Het IPH (Institut für Integrierte Produktion Hannover) presenteert op de Hannover Messe 2015, hoe het scheepvaartverkeer betrouwbaarder kan worden, terwijl tegelijkertijd de onderhoudsbehoefte daalt. Samen met projectpartners heeft het onderzoeksinstituut uit Hannover een sensorsysteem ontwikkeld, dat de toestand van de aandrijving van schepen continu bewaakt en zo storingen voorkomt. Het bijzondere is, dat het monitoringsysteem draadloos functioneert en zelf voor de energie zorgt. De benodigde energie wordt opgewekt op de plaats waar het nodig is, direct bij de sensor.
Auto’s moeten regelmatig naar de keuring, schepen moeten naar de inspectie, want als midden in het verkeer de aandrijving uitvalt, is dat niet alleen vervelend maar ook gevaarlijk. Bij schepen moet vooral de transmissie, die de kracht van de dieselmotor overbrengt naar de schroef, bestand zijn tegen hoge belastingen. Als deze transmissie defect raakt, staat de hele aandrijving stil.
Net als de keuring bij de auto kost ook de inspectie van schepen tijd en geld. Het schip moet in die tijd in de haven blijven en de rederij loopt zodoende inkomsten mis. De inspectie kan alleen worden uitgesteld, als de transmissie permanent wordt bewaakt. Men spreekt dan van toestand georiënteerd onderhoud. Sensoren meten 24 uur per dag het draaimoment, de temperaturen en de trillingen in de aandrijving. Met deze data kan men op tijd waarnemen of er iets niet klopt en dan onderhoud plegen aan de aandrijving, voordat deze in storing gaat. Deze bewaking is tot nog toe behoorlijk kostbaar, omdat er nogal wat kabels moeten worden gelegd van de aandrijving naar de boordcomputer en voor de energievoorziening.
Meetsysteem voor draadloze monitoring
In de toekomst is deze monitoring draadloos mogelijk. Het Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) heeft samen met projectpartners een sensorsysteem ontwikkeld, dat volledig zonder energiekabels en dataleidingen kan functioneren. Er zijn zelfs geen batterijen nodig. De onderzoekers schatten in, dat de sensoren, die op de aandrijving zijn aangebracht, minimaal 10 jaar lang functioneren. De complete elektronica wordt in een robuuste metalen kast ingebouwd, die zo groot is als een koffiekopje. Vuil en zout water kunnen hier geen schade aanrichten.
De energie, die nodig is om de data op te nemen en radiografisch door te geven aan de boordcomputer, wordt ter plaatste opgewekt. Dit is mogelijk met een zogenaamd Energy-Harvesting-Systeem, dat gebruik maakt van het temperatuurverschil tussen het zeewater en de transmissie. De transmissie wordt continu met zeewater gekoeld, zodat de bedrijfstemperatuur een constante waarde van 60° houdt. Het zeewater kan, afhankelijk van de plaats, soms 5° en soms wel 25° zijn maar in elk geval altijd beduidend kouder dan de transmissie zelfs. Uit het temperatuurverschil kunnen de thermische omvormers energie opwekken.
Binnen het onderzoeksproject ‘DriveCoM’ heeft het IPH als projectcoördinator nauw samengewerkt met partners uit industrie. Microsensys GmbH, met een vestiging in Erfurt, heeft de draadloze verbinding van de sensor knooppunten met het boordsysteem gerealiseerd. De data worden met behulp van de RFID-technologie passief uitgelezen zodat er weinig energie nodig is. De Bachmann Monitoring GmbH uit Rudolstadt in Thüringen heeft zich ondertussen bezig gehouden met de keuze van de sensoren en de structuur van het Condition-Monitoring-System.
Het IPH heeft signaal analyse uitgevoerd: op de micro controller van het sensorknooppunt worden uit de meetdata kenwaardes berekend waarmee kenbaar wordt, of er transmissieschade dreigt. De Energy Harvesting, dus de oogst van energie direct aan de aandrijving, vormt het specifieke gebied van het HSG-IMIT – Institut für Mikro- & Informationstechnik van de Hahn-Schickard-Gesellschaft e.V. uit Villingen-Schwenningen. In het onderzoeksproject heeft het HSG-IMIT de Thermo generator zodanig aangepast, dat de sensor knooppunten constant worden voorzien van energie. De sensor is uiteindelijk getest op de proefstand van Reintjes, een producent van scheepsaandrijvingen met een vestiging in Hameln, Nedersaksen.
Demo op de beurs
Bij de Hannover Messe van 13 tot 17 april 2015 worden de resultaten van het project ‘DriveCom’ voor het eerst gepresenteerd. Op de gemeenschappelijke stand van Niedersachsen in Hal 2 (Stand A08) zal een echt maritiem aandrijfsysteem van de firma Reintjes worden getoond.
