Zunächst wird eine generelle Einführung über die Bedeutung numerischer Verfahren im Entwurfsprozess gegeben.
Dabei werden die wesentlichen Randbedingungen wie Produktqualität und Projektierungszeit diskutiert.
Nacheinander werden numerische Verfahren für die verschiedenen Entwurfsschritte algorithmisch entwickelt und es
werden Konsequenzen für die Umgestaltung des Enwurfsprozesses gegeben. Im einzelnen werden folgende Aspekte
des Schiffsentwurfs behandelt:
- Numerische Darstellung der Aussenhaut mit Interpolations-
und Straktechniken
- Generierung von Rumpfformen durch Verzerrtechniken
- Modellierung der inneren Unterteilung
- Volumetrische Berechnungen und hydrostatische Probleme
- Massen und Laengsfestigkeit
- Rumpfformentwicklung mit Hilfe von CFD- Methoden
- Propulsor- und Ruderentwurf mir direkten Lastberechnungen
- Einfluss von Manövrier- und Seegangssimulationen auf die
Rumpfformentwicklung

1. Einleitung
2. Grundlagen der Elastostatik
3. Näherungsverfahren
4. Die Finite-Elemente-Methode
5. Strukturmechanische Modelle und finite Elemente für Flächentragwerke
6. Anwendungsbeispiele für Schiffe und meerestechnische Konstruktionen

[1] Alexander Düster, Structural Analysis of Ships and Offshore Structures, Lecture Notes, Technische Universität Hamburg-Harburg, 125 pages, 2014.
[2] G. Clauss, E. Lehmann, C. Östergaard, M.J. Shields, Offshore Structures: Volume II, Strength and Safety for Structural Design, Springer, 1993.
[3] G. Clauss, E. Lehmann, C. Östergaard, Meerestechnische Konstruktionen, Springer, 1988.

1. Einleitung
2. Grundlagen der Elastostatik
3. Näherungsverfahren
4. Die Finite-Elemente-Methode
5. Strukturmechanische Modelle und finite Elemente für Flächentragwerke
6. Anwendungsbeispiele für Schiffe und meerestechnische Konstruktionen

[1] Alexander Düster, Structural Analysis of Ships and Offshore Structures, Lecture Notes, Technische Universität Hamburg-Harburg, 125 pages, 2014.
[2] G. Clauss, E. Lehmann, C. Östergaard, M.J. Shields, Offshore Structures: Volume II, Strength and Safety for Structural Design, Springer, 1993.
[3] G. Clauss, E. Lehmann, C. Östergaard, Meerestechnische Konstruktionen, Springer, 1988.

1. Introduction; assessment of vibrations
2. Basic equations
3. Beams with discrete / distributed masses
4. Complex beam systems
5. Vibration of plates and Grillages
6. Deformation method / practical hints / measurements
7. Hydrodynamic masses
8. Spectral method
9. Hydrodynamic masses acc. to Lewis
10. Damping
11. Shaft systems
12. Propeller excitation
13. Engines

1. Introduction; assessment of vibrations
2. Basic equations
3. Beams with discrete / distributed masses
4. Complex beam systems
5. Vibration of plates and Grillages
6. Deformation method / practical hints / measurements
7. Hydrodynamic masses
8. Spectral method
9. Hydrodynamic masses acc. to Lewis
10. Damping
11. Shaft systems
12. Propeller excitation
13. Engines

Zunächst wird ein allgemeiner Überblick über generelle Sicherheitskonzepte in der Technik gegeben. Für die maritime
Welt relevante Sicherheitsorgane werden eingeführt, sowie deren Zuständigkeiten und Aufgaben. Dann wird der
generelle Unterschied zwischen beschreibenden and anfordernden Sicherheitskonzepten aufgezeigt. Am Beispiel der
für den Schiffgsentwurf wichtigsten Sicherheitsvorschriften wird fallweise erläutert, welchen Einfluss diese Vorschrift
auf den Schiffsentwurf haben hann, wo physikalische Grenzen dieser Vorschrift liegen und welche Möglichkeiten
existieren, vergleichbare Sicherheitsniveaus mit Aquivalenzkonzepten erreichen zu können. Im einzelnen werden
folgende Themengebiete exemplarisch behandelt:

- Freibord, wetterdichte Aufbauten, Flutpunkte
- alle Aspekte der Intaktstabilität einschl. Sonderprobleme
wie Getreidestabilität
- Leckrechnung für Passagierschiffe einschl. Stockholmer
Abkommen
- Leckrechnung für Trockenfrachter
- Stabilitätsnachweise und Stabilitätsbuch
- Manövrieren

Das Labor besteht aus fünf in Gruppenarbeit selbständig durchzuführenden Versuchen

1. Widerstandsversuch
   Experimentelle Analyse des Rumpfwiderstands eines Schiffsmodells im Schleppversuch nach der Froudeschen Methode
2. Propulsionsversuch
   Propulsionsversuch eines angetriebenen Schiffsmodells im Schleppkanal. Bestimmung von Sog, Nachstrom und Propulsionsgütegraden
3. Seegangsversuch
   Experimentelle Bestimmung des Seegangsverhaltens eines Schiffsmodells im Schleppkanal
4. Propellerfreifahrt- und Kavitationsversuch
   Erstellung eines Freifahrtdiagramms & Kavitationsanalyse an einem Modellpropeller
5. Festigkeitsversuch
   Praktische Anwendung der Dehnungsmessstreifentechnik.
   
