Promotie in Delft

Der Pedell-Stab, lang, schwarz und mit silbernem Knauf schlägt auf den Boden „Hora Est!“ – Exakt 60 Minuten sind vorüber. Der, nach einer strengen Ordnung gekleidete Promovendus und seine Paranymphen setzen sich zum Publikum, die in Talar und Mütze gehüllten 3 Promotoren, 4 Opponenten und der Rector Magnificus folgen der PedellIn hinaus. – Applaus, Freude, Spannung…objektiv wohl 15 Minuten, gefühlt eine halbe Ewigkeit später kommt die akademische Runde zurück, eine große rote Papprolle mit einer Ernennungs-Urkunde in der Hand, der Promovendus und die Paranymphen stellen sich vor der Gruppe auf. Es folgen wichtige Worte, herzliche Wort, alle werden einbezogen: die Familie, die das alles mittragen muss, die Förderer, Unterstützer und andere wichtige Begleiter dieser Zeit. – Eine lange, intensive, manchmal spannende, manchmal grausam enervierende Phase im Leben findet mit der Verteidigungs- und Verleihungs“zeremonie“ des Doktor-Titels der TU Delft einen angemessenen Rahmen. – Bereits im Januar konnten mein Kollege Jacek und ich bei einer solchen –  in der aber nichts verschenkt wird! – dabei sein und ich war angetan davon, wie eine Doktoranden-Zeit so würdigend abgeschlossen werden kann.

Dieses Mal umso mehr als es „unser“ Projekt, „unser“ Doktorand war und Jacek im Komitee (Promotor) und ich im Publikum die Begeisterung und die fachliche Anerkennung ALLER für die hiermit nun offiziell abgeschlossene Dissertation miterleben konnten. Es war umso emotionaler, als mit Frank nun der Letzte einer langen Reihe von Doktoranden von Prof. Dr. Guus Stelling „promoviert“ wurde. Allen war klar: Da geht etwas zu Ende!

Die „Feierlichkeiten“ beginnen in der TU Delft traditionell schon am Tag vorher mit einem informellen Work-Shop, bei dem die von auswärts und manchmal sehr weit her angereisten Komitee-Mitglieder ihre Facharbeit in einem kurzen Vortrag präsentieren können. Wir haben diesen Anlass genutzt, und eine praktische Anwendung des von Frank im Rahmen des Projektes „Effizienz- und Genauigkeitssteigerung der Modellierung der Hydrodynamik der Flüsse mit einem kombinierten Multigrid- und Subgrid-Ansatz“ entwickelten numerischen Prototypen vorgestellt. Sonst wäre dafür keine Gelegenheit gewesen und die Arbeit stieß auf Interesse. Am Abend wird – ebenfalls so üblich – von der TU Delft zu einem Abendessen eingeladen. Hier kann sich die Runde noch ein wenig besser kennenlernen oder Bekanntschaften vertiefen. Die Vorfreude und Aufregung liegen in der Luft. Es wird aber auch viel gelacht – man könnte denken, es sei eine Art Lockerungsübung für alle Beteiligten. – Neben vielen positiven Aspekten dieser Herangehensweise hat das Verfahren der TU Delft noch einen weiteren, sehr großen Vorteil: Mit dem Termin zur Verteidigung der Arbeit ist alles abgeschlossen. Vorab müssen die Opponenten (hier: Prof. Dr. ir. A. W. Heemink (TU Delft), Prof. Dr. ir. B. Koren (Tech. University of Eindhoven), Prof. Dr. Michael Dumbser (University of Trento), Prof. Dr. N. G. Wright (De Montfort University, Leicester)) schriftlich erklären, dass sie „A“ komplett mit der Arbeit einverstanden sind (so wie es hier der Fall war) oder „B – ?“ noch Fragen bzw. Änderungswünsche haben. Ist das der Fall, werden sie noch vor der Verteidigung eingearbeitet und am Tag der Verteidigung liegt die Arbeit gedruckt vor, jeder im Publikum nimmt sich ein Exemplar und ist technisch somit in der Lage den Fragen des Komitees unmittelbar zu folgen. – Mit der Verteidigung ist wirklich ALLES abgeschlossen, die Urkunde überreicht, (man muss sie nicht irgendwann Monate später zerknittert aus dem Postkasten fischen…), der Titel vergeben – Ende! Feiern! Glücklich, zufrieden, erleichtert den Tag abschließen. – Übrigens wird der Titel-Neu-Träger darauf hingewiesen, dass mit diesem Titel auch eine Verantwortung gegenüber der Gesellschaft zu Aufrichtigkeit und wissenschaftlicher Integrität einhergeht. – Es sind eben nicht nur ein paar mehr Buchstaben vor dem Namen oder ein „Türöffner“ in eine geld-goldene Zukunft.

