Het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) heeft een actieve koppeling ontworpen die trillingen in de scheepsaandrijving vermindert. Het nieuwste voorbeeld is een actieve koppeling voor scheepsaandrijvingen, in het kader van het door het ministerie van economie en technologie gesubsidieerde project AKTOS ‘Aktive Kontrolle von Torsionsschwingungen durch Kupplungselemente’ in nauwe samenwerking met de firma Centa Antriebe Kirschey is ontwikkeld.
Rustig en elegant vooruit glijden: dat willen de meeste bezitters van jachten. Grommen en dreunen in de scheepsromp horen niet bij een weldadig gevoel. Helaas zijn deze ongewenste bijgeluiden toch vaak aanwezig. In de scheepsbouw is het al jarenlang een trend om de emissies te reduceren en de energie efficiëntie te verbeteren. Dit streven heeft vaak wel gevolgen door een toename van torsietrillingen in de aandrijflijn. Actieve systemen, zoals ze door het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF worden ontwikkeld, bieden hier mogelijkheden voor toekomstige toepassingen.
Met het nieuw ontworpen actieve systeem is het gelukt om het ontstaan van torsietrillingen vanuit de motor in de aandrijving in belangrijke mate te reduceren. Dit is een grote stap richting de vereenvoudiging van koppelingen voor scheepsaandrijvingen, voor de verbetering van de levensduur van de componenten, waardoor op kosten en op massa (door het gebruik van kleinere componenten) wordt gespaard. Ook verbetert de akoestiek binnen het schip duidelijk. Het systeem werd eerst op de proefstand en daarna in een motorjacht uitgetest.
Actief en passief deel
Met de geregelde actieve koppeling kan de basisopstelling van componenten belangrijk worden gereduceerd. De koppeling bestaat uit een passief element voor de primaire demping en de torsiecompensatie en een actief deel voor de trilling compensatie. Het actieve element bestaat uit een initiële massa actuator, die zich in het roterende systeem bevindt en zonder een reactiekracht van het centrum afgaat. De levering van elektrisch vermogen en signalen gaat bij het prototype met behulp van sleepringen. Het systeem wordt geregeld met behulp van een adaptieve regelaar. Er werd ook een compacte, meedraaiende besturings- en vermogenselektronica ingebouwd, gebaseerd op de omzetting van het regelconcept met laboratorium techniek en met succes getest.
De wetenschappers van het LBF testten de actieve koppeling eerst op een proefstand. De aandrijflijn werd belast door een V8 motor met 500 kW. Tussen het vliegwiel van de motor en de aandrijving werd de actieve koppeling geïntegreerd. De scheepsschroef werd gesimuleerd met behulp van een hydraulische dynamometer. In een kritisch gebied met vonkuitval kon op deze manier tot 90% van de trilling amplitude in de kritische orde worden gereduceerd.
Testvaart bevestigde proefstand testen
Daarop kon de actieve koppeling in een aandrijflijn van een tweemotorig motorjacht worden ingebouwd en getest. De omgebouwde lijn werd aangedreven door een V6 441 kW dieselmotor en was voorzien van een schroef aandrijfsysteem in een Pod-opstelling. De praktijktest leverde overtuigende resultaten, die de resultaten van de proefstand ook onder praktijkomstandigheden in het schip bevestigden. Ook konden de wetenschappers de akoestische relevantie van de geregelde actieve koppeling in het interieur van het schip aantonen. Op deze manier konden ze in een geregelde situatie een duidelijk waarneembare vermindering van het brommen of dreunen van de motor in de 3e orde met -6 dB geluidsdruk bereiken in vergelijking met een ongeregelde toestand.
