Geräuscharmes Schiffsdesign
Akustische Signale sind im maritimen Bereich von entscheidender Bedeutung. Die spezifischen Anforderungen hängen vom Schiffstyp und dessen Einsatzzweck ab und beziehen sich sowohl auf die zulässigen Unterwassergeräusche als auch auf den Geräuschpegel im Inneren des Schiffes. Durch die Festlegung von Geräuschbudgets für alle Schiffseinheiten, sowie von einzelnen Geräuschquellen und Komponenten wird sichergestellt, dass das Gesamtdesign akustisch unauffällig bleibt und das Schiff somit schwerer zu orten ist.
Ein erheblicher Teil unerwünschter Vibrationen und Geräusche entsteht im Maschinenraum. Die Entkopplung von Maschinen – wie Generatoren, Schiffsdieselmotoren, Elektromotoren, Getrieben und Pumpen – ist eine wichtige Maßnahme zur Reduzierung von Unterwassergeräuschen. Sie verhindert, dass Vibrationen und Geräusche über die Fundamente direkt von den Maschinen auf den Schiffsrumpf übertragen werden, wodurch die Ausbreitung von Schallwellen im Wasser oder innerhalb des Schiffes vermieden wird.
Beispiel für ein Komponentenschema
Das Diagramm zeigt die Übertragungswege von Schwingungen und Geräuschen in einem mechanischen Antriebsstrang. Hauptquellen sind der Motor und das Getriebe, die über Lager und Kupplung mit der Struktur verbunden sind. Die Schwingungen werden über obere und untere Lagerebene sowie den Zwischenrahmen auf Fundament und Schiffsstruktur übertragen. Von dort können sie sich weiter in angrenzende Bereiche ausbreiten und schlussendlich als Unterwasserschall bzw. Luftschall in Kabinen abgestrahlt werden. Die Darstellung verdeutlicht die Kopplung zwischen mechanischen Komponenten und strukturellen Elementen, die für die akustische und dynamische Analyse relevant ist.
Wie Vibroakustik zum ganzheitlichen Ansatz von VULKAN beiträgt
Die Auswahl elastischer Elemente – wie Kupplungen und elastische Lagerungen – zur Isolierung von lauten, vibrationsintensiven Maschinen muss sicherstellen, dass die erforderlichen Grenzwerte an definierten Positionen, d. h. an den Fundamenten oder an der Unterseite des Zwischenrahmens, eingehalten werden, ohne dass andere Leistungskriterien des Systems beeinträchtigt werden. Eine umfassende Analyse erfordert die Berücksichtigung aller relevanten Geräuschquellen, der dynamischen frequenzabhängigen Eigenschaften der elastischen Elemente sowie der Wechselwirkungen zwischen den Komponenten bei der Vorhersage von Schwingungen und Körperschallverhalten.
Ebenso wichtig ist es, die Impedanz des Fundaments und gegebenenfalls die dynamischen Eigenschaften des Zwischenrahmens zu berücksichtigen, da diese das gesamte Schwingungs- und Geräuschverhalten des Systems erheblich beeinflussen. Die erforderlichen Berechnungen werden mit der VULKAN Acoustic Toolbox (VAT) in Kombination mit fortschrittlichen numerischen Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Die wichtigsten Eingabevariablen sind auf der vorherigen Seite dargestellt. Ein entscheidender Faktor für den Projekterfolg ist eine enge, lösungsorientierte Zusammenarbeit mit den Akustikspezialisten des Kunden in allen Phasen des Konstruktionsprozesses.
Akustische Inhouse-Messungen
VULKAN legt den Grundstein für eine optimale Systemauslegung durch eine präzise Produktcharakterisierung auf eigenen Prüfständen. Dabei werden die dynamischen Übertragungssteifigkeiten unserer Gummilager in translatorischen Richtungen gemäß den geltenden Normen gemessen. Die standardisierten Messverfahren ermöglichen eine genaue Bewertung des vibroakustischen und dynamischen Verhaltens unter Betriebsbedingungen.
Die Körperschalleigenschaften unserer hochflexiblen Gummikupplungen werden auf einem speziell entwickelten Prüfstand im VULKAN Test Center ermittelt. Mit einem Doppel-Schwingungsgenerator können wir sowohl die Übertragungsverluste als auch die Einfügungsverluste in axialer, radialer und torsionaler Richtung bei dynamischen Kraftaufbringungen bis zu 16 kN messen.