Autor: pa

Flügelverstellnabe

Mit der Flügelverstellnabe ist die dynamische Verstellung der Steigung im Versuch, beispielsweise für Stoppmanöver, möglich. Die Flügelverstellnabe realisiert die Veränderung der Flügelsteigung mit einem Schrittmotor. Es sind 2 Endlagenschalter eingebaut, die den Motor bei ±30° Verstellwinkel abschalten. Die mittlere Steigung ist auf dem Nabenfuß markiert. Gemessen wird der Winkel über ein Potentiometer. Gelagert wird die Nabe in einem Kohlenstoffring. Die Steuerdaten und die Werte des Potis werden über einen Schleifringkörper übertragen.

Hauptparameter
Nabendurchmesser mm 60
Nabenlänge mm 57
Flügelzahl 4
Propellerdurchmesser mm 250

 

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Themenbezogene Referenzen/Forschungsprojekte

[1] Steinwand, M.: Optimierung des Stoppmanövers mit Verstellpropellern und Hybridantrieben, 9. SVA-Forschungsforum, Potsdam, 28. Januar 2016

VSP-Waagen

VSP_Waage_1VSP_Antrieb_CAD_small

Zur Messung der Kräfte an VSP Antriebe wurden spezielle Messwaagen entwickelt, welche im Vergleich zu den konventionellen VSP-Waagen die Messung von Schubkraft, zwei Seitenkräften sowie dem Antriebsmoment ermöglichen. Die VSP-Waagen können im Schiffsmodell, in der Schlepprinne und im Kavitationstunnel eingesetzt werden.

Technische Daten
Messung von
Schubkraft
Seitenkräfte 2
Drive torque
Torque
Max. force component [N] 200
Max. drive torque [Nm] 8

3- und 6-Komponenten-Waagen

Waagen_R37SRxy2

Zur Messung von Kräften und Momenten an umströmten Körpern stehen 3-Komponentenwaagen und 6-Komponentenwaagen mit verschiedenen Messbereichen und unterschiedlichen Einsatzgebieten zur Verfügung.Die Waagen R37SR1…6 sind für Freifahrtversuche und für den Einsatz in Modellen geeignet. Die Geräte sind für die Messung von Ruder- und Flossenkräften sowie die Erfassung integraler Kräfte an Thrustern konzipiert. Die Waagen sind mehrheitlich mit einem Drehtisch ausgestattet, mit welchem der Anstellwinkel statisch und dynamisch eingestellt werden kann. Für den Einsatz mit Thrustern werden die Waagen mit einem Antriebsmotor ausgerüstet. Das Gesamtdrehmoment wird mittels eines Drehmomentensensors erfasst.

Die Waage R200 ist für Freifahrtversuche mit großen Antrieben und für allgemeine Kraftmessungen konstruiert. Sie ist zusätzlich mit einem Drehtisch, Antriebsmotor und Drehmomentensensor ausgestattet.

Die Waagen R100, R250 und R350 werden für Kraftmessungen an Schiffen und schwimmenden oder getauchten Strukturen eingesetzt. Sie ermöglichen die Veränderung der Gier-, Trimm- und Krängungswinkel und die Applikation verschiedener Anbindungen.

 

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Technische Spezifikationen 3- & 6-Komponentenwaagen
Hauptparameter R37SR 1, 2 R37SR 3, 4 R37SR 5, 6 R200 R100 R250 R300
Komponenten 3 6 3 6 3 6 3
Kräfte Fmax [N] 500 500 1000 2000 1000 2500 3500
Drehmoment Qmax [Nm] 20 20 20 20

 

Freifahrtversuche

FF_Diagramm

FF_H39c_small

Im Freifahrtversuch werden die Kennwerte des Propellers in homogener Zuströmung gemessen. Freifahrtversuche werden überwiegend in der Schlepprinne durchgeführt. Dazu verfügt die SVA über Freifahrtkästen und Propellerdynamometer. Im Freifahrtkasten FK1 von Kempf & Remmers können Innenantriebsdynamometer mit unterschiedlichen Messbereichen verwendet werden, um mit der höchstmöglichen Genauigkeit zu messen. Zusätzlich kann der Freifahrtkasten zur Messung der Kräfte und Momente am Einzelflügel des Propellers eingesetzt werden. Dazu wurden Messnaben für Propeller mit drei, vier und fünf Flügeln entwickelt. Zur Untersuchung von Gegenlaufpropellern wird das Dynamometer R40 von Kempf & Remmers eingesetzt. Das Dynamometer wird in den Freifahrtkasten FK4 eingebaut und kann mit einem oder zwei Motoren angetrieben werden, um die Gegenlaufpropeller mit festen oder variablen Drehzahlverhältnissen untersuchen zu können.