Ach und bevor ich es vergesse: wer die Arbeit von Dr. Frank Platzek (Accuracy and efficiency in numerical river modelling) lesen möchte, kann sie heute schon bei http://repository.tudelft.nl herunterladen. Ansonsten kann man auch den FuE-Abschlussbericht abwarten. Unser gemeinsames Projekt zu „Effizienz- und Genauigskeitssteigerung in der numerischen Flussmodellierung“ mit der TU Delft und Deltares findet hiermit ein Ende, dass zumindest den Anwesenden in Delft ein Lächeln aufs Gesicht zeichnete. Für alle, die sich für numerische Flussmodellierung interessieren, lohnt sich ein Blick hinein, bietet diese Arbeit doch neben drei fachlich sehr unterschiedlichen Veröffentlichungen einen umfassenden Überblick über die wissenschaftliche Literatur zu diesem Thema – aber auch eine alternative Version für alle die, die „Hallelujah“ von Leonard Cohen prinzipiell sehr mögen, aber mit dem Text nicht viel anfangen können. „Shallow water…“ singt sich auch sehr gut…

Besuch einer chinesischen Delegation in Karlsruhe

Am 14. und 15. November durfte die BAW eine hochrangige Delegation aus Nanjing und Peking in Karlsruhe begrüßen. Beim Forschungsaustausch mit dem NHRI (Nanjing Hydraulic Research Institute) und der CAE (Chinese Academy of Engineering) standen zum einen die Besichtigung der Staustufe Iffezheim und zum anderen gemeinsame Arbeitsschwerpunkte des NHRI und der BAW im Fokus.

Gruppenbild vor den Hochbehältern

Das NHRI ist das älteste Institut für Wasserbau in China und ist in elf Forschungsabteilungen gegliedert, die sich mit sehr ähnlichen Themen beschäftigen wie die BAW. Dazu zählen Schiffshebewerke, Abladetiefen, Sohlerosion und Verbesserung des Lebensraums für Fische – in diesem Fall chinesische Karpfen. Es verfügt über zwei Außenstellen mit großen Flächen für gegenständliche Modelle, zwei weitere sind in der Planung. In Tiexinqiao beispielsweise gibt es eine etwa einen Kilometer lange Halle, die dem Verlauf eines Jangtsekiang-Modells folgt. Seine Bedeutung als drittlängster Fluss der Erde unterstreicht der chinesische Beiname „Goldene Wasserstraße“.

Die Delegation, bestehend aus Herrn Prof. Zhang, Präsident des NHRI und Mitglied der CAE, Herrn Gao und Frau Tang von der CAE sowie zwei Wissenschaftlern und einem Dolmetscher des NHRI landete am Montag in München und konnte auf dem – nicht ganz direkten – Weg nach Karlsruhe am Schloss Neuschwanstein den ersten Schnee des Winters bestaunen. Am Dienstag wurde in Iffezheim das Wasserkraftwerk und das WSV-Sedimentmanagement erläutert. Am Mittwochvormittag wurden nach einer allgemeinen Vorstellung beider Institute mit ihren Fachabteilungen und der wichtigsten Wasserstraßen beider Länder einzelne Projekte genauer erläutert. Herr Prof. Lu stellte Forschungen zur Erosion am Jangtse vor, Herr Dr.-Ing. Huber gab einen Überblick über aktuelle flussbauliche Projekte, beispielsweise neue Buhnenformen und das Bundesprogramm „Blaues Band“, und Herr Dr.-Ing. Soyeaux präsentierte die Wormser Versuchsstrecke zur technisch-biologischen Ufersicherung. Die Arbeitsatmosphäre war sehr offen und freundlich. Die Verständigung in Englisch funktionierte sehr gut; besonders ungewöhnliche Sachverhalte wurden vom Dolmetscher ins Chinesische übersetzt.

Nach dem Essen in der sonnendurchfluteten BAW-Kantine erhielten die Gäste einen Einblick in die wasserbaulichen Versuchshallen mit den Modellen Geesthacht, Jungferngrund und Lahnstein. Prof. Zhang zeigte sich besonders beeindruckt vom Schiffsführungssimulator, an dem er selbst das Steuer übernehmen konnte.

In der abschließenden Diskussion bestätigten beide Seiten den Eindruck, dass es vielfältige Anknüpfungspunkte in der jeweiligen Arbeit gibt. Auch wenn die physischen Ausmaße der chinesischen Projekte um ein vielfaches größer sind, sind die Herausforderungen ähnlich.

