Simulationen und Analysen von Trefferwirkungen in sehr frühen Entwurfsphasen (Standkraft)
Thomas Fitschen, MTG Marinetechnik GmbH, Hamburg
An ein Marineschiff welches sich im Einsatz befindet, werden sehr hohe Anforderungen an die Kampfkraft gestellt. Das Ziel von standkrafterhöhenden Maßnahmen ist der Erhalt der Kampfkraft des Waffensystems. Die Standkraft hängt sowohl von der Anfälligkeitsreduzierung als auch von der Verwundbarkeitsreduzierung ab. Die vorgegebenen Schutzziele sind jeweils einzuhalten. Hierzu ist eine detaillierte Einsatzanalyse notwendig. Die von außen wirkenden Bedrohungen für das Waffensystem sind zu erfassen und die erforderlichen Fähigkeiten des Waffensystems zu ermitteln. Da ein direkter Treffer in der Regel nicht ausgeschlossen werden kann, sind auch die Restfähigkeiten zu definieren, die von dem Waffensystem nach einem wirksamen Treffer noch zur Verfügung gestellt werden müssen. Die Restfähigkeiten können in Form von Operational States (Evacuate, Float, Sail und Mission-Capable) oder direkt auf Basis der an Bord vorhanden Systeme definiert werden. Um unnötige Kosten im Entwurf und Bau zu vermeiden, ist eine frühzeitige Analyse zwingend erforderlich. Unnötige Kosten können entstehen sobald standkrafterhöhende Maßnahmen vorgesehen werden, die sich nicht aus der Forderungslage bzw. den Einsatzszenarien ableiten lassen oder wenn standkrafterhöhende Maßnahmen erst sehr spät in dem Planungsprozess berücksichtigt werden.
Neben einer sorgfältigen Analyse der Einsatz-/ und Bedrohungsszenarien leisten auch Simulationsverfahren und Analysen einen sehr wichtigen Beitrag zur Auslegung von standkrafterhöhenden Maßnahmen. Das Ziel der Analysen ist das Ermitteln der Auswirkungen von Treffern im Über- und Unterwasserbereich sowie die Ermittlung der Effektivität der vorgesehenen standkrafterhöhenden Maßnahmen. Zur Analyse stehen verschiedene Methoden und Programme zur Verfügung. Diese reichen von realen Sprengversuchen, über FEM-Methoden und algorithmischen Berechnungen zu einfachen grafischen Betrachtungen. Die Auswahl der Analysemethode richtet sich im Wesentlichen nach der Qualität der zu dem jeweiligen Schiff vorliegen Daten und dem zur Verfügung stehenden Budget. In den sehr frühen Entwurfsphasen liegt in der Regel noch keine hinreichende Datenbasis vor, die den Aufwand und die Kosten für eine FEM-Analyse rechtfertigen könnte. Um belastbare und der Projektphase angemessene Aussagen erhalten zu können, bieten sich vereinfachte Analyseverfahren (z. B. WASBE) oder auf Algorithmen basierende Simulationen (z. B. SURMA) an.
Die beiden Verfahren - SURMA und WASBE - werden im Rahmen des Vortrages näher beleuchtet und deren Vor- und Nachteile betrachtet.
