Verteidigung

Wirkung im Ziel

Verteidigung

Wirkung im Ziel

  • UniVeMo-Ziele

    Eine Zielbeschreibung für UniVeMo besteht aus einer geometrischen Beschreibung und weiteren Eigenschaften bzw. Parametern, die bei der Analyse benötigt werden. Die 3D-Geometrie muss alle funktionalen Komponenten des Ziels wie Motor, Steuergeräte und Bedienelemente sowie die nicht-funktionalen Komponenten wie passive Panzerung abbilden. Allen Komponenten werden der Werkstoff und ein Füllfaktor zugewiesen, welcher nicht modellierte Details statistisch berücksichtigt. Komponentenausfallfunktionen beschreiben die Wahrscheinlichkeit des Versagens der Komponentenfunktion bei Schäden, die aus der Wechselwirkung mit Waffeneffekten resultieren. Für den Ausfall von Systemfähigkeiten ist ein Fehlerbaum hinterlegt, der die relevanten Komponenten enthält und ihr logisches Zusammenwirken beschreibt, wobei besonderes Augenmerk auf Redundanzen zu richten ist.

    Die Zielmodellierung ist der bei weitem aufwändigste Teil der Wirkungsanalyse, da hierfür ein tiefgreifendes Systemverständnis des Ziels erarbeitet werden muss und Expertenwissen zu Möglichkeiten und Grenzen der Wirkeffekte notwendig ist.

  • UniVeMo-Munitionen

    Die Munitionsbeschreibung kann sich auf die anzuwendenden Wirkeffekte beschränken. Bei einem einzelnen Splitter eines Gefechtskopfes reichen hierfür Masse, Material, Formtyp und Geschwindigkeit. Um Direkttreffer einer ballistischen Rakete durch einen Abfangflugkörper einschließlich Trümmerbildung darzustellen, müssen beide Objekte in der Qualität einer Zielbeschreibung modelliert werden. Berücksichtigt werden auch die Parameter für einen Abstands-, Aufschlag oder Verzögerungszünder.
     

  • UniVeMo-Wirkeffekte

    UniVeMo kann folgende Wirkeffekte abbilden:

    • Die kinetisch penetrierende Wirkung von Kleinkaliberprojektilen bis zum Bunker Buster.
      Durch die Integration modernster Penetrationsalgorithmen können auch die Ablenkung durch inhomogene Ziele (z. B. armierter Beton mit Zuschlägen) und die Wirkung von Fragmenten aus Leicht- oder Schwermetall bis zu höchsten Auftreffgeschwindigkeiten beurteilt werden.
    • Projektilbildende Ladungen (Explosively Formed Penetrator, EFP), z. B. aus Panzerabwehrminen.
    • Hohlladungen, z. B. aus Panzerabwehrraketen, einschließlich der hemmenden Wirkung von Reaktivpanzerung.
    • Konstruktionssplitter und natürliche Fragmente.
      Auch Methoden zur Berücksichtigung von Sekundärfragmenten (Behind Armor Debris, BAD) und deren Reduktion durch Liner sind enthalten. Sekundäre Wirkungen durch Kraterauswurf, berstende Glasscheiben oder Trümmerstücke von versagenden Gebäudewänden können ebenfalls berücksichtigt werden.
    • Schock- und Druckbelastung aus Detonationen.
      Dies erfolgt mittels einfacher Freifeld-Näherungen oder einen hocheffizienten numerischen Solver mit dynamisch-adaptiver Vernetzung zur Laufzeit für die Druckausbreitung in komplexen Geometrien, beispielsweise urbaner Bebauung. Auch der Partikeltransport für die lokale Ausbreitung von Gefahrstoffen kann hiermit abgebildet werden.
    • Die Wirkung gegen taktische ballistische Raketen in allen Flugphasen kann unter Berücksichtigung der besonderen Wirkeffekte in höchstdynamischen Begegnungssituationen beurteilt werden, wobei auch die Trümmerbildung von Ziel und Interceptor sowie die Freisetzung von Gefahrstoffen erfasst werden kann.
    • Verschiedene Möglichkeiten zur Bewertung der Personenverwundbarkeit bis hin zu biomechanischen Analysen.
    • Die Bewertung von thermisch wirkenden Laser-Waffen unter Beachtung der relevanten Umgebungsbedingungen sowie die Wirkung von Ultrakurzpuls-Lasern.

      Für die Entwicklung dieser Verfahren planen und begleiten wir Experimente bei den wehrtechnischen Dienststellen der Bundeswehr, bei Forschungsinstituten, bei Herstellern oder auf unseren eigenen Versuchsanlagen. Für die zielgerichtete Auswertung dieser Versuche nutzen wir modernste Technik von Hochgeschwindigkeitskameras bis hin zur Computertomografie und erstellen spezielle Programme mit hohem Grad der Automatisierung. 
      Zur Unterstützung dieser Arbeiten nutzen wir auch aufwändige numerische Verfahren der dynamischen Struktur- und Strömungsmechanik, insbesondere mit der IABG Eigenentwicklung DYSMAS.
       