Bevor sie sich zum Weiterflug nach Wien verabschiedete, lud die chinesische Delegation die BAW als Dank für ihre Gastfreundschaft zum zweiten Symposium „Hydraulische Modellierung“ im Mai/Juni 2018 in Nanjing ein.

Verfasst von David Gisen

Als wissenschaftlicher Mitarbeiter der BAW arbeite ich mittels Strömungssimulationen an Projekten zum Fischaufstieg und an meiner Doktorarbeit. Ich habe Bauingenieurwesen mit Vertiefungsrichtung Wasser und Umwelt studiert.

24. TELEMAC-MASCARET User Conference in Graz

Zu Beginn der Veranstaltung hatten alle ca. 65 Teilnehmer die Möglichkeit zwei Workshops zu unterschiedlichen Themen zu besuchen. Hierbei konnten die Lerninhalte auch direkt an den zur Verfügung gestellten PCs selbst umgesetzt werden und es wurden zudem noch weitere interessante Open-Source Programme vorgestellt.

Am ersten Konferenztag wurden wir in der ehrwürdigen Aula in der „Alten Technik“ vom Vizerektor für Forschung der TU Graz, Herrn Prof. Dr. Horst Bischof, und vom Leiter des gastgebenden Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Herrn Prof. Dr. Gerald Zenz, begrüßt. Als Präsidentin des TELEMAC Konsortiums eröffnete Frau Dr. Rebekka Kopmann von der BAW die Konferenz. Anschließend wurden von Repräsentanten des Konsortiums die Neuerungen in der aktuellen Version v7.3 vorgestellt und ein Einblick in die aktuellen Entwicklungsvorhaben gegeben.

In mehreren Sessions über drei Tage verteilt wurden in 34 Präsentationen interessante aktuelle Projekte zu den Themen Hydraulik im Küstenbereich, numerische Methoden, Wasserkraft, Morphodynamik, Wasserqualität, Hochwasser und Daten Assimilation vorgestellt. Die Präsentationen umfassten hierbei sowohl neue und/oder weiter entwickelte Tools als auch Forschungsprojekte und ingenieurstechnische Anwendungen. Hierbei wurden von Seiten der BAW u.a. auch die neuen Features des Baggermoduls NESTOR vorgestellt.

Im Zuge des Rahmenprogramms hatten alle die Möglichkeit bei einer Laborführung das Hydrauliklabor des Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft der TU Graz kennen zu lernen und einen Einblick in aktuelle Projekte zu erhalten. Beim Bankett am letzten Abend wurde –  neben fachlichen Diskussionen – auch der 30. Geburtstag von TELEMAC gefeiert.

Verfasst von Frederik Folke

Als wissenschaftlicher Mitarbeiter des Referats Flussbau beschäftige ich mich schwerpunktmäßig mit der mehrdimensionalen Modellierung von flussbaulichen Fragestellungen.

Einteilung des Baugrunds in Homogenbereiche

Die in der „Verdingungsordnung für Bauleistung, Teil C (VOB/C)“ veröffentlichten VOB-Normen beinhalten die Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV). Die fachgerechte Anwendung der VOB-Normen bei der Ausschreibung von Bauleistungen soll sicherstellen, dass die Leistungen eindeutig und erschöpfend beschreiben werden. Für die Gewerke des Tiefbaus und des Spezialtiefbaus kommt es besonders auf eine präzise und gleichzeitig knappe Beschreibung der anstehenden Böden an, damit eine Kalkulation der Bauleistungen ohne große Vorarbeiten möglich ist.

Seit August 2015 ist gemäß den Normen der VOB Teil C der Baugrund für Erdbau-, Tiefbau- und Spezialtiefbauarbeiten in Homogenbereiche einzuteilen. Jeder Homogenbereich ist durch mehrere Kennwerte zu beschreiben, für die jeweils eine Bandbreite mit unterer und oberer Grenze anzugeben ist.

Als Hilfestellung für Planer und Geotechnische Sachverständige hat die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) das „Merkblatt Einteilung des Baugrunds in Homogenbereiche nach VOB/C (MEH)“ erarbeitet.  Im Fokus stehen Bauvorhaben des Verkehswasserbaus, bei denen Großgeräte zum Einsatz kommen. Das Merkblatt steht hier zum Download  von der Website der BAW zur Verfügung.

Über Hinweise zu dem Merkblatt und Erfahrungen mit den Homogenbereichen würde ich mich freuen.

Am 30. Januar 2017 veranstaltet die BAW in Hannover ein Kolloquium zur Einteilung des Baugrunds in Homogenbereiche.  Informationen zu dem Kolloquium erhalten Sie hier.

