Mehr Innovation für Mobilität Im Schiffsverkehr

Innovation hat bei MMG eine lange Tradition. Das Streben nach Spitzentechnologie ist seit jeher Teil unserer Firmenphilosophie. Dadurch sind wir mit unseren Ideen der Konkurrenz immer eine Schiffslänge voraus.

In mehr als 68 Jahren Unternehmensgeschichte hat MMG die Grenzen beim Schiffsantrieb immer wieder verschoben und neu definiert: So sind heute MMG-Propeller die treibende Kraft für das schnellste Containerschiff, den größten Doppelhüllentanker, die bekanntesten Cruiseliner und Ozeanriesen mit der stärksten Motorleistung. Führend ist MMG auch bei der Entwicklung von hoch dämpfenden Legierungen, z.B. für Marine- und Forschungsschiffe. Diese Erfolge sind Ansporn, auch in Zukunft die Entwicklung der Schifffahrt voranzutreiben.

Unsere Ideen setzen wir zielgerichtet und messbar in Innovationen für die Schifffahrt um. Im Mittelpunkt unserer Forschungen stehen stets neue Konzepte für eine effizientere Mobilität auf See.

Ein Beispiel ist die Entwicklung der Energy Saving Cap - einer Kappe im Propellerstrahl, die das Strömungsverhalten verbessert und den Wirkungsgrad erhöht. Um die Effizienz des gesamten Schiffes zu steigern, optimieren wir auch das Zusammenspiel von Propeller und Ruder. Mit unseren Lösungen zur Silent Propulsion konnten wir die Lärmemission der Propeller weiter reduzieren.

Gemeinsam mit Spezialisten und Partnern lösen wir komplexe Probleme und entwickeln zukunftsfähige, ganzheitliche Lösungen für die Schifffahrt von morgen.
MMG kooperiert mit renommierten Universitäten, Forschungseinrichtungen und  Schiffsbauversuchsanstalten aus aller Welt. Zu unseren Kompetenzpartnern zählen die Technische Universität Hamburg-Harburg, die Universität Rostock, die Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt, die Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam, die Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Rostock u.v.m. Um bestmögliche Synergien zu erreichen, arbeiten wir auch bei Schiffsneubauten bereits in einer sehr frühen Projektphase mit weltweit führenden Werften zusammen.

MMG forscht im Verbundvorhaben

Kav4D

Numerische Vorhersage des zeitlichen Verlaufs kavitationsbedingter Erosionsschäden an Schiffspropulsions- und –manövrierorganen

 

Förderkennzeichen: 03SX454C

Projektleiter: Dipl.-Ing. Lutz Kleinsorge

Laufzeit: 01.07.2018 – 30.06.2021

 

Forschungsinhalt:

Bei bestimmten Manövern oder bei einer Auslegung mit besonders hohen Energiewirkungsgraden können Propulsionsorgane stark belastet werden, so dass Erosion nicht gänzlich vermieden werden kann. Nach derzeitigem Stand der Technik ist es nicht möglich, die Erosionsschäden zu quantifizieren und Lebensdauern von Schiffsanhängen zu prognostizieren. Daher sollen in dem beantragten Vorhaben gekoppelte 3D Strömungs- und Materialsimulationsmethoden zur Vorhersage des zeitlichen Verlaufes von Erosionsschäden weiterentwickelt, validiert und an exemplarischen Testfällen der maritimen Industrie erprobt werden. Hierzu werden Kavitations- und Erosionsmodelle weiterentwickelt und bereitgestellt. Die Implementierung ist für verschiedene CFD-Löser vorgesehen. Die resultierenden Tools ermöglichen eine zuverlässige Prognose des Erosionsortes, der Inkubationszeit sowie Abtragsrate und damit eine Einordnung von konstruktiven Varianten, unterschiedlichen Werkstoffen und Betriebsbedingungen bzgl. des zeitlichen Erosionsverlaufs und der Lebensdauer. Die Validierung der Tools erfolgt neben grundlegenden Testfällen (Basisanwendungen) auch an realen und für das Produktportfolio des jeweiligen Herstellers repräsentativen Leitanwendungen, die von den beteiligten Unternehmen zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren soll im Rahmen eines beispielhaften Versuchsaufbaus überprüft werden, inwieweit sich Maßnahmen zur Oberflächenbeschichtung positiv auf das Erosionsverhalten eines Propellers auswirken. Hierzu fertigt der Partner MMG Materialproben an, welche in der Universität Duisburg untersucht werden. Ferner wird im Unternehmen überprüft, wie sich das Verfahren der Oberflächenbehandlung im industriellen Kontext der Großpropellerfertigung umsetzen lässt.

MMG forscht im Verbundvorhaben

FlexGrind

BN: TBN-V-1-279-VBU-099

Projektleiter: Dipl.-Ing. Arne Falkenhorst

Laufzeit: 26.01.2018 - 31.01.2021

 

Forschungsinhalt:

Ziel des Verbundvorhabens mit der Fraunhofer IGP in Rostock ist die Entwicklung eines völlig neuartigen robotergestützten Systems zur mechanischen Bearbeitung bzw. dem Putzen von Gussbauteilen mit sehr großen Abmessungen. Im Fokus stehen dabei vor allem Präzision, Steifigkeit, Genauigkeit, Flexibilität und Beweglichkeit, sowie die mögliche Einbindung des Systems in eine Industrie 4.0 – Umgebung. Weiterhin sollen mit dem Vorhaben die Grundlagen einer spezifisch für die Führung von Robotern über kompliziert gekrümmte Oberflächen nutzbare Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) gelegt werden.

 

Gesamtfördersumme: 700,030.00 €

MMG forscht im Verbundvorhaben

ESD@Sea

Entwurf von propulsionsverbessenden Maßnahmen (Energy Saving Devices) bei Betriebsbedingungen

 

Förderkennzeichen: 03SX436D

Projektleiter: Dipl.-Ing. Lutz Kleinsorge

Laufzeit: 01.06.2017 – 31.05.2020

 

Forschungsinhalt:

Durch das Teilprojekt „Beurteilung der Performance des Propulsionssystems mit ESD bei Betriebsbedingungen“ innerhalb des Verbundvorhabens „ESD@Sea“ soll die Wirkungsweise von bestimmten Energy Saving Devices (ESDs) zur Leistungsreduzierung bei Schiffen für realistische Betriebskollektive beurteilt und bewertet werden. Die Auslegung des Propulsionssystems, bestehend aus Propeller, Ruder und ESD, kann damit besser bezüglich der späteren Betriebsbedingung erfolgen.

Folgende Arbeiten sind im Teilprojekt zu verfolgen:

  • Erweiterung der Analyse von Betriebsdaten von Schiffen zur Identifizierung von schiffsspezifischen Operationsprofilen
  • Verbesserung der Prognose der Propulsion in spezifischen Betriebssituation mit Hilfe von numerischen Methoden
  • Identifikation von Wechselwirkungsparametern zwischen den Teilsystemen zur Propulsion bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen
  • Erhöhung der Robustheit des Gesamtentwurfes bei Betrachtung realer Betriebszustände
  • Durchführung von Life-Cycle Betrachtungen zur Energieeffizienz des Propulsionssystems unter Betriebsbedingung

MMG forscht im Verbundvorhaben

HiOCav

Verbesserte Prognose der durch die Wechselwirkung zwischen Schicht- und Spitzenwirbelkavitation bedingten Druckschwankungen höherer Ordnung

 

Förderkennzeichen: 03SX435H

Projektleiter: Dipl.-Ing. Lutz Kleinsorge

Laufzeit: 01.06.2017 – 31.05.2020

 

Forschungsinhalt:

Durch das Teilprojekt „Verbesserter numerische Prognose der Schicht- und Spitzenwirbelkavitation im Propellerentwurf“ innerhalb des Verbundvorhabens „HiOcav“ soll Kavitation im Propellerentwurf früher und genauer prognostiziert werden. Hierzu werden anhand typischer Propellerentwürfe verschiedene numerische Verfahren bzgl. der Fähigkeit zur Kavitationserfassung überprüft. Als Validierungsbasis dienen hierfür Modell- und Großausführungsmessungen. Die untersuchten Verfahren werden hinsichtlich ihrer Integration in die Entwurfsumgebung bewertet.

