Buffl
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Knueppel

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LD
by Luca D.

Welche 5 Grundanforderungen im Design und in der konstruktion werden an den Yachtrumpf gestellt?

  1. Dichtigkeit

  2. Ausreichend Festigkeit

  3. Ausreichend Steifigkeit

  4. Kein Verbauen der Inneneinrichtung

  5. Gringe Masse


Welche Funktionen muss die Rumpfstruktur erfüllen?

  1. Auftrieb erzeugen, wasserdicht sein

  2. Kräfte aufnehmen, weiterleiten/verteilen

  3. Verformungen begrenzen -> Global, Lokal

  4. Inneneinrichtung aufnehmen: -> oder besser Inneneinrichtung trägt mit

  5. Form geben beim Bau -> strömungsgünstig, optisch ansprechend


Welche belastungen wirken auf den Rumpf einer Yacht ein?

Ordnen Sie diese nach Globalen und Lokalen Lasten.

Global:

Hydrostatischer Druck

Hydrodynamischer Druck

Riggkräfte

Kielkräfte


Lokal:

Lokaler hydrodynamischer Druck

Ruderkräfte

Kollision mit Treibgut

Grundberührung

Anlegen, Hafenanlagen

Kranen, Transport, Lagerung

Nennen Sie 5 Aspekte eines Rumpfes, die kritischen Einfluss auf die globale Biegung haben.

  1. Lange schlanke Hochgeschwindigkeitsrümpfe

  2. über 15-20m Länge

  3. Rümpfe mit geringem Freibord, z.B. OPEN 60

  4. Dünnewandige Sandwich Strukturen

  5. Decks mit großen Öffnungen

  6. Decks mit mehreren Luken querschiffs

  7. Decks mit großen Cockpits


Welche beiden Aspekte außerhalb der Norm müssen bei der Konstruktion von Yachtrümpfen berücksichtigt werden?

  1. Impact-Belastungen

    1. Decks -> Winschkurbeln, Spinnakerbaum

    2. Rumpf -> Schwimmende Objekte im Wasser

  2. Ortliche Festigkeit nötig:

    1. Mindestdicke (Sandwichdeckschicht 2-3mm)

    2. Mindestmasse/Fläche (Flächengewicht)

  3. Ziel:

    1. Oberflächenschaden begrenzen

    2. Wassereinbruch verhindern


In welcher überschlägigen Größenordung sind die Kräfte durch das Rigg auf den Rumpf einer Segelyacht?

  1. Stauchkraft Mastfuß:

    bis 2x Verdrängung

  2. Wanden Bb bzw Stb:

    1x Verdrängung

  3. Fallen:

    0,15 x Verdrängung

  4. vertikal, zusammen:

    0,85 x Verdrängung


Welche Belastungen wirken auf den Kiel einer Segelyacht?

  1. Eigengewicht besonders bei Schräglage

  2. hydrodynamisch bei Anströmung

  3. Grundberührung bei Fahrt über Grund

  4. Trägheitskräfte im Seegang

  5. an Land und bei Transport


An welchen Stellen sind bei Grundberührung einer Segelyacht die größten Schäden zu erwarten und warum?

Zeichen Sie die auftretenden Kräfte, deren Angriffspunkte und die maximal beanspruchten Stellen ein.

  1. Hintere Kielbolzen

  2. Scherkräfte

  3. Zugkräfte


Weisen Sie den folgenden Materialgruppen die für die Dimensionierung wichtigste Spannung zu:

Alle Werkstoffe, Faserverbundwerkstoffe, Holz, Stahl. Aluminium

Streckgrenze R_e -> Stahl

Spannung bei 0,2% Dehnung Rp 0,2 -> Aluminium

Proportionalitätsgrenze oP -> Faserverbundw., Holz


Nennen Sie 5 Anforderungen, die an Werkstoffe zur Rumpfkonstuktion gestellt werden.


  1. Hohe Festigkeit bei gerinder Dichte

  2. Hohe Steifigkeit bei geringer Dichte

  3. Kollisions unempfindlich (Treibgut)

    1. Energieaufnahme vor Bruch

  4. Wärme isolierend

    1. für Winter und Sommer

  5. Nachhaltigkeit

  6. Schall dämmend

  7. Schwer entflammbar, nicht brennend

  8. korrosions- und verrottungsfest

  9. pflegeleicht (Schutz vor Umwelteinflüssen)

  10. Kein/wenig Wasser aufnehmend

  11. geringe Material- und Verarbeitungskosten


Nennen Sie je 2 Probleme, die in folgenden Werkstoffgruppen beim Bau und Betrieb von Yachtrümpfen auftreten können.