   Der theoretische Teil behandelt neben den jeweiligen Versuchsgrundlagen auch die Themenkreise Modellähnlichkeit und Dimensionsanalyse.

Vorlesungsmanuskript

Lecture Notes

1. Numerische Methoden zur Berechnung der Kräfte auf Schiffsquerschnitte
2. Steile Wellen (Stokes-Theorie)
3. 3d-Potenzialmethoden
4. Simulation von Schiffsbewegungen im Zeitbereich
5. Kentern
6. Slamming

• Söding, H., Schiffe im Seegang I, Vorlesungsmanuskript, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie, TUHH, Hamburg, 1992 
• Jensen, G., Söding, H. S., Schiffe im Seegang II, Vorlesungsmanuskript, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie, TUHH, Hamburg, 2005 
• Bertram, V., Practical Ship Design Hydrodynamics, Butterworth-Heinemann, Linacre House, Jordan Hill, Oxford, United Kingdom, 2000 
• Lloyed, A., Ship Behaviour in Rough Weather, Gosport, Chichester, Sussex, United Kingdom, 1998
• Jensen, J. J., Load and Global Response of Ships, Elsevier Science, Oxford, United Kingdom, 2001

1. Hydrostatische Analyse
   • Auftrieb
   • Schwimmfähigkeit und Stabilität
2. Hydrodynamische Analyse
   • Froude-Krylov-Kraft
   • Morison-Gleichung
   • Radiation und Diffraktion
   • transparente/kompakte Strukturen
3. Bewertung meerestechnischer Konstruktionen: Verlässlichkeitstechniken (Sicherheit, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit)
   • Kurzzeitbewertung
   • Langzeitbewertung: Extremereignisse
     

• G. Clauss, E. Lehmann, C. Östergaard. Offshore Structures Volume I: Conceptual Design and Hydrodynamics. Springer Verlag Berlin, 1992
• E. V. Lewis (Editor), Principles of Naval Architecture ,SNAME, 1988
• Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering
• Proceedings of International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering
• S. Chakrabarti (Ed.), Handbook of Offshore Engineering, Volumes 1-2, Elsevier, 2005
• S. K. Chakrabarti, Hydrodynamics of Offshore Structures , WIT Press, 2001

1. Einführung

• Maritime Technik und marine Wissenschaften
• Potenziale der See
• Industriestrukturen

2. Küste und Meer: Umweltbedingungen

• Physikalische und chemische Eigenschaften von Meerwasser und Meereis
• Strömungen, Seegang, Wind, Eisdynamik
• Biosphäre

3. Antwortverhalten technischer Strukturen

4. Maritime Systeme und Technologien

• Konstruktion und Installation von Offshore-Strukturen
• Geophysikalische und geotechnische Aspekte
• Verankerte und schwimmende Strukturen
• Verankerungen, Riser, Pipelines

• Chakrabarti, S., Handbook of Offshore Engineering, vol. I/II, Elsevier 2005.
• Gerwick, B.C., Construction of Marine and Offshore Structures, CRC-Press 1999.
• Wagner, P., Meerestechnik, Ernst&Sohn 1990.
• Clauss, G., Meerestechnische Konstruktionen, Springer 1988.
• Knauss, J.A., Introduction to Physical Oceanography, Waveland 2005.
• Wright, J. et al., Waves, Tides and Shallow-Water Processes, Butterworth 2006.
• Faltinsen, O.M., Sea Loads on Ships and Offshore Structures, Cambridge 1999.

• Phänomen und Arten der Kavitation
• Versuchsanlagen und Messgeräte
• Blasendynamik
• Blasenkavitation
• Superkavitierende Strömung
• Belüftete superkavitierende Strömung
• Wirbelkavitation
• Schichtkavitation
• Kavitation an Schiffsantrieben
• Numerische Kavitationsmodelle I
• Numerische Kavitationsmodelle II
• Druckschwankungen
• Erosion und Geräuschentwicklung

• Lewis, V. E. (Ed.) , Principles of Naval Architecture, Resistance Propulsion, Vibration, Volume II, Controllability, SNAME, New York, 1989.
• Isay, W. H., Kavitation, Schiffahrt-Verlag Hansa, Hamburg, 1989.
• Franc, J.-P., Michel, J.-M. Fundamentals of Cavitation, Kluwer Academic Publisher, 2004.
• Lecoffre, Y., Cavitation Bubble Trackers, Balkema / Rotterdam / Brookfield, 1999.
• Brennen, C. E., Cavitation and Bubble Dynamics, Oxford University Press, 1995.