Zusätzlich werden in dem Vorhaben systematische Variationen der Flügelspitzengeometrie durchgeführt. Mit Hilfe von numerischen Untersuchungen sollen hieraus generelle Aussagen zum Einfluss der Geometrie auf die Kavitationscharakteristik generiert werden.

Folgende Arbeiten sind im Teilprojekt zu verfolgen:

  • Verbesserte Großausführungsprognose von Kavitation auf Basis von Modellversuchen und Simulationen
  • Verständnis des Einflusses der Flügelspitzengeometrie auf den Aufrollvorgang des Spitzenwirbels
  • Verbesserte numerische und experimentelle Prognose des Einsatzes von Spitzenwirbelkavitation
  • Genauere und schnellere Prognose von Kavitationseinsatz im Entwurf

MMG forscht im Verbundvorhaben

ProMat

BN: TBI-1-199-VBU-069

Projektleiter: Dipl.-Ing. Fabian Thiemann

Laufzeit: 23.12.2016 - 31.12.2019

 

Forschungsinhalt:

Ziel des Verbundvorhabens sind die Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften von Propellerwerkstoffen durch die Optimierung der Gussformgestaltung und des Abkühlverhaltens. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern SLV-MV und der Universität Rostock sollen weiterhin bruchmechanische Betrachtung und die Ermüdungsrissausbreitung unter Seewassereinfluss genauer untersucht werden.

 

Gesamtfördersumme: 571,000.00 €

MMG forscht im Verbundvorhaben

HyKOPS

Entwicklung eines Frameworks zum Entwurf hydrodynamischer Komponenten für innovative Manövrier- und Propulsionsorgane

 

Förderkennzeichen: 03SX401H

Projektleiter: Dipl.-Ing. Lutz Kleinsorge

Laufzeit: 01.04.2016 - 31.03.2019

 

Forschungsinhalt:

Werften und Zulieferer müssen hierbei in der Lage sein, komplexe Anforderungen in neue Produkte detailliert zu bewerten und zu optimieren, um konkurrenzfähig zu bleiben. Insbesondere die Entwicklung von innovativen Produkten ist im Bereich der Hydrodynamik von langen Entwicklungszeiten, hohem Entwicklungsaufwand und zum Teil umfangreichen Modellversuchen und Messungen an Bord gekennzeichnet.

Gleichzeitig haben sich die Möglichkeiten zur hydrodynamischen Bewertung mittels CFD sowohl durch moderne Berechnungsmethoden als auch durch leistungsfähigere Hardware erheblich verbessert. Die Nutzung dieser neuen Möglichkeiten setzt jedoch eine effiziente Prozesskette von Entwurf und Optimierung über Modellversuche bis hin zur Fertigung voraus. Die hierzu zur Verfügung stehenden Datenmodelle erweisen sich bereits bei einfachen Geometrien, aber insbesondere mit immer komplexer werdenden Komponenten bei gleichzeitig sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit als nicht ausreichend. Derzeit besteht keine Möglichkeit, die bei Entwurf und Optimierung entwickelte Geometrie ohne Formatkonvertierungen und Genauigkeitsverluste software- und unternehmensübergreifend zu transportieren.

Viele hydrodynamische Komponenten werden derzeit separat mit einer CAD-Software entwickelt. Diese Programme sind jedoch nur zur Geometrieerstellung geeignet und erlauben keine Optimierung hinsichtlich hydrodynamischer Charakteristika oder keine profiltheoretische Betrachtungen. Damit ist die Durchführung von Optimierungen hinsichtlich hydrodynamischer Auslegungskriterien nicht ohne weiteres möglich und die Prozesskette ist sehr ineffizient.

