Zustandsüberwachung im maritimen Umfeld – Erprobung einer flexiblen Stabilisierungsflosse auf einem Einsatzschiff der Bundespolizei

Abstract

Rollbewegungen eines Schiffs aufgrund von Wind und Seegang haben nicht nur negative Auswirkungen auf das Wohlbefinden von Besatzung und Passagieren, sondern können auch Manöver erschweren. Gegen diese unerwünschten Bewegungen arbeiten Systeme zur Schiffsstabilisierung nach unterschiedlichen Wirkprinzipien. So erzeugen beispielsweise Schlingerkiele zusätzlichen Widerstand gegen das Rollen, während Schlingertanks als Tilger gegen Eigenschwingungen eingesetzt werden. Dagegen nutzen drehbare Flossensysteme den hydrodynamischen Auftrieb eines Körpers in der Strömung und sind damit sehr effektiv solange das Schiff Fahrt macht. Neuere Flossentypen ermöglichen einen Kompromiss aus Stabilisierungsleistung im Vor-Anker- und In-Fahrt-Betrieb. Für eine höhere Effizienz in beiden Betriebsarten wurde eine solche Flosse im Rahmen eines geförderten BMBF-Verbundprojektes von den Partnern SKF Blohm + Voss Industries, BaltiCo GmbH und DLR weiterentwickelt. Um diese zu erreichen, wird eine speziell abgestimmte flexible Hinterkante mit einem Kern aus Glasfaserverbundmaterial eingesetzt. Neben den maritimen Umgebungsbedingungen stellen die geforderten Einsatzzeiten von mindestens 20 Jahren und eine entsprechend hohe Lastspielzahl große Anforderungen an eine serienreife Entwicklung. Eine konsequente Zustandsüberwachung würde es ermöglichen, das Langzeitverhalten und den Ermüdungszustand des flexiblen Segments zu bestimmen, als Voraussetzung für eine vorbeugende Wartung und Instandhaltung. Dazu sind, neben kontinuierlicher Messung und Auswertung, parallel Versuche zum Ermüdungsverhalten des gewählten Materials nötig. Zur Validierung des Flossenkonzepts wurde ein solches Flossenpaar mit integrierten Sensoren an Bord des Einsatzschiffs BP26 Eschwege der Bundespolizei verbaut und mehrere Monate erprobt. Hochdynamische Strömungsbedingungen sorgen dafür, dass die Lasten, denen die Flosse ausgesetzt ist, bei der Konzipierung nur abgeschätzt werden konnten. Folglich war es kaum möglich, die Biegesteifigkeit des flexiblen Elements von vornherein exakt einzustellen. Die verteilte Dehnungsmessung, auf der die Zustandsüberwachung basiert, ermöglichte es, die Verformung im Betrieb zu bestimmen und die Weiterentwicklung des Flossenprototyps zu unterstützen.