Tue Jun 18 2019

06 18

Simulatie neemt trillingen de maat

03/10/2016

Door Ad Spijkers

Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt hebben een simulatietool ontwikkeld om efficiënt adaptronische trillingsreductiesystemen te ontwikkelen. Mechanical Simulation Toolbox is eenvoudig te bedienen.


     

Dieselmotoren trillen en dat zorgt voor grote belastingen op scheepsonderdelen. De aansluitingen op de motor, de hogedrukleidingen voor brandstof en smeerolie, de aandrijftrein, trappen, vloeren en dekken uit staal – alles. De trillingen worden overgedragen op het totale scheepslichaam. Ze zijn niet alleen storend, ze beschadigen ook belangrijke onderdelen van het schip.

Simulatie van trillingen

Adaptronische systemen helpen de trillingen reduceren. Fraunhofer-LBF heeft simulatiesoftware geprogrammeerd waarmee deze systemen efficiënt kunnen worden ontwikkeld. Voor adaptronische systemen bestond nog geen continu ontwikkelingsproces; daartoe geschikte software bestond tot nu toe alleen als eilandoplossing. Met de Mechanical Simulation Toolbox kunnen scheepsbouwers adaptronische systemen stap voor stap eenvoudig op de computer ontwerpen. Dat bespaart tijd en kosten voor dure prototypes.

De virtuele simulatieomgeving is niet beperkt tot de scheepvaart. Ze kan overal worden ingezet waar trillingen ontstaan en is direct beschikbaar. Systemen kunnen vanaf het begin optimaal worden ontworpen. Het LBF implementeert de software en is dienstverlener. De toolbox is in het kader van het Hessische onderzoeksprogramma LOEWE (Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz) ontwikkeld in samenwerking met de Technische Universität Darmstadt en de Hochschule Darmstadt.

Passieve en actieve systemen

Met behulp van de software kunnen passieve en adaptronische systemenvoor het verminderen van trillingen op de computer kunnen worden gesimuleerd. Bij passieve systemen wordt geen extra elektrische energie toegevoerd. Ze werken alleen door hun opbouw; veren en extra massa bijvoorbeeld reduceren de trillingen van bruggen, motoren of tandwielkastlagers doordat ze de overdrachtspaden veranderen.

Maar juist voor mobiele toepassen zijn er grenzen aan dergelijke systemen, omdat ze niet willekeurig groot en zwaar mogen worden. Op dat moment komen adaptronische systemen in beeld. Deze onderdelen zetten toegevoerde elektrische energie om in mechanische energie en werken daardoor actief de trillingen tegen. Daardoor zijn ze ondanks hun lagere gewicht en geringere grootte toch krachtiger.

De Toolbox van LBF simuleert zowel het trillende als het vereiste adaptronische systeem. Het virtuele systeem kan worden begonnen met een eenvoudig model en kan later tot een complex model worden uitgebouwd.

Het LBF houdt zich al meer dan vijftien jaar bezig met adaptronische systemen en de simulatie daarvan en werkt daarbij nauw samen met het bedrijfsleven. Adaptronica wordt steeds belangrijker en de vraag naar algemeen verkrijgbare simulatiesoftware nam de laatste jaren steeds verder toe. Het instituut heeft zijn expertise daarom versterkt ingezet om het vereiste product te ontwikkelen. Dat is nu op de markt verkrijgbaar (foto: Fraunhofer-LBF).