Experimentelle Dynamik

Diese Seite gibt einen Überblick über die aktuellen Forschungsprojekte im Bereich Experimentelle Dynamik.



Schaffung einer Entwicklungsumgebung für Aktivlenksysteme

Im Rahmen des Gesamtprojektes "Aktivlenksysteme in aufgelöster Modulbaukastenstruktur für unterschiedliche Fahrzeugtopologien" in Zusammenarbeit mit der Hydraulik Nord Fluidtechnik GmbH & Co. KG soll ein neuartiges Aktivlenksystem entwickelt werden, was durch seine Modularität auf unterschiedlichste Fahrzeugtopologien angepasst werden kann. Dieses Projekt wird von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und der Hydraulik Nord Fluidtechnik GmbH & Co. KG kofinanziert. Die Bearbeitung wird von mehreren Partnern durch Teilprojekte getragen.

Ziel im Teilprojekt "Schaffung einer Entwicklungsumgebung für Aktivlenksysteme" am Lehrstuhl für Technische Mechanik/Dynamik ist die Entwicklung und Validierung von echtzeitfähigen Mehrkörper-Simulationsmodellen für unterschiedliche Fahrzeugtopologien.

Ansprechpartner

In Kooperation mit

Hydraulik Nord Fluidtechnik GmbH & Co. KG

Universität Rostock:
MSF - Lehrstuhl für Fertigungstechnik
MSF - Lehrstuhl für Getriebe- und Antriebstechnik
MSF - Lehrstuhl für Mikrofluidik

Gefördert durch







Schwingungsreduktion durch Ausnutzung des Synchronisationsphänomens

Versuchsaufbau Schwingungsreduktion

Das Phänomen der Synchronisation, auch Lock-in-Effekt genannt, ist bereits seit Jahrhunderten bekannt und ist in neuerer Zeit Gegenstand der Forschung in den Bereichen Physik, Biologie, Chemie oder Psychologie u. a. Im mechanischen Sinne können sich zwei Oszillatoren mit unterschiedlichen Grundfrequenzen durch Kopplung auf die gleiche Frequenz synchronisieren. Dabei wird Energie vom schnelleren zum langsameren Oszillator übertragen. Die hier betrachteten Oszillatoren stellