Anwenderbericht Bureau Veritas

Bureau Veritas verlässt sich auf SimulationX als Systemsimulationswerkzeug für die Berechnung von Drehschwingungen

Schwingungsanalyse von Schiffsantrieben

Aufgabe

Torsionsschwingungsverhalten von Schiffspropellern berechnen und deren Auswirkungen auf Anlagen und Komponenten untersuchen

Gegründet 1828 ist Bureau Veritas einer der weltweit führenden Anbieter von Konformitätsbewertung und Zertifizierungsdienstleistungen. Mit der Zertifizierung und Klassifizierung von Schiffen ist das Unternehmen in mehr als 130 Ländern aktiv. Bureau Veritas Marine hat es sich dabei zur Aufgabe gemacht, Konstruktionspläne für zukünftige Schiffe zuzulassen. Das beinhaltet die Struktur, Maschinen, Elektrizität, Sicherheits- und Brandschutzbestimmungen, Stabilität und vieles mehr. Abgedeckt werden außerdem die Beaufsichtigung der Fertigung neuer Schiffe in den einzelnen Fertigungsstufen sowie die Überwachung von Schiffen im Einsatz.

Torsionsschwingungen sind eine permanente Belastung an Antriebs- und Hilfsmaschinen in Schiffen. Um Fehlern vorzubeugen, die katastrophale Folgen sowohl für Menschen als auch für das Material haben können, muss das System sorgfältig untersucht werden.

Die Aufgabe von Bureau Veritas ist es, sicherzustellen, dass sämtliche maschinelle Ausstattung die von Herstellern und Gesetzgebern vorgegebenen Grenzen für Schwingungsbelastungen (Schwingungsklassen) einhält. Daher ist es erforderlich, den Herstellungsprozess zu begleiten sowie technologisch neue Komponenten und ihre Eigenschaften genau zu analysieren.

Als Teil der Schiffszertifizierung und –klassifizierung, der ca. 10% des jährlichen Umsatzes ausmacht, berechnet Bureau Veritas Torsionsschwingungsverhalten von Schiffspropellern, um deren Auswirkungen auf das Zusammenspiel aller Anlagen und Komponenten im Schiff zu untersuchen. Bureau Veritas nutzt dabei technische Unterlagen, die von den Maschinen- und Zubehörherstellern wie Motorhersteller, Zulieferer und Schiffswerften zur Verfügung gestellt werden. Um neue internationale Bestimmungen berücksichtigen zu können, war die Erneuerung des Berechnungstools erforderlich. 

Lösung

Torsionsschwingungsuntersuchung mit SimulationX

Antriebs- und Hilfssysteme in Schiffen, die von Dieselmotoren betrieben werden, sind stets zahlreichen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Diese von Propellern und Motoren hervorgerufenen Momente generieren Schwingungen und somit zusätzliche Belastungen, die genau erkannt werden müssen, um die damit verbundenen Risiken über den gesamten Drehzahlbereich bewerten und Anlagenschäden vermeiden zu können.

Um diese Aufgabe umzusetzen, haben die Ingenieure von Bureau Veritas gemeinsam mit ESI ITI eine Kundenlösung für die Untersuchung von Torsionsschwingungen, basierend auf der offenen Plattform von SimulationX, entwickelt. Dabei wurde die gesamte Bandbreite an Schiffsantriebskomponenten in eine speziell dafür vorgesehene SimulationX Bibliothek integriert. Die Modellerstellung wurde damit wesentlich intuitiver. Simulationen können mit den in SimulationX integrierten Lösungsmethoden im Zeit- oder Frequenzbereich durchgeführt werden. Für Berechnungen im Frequenzbereich kommt ein spezieller nichtlinearer Frequenzbereich-Solver zum Einsatz. 

Nutzen

Durch Schwingungsberechnungen sicherzustellen, dass Schwingungsamplituden innerhalb der Auflagen und Grenzen der Hersteller und Klassifizierungsgesellschaften liegen

Die Berechnungen von Torsionsschwingungen an Schiffsantrieben oder Generatoren sind sehr komplex. Schwingungsanregungen, die von Dieselmotoren oder Propellern kommen, können zu Resonanzschwingungen führen. Sind diese nicht vermeidbar, ist es notwendig durch Schwingungsberechnungen sicherzustellen, dass Schwingungsamplituden innerhalb der Auflagen und Grenzen der Hersteller und Klassifizierungsgesellschaften liegen.

Dank der maßgeschneiderten modularen Lösung ist Bureau Veritas in der Lage, die Softwarelösung in seine Arbeitsabläufe zu integrieren und neue internationale gesetzliche Bestimmungen zu berücksichtigen. Mit Hilfe der SimulationX Datenbankschnittstelle ist es Bureau Veritas möglich, gemessene und erfasste Schiffsdaten direkt als Grundlage sowohl für mechanische Studien als auch für neue Projekte im Rahmen von Energiemanagementsystemen im Einsatz befindlicher Schiffe zu verwenden.

Simulation im Schiffbau

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