Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme

Bachelor- und Masterarbeiten

Wir bieten ständig interessante Themen für Bachelor- oder Masterarbeiten an, die sich direkt aus unseren Forschungsprojekten ergeben. Wir sind auch sehr an offenen Vorschlägen für potenzielle Abschlussarbeiten interessiert. Sprich uns einfach an. Da unsere Themen ein breites thematische Spektrum abdecken, sind sie für die verschiedenesten Studiengänge geeignet.

Wichtige Hinweise zur Vorbereitung und Durchführung von Abschlussarbeiten sind in unserem Richtlinien für Abschlussarbeiten zu finden.

Fragen beantwortet Lehre@EBMS gerne.

Aktuelle Themenvorschläge

Erstellung eines Geschwindigkeitsprognose- Programms für Segelschiffe unter Berücksichtigung der Bewegungen im Seegang

Auf Basis numerisch ermittelter hydrodynamischer Parameter eines Segelschiffes soll eine Simulink-Simulation zur Ermittlung der Geschwindigkeiten und Bewegungen abhängig von Wind und Seegang erstellt werden. Hierfür kann bspw. die MSS-Toolbox (Marine Systems Simulator) genutzt und erweitert werden.

Interesse, Fragen: Sebastian Ritz

Praxisnahe Entwurfstudie eines ConRo-Leichters

Der Begriff ConRo steht für Container und Roll on, Roll off. Folglich ist ein Leichter gesucht, der zum Transport von Containern und rollender Ladung geeignet ist. Hier soll eine erste praxisnahe Entwurfsstudie erstellt werden.

Interesse, Fragen: Philipp Ruhmöller

Ökobilanz für verschiedene Innenausbaumaterialen im Schiffbau

Materialien – Anwendungen – Ökobilanz

Interesse, Fragen: Philipp Ruhmöller

Wiederverwendung von Li-Ionen-Batterien nach ihrer Nutzung im Schiff (BA)

Ab etwa 10 Jahren Nutzung nähern sich Batterien in Schiffen ihrer Nutzbarkeit für die Energieversorgung an Bord. Danach sind die Batterien im zweiten Leben aber noch gut für andere Zwecke nutzbar. Die Einsatzmöglichkeiten hierfür sollen im Rahmen dieser Arbeit näher betrachtet und untersucht werden.

Interesse, Fragen: Philipp Ruhmöller

 

Konzeptionierung eines innovativen Heiz- und Kühlkonzeptes für Binnenschiffe mit alternativen Energiekonzepten am Beispiel des Schubbootes ELEKTRA

  • Betrachtung/Auslegung eines hybriden Kühl- und Heizungssystems unter Berücksichtigung eines Energie- und Antriebssystems analog ELEKTRA bestehend aus Luft- und Wasserkühlung
  • Definition verschiedener Schiffszustände (z.B. in Fahrt/im Hafen, in Fahrt mit/ohne BZ, im Hafen bewohnt/unbewohnt, Winter/Sommer, ...)
  • Bewertung des Systems
  • Gegenüberstellung mit dem umgesetzten System auf ELEKTRA und Bewertung
  • Optimierungsvorschläge zur kurz- und mittelfristigen Umsetzung auf ELEKTRA

Interesse, Fragen: Jan Erik Spereiter

Messtechnische Analyse der thermischen Energieverluste auf Schiffen am Beispiel des Versuchsträgers ELEKTRA

  • Vermessung der ELEKTRA mit Wärmebildkamera
  • Identifizierung von Wärmenestern/-brücken
  • Vorschlag von Verbesserungsmaßnahmen zur Einsparung von Wärme

Interesse, Fragen: Jan Erik Spereiter

Potentialanalyse zur gasförmigen Wasserstoffversorgung entlang der deutschen Binnenwasserstraßen

  • Möglichkeiten der gasförmigen Wasserstoffspeicherung
  • Herstellungsverfahren von Wasserstoff, inkl. Vor- und Nachteilen sowie Randbedingungen (etablierte und zukünftige Verfahren)
  • Bestandsaufnahme bestehender Abfüllorte von gasförmigem Wasserstoff bei verschiedenen Speicherdrücken
  • Bewertung der Abfüllstandorte bzgl. der Eignung zur Versorgung der Binnenschifffahrt (Nähe zu den Wasserstraßen, Drücke, potentielles Schiffsaufkommen, ...)

