Mit dem Ziel eines innovativen, klimaneutralen und damit umweltfreundlichen Mehrzweck-Feuerlöschboots für Berliner Gewässer ergibt sich eine Vielzahl spannender, praxisnaher Themen für Bachelor- und Masterarbeiten verschiedenster Fachrichtungen. Basis des Boots wird ein hybrides Energiekonzept aus wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen sowie Akkumulatoren sein. Folgende Themengebiete sind aktuell von Interesse:

• Schiffsentwurf
• Einsatzszenarien
  • Beschreibung möglicher Einsatzszenarien, Ableitung resultierender Anforderungen ans Feuerlöschboot
• Energietechnik
  • Hybride Energiesysteme, Wasserstoffspeicherung und -versorgung

Weitere Themen sind möglich.

Interesse, Fragen: Philipp Ruhmöller

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

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

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 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

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

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

• 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

• 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: Sebastian Ritz

• 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: Sebastian Ritz

• 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: Sebastian Ritz

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

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

• 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

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

• Alternative Routen & Verkehrsträger
  • Bahntransport Hamburg <> Berlin – „West-Route I“
  • Straßentransport Hamburg <> Berlin – „West-Route II“
  • Binnenschiff Hamburg <> Berlin (Elbe/ESK/MLK/EHK/Westhafen) – „West-Route III“
  • Binnenschiff Swinemünde <> Berlin – „Ost-Route“ (Stettiner Haff/Oder/Westoder/HOW -
  • Direktanlauf Swinemünde großer Übersee-Dienste z.B. via Bremerhaven/Wilhelmshaven -
  • Direktanlauf auch schon Danzig/Klaipeda – Container-Terminal Swinemünde in der Planung
• Mengen-Modell
• Analyse-Kriterien
  • Einzusetzende Transportsysteme, Umschlagsplätze
  • Transportkostenabschätzung
  • Transportzeiten
  • Zuverlässigkeit / Nachhaltigkeit der Belieferung
  • Längerfristige Entwicklungsperspektiven
  • Ökologische Nachhaltigkeit
• Routen-Vergleich, Wettbewerbsfähigkeit der Verkehrsträger
  • Chancen für die Binnenschifffahrt
  • Chancen für Westrouten, Ost-Route
• Zusammenfassende Handlungsempfehlungen

Interesse, Fragen: Philipp Ruhmöller

Automatisierungstechnologien werden zunehmend in der Schifffahrtsindustrie eingesetzt, um den Transport von Waren effizienter und sicherer zu gestalten. Automatisierte Häfen spielen dabei eine wichtige Rolle. Es ist jedoch eine Herausforderung, die Anforderungen an die Automatisierung von Häfen zu definieren, um die Ziele des automatisierten Be- und Entladens, der Energieversorgung und des Festmachens zu erreichen.

Ziel der Arbeit: Das Ziel dieser Bachelor- oder Masterarbeit ist die Definition der Anforderungen an automatisierte Häfen im Hinblick auf das automatisierte Be- und Entladen, die Energieversorgung und das Festmachen. Dabei sollen die Anforderungen an den Automatisierungsgrad und die technischen Lösungen für jeden Bereich festgelegt werden.

Aufgaben:

- Literaturrecherche zu den aktuellen Entwicklungen und Anwendungen der Automatisierungstechnologien in Häfen.
- Analyse der Anforderungen an den Automatisierungsgrad für das automatisierte Be- und Entladen, die Energieversorgung und das Festmachen unter Berücksichtigung der Ziele, wie Effizienzsteigerung, Emissionsreduzierung, Sicherheitsverbesserung und Kosteneinsparungen.
- Bewertung der technischen Lösungen und der Infrastruktur, die für die Umsetzung der Anforderungen erforderlich sind .
- Entwicklung eines Konzepts für die Umsetzung der Anforderungen in der Praxis.
- Diskussion der Ergebnisse und Empfehlungen für die Umsetzung der Automatisierung in Häfen

Anforderungen:

Gute Kenntnisse im Bereich Automatisierungstechnologien und deren Anwendungen in der Schifffahrtsindustrie
Gute Kenntnisse in wissenschaftlichem Schreiben und Dokumentation

Bei Fragen: Moneera Bobaky

Masterarbeit

Der Transport von Waren auf Wasserfahrzeugen erfordert oft den Einsatz von Rampen, um die Beladung und Entladung der Waren zu erleichtern. Die Position der Rampe auf dem Wasserfahrzeug ist ein wichtiger Faktor für die Effizienz und Sicherheit des Warentransports. Eine angepasste Rampe, die optimal an die spezifischen Anforderungen des Wasserfahrzeugs und des Warentransports angepasst ist, kann dazu beitragen, den Transport effizienter und sicherer zu gestalten.
Ziel der Arbeit: Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung einer angepassten Rampe für den Warentransport auf einem Wasserfahrzeug. Dabei sollen die Position der Rampe auf dem Wasserfahrzeug sowie die Abmessungen und die technischen Eigenschaften der Rampe so gewählt werden, dass sie den Anforderungen des Warentransports entsprechen und den Transport effizienter und sicherer gestalten.

Aufgaben:
- Literaturrecherche zu den Anforderungen und Möglichkeiten von Rampen auf Wasserfahrzeugen.
- Analyse der Anforderungen an die Rampe in Bezug auf Größe und Gewicht der transportierten Waren, Strömungsverhältnisse, Sicherheitsanforderungen und betriebliche Anforderungen.
- Entwicklung eines Konzepts für eine angepasste Rampe, einschließlich Position auf dem Wasserfahrzeug und technischen Eigenschaften.
- Numerische Simulationen und/oder praktische Versuche zur Validierung des Konzepts.
- Diskussion der Ergebnisse und Empfehlungen für die Umsetzung der Rampe auf dem Wasserfahrzeug

Anforderungen:
- Abgeschlossenes Bachelorstudium in Maschinenbau, Schiffbau oder einem verwandten Fachgebiet
- Gute Kenntnisse in numerischer Simulation und/oder praktischer Versuchsdurchführung
- Interesse an der Anwendung von technischen Lösungen in der Schifffahrtsindustrie

Interessierte Studierende senden ihre Bewerbungsunterlagen
-per E-Mail an moneera.bobaky(at)tu-berlin.de .

Im Rahmen des Forschungsprojekts DigitalSOW wird eine Lösung zur Verbesserung der Logistik auf der letzten Meile entwickelt. Ein wichtiger Teil dieses Projekts besteht darin, mögliche Transportsysteme für die letzte Meile zu analysieren und ein Konzept für den Umschlag der Güter auf das Fahrzeug der letzten Meile zu erstellen. Im Rahmen dieser Masterarbeit soll die Umsetzung dieses Teilarbeitspakets untersucht werden.

Aufgabenstellung:
Die Aufgabenstellung umfasst folgende Schritte:
- Analyse möglicher Transportsysteme: Es soll eine gründliche Analyse der verschiedenen verfügbaren Transportsysteme für die letzte Meile durchgeführt werden. Dabei sollen die spezifischen Anforderungen für verschiedene Güterarten berücksichtigt werden, um das bestmögliche Transportsystem zu finden.
- Technische Konzeption des Umschlags: Basierend auf den Ergebnissen der Analyse soll ein technisches Konzept für den Umschlag der Güter auf das Fahrzeug der letzten Meile erstellt werden. Hierbei müssen verschiedene Aspekte wie Größe, Gewicht und Handhabung der Güter berücksichtigt werden.
- Implementierung und Test: Die ausgewählten Komponenten und Technologien sollen implementiert und getestet werden. Hierbei muss sichergestellt werden, dass die Schnittstelle effektiv mit den anderen Komponenten der Demonstration interagieren kann.
- Bewertung der Ergebnisse: Die Ergebnisse sollen bewertet werden, um sicherzustellen, dass die Ziele erreicht wurden. Falls erforderlich, sollen Anpassungen vorgenommen werden, um sicherzustellen, dass die Ziele in Zukunft besser erreicht werden können.

Anforderungen:
• Abgeschlossenes Bachelorstudium im Bereich Logistik, Wirtschaftsingenieurwesen oder einem ähnlichen Fachgebiet
• Kenntnisse in der Analyse von Transport- und Logistiksystemen
• Gute Kenntnisse in Datenanalyse und -verarbeitung
• Programmierkenntnisse (vorzugsweise in Python)

Interessierte Studierende senden ihre Bewerbungsunterlagen
per E-Mail an moneera.bobaky(at)tu-berlin.de .
 

• Untersuchung der Verwendung von lidar 3D-Punktwolken zur Rekonstruktion der Umgebung auf einem Binnenschiff
• Entwicklung von Algorithmen zur Objekterkennung und Klassifizierung in den Punktwolken (z. B. Brücken, Bojen, andere Schiffe)
• Bewertung der Leistungsfähigkeit und Genauigkeit der entwickelten Methoden anhand von realen Datensätzen
• Untersuchung der Einflüsse von Umgebungsbedingungen (z. B. Wetter, Tageszeit) auf die Qualität der lidar 3D-Punktwolken
• Entwicklung einer Visualisierungsmethode für die rekonstruierte Umgebung auf dem Binnenschiff
• Integration von lidar-Daten mit anderen Sensordaten zur Verbesserung der Objekterkennung und räumlichen Wahrnehmung
• Untersuchung von Machine-Learning-Ansätzen zur Verbesserung der Objekterkennung in lidar 3D-Punktwolken
• Analyse der Robustheit der entwickelten Methoden

Interesse, Fragen: Enrico Schütz, Carsten Genschorek

• Untersuchung der Nutzung von AIS-Position Reports und Base Station Reports zur Verfolgung von Schiffen auf Binnenwasserstraßen
• Entwicklung einer Datenverarbeitungsmethode zur Extraktion relevanter Informationen aus den AIS-Nachrichten
• Analyse von Schiffsverkehrsflüssen und Identifikation potenzieller Engpässe oder Sicherheitsrisiken
• Integration von AIS-Daten mit anderen Sensordaten zur Verbesserung der Schiffsverfolgung und -identifikation
• Entwicklung eines interaktiven Tools zur Visualisierung und Analyse von AIS-Daten auf Binnenwasserstraßen
• Untersuchung von Machine-Learning-Techniken zur automatisierten Erkennung von Mustern und Anomalien in AIS-Daten
• Evaluierung der Auswirkungen von Positionsfehlern und Rauschen in den AIS-Nachrichten auf die Genauigkeit der Schiffsverfolgung
• Untersuchung der Auswirkungen von AIS-Datenlücken auf die Effektivität der Schiffsverfolgung auf Binnenwasserstraßen

Interesse, Fragen: Enrico Schütz, Carsten Genschorek

• Untersuchung der Möglichkeiten zur autonomen Steuerung von Schiffen auf Binnenwasserstraßen unter Verwendung von Sensordatenfusion und maschinellem Lernen
• Entwicklung eines modellbasierten Steuerungssystems, das auf den verfügbaren Sensordaten (AIS, lidar, Bilddaten, Echolotdaten, etc.) und maschinellen Lernalgorithmen basiert
• Evaluierung der Autonomiegrade des entwickelten Systems in realen
• Szenarien und Bewertung von Sicherheitsaspekten und Leistungsfähigkeit
• Integration von Verkehrsregeln und -vorschriften in das autonome Schiffssteuerungssystem
• Untersuchung von Techniken zur Entscheidungsfindung und Pfadplanung für die autonome Schiffssteuerung
• Analyse der Einflüsse von Umweltbedingungen (z. B. Wetter, Strömungen) auf die autonome Schiffssteuerung
• Bewertung der Interaktion und Kommunikation zwischen autonomen Schiffen und anderen Verkehrsteilnehmern auf Binnenwasserstraßen
• Untersuchung von Verfahren zur Gewährleistung der Datensicherheit und Robustheit des autonomen Schiffssteuerungssystems
• Evaluierung der Auswirkungen des autonomen Schiffsverkehrs auf die Effizienz und Sicherheit von Binnenwasserstraßen

Interesse, Fragen: Enrico Schütz, Carsten Genschorek

• Analyse und Modellierung der Energieverbrauchs- und Leistungseigenschaften von elektrischen Antriebssystemen auf Binnenschiffen
• Entwicklung von Optimierungsalgorithmen zur effizienten Nutzung der verfügbaren Energiequellen (Batterie, Brennstoffzelle) unter Berücksichtigung von Betriebsbedingungen und Umweltfaktoren
• Evaluierung der Energieoptimierungsmethoden anhand von Echtzeit-Datenerfassungen auf einem Binnenschiff und Bewertung der erzielten Verbesserungen in Bezug auf Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit
• Analyse der Auswirkungen unterschiedlicher Fahrprofile auf den Energieverbrauch und die Leistungsfähigkeit elektrischer Antriebssysteme
• Untersuchung von Möglichkeiten zur Rückgewinnung von Energie durch Regeneration und Energierückgewinnungssysteme auf Binnenschiffen
• Untersuchung der Auswirkungen von Energieoptimierungsmethoden auf die Umweltbilanz und Nachhaltigkeit des Binnenschiffsverkehrs
• Entwicklung von Entscheidungsunterstützungssystemen für die Energieoptimierung auf Binnenschiffen basierend auf Sensordaten und Energieverbrauchsprognosen

Interesse, Fragen: Enrico Schütz, Carsten Genschorek

Zur Objekterkennung unter Wasser sollen Sonarsensoren zum Einsatz kommen. Die Arbeit umfasst die Befestigung der Sensoren, die live-Datenübertragung sowie die Aufnahme, Auswertung und Aufbereitung der aufgenommenen Daten. Diese Sensorik unterstützt Binnenschiffe bei autonomer Navigation.

Interesse, Fragen: Meinard Gimm

• Mit dem vorhandenen CAD-Modell einer Transportplattform und seinen Aufbauten, soll eine Simulation erstellt werden, welche das Verhalten in allen Freiheitsgraden sowie den Übergang von grüner See wiederspiegelt.
• Hierfür kann bspw. die Software Bentley-Maxsurf genutzt und erweitert werden.

Interesse, Fragen: Ivo Gebhardt, Sylvio Bernburg

• Für die Auswahl einer geeigneten Offshoreplattform soll unter Berücksichtigung von neuen innovativen Produktionsanlagen für die Herstellung von bspw. Wasserstoff, Ammoniak oder Methanol aus Windenergie, eine Simulation erstellt werden, welche die Verhaltensweisen des jeweiligen Bauwerkes bei extremen Umweltbedingungen nachbildet.
• Zur Ausarbeitung könnten verschiedene Software-Tools, bspw. Bentley-Multiframe-Advanced u./o. Bentley-SACS-Offshore-Structure o.ä. herangezogen werden.

Interesse, Fragen: Ivo Gebhardt, Sylvio Bernburg

• Um das Bewegungsverhalten einer Transportplattform aufzuzeichnen, benötigt die Plattform eine Messeinrichtung und Aufzeichnungseinheit, um die gemessenen Werte zu bestimmten Zeitpunkten mit den Werten der Versuchsanlagen zu vergleichen, welche sich auf der Transportplattform befinden.
• Die physisch entstandene Messeinrichtung sollte an einem Prototyp getestet werden können.

Interesse, Fragen: Ivo Gebhardt, Sylvio Bernburg