Die Vorlesung behandelt die geometrischen Kenngroessen des Propellers sowie Gesichtspunkte für deren Auslegung. Die grundsätzliche Wirkungsweise eines Schraubenpropellers wird mit der Strahlteorie erläutert. Einfache Optimierung der Auslegung von Propellern wird mit Hilfe von Seriendiagrammen erklärt. Die theoretische Behandlung von Strömung mit Auftrieb wird anhand der Singularitätenmethode für die einfache Profiltheorie erläutert. Es wird die Skelettlinientheorie sowie die Profiltropfentheorie für technisch relevante Profile behandelt. Die Berechnung von Zirkulation und Propellerstrahl anhand der Traglinientheorie nach der Goldsteinmethode schliesst die theoretische Behandlung der Berechnungsgrundlagen ab. Weiterhin wird das Zusammenwirken des Propellers mit der Hauptantriebsanlage behandelt, für Verstellpropeller werden Regelungskonzepte vorgestellt. Die Vorlesung schliesst mit einem Einblick in auftretende Kavitationsphänomene und Druckimpulsbetrachtungen.

Die Vorlesung behandelt die geometrischen Kenngroessen des Propellers sowie Gesichtspunkte für deren Auslegung. Die grundsätzliche Wirkungsweise eines Schraubenpropellers wird mit der Strahlteorie erläutert. Einfache Optimierung der Auslegung von Propellern wird mit Hilfe von Seriendiagrammen erklärt. Die theoretische Behandlung von Strömung mit Auftrieb wird anhand der Singularitätenmethode für die einfache Profiltheorie erläutert. Es wird die Skelettlinientheorie sowie die Profiltropfentheorie für technisch relevante Profile behandelt. Die Berechnung von Zirkulation und Propellerstrahl anhand der Traglinientheorie nach der Goldsteinmethode schliesst die theoretische Behandlung der Berechnungsgrundlagen ab. Weiterhin wird das Zusammenwirken des Propellers mit der Hauptantriebsanlage behandelt, für Verstellpropeller werden Regelungskonzepte vorgestellt. Die Vorlesung schliesst mit einem Einblick in auftretende Kavitationsphänomene und Druckimpulsbetrachtungen.

1. Introduction
2. Motivation
3. Hierarchic shape functions
4. Mapping functions
5. Computation of element matrices, assembly, constraint enforcement and solution
6. Convergence characteristics
7. Mechanical models and finite elements for thin-walled structures
8. Computation of thin-walled structures
9. Error estimation and hp-adaptivity
10. High-order fictitious domain methods

[1] Alexander Düster, High-Order FEM, Lecture Notes, Technische Universität Hamburg-Harburg, 164 pages, 2014
[2] Barna Szabo, Ivo Babuska, Introduction to Finite Element Analysis – Formulation, Verification and Validation, John Wiley & Sons, 2011

1. Motivation
2. Grundlagen der Dynamik
3. Zeitintegrationsverfahren
4. Modalanalyse
5. Fourier-Transformation
6. Ausgewählte Beispiele

[1] K.-J. Bathe, Finite-Elemente-Methoden, Springer, 2002.
[2] J.L. Humar, Dynamics of Structures, Taylor & Francis, 2012.

1. Motivation
2. Grundlagen der Programmiersprache C++
3. Numerische Integration
4. Lösung von nichtlinearen Problemen
5. Lösung von linearen Gleichungssystemen
6. Verifikation von numerischen Algorithmen.
7. Ausgewählte Algorithmen und Datenstrukturen eines Finite-Elemente-Programms

[1] D. Yang, C++ and object-oriented numeric computing, Springer, 2001.
[2] K.-J. Bathe, Finite-Elemente-Methoden, Springer, 2002.

Numerische Modellierung komplexer turbulenter Ein- und Mehrphasenströmungen mit höherwertigen Ansätzen für unstrukturierte und netzfreie Approximationstechniken

1)
Vorlesungsmanuskript und Übungsunterlagen

2)
J.H. Ferziger, M. Peric:
Computational Methods for Fluid Dynamics,
Springer

• Historischer Überblick
• Bauarten von Vier- und Zweitaktmotoren als Schiffsmotoren
• Vergleichsprozesse, Definitionen, Kenndaten
• Zusammenwirken von Schiff, Motor und Propeller
• Ausgeführte Schiffsdieselmotoren
• Gaswechsel, Spülverfahren, Luftbedarf
• Aufladung von Schiffsdieselmotoren
• Einspritzung und Verbrennung
• Schwerölbetrieb
• Schmierung
• Kühlung
• Wärmebilanz
• Abwärmenutzung
• Anlassen und Umsteuern
• Regelung, Automatisierung, Überwachung
• Motorerregte Geräusche und Schwingungen
• Fundamentierung
• Gestaltung von Maschinenräumen

• D. Woodyard: Pounder’s Marine Diesel Engines
• H. Meyer-Peter, F. Bernhardt: Handbuch der Schiffsbetriebstechnik
• K. Kuiken: Diesel Engines
• Mollenhauer, Tschöke: Handbuch Dieselmotoren
• Projektierungsunterlagen der Motorenhersteller

Hafenlogistik beschäftigt sich mit der Planung, Steuerung, Durchführung und Kontrolle von Materialflüssen und den dazugehörigen Informationsflüssen im System Hafen und seinen Schnittstellen zu zahlreichen Akteuren innerhalb und außerhalb des Hafengeländes.

Die außerordentliche Rolle des Seeverkehrs für den internationalen Handel erfordert sehr leistungsfähige Häfen. Diese müssen zahlreichen Anforderungen in Punkten Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit, Sicherheit und Umwelt genügen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die Vorlesung Hafenlogistik mit der Planung, Steuerung, Durchführung und Kontrolle von Materialflüssen und den dazugehörigen Informationsflüssen im System Hafen und seinen Schnittstellen zu zahlreichen Akteuren innerhalb und außerhalb des Hafengeländes. Die Veranstaltung Hafenlogistik zielt darauf ab, Verständnis über Strukturen und Prozesse in Häfen zu vermitteln. Schwerpunktmäßig werden unterschiedliche Typen von Terminals, ihre charakteristischen Layouts und das eingesetzte technische Equipment und die voranschreitende Digitalisierung sowie das Zusammenspiel der beteiligten Akteure thematisiert.

Außerdem werden regelmäßig renommierte Gastredner aus der Wissenschaft und Praxis eingeladen, um einige vorlesungsrelevante Themen aus alternativen Blickwinkeln zu beleuchten.

Folgende Inhalte werden in der Veranstaltung vermittelt:

•   Vermittlung von Strukturen und Prozessen im Hafen
•   Planung, Steuerung, Durchführung und Kontrolle von Material- und Informationsflüssen im Hafen
•   Grundlagen unterschiedlicher Terminals, charakteristischer Layouts und des eingesetzten technischen Equipments
•   Bearbeitung von aktuellen Fragenstellungen der Hafenlogistik  

• Alderton, Patrick (2013). Port Management and Operations.
• Biebig, Peter and Althof, Wolfgang and Wagener, Norbert (2017). Seeverkehrswirtschaft: Kompendium.
• Brinkmann, Birgitt. Seehäfen: Planung und Entwurf. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2005.
• Büter, Clemens (2013). Außenhandel: Grundlagen internationaler Handelsbeziehungen.
• Gleissner, Harald and Femerling, J. Christian (2012). Logistik: Grundlagen, Übungen, Fallbeispiele.
• Jahn, Carlos; Saxe, Sebastian (Hg.). Digitalization of Seaports - Visions of the Future,  Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2017.
• Kummer, Sebastian (2019). Einführung in die Verkehrswirtschaft
• Lun, Y.H.V. and Lai, K.-H. and Cheng, T.C.E. (2010). Shipping and Logistics Management.
• Woitschützke, Claus-Peter (2013). Verkehrsgeografie.

Inhalt der Übung ist die selbstständige Erstellung eines wissenschaftlichen Papers und einer dazugehörigen Präsentation zu einem aktuellen Thema der Hafenlogistik. Inhalt des Papers sind aktuelle Themen der Hafenlogistik, beispielsweise die zukünftigen Herausforderungen in Nachhaltigkeit und Produktivität von Häfen, die digitale Transformation von Terminals und Häfen oder die Einführung von neuen Regularien durch die International Maritime Organisation in Bezug auf das verifizierte Bruttogewicht von Containern. Aufgrund der internationalen Ausrichtung der Veranstaltung ist das Paper in englischer Sprache zu erstellen.

• Alderton, Patrick (2013). Port Management and Operations.
• Biebig, Peter and Althof, Wolfgang and Wagener, Norbert (2017). Seeverkehrswirtschaft: Kompendium.
• Brinkmann, Birgitt. Seehäfen: Planung und Entwurf. (2005) Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.
• Büter, Clemens (2013). Außenhandel: Grundlagen internationaler Handelsbeziehungen.
• Gleissner, Harald and Femerling, J. Christian (2012). Logistik: Grundlagen, Übungen, Fallbeispiele.
• Jahn, Carlos; Saxe, Sebastian (Hg.) (2017) Digitalization of Seaports - Visions of the Future,  Stuttgart: Fraunhofer Verlag.
• Kummer, Sebastian (2019). Einführung in die Verkehrswirtschaft
• Lun, Y.H.V. and Lai, K.-H. and Cheng, T.C.E. (2010). Shipping and Logistics Management.
• Woitschützke, Claus-Peter (2013). Verkehrsgeografie.

Die Vorlesung soll vom Aufbau her zweigeteilt werden. Im ersten Teil sollen not-wendige Grundlagen zum Entwurf der Ausrüstung von Offshore-Spezialschiffen noch einmal aufgegriffen und wenn nötig vertieft werden. Des Weiteren soll die speziellen Charakteristika aller Offshore-Schiffe und ihrer Ausrüstung eingegangen werden: Regulatorische Anforderungen, Bestimmung von Betriebsgrenzen, Veran-kerungen, dynamisches Positionieren. Dies sind die Voraussetzungen um die An-forderungen an den Entwurf der Ausrüstung sowie an den Betrieb erarbeiten zu können.

Im zweiten Teil der Veranstaltung werden einzelne Typen von Offshore-Spezial-schiffen detaillierter behandelt. Hierbei wird auf die spezifischen Entwurfs- als auch Betriebsanforderungen eingegangen. In diesem Teil sollen die Studenten verstärkt eingebunden werden durch die Vorbereitung von Kurzreferaten, die während der Veranstaltungen als Impulsvorträge zu den jeweiligen Schiffstypen genutzt werden sollen. Folgende Schiffstypen mit ihrer spezialisierten Ausrüstung sollen nach der jetzigen Planung behandelt werden:
- Ankerziehschlepper und Plattformversorgungsschiffe
- Kabel- und Rohrverlegeschiffe
- Jack-Up Schiffe
- Kranschiffe und „Offshore Construction“ Schiffe
- Schwimmbagger und „Rock-Dumping“Schiffe
- Taucherbasisschiffe
- FPSO und Halbtaucher

Chakrabarti, S. (2005): Handbook of Offshore Engineering. Elsevier. Amsterdam, London

Volker Patzold (2008): Der Nassabbau. Springer. Berlin

Milwee, W. (1996): Modern Marine Salvage. Md Cornell Maritime Press. Centreville.

DNVGL-ST-N001 „Marine Operations and Marin Warranty“

IMCA M 103 “The Design and Operation of Dynamically Positioned Vessels” 2007-12

IMCA M 182 “The Safe Operation of Dynamically Positioned Offshore Supply Vessels” 2006-03

IMCA M 187 “Lifting Operations” 2007-10

IMCA SEL 185 “Transfer of Personnel to and from Offshore Vessels” 2010-03

Die Wahlpflichvorlesung führt in das Entwerfen von Unterwasserfahrzeugen ein, die Themen sind:

1.Besondere Anforderungen an den Entwurf von modernen, konventionell angetriebenen Ubooten

2.Entwicklungsgeschichte

3.Typenmerkmale und allgemeine Beschreibung eines Unterseebootes

4.Zivile Tauchfahrzeuge

5.Tauchen, Trimm und Stabilität

6.Ruderanordnungen und Propulsionssysteme

7.Außenluftunabhängige Antriebe

8.Signaturen

9.Hydrodynamik, CFD

10.Waffen- und Führungssysteme

11.Sicherheit und Rettung

12.Festigkeit und Ansprengsicherheit

13.Schiffstechnische Systeme

14.Fahranlage, Bordnetz und Automation

15.Logistische Anforderungen

16.Einrichtung und Ausrüstung

Die Vorlesung findet teilweise als Blockvorlesung mit Exkursion bei ThyssenKrupp Marine Systems in Kiel statt.

Diese Lehrveranstaltung befasst sich mit Lattice-Boltzmann-Methoden zur Simulation von Strömungen mit freien Oberflächen. Zunächst werden grundlegende Konzepte der kinetischen Modellierung eingeführt (LGCAs, LBM, …). Im Anschluss werden gängige Erweiterungen der Methoden zur Simulation von Strömungen mit freien Oberflächen diskutiert. Vorlesungsbegleitend sind ausgewählte Strömungsszenarien aus der Schiffs- und Meerestechnik mit Hilfe eines Lattice-Boltzmann Verfahrens zu simulieren. 

Krüger et al., “The Lattice Boltzmann Method - Principles and Practice”, Springer

Zhou, “Lattice Boltzmann Methods for Shallow Water Flows”, Springer

Janßen, “Kinetic approaches for the simulation of non-linear free surface flow problems in civil and environmental engineering”, PhD thesis, TU Braunschweig, 2010.

Im Rahmen dieser Lehrveranstaltung lernen die Studierenden, ausgewählte Problemstellungen aus dem maritimen Umfeld zu modellieren und mit Hilfe eigener Programme und Skripte numerisch zu lösen.

Einleitend werden zunächst grundlegende Konzepte der rechnergestützten Modellierung erläutert. Dabei werden insbesondere die vier Themenfelder Modellierung, Diskretisierung, Implementierung und Berechnung sowie ihre Wechselwirkungen erörtert. Im Anschluss erfolgt eine Einführung in gängige für die Implementierung und anschließende Berechnung zur Verfügung stehenden Werkzeuge, insbesondere kompilierende und interpretierende höhere Programmiersprachen sowie Computeralgebrasysteme (z.B. Python; Matlab, Maple). In der zweiten Veranstaltungshälfte werden mit den Studierenden geeignete Problemstellungen aus der maritimen Praxis ausgewählt, die im Anschluss in betreuter Eigenarbeit entlang der Modellierungspyramide zu bearbeiten und zu lösen sind.

“Introduction to Computational Modeling Using C and Open-Source Tools” (J.M. Garrido, Chapman and Hall); “Introduction to Computational Models with Python” (J.M. Garrido, Chapman and Hall); “Programming Fundamentals” (MATLAB Handbook, MathWorks); 

• Nichtlineare Wellen: Stabilität, Strukturbildung, solitäre Zustände
• Bodengrenzschicht: Wellengrenzschichten, Scour, Hangstabilität
• Wechselwirkung zwischen Meereis und Offshore-Strukturen
• Wellen- und Strömungsenergiekonversion

• Chakrabarti, S., Handbook of Offshore Engineering, vol. I&II, Elsevier 2005.
• Mc Cormick, M.E., Ocean Wave Energy Conversion, Dover 2007.
• Infeld, E., Rowlands, G., Nonlinear Waves, Solitons and Chaos, Cambridge 2000.
• Johnson, R.S., A Modern Introduction to the Mathematical Theory of Water Waves, Cambridge 1997.
• Lykousis, V. et al., Submarine Mass Movements and Their Consequences, Springer 2007.
• Nielsen, P., Coastal Bottom Boundary Layers and Sediment Transport, World Scientific 2005.
• Research Articles.

Manövrierfähigkeit von Schiffen

• Bewegungsgleichungen
• Hydrodynamische Kräfte und Momente
• Lineare Bewegungsgleichungen und ihre Lösungen
• Manövrierversuche mit naturgroßen Schiffen
• Vorschriften zur Manövrierfähigkeit
• Ruder

Schiffe im Seegang

• Darstellung harmonischer Vorgänge
• Bewegungen eines starren Schiffes in regelmäßigen Wellen
• Strömungskräfte auf Schiffsquerschnitte
• Streifenmethode
• Folgerungen aus den Schiffsbewegungen in regelmäßigen Wellen
• Verhalten von Schiffen in stationärem Seegang
• Langzeitverteilung von Seegangswirkungen

• Abdel-Maksoud, M., Schiffsdynamik, Vorlesungsskript, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie,  Technische Universität Hamburg-Harburg, 2014

• Abdel-Maksoud, M., Ship Dynamics, Lecture notes, Institute for Fluid Dynamic and Ship Theory, Hamburg University of  Technology, 2014
• Bertram, V., Practical Ship Design Hydrodynamics, Butterworth-Heinemann, Linacre House - Jordan Hill, Oxford, United Kingdom, 2000
• Bhattacharyya, R., Dynamics of Marine Vehicles, John Wiley & Sons, Canada,1978
• Brix, J. (ed.), Manoeuvring Technical Manual, Seehafen-Verlag, Hamburg, 1993
• Claus, G., Lehmann, E., Östergaard, C). Offshore Structures, I+II, Springer-Verlag. Berlin Heidelberg, Deutschland, 1992
• Faltinsen, O. M., Sea Loads on Ships and Offshore Structures, Cambridge University Press, United Kingdom, 1990
• Handbuch der Werften, Deutschland, 1986
• Jensen, J. J., Load and Global Response of Ships, Elsevier Science, Oxford, United Kingdom, 2001
• Lewis, Edward V. (ed.), Principles of Naval Architecture - Motion in Waves and Controllability, Society of Naval Architects and Marine Engineers, Jersey City, NJ, 1989
• Lewandowski, E. M., The Dynamics of Marine Craft: Maneuvering and Seakeeping, World Scientific, USA, 2004
• Lloyd, A., Ship Behaviour in Rough Weather, Gosport, Chichester, Sussex, United Kingdom, 1998

Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben. Mögliche Inhalte sind

1. Methoden und Verfahren der Strömungsmesstechnik 
2. Rationale Methoden der strömungstechnischen Modellierung
3. Spezielle Gebiete der theoretischen Numerischen Thermofluiddynamik
4. Turbulente Strömungen

Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben. To be announced during the lecture.

Grundlagen der Segelmechanik:

- Segeln: Vortrieb aus Relativbewegung

- Quertriebsflächen: Segel, Flügel, Ruder, Flossen, Kiele

- Windklima: global, saisonal, meteorologisch, lokal

- Aerodynamik von Segeln und Segelriggs

- Hydrodynamik von Rumpf und Flossen

Elemente der Segelschiffs-Technik:

- Traditionelle und Moderne Segelformen

- Moderne und Unkonventionelle Windvortriebs-Organe

- Rumpfformen und Kiel-Ruder-Konfigurationen

- Segel-Fahrtleistungs-Abschätzungen

- Wind-Hilfsvortrieb: Motorsegeln

Konfiguration von Segelschiffen:

- Abstimmung von Rumpf und Segelrigg

- Segel-Boote und -Yachten

- Traditionelle Großsegler

- Moderne Großsegler

- Vorlesungs-Manuskript mit Literatur-Liste: Verteilt zur Vorlesung
- B. Wagner: Fahrtgeschwindigkeitsberechnung für Segelschiffe, IfS-Rep. 132, 1967
- B. Wagner: Sailing Ship Research at the Hamburg University, IfS-Script 2249, 1976
- A.R. Claughton et al.: Sailing Yacht Design 1&2, University of Southampton, 1998
- L. Larsson, R.E. Eliasson: Principles of Yacht Design, Adlard Coles Nautical, London, 2000
- K. Hochkirch: Entwicklung einer Messyacht, Diss. TU Berlin, 2000

• Einsatzszenarien, Aufgaben, Fähigkeiten, Anforderungen
• Produkt- und Prozessmodelle, Vorschriften
• Überlebensfähigkeit: Bedrohungen, Signaturen, Abwehrmaßnahmen
• Entwurfs- und Konstruktionsmerkmale
• Energie- und Antriebssysteme
• Führungs- und Einsatzsysteme
• Verwundbarkeit: Restfestigkeit, Restfunktionalität

Th. Christensen, H.-D. Ehrenberg, H. Götte, J. Wessel: Entwurf von Fregatten und Korvetten, in: H. Keil (Hrsg.), Handbuch der Werften, Bd. XXV, Schiffahrts-Verlag "Hansa" C. Schroedter & Co., Hamburg (2000)

16th International Ship and Offshore Structures Congress: Committee V.5 - Naval Ship Design (2006)

P. G. Gates: Surface Warships - An Introduction to Design Principles, Brassey’s Defence Publishers, London (1987)

Die Teilstruktur eines speziellen Schiffstyps oder einer meerestechnischen Struktur wird entworfen und unter Berücksichtigung von extremen Lasten dimensioniert.

Script und ausgewählte Literature. Script and assorted literature.

1. Widerstandskomponenten verschiedener schneller Wasserfahrzeuge
2. Propulsionseinheiten von schnellen Fahrzeugen 
3. Wellenwiderstand in flachen und tiefen Gewässern
4. Surface-Effect-Fahrzeuge
5. Hydrofoil-gestützte Fahrzeuge
6. Halbgleiter
7. Gleitfahrzeuge
8. Slamming
9. Manövrierbarkeit

Faltinsen,O. M., Hydrodynamics of High-Speed Marine Vehicles, Cambridge University Press, UK, 2006

1. Propellergeometrie
2. Kavitation
3. Modellversuche, Propeller-Rumpf-Wechselwirkung
4. Druckschwankung / Vibration
5. Potentialtheorie
6. Propellerentwurf
7. Verstellpropeller
8. Düsenpropeller
9. Podantriebe
10. Wasserstrahlantriebe
11.  Voith-Schneider-Propeller

• Breslin, J., P., Andersen, P., Hydrodynamics of Ship Propellers, Cambridge Ocean Technology, Series 3,
      Cambridge University Press, 1996.
• Lewis, V. E., ed., Principles of Naval Architecture, Volume II Resistance, Propulsion and Vibration,
      SNAME,  1988.
• N. N., International Confrrence Waterjet 4, RINA London, 2004
• N. N., 1st International Conference on Technological Advances in Podded Propulsion, Newcastle, 2004 

Grundlagen moderner Hardwarearchitektu, kritische Aspekte der rechnerischen bzw. hardwaretechnischen Umsetzung exemplarischer Algorithmen, Konzepte für Shared- und Distributed-Memory-System, Programmierkonzepte für Beschleunigerhardware (GPGPUs)

1)
Vortragsmaterialien und Problemanleitungen

2)
G. Hager G. Wellein:
Introduction to High Performance
Computing for Scientists and Engineers
CRC Computational Science Series, 2010

1. Einleitung
2. Nichtlineare Phänomene
3. Mathematische Grundlagen
4. Kontinuumsmechanische Grundlagen
5. Räumliche Diskretisierung mit Finiten Elementen
6. Lösung nichtlinearer Gleichungssysteme
7. Lösung elastoplastischer Probleme
8. Stabilitätsprobleme
9. Kontaktprobleme

[1] Alexander Düster, Nonlinear Structrual Analysis, Lecture Notes, Technische Universität Hamburg-Harburg, 2014.
[2] Peter Wriggers, Nonlinear Finite Element Methods, Springer 2008.
[3] Peter Wriggers, Nichtlineare Finite-Elemente-Methoden, Springer 2001.
[4] Javier Bonet and Richard D. Wood, Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis, Cambridge University Press, 2008.

Einsatz von CFD zur (Form-) Optimierung, Parallelerechnen auf Hochleistungscomputern, Effiziente CFD-Verfahren für Grafikkarten & Echtzeitsimulation, Alternative Approximationen (Lattice-Boltzmann Verfahren, Partikelsimulationen), Struktur-Strömungskopplung, Modellierung hybrider Kontinua

• Betriebsverhalten der Verbraucher
• Spezielle Anforderungen an die Auslegung von Versorgungsnetzen und an die elektrischen Betriebsmittel in Inselnetzen, z. B. an Bord von Schiffen, von Offshore-Geräten, Fabrikanlagen und Notstrom-Versorgungseinrichtungen
• Energieerzeugung und Verteilung in Inselnetzen, Wellengeneratoranlagen auf Schiffen
• Kurzschlussstrom-Berechnung, Schaltgeräte und Schaltanlagen
• Netzschutz, Selektivität und Betriebsüberwachung
• Elektrische Propulsionsantriebe für Schiffe

H. Meier-Peter, F. Bernhardt u. a.: Handbuch der Schiffsbetriebstechnik, Seehafen Verlag

(engl. Version: "Compendium Marine Engineering")

Gleß, Thamm: Schiffselektrotechnik, VEB Verlag Technik Berlin

• Vorschriften zur Schiffsausrüstung
• Ausrüstungsanlagen auf Standard-Schiffen
• Ausrüstungsanlagen auf Spezial-Schiffen
• Grundlagen und Systemtechnik der Hydraulik
• Auslegung und Betrieb von Ausrüstungsanlagen

• H. Meyer-Peter, F. Bernhardt: Handbuch der Schiffsbetriebstechnik
• H. Watter: Hydraulik und Pneumatik

Siehe korrespondierende Vorlesung 

Siehe korrespondierende Vorlesung 

Es werden die wesentlichen Eigenschaften und Entwurfsprobleme bei Containerschiffen, RoRo- Schiffen sowie RoPaxen und Passagierschiffen aufgeschlüsselt anhand der in der Vorlesung Schiffsentwurf I erarbeiteten Methodenliste.Hierbei wird sehr spezifisch auf die jeweilige Methodenausprägung bezüglich der genannten Schiffstypen eingegangen. Die Vorlesung schliesst mit besonderen Entwurfsaspekten von Massengut und Papierfrachtern sowie Doppelendfähren.

