Projekt Dipl.-Ing. Jens Ley

Bewertung der Lasten und des Strukturverhaltens von Schiffen in schwerer See

Auch in Zeiten des modernen Schiffbaus kommt es sehr vereinzelt zu Totalverlusten von Seeschiffen durch globales Strukturversagen. Mögliche Gründe sind sehr vielseitig und können oft nicht eindeutig ermittelt werden, jedoch sind extreme Seegangslasten zumeist der Auslöser. Insbesondere, große und schnelle Containerschiffe mit hohem Decköffnungsgrad erfordern detailierte Festigkeitsanalysen. Die Ermittlung von realen Seegangslasten ist dafür zwingend erforderlich.

Aus diesem Grund werden numerische Methoden bzw. Simulationstechniken entwickelt, die zuverlässige Vorhersagen von Seegangslasten und transiente Strukturantworten ermöglichen. Die Entwicklungen haben bereits mit dem EU-Projekt Extreme-Seas begonnen. Diese werden fortgesetzt und sollen weiterhin folgende Aspekte berücksichtigen:

  • Fluid-Struktur Interaktion
  • Dynamische Effekte in der Strukturantwort
  • Nichtlinearität extremer Wellen
  • Verwendung von 3D-Strukturmodelle

Durch Kopplung eines RANSE-Verfahrens (Feldmethode) mit einem  Finite-Elemente Löser können im Zeitbereich folgende Parameter ermittelt werden:

  • Schnittlasten (Querkräfte, Biege- und Torsionsmomente)
  • Normal- und Tangentialspannungen sowie Dehnungen

Aufgrund der großen Wechselwirkung zwischen der Schiffsstruktur und dem umgebenden Wasser (Hydromassen, hydrodynamische Dämpfung und Rückstellkräfte) ist eine starke 2-Wege Kopplung notwendig, wodurch ein großer Rechenaufwand entsteht. Strukturrelevante Lastfälle (lokal, global) werden zunächst identifiziert und dann anschließend gezielt untersucht. Versuchsergebnisse werden zu Vergleichszwecken herangezogen.