Autor: pa

Manövrieren

Untersuchungen zum Manövrierverhalten, die aufgrund des beschränkten Platzes und hoher Geschwindigkeit nicht in den Versuchsanlagen der SVA durchgeführt werden können, erfolgen im Freiland. Das Bewegungsverhalten des Modells wird über ein DGPS-System sowie durch einen LASER-optischen Kreisel erfasst. Es können alle erforderlichen Manöver entweder handgesteuert oder automatisiert gefahren werden. Zudem werden sogenannte Quellmanöver realisiert, um mittels einer Systemidentifikation das mathematische Bewegungsmodell ableiten zu können.

 

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Themenbezogene Referenzen/Forschungsprojekte
[1] Steinwand, M.: System identification of manoeuvring ship models, SVA-CTO-Meeting, Juni 2004
[2] Steinwand, M.: Optimierung des Stoppmanövers von Schiffen mit Verstellpropellern und Hybridantrieben, 9. SVA-Forschungsforum „Theoria cum praxi“, Potsdam, Januar 2016

3D-Drucker – Rapid Prototyping Technologie

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Für die Herstellung von Bauteilen mit komplexer Geometrie und sehr kleinen Toleranzen steht ein 3D Drucker Eden350V zur Verfügung. Das Kunststoffmaterial wird in Schichten von 16 µm aufgebaut und mittels UV-Licht gehärtet. Diese Methode erlaubt die Fertigung von Objekten beliebiger Geometrie mit höchster Präzision.
Technische Daten
Max. Bauteillänge x-Achse [mm] 340
y-Achse [mm] 340
z-Achse [mm] 340
Auflösung Schichtdicke [µm] 16
x-Achse [dpi] 600
y-Achse [dpi] 600
z-Achse [dpi] 1600
Genauigkeit Bauteile >= 50 mm [µm] 200
Bauteile < 50 mm [µm] 20…85

 

 

3D-Scanner

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Die SVA verfügt über ein 3D-Scannersystem (ATOS Core 300) mit folgenden Parametern:

  • Genauigkeit 18 µm
  • Objektgröße bei hoher Genauigkeit (18 µm) 300 x 230 x 300 mm³
  • Objektgröße bei geringerer Genauigkeit (50 µm) 600 x 600 x 600 mm³
  • Manuelle zwei Achsen Verstelleinrichtung (Hubtisch, Drehtisch)
  • Projektion von 3D-Elementen
  • Automatische Berichtserstellung

Das ATOS Core 300 wird wie folgt in der Fertigung und Gütekontrolle genutzt:

  • Scannen der Geometrie nach dem Fräsen (Modell befindet sich noch im Fräsblock), wenn das vorgegebene Aufmaß örtlich nicht erreicht wurde, wird der Fräsprozess weitergeführt
  • Scannen des Modells nach der Herauslösung aus dem Fräsblock, Auswertung des Soll-Ist-Vergleichs mit Mitarbeitern der Werkstatt zur Präzisierung der Arbeitsschritte in der manuellen Endfertigung
  • Scannen des Modells nach Fertigstellung, Analyse des Soll-Ist-Vergleichs und Erstellung des Nachweises über die Einhaltung der Qualitätskriterien, Erstellung eines Prüfberichtes

Weiterhin werden mit dem 3D-Scanner Geometrien von vorhandenen Messsystemen, Bauteilen, Versuchsobjekten erfasst und für die Verwendung in neuen Versuchsanordnungen bereitgestellt.

 

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Schiffsmodellfertigung

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Die Schiffsmodellrohlinge werden aus stabverleimten Abachiholz hergestellt.

Wasserstrahlschneidanlage

Die Bauteile werden rechnergestützt erstellt und mittels einer Hochdruck-Wasserstrahlschneidanlage gefertigt (3500 bar). Die Anlage schneidet die Teile passgenau und in schneller Abfolge effizient aus. Die Wasseraufnahme der Schnittteile ist sehr gering und lässt eine Weiterverarbeitung der Rohlinge nach einer Trockenzeit von einem Tag zu. Die Maschine hat einen Arbeitsbereich von 2000 mm x 4000 mm und ist darüber hinaus in der Lage bis zu 120 mm Stahl zu schneiden.

 

5-Achs-Fräsmaschine

Die verleimten Schiffsrohlinge werden auf  der 5-Achs-Fräsmaschine, Fabrikat Huber& Grimme, mit Hilfe von Schrupp- und Schlichtfräsoperationen komplett bearbeitet und erreichen dabei ein nahezu perfektes Oberflächenfinish. Mit einem einmaligen manuellen Oberflächenschliff nach dem Fräsprozess ist das Modell zur weiteren Bearbeitung vorbereitet. Mit dem Einsatz der 5-Achs-Fräse werden die Anforderungen der ITTC hinsichtlich der Genauigkeit von Schiffsmodellen erfüllt (±1 mm, 0.5 % Lpp). Die Maschine hat ein maximalen Arbeitsbereich von 8000 mm x 2500 mm x 1200 mm, eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von bis zu 40 m/min und eine maximale Drehzahl von 24000 U/min.

High-Speed-Kamera

Technische Daten
Marke Photron
Sensor-Typ CMOS
Max. Auflösung 1024 x 1024 px, 2000 Bilder/s  
Max. Aufnahmerate 120.000 Bilder/s
Ereignisse, die sehr schnell ablaufen, müssen mit einer Kamera mit einer sehr hohen Aufnahmerate beobachtet werden. Dafür werden ein High Speed Kamerasystem der Firma Photron in Verbindung  mit Xenon Scheinwerfer (Kaltlicht) mit Leistungen von 1 bis 2 kW verwendet. Mit dieser Kamera kann bei einer maximalen Auflösung von 1024 x 1024 Pixeln eine Bildaufnahmerate von bis zu 2000 Bildern pro Sekunde erreicht werden. Je nach Problemstellung ist es bei geringerer Auflösung, möglich eine Bildaufnahmerate von bis zu 120.000 Bildern pro Sekunde zu erreichen. Dies wird durch die Verwendung eines CMOS Sensors ermöglicht.

Eine Beobachtung z.B. der Kavitation an sich drehenden Propellern ist damit möglich. Der Vorteil im Vergleich zur konventionellen Stroboskoptechnik liegt in der Möglichkeit einer Bewertung der Kavitationsdynamik anhand der Videoaufnahmen und damit auch deren Einfluss auf die Erosion. Dementsprechend ist auch der hauptsächliche Einsatzort des High Speed Kamerasystems der Kavitationstunnel.

 

Themenbezogene Referenzen/Forschungsprojekte

[1]    Heinke, H.-J.: High-Speed Camera Observations of the Cavitation at VSP Blades, 2th Symposium on Voith Schneider Technology , Heidenheim, 6. June 2008