Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gesteigerter Yacht-Genuss: Aktive Kupplung mindert Schwingungen in Schiffsantrieben

05.03.2015

Ruhig und elegant dahingleiten - so mögen es die meisten Yachtbesitzer. Brummen und Dröhnen im Bootskörper gehören nicht zum Wohlfühl-Kanon. Leider sind die unerwünschten Nebengeräusche bislang noch oft mit im Spiel. Zwar geht der Trend im Schiffsbau seit Jahren dahin, die Emissionen zu reduzieren und die Energieeffizienz zu steigern. Allerdings haben diese Bestrebungen häufig einen erhöhten Eintrag von Torsionsschwingungen in den Antriebstrang zur Folge. Hier bieten aktive Systeme, wie sie das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelt, ein hohes Potential für zukünftige Anwendungen.

Jüngstes Beispiel ist eine aktive Kupplung für Schiffsantriebe, die im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekts AKTOS „Aktive Kontrolle von Torsionsschwingungen durch Kupplungselemente“ in enger Zusammenarbeit mit der Firma CENTA Antriebe Kirschey GmbH entstanden ist.


Der aktive Drehschwingungsaktor wird direkt in den Schiffsmotor integriert.

Foto: Fraunhofer LBF

Mit dem neu entwickelten aktiven System ist es gelungen, die vom Motor in das Getriebe eingeleiteten Torsionsschwingungen signifikant zu reduzieren. Damit ist ein großer Schritt dahin getan, die Auslegung von Kupplungen in Schiffsantrieben zu vereinfachen, die Lebensdauer von Komponenten zu erhöhen und Kosten sowie Masse durch den Einsatz kleinerer Komponenten einzusparen. Außerdem verbessert sich die Akustik im Schiff spürbar. Das System wurde auf einem Prüfstand und anschließend in einer Motorjacht untersucht.

Mit der geregelten aktiven Kupplung lassen sich ordnungsbasierte Anregungen signifikant reduzieren. Die Kupplung besteht aus einem passiven Element zur primären Dämpfung und zum Versatzausgleich sowie einem aktiven Teil zur Schwingungskompensation. Dieses aktive Element besteht aus einem Inertialmassenaktor, der sich im rotierenden System befindet und ohne eine Kraftabstützung nach außen auskommt.

Die Übertragung der elektrischen Leistung und der Signale erfolgt am Prototyp mit Hilfe von Schleifringen. Geregelt wird das System mit Hilfe eines ordnungsbasierten adaptiven Reglers. Aufbauend auf der Umsetzung des Regelungskonzepts mit Laborelektronik wurde auch eine kompakte mitrotierende Steuerungs- und Leistungselektronik entwickelt und erfolgreich getestet.

Zunächst erprobten die LBF-Wissenschaftler die aktive Kupplung auf einem Prüfstand. Angetrieben wurde der Antriebstrang mit einem V8 Motor mit 500 kW. Zwischen Motorschwungrad und dem Getriebe integrierten die Forscher die aktive Kupplung. Der Propeller wurde mit Hilfe eines hydraulischen Dynamometers simuliert. Im kritischen Zündaussetzerbetrieb ließen sich auf diese Weise bis zu 90 Prozent der Schwingungsamplitude in den kritischen Ordnungen reduzieren.

Testfahrt bestätigt Prüfstandsversuche

Anschließend konnte die aktive Kupplung in einen Antriebsstrang einer zweimotorigen Motorjacht eingebaut und getestet werden. Der umgerüstete Antriebstrang wurde von einem V6 441kW Dieselmotor angetrieben und war mit einem Getriebe-Propeller-System in Pod-Bauweise ausgestattet. Der Praxistest konnte die überzeugenden Ergebnisse des Prüfstandsversuchs auch unter realistischen Bedingungen in der Yacht bestätigen. Zudem konnten die Wissenschaftler die akustische Relevanz der geregelten aktiven Kupplung im Innenraum der Yacht nachweisen. Auf diese Weise konnten sie im geregelten Fall eine deutlich wahrnehmbare Reduktion des Brummens beziehungs-weise Dröhnens der dritten Motorordnung um -6dB im Schalldruckpegel, verglichen zum ungeregelten Fall, erreichen.

http://www.lbf.fraunhofer.de

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Baukasten-System für die Linienfertigung: Die VL-Baureihe von EMAG
21.02.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Fraunhofer IWS Dresden kooperiert mit starkem Forschungspartner in Singapur
14.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten

Wie Proteine zueinander finden

21.02.2017 | Biowissenschaften Chemie