Leisere Motorboote durch aktive Kupplung

Viele Motorboote sind zu laut, finden ihre Eigner. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelte eine aktive Kupplung zur Reduzierung des durch den Antrieb entstehenden Dröhnens.

Bei Motorbooten sind unerwünschten Nebengeräusche im Spiel. Der Trend im Schiffsbau geht dahin, die Emissionen zu reduzieren und die Energieeffizienz zu steigern. Diese Bestrebungen haben häufig einen erhöhten Eintrag von Torsionsschwingungen im Antriebstrang zur Folge. Es wird immer aufwendiger, dämpfende elastische Kupplungen auszulegen und die technischen Grenzen passiver Systeme sind absehbar.

Hier bieten aktive Systeme ein hohes Potential für zukünftige Anwendungen. 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.

Der aktive Drehschwingungsaktor wird direkt in den Schiffsmotor integriert.

Der aktive Drehschwingungsaktor wird direkt in den Schiffsmotor integriert.

Mit dem neu entwickelten aktiven System ist es gelungen, die vom Motor in das Getriebe eingeleiteten Torsionsschwingungen signifikant zu reduzieren. Das verbessert die Akustik im Schiff spürbar. Das System wurde auf einem Prüfstand und anschließend in einer Motorjacht untersucht.

Die Kupplung besteht aus einem passiven Element zur primären Dämpfung und zum Versatzausgleich sowie einem aktiven Teil zur Schwingungskompensation.

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.

Die aktive Kupplung des Fraunhofer LBF im Schiffsantrieb sorgt für eine ruhige Fahrt durchs Wasser.

Die aktive Kupplung des Fraunhofer LBF im Schiffsantrieb sorgt für eine ruhige Fahrt durchs Wasser.

Anschließend wurde die aktive Kupplung in einen Antriebsstrang einer zweimotorigen Motorjacht eingebaut und getestet. Sie wurde von einem V6 441kW Dieselmotor. Der Praxistest konnte die Ergebnisse des Prüfstandsversuchs bestätigen. Die Wissenschaftler erreichten eine deutlich wahrnehmbare Reduktion des Dröhnens.

Text / Fotos – Quelle: Pressemitteilung vom 3. 3. 2015 / Von der Oxly-Redaktion gekürzt
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF / Darmstadt

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