LeiQaS

Offizieller Projektname: "Leise Querstrahlruder – Reduzierung der Schallemission von Querstrahlanlagen mit Methoden der aktiven Schwingungsreduktion“

Laufzeit: 01.12.2020 - 30.11.2023

Geschäftsfeld: Mechanical Engineering

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Das Projekt LeiQaS (Leise Querstrahlruder) zielte darauf ab, den Lärmeintrag von Querstrahlanlagen (QSA) in Schiffen und die maritime Umwelt durch innovative Technologien zur Schwingungsreduktion zu minimieren. Hauptziel war die Reduktion von Körperschall und Unterwasserlärm, um den steigenden Anforderungen an Umwelt- und Arbeitsschutz sowie den Komfort auf Schiffen gerecht zu werden. Im Rahmen des Projekts entwickelte Wölfel Engineering eine aktive Schwingungstilgereinheit, die durch präzise Schwingungskontrolle die Geräuschemissionen der QSA deutlich senken kann.

Projektziel und Projektbeschreibung

Das Projekt „LeiQaS“ hatte das Ziel, den Lärmeintrag von Querstrahlanlagen in Schiffen und die maritime Umgebung durch die aktive Reduktion von Körperschall erheblich zu vermindern, um die Umwelt zu schonen und den Komfort an Bord zu erhöhen. Der Schwerpunkt des Teilprojekts von Wölfel Engineering lag auf der Entwicklung eines aktiven Schwingungssystems zur Körperschallreduktion.

Querstrahlanlagen (QSA) werden zunehmend eingesetzt, um die Manövrierfähigkeit von Schiffen, besonders bei niedrigen Geschwindigkeiten und anspruchsvollen Bedingungen, zu verbessern. Allerdings verursachen sie durch Vibrationen und Schall starke Geräuschemissionen, die sowohl die Schiffsumgebung als auch die maritime Umwelt belasten. Daher besteht ein wachsendes Interesse an der Entwicklung geräuscharmer QSAs, die sowohl dem Umwelt- und Arbeitsschutz als auch modernen Komfortanforderungen gerecht werden.

2024-11-LeiQaS-Websiteinhalt — Experimenteller Versuchsaufbau (Wölfel, Uni Rostock, Jastram, Promarin, Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam)

Das Projekt LeiQaS vereinte verschiedene innovative Ansätze zur Lärmminderung bei QSAs, darunter eine optimierte Propellerkonstruktion, Maßnahmen zur Reduktion der Kavitationsbildung und die aktive Schwingungsreduktion. Diese Teilaspekte wurden in einem Konsortium bestehend aus Experten der Strömungstechnik, Propellerentwicklung und Strukturdynamik bearbeitet. Ein zentraler Baustein war dabei das Teilprojekt von Wölfel Engineering, das sich auf die aktive Schwingungsminderung konzentrierte, um den Körperschall und damit die Lärmeinwirkung auf das Schiff selbst zu reduzieren.

Im Rahmen des Teilprojekts entwickelte Wölfel eine Einheit zur aktiven Schwingungsisolation und -minderung, die in der Lage ist, gezielt Schwingungen zu reduzieren, die durch die Propellerblattpassage des Antriebs entstehen. Hierfür wurden umfangreiche strukturdynamische Analysen durchgeführt, die auf Finite-Elemente-Methoden (FEM) und Mehrkörper-Simulationen (MKS) basierten. Diese Simulationen ermöglichten es, die dynamischen Eigenschaften der Anlage zu modellieren und die optimalen Parameter für die Schwingungsminderung zu identifizieren.

Die entwickelten Modelle und Algorithmen wurden schließlich durch experimentelle Tests verifiziert, die unter realitätsnahen Bedingungen im Großversuch durchgeführt wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die aktive Tilgereinheit durch gezielte Steuerung von Schwingungsaktoren eine deutliche Reduktion der Schwingungen in der QSA erzielt. Insbesondere die horizontale Aktoranordnung erzielte bemerkenswerte Reduktionen der Schwingungspegel um bis zu 10 dB. Diese Erfolge untermauern die Wirksamkeit der entwickelten Technologie und zeigen das Potenzial für den Einsatz auf modernen Schiffen.

Mit dem Abschluss des Projekts stellt Wölfel Engineering eine wichtige Innovation im Bereich des Lärmschutzes vor, die zukünftig in marktfähige Systeme integriert werden könnte, um den Anforderungen an geräuscharme und umweltfreundliche Schiffsantriebe gerecht zu werden.

Projektergebnisse

Das Projekt demonstrierte erfolgreich die Fähigkeit zur Lärmminderung durch aktive Schwingungsreduktion. Die entwickelten Systeme konnten die Schwingungen in den Querstrahlanlagen messbar senken. Insbesondere in der horizontalen Anordnung erzielte das System eine Reduktion der Schwingungen um bis zu 10 dB. Die Resultate zeigen das Potenzial zur Entwicklung marktreifer, lärmarmer Antriebssysteme für Schiffe. Die Simulationen und experimentellen Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse für zukünftige Konstruktionen im maritimen Bereich und darüber hinaus.