FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR KURZZEITDYNAMIK, ERNST-MACH-INSTITUT, EMIWie das Fraunhofer EMI Algorithmen und Simulationen einsetzt, um kritische maritime Infrastruktur besser zu schützen.
Energieversorgung, Kommunikation und Seehäfen als Knotenpunkte für den Welthandel definieren in Deutschland und Europa die »kritische maritime Infrastruktur«. Sie sind zunehmend Ziel von Sabotageakten, Terroranschlägen oder feindlichen Geheimdiensten. Ihr Schutz stellt eine enorme Herausforderung dar.
Wie bewertet man zuverlässig die Schädigung komplexer Schutzstrukturen durch dynamische Lasten, etwa bei der Detonation einer Seemine? In Wasser, einem inkompressiblen Medium, sind solche Fragestellungen herausfordernd und erreichen eine hohe Komplexität.
Seit über zehn Jahren forscht das Fraunhofer EMI im Bereich der Kurzzeitdynamik in Wasser. Die Simulation von Fluid-Struktur gekoppelten Systemen unter Lasten, wie sie bei Unterwasserexplosionen (UNDEX) auftreten, stellt eine besondere Herausforderung dar. Auch Nahfeldeffekte wie Kavitation und das Nachströmen aus der Gasblase der Abbrandprodukte beeinflussen die Lastkurven erheblich. Ein Beispiel für Fluid-Struktur gekoppelte Systeme ist die Interaktion einer Unterwasserstoßwelle mit einer generischen Rudereinheit eines Schiffes. Die Simulation dieser Interaktion ermöglicht die Analyse der Strukturantwort. Dabei berücksichtigt man den gesamten Lagenaufbau bis zu den verschränkten Fasern, was die Bewertung geschädigter Bereiche aufwändig macht. Bewährte Methoden wie Faserbruchkriterien nach Puck kommen zum Einsatz.
Zur Simulation und Bewertung von Lasteinträgen nach UNDEX-Ereignissen nutzt das Fraunhofer EMI sowohl kommerzielle als auch selbstentwickelte Fluid- und Strukturcodes. Das ursprünglich für Luft entwickelte CFD-Tool Apollo Blastsimulator wurde um einen Algorithmus für Unterwasserdetonationen erweitert. Gemeinsam mit Industriepartnern suchen wir die besten Lösungen für aufkommende Fragestellungen.
