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Schall- und Vibration von Querstrahlanlagen auf Schiffen

* Presenting author
Day / Time: 18.03.2019, 14:15-14:45
Room: Saal 3
Typ: Vorkolloquium
Abstract: Querstrahlanlagen (QSA) erzeugen ein breites Spektrum an Schall und Vibration, welches sowohl im Schiff wie auch in der maritimen Umwelt wahrnehmbar ist und zu einer beträchtlichen Belastung für Mensch und Tier werden kann. Anders als beim Entwurf eines Schiffshauptantriebes, wo der Zustrom zum Propeller optimiert und der Propeller für den spezifischen Zustrom entworfen wird, wurde bislang beim Entwurf einer QSA wenig auf die Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften geachtet. Solange keine gravierenden Schubeinbußen zu erwarten waren, wurden oft Geräusch- und Vibrationsentwicklung hingenommen. Mit der zunehmenden Anwendung der QSA als Positionierantrieb im Dauereinsatz anstelle der gelegentlich genutzten Manövrierhilfe ändert sich jedoch auch der Anspruch an Laufruhe und Geräuscheintrag in das Schiff. Kavitationsgeräusche und Vibrationen durch den in gestörter Anströmung arbeitenden Propeller haben sich als die vornehmlichen Störquellen erwiesen. Sie werden im ersten Schritt über die Tunnelwandung, über den Propeller und Teile des Antriebs in das Schiff übertragen, um sich dann als Raumschall oder Strukturschwingung weiter auszubreiten. Beides, Kavitation wie auch Vibration, steht im Zusammenhang mit der Propellerbelastung und mit der Ungleichförmigkeit der Zuströmung und ist damit ein Resultat der Anlagenauslegung und der geometrischen Einbindung in das Schiff. Ähnlich wie bei Pumpen hat die Formgebung des Einlaufes einen starken Einfluss auf den Wirkungsgrad. Zudem erzeugt die QSA einen großen Anteil des Schubes am Einlass, ähnlich wie ein Düsenpropeller. Mit der Gestaltung des Propellerzustromes und des Propellers eröffnen sich hier wirkungsvolle Möglichkeiten der Geräusch- und Vibrationsminderung. Ein erster Schritt zu wirksamen Auslegungsstrategien und einer Relation von Auslegungsparametern und Vibrationserregung ist durch einen einfachen Ansatz mit CFD-Studien (RANSE+SST) gelungen, der zeigt, wie mit gezielten Maßnahmen eine wirkungsvolle Strömungsverbesserung erreicht werden kann.