• Freiheitsgrade, Koordinatensysteme
• Bewegungsgleichungen
• Hydrodynamische Kräfte und Momente am Schiff
• Ruderkräfte
• Linearisierte Steuergleichungen (Lösung für Grenzfälle, Gierstabilität)
• Manövrierversuche (frei fahrend, gefesselt)
• Theorie Schlanker Körper

Qualifikationsziele:

Erlernung der Grundlagen für die Beurteilung und Vorhersage der Manövrierfähigkeit von Schiffen Fähigkeiten zur Entwicklung von Methoden zur Analyse des Manövrierverhaltens.

• Crane, C. L. H., Eda, A. L., Principles of Naval Architecture, Chapter 9, Controllability, SNAME, New York, 1989
• Brix, J., Manoeuvring Technical Manual, Seehafen Verlag GmbH, Hamburg 1993 
• Söding, H., Manövrieren , Vorlesungsmanuskript, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie, TUHH, Hamburg, 1995

• Spezielle Aspekte der Flachwasserhydrodynamik, Vertikale und horizontale Beschränkung, Unebenheiten der Gewässersohle
• Grundgleichungen der Schiffshydrodynamik im flachen Wasser
• Approximation von Flachwasserwellen, Boussinesq’s Approximation
• Schiffswellen in tiefem Wasser  und bei unterkritischen, kritischen und überkritischen Geschwindigkeiten
• Solitary Wellen, kritischer Geschwindigkeitsbereich, Auslöschen von Wellen
• Aspekte der Schiffsbewegung im Kanal bei beschränkter Wassertiefe

Erwerb grundlegender Kenntnisse über die Eigenschaften der Schiffsumströmung unter Flachwasserbedingungen. Durchdringung der Flachwassereffektre hinsichtlich Propulsion und Manövrieren von Schiffen.

• PNA (1988): Principle of Naval Architecture, Vol. II, ISBN 0-939773-01-5
• Schneekluth (1988): Hydromechanik zum Schiffsentwurf
• Jiang, T. (2001): Ship Waves in Shallow Water, Fortschritt-Berichte VDI, Series 12, No 466, ISBN 3-18-346612-0

1. Eis, Eiseigenschaften, Versagensmechanismen und Heraus- und Anforderungen durch Eis
   • Einführung -was bedeutet Eistechnik.
   • Beschreibung der verschiedenen Eisarten, Eisparameter und verschiedenen Eis-Versagensmechanismen
   • Warum ist Eis so anders verglichen mit offenem Wasser
   • Vorstellung der Designanforderungen und der Anforderungen an Struktur und Systeme in eisbedeckten Gebieten
2. Eiskraftbestimmung und Eismodellversuche
   • Vorstellung verschiedener empirischer Formeln für eine einfache Abschätzung der Eiskräfte
   • Diskussion und Interpretation der verschiedenen Ansätze zur Eiskraftberechnung
   • Einführung in die Eisversuchstechnik
   • Welche Anforderung gibt es für Eismodellversuche und welche physikalischen Parameter müssen modelliert bzw. skaliert werden
   • Was kann mit Eismodellversuchen simuliert werden und wie sind die Ergebnisse zu interpretieren
3. Computermodelle für Eis-Struktur-Interaktionen
   • Dynamische Bruch- und Kontinuumsmechanik für die Modellierung der Eis-Struktur-Interaktion
   • Alternative numerische Bruchverlaufsmodellierung am Beispiel eines kohäsiven Elementmodells für echte Strukturen im Eis
   • Diskussion der Einflüsse von Eisparameter, -hydrodynamik und Eisaufhäufungen
4. Eis-Design-Philosophien und Konzepte für Eis
   • Was muss beachtet werden, um Strukturen oder System für eisbedeckte Gebiete zu entwerfen
   • Was sind die Hauptunterschiede zu einem Offen-Wasser-Design
   • Eismanagement
   • Was sind die wichtigsten Eis-Design-Philosophien und warum ist ein gesamtheitliches Konzept für Strukturen und Systeme im Eis so wichtig

• Proceedings OMAE
• Proceedings POAC
• Proceedings ATC

1.) Introduction
2.) Fatigue loads and stresses
3.) Structural behaviour under cyclic loads
- Structural behaviour under constant amplitude loading
- Influence factors on fatigue strength
- Material behaviour under contant amplitude loading
- Special aspects of welded joints
- Structural behaviour under variable amplitude loading
4.) Life prediction based on the S-N approach
- Damage accumulation hypotheses
- nominal stress approach
- structural stress approach
- notch stress approach
- notch strain approach
- numerical analyses
5.) Life prediction based on the crack propagation
- basic relationships in fracture mechanics
- description of crack propagation
- numerical analysis
- safety against unstable fracture

G.B. Witham, Linear and Nonlinear Waves. Wiley 1999.

C.C. Mei, Theory and Applications of Ocean Surface Waves. World Scientific 2004.