Ziel des Vorhabens ist es, eine Plattform zur effizienten Modellierung und hydrodynamischen Berechnung von komplexen Antriebskonfigurationen bereitzustellen. Dazu soll ein Rahmenwerk für einen einheitlichen Prozess entwickelt werden, der insbesondere die Zusammenarbeit von Werften, Zulieferern, Versuchsanstalten etc. vereinfacht.

Kern des Vorhabens ist die Entwicklung eines Frameworks zur präzisen Geometriedefinition strömungstechnischer Propulsions- und Manövrierkomponenten, durch die sich innovative und komplexe Lösungen einfach modellieren, berechnen und optimieren lassen.

Eine adäquate Geometrierepräsentation sowie eine Anbindung von hydrodynamischen Berechnungsmethoden können den Entwurfs- und Optimierungsprozess erheblich verbessern. Insbesondere die Bewertung der hydrodynamischen Interaktion einzelner Komponenten wird dadurch sehr einfach möglich.

MMG Forscht im Verbundvorhaben

Gezeitenkraftwerksturbine

BN: TBI-V-1-279-VBU-099

Projektleiter: B.Sc. Tobias Kruse

Laufzeit: 27.09.2017 – 30.09.2018

 

Forschungsinhalt:

Im Rahmen dieser Durchführbarkeitsstudie soll der Nachweis erbracht werden, dass eine generative Herstellung einer Gezeitenkraftwerksturbine technisch und wirtschaftlich möglich ist. In Zusammenarbeit mit der Fraunhofer IGP in Rostock soll hierfür ein geeignetes Anlagenkonzept zur Herstellung von dünnwandigen Hohlstrukturen aus einer Aluminium-Mehrstoffbronze mittels eines schichtweisen Prozesses entwickelt werden.

 

Gesamtfördersumme: 100.000,00 €

MMG forscht im Verbundvorhaben

proEis

Einfluss der Formgebung von Schiffen auf die Propulsionseffizienz und Propeller-Eis Belastung

 

Förderkennzeichen: 03SX391C

Projektleiter: Dipl.-Ing. Robert Tietze

Laufzeit: 01.07.2015 – 30.09.2018

 

Forschungsinhalt:

Bedingt durch den Klimawandel bzw. die globale Erwärmung, haben nicht nur die Ausdehnung, sondern auch das Volumen und die Dicke des Eises in der Arktis stark abgenommen. Diese Entwicklung begünstigt die Nutzung der nördlichen Seewege, - Nordwestpassage und Nordostpassage (Northern Sea Route) - als kürzester Verbindung von Europa nach Nord-Amerika oder Asien und die Gewinnung sowie den Abtransport von Rohstoffen aus der Arktis.

Das wirtschaftliche und sichere Befahren der nördlichen Seewege, den Abtransport von Rohstoffen und die Versorgung arktischer Häfen erfordert die sehr gute Fähigkeit eines Schiffes sich in eisbedeckten Gebieten zu bewegen. Dem wird seitens der IMO Rechnung getragen, indem der Polar Code erarbeitet und noch in diesem Jahr als Richtlinie veröffentlicht wird. Es ist geplant, diesen Code als verbindliche Vorschrift einzuführen, um eine geregelte sichere Schifffahrt in polaren Gebieten zu ermöglichen. Folgende Aspekte müssen besonders berücksichtigt werden:

  • Propulsion und Propulsionsgüte des Schiffes
  • Belastung und Festigkeit des Propulsionsorgans (Propeller, Düse, POD etc.)

Die Propulsion eines Schiffes wird hauptsächlich durch den Widerstand im Eis, die installierte Leistung und die Interaktion des Propellers mit Eisschollen charakterisiert.

