HYDROS - Lastgesteuertes hydrostatisches Radiallager für Pod-Antriebe

Allgemeine Informationen

Projektnummer	604810
Projekttitel laut Förderbescheid	Diverses
Akronym	HYDROS, BMBF
Projektlaufzeit	01.01.2010 - 31.12.2012
Forschungsschwerpunkt	Energie und Umwelt
Projektkategorie	Forschung
Grundeinheit	Fakultät Natur- und Umweltwissenschaften

Inhaltliche Projektbeschreibung

Meine Teil des Projektes ist eingeschlossen in dem Teilvorhaben Blohm+Voss Industries GmbH und besteht in der mathematischen Modellierung den Prozessen in dem Radialgleitlager. Von Anfang an arbeite ich dabei in Kooperation mit Prof. S. K. Matveev von der St. Petersburger Universität. Prof.  S. K. Matveev kenne ich noch von der gemeinsamen Arbeit im unserem ersten Industrieprojekt, das der Theorie von Schiffsdichtungen gewidmet war.

Im Rahmen des HYDROS Projektes sind mehrere Modellierungszugänge bei der Beschreibung des Prozesse im Radiallager  realisiert: numerische  Berechnungen mit kommerziellen CFD-Programms (Computed Fluid Dynamics), wobei mit ANSYS FLUENT die dreidimensionale Lagerströmung simuliert wird (IFD, Dresden); weiterhin wurden die numerischen Berechnungen mit  dem speziell für die Berechnung von Gleitlagern entwickelte Programm SIRIUS (Rostock),  welches der zweidimensionalen Modellierung des Lagerspalts dient,   realisiert worden, und drittens wurde ein  analytischer Zugang zur Beschreibung von Druckverteilung und Öldurchflussmengen in dem Radiallager verwendet. Die analytische Modellierung wurde von mir und Prof. S.K. Matveev realisiert. Am Anfang des Projektes stand ein neu  angemeldetes Patent für hydrostatisch/hydrodynamisches Lager für Podantriebe zur Diskussion,  das berechnet und realisiert werden sollte. Auf den ersten Blick bietet diese Lösung mehrere Vorteile im Vergleich zu existierenden Modellen. Wir haben ein  erstes mathematisches Modell der Ölbewegung sowie der Druckverteilung im Lager erstellt. Diese Berechnungen haben einerseits  gezeigt, dass das patentierte Modell des Lagers arbeitsfähig ist, aber sehr empfindlich auf Ölverunreinigungen und   Fertigungstoleranzen reagiert, d.h. die Realisierung dieses Modells hätte zu erheblichen Kosten geführt. In Bild 4 ist die Druckverteilung im Schmierspalt zu sehen.

Als Ergebnis solchen Überlegungen haben alle Konsortiumsteilnehmer entschieden diese Patentlösung nicht zu realisieren und nach einer neuer Lösung zu suchen. Nach erfolgreichen Diskussionen haben wir uns auf eine neue Grundvariante geeinigt. Für die neue Variante des Lagers haben wir entsprechend analytischen Berechnungen der Öldruckverteilung, Durchflussmengen und des Verhaltens unter verschiedenen dynamischen Lasten durchgeführt.

Die neue Konstruktionslösung ist nun realisiert und  in der Versuchseinrichtung auf dem Gelände des ILK, TU Dresden aufgebaut. Die hydrodynamische Konstruktion des lastgesteuerten hydrostatischen Radiallagers ist zum Patent angemeldet und durchläuft jetzt in der Versuchseinrichtung praxisrelevante Untersuchungen. 

 

Ergebnisse

Im Kern des Vorhabens stehen folgende Zielsetzungen: Erhöhung der Wartungsintervalle von derzeit ca. 3 bis auf 5 Jahre bei 6.000 bis 7.000 jährlichen Betriebsstunden, Verbesserung der Schwingungs- und Vibrationseigenschaften, Reduzierung der Baugröße um ca. 10% (von Wälzlager zu hydrostatischem Lager). Derzeit werden diese Lager bei Pod-Antrieben weltweit ausschließlich als Pendelrollenlager (Wälzlager) ausgeführt. Es wurden die folgenden Aufgaben realisiert: • Aufstellung der mathematischen Grundlagen zur Berechnung der Lagerströmung • Entwicklung umfangreicher und leistungsfähiger Simulationswerkzeuge • Patentanmeldung für neues Lagerkonzept • Entwicklung, Bau und Inbetriebnahme einer Versuchseinrichtung in Originalgröße • Weltweit erstmalige Realisierung eines Gesamtkonzepts für Schiffslager von mathematischer Theorie über Simulation bis zur Erprobung von Prototypen

Weitere Daten

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