Die Forderung nach einer exakten Positionierung und guten Manövrierbarkeit von Wasserfahrzeugen kann durch den Einsatz klassischer Propellerantriebe nicht erfüllt werden und verlangt nach dem Einsatz zweckmäßigerer Antriebstechnik, die beispielsweise mit Strahlruderantrieben zur Verfügung steht. Der Propeller ist dabei in einem vollständig um die vertikale Achse drehbaren Gehäuses gelagert, wodurch die Schubrichtung und durch Einsatz drehbarer Propellerblätter zusätzlich die Schubleistung schnell den Vorgaben der Steuerung angepasst werden können. Der konstruktive Aufbau der Strahlruderantriebe führt zu einer Belastungskombination aus Torsionsmoment, Schubkraft und Biegemomenten, die bei der Auslegung zu berücksichtigen ist. Hinzu kommt beim Einsatz getriebegetriebener Strahlruder die Übertragung des motorseitigen Drehmomentes über einen hochelastischen Wellenstrang auf eine großmodulige Kegelradstufe und die Propellerwelle. In Kombination mit einem elastischen Getriebegehäuse und zum Teil stark schwankenden propellerseitigen Lasten führt dies zu einem komplexen Antriebssystem. Benötigt werden aussagefähige Simulationsmodelle. Der Einsatz der Methode der Mehrkörpersysteme (MKS) erfordert eine Diskretisierung der realen Struktur in einzelne starre Körper unter Vorgabe der Freiheitsgrade sowie der koppelnden, masselosen Feder-Dämpfer-Elemente. Mit Hilfe von Simulationsprogrammen werden die Bewegungsdifferentialgleichungen des schwingungsfähigen Systems durch Einsatz numerischer Algorithmen gelöst und die Eigenfrequenzen, Eigenschwingformen sowie die Zustandsgrößen an den definierten Masse- und Feder-Dämpfer-Elementen bereitgestellt. Ein wesentliches und wichtiges Aufgabengebiet zur Abbildung der Strahlruderantriebe mit Hilfe der Mehrkörpersystem-Simulation ist die eigentliche Erstellung des Modells. Auf Grundlage der ermittelten Modellparameter können die Informationen in entsprechenden Datensätzen zusammengeführt werden, mit denen die Erstellung von parametrisierten Teilmodellen für einzelne Unterbaugruppen möglich wird. Die beschriebenen Modellierungsmethoden ermöglichen den Aufbau detaillierter elastischer Simulationsmodelle für Strahlruderantriebe zur Abbildung der realen Verhältnisse zwischen Massen, Trägheitsmomenten, Steifigkeiten sowie Dämpfungen und können zur Untersuchung der Systemeigenschaften im Frequenz- und Zeitbereich verwendet werden.
Möglichkeiten zur Ermittlung maximaler Beanspruchungen für Antriebsstrangkomponenten in Strahlruderantrieben durch Einsatz elastischer Mehrkörpersystem-Modelle
2013
17 Seiten, Bilder, 19 Quellen
Conference paper
German
Optimierung der Antriebsstrangkomponenten in Elektrofahrzeugen
Automotive engineering | 2011
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