IPH entwickelt Condition-Monitoring-System
Sicher auf See: Fernüberwachung für Schiffsgetriebe
Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) entwickelt ein sogenanntes Condition-Monitoring-System für Schiffsgetriebe, mit dem kritische Bauteile rund um die Uhr und aus der Ferne überwacht werden können. Das Besondere: Das System soll kabellos funktionieren und ohne Batterien, die nötige Energie generiert es aus der Umgebung.
Temperaturen, Drehzahlen, Drehmomente und Schwingungen können die Wissenschaftler bereits drahtlos messen und mithilfe der Daten Lagerschäden im Getriebe erkennen. Nun soll erstmals auch der Verschleißzustand der drehmoment-übertragenden Bauteile im laufenden Betrieb überwacht werden – beispielsweise von Kupplungen, Wellen oder Verzahnungen. Dafür existieren bisher aber noch keine Technologien.
Zunächst wollen sich die Forscher am IPH der Lamellenkupplung widmen, die die Kraft des Motors an das Getriebe überträgt. In dem Fall, dass sich die Reibbeläge auf den Lamellen abnutzen, funktioniert die Kraftübertragung nur noch schlecht oder überhaupt nicht mehr. Mit einem Ferndiagnosesystem, das den Verschleißzustand dauerhaft überwacht, wäre es möglich, die Wartung beziehungsweise den Austausch von Komponenten zu planen. Zudem ließe sich damit praktisch ausschließen, dass Komponenten während der Fahrt ausfallen.
Zwei Herausforderungen für die Forscher
Die Sicherheit auf See zu erhöhen hat sich auch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie zum Ziel gesetzt. Deshalb fördert es das Forschungsprojekt „Comogear – Condition Monitoring of Marine Gearboxes“ mit rund 350.000 Euro und finanziert so die Entwicklung des Condition-Monitoring-Systems. Kern des Systems sind miniaturisierte Sensorknoten, die im Getriebe installiert werden und Messwerte an den Bordcomputer senden.
Bei der Entwicklung stehen die Forscher vor zwei Herausforderungen: Erstens müssen die Sensoren im ölumspülten Getriebe funktionieren. Bisher haben sie lediglich außen am Getriebegehäuse Sensoren installiert und beispielsweise Schwingungen gemessen, mit denen sich unter anderem Lagerschäden detektieren lassen. Innerhalb des Getriebes sind derzeit keine Messungen möglich.
Zweitens muss die Energieversorgung sichergestellt werden, obwohl im Getriebe keine Stromkabel verlegt und im laufenden Betrieb auch keine Batterien ausgetauscht werden können. Deshalb soll das Condition-Monitoring-System drahtlos und energieautark funktionieren und mithilfe von Energy- Harvesting-Technologien die nötige Energie aus der Umgebung generieren.
Drahtlose Energieversorung
Dass die drahtlose Energieversorgung funktioniert, haben die Forscher bereits im Vorgängerprojekt „Drivecom“ bewiesen. Die Sensoren, die sie in diesem Projekt entwickelt haben, nutzen zur Energiegewinnung den Temperaturunterschied zwischen Getriebe und Meerwasser. Alle 20 Minuten können Temperaturen, Drehzahlen, Drehmomente und Schwingungen erfasst und an den Bordcomputer gesendet werden. Die Technologie hat das IPH gemeinsam mit Reintjes, Bachmann, Microsensys und der Hahn-Schickard-Gesellschaft entwickelt. Im neuen Projekt „Comogear“ wollen die Partner das System so weiterentwickeln, dass zusätzlich auch der Verschleiß von rotierenden Bauteilen innerhalb des Getriebes gemessen werden kann. Dazu ist eine neue Art der Energiegewinnung nötig, denn innerhalb des Getriebes gibt es keine großen Temperaturunterschiede, die sich ausnutzen lassen. Deshalb wollen die Forscher die Rotationsenergie im Getriebe nutzen, um Strom für die Sensoren zu erzeugen. In den kommenden zwei Jahren wollen die Forscher einen Demonstrator entwickeln und erneut auf dem Getriebeprüfstand von Reintjes testen. as
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