Dr.-Ing. Wolfgang Sichermann, Dipl.-Ing. Christian Thieme, Dipl.-Ing. Frank Oberhokamp, Thyssenkrupp Marine Systems GmbH
Numerische Strömungssimulation wird seit langem in Schiffbau und Marineschiffbau bei der Auslegung technischer Systeme und Komponenten eingesetzt, etwa bei der Optimierung der Schiffsform und Propeller hinsichtlich der erforderlichen Antriebsleistung. Dabei wurde diese Aufgabenstellung bisher in Teilprobleme zerlegt, die sequentiell bearbeitet und gelöst wurden: Bestimmung des Schiffswiderstands, des Propulsionswirkungsgrads und daraus resultierend der erforderlichen Antriebsleistung. Die Leistungsfähigkeit heutiger Simulationsverfahren erlaubt es solche und andere Aufgaben in einer Gesamtsystembetrachtung zu lösen. Dies setzt eine Kopplung verschiedener physikalischer Methoden voraus, z.B. von Festkörper- und Strömungsmechanik mit mechatronischer Modellen. Der zunächst zusätzlich erscheinende Aufwand für die Kopplung der Teilprobleme ist dadurch gerechtfertigt, dass das dynamische Verhalten eines Gesamtsystems und die Wechselwirkungen einzelner Komponenten in nahezu beliebiger Tiefe betrachtet werden können. So können kritische Betriebs- und Belastungsfälle in einem frühen Entwicklungsstadium untersucht, Risiken reduziert und Systeme ggf. vereinfacht werden. Der Stand der erreichten Fähigkeiten wird an Beispielen einer RANSE Simulation eines Drehkreismanövers mit aktivem Propeller und Ruder, und einer Agilitätsuntersuchung eines Marineschiffes verdeutlicht.