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Entwicklung eines Leck-Warn-Systems fuer Unterwasser-Oel-Pipelines

Im Bereich der Off-Shore-Technik und der Oelfoerderung in Meeren werden flexible Unterwasser-Oel-Pipelines eingesetzt. Diese Unterwasser-Oel-Pipelines bestehen zum Teil aus Hochdruckgummischlaeuchen bis zu 600 mm Durchmesser, die in Teilstuecken bis zu 15 m Laenge aneinandergeflanscht sind. Eine wichtige Aufgabe im Umweltschutz ist die Fruehwarnung vor eintretenden Lecks an diesen Unterwasser-Oel-Pipelines aus Gummi, um Meerwasserverschmutzungen durch austretendes Oel und wirtschaftliche Verluste durch Oel- und Pipelineausfall zu verhindern. Im Rahmen dieser Problemstellung hat das Forschungsvorhaben folgende Teilaufgaben zu loesen: Entwicklung von geeigneten Lecksensoren und deren Integration in die Wandungen der Gummipipelines, Verarbeitung der Sensorenwarnsignale durch eine ebenfalls in die Pipelinestuecke integrierte elektronische Logikschaltung, drahtlose Uebertragung der Leck-Warn-Signale aus der elektronischen Logik der Pipelinestuecke an die Wasseroberflaeche zu einer Bojenstation, autonome Langzeitversorgung der Pipelineelektronik, Uebertragung der Leck-Warn-Systeme von der Bojenstation an eine Kuestenkontrollstation, rechnergesteuerte Decodierung der Warnsignale in der Kuestenstation zur Erkennung der genauen Position (Pipelinestueck) des zu erwartenden Lecks, automatische selbstaendige Ueberwachung des Systems auf Funktionssicherheit, automatische Alarmanlage bei zu erwartendem Leck oder Funktionsausfall des Systems.

Entwicklung einer schiffsgefuehrten kombinierten Video-Monitoring Einheit mit Messdateneinblendung fuer den marinen Kuestenbereich (ALDEBARAN)

Auswirkung von Druck und Druckfall auf den Menschen

Die moderne Meerestechnik erschliesst in immer groesseren Tiefen neue Arbeitsgebiete. Zur Zeit wird Erdoel aus etwa 200 m gewonnen, und es sind technische Geraete zum Abbau anderer Rohstoffe aus diesen Tiefen entwickelt worden. Fuer die technische Erschliessung ist der Einsatz des Menschen im freien Wasser unerlaesslich. Das Ziel der Untersuchungen ist, den Aufenthalt im hohen Ueberdruck abzusichern, Gesundheitsschaeden auszuschliessen und wirtschaftliche Tauchgaenge zu entwickeln. Dabei steht zur Zeit die Entwicklung von Dekompressionstabellen fuer groessere Tiefen im Vordergrund. Fuer den Bereich 50-150 m sind Tabellen, die kuerzere Dekompressionszeiten als bisher aufweisen, erarbeitet. Die Untersuchungen sollen bis 250 m Wassertiefe ausgedehnt werden.

