Erst vor wenigen Monaten wurde mit Damen Shipyards der Bauvertrag über die neuen Schiffe der Klasse 126 unterzeichnet. Nun erfolgten bereits erste Tests am Modell der Fregatte im Versuchskanal der HSVA[ds_preview]
Der Bauvertrag zwischen dem Bundesverteidigungsministeriun und Damen Schelde Naval Building B.V. ist seit der parlamentarischen Befassung im Juni 2020 besiegelt. Damit erreichte das Projekt für die Fregatte Klasse 126 (F 126) den bislang wichtigsten Meilenstein der Realisierung.
Im ersten Jahr nach Vertragsschluss wurde die sogenannte Simulationsphase durchlaufen, die im Schwerpunkt die Verbesserungen und Beseitigungen von Interpretationsspielräumen bei der Bauspezifikation zum Inhalt hatte. Daneben wurden im Rahmen des Basic-Engineerings weitere Arbeiten begonnen, wie zum Beispiel die Anordnung der Räume im Schiff oder dessen Formgebung. Der bisherige Höhepunkt der Simulationsphase waren Schleppversuche, mit deren Hilfe die konstruktiven Berechnungen validiert und Risiken – zum Beispiel für das Erreichen der garantierten Mindesthöchstgeschwindigkeit von 26 kn –minimiert wurden.
Dafür hatte Damen bereits im April 2021 mit der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt (HSVA) einen Vertrag über eine umfangreiche Modellversuchskampagne für die hydrodynamische Optimierung der F 126 abgeschlossen.
Im Juni führte die HSVA die ersten Tests mit mehreren Schiffsmodellen im Rahmen dieser Modellversuchskampagne erfolgreich durch. Zunächst wurde bei sogenannten Seegangsversuchen das Verhalten im Seegang bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, das heißt bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten und signifikanten Wellenhöhen, untersucht. So werden dabei die Bewegungen und Beschleunigungen des Schiffes sowie die überkommende See und ein Austauchen des Propellers aus dem Wasser getestet. Für diese Versuche kam ein maßstabgetreues Modell der F 126 im Maßstab 1:25 inklusive Aufbauten und entsprechender Gewichtsverteilung zum Einsatz.
Die Widerstands- und Propulsionsversuche wurden im Juni in Glattwasser durchgeführt. Sie wurden durch Beschäftigte der beauftragten Unternehmen (Damen Schelde, Blohm + Voss, HSVA) und durch Personal des Bundesamts für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw), der Wehrtechnischen Dienststelle für Schiffe und Marinewaffen, Maritime Technologie und Forschung (WTD 71) und der Marine begleitet.
Zu diesem Zweck wurde ein zweites, mehrere Meter langes, maßstabsgetreues Modell der F 126 verwendet, das das Unterwasserschiff inklusive Ruder und Propeller im Maßstab von etwa 1:18 abbildet.
Für alle Projektbeteiligten sei dies ein echtes Highlight gewesen, da man die Ergebnisse der bisherigen Arbeiten erstmals »anfassen« und sich ein Bild vom Projektfortschritt in diesem Bereich machen konnte, hieß es. Entsprechend positiv war die Stimmung bei der Sichtung der Ergebnisse.
Während der dreitägigen Versuchsreihe wurde zunächst der Widerstand des Unterwasserschiffes, also die Kraft, die das Wasser der Fortbewegung des Schiffes entgegensetzt, bei verschiedenen Tiefgängen und unterschiedlichen Geschwindigkeiten von 9 kn bis 28 kn ermittelt. Bezüglich des Widerstands des Unterwasserschiffes, der vorrangig durch Reibung zwischen Wasser und Schiff sowie durch Wellenbildung verursacht wird, gilt: Je geringer der Widerstand, desto geringer ist die erforderliche Antriebsleistung und die durch den Widerstand erzeugten Unterwassergeräusche. Für diese Versuche wurde das Modell durch einen Schleppkanal von etwa 300 m Länge – ohne eigenständigen Antrieb und Propeller – geschleppt.
Es folgten die sogenannten Propulsionsversuche, bei denen das Schiffsmodell zunächst mithilfe des Schleppwagens angeschleppt wird und dann mit maßstabsgerechtem Antrieb und Propellern eigenständig durch den Versuchskanal fährt. Hierbei wurden ebenfalls unterschiedliche Geschwindigkeiten und Tiefgänge untersucht. Diese Tests lieferten die erforderlichen Leistungswerte des Antriebssystems (Leistungsprognose).
Bei den Widerstands- und Propulsionsversuchen wurde ein Versuchsaufbau genutzt, der aus einem großen Schleppgestell besteht, das sich über dem Schleppkanal aufspannt und an dem der Schleppwagen sowie die Besucherplattform und die Messplattform angebracht sind. Das Schleppgestell kann sich auf Schienen über den Schleppkanal bewegen.
Wichtige Erkenntnisse
Das Schiffsmodell ist ungefähr mittig am Schleppwagen befestigt, mit dem es durch den Schleppkanal gezogen werden kann. Dabei kann die Befestigung aus der Ferne gelöst beziehungsweise wiederhergestellt werden. Die Besucherplattform ( neben dem Schleppwagen) ermöglicht es den externen Teilnehmern, den Versuch aus der Nähe zu beobachten. Das Personal der HSVA führt und überwacht die Versuche von der Messplattform aus. Weiterhin laufen dort alle Messwerte und Bilder von den am Schiffsmodell beziehungsweise Schleppwagen befestigten Sensoren und Videokameras zusammen.
Die Widerstands- und Propulsionsversuche lieferten wichtige Erkenntnisse zum Rumpf und zum erforderlichen Antrieb für die F 126, so dass die garantierte Dauerhöchstgeschwindigkeit erreicht wird. Weiterhin soll mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse auch der geforderte wirtschaftliche Betrieb des Schiffes, also die wirtschaftliche Abdeckung des Fahrprofils und somit unter anderem die Minimierung der Kosten im Betrieb, insbesondere im Geschwindigkeitsbereich von 0 kn–20 kn ermöglicht werden.
Ein besonderes Augenmerk wurde auch auf die Optimierung des Propellerdesigns gelegt, wodurch Kavitation vermieden und der Wirkungsgrad optimiert werden soll. Unter Kavitation versteht man in der Schifffahrt die Bildung und Auflösung von luftgefüllten Hohlräumen im Wasser, was zu erhöhtem Verschleiß des Propellers und zu verstärkten Unterwassergeräuschen führt.
Den Angaben zufolge hat eine erste Auswertung des Wellenbilds und der Messwerte ergeben, dass die zuvor berechneten und somit erwarteten Kenngrößen die kalkulierten Kenngrößen bei den Tests nicht nur erreicht, sondern zum Teil sogar übertroffen wurden.
Im Nachgang werden die ermittelten Messwerte weiter analysiert und in die Simulationsmodelle, etwa in eine viskose Strömungssimulation mit CFD1-Software (Computational Fluid Dynamics) übernommen. In den folgenden Wochen und Monaten sollen mit Hilfe der gewonnenen Daten sowohl der Entwurf des Unterwasserschiffs (Vorschiff, Hinterschiff, Bugwulst, Linienführung) als auch die Anhänge und die Propeller der F 126 weiter optimiert werden.
Manövrierversuche
Im Juli wurde bei der HSVA zudem das Manövrierverhalten untersucht, indem unterschiedliche Manöver – beispielsweise Drehkreise, Z-Manöver, Williamson-Turn (übliches Manöver in einer Person-über-Bord-Situation) und Spiralkurven – gefahren wurden. Hierfür wurde das gleiche Modell wie für die Seegangsversuche verwendet.
Auch diese Versuche waren erfolgreich, auch hier hätten die gemessenen Ergebnisse bezüglich des Manövrierverhaltens des Schiffes die Erwartungen der Projektbeteiligten übertroffen. Erstmals seit dem Vertragsschluss im Juni 2020 zeigte sich für die Projektbeteiligten während dieser ersten praktischen Versuche ein greifbares Bild des Entwurfs. Mit der Validierung der bisherigen Berechnungen für den Schiffskörper wurde ein weiterer wichtiger Meilenstein im Projekt F 126 zeitgerecht erreicht und darauf kann im weiteren Verlauf der Konstruktion aufgesetzt werden.
Autoren: Hans Josef Sperber, René Heinke, Patrick Janta / Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw)