Die meisten Freifahrtversuche werden mit den Dynamometern H29 und H39 von Kempf & Remmers durchgeführt. Die Dynamometer unterscheiden sich in Größe und Messbereich und werden passend zum Modellpropeller ausgewählt.

Die Kennwerte des Propellers können auch im Kavitationstunnel K15A ermittelt werden. Der Einfluss des begrenzten Messstreckenquerschnitts auf die Anströmgeschwindigkeit oder den Schub und das Drehmoment des Propellers wird bei der Versuchsauswertung beachtet. Die SVA verwendet das Verfahren von Glauert [1] zur Berechnung der Wandkorrektur. Der Kavitationstunnel K15A verfügt über die Dynamometer J25  und H36  von Kempf & Remmers. Das Dynamometer H36 kann unter Nutzung einer Messnabe für die Messung der Kräfte und Momente am Einzelflügel des Propellers eingesetzt werden.

Alle Dynamometer können mit Ein- und Dreikomponentenwaagen kombiniert werden. Damit ist die Messung der Freifahrtkennwerte von Düsenpropellern oder komplexen Propulsionssystemen möglich. Außerdem können jeweils zwei Dynamometer und auch Waagen gemeinsam genutzt werden, um z.B. Gegenlaufpropeller, Tandempropeller oder spezielle Propulsionssysteme testen zu können.

Die Wellenneigung der Dynamometer H29, H39 und H36 kann variiert werden. Die Dynamometer H39 und H36 können zusätzlich mit Technik zur Messung der Quer- und Vertikalkräfte des Propellers ausgerüstet werden.

Die ausführliche Beschreibung der Versuchsdurchführung und –auswertung ist in den Unterlagen zu den Messungen mit dem Potsdam Propeller Test Case (PPTC) [2] enthalten.

 

FF_FK1_smallFF_FK4_smallFF_ZeichnungFreifahrt_K15A_SVA-Potsdam_2015_small

 

Themenbezogene Referenzen/Forschungsprojekte

[1]    Glauert, H.: Wind Tunnel Interference, W. F. Durand, Aerodynamic Theory, Vol. IV, Berlin 1935, Division L: Airplane Propellers; 296 – 306
[2]    smp’11: 2nd Symposium on Marine Propulsors & 1st Workshop on Cavitation and Propeller Performance, June 17 -18, 2011, Hamburg, Germany

3D-PIV-System

3D_PIV_Konfigs3D_PIV_TurmCAD_PIV_Turm_forPrint3D_PIV_Rollanlage

Das 3D-PIV-System (TSI) der SVA ermöglicht die Vermessung von Geschwindigkeitsfeldern im Wasser. Dabei können Sichtfelder von bis zu 800 x 1000 mm2 mit einer Frequenz von 14.5 Hz erfasst werden. Bei dieser Maximalfrequenz können bis zu 1200 Aufnahmen am Stück erzeugt werden. Neben den klassischen Nachstromdaten der Geschwindigkeitsverteilung entlang bestimmter Radien können auch Wirbelstärke und Turbulenzgrad direkt aus den PIV-Messergebnissen gewonnen werden. Weitere technische Angaben entnehmen Sie bitte der Tabelle.Lesen Sie hier mehr über unser 3D-PIV-System und die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Technische Daten
Nd:YAG Doppelpulslaser 190 mJ, max. Frequenz 15 Hz
Auflösung CCD-Kameras 2 Megapixel (1600 x 1200)
Farbtiefe/Graustufenauflösung 12 bit
Max. Aufnahmefrequenz 14.5 Hz
Sichtfeldgröße 100 x 100 bis 800 x 1000 mm2
Anzahl stereoskopische Aufnahmen pro Messung bei 14.5 Hz 1200
Max. Eintauchtiefe der Sonde 0.7 m
Max. Eintauchtiefe der Einzelkomponenten 4.5 m

Bahnverfolgungssystem QUALISYS

Mit dem Qualisys Kameraortungssystem steht ein hochgenaues, berührungsloses Messsystem zur Bewegungsidentifizierung von Manövriermodellen in Glattwasser und im Seegang zur Verfügung. Mit dem System können die sechs Freiheitsgrade (Stampfen, Rollen, Gieren, Schnellen, Versetzen und Tauchen) in Echtzeit mit bis zu 500 Hz gemessen werden. Der Messbereich umfasst einen maximalen Bereich von 9 m x 35 m. In diesem Bereich können die Positionen von zwei unabhängigen Körpern mit einer Genauigkeit von 1 mm in der Position und 0.1° im Winkel aufgelöst werden. Die gemessenen Positionsdaten können zeitsynchron mit beliebigen anderen Messstellen (Wellenhöhen, Kraftmessungen, usw.) gespeichert werden.

Hauptparameter
Auflösung Translation   1 mm  
Auflösung Rotation   0.1°  
Max. Messbereich 9 m x 35 m  
Messprinzip optisch