Gesteigerter Yacht-Genuss: Aktive Kupplung mindert Schwingungen in Schiffsantrieben

Der aktive Drehschwingungsaktor wird direkt in den Schiffsmotor integriert. Foto: Fraunhofer LBF

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.

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

Media Contact

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

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau

Der Maschinenbau ist einer der führenden Industriezweige Deutschlands. Im Maschinenbau haben sich inzwischen eigenständige Studiengänge wie Produktion und Logistik, Verfahrenstechnik, Fahrzeugtechnik, Fertigungstechnik, Luft- und Raumfahrttechnik und andere etabliert.

Der innovations-report bietet Ihnen interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Automatisierungstechnik, Bewegungstechnik, Antriebstechnik, Energietechnik, Fördertechnik, Kunststofftechnik, Leichtbau, Lagertechnik, Messtechnik, Werkzeugmaschinen, Regelungs- und Steuertechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer