3D-Rekonstruktionen/Simulationen/Prototypen

3D-Rekonstruktionen

Aufbauend auf den Erfahrungen aus dem DFG-Vorgängerprojekt LAURONS II entstehen zunächst aus Befunddaten von insgesamt neun ausgesuchten historischen Schiffen 3D-Rekonstruktionen als Datengrundlage für:

  • Fluid-Simulationen zur Ermittlung von Leistungsdaten/Kennfeldern verschiedener Schiffstypen 
  • Digitale Fertigung von verkleinerten Schaummodellen der Schiffsrümpfe für Schleppversuche im CAD/CAM Verbund
  • Fertigung von maßstäblich verkleinerten Nachbauten für Segel- und Schleppersuche
  • Fertigung von maßstäblich verkleinerten Schiffsmodellen im 3D-Druck für Ausstellungen und Präsentationen
  • Virtual / Augmented Reality Präsentationen 
Rekonstruktion LAURONS II / BISSULA: Validierung Linienriss - Wasserlinien
Rekonstruktion LAURONS II / BISSULA: 3D-Darstellung
Rekonstruktion LAURONS II / BISSULA: 3D-Darstellung
Rekonstruktion Saint Gervais 3
Rekonstruktion Saint Gervais 3
Rekonstruktion Saint Gervais 3
Rekonstruktion Saint Gervais 3: Abgeleitete Linienrisse als Grundlage für den Nachbau
Rekonstruktion Saint Gervais 3: Abgeleitete Planken- und Kielschnitte als Grundlage für den Nachbau
Rekonstruktion Saint Gervais 3: Abgeleitete Ansichten als Grundlage für den Nachbau
Rekonstruktion Madrague de Giens: 3D-Darstellung
Rekonstruktion Madrague de Giens: 3D-Darstellung
Rekonstruktion Madrague de Giens: 3D-Darstellung
Rekonstruktion La Bourse: 3D-Darstellung
Rekonstruktion La Bourse: 3D-Darstellung
Rekonstruktion La Bourse: 3D-Darstellung
Rekonstruktion St. Gervais: 3D-Darstellung
Rekonstruktion St. Gervais: 3D-Darstellung
Rekonstruktion St. Gervais: 3D-Darstellung

Simulationen zur Ermittlung von Leistungsdaten/Kennfeldern

Numerische Strömungsuntersuchungen anhand der CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) dienen der Gewinnung von Erkenntnissen über die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Schiffstypen. Dazu wird in den Simulationen der Strömungswiderstand in Form einer Widerstandskraft der Schiffe ermittelt. Dabei werden jeweils verschiedene Geschwindigkeiten und Beladungszustände bzw. Tiefgänge untersucht. Auf Basis der Ergebnisse werden die Schiffe untereinander verglichen. Kennfelder, in welchen die Widerstandskraft oder vergleichbare Größen über verschiedene Beladungszustände und die (Strömungs-)Geschwindigkeit aufgetragen werden, bieten hierbei eine gute Möglichkeit zur Visualisierung der Ergebnisse.

Darüber hinaus wird angestrebt, die Simulationsergebnisse mit denen der Versuche zu vergleichen, um aus diesem Vergleich heraus weitere Schlüsse ziehen zu können. Im weiteren Projekterlauf werden alternative numerische Simulationserfahren wie die Partikelsimulation (Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH))  untersucht.

Saint Gervais 3: Simulationsaufbau
Saint Gervais 3: Plot der Geschwindigkeitsvektoren Saint Gervais 3, 2kn und 2/3 Zuladung
Saint Gervais 3: Kennfeld Widerstandskraft über der Geschwindigkeit und Beladungszustand
Saint Gervais 3: Widerstandsbeiwert [cw) als dimensionslose Kennzahl über der Geschwindigkeit und Beladungszustand
Saint Gervais 3:3D-Kennfeld Widerstandskraft
Vergleich der Kennfelder: Widerstandskraft in Abh. des Beladungszustandes der Schiffstypen Laurons II und Saint Gervais 3
Untersuchungen zum Einsatz der Partikelsimulation - Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Methode
Untersuchungen zum Einsatz der Partikelsimulation - Steuerruder
Untersuchungen zum Einsatz der Partikelsimulation

Digitale Fertigung (CAD/CAM) von Rumpfmodellen für Schleppversuche

Zur Validierung der numerischen Strömungsuntersuchungen werden maßstäblich verkleinerte Rumpfmodelle auf einem 5-Achs Bearbeitungszentrum an der Hochschule gefertigt. Grundlage für digitale Fertigung im CAD/CAM-Verbund bilden auch hier die 3D-Daten aus den Rekonstruktionen, die maßstäblich auf eine Rumpflänge von 1m auf Höhe der Wasserline bei jeweils maximaler Beladung skaliert werden.

Die Schleppversuche mit diesen Prototypen werden an der Schiffs- und Versuchsanstalt (SVA) in Potsdam oder in einem dafür entwickelten Versuchsaufbau in Trier durchgeführt. 

Prozesserstellung und -Simulation Rumpfmodell Bissula
Fertigung Rumpfmodell Bissula
Fertigung Rumpfmodell Bissula
Rumpfmodell Bissula
Rumpfmodell Madraque des Giens
Rumpfmodell St Gervais 3

Teilprojekt: 3D-Rekonstruktionen und Simulationen

Michael Hoffmann
Michael Hoffmann
Dozent FB Technik - FR Maschinenbau

Standort

Schneidershof | Gebäude A | Raum 110
Schneidershof | Gebäude G | Raum 10

Projektteam LDPF (Studentische und wissenschaftliche Mitarbeiter seit Projektbeginn April 2021)

M. Gerten Fluid-Simulationen/Kennfelder 04.2023-12.2024
C. Grüger 3D-Rekonstruktion 05.2022-12.2024
P. Spitzl 3D-Druck Schiffsmodelle 07.2024-09.2024
S. König 3D-Rekonstruktion 01.2024-06.2024
L. Pitz 3D-Datenaufbereitung, 3D-Druck 01.2024-06.2024
P. Brust Fertigung Runpfmodelle 10.2023-03.2024
N. Kaspar 3D-Rekonstruktion 06.2023-03.2024
A. Reinelt Fertigung Runpfmodelle 10.2023-12.2023
K. Lacour 3D-Rekonstruktion 01.2022-09.2023
J. Wietor Fertigung Runpfmodelle 09.2022-06.2023
T. Gitzen Simulation 10.2022-12.2022
J. Thiel 3D-Rekonstruktion 01.2022-06.2022
L. Schier Simulation 11.2021-03.2022
J. Wolter Simulation 06.2021-08.2021
M. Hess 3D-Rekonstruktion, Simulation 04.2021-05.2021
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