Es werden die Ergebnisse eines Forschungsprojektes 'Erfassung der Schwingformen von starr gelagerten Hauptantriebsaggregaten durch Modalanalyse' vorgestellt. Die experimentellen Ergebnisse wurden für ein 5500 TEU Containerschiff mit Motor lORTA96C und ein 2500 TEU Containerschiff mit Motor 7RTA72UB, die dem Stand der Technik entsprechen, vorgestellt. Diese Großmotoren sind mit unterschiedlichen Seitenabstützungen (hydraulische- bzw. Reibschlussabstützungen) mit der Schiffsstruktur verbunden. Es wurden für alle Anlagen die ersten Eigenformen (H- und X-Form) und auch eine weitere Eigenform, die C-Form für die größere Zehn-Zylinder-Maschine, identifiziert. Da die Messungen unter unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt wurden (im Hafen bei Be- und Entladen, in der Bauphase in der Werft bei wenig Störung) kann bestätigt werden, dass die Erregung durch Kraftstoß ausreichend ist, um die Moden zu identifizieren. Durch Glättung der gemessenen Daten können störende Einflüsse zum größten Teil eliminiert werden, um eine ausreichende Genauigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Das Verfahren ist soweit erprobt, um auf den Werften angewendet werden zu können. Zusammenfassend können folgende Aussagen für einen untersuchten Frequenzbereich bis ca. 20 Hz getroffen werden: 1.Die modalen Parameter der H- und X-Form von Großmotoren in Containerschiffen sind mit Hilfe der experimentellen Modalanalyse identifizierbar. 2. Vergleiche der Spektren mit und ohne Anregung zeigen, dass eine Impulsanregung mit einer großen Masse einen genügend starken Impuls erzeugt, um die ersten Eigenformen der Motoren anzuregen. 3. Durch Gläftung der Signale ist es möglich die die Übertragungsfunktionen anzupassen. 4. Für sehr große Zweitakt-Dieselanlagen bildet sich eine C-Form aus, die bei der Auslegung der Containerschiffe, insbesondere bei der Wahl der Seitenabstützungen, unter Umständen berücksichtigt werden muss. Bezüglich der Seitenabstützungen wird gezeigt, dass eine Zunahme der Dämpfung vor allem durch die hydraulischen Seitenabstützungen erreicht wird. Die Systemverstimmung durch die Seitenabstützungen drückt sich durch eine Verschiebung der maximalen Resonanzamplituden auf der Frequenzachse aus, sowie durch eine Bedämpfung der Motorschwingformen. Vergleiche mit Rechenergebnisse zeigen, dass durch die Verstimmung die Eigenfrequenzen wenig verschoben werden, aber durch die Kopptung globale Schwingformen zum Vorschein kommen, die ohne Seitenabstützungen kleine Amplituden aufweisen. Dies ist insbesondere für die Schwingungen der Decksaufbauten von Bedeutung, wie die experimentelle Analyse zeigt. Die Kopplung der Motorschwingformen mit den globalen Moden bewirkt somit eine höhere Bedämpfung der Schwingungen. Insbesondere durch die Messungen an MTWCV 2500, die ohne störende Einflüsse durchgeführt wurden, konnte dieser Effekt nachgewiesen werden. Die Messungen zeigen folglich, dass die elastischen Moden des Motors im Verbund mit der Schiffsstruktur mehrfach bei benachbarten Frequenzen vorkommen. Dieser Effekt kann durch die Finite Elemente Rechnungen bestätigt werden. Dies erschwert die Auswahl des Betriebszustandes (ob mit oder ohne Seitenabstützungen), da der Einbau der Seitenabstützungen von der Schiffsbauform abhängt und die Entscheidung für jeden Schiffstyp getroffen werden muss. Hier können durch Einsatz der Modalanalyse unterstützende Informationen gewonnen werden. Sie ermöglicht es dem Konstrukteur, die Schwingformen während der Bauphase zu identifizieren, damit gegebenenfalls Änderungen vorgenommen werden können, um Resonanzerscheinungen vor der Abgabe des Schiffes zu vermeiden. Auf diese Weise können Kosten durch Umbau und Nachrüstung vermieden und bessere Produkte gefertigt werden. Als Ergebnis wird zusammengefasst: 1.Seitenabstützungen nach Reibschlussprinzip wirken durch eine Systemverstimmung in Form einer Frequenzverschiebung. Eine nennenswerte Erhöhung der Dämpfung wurde nicht registriert. 2.Hydraulische Seitenabstützungen wirken hauptsächlich dämpfend. Die mit den hydraulischen Seitenabstützungen verbundene Frequenzverstimmung ist sehr gering, zeichnet sich jedoch durch eine Verschiebung der Resonanzüberhöhungen mit maximalen Amplituden aus. 3. Seitenabstützungen verstärken die Kopplung der Motorschwingungen mit globalen Eigenformen. 4. Bei der Wahl des Zustandes mit oder ohne Seitenabstützungen müssen auch die Auswirkungen auf die Schwingungen in den Decksaufbauten berücksichtigt werden.


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    Title :

    Parameteridentifikation zur Motor-Achterschiff-Interaktion großer Containerschiffe


    Additional title:

    Parameter-identification for engine stern ship interaction in large container vessels


    Contributors:

    Published in:

    Schiffbauforschung ; 43 , 2 ; 5-26


    Publication date :

    2004


    Size :

    22 Seiten, 18 Bilder, 4 Tabellen, 14 Quellen



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




    Interaktion von Motor- und Aufbautenschwingungen großer Containerschiffe

    Schlottmann, Günther / Uhlenbrock, Santiago / Winkelmann, Jörg et al. | Springer Verlag | 2007



    Dynamisches Fahrverhalten extrem großer Containerschiffe unter Flachwasserbedingungen

    Uliczka, Klemens / Kondziella, Bernhard | HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 2003

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    Schlottmann, G. / Bludszuweit, S. / Winkelmann, J. et al. | Tema Archive | 2003