Interesse, Fragen: Sebastian Apenbrink

Übertragung des hybrid-elektrischen Energiekonzeptes des Versuchsträgers ELEKTRA auf weitere Leistungsklassen und Schiffstypen in der Binnen- und Küstenschifffahrt

  • Skalierung des ELEKTRA-Konzeptes auf andere Schiffstypen im Binnen- und Küstenbereich
  • Identifizierung möglicher Schiffstypen (Container, Massengut, Vielzweck-Trockenfrachter, ...)
  • Bewertung der Schiffstypen hinsichtlich Realisierung, Antriebsleistung, Volumen- und Platzbedarf, Sicherheitsaspekte, Treibstoff (CH2, LH2, Methanol, Ammoniak, ...)
  • Auswahl 1 - 3 Schiffstypen/Größen
  • Übertragung des ELEKTRA-Konzeptes auf die ausgewählten Schiffe mit Volumen- und Gewichtsbedarf

Interesse, Fragen: Jan Erik Spereiter

Übertragung des hybrid-elektrischen Energiekonzeptes des Versuchsträgers ELEKTRA auf den Bordnetz-/Hotelbetrieb von Küsten- und Seeschiffen

  • Skalierung des ELEKTRA-Konzeptes auf den Hilfsantrieb von verschiedenen Seeschiffstypen, Grenzen?
  • Identifizierung möglicher Schiffstypen (Container, Massengut, Vielzweck-Trockenfrachter, ...)
  • Bewertung der Schiffstypen hinsichtlich Realisierung, Antriebsleistung, Volumen- und Platzbedarf, Sicherheitsaspekte, Treibstoff (CH2, LH2, Methanol, Ammoniak, ...)
  • Auswahl 1 - 3 Schiffstypen/Größen
  • Übertragung des ELEKTRA-Konzeptes auf die ausgewählten Schiffe mit Volumen- und Gewichtsbedarf

Interesse, Fragen: Jan Erik Spereiter

Datenanalyse der Kern- und Umgebungstemperaturen der Akkus des Schubbootes ELEKTRA sowie Optimierung der Umgebungstemperatur zur energieeffizienten Akkuraum-Temperierung

  • Analyse vorhandener Daten der Kerntemperaturen der Akkus
  • Analyse vorhandener Daten der Raumtemperatur des Akkuraums (mehrere Sensoren verteilt)
  • Temperaturmodell
  • Entwicklung eines Algorithmus Anwendung natürlicher Belüftung, aktiver Belüftung oder Klimatisierung des Akkuraums in Abhängigkeit zur Außentemperatur

Interesse, Fragen: Sebastian Apenbrink

Entwicklung eines Algorithmus zur Vorhersage des Einflusses von Umgebungsparametern auf den Energiebedarf eines Binnenschiffes (MA)

  • Fusion und Gewichtung von Umgebungsdaten wie z.B. LIDAR, Kamera, RTK und Maschinendaten
  • (statistische) Analyse der bereinigten Daten
  • Ableitung eines Algorithmus zur automatisierten Datenauswertung

Interesse, Fragen: Kaja Nentwich

Simulation des Bewegungsverhaltens eines UUV in Zwangslagen (BA/MA)

Simulation des Bewegungsverhaltens eines unbemannten Unterwasserfahrzeuges (UUV) im Zeitbereich. Implementierung einfacher Regler zur Einstellung von Zwangslagen im Raum und zur Trajektorien-Verfolgung.

Interesse, Fragen: Sebastian Ritz

Simulation eines geschleppten überaktuierten UUV (MA)

Simulation eines überaktuierten geschleppten unbemannten Unterwasserfahrzeuges (UUV) im Zeitbereich. Das Fahrzeug soll für Messaufgaben möglichst von den Bewegungen des Schleppfahrzeugen im Seegang entkoppelt werden. Die, zu erarbeitenden, Regelungsalgorithmen sollen genutzt werden, um die effektivsten Aktuatoren zu identifizieren.

Interesse, Fragen: Sebastian Ritz

Einbindung aktueller Wetter und Klimadaten in die Systemsimulation eines unbemannten Wasserfahrzeugs in Matlab/Simulink (BA/MA)

In eine bestehende Schiffsbewegungssimulation sollen aktuelle Wetter-, Seegangs- und Klimadaten und ggf. Vorhersagen integriert werden, um den Einfluss auf das Bewegungsverhalten zu untersuchen.

Interesse, Fragen: Sebastian Ritz

Untersuchung einer hydrodynamischen Verankerung bei Strömung für eine kompakte, mobile Meeresbodenstation (MA)

Je stärker die Strömung ist desto größer sind die notwendigen Verankerungskräfte einer Messstation, um nicht abgetrieben zu werden. Ziel ist es die Strömung zur Erzeugung der Verankerungskräfte zu nutzen.

  • Erarbeitung der Randbedingungen für die mobile Meeresbodenstation
  • Methodischer Entwurf verschiedener Konzepte für eine hydrodynamische Verankerung bei Strömung
  • CFD- Untersuchung der Konzepte und Auswahl
  • Quantitative Bewertung und Auswertung

Interesse, Fragen: Matthias Golz

Einsatz von Drop-Stich-Materialien für Support-Plattformen für die Erprobung von UUV (BA/MA)

Drop-Stich-Materialien sind aus dem Bereich der Stand-Up- Boards bekannt. In der Arbeit soll der Einsatz für Support- Plattformen, bspw. Ponton zum Transport von UUV, untersucht werden. Hierzu sollen versch. Verbindungs-, Aussteifungs- und Formgebungsmöglichkeiten ermittelt und eine exemplarische Umsetzung einer Supportplattform entworfen werden.

Interesse, Fragen: Sebastian Ritz

Entwicklung einer Messapparatur zur Bestimmung hydrodynamischer Parameter unter Berücksichtigung der verschiedenen Messbereiche (BA/MA)

  • Definition der zu bestimmenden Parameter
  • Recherche vorhandener Messvorrichtungen
  • Pro / Contra der vorhandenen Messvorrichtungen für die Zielanwendung
  • Adaption und/oder Kombination vorhandener Messvorrichtungen zur optimalen Messung der Zielparameter, unter Berücksichtigung verschiedener möglicher Messobjekte
  • Darstellung des finalen Konzepts
  • Für MA eventuell noch Konstruktion und Umsetzung

Interesse, Fragen: Matthias Golz, Sebastian Ritz

Entwicklung eines Hardware-in-the-Loop-Testsystems für die Validierung der Regelungsalgorithmen eines Unterwasserfahrzeugs (BA/MA)

  • Einrichtung der Entwicklungs- und Echtzeitcomputer: Test von Echtzeitanwendungen mit Simulink Real-Time und Speedgoat-Hardware
  • Implementierung der klassischen Regelungsalgorithmen (z.B. PID, LQR) in das HiL-Testsystem
  • Ausführung von Closed-Loop-Echtzeitsimulationen mit angeschlossener Hardware
  • Optimierung des HiL-Testsystems und Auswertung der Simulationsergebnisse

Wünschenswerte Vorkenntnisse:

  • Interesse am Entwurf von innovativen, zukunftsorientierten Unterwassersystemen
  • Grundkenntnisse in der Regelungstechnik
  • Grundkenntnisse in Matlab&Simulink

Interesse, Fragen: Maksim Trifonov

Modellbasierte Missionssimulation eines Unterwasserfahrzeugs zur Ermittlung der Einsatzgrenzen in Matlab & Simulink (BA/MA)

  • Entwicklung des Konzepts zur Ermittlung der Unterwasserfahrzeug-Einsatzgrenzen
  • Überarbeitung eines Gesamtmodells der bestehenden Systemsimulation in Matlab&Simulink
  • Simulation von Missionsszenarien
  • Erstellung eines Tools zur Auswertung der Simulationsergebnisse

Wünschenswerte Vorkenntnisse:

  • Interesse am Entwurf von innovativen, zukunftsorientierten Unterwassersystemen
  • Grundkenntnisse in Modellbildung&Simulation dynamischer Systeme
  • Grundkenntnisse in Matlab&Simulink

Interesse, Fragen: Maksim Trifonov

Modellbildung und Simulation der gestörten Bewegung eines Unterwasserfahrzeugs unter Berücksichtigung von Wellengang und Verbindungskabel mit einem Begleitschiff (BA/MA)

  • Aufbau eines gestörten Bewegungsmodells für flachgetauchte Fahrt unter Berücksichtigung des Wellengangs sowie der Interaktion zwischen geschlepptem Fahrzeug, Verbindungskabel und Begleitschiff
  • Berechnung der vom Verbindungskabel auf das geschleppte Fahrzeug wirkenden Störkraft im gekoppelten System
  • Simulation der gestörten Bewegung und Analyse des Bewegungsverhaltens in Matlab&Simulink

Wünschenswerte Vorkenntnisse:

  • Interesse am Entwurf von innovativen, zukunftsorientierten Unterwassersystemen
  • Grundkenntnisse in der Technischen Mechanik und Regelungstechnik
  • Grundkenntnisse in Matlab&Simulink

Interesse, Fragen: Maksim Trifonov

Strömungsmechanische Untersuchungen an einer Sonde für Tiefseemessungen und Konstruktion einer Auftriebsboje (MA)

Üblicherweise werden CTD-Sonden für Umweltmessungen (Conductivity, Temperature, Depth) von der Oberfläche aus in der Wassersäule herabgelassen. Das Einsatzszenario im Projekt DeepSea Protection sieht dagegen vor, die Sonde von einer auf dem Meeresboden platzierten Station aufsteigen zu lassen. Die Messsonde soll für diesen Zweck mit einem Auftriebskörper versehen werden.