Letztere wird maßgeblich durch die Rumpfform des Schiffes mitbestimmt, da diese die Umströmung des Schiffes und die Zuführung von Eis zum Propeller beeinflusst. Die Propeller-Eis Interaktion, die kaum komplett zu vermeiden ist, kann zu Schäden am Propeller führen (Festigkeitsaspekt) und die Propulsionsgüte drastisch verschlechtern. Die Festigkeit des Propellers erlangt insbesondere bei Rückwärtsfahrten im Eis eine hohe Bedeutung, da sich der Propeller in unmittelbarer Nähe zum ungebrochenen Eis befindet und somit die Interaktion zwischen (großen) Eisschollen mit dem Propulsionsorgan unausweichlich ist. Die im Polar Code enthaltenen Verweise auf IACS Unified Requirements ermöglichen eine Definition von minimalen Sicherheitsanforderungen bezüglich der Dimensionierung von Propulsionskomponenten (IACS UR I3).

Um die Wirtschaftlichkeit eines Schiffes real einschätzen zu können, müssen bereits bei der Planung alle über den Lebenszyklus entstehenden Kosten angemessen bilanziert werden. Durch Einschränkung oder sogar Unterbindung von Propeller-Eis Interaktion kann eine Beschädigung, oder der Verlust von Propellerflügeln oder des gesamten Propellers verhindert werden. Der optimierte Schiffsentwurf ermöglicht weiterhin Treibstoffeinsparungen, die Reduzierung des Ausstoßes von CO2 und den Einsatz kleinerer Maschinen. Auf Grundlage der beschriebenen Gegebenheiten wird in dem geplanten Forschungsvorhaben eine ganzheitliche experimentelle sowie numerische Betrachtung des Eisbrechprozesses entlang des Schiffsrumpfes verfolgt, da eine Analyse von aus dem Zusammenhang gelösten Teilprozessen, wie Brechen, Schollentransport entlang des Rumpfes oder Propeller-Eis Interaktion immer auch Vernachlässigungen einschließt. Im Mittelpunkt des Vorhabens stehen die Erarbeitung effizienter softwarebasierter Entwurfs- und Berechnungsverfahren, die Optimierung der Schiff/Propeller/Maschinen-Wechselwirkung sowie die realistische Prognose der Schiffs- und Propellerumströmung im Eis und die damit verbunden Lasten.

MMG hat geforscht im Verbundvorhaben

propNoise

Propeller induced low and high frequency noise (Propeller induzierte tief- und höherfrequente Geräusche)

 

Förderkennzeichen: 03SX398B

Projektleiter: Dipl.-Ing. Lutz Kleinsorge

Laufzeit: 01.07.2015 – 30.06.2018

 

Forschungsinhalt:

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Validierung numerischer Methoden und Verfahren zur Prognose der Geräusche des Propellers sowohl im Bereich Flügelzahlharmonischen Schwingungen als auch im breitbandigen Frequenzbereich. Dabei liegt das Ziel besonders auf dem Aspekt der Prognose dieser Geräuschanteile. Damit kann den derzeitigen Bestrebungen begegnet werden, die vom Propeller induzierten Unterwassergeräusche zu reglementieren (IMO MEPC) und die Messung und Evaluierung zu standardisieren (ISO). Da der Nachweis innerhalb der Entwurfsphase nach derzeitiger Lage der Diskussion im Kavitationstunnel erbracht werden soll, ergibt sich der Bedarf der Standardisierung dieser Nachweisform. Dabei sind sowohl die Anteile der einzelnen zu unterscheidenden Kavitationsarten als auch die Einflüsse der Anordnung in Modellversuch und Simulation zu untersuchen.

Aufbauend darauf ergeben sich für das Projekt Aufgaben zur Verbesserung der Berechnungs- und Prognoseverfahren. Dabei steht hier die rationelle Anwendung innerhalb der üblichen Propellerentwurfsphase im Vordergrund.