Verfasst von Jan Kayser

Nach dem Studium des Bauingenieurwesens an der RWTH Aachen habe ich am Institut für Grundbau und Bodenmechanik der TU Braunschweig promoviert. Seit 1997 bin ich in der BAW und leite dort seit Februar 2017 die Abteilung Geotechnik.

Erfolgreicher Brennstart für die neue ATAIR am 27.10.2017 in Kiel

Mit dem offiziellen Brennstart am 27.10.2017 wurde gut 10 Monate nach erfolgter Vertragsunterzeichnung am 15.12.2016 der Schritt in die eigentliche Fertigung des neuen Vermessungs-, Wracksuch- und Forschungsschiffes ATAIR vollzogen. Der Auftragnehmer, die Fassmer Werft GmbH & Co. KG, hat auf Grund der gegenwärtigen sehr guten Auslastungslage am Stammsitz in Berne- Motzen an der Weser einen Teil der Fertigung an die German Naval Yard in Kiel vergeben. Die Fassmer Werft ist während der gesamten Fertigung mit einem eigenen Projektteam zur Sicherstellung einer hohen Qualität in Kiel vertreten. Das Fertigungskonzept sieht vor, dass der Neubau in einer sogenannten Blockbauweise umfangreich vorausgerüstet bis voraussichtlich Ende Januar 2019 an der Kieler Förde entstehen wird. Für die weitere Ausstattung mit umfangreicher Decksausrüstung, u.a. speziellen Hebezeugen und sämtlichen dann folgenden Inbetriebnahmen, Erprobungen und Probefahrten wird das Schiff schwimmfähig und vollständig konserviert an die Weser überführt werden.

Dem nunmehr erfolgten Brennstart sind intensive Gespräche im Rahmen der Prozesse von Basic – und Detail Design vorangegangen. Diese erfolgten zwischen den Beteiligten der Werft, dem Projektteam des Auftraggebers, bestehend aus künftigem Eigner (BSH) und der beauftragten Bauaufsicht des Referates Schiffstechnik der BAW, sowie der Klassifikationsgesellschaft DNV-GL und einer Vielzahl von beteiligten Systemlieferanten und Zulieferern. Die in der ersten Hälfte 2017 bei der SVA Potsdam erfolgreich durchgeführten umfangreichen Modelloptimierungen und anschließenden Modellversuche lassen ein in Bezug auf den Leistungsbedarf optimiertes Schiff erwarten.

Der weitere Fertigungszeitplan sieht für den 20.12.2017 die feierliche Kiellegung vor, so dass spätestens ab diesem Zeitpunkt volle Fahrt in Fertigung und Montage aufgenommen werden kann. Ein nächstes Highlight wird dann ganz sicher die Montage des 130 Kubikmeter fassenden LNG Tanks sein, welche voraussichtlich im Juni 2018 erfolgen wird. Die ATAIR wird damit das erste mit LNG betriebene, seegehende Spezialschiff des Bundes sein.

FDM 3D-Druckverfahren in der Feinmechanik-Werkstatt der BAW-DH angekommen

„Warum nutzen wir das denn nicht?“ Dieser Satz war der Grund warum jetzt in der Feinmechanik-Werkstatt der Dienststelle Hamburg ein 3D-Drucker steht.

Eines Tages stand ein Kollege bei mir in der Werkstatt und zeigte mir stolz ein kleines Kunststoffbauteil. Wie sich herausstellte, handelte es sich um ein kleines Blinkergehäuse für das heimische Moped. Hergestellt mit einem selbst zusammengebauten 3D-Drucker für den privaten Einsatz. Eine Idee war geboren.

Schnell war klar, dass ein 3D-Drucker eine sinnvolle Erweiterung zum konventionellen Maschinenpark der Feinmechanik-Werkstatt sein kann. Am Anfang war die Vorstellung, dass wir direkt größere dreidimensionale Teile für unsere Modellschiffe würden drucken können. Nach intensiver Recherche der am Markt verfügbaren Techniken und den entsprechenden Druckern relativierte sich jedoch diese Vorstellung. Derartige Geräte sind derzeit noch viel zu teuer, um in der Feinmechanik-Werkstatt Prototypen oder kleinere Serien von Bauteilen zu produzieren.

Zur Auswahl standen das FDM-Fused Deposition Modeling Verfahren.  Der 3D-Drucker „druckt“ dabei ein verflüssigten Thermoplast durch eine sehr feine Düse auf einen Drucktisch, ähnlich einem herkömmlichen Drucker. Der Unterschied besteht darin, dass nicht nur in der X-Y Ebene (Länge–Breite) gedruckt wird, sondern auch schichtweise in die Höhe (Z). Bei der SLA-Stereolithografie wird das dreidimensionale Objekt durch Aushärtung einer UV-empfindlichen Flüssigkeit (Resin) mit Hilfe eines DLP-Beamers, ebenfalls Schicht für Schicht, erzeugt. Dagegen wird beim SLS-Selektives Lasersintern das Ausgangsmaterial in Pulverform Schicht für Schicht auf eine Bauplattform aufgetragen und mit Hilfe eines starken Lasers beschossen und an den Stellen verschmolzen, an denen das 3D-Objekt entstehen soll. Das SLS-Verfahren ist ein noch sehr teures und auch hinsichtlich der Handhabung und Gefährdung durch die Lasertechnologie aufwendiges Verfahren. Es gibt jedoch im SLS-Verfahren Geräte die es auch ermöglichen Bauteile aus Metall zu sintern.

Für unsere Anwendungszwecke und im Hinblick auf die Kosten entschieden wir uns für einen FDM-Drucker. Seitdem steht das Gerät nicht mehr still.

Gerätehalterung für ein Strömungsmessgerät

Der in der Dienststelle Hamburg stehende 3D-Drucker bietet einen maximalen Druckbereich von X350 mm * Y210 mm * Z200 mm. Durch einen zweiten Extruder (Druckkopf) besteht die Möglichkeit auch zweifarbige Bauteile zu verwirklichen. Grundsätzlich wird ein 3D-Modell des zu bauenden Objekts benötigt. Dies kann in der Feinmechanik Werkstatt direkt nach Vorgabe von Ideen oder Zeichnungen mit Hilfe eines Konstruktionsprogramms erstellt werden.

3D Modell in der Slice Software

Schiffsschraube in der Konstruktionssoftware

Hat man das Objekt als 3D-Datei vorliegen, muss mit Hilfe eines weiteren Programms, dem „Slicer“, der sogenannte G-Code generiert werden. Der Slicer erstellt ein Programm in dem der Weg beschrieben wird, den der Extruder (Druckkopf) abfahren muss, um das gewünschte Objekt Schicht für Schicht „aufzubauen“.  Die Druckzeiten variieren sehr nach Form und Größe eines Objektes. Druckzeiten von über 8 Stunden sind für Bauteile von ca. Länge 100mm *  Breite 100mm * Höhe 100mm normal.

Probenhalter für Glaskolben

Gerätehalterung mit Gewindeeinsätzen

Anwendung hat der 3D-Drucker schon reichlich gefunden. Es wurden unter anderen neue Glaskolbenhalter für das geotechnische Labor der BAW-DH, ein Belüftungssystem, sowie verschiedenste Halterungen, Gehäuse und andere Prototypen gedruckt.

3D Objekt während des Drucks

Eingebautes Belüftungsrohr

Der 3D-Druck hat Einzug in die BAW erhalten. Er kann die mechanische Arbeit im Bereich drehen und fräsen von Kunststoffen nicht ersetzen. Der Druck bietet aber im Bereich des Prototypings ,beim Einzelteilbau oder bei Kleinserien die Möglichkeit einer neuen Denkweise bezüglich Fertigung, Bauteilform und technischer Machbarkeit in unserer Feinmechanik-Werkstatt.

Bei Fragen, Ideen und Wünschen können sich Kollegen gerne an mich wenden.

Verfasst von Nico Korbel

Als Mitarbeiter im Technischen-Betriebsdienst der BAW - Dienststelle Hamburg arbeite ich als Feinmechaniker in der Versuchswerkstatt. Meine Hauptaufgabe ist die technische Unterstützung der Referate und die Fertigung von Sonderbauteilen für die Versuchsaufbauten und technischen Anlagen.

Untermieter auf Messpfahl der BAW

An den Seeschifffahrtsstraßen kam es in den letzten Jahren vermehrt zu Schäden an Buhnen durch schiffserzeugte langperiodische Wellenbelastungen. Seit 2014 prüft die BAW in Kooperation mit dem WSA Hamburg an der Unterelbe die Stabilität von zwei Buhnen mit einer optimierten Geometrie. Zur Beurteilung der geometrischen Veränderung über die Zeit führt die BAW in Kooperation mit der HafenCity Universität Hamburg ein Monitoring der beiden Bauwerke durch.

Panoramablick vom Messpfahl auf die schadhafte Buhne. Die Länge der Buhne beträgt rund 120 m.

Die beiden Bauwerke befinden sich im Bereich des Naturschutzgebiets „Haseldorfer Binnenelbe mit Elbvorland“. Hier kommen u.a. zwei Laserscanner für das automatisierte Monitoring zum Einsatz. Für eine flächenhafte Abdeckung bei der geodätischen Erfassung sind die beiden Laserscanner jeweils auf einem 11 m hohen Messpfahl installiert. An einem dieser Pfähle wurde vom WSA Hamburg ein Nistkasten angebracht, der, so die Hoffnung, auch von Turmfalken zur Aufzucht ihrer Jungen genutzt wird.

Im Rahmen der Qualitätssicherung der Messdaten ist es erforderlich, die verwendeten Messgeräte regelmäßig auf ihre Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. So stand auch in diesem Frühsommer eine routinemäßige Wartung der Laserscanner an, was eine Begehung der Messpfähle erforderte. Zur Überraschung der beteiligten Kolleginnen und Kollegen machte sich zum Ende der Kontrollarbeiten Leben im Nistkasten bemerkbar. Dabei war zunächst die Möglichkeit eines direkten Einblicks nicht gegeben. Was mag es also gewesen sein, das dort die Aufmerksamkeit hervorrief? Die angefertigten Fotos brachten es an den Tag: Im Kasten saßen fünf Jungvögel, die sich später als Turmfalken entpuppten.

Position des Nistkastens (braun) an der Plattform des Messpfahls.

Erster Fototermin im Leben eines Turmfalken

 

Alle fünf Jungvögel haben mittlerweile erfolgreich eigenständig den Nistkasten verlassen. Nun hoffen die Kollegen, dass im nächsten Frühjahr an unseren Messpfählen erneut eine Brut stattfindet.

Containerschiff passiert Messpfahl

Ein Containerschiff passiert einen der beiden installierten Messpfähle

Verfasst von Bernhard Kondziella

Als technischer Angestellter bin ich überwiegend im Bereich der Naturmessungen und im Bereich des physikalischen Modellwesens tätig. Angesiedelt sind diese Themen im Referat K2 "Ästuarsysteme I" der Dienststelle Hamburg.

Ein Referenzschiff für den Binnenverkehrswasserbau

Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) hat in Zusammenarbeit mit der Universität Duisburg-Essen Daten zu einem Referenzschiff für den Binnenverkehrswasserbau veröffentlicht.

Linienriss des Referenzschiffs auf Basis des Entwurfs des Entwicklungszentrums für Schiffstechnik und Transportsysteme (DST)

Ziel des Entwurfs eines Referenzschiffs ist einerseits die experimentelle Untersuchung schiffspezifischer hydrodynamischer Eigenschaften und andererseits die Bereitstellung der Geometrie und Modellversuchsergebnisse für die Validierung von Simulationen. Hierzu zählen neben der Schiffsführungssimulation auch Strömungssimulationen auf Basis der numerischen Lösung der Navier-Stokes Gleichungen, allgemein unter dem Begriff Computational Fluid Dynamics (CFD) zusammengefasst.

CFD-Simulation des Referenzschiffs in Driftfahrt

Die notwendigen Informationen, die in einem Datensatz zur Verfügung gestellt werden, umfassen den Schiffswiderstand und das Propulsions- und Manövrierverhalten für verschiedene Wassertiefen. In der Seeschifffahrt existieren solche Referenzschiffe bereits für gängige Handels- und Militärschiffe (z.B. Containerschiffe, Tanker, Fregatten) und werden in Wissenschaft und Industrie intensiv für Forschung- und Entwicklung in Bezug auf numerische Methoden genutzt. Das nun vorgestellte Referenzschiff ist das erste seiner Art, das auf die Binnenschifffahrt zielt.

 

Bau des Holzmodells im Maßstab 1:16 bei der Schiffbauversuchsanstalt Potsdam (SVA)

In der Abteilung Wasserbau wird in der BAW seit 2009 ein Schiffsführungssimulator betrieben. Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts wird der Simulator für Befahrbarkeitsanalysen im binnenverkehrswasserbaulichen Kontext modifiziert. Ein wichtiger Bestandteil dieser Bemühungen ist die mathematische Modellierung hydrodynamischer Kräfte, die beim Manövrieren in beschränkten Fließgewässern auf Schiffe wirken. Die durch Modellversuche und Simulationen mit dem Referenzschiff erhobenen Daten tragen zu einer wichtigen Erweiterung der bereits vorhandenen Maßnahmen zur Validierung der verwendeten Modelle bei.

