Schiffe versenken für die Wissenschaft

Ein Modellschiff aus Holz wird in der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt getestet

Schiffswracks

Schiffe versenken für die Wissenschaft

In Hamburg geht die "Titanic" mehrmals täglich unter. Auch die Estonia und moderne Kreuzfahrtschiffe versinken in den Fluten – alles computergesteuert auf Knopfdruck und unter wissenschaftlicher Aufsicht. Die Schiffssicherheitsexperten wollen herausfinden, was genau zu Untergängen führen kann. Ihre Ergebnisse sollen die Schiffe künftig sicherer machen.

Aus alten Fehlern lernen

"Iceberg right ahead! Eisberg voraus!" Die Warnung kam zu spät. 1912 rammte die "RMS Titanic" auf ihrer Jungfernfahrt einen Eisberg. Das Passagierschiff, das als unsinkbar galt, sank – und verschwand in den Tiefen des Nordatlantiks.

Bis heute beschäftigt das Unglück die Forschung. Wissenschaftler von der Technischen Universität Hamburg-Harburg simulieren den Untergang mit dem Computer. "Der Untergang in der Simulation sieht der Leinwandversion von James Cameron erstaunlich ähnlich", sagt der Schiffstechniker Stefan Krüger.

Auch hundert Jahre danach entdecken die Schiffstechniker neue Details des Unfallhergangs, etwa dass das Schiff eine leichte Schlagseite bekam, kurz bevor es endgültig in den Tiefen des Meeres verschwand.

Mit ihren Simulationen überprüfen die Wissenschaftler alle möglichen Untergangsszenarien einer Schiffskatastrophe. Hätte die Besatzung das Unglück verhindern können? War ein Konstruktionsfehler verantwortlich für das schnelle Kentern? Kann sich das Unglück überhaupt so abgespielt haben, wie es die Überlebenden beschreiben? Für einen Schiffbauingenieur sind das wichtige Fragen.

"Um die aktuellen Sicherheitsstandards zu überprüfen, liegt der Titanic-Untergang zu weit zurück", sagt Krüger. Die Simulationsprogramme lassen sich aber nur anhand von realen Unfällen überprüfen, die zudem gut dokumentiert sein müssen.

Zeichnung der untergehenden Titanic, im Vordergrund Menschen in Rettungsbooten

Bis heute beschäftigt der Titanic-Untergang die Forschung

Schiffsunglücke aufklären mithilfe von Software

Die Wissenschaftler können am Rechner den Seegang und die Schiffsbewegung genau nachbilden. Sie prüfen, wie sich diese auf die Schiffsstabilität auswirken. "Es sind vor allem die Wellen von achtern gefährlich", erklärt Krüger.

Eine Welle, die sich unterhalb des Schiffs in Fahrtrichtung fortbewegt, kann einen Frachter anheben, sodass Bug und Heck aus dem Wasser ragen. Die Experten bezeichnen das Phänomen als "Rollen". "Das ist eine sehr instabile Situation, die immer wieder zum Kentern führt", sagt der Schiffbauingenieur.

Im vergangenen Vierteljahrhundert ist es den Forschern bereits mehrere Male gelungen, mithilfe der Simulationssoftware die Ursache von Schiffsuntergängen aufzuklären. Der wohl prominenteste Einsatz ist die Aufklärung des "Estonia"-Untergangs.

Ein Boot der "Deutschen Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger" in schwerer See

Schwere See ist eine häufige Ursache für Schiffsunglücke

Der Untergang der Fähre "Estonia"

Was 1994 in jener stürmischen Septembernacht auf der Ostsee genau geschah, lässt sich nur schwer nachvollziehen. Die Fähre "Estonia" sank in nur 30 Minuten. 852 Menschen starben. Das Schiffsunglück gilt als eines der größten der Nachkriegszeit.

Die erste Erklärung für das Unglück: Die Fähre habe ihre Bugklappe verloren und sei übers Fahrzeugdeck mit Wasser vollgelaufen. Anschließend sei das Schiff gekentert und gesunken. Vielen reichte das als Erklärung nicht aus – es müsse mehr geschehen sein. Nur ein Sprengstoffanschlag könne zu einem so schnellen Untergang führen, hieß es.

Schon bald kursierten Verschwörungstheorien. Östliche und westliche Geheimdienste seien beteiligt gewesen, mutmaßten manche. Es sei vermutlich um Waffenhandel und Plutoniumschmuggel gegangen.

Die Aufklärung des Unfallhergangs verlief schleppend. Schwedens Regierung verkündete schließlich, sie wolle das Wrack unter einer Betondecke vergraben. Dazu kam es nicht, doch allein die Ankündigung heizte die Gerüchteküche weiter an.

