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Die geeignete Messausrüstung für die Untersuchung und Optimierung von Schiffsantrieben

Marine propulsion investigations and optimization

Bei der Untersuchung von Schiffsschrauben spielen gleich mehrere Aspekte eine wichtige Rolle: die Effizienz im Betrieb, die Konstruktion der Schiffsschraube und die Geräuschdämmung. Antriebssysteme mit rotierender Schiffsschraube können Schwingungen verursachen und Unterwassergeräusche abstrahlen. Zur genauen Messung dieser Aspekte stellt Kistler Druck- und Kraftsensoren sowie auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse abgestimmte Dynamometer bereit.

Die Schiffsschraube arbeitet im räumlich ungleichmäßigen Kielwasser, so dass Schwankungen der Parametern wie Propellerschub und Grenzdruck eines U-Boot-Rumpfes auftreten, die wiederum eine signifikante akustische Signatur erzeugen können. Schiffsschrauben erzeugen periodisch pulsierende Druckkräfte, die auf die Hülle des Schiffs einwirken; die an den Schaufeln gelegentlich auftretende Kavitation kann die Intensität dieser Kräfte noch erheblich steigern. 

Zur Untersuchung der an der Schraubenwelle auftretenden Kräfte und Drehmomente bieten sich neben der Kavitationsanalyse auch statische Prüfstandversuche an sowie die Durchführung von Tests in Kavitationstunnels und an angetriebenen Modellen in Schlepptanks oder Wellenbecken. Kistler bietet anwendungsspezifische Sensoren und kundenspezifisch abgestimmte Dynamometer für eine wirksame Untersuchung und Optimierung von Schiffsantrieben.

Hohe Eigenfrequenz

Rotierende Anlagenelemente erfordern vielfach höherfrequente Kraft- und Momentmessungen für eine Beschreibung von Prüfelementen und -bedingungen in Abhängigkeit von Oberwellen (z. B. Vielfache der Drehzahl). Eine piezoelektrische Druckmessung bietet einen sehr viel breiteren Frequenzbereich (>300 kHz) für die Beschreibung von Kavitationswirkungen.

Einstellbarkeit

Piezoelektrische (PE-)Messtechnologie gestattet sowohl hochauflösende quasistatische als auch dynamische Messungen und lässt sich mit einem externen Ladungsverstärker regeln. Beispielsweise können sich Kraft- und Momentinstabilitäten als dynamisches Geschehen auf niedrigem Niveau bei hohen hydrostatischen Bedingungen manifestieren, das sich damit mühelos mit hoher Genauigkeit messen lässt. PE-Druckmessungen weisen ähnliche Attribute auf, wohingegen der Messbereich von IEPE-Druckmessungen (Integrated Electronics Piezo-Electric) von vornherein festgelegt ist.

Anwendungsflexibilität

Ein- und Mehrkomponenten-Kraftsensoren von Kistler lassen sich als Dynamometer aufbauen, die spezifischen anwendungsseitigen Anforderungen gerecht werden; sie sind dabei flexibel und lassen sich bei wandelnder Anforderungen anpassen. Dank dem geringen Durchmesser ihrer Diaphragmen lassen sich PE-Drucksensoren entweder einzeln oder als dicht gepacktes Array aus mehreren Sensoren aufbauen.