Schiffsantrieb: Aufbruch in eine neue Ära - GL Source

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extra megayachten Information für die erste Weltumrundung nur mit So- larstrom. Als weiteres Beispiel mag die derzeitig längste Me- gayacht der Welt dienen, die durch ihre Abmessungen und ihre Geschwindigkeit neue Maßstäbe setzt. In all diesen Fäl- len wurden sehr innovative Entwürfe durch anspruchsvolle Simulationen ermöglicht. Bei Hochleistungsyachten werden zunehmend Verbund- werkstoffe eingesetzt. Die Kombination aus niedrigem Ge- wicht, hoher Festigkeit und beinahe beliebiger Formbarkeit macht diese Materialien so attraktiv für Designer. Fast scheint es, als ob die Grenzen nur noch durch verfügbare Budgets oder die Kreativität des Designers festgesetzt werden. Al- lerdings lässt sich bei der Konstruktion moderner Hochleis- tungsyachten nicht einfach mehr nach „Kochbuch“ vorge- hen. Die typischen Vorschriften aus dem Stahlschiffbau sind hier zu unfl exibel, um die Möglichkeiten dieser Materialien in Leichtbaukonstruktionen auszureizen. Die Materialfestigkeit ist ein entscheidender Aspekt. Designer sollten aber außer- dem die Recyclingfähigkeit von Verbundwerkstoffen bereits im Entwurf berücksichtigen. KOMPOSITBAUWEISE. Strukturanalysen des Trimarans „LAMU III“. Entwicklung besserer Entwürfe in kürzerer Zeit Der Linienentwurf anspruchsvoller Megayachten basiert teil- weise schon seit einigen Jahren auf CFD-Simulationen. Para- metrisierte Formoptimierungen werden dagegen erst in jün- gerer Zeit eingesetzt. Sie bieten das Potenzial zu weiteren Verbesserungen im Leistungsbedarf und den damit verbunde- nen Einsparungen beim Maschinengewicht und Platzbedarf. Alternativ kann natürlich auch die Geschwindigkeit der Yacht für eine gegebene Motorleistung erhöht werden. Der- artige Optimierungen erfordern allerdings erhebliche Re- chenleistung, da komplexe Strömungsanalysen für Tausen- de Entwurfsalternativen durchgeführt werden müssen. Doch der Aufwand lohnt sich, und die parametrisierte Rumpfopti- 38 nonstop
STRÖMUNG. Simulation am Hinterschiff eines schnellen Zweischraubers. 01/2012 FRIENDSHIP FRAMEWORK. Maßgeschnei- derteEntwurfs- serien für Megayachten. mierung entwickelt sich immer mehr zum Standard in dieser Branche. Ähnliche Simulationen werden beim Entwurf von Propel- lern, Waterjets, Rudern und anderen Anhängen eingesetzt. Bei schnellen Schiffen kommt es hier immer wieder zu Prob- lemen mit Kavitation. Leider werden diese Probleme häufi g erst spät auf Probefahrten oder nach einiger Zeit im Betrieb entdeckt. In diesen Fällen helfen Simulationen, schnell die Ursachen zu verstehen und erfolgreich Abhilfe zu schaffen. Viele Kavitations-Probleme könnten allerdings durch entspre- chende Analysen bereits im Entwurf vermieden werden. Im traditionellen Schiffsentwurf greifen Schiffbauer auf ähnliche Entwürfe zurück, nutzen aber auch statistische Re- gressionsmodelle (Entwurfsformeln) und systematische Form- Serien, für die bereits Modellversuche durchgeführt wurden. Heute können maßgeschneiderte Serien mit Hilfe numeri- scher Simulationen mit dem FRIENDSHIP Framework des Ger- manischen Lloyd erzeugt werden. Mit einem parametrisier- ten Entwurf kann eine Familie von Schiffsformen durch systematische Variation der Parameter generiert werden. Der gro- ße Vorteil dabei ist, dass ein Entwerfer eine Datenbank für einen bestimmten Schiffstyp erzeugen kann, aus der später, quasi auf Knopfdruck, innerhalb einer derartigen Familie in- terpoliert wird, um möglichst exakt die Wünsche des Eigners zu treffen, ohne dass Performance verloren geht. Schnelle und zielgerichtete Problembehebung Häufi g zeigen Probefahrten die ersten Unzulänglichkeiten einer Yacht, zum Beispiel beim Schall und bei Vibrationen. Andere Probleme zeigen sich erst nach längerer Betriebszeit (Ermüdungsrisse, Erosion durch Kavitation am Ruder) oder in selten auftretenden Extremsituationen. Manchmal fällt die Diagnose leicht. In anderen Fällen führen nur gezielte Simulationen schnell zu einer eindeutigen Klärung der Ursa- che des Problems. Ist diese einmal geklärt, folgt die Lösung (durch Änderungen am Schiff oder im Betrieb) fast von al- lein. Simulationen werden sowohl bei der Ursachenfi ndung als auch bei der quantitativen Beurteilung von möglichen Verbesserungsmaßnahmen eingesetzt. Insbesondere bei Vib- rationsproblemen, einschließlich der Vibrationen, die 39
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