Es ist davon auszugehen, dass die Strömung im Bereich der Messinstrumente vom Auftriebskörper beeinflusst wird und Messwerte verfälscht werden können. Ziel der Arbeit ist der Entwurf einer Auftriebsboje, die den oben genannten Einfluss minimal hält. Dieser soll mithilfe des CFD-Tools StarCCM+ quantifiziert werden. Gegebenenfalls sind Verbesserungen am Design des Auftriebskörpers vorzunehmen.

Die folgenden Arbeitsschritte sind vorgesehen:

  • Erarbeitung der Randbedingungen des Messablaufs und Ableiten relevanter Strömungs- und Entwurfsgrößen
  • Design einer Auftriebsboje
  • Entwicklung einer geeigneten numerischen Simulationsumgebung
  • Simulation der CTD-Sonde mit und ohne Auftriebskörper
  • Vergleich der Strömungsgrößen im Bereich der Messinstrumente
  • Vorschläge zur Modifikation des vorhandenen Auftriebskörpers und Entwicklung alternativer Konzepte
  • Validierung und Vergleich der Ergebnisse mit experimentellen Untersuchungen unter realistischen Umweltbedingungen (See im Umland von Berlin)

Wünschenswerte Kenntnisse:

  • Vorwissen in der Konstruktion mit SolidWorks
  • Gutes Vorwissen im Bereich der Strömungsmechanik / Hydrodynamik
  • Erfahrungen in der Anwendung von Programmen zur Strömungssimulation

 

Interesse, Fragen: Maximilian Schropp, Matthias Golz

Modellaufbau und Reglerentwurf zur Bewegung eines autonomen Unterwasserfahrzeugs (MA)

Das im Rahmen des Forschungsprojekts DeepSea Protection entstehende ‚Kalmar‘-AUV (Autonomous, unmanned Vehicle) fungiert als mobile Bodenstation mit integrierter Umweltsensorik in einem Netzwerk mehrerer Fahrzeuge in einer Zieltiefe von 6000 m. Es ist vorgesehen, dass das Fahrzeug nach längerer Standzeit am Tiefseeboden selbstständig einen neuen Standort einnehmen kann. Insbesondere die Take-Off Phase soll betrachtet werden.

Die folgenden Arbeitsschritte sind vorgesehen:

  • Entwicklung eines Bewegungsmodells mit Matlab/Simulink zur Beschreibung des Fahrzeugverhaltens in der Take-Off Phase
  • Untersuchungen zum Einfluss des Antriebskonzeptes (insb. 3 oder 4 Thruster)
  • Reglerentwurf in zwei Schritten:
    • Festlegung einer Reglerstruktur (PD, PID, LQR, etc.)
    • Bestimmung der Reglerparameter
  • Aufbauend auf die oberen Punkte: Optimierung des Missionsablaufs

Wünschenswerte Vorkenntnisse:

  • Modellbildung und Simulation physikalischer Systeme
  • Regelungstechnik, insb. mit Matlab/Simulink
  • Hydrodynamisches Grundwissen

 

Betreuer: Maximilian Schropp

Entwicklung, Aufbau und Erprobung einer Klemmapparatur zur Fixierung von AUV mit Hilfe von aufblasbaren Kissen (MA)

  • Erarbeitung der Randbedingungen für die Entwicklung und den Testaufbau
  • Methodischer Entwurf verschiedener Konzepte für eine mögliche Klemmapparatur unter Berücksichtigung verschiedener AUV (autonomous underwater vehicles)
  • Bewertung der Konzepte und Auswahl
  • Entwurf des finalen Konzepts
  • Entwicklung eines geeigneten Messaufbaus zur Ermittlung der Klemmkräfte und Homogenisierung der Lasten auf die Struktur des Zielobjekts
  • Erprobung des Gesamtaufbaus und Auswertung

Interesse, Fragen: Matthias Golz

Untersuchung des Einflusses einer Ölkompensation bei dehnenden Maschinen und Motoren und Ermittlung von Entwurfsempfehlungen (MA)

Es soll numerisch und ggf. experimentell der Einfluss einer Ölkompensation (Befüllung aller Hohlräume einer Maschine mit Öl, um diese Unterwasser einsetzen zu können) auf den Wirkungsgrad untersucht werden. Hierbei sollen die ausschlaggebenden Einflussgrößen und die Abhängigkeit von Operationsparametern, wie Drehzahl, ermittelt werden. In weiteren Schritt sollen geometrische Einflüsse ermittelt und eine Entwurfsempfehlung daraus erarbeitet werden. Grundlegende CFD- Kenntnisse und ein sehr gutes physikalisches Grundverständnis erforderlich.

Interesse, Fragen: Matthias Golz