Referenzprojekt

Forschungsprojekt zur Reduzierung des Fahrwiderstands bei Schiffen durch Foils

Erforschung der Anwendbarkeit von adaptiven und instrumentierten CFK-Foils zur Reduzierung des Fahrwiderstands

Dieses Forschungs­pro­jekt ist ein Bündnis bestehend aus 14 Bünd­nis­part­nern: 12 Unter­nehmen, davon 9 KMU, und 2 Forschungs­ein­rich­tungen. Das Ziel des Bünd­nisses ist es, die Entwick­lung und Markt­ein­füh­rung von emis­si­ons­freien urbanen Mobi­li­täts­lö­sungen auf dem Wasser voran­zu­treiben.

Die Aufga­ben­stel­lung 

Das RUBIN Bündnis Emis­si­ons­freie elek­tri­fi­zierte mari­time urbane Trans­porte - kurz E2MUT nutzt den Claim Green ener­gies for blue trans­por­ta­tion.“ Das Ziel des Bünd­nisses ist es, die Entwick­lung und Markt­ein­füh­rung von emis­si­ons­freien urbanen Mobi­li­täts­lö­sungen auf dem Wasser voran­zu­treiben. 

Einen beson­deren Schwer­punkt bildet dabei der urbane“ Bereich, d. h. Verkehre inner­halb von Städten und zwischen benach­barten Städten und Sied­lungs­ge­bieten. Die zuneh­mende Urba­ni­sie­rung und der Indi­vi­du­al­ver­kehr führen zu über­füllten Straßen in Stadt­ge­bieten. Diesem Trend soll durch die Einbin­dung der Wasser­straßen begegnet und dabei durch emis­si­ons­lose Antriebs­sys­teme auf Batterie- und Wasser­stoff­basis ein Groß­teil der Schad­stoff- und Lärm­emis­sionen besei­tigt werden. 

Die Projekt­partner 

Dieses Forschungs­pro­jekt ist ein Bündnis bestehend aus 14 Bünd­nis­part­nern: 12 Unter­nehmen, davon 9 KMU, und 2 Forschungs­ein­rich­tungen. Die Mehr­zahl der Bünd­nis­partner ist im Groß­raum Rostock konzen­triert. Dazu kommen je ein Partner aus Stral­sund, Hamburg (ar engi­neers) und München. Das Bündnis steht damit für ein weites, kompe­tentes Spek­trum der mari­timen Indus­trie und der umwelt­freund­li­chen Antriebe für mari­time Anwen­dungen. 

Die Heran­ge­hens­weise 

Eine erfolg­reiche Umset­zung der emis­si­ons­freien Elek­tro­mo­bi­lität setzt ein inte­griertes inter­dis­zi­pli­näres Heran­gehen an die Erar­bei­tung inno­va­tiver Lösungen voraus. Hierzu wird das Forschungs­pro­jekt E2MUT als System in drei Kompe­tenz­felder unter­teilt: 

  • Mobi­lität und Infra­struktur 
  • Antriebs­sys­teme und Ener­gie­be­reit­stel­lung 
  • Elek­tro­schiff 

Die ar engi­neers GmbH erforscht im Kompe­tenz­feld Elek­tro­schiff die Anwend­bar­keit von adap­tiven und instru­men­tierten CFK-Foils zur erwei­terten Redu­zie­rung des Fahr­wi­der­standes. 

Als Foils werden im Schiffbau Trag­flä­chen bezeichnet, welche unter Wasser mit dem Schiffs­rumpf verbunden sind und bei stei­gender Geschwin­dig­keit einen dyna­mi­schen Auftrieb erzeugen, welcher den Schiffs­rumpf aus dem Wasser hebt. Der so erzeugte Auftrieb ermög­licht bei höheren Geschwin­dig­keiten einen deut­lich effi­zi­en­teren Betrieb des Schiffes. 

