Zeit sparen beim Beladen von Containerschiffen

Heute ist es so, dass die langen Ausleger von Containerkränen in Schwingungen geraten, wenn Lasten aufgenommen und bewegt werden. Kranführer müssen diese Ausschläge aber möglichst klein halten, damit sie die Container auf einige Zentimeter genau platzieren können.

Daher fahren sie langsamen, was mehr Zeit kostet. Die aktive Dämpfung bewegt dagegen ein Gewicht entlang des Auslegers und steuert der Schwingung entgegen, und der Kran bleibt auch bei schnellem Arbeiten stabil. Siemens will das System zusammen mit einem Kranbauer bis Mitte 2011 auf den Markt bringen.

Moderne Hafenkräne sind mehr als 30 Meter hoch, um Platz für große Containerschiffe zu schaffen. Gleichzeitig dürfen sie am Boden nur wenig Raum einnehmen, damit Transportfahrzeuge genügend Platz haben, um die Fracht zu löschen. Die filigrane Konstruktion des Hafenkrans ist daher nicht steif genug, um dem Pendeln eines aufgenommenen Containers standzuhalten und gerät in Schwingungen. Je schneller die Laufkatze die Last entlang des Auslegers bewegt, desto stärker. Heute stellen große, bis zu 60 Tonnen schwere Gewichte, so genannte passive Tilger, den Kran ruhig. Aufgehängt wie ein Pendel nehmen sie die Schwingungen auf und geben die Bewegungsenergie an einen Dämpfer ab, beispielsweise einen hydraulischen Zylinder.

Im Vergleich dazu arbeitet die aktive Dämpfung von Siemens Drive Technologies präziser und kommt mit einem Zehntel des Gewichts aus: Sensoren am Ausleger messen die Schwingung des Krans und geben die Information an die Steuerung eines Linearmotors weiter. Der Motor bewegt ein wenige Tonnen schweres Gewicht entlang des Auslegers und überträgt mit jedem Beschleunigen oder Bremsen Kraft auf den Kran. Spezielle Algorithmen steuern die Bewegung so, dass die Schwingungen schnell und effektiv neutralisiert werden.

Die Siemens-Forscher entwickelten die aktive Schwingungsdämpfung ursprünglich für den Maschinenbau, speziell zur Fertigung von Teilen mit hochpräzisen Oberflächen. Wegen der Vibrationen der Maschinen muss dabei langsam gearbeitet werden, was sehr teuer ist. Aus dem Vibrationsverhalten lassen sich jedoch Algorithmen für eine Maschinensteuerung berechnen, die diese Schwingungen unterdrückt. Das Verfahren wird derzeit mit Pilotkunden getestet. (IN 2011.02.2)