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Dieses Lehrbuch stellt in prägnanter und verständlicher Form alle wesentlichen Aspekte dar, die zum Betrieb eines Schiffes gehören. Dazu gehören Grundlagen der Schwimmfähigkeit und Antriebstechnik, Schiffssicherheit, Arbeitssicherheit und Umweltschutz an Bord sowie wichtige Hilfseinrichtungen. Anhand zahlreicher Beispiele werden diese Aspekte genauer erklärt. Das Buch wendet sich an Schiffstechniker*innen im Studium, an Bord und in Reedereien als auch an Konstruierende in der Werft. Die aktuelle Auflage wurde u. a. in Bezug auf die "Rechtlichen Grundlagen" überarbeitet und aktualisiert sowie um das Kapitel "Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung" ergänzt. (Verlagstext)

 

INHALT:

 

1 Physikalische Grundlagen 1 1.1 Mechanik 2 1.1.1 Statik 3 1.1.2 Dynamik 33 1.1.3 Mechanische Arbeit und Leistung 51 1.1.4 Energie 52 1.1.5 Impuls 56 1.1.6 Festigkeitslehre57 1.2 Schwingungen und Wellen64 1.2.1 Schwingungen64 1.2.2 Wellen 72 1.3 Hydrostatik 76 1.3.1 Verbundene Gefäße 77 1.3.2 Druck in Flüssigkeiten 78 1.4 Gase 81 1.4.1 Das Gesetz von Gay-Lussac 81 1.4.2 Das ideale Gasgesetz 83 1.4.3 Das Boyle-Mariottesche Gesetz84 1.5 Wärmelehre 85 1.5.1 Temperatur 85 1.5.2 Ausdehnung von Festkörpern und Flüssigkeiten 88 1.5.3 Wärmeenergie und Wärmemenge 92 1.6 Strömungslehre 95 1.6.1 Reibungsfreie Strömung 95 1.6.2 Innere Reibung in Strömungen98 1.6.3 Strömungswiderstand 100 1.6.4 Reynoldssches Ähnlichkeitsgesetz, Froude-Zahl 100 1.7 Optik 102 1.7.1 Refexionen 102 1.7.2 Lichtbrechung103 XII Inhaltsverzeichnis 1.7.3 Linsen 105 1.8 Elektrizitätslehre 109 1.8.1 Stromkreis 109 1.8.2 Elektrischer Strom, elektrische Ladung 110 1.8.3 Spannung, elektrische Leistung110 1.8.4 Elektrischer Widerstand 114 1.8.5 Widerstände beim Wechselstrom115 1.9 Messunsicherheiten und Fehlerrechnung118 Literatur123 2 Tätigkeitsbild des Schiffsbetriebstechnikers 125 2.1 Arten der Befähigungszeugnisse für den schiffstechnischen Dienst 125 Literatur129 3 Regelwerke 131 3.1 Gesetzes- und Normenhierarchie 131 3.2 Völkerrechtliche Regelungen 133 3.2.1 SOLAS 133 3.2.2 MARPOL 134 3.2.3 Kollisionsverhütungsregeln 134 3.3 Vorschriften der Europäischen Union 135 3.4 Deutsche Gesetze und Verordnungen 136 3.5 Bauvorschriften der Klassifkationsgesellschaften 137 3.6 Technische Normen 137 Literatur138 4 Schiffskörper, Tauwerk, Aufbauten, Ankergeschirr, Korrosionsschutz und Decksbeläge 139 4.1 Schiffsrumpf 140 4.1.1 Schwimmfähigkeit und Stabilität140 4.1.2 Wichtige Bezeichnungen und Hauptabmessungen 144 4.2 Aufbauten, Deckshäuser, Schornstein 147 4.3 Nicht integrierte Fundamente 149 4.3.1 Exkurs zum Thema Schwingungen 151 4.4 Ankergeschirr, Leinen und Tauwerk 157 4.4.1 Ankergeschirr 158 4.4.2 Auslegung bzwDimensionierung von Anker und Kette 161 4.4.3 Leinen und Tauwerk 164 4.4.4 Poller 173 4.5 Leitern, Treppen, Reling 175 4.5.1 Leitern 175 4.5.2 Steigleitern 178 4.5.3 Treppen 178 4.5.4 Reling 185 Inhaltsverzeichnis XIII 4.6 Korrosionsschutz und Decksbeläge/Fußböden 190 4.6.1 Korrosionsschutz190 4.6.2 Decksbeläge/Fußböden 199 Literatur204 5 Antriebsanlagen 207 5.1 Einführung 207 5.2 Schiffswiderstand 207 5.2.1 Volkswirtschaftliche Aspekte der Schifffahrt 208 5.2.2 Vorbilder aus der Natur 209 5.2.3 Strömungsmechanische Betrachtungen am Schiffsrumpf 210 5.2.4 Die Auswirkungen des Wulstbugs auf den Schleppwiderstand 216 5.2.5 Erforderliche Antriebsleistung218 5.2.6 Zusammenfassung 219 5.3 Leistungserzeugung 221 5.3.1 Verbrennungsmotoren 232 5.3.2 Gasmotoren 250 5.3.3 Turbinen 251 5.3.4 Elektroantrieb 264 5.3.5 Brennstoffzellenantrieb 275 5.3.6 Segelantrieb 282 5.4 Leistungsübertragung 289 5.4.1 Direktantrieb 290 5.4.2 Propeller 291 5.4.3 Antriebswellenanlage 304 5.4.4 Stevenrohrabdichtung 331 Literatur340 6 Schiffsbetriebsanlagen/Hilfssysteme 345 6.1 Ruderanlage 345 6.1.1 Größe der Ruderfäche [61] 346 6.1.2 Berechnung der Ruderkraft und des Rudermoments 347 6.1.3 Kortdüse 351 6.2 Stabilisierungssysteme 353 6.2.1 Einleitung 353 6.2.2 Schlingerkiele 353 6.2.3 Flossenstabilisatoren 354 6.2.4 Rolldämpfungstanks 354 6.3 Krängungsausgleich und Ballastwassersysteme 356 6.4 Pumpen, Rohrleitungen und Armaturen 357 6.4.1 Pumpen 357 6.4.2 Rohrleitungen und Armaturen369 XIV Inhaltsverzeichnis 6.5 Wärmeübertrager 385 6.5.1 Einführung 385 6.5.2 Arten von Wärmeübertragern 387 6.5.3 Bauweise von Wärmeübertragern 389 6.5.4 Kennzahlen von Wärmetauschern 390 6.6 Kälte-, Lüftungs- und Klimatechnik, Heizungsanlagen 397 6.6.1 Kältetechnik 397 6.6.2 Lüftungs- und Klimatechnik 404 6.6.3 Heizungsanlagen418 6.7 Frisch- und Trinkwassererzeugung 429 6.7.1 Einführung 429 6.7.2 Frischwassererzeugung durch Verdampfung 430 6.7.3 Frischwassererzeugung durch Umkehrosmose 433 6.7.4 Trinkwasseraufbereitung 435 6.7.5 Trink- und Warmwassersystem436 6.7.6 Bunkern von Trinkwasser 436 6.8 Umschlaganlagen 438 6.8.1 Bordkräne 438 6.8.2 Umschlag von Schüttgütern 453 6.8.3 Fahrzeugrampe an Fährschiffen458 6.8.4 Tankschiffe 459 6.8.5 RAS-Einrichtung463 6.8.6 Passagierschiffe: Gangway/Stelling 469 Literatur470 7 Bordstromversorgung und elektrische Schaltungsbeispiele 473 7.1 Einführung 473 7.2 Bordseitige Stromerzeugung 474 7.2.1 Generatoren 476 7.3 Landstromversorgung [3, S105 ff.] 477 7.3.1 Hintergründe 477 7.3.2 Technik der Landstromversorgung 477 7.4 Das Bordnetz 478 7.5 Elektrische Schaltungsbeispiele 483 7.5.1 Ausschaltung 483 7.5.2 Wechselschaltung484 7.5.3 Bewegungsmelder 485 7.6 Elektronische Schaltungen486 Literatur488 8 Arbeitsschutz und Schiffssicherheit, Brandschutz 491 8.1 Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit, Schiffssicherheit 492 8.1.1 SOLAS 495 Inhaltsverzeichnis XV 8.2 Brandschutz [8] 501 8.2.1 Einleitung 501 8.2.2 Einführung in die Brandlehre [18] 503 8.2.3 Baulicher Brandschutz, Anforderungen an Bauteile und Materialien [15, S20 f.] 509 8.2.4 Branderkennung und Alarmierung 515 8.2.5 Feuerlöscheinrichtungen und –anlagen 516 8.2.6 Brandbekämpfung durch Feuerlöschtrupps 521 8.3 Sicherheitskennzeichnung am Arbeitsplatz; Schiffssicherheits Leitsystem 526 8.3.1 Sicherheitskennzeichnung am Arbeitsplatz 526 8.3.2 Sicherheitsleitsystem 528 8.4 Lenzsysteme 532 8.4.1 Einführung [11, S79] 532 8.4.2 Grundsätzliche Anforderungen, Auslegungshinweise 533 8.5 Navigationseinrichtungen, Lichterführung, Funk 535 8.5.1 Navigationseinrichtungen 535 8.5.2 Lichterführung539 8.5.3 Funkausrüstung542 8.6 Überlebensfähigkeit von Kriegsschiffen [12] 551 8.7 Tätigkeiten an Bord 554 8.7.1 Umgang mit künstlichen Mineralfasern 554 Literatur557 9 Umweltschutz in der Seeschifffahrt 559 9.1 Umweltschutzvorschriften im Seeverkehr559 9.2 Mögliche Umweltbeeinträchtigungen 562 9.2.1 Verschmutzung durch Öl 562 9.2.2 Verschmutzung durch Schiffsabwässer 563 9.2.3 Verschmutzung durch Schiffsmüll 564 9.2.4 Luftverunreinigung durch Schiffsabgase 565 9.2.5 Verschleppung von Organismen durch Ballastwasser [52] 565 9.3 Technische Maßnahmen zum Meeresumweltschutz 566 9.3.1 Abfallmanagement an Bord 566 9.3.2 Abgasemissionen der Antriebs- und EDiMot-Anlagen; LNG-Antrieb 609 9.4 Abwassermanagement 617 9.4.1 Einführung 617 9.4.2 Einleitbestimmungen für Schiffsabwasser nach MARPOL Anlage IV 618 9.4.3 Abwasseranfall an Bord 621 9.4.4 Abwasserspeicherung 621 XVI Inhaltsverzeichnis 9.4.5 Abwasserbehandlungsanlagen625 9.4.6 Bewertung der vorhandenen Technologien hinsichtlich ihrer erreichbaren Einleitwerte635 9.5 Bilgenwasserbehandlung636 9.5.1 Bilgenwasserbehandlungsanlagen 637 9.6 Ballastwasserbehandlung648 9.6.1 Einführung 648 9.6.2 Ballastwasseraustausch 650 9.6.3 Ballastwasserbehandlung 650 Literatur655 10 Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung 659 10.1 Werkstoffe im Schiffbau 660 10.2 Einführung in die Metallkunde 661 10.2.1 Eigenschaften von Metallen 661 10.2.2 Anordnung der Atome in festen Körpern 661 10.3 Roheisen, Stahl und Gusseisen 662 10.3.1 Roheisen 662 10.3.2 Gusseisen 663 10.3.3 Stahl 663 10.3.4 Schiffbaustahl 665 10.3.5 Edelstähle 671 10.3.6 Systematik der Werkstoffnummern 672 10.4 Aluminium und seine Legierungen 674 10.5 Titan, Titanlegierungen 676 10.6 Bronze 677 10.7 Zink und seine Legierungen677 10.8 Kunststoffe 678 10.8.1 Polymerisation 679 10.8.2 Polykondensation680 10.8.3 Polyaddition 680 10.9 Holzwerkstoffe 680 10.10 Verbund- und Faserverbund-Werkstoffe 683 10.11 Werkstoffprüfung 684 10.11.1 Einleitung 684 10.11.2 Mechanische Prüfverfahren 684 10.11.3 Metallographische Prüfverfahren687 10.11.4 Zerstörungsfreie Prüfverfahren688 Literatur690 Tabellen, Diagramme und Übersichten 693 Stichwortverzeichnis 741