Neben den durch den Seegang hervorgerufenen Schiffsschwingungen stellen mechanische Schwingungen an Bord von Schiffen die Hauptbeeinträchtigung für die Besatzung dar, die diesen Schwingungen über die gesamte Reisezeit ausgesetzt ist. Haupterregerquellen für diese Schwingungen sind der Hauptmotor (Antriebsstrang) und der (die) Propeller. Die möglichen Erregerfrequenzen hängen dabei von vielen Variablen ab, wie Drehzahl, Zylinderzahl, Reihen- oder V-Motor, Zündfrequenz. Daher ist das Entwurfsziel Resonanzfreiheit nicht leicht zu erreichen. Für die Erregerquelle Propeller sind diese Variablen Anzahl, Größe(Leistung), Flügelzahl, Flügelform, Festpropeller oder Verstellpropeller. Weitere Einflussfaktoren für die mechanischen Schiffsschwingungen sind aber auch Druckimpulse des Propellers und Nachstrom. Daneben sind abder auch hydrodynamische Schwingungserregungen zu berücksichtigen, die durch Wirbelablösungen an Schiffsanhängen ausgelöst werden, die aber konstruktiv beseitigt werden können, sowie Seegangseinflüsse, die nicht zu vermeiden sind. Ziel des Schiffsentwurfsprozesses ist dabei Resonanzvermeidung. Zur Abschätzung der relevanten Eigenfrequenzen werden Finite-Elemente-Modelle verwendet. Bei neuartigen Erstentwürfen wird der Schiffskörper als Ganzes idealisiert. Bei diesem Verfahren werden die globalen Schiffskörper- und Deckshausschwingungen analysiert. Der Beitrag beschreibt ausführlicher die Besonderheiten bei der Bestimmung der Erreger und ihrer Erregerfrequenzen. Um strömungsinduzierte Vibrationen auszuschließen wird das Verfahren der dynamischen Strömungssimulation verwendet. Die Beurteilung der Schwingungen an Bord von Schiffen erfolgt nach dem Vibrationsstandard ISO 6954, wobei ausschließlich der Frequenzbereich 1 - 80 Hz für die Menschen an Bord als relevant gilt. Dabei bildet die in ISO 2631-1 definierte Bewertungskurve für Ganzkörperschwingungen die Grundlage. Im Beitrag sind Beispiele von Tabellen und Diagrammen aus der ISO 6954-2000 dargestellt, die z.B. Grenzwerte für Schwingungsgeschwindigkeit und -beschleunigung für Passagier- und Besatzungsbereiche sowie für Schwingungsamplituden angeben. Die Einhaltung der Grenzwerte oder ihre Überschreitung wird bei der Probefahrt des Schiffes im Rahmen von Abnahmebemessungen festgestellt. Diagramme von Probefahrtsmessungen werden in Zeitreihenform als Beispiel angeführt.
Schwingungen an Bord von Seeschiffen
Vibrations on bord seegoing vessels
VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung, VDI-Tagung Humanschwingungen - Human Vibrations, 5 ; 303-314
VDI-Berichte ; 2190
2013
12 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 2 Quellen
Conference paper
German
Seeschiff , mechanische Schwingung , Maschinenschwingung , Propellerschwingung , Schiffskörperschwingung , Schwingungserregung , Schiffspropeller , Eigenfrequenz , Erregerfrequenz , Schwingungsanalyse , numerische Strömungssimulation , Finite-Elemente-Analyse , ISO (International Organization for Standardization)
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