MMG hat geforscht im Verbundvorhaben

Form3D

BN: TBI-V-2-049

Projektleiter: Dipl.-Ing. Fabian Thiemann

Laufzeit: 15.08.2016 – 31.03.2018

 

Forschungsinhalt:

Ziel der von der Mecklenburger Metallguss GmbH bearbeiteten Durchführbarkeitsstudie mit Unterstützung der Fraunhofer IGP war es, einen neuen Weg für die Fertigung von Schiffspropellern unter Zuhilfenahme von additiven Fertigungsverfahren aufzuzeigen. Hierbei sollten insbesondere die Grundlagen für ein Verfahren zur Herstellung von Sandgussformen mit Freiformflächen geschaffen und unter technischen sowie wirtschaftlichen Aspekten betrachtet werden. Neben dem eigentlich thematisierten Fertigungsverfahren, dem „Selektiven Binden“, wurde auch noch das FDM-Verfahren für die Herstellung großer Hilfsmodelle für die Anwendungen der MMG verfolgt.

 

Gesamtfördersumme: 81.110,00 €

MMG hat geforscht im Verbundvorhaben

INRETRO

Innovative Retrofitting (Numerische Untersuchung des zustrombedingten Propellerwirkungsgradanteils)

 

Förderkennzeichen: 03SX394B

Projektleiter: Dipl.-Ing. Tom Gödicke

Laufzeit: 01.07.2015 – 30.09.2017

 

Forschungsinhalt:

Ziel des Vorhabens ist es eine Methode zu entwickeln, welche die üblicherweise durchgeführten Modellversuche zur Bestimmung eines Propulsionsgütegrades mittels numerischen Simulationen unterstützt, um eine zuverlässige Prognose für den Leistungsbedarf eines aktuellen Propellerentwurfs gewährleisten zu können.

Die Bestimmung des Leistungsbedarfes eines seegängigen Schiffes durch Modellversuche steht vor folgenden aktuellen Problemen: Sinkende Schiffsgeschwindigkeiten führen zu geringeren benötigten Antriebsleistungen, sowie an diese Anforderungen angepasste Propellergeometrien. Diese unterscheiden sich von bekannten, herkömmlichen Blattgeometrien unter anderem in geringeren Flächenverhältnissen, d.h. schlankeren Propellerflügeln. Neu gebaute und geplante Schiffe zeigen zudem einen steigenden Trend bezüglich der Schiffsgröße, was für die Realisierung von Modellversuchen ebenso steigende Maßstabsfaktoren bedeutet, da den Versuchsanlagen größentechnische Grenzen gesetzt sind. Die aufgeführten Faktoren führen hydrodynamisch zu immer kleineren und vor allem unterkritischen Reynoldszahlen, welche sich um Größenordnungen von den Verhältnissen am real großen Schiff unterscheiden.

Einige dieser Probleme können bei der Durchführung numerischer Simulationen der Versuche umgangen und bezüglich ihrer Auswirkung auf eine Leistungsprognose untersucht werden. Aus diesem Grund sollen numerische Berechnungen in die Versuchsauswertung eingebunden werden, um eine genauere Vorhersage der hydrodynamischen Eigenschaften des Propellers gewährleisten zu können. Der Schwerpunkt für MMG als Propellerhersteller ist die Weiterentwicklung und Validierung seiner Entwurfsmethoden. Zur Berechnung und Erfassung der Effekte von der Rumpf-Propeller Interaktion stellen RANSE CFD Methoden das Mittel der Wahl dar.

Die geschilderten Ungewissheiten im traditionellen Modellversuch betreffen vor allem den Propulsionsversuch, sodass die numerischen Untersuchungen vorrangig der Durchführung eines numerischen Propulsionsversuchs gelten. Zur Untersuchung und Separierung des Einflusses der Propelleranströmung im Hinblick auf ηR sollen im Verlauf verschiedene numerische Versuchsaufbauten simuliert werden, welche von stark vereinfachten bis hin zu komplexen realen Situationen reichen.

MMG hat geforscht im Verbundvorhaben

noiseLES

Entwicklung eines hybriden Verfahrens zur Berechnung der Schallabstrahlung von Schiffspropellern

 

Förderkennzeichen: 03SX377D

Projektleiter: Dipl.-Ing. Lutz Kleinsorge

Laufzeit: 01.06.2014 – 31.08.2017

MMG hat geforscht im Verbundvorhaben

BossCEff

Förderkennzeichen:

Projektleiter: Dr.-Ing. Lars Greitsch

Laufzeit: