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24 Aviation and Maritime Systems Forschung
Schiffe – länger als drei Fußballfelder
Ohne Handelsschiffe hätte es die Antike und die Hanse nicht gegeben. Und ohne Containerschiffe wäre die Globalisierung nicht denkbar.
Heute werden mehr als 90 Prozent aller transportierten Güter wenigstens einmal mit dem Schiff befördert. Mit der weiteren Zunahme des weltweiten
Handels werden auch die Transportschiffe größer. Das größte zurzeit ist 399 Metern lang und 59 Meter breit. Die Mærsk Mc-Kinney Møller der
dänischen Rederei Maersk hat eine Ladekapazität von 18 270 Standardcontainern (Tiefgang bis zu 16,5 Meter). Für Schiffe dieses Kalibers müssen
die Häfen und die Kaianlagen größer und stabiler werden. Dabei spielen in der Konstruktion wirtschaftliche und umwelttechnische Gesichtspunkte
eine zunehmend wichtigere Rolle. Mehr Wissen über die komplexe Interaktion zwischen Schiff, Fluid und Struktur sowie Methoden zur genauen
Berechnung werden vor diesem Hintergrund sowohl für bestehende als auch neu konzipierte Seehäfen gebraucht.
ment für die oberirdische Infrastruktur. Die
Stabilität und Lebenszeit dieser Unter- und
Überwasserbauten hängt ganz wesentlich
vom Baugrund ab. Dieser Boden ist einem
erheblichen Wasserdruck ausgesetzt, pro
zehn Meter Tiefe steigt der Druck um ein
Bar. „Der Hafenbetrieb bringt für die Gebäude
und Anlagen große Belastungen mit
sich, die in den Boden eingeleitet werden.
Dadurch kann sich die Bodenfestigkeit verändern“,
sagt Doktorand Georg Großeholz
vom Institut für Modellierung und Berechnung.
Unerwünschte negative Effekte wie
größere Setzungen des Bodens oder dessen
Verflüssigung können eintreten. Bisher mussten
die Planer in Ermangelung genauer Berechnungsmethoden
bei der Dimensionierung
von Hafenbauten unnötig groß bemessene
Sicherheitsfaktoren berücksichtigen
oder außerordentlich aufwändige Baugrund-
Untersuchungen durchführen. Beides führt
zu einem erhöhten Aufwand und damit zu
Mehrkosten. Dies bleibt erspart, wenn man
Simulationsverfahren einsetzt. Der Mathematiker
forscht an den Grundlagen dieser
rechnerischen Verfahren, um deren Qualität
und Aussagekraft zu verbessern – und deren
Anwendung. Die Software für diese Simulation
soll auch in der Praxis der Konstruktionsbüros
eingesetzt werden können.
Um die Standfestigkeit von Bauwerken geht
es auch in der Forschungsarbeit von Torben
Pichler vom Institut für Geotechnik und Baubetrieb.
Der Doktorand entwickelt ein
neues Verfahren, mit dem sich die Tragfähigkeit
von Verankerungen ermitteln und Veränderungen
vorhersagen lassen. Die in Form
von Pfählen in den Boden eingebrachten
Verankerungen halten Kaimauern an ihrem
oberen Ende in Position, so dass Schiffe anlegen
können. Sie gehören zu den wichtigsten
Infrastrukturbauten eines Hafens. „Die
Ergebnisse meiner Arbeit werden zur Sicherheit
im Hafen beitragen“, sagt der Bauingenieur
und berichtet von einer Kaianlage,
deren Verankerung in Folge einer Beschädigung
versagt hatte. Der wirtschaftliche Schaden
war immens. Abgesehen davon, dass
auch Menschen in Gefahr gebracht worden
waren, konnten dort monatelang auch keine
Schiffe mehr anlegen.
Einen ganz anderen Bereich des Hafens hat
sich Marzia Leonardi, Master of Science am
Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie,
vorgenommen. Die italienische Ingenieurin
entwickelte ein Simulationsmodell, mit dem