 c p Die zugehörige Leistung kann dann mit der abgewandelten Admiralitätsformel berechnet werden: P = c p Δ 2 3 v 3+k

4 Seite 3 von 6 a. Skizzieren Sie in einem Diagramm für den oben angegebenen Schifftyp grob den Verlauf der nach dem EEDI maximal zulässigen zu installierenden Hauptmaschinenleistung in Abhängigkeit vom Deadweight! Betrachten Sie den Schiffstyp dabei einmal als Container- und einmal als RoRo-Schiff. Berücksichtigen Sie dabei einen dw-bereich von t bis t und halten Sie das dw/δ-verhältnis über den gesamten dw-bereich konstant. Erläutern Sie die Bedeutung des Diagramms!

5 Seite 4 von 6 2. Aufgabe (18 Punkte) Eine Reederei fragt bei Ihnen als Werft eine Transportlösung an. Es sollen pro Monat Autos und Passagiere zwischen dem Festland und der Insel A hin und wieder zurück befördert werden. Außerdem sollen ebenfalls pro Monat Autos und Passagiere zwischen dem Festland und der Insel B hin und wieder zurück befördert werden. Aus fahrplantechnischen Gründen müssen die beiden Inseln jeweils nacheinander angefahren werden. Es soll also einen Hinweg vom Festland über Insel A zu Insel B und einen Rückweg von Insel B über Insel A zum Festland geben. Um die Verladezeiten zu optimieren sollen die Autos jeweils vorwärts auf die Schiffe gefahren und auch vorwärts wieder herunter gefahren werden können, ohne dass die Autos auf den Schiffen gedreht werden dürfen. Aus Sicherheitsgründen dürfen die Fähren nur bei Tageslicht fahren. Gehen Sie vereinfachend davon aus, dass das Tageslicht für den betrachteten Zeitraum einen sicheren Betrieb der Schiffe für 15 Stunden pro Tag ermöglicht. Die folgenden Randbedingungen sind für den vorliegenden Fall zu berücksichtigen: Für das An- bzw. Ablegen können jeweils 10 Minuten angesetzt werden. Das Transportkonzept sieht vor, dass pro Minute 5 Autos ge- bzw. entladen werden können. Die Hafeninfrastruktur ist so gestaltet, dass der Fahrzeug- und Fußgängerverkehr getrennt sind, wobei der Fahrzeugverkehr die begrenzende Größe für die Hafenliegezeiten ist. Der maximale Tiefgang auf Insel A beträgt 2,00 m. Außerdem ist die Länge von Schiffen auf 71,20 m beschränkt. Auf Insel B steht eine 75 m lange Pier zur Verfügung. Die maximal zulässige Breite zum Passieren der Hafeneinfahrt beträgt 14,30 m. Der maximale Tiefgang an der Pier ist mit 2,30 m angegeben. Für den Hafen am Festland sind Ihnen keine Randbedingungen bekannt. Die freie Seestrecke zwischen dem Festland und der Insel A beträgt 6,5 sm. Die freie Seestrecke zwischen der Insel A und der Insel B beträgt 8,8 sm. Eine 180 -Drehung des Schiffes dauert 15 Minuten. Insel A Insel B Festland

6 Seite 5 von 6 Erstellen Sie den technischen Teil des Angebotes! Berücksichtigen Sie dabei folgende Teilaspekte: - Bestimmen Sie wie viele Schiffe Sie zur Lösung der Transportaufgabe einsetzen möchten, sowie deren Dienstgeschwindigkeiten und Frachtkapazitäten. - 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) und machen Sie eine Aussage dazu, ob Sie die einzelnen Gewichte eher über- oder unterschätzen. - 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 diskutiert werden, müssen aber NICHT nachgerechnet werden. - Wirtschaftliche Aspekte (Investitions- und Betriebskosten) sollen ebenfalls in Ihre Überlegungen einfließen und diskutiert, 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.

7 Seite 6 von 6 Vessel of Comparison: Main Dimensions L OA [m] 75,90 L PP [m] 72,00 B [m] 15,80 D [m] 3,40 c B (T D ) 0,82 T D [m] 1,75 T f.s [m] 1,85 dw D [t] 375 dw D /Δ D 0,222 Number of Passenger Decks 2 max. Number of Passengers Number of Cargo Decks 1 Number of Lanes 5 Lanemeter about 350 Speed & Consumption: v (T D ) [kn] 12.0 Consumption ME [l/h] about 157 ρ MDO [t/m³] 0,83 Machinery: P ME [kw] 4 x 637 Engine-Margin [%] 15 Sea-Margin [%] 10 Cargo Deck Max. Number of Cars Lanemeter Lane ,2 Lane ,5 Lane ,2 Lane ,2 Lane ,7 Specification of Cargo: Cargo Units Specifications Required Deckspace Required Height Average Weight [m 2 ] [m] [t] Cars (length x width) (4,4 + 0,3) x 2,6 4,0 2 Passengers (including luggage) 1,5 3,3 0,075