Die Instru­men­tie­rung der Foils zielt darauf ab, dedi­zierte Eingangs­daten für zukünf­tige Entwick­lungs­pro­jekte zu erheben, um eine lang­fris­tige Opti­mie­rung von Foil-Struk­turen und eine konti­nu­ier­liche Struk­tur­über­wa­chung zu ermög­li­chen. 

Unser Knowhow 

Folgende Kompe­tenzen bei ar engi­neers werden im Forschungs­pro­jekt einge­setzt und weiter­ent­wi­ckelt: 

  • Konzep­tio­nie­rung und Entwick­lung von Foil-Systemen für Trag­flä­chen­schiffe 
  • CAD-Konstruk­tion von Hoch­leis­tungs-Leicht­bau­struk­turen 
  • Ausle­gung, Berech­nung und Opti­mie­rung von hoch­be­an­spruchten Faser­ver­bund­struk­turen unter Verwen­dung der Soft­ware Ansys 
  • Erstel­lung eines Algo­rithmus zur Berech­nung der hydro­dy­na­mi­schen Lasten von Unter­was­ser­trag­flü­geln unter Verwen­dung der Programm­sprache Python 
  • Entwick­lung von Algo­rithmen zur konti­nu­ier­li­chen Struk­tur­über­wa­chung von mit Sensorik verse­henen Bauteilen

Unser Weg 

Durch unseren ganz­heit­li­chen Blick auf das Projekt erkennen wir, wo die Poten­tiale von Leichtbau bzw. Bauteil­op­ti­mie­rung reali­siert werden können und sorgen zudem für eine best­mög­liche Koor­di­nie­rung der Projekt­partner. Durch die versierte Nutzung und Weiter­ent­wick­lung von Tools und Methoden werden wir einen wich­tigen Beitrag zur Errei­chung der Ziel­vor­gaben des Projektes leisten können. 

Projekt­partner

Claas Schröder
Entwick­lungs- & Berech­nungs­in­ge­nieur

Back­ground: M.Sc. Maschi­nenbau mit dem Schwer­punkt Berech­nung und Simu­la­tion

Claas’ Lieb­lings­pro­jekt:

Ich bin gern Teil der Lösungs­fin­dung für nach­hal­tige Mobi­li­täts­kon­zepte.

Die Teil­nahme der ar engi­neers GmbH am Forschungs­pro­jekt E2MUT (emis­si­ons­freie elek­tri­fi­zierte mari­time urbane Trans­porte) ermög­licht es uns jungen Ingenieur:innen, im Bereich klima­neu­trale Mobi­li­täts­kon­zepte zu forschen und Teil der Lösungs­fin­dung zu werden, um auch in Zukunft nicht auf diese für uns alle so wich­tige Mobi­lität und der damit einher­ge­henden Frei­heit und Auto­nomie verzichten zu müssen.

Durch die enge Zusam­men­ar­beit mit regio­nalen Part­nern wie bspw. dem Fraun­hofer-Institut für Groß­struk­turen in der Produk­ti­ons­technik IGP, der Tamsen Maritim GmbH und der torqeedo GmbH wird in E2MUT die Grund­lage geschaffen, um die im Projekt erlernten Fähig­keiten und gebauten Part­ner­schaften über das Projekt hinaus nutzen zu können. Unser Ziel ist es, dass aus dem Projekt heraus die regio­nale markt­reife Entwick­lung und Produk­tion von modernen Trag­flä­chen­schiffen (Stich­wort Hydro­foils) bereits einge­leitet wurde. 

In E2MUT können wir unser Kern-Knowhow im Bereich der Berech­nung und Opti­mie­rung von hoch­be­an­spruchten Faser­ver­bund­struk­turen einsetzen und weiter­ent­wi­ckeln. Gleich­zeitig entwi­ckeln wir neue Kompe­tenzen im Bereich Schiffs­de­sign, Foil-Adap­ti­vität, Berech­nung hydro­dy­na­mi­scher Lasten, Inte­gra­tion von Antriebs­sys­temen, Instru­men­tie­rung und Struk­tur­mo­ni­to­ring. 

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