  • UniVeMo-Ergebnisse

    In einem Szenar können mehrere Ziele und mehrere Munitionen enthalten sein, welche miteinander wechselwirken. In Szenario-Fehlerbäumen können die Systemausfälle der beteiligten Ziele miteinander logisch verbunden werden, um beispielsweise zu ermitteln, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Ziel erfolgreich bekämpft werden kann, ohne unbeteiligte Personen in der Nähe ernsthaft zu verletzen. Mit Simulationsstart werden diese Objekte bewegt, anhand der Zündermodelle die Wirkeffekte initiiert und propagiert und die Auswirkungen aller Munitionen auf alle Ziele und kollateralen Objekte berechnet. 

    Das Ergebnis einer UniVeMo-Simulation ist immer die bedingte Ausfallwahrscheinlichkeit unter der Annahme eines Treffers oder Probability of Kill given Hit, kurz Pk/h. In einem einzelnen Simulationslauf wird sie für jedes im Szenar enthaltene Ziel und jeden per Fehlerbaum definierten Systemausfall des Ziels ermittelt. Die Annahme eines Treffers bedeutet, dass die Munition so nahe an das Ziel kommt, dass eine Wechselwirkung stattfinden kann. Mit der Treffwahrscheinlichkeit, Ph oder Probability of Hit, kann für jeden Treffer die Gesamtwahrscheinlichkeit Pk = Ph*Pk/h einer erfolgreichen Bekämpfung ermittelt werden. Umgekehrt kann durch Variation der Treffpunkte der optimale Zielpunkt ermittelt werden, auch für indirektes Feuer.

    Die Ermittlung der Treffwahrscheinlichkeit erfordert Modelle der Munitionstrajektorien von der Waffe bis zum Ziel, welche alle Einflussgrößen und deren Unsicherheiten berücksichtigen können, um die Verteilungsdichte (Streuung) am Ziel zu bestimmen. Wir nutzen hierfür auch geschlossene Näherungslösungen, welche die Zusammenhänge zwischen den Eingangsgrößen und der Ablage am Ziel wesentlich klarer offenlegen können als statistische Auswertungen von numerischen Monte Carlo Simulationen.

    UniVeMo ist vollständig mit Lua-Skripten zu steuern, was eine weitreichende Automatisierung erlaubt. Daneben gibt es das UniVeMo-Lab zur grafisch-interaktiven Bedienung und UniVeMo-Studio, welches mit vordefinierten Abläufen und geprüften Auswahlmöglichkeiten für Munitionen und Ziele auch Anwendern ohne Programmierkenntnisse die Nutzung von UniVeMo ermöglicht. Studio-Ergebnisse werden in vordefinierten Excel- oder Word-Dokumenten abgelegt, in vielen Studien können auf Wunsch auch anschauliche Animationen erstellt werden.

  • UniVeMo-Light

    Mit der Entwicklung von UniVeMo-Light (UVML) steht heute eine sehr einfach einzubindende und äußerst performante Lösung zur Verfügung, um die Wirkung im Ziel in höher aggregierten Simulationen abzubilden.

    Ausgehend von Munition, Ziel und der anzugebenden dynamischen Begegnungssituation berechnet UVML die Ausfallwahrscheinlichkeit des Ziels mittels einer Kombination aus schnellen Berechnungen der Treffwahrscheinlichkeit und der Auftreffbedingungen sowie dem Nachschlagen von präsentierten und verwundbaren Flächen des Ziels in Tabellen, die einmalig mit UniVeMo aus seinen detaillierten Zielmodellen generiert wurden. Der erwartete Schaden durch die Druckwirkung einer Detonation und die resultierende Ausfallwahrscheinlichkeit kann ebenfalls berücksichtigt werden. Zielobjektinstanzen können von der Anwendung verwaltet werden, womit die kumulierte Wirkung über mehrere Angriffe hinweg simuliert werden kann.

    Die Vereinfachungen in UVML erlauben mehrere Tausend Berechnungen pro Sekunde. Im Vergleich zu UniVeMo erreicht UVML dennoch eine erstaunlich hohe Übereinstimmung. Diese Kombination aus hoher Güte einer differenzierten Analyse und Ausführungsgeschwindigkeit hat UVML zum bevorzugten Wirkungsdaten-Provider vieler Simulationsmodelle gemacht – bei IABG, der Industrie und Behörden, im In- und Ausland.

    Die Integration mit Modellen der Personenverwundbarkeit unter Berücksichtigung unterschiedlicher Schutzausrüstungen hat eine unabhängige nationale Ermittlung von Gefährdungswerten für den operationellen Waffeneinsatz nach NATO-Vorgaben (CER/RED) in praktikablen Zeiträumen bzw. mit verfügbaren Ressourcen überhaupt erst möglich gemacht. Für zukünftige Bw-übergreifende Lösungen zur Waffeneinsatzplanung (Weaponeering) wird UVML eine zentrale Rolle spielen.

Mit unserer Expertise in Wirkeffekten und Zielanalyse optimieren wir Ihre sicherheitsrelevanten Projekte.
Wir beraten Sie gerne!
Team Wirkung im Ziel
Nachricht senden
Kontakt