  1. Holz

    Trockenfäule

    Wasserabsorption

  2. Metall

    Elektrolyse

    Wärmeleitung

  3. Faserverbund

    Osmose

    Schwirigkeiten bei der Schadensdetektion

  4. Recycling & Umweltbedenken


Welche Langzeitsgesichtspunkte sind bei dem Einsatz von Stahl und Faserverbundkunststoffen zu beachten?

  1. Stahl:

    • Kann korrodieren und Dicke verlieren

    • Mechanische Eigenschaften bleiben


  2. FVK

    • Wasseraufnahme möglich, reduziert mechanische Eigenschaften, Risse und Hohlstellen

    • Faser - Matrix Verbund lösst sich

    • Deckschichten lösen sich vom Kern


Welche Vorteile haben Hölzer gegenüber metallischen Werkstoffen?

  • Flexibel

  • geringe Dichte

  • Dauerhaft, wenn konserviert

  • hält Schrauben, Nägel

  • leichter zu bearbeiten

  • Wärme isolierend

  • Schall isolierend

  • Strom isolierend


Wie ändern sich die mechanischen Eigenschaften Festigkeit und E-modul mit dem Wassergehalt in Holz?

1 % weniger Wassergehalt bedeutet:

  • Druck in Faserrichtung:

    • 5% höhere Propottionalitätsgranze

    • 6% höhere Bruchfestigkeit

  • Biegung:

    • 5% höhere Proportionalitätsgrenze

    • 4% höhere Bruchfestigkeit

    • 2% höherer E-Modul

  • Im Bereich von 5-25% Wassergehalt


Wie ist eine Sperrholzplatte aufgebaut und welche Eigenschaften hat Sperrholz gegenüber Massivholz?

  • Funiere abwechseld mit 90grad versetzter Faserrichtung

  • ungerade Anzahl der Duniere

    • damit Aussenschichten parallel sind

  • symetrischer Schichtaufbau

    • um Mittellage herum

  • je mehr Schichten desto

    • schwerer - Dichte des Klebstoffes ist größer als Dichte von Holz

    • gleichmäßiger die Eigenschaften parallel und quer zur Faserrichtung der Außenschichten


Welche Fehler können bei Sperrholzplatten vorliegen?

  • nicht verleimte Funiere

  • Überlappungen

  • offene Kanäle

  • lose Stellen von Auslöchern

  • Astlöcher im Deckfunier

  • Risse in Funieren

  • Holzverfärbung


Welche vorteile haben metallische Werkstoffe gegenüber holz?

  • Duktil

  • Hohe Festigkeit und Steifigkeit

  • Zweidimensional krümmbar

  • Isotrop


Welche Vorteile haben matallische Werkstoffe gegenüber Faserverbundwerkstoffen?

  • Duktil

  • Schädigung besser sichtbar

  • einfache Reparatur


Was bedeuten die einzelnen Ziffern in der Bezeichnung des folgenden Edelstahls X5CrNiMo 17-12-2

Kohlenstoff 0,05%

Chrom 17%

Nikel 12%

Molybdän 2%


ohne zahl bedeutet weniger als 1 %

Aluminium Werksoff Serie

5000:

Schiffbau, Bleche, Magnesium, mögliches additiv: Mangan, Chrom, wärmebehandelbar Nein, Zugfestigkeit 100-400 N/mm**2, Seewasser ja


6000:

Schiffbau Profiel, Legierung: Magnesium, Selizium, Additive: Mangan, Chrom, wärmebehandelbar JA Zugfestigkeit 150- 319, Korrosionsbeständigkeit Seewasser JA


7000:

Flugzeugbau, Zink, Magnesium, Kupfer, wärmebehandelbar JA, Zugfestigkeit 320-600, Seewasser Nein

Welche Vorteile hat der Werkstoff Aluminium gegenüber Stahl für einen Yachtrumpf?

Vorteile:

  • geringe Dichte

  • leichter zu bearbeiten, zu verformen

  • kein Rost

  • keine Funken

  • nicht magnetisch

  • bedingt größere Energieaufnahme

  • weniger epfindlich bei Kerbwirkung

  • höherer Schrottwert

  • hoher Wiederverkaufswert

  • Stahl erst bei Rumpflänge ab ca. 20m sinnvoll


Nennen SIe sechs Korrosionsarten

allgemeiner Abtrag

galvanische, elektrolytische Korrosion

Lochfraß, Spaltkorrosion

Schweisskorrosion

selektive Korrosion

Ermüdungs korrosion


Was sind die notwendigen Voraussetzungen für eine galvanische Korrosion und was dient der Prävention?