Mit Sensoren für eine saubere Fahrweise

Die Motoren von Binnenschiffen gelten allgemein als ineffizient und dreckig - ihr Schadstoffausstoß gilt immer noch als zu hoch. Aber ist diese pauschale Aussage richtig? Die Ladungsmenge auf einem einzelnen Binnenschiff übertrifft diejenige von LKW und Bahn um ein Vielfaches, wodurch der Transport im Allgemeinen sehr effizient ist. Trotzdem ist der Schadstoffausstoß verhältnismäßig hoch, weshalb die Europäische Union die Grenzwerte für ausgestoßene Schadstoffe auch für die Binnenschifffahrt verschärfen wird. Im Rahmen des europäischen Forschungs- und Innovationsprogramms HORIZON2020 beteiligt sich die BAW am Vorhaben PROMINENT (promoting innovation in the inland waterways transport sector; http://www.prominent-iwt.eu/). Das Vorhaben hat zum Ziel, den Treibstoffbedarf und die Luftschadstoffemissionen der Binnenschiffe durch technische Maßnahmen und energieeffiziente Navigation zu reduzieren. Mit der Entwicklung eines Assistenzsystems erhält ein Schiffsführer Hinweise, wie er seinen Zielhafen treibstoffsparend und termingerecht erreichen kann. Dafür werden neben Motor- und Verbrauchsdaten von Schiffen auch Informationen zur Wassertiefe, Strömungsgeschwindigkeit und Wasserspiegellage für den zu befahrenden Flussabschnitt benötigt. Da präzise Peildaten und mehrdimensionale numerische Modelle nicht flächendeckend für alle Wasserstraßen innerhalb der EU verfügbar sind, rüstet die BAW Binnenschiffe mit Messgeräten zur Erfassung von Sohlenhöhen und Strömungsgeschwindigkeiten aus. Dabei werden gleichermaßen die Machbarkeit und der Aufwand für die Installation und den Betrieb der Sensorik bewertet. Die Reederei Deymann Management GmbH und Co. KG mit Sitz in Haren (Ems) unterstützt das Vorhaben, indem sie die Installation der Sensoren auf dem Großmotorgüterschiff (GMS) MONIKA DEYMANN gestattet. Das Schiff wurde im Juli 2016 in den Dienst gestellt. Die BAW hat in der Bauphase den Einbau und die Verkabelung der geplanten Sensoren mit der Reederei sowie der ausführenden Werft abgestimmt und durchgeführt. Das 135 m lange und 14,2 m breite GMS verkehrt derzeit im Liniendienst zwischen Antwerpen und Mainz. Es fährt in der Regel mit drei Lagen Containern, woraus ein mittlerer Tiefgang zwischen 1,8 m und 2,5 m resultiert. Für einen Umlauf Antwerpen - Mainz - Antwerpen werden sieben bis acht Tage benötigt, sodass das Schiff den Mittelrhein rund zweimal pro Woche passiert. Eine besondere Herausforderung ist es, von einem Binnenschiff aus die Strömungsgeschwindigkeiten im laufenden Schiffsbetrieb zu erfassen, da die Strömung im nahen Umfeld des Schiffes durch das Rückströmungsfeld gestört wird. Dessen Größe und Ausdehnung hängt insbesondere vom Gewässerquerschnitt und der Schiffsgeschwindigkeit gegenüber Wasser ab. Bei geringen Wassertiefen kann daher die Geschwindigkeit nicht vertikal unter einem Binnenschiff gemessen werden, wie es bei Messschiffen sonst üblich ist. (Text gekürzt)

Neue robotische Handhabungstechniken und KI-Algorithmen zur präzisen Handhabung von Objekten im Meer am Beispiel von Munitionsaltlasten

Biokraftstoff-Potentiale in der Schifffahrt

Biokraftstoffe können eine Möglichkeit sein, die Kohlenstoffintensität des Schiffsverkehrs zu verringern und zugleich die Auswirkungen der durch Schifffahrt verursachten Emissionen zu mildern. Im Auftrag der Europäischen Agentur für die Sicherheit des Seeverkehrs hat Ecofys untersucht, inwieweit Biokraftstoffe fossile Kraftstoffe in der Schifffahrt ersetzen können. Die technischen, wirtschaftlichen, organisatorischen und die Nachhaltigkeitsaspekte einer Einführung von Biokraftstoffen wurden durch theoretische Forschung einerseits und Interviews mit Marktakteuren andererseits untersucht. Die Studie belegt, dass Biokraftstoffe in der Lage wären, die Schifffahrtsindustrie kohlenstoffneutral zu halten und luft- und wasserschädliche Emissionen zu verhindern. Die größten Hindernisse für die Nutzung von Biokraftstoffen im Schiffsverkehr liegen dabei entgegen ursprünglicher Annahmen nicht im technischen Bereich, sondern vielmehr in politischen und organisatorischen Fragestellungen. Basierend auf diesem Bericht veröffentlichte Ecofys auch einen Artikel zum Potential von Biokraftstoffen in der Schifffahrt in dem Magazin Biofuels International. Auch diesen Artikel können Sie hier herunterladen. Mehr über Biofuels International erfahren Sie auf: http://www.biofuels-news.com/.

Großmotoren hoher Leistungsdichte für den Wasserstoffbetrieb

Mobile Sauerstoffanreicherungsanlage

Zweck und Ziel: Da nach dem Saarausbau im unteren Saarabschnitt in den langen Stauhaltungen Mettlach und Serrig die oertliche Verteilung der Sauerstoffmangelsituation stark wechseln wird, ging man bei der Planung davon aus, fuer einen sog Feuerwehreinsatz fuer diese Streckenabschnitte eine mobile Sauerstoffanreicherungsanlage zu bauen. Ausfuehrung: 1. Entwurf einer mobilen Sauerstoffanreicherungsanlage; 2. Modelluntersuchungen mit einem Sauerstoffeintragssystem; 3. Mitarbeit bei der Planungs- und Baudurchfuehrung; 4. Erprobung der Stationaeren Sauerstoffanreicherungsanlage und Verbesserung technischer Details. Ergebnisse: Im Mai 1985 wurde der WSD Suedwest und den beteiligten Laenderbehoerden der Entwurf einer mobilen Sauerstoffanreicherungsanlage vorgestellt. Die Zugabe von reinem Sauerstoffgas soll durch einen am Heck eines Schiffes befindlichen Tandemdiffusor erfolgen. Fuer die Funktion des Tandemdiffusors waren ausfuehrliche Grundlagenuntersuchungen erforderlich, ueber die im Jahresbericht 1985 Teil II berichtet wurde. Nach den Vorgaben von Schiffstechnik, Sicherheitsvorschriften und Modelluntersuchungen wurde die mobile Sauerstoffanreicherungsanlage 'Oxygenia' gebaut und im Fruehjahr 1988 in Betrieb genommen. Die Erprobung der Oxygenia bei den ersten Einsatzfahrten zeigte sich positiv. Es sind noch weitere Untersuchungen erforderlich um einzelne technische Details zu verbessern.

Machbarkeitsstudie 'Klimaregion fränkisches Seenland'

Studie zur möglichen Realisierung eines klimaschonenden Elektroantriebs für ein Fahrgastschiff aus 100 Prozent erneuerbaren Energien und unter Einsatz eines Energiespeichers am Altmühlsee.

Eine neue Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht durch anthropogene kurzlebige Halogenverbindungen

Die stratosphärische Ozonschicht bietet der Erde einen wirkungsvollen Schutzschild gegen den ultravioletten, schädigenden Anteil der solaren Strahlung. Der anthropogene Ozonabbau, verursacht durch Emissionen von langlebigen Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKWs), war eines der größten Umweltprobleme der letzten Jahrzehnte. Emissionen von FCKWs wurden infolge des Montrealer Abkommens von 1987 stark reduziert und eine langsame Erholung der Ozonschicht wird im Laufe der nächsten Jahrzehnte erwartet. Im Gegensatz dazu werden die Emissionen von sehr kurzlebigen Halogenverbindungen (Very Short-Lived Halocarbons, VSLH), welche auch stratosphärisches Ozon zerstören, aufgrund von neuen Technologien ansteigen. Chemische Oxidationsprozesse in der marinen Umwelt, insbesondere die neuartigen Behandlungsverfahren von Ballastwasser, und anwachsende tropische Makroalgenkulturen beeinflussen biogeochemische Kreisläufe und können zu einem starken Anstieg der VSLH Produktion und Emission führen. Zusätzlich zu ihrem schädlichen Effekt auf die Ozonschicht, beeinflussen VSLH den atmosphärischen Strahlungsantrieb und das Vermögen der Atmosphäre viele natürliche und anthropogene Spurenstoffe zu entfernen (atmosphärische Oxidationspotential). Momentan ist nur sehr wenig über die zukünftig zu erwartenden anthropogenen VSLH Emissionen aus dem Ozean sowie ihre bedrohliche Wirkung auf die atmosphärische Chemie bekannt und fundierte wissenschaftliche Untersuchungen sind dringend erforderlich. Das Ziel dieses Antrages ist es, momentane und zukünftige Emissionen anthropogener VSLH und ihren Einfluss auf atmosphärische Zusammensetzung und Chemie zu quantifizieren. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung einer möglichen neuen Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht. In einem ersten Schritt werden globale Karten der ozeanischen Emissionen von anthropogenen VSLH erstellt. Im zweiten Schritt wird, basierend auf atmosphärischer Chemie-Transport Modellierung, die Entwicklung der anthropogenen VSLH in der Atmosphäre quantifiziert. Zu diesem Zweck werden Küsten-auflösende Modellsysteme entwickelt, welche später dazu beitragen Parametrisierungen anthropogener VSLH Prozesse für globale Klima-Chemie Modelle zu erstellen. In einem dritten Schritt wird der globale Einfluss der anthropogenen VSLH auf Ozonabbau, Strahlungsantrieb und atmosphärisches Oxidationspotential bestimmt und mögliche Rückkopplungsmechanismen werden identifiziert. Der interdisziplinäre Forschungsplan umfasst die Synthese existierender Daten, Messungen, sowie Ozean-Zirkulation-, Biogeochemie- und atmosphärische Klima-Chemie Modellierung. Das Forschungsvorhaben wird die Frage beantworten, ob anthropogene Aktivitäten in der marinen Umwelt eine Bedrohung für die stratosphärische Ozonschicht darstellen. Solch eine Risikoabschätzung ist von großer gesellschaftlicher Bedeutung und liefert entscheidende Information für politische Entscheidungsträger bezüglich der Planung zukünftiger menschlicher Aktivitäten.

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