Mehr als zehn Jahre lang hielten sich die Verschwörungstheorien. Dann entschieden sich die Behörden in Schweden dazu, die Experten aus Hamburg mit einer erneuten Überprüfung des Falls zu beauftragen.

Nach dem Fährunglück der "Estonia" werden Überlebende von einer Rettungsinsel in einen Hubschrauber gezogen.

Nur 137 von 989 Menschen überlebten den Untergang der "Estonia"

Die Forscher widerlegen die Verschwörungstheorien

2006 begannen die Wissenschaftler die letzten Stunden der Estonia zu rekonstruieren, mit Hilfe von Radardaten, Trümmerspuren und der Position des Wracks. Sie werteten zudem die Aussagen der überlebenden Crewmitglieder aus – mehr als hundert Protokolle. Die Forscher nutzten alle verwertbaren Daten, um damit die Simulationssoftware zu füttern.

Sie spielten verschiedene Szenarien durch und simulierten etwa die Flutung aller Räume. Ihr Ziel war es, zu verstehen, was die Fähre so schnell sinken ließ. In Schweden baute eine Gruppe von Forschern zudem ein Modell des Schiffs, um die Szenarien im Experiment zu überprüfen.

Die Wissenschaftler kamen zu einem eindeutigen Ergebnis: Es war keine Bombe, die zum Untergang geführt hatte. Die Ursachen für die Katastrophe waren die zu hohe Geschwindigkeit, schlechte Wartung und ein überlasteter Schiffsbug.

Von kleinen Wellen bis zu Kaventsmännern

Seit Mitte der 1990er Jahre können die Hamburger Schiffssicherheitsexperten in der Simulation auch das Wasser berücksichtigen, das ins Schiff eindringt. Sobald ihnen ausreichend Datenmaterial vorliegt, legen die Forscher los. Sie können mit ihren Modellen etwa nachweisen, ob eine Fähre falsch beladen war und ob Schiff und Fahrweise dem Seegang angepasst waren.

Das ist wichtig, wie die Statistiken belegen. Zwar sinkt die Zahl der Schiffsuntergänge pro Jahr, doch die Zahl der Havarien auf schwerer See steigt. Und das liegt nicht an den Riesen- oder Monsterwellen, von denen in den vergangenen zehn Jahren immer wieder in den Schlagzeilen die Rede war, sagt Stefan Krüger. Diese würden bloß stärker wahrgenommen, da die Satellitentechnik heute genauer sei und häufiger eingesetzt werde als früher.

2001 wurde das Kreuzfahrtschiff "Bremen" von einer Monsterwelle überrollt. Vier Jahre später traf eine mehr als 30 Meter hohe Welle das britische Passagierschiff "Queen Elizabeth 2". Das Schiff war danach noch fahrtüchtig, jedoch schwer beschädigt. Nach Krügers Einschätzung sind kleine Wellen deutlich gefährlicher, zum Beispiel wenn diese ein Containerschiff ins Rollen bringen.

Ein Containerschiff in Schräglage

Ein Containerschiff in Schräglage

Testen für mehr Sicherheit

Auf das virtuelle Kentern folgt der Praxistest. Dafür geht es in den Versuchskanal der Hamburgischen Schiffbauversuchsanstalt (HSVA). Das Becken ist 300 Meter lang und 18 Meter breit. Die Wellen kommen von allen Seiten.

Von einer Brücke aus können die Wissenschaftler beobachten, wie die meterhohen Brecher gegen die ferngesteuerten Modellschiffe schlagen. Die Wogen rollen dank des Generators exakt nach Wunsch. Selbst eine Fahrt durchs Eis ist hier möglich.

Die Forscher wollen durch ihre Experimente in der Versuchsanlage lernen, wie sie die Schiffe und deren Ladung vorm Kentern retten können. Die Ingenieure messen mit Sensoren an jedem Modell, welche Kräfte am Rumpf zerren. Der Rumpf ist das Kernstück eines Schiffs und sollte selbst bei hohem Seegang nicht ins Schlingern geraten.

Viele Schiffbauer lassen ihre Schiffe hier testen, bevor sie mit der Produktion in der Werft beginnen. Durch die Tests können sie die möglichen Schwachstellen eines Bootes ausloten. Die Sicherheitstechnik auf den Schiffen hinke allerdings noch oft der Forschung hinterher, vor allem auf Billigschiffen aus Asien, bedauert der Schiffstechniker Stefan Krüger.

Autorinnen: Britta Schwanenberg / Annette Holtmeyer

Stand: 01.10.2018, 12:00

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