  • Eletrochemische Reaktion zwischen unterschiedlichen Metallen

  • Tritt auf bei Kontakt ungleicher Metalle im Elektrolyt (Meerwasser)

  • Anodenmetall (unedler) gibt Elektronen an Kathodenmetall (edler) ab und Korridiert


Wie unterscheidet sich die eltrolztische Korrosion von der galvanischen?

äussere Spannungsquelle (Akku, Landanschluss)

gleiche Metalle möglich

Was bedeutet die Abkürzung PREN und wie hoch sollte der Wert sein, damit Edelstahl im Seewasser als korrosionsbeständig gilt?

= Pitting Resitance Eqivalent Number ? Wirksumme


PREN = %Cr = 3,3 % Mo + 6 %N


Welkche Vorteile haben Faserverbundwerkstoffe gegenüber metallischen Werkstoffen?

  • Isolierend

  • Gutes Verhältnis von Festeigkeit/Steifigkeit zu Dichte

  • Keine Korrosion

  • Anpassbare Materialeigenschaften durch anisotropes Materialverhalten


Welche Vorteile haben Faserverbundwerstoffe gegenüber Holz?

  • Keine Verrottung

  • Hohe Steifigkeit

  • Hohe Festigkeiten

  • Frei formbar


Von welchen Faktoren hängen die individuellen Fasereigenschaften ab?

  • Werkstoff (Glas, Amarid, Kohle, andere)

  • Durchmesser

  • Orientierung

  • Kerbfreiheit

  • Eigenspannungen


Wie beeinflusst die Faserdicke die Materialeigenschaften der Faser und warum?

  • Je dünner die Faser, desto höher die Materialeigenschaften

  • Die Wahrscheinlichkeit von Fehlstellen sinkt


Welche Forderungen müssen nach dem Verstärkungsprinzip für Kombinationen aus Fasern und Matrix erfüllt werden?

Erklären sie diese kurz.

  1. Efaser > E_matrix -> Faser tragen Hauptteil der äußeren Belastungen

  2. Rfaser > R_Matix -> Faser haben höhere Bruchfestigkeit

  3. ematrix > e_faser


Warum werden bei Kombination von Glasfasern mit Polyersterharzen die Fasereigenschaften nicht vollständig ausgenutzt?

ef = 4 % e_m = 2,1 % Dehnung und damit Festigkeit der Faser kann nicht ausgenutzt werden

Was ist Osmose und welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit sie entstehen kann?

Transport von Wasser in Zwischenräume im Laminat aufgrund des Osmotischen Drucks (ausgleich von Chemischen Konzentrationen zwischen 2 Stoffen)

Was ist eine Sandwichbauweise? Positiven Negativen Eigenschaften genenüber Massivbau

  • 2 Faserverbund Deckschichten um einen leichten biegesteifen Kern herum

  • Deckschichten nehmen Zug und Druckspannungen auf, der Kern die Schubspannungen und sorgt für einen gr. Randfaserabstand

  • POSTIV

    • Deutlich erhöhte Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit

    • Gleichbleibende Zugfestigkeit und Zugsteifigkeit

  • NEGATIV

  • Flächengewicht steigt

  • neue Ausknickmoden


Versagungsform Sandwich


Versagen bei Stauchung

  • Globales Ausknicken

  • Scherquetschung

    • Kern versagt auf Schubbelastung

  • Auffalten

    • Deckschichten Lösen sich vom Kern

    • Kern reisst auf

  • Eindrücken

    • Kern wird zusammen gedrückt

  • Kräuseln

    • Deckschichten knicken aus


Welche sechs grundsätzlichen Prozesschritte druchläuft jedes Fertigungsverfahren zur Herstellung eine Yachtrumpfes aus FVW

  1. Faserablage

    1. Laminatplan

  2. Imprägnieren mit Harz

  3. Konsoldieren

    1. Entfernen von überschüssigen Harz, Luft und Lössungsmitteln

  4. Härten

  5. Enformen

  6. Abschlussarbeiten

    1. Besäumen etc


Was sind Ziele bei der Laminatherstellung?

  • Hoher Faseranteil

    • Hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit

    • bei gerinder Masse

  • Repoduzierbarkeit

    • geringe Bandbreite

  • wenig Aufwand, schnell

  • geringe Kosten

    • Material, Lohnstunden, Maschinen


Listen Sie drei verschiedene Herstellungsmöglichkeiten für Rumpflaminate und ordnen sie diese nach Ihrem Faservolumenanteil.

Handauflegeverfahren (40%)

Infusionsverfahren (50-60%)

Prepreg Verfahren (> 60%)

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Luca D.

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