Modellversuche bei Maritime Research Institute Netherlands (MARIN) und der Hamburgischen Schiffbauversuchsanstalt (HSVA)

Dem Kernziel der Veröffentlichung von Referenzschiffen folgend betreut die BAW die Anfrage und Verwendung der Daten für wissenschaftliche Zwecke:

http://wiki.baw.de/en/index.php/Inland_Waterway_Ship_Test_Case

 

Verfasst von Philipp Mucha

Ich betreue als wissenschaftlicher Mitarbeiter (Post-Doc) am Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) an der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der BAW Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Bezug auf Schiffshydrodynamik in beschränkten Gewässern und Schiffsführungssimulationen.

Wasserbauliche Herausforderungen in Chile: Ein Besuch am Instituto Nacional de Hidráulica (INH)

Patrick Heneka hatte bereits über den Besuch von Francisco Martinez vom Instituto Nacional de Hidráulica (INH) in Chile berichtet und den Gegenbesuch am INH angekündigt. Dieser fand nun in der Woche vom 10. bis 14. Juli in Santiago de Chile und direkt am INH in Peñaflor statt. Eingeladen war je ein Vertreter der fünf zuvor über zwei Wochen besuchten Wasserbaueinrichtungen in England (HR Wallingford), Spanien (CEDEX und IH Cantabria), Argentinien (Instituto Nacional del Agua – INA) und Deutschland (BAW).

Das INH steht im Zuständigkeitsbereich des chilenischen Ministerio de Obras Públicas (Ministerium für öffentliche Bauten). Etwa 70 Mitarbeiter untersuchen dort unter Einsatz gegenständlicher und numerischer Methoden, unterstützt durch eigene Naturmessungen, eine ausgesprochen breite Palette an hydraulischen und wasserbaulichen Fragestellungen.

Das INH bearbeitet Projekte an Gewässern im städtischen, ländlichen und andinen Raum, an der Pazifikküste des sich über mehr als 4.000 km in Nord-Süd-Richtung erstreckenden Landes sowie im Zusammenhang mit den vielfältigen Naturgefahren. Extreme Erdbeben und Tsunamis, Vulkanismus, Sturmfluten sowie Sturzfluten, Schlamm- und Schuttströme sind im kollektiven Bewusstsein der Chilenen präsent. In den vergangenen Jahren sind mehrere extreme Naturereignisse eingetreten. Selbstverständlich rückt auch der Klimawandel zunehmend in die Aufmerksamkeit Chiles.

Untersuchungen zu Schlamm- und Schuttströmen am INH (#LaPresidentayYo)

Fachkunde und ein großes Maß an Neugier bei der Untersuchung völlig neuer Fragestellungen sind stark ausgeprägt. Es ist beeindruckend, mit welchem Teamgeist und Enthusiasmus – und natürlich auch viel Freude – am INH gearbeitet wird!

Derzeit arbeitet das INH intensiv an einem eigenen strategischen Zukunftsplan, in dem seine Ziele und das zukünftige Aufgabenspektrum geschärft werden sollen. In diesem Prozess werden Erfahrungen anderer Einrichtungen und ihre Anregungen aufgenommen. Neben den Diskussionen zur Zukunftsstrategie standen viele weitere Punkte auf dem Programm: Das Kennenlernen der wasserbaulichen Versuchseinrichtungen und der vielfältigen Projekte, ein Termin mit Vertretern des Ministerio de Obras Públicas sowie Vorträge im Rahmen des in Chile viel beachteten Seminars Cambio Climático, un Desafío para la Infraestructura zu Klimawandel und Klimawandelanpassung.

Der besondere Höhepunkt der Woche, insbesondere für das INH, war der erst mit wenigen Tagen Vorlauf angekündigte Besuch der chilenischen Staatspräsidentin Michelle Bachelet und zweier ihrer Minister (für öffentliche Bauten und für Umwelt) am 14.7. am INH. Das 50-jährige Bestehen des INH war ein Grund für den Besuch. Viel wichtiger war jedoch die zum Abschluss des Besuchs erfolgte und in allen chilenischen Medien viel beachtete offizielle Ankündigung der Präsidentin, weiter verstärkte Anstrengungen der chilenischen Regierung zur Anpassung der Infrastruktur an den Klimawandel zu unternehmen. Das INH wird auf diesem Gebiet sicher eine wichtige Rolle spielen.

Den fünf internationalen „expertos“ kam in der gesamten Woche die besondere Rolle zu, durch ihre Anwesenheit in Chile mit ein Zeichen dafür zu geben, dass sich Chile und das INH aktiv für die Zukunftsaufgaben rüsten. Zeugnis von einer intensiven und ereignisreichen Woche in Chile geben die persönliche Begrüßung und der Dank der Präsidentin und ihrer Minister, die gemeinsame Besichtigung der Versuchseinrichtungen des INH sowie zahlreiche Interviews und Fernsehauftritte.

Die chilenische Präsidentin Michelle Bachelet, zwei ihrer Minister und die fünf internationalen „expertos“ (CEDEX, BAW, INA, HR Wallingford und IH Cantabria) am INH (#LaPresidentayYo)

Verfasst von Nils Huber

Als Leiter des Referats Flussbau in Karlsruhe arbeite ich auf den Gebieten der Strömung und des Sedimenttransports in den Flusswasserstraßen. Die Beeinflussung dieser Prozesse z. B. durch Buhnen, Parallelwerke, Geschiebezugaben sowie Unterhaltungsmaßnahmen und damit die Schaffung ausreichender Tiefen für die Schifffahrt sind, ebenso wie die nachhaltige Entwicklung der Flüsse, zentrale Aufgaben.

Vorstellung des Masterplans Ems 2050 beim BAW Kolloquium

Am 15. Juni 2017 fand das alljährliche BAW Kolloquium zum Thema „Projekte und Entwicklungen für aktuelle Fragestellungen im Küstenwasserbau“ in Hamburg statt. Auf der gut besuchten Veranstaltung wurde auch der Masterplan Ems 2050 vorgestellt. Im ersten Themenblock des Kolloquiums lag der Fokus zunächst auf der Elbe. In drei Vorträgen wurden unterschiedliche Blickwinkel auf den Stand des Verfahrens zur geplanten Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe (Elbvertiefung) dargestellt.

Der zweite Themenblock befasste sich mit dem Ems-Ästuar, der Masterplan Ems 2050 wurde in zwei Vorträgen thematisiert. Das vorrangige Ziel des Masterplans Ems 2050 ist die Lösung des Schlickproblems in der Unterems. Im Rahmen der Machbarkeitsuntersuchung wurde sowohl von der WSV/BAW als auch vom NLWKN/Forschungsstelle Küste die Möglichkeit einer zeitweisen Querschnittseinengung mithilfe des Emssperrwerks untersucht, mit dem Ziel hierdurch den Schwebstoffeintrag in die Unterems zu reduzieren. Durch diese Untersuchungen sind eine Reihe von Steuerungsvarianten des Emssperrwerks entstanden, welche in den weiteren Untersuchungen zusammenfasst als „flexible Tidesteuerung“ weiter betrachtet werden.

Bild 1: Das Emssperrwerk bei Gandersum

Im ersten Vortrag zum Masterplan Ems wurden neben diesen untersuchten Steuerungsvarianten auch die Hintergründen des Masterplans vorgestellt. Der Fokus dieses Vortrags vom WSA Emden lag auf den durch die flexible Tidesteuerung entstehenden Beeinträchtigungen für die Schifffahrt. Hierbei wurden auch aktuelle Überlegungen zur praxisorientierten Umsetzung der flexiblen Tidesteuerung vorgestellt, die unter Einbindung der Schifffahrt erarbeitet werden.

Der zweite Vortrag zum Masterplan Ems gab einen Einblick in die bei der BAW im Rahmen der Machbarkeitsstudie durchgeführten Arbeiten. Schwerpunkte wurden auf das Bearbeitungskonzept, die Weiterentwicklung der Steuerungsvarianten des Emssperrwerks im Laufe der Untersuchungen und die Entstehung von Sunk- und Schwallwellen gelegt.

Außerdem wurde in einem dritten Vortrag zur Ems das KFKI Forschungs- und Entwicklungsprojekt „MudEstuary“ vorgestellt. Dieses befasst sich mit der Simulation der Tidedynamik unter dem Einfluss von Flüssigschlick. An der Universität der Bundeswehr in München werden Laborversuche durchgeführt, mit dem Ziel die Interaktion von Turbulenz und Flüssigschlickrheologie in granularen Strömungen zu untersuchen. Bei der BAW finden die numerische Modellierung der Interaktion von Turbulenz und Flüssigschlickrheologie sowie die Anwendung des neuen Modellansatzes am Emsästuar statt. Da es im Ems-Ästuar aufgrund der hohen Schwebstoffkonzentrationen regelmäßig zur Ausbildung von Flüssigschlicken kommt, ist die Möglichkeit, diese auch in den Modellen berücksichtigen zu können, für die Projektarbeit z.B. im Masterplan Ems 2050 von großer Bedeutung.

Die Vorträge des Kolloquiums sind unter folgendem Link zu finden: https://vzb.baw.de/publikationen/kolloquien/0/2017-06-15_BAW-Kolloquium_Gesamt_.pdf

Verfasst von Marissa Albers

Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Bereich Wasserbau im Küstenbereich im Projekt "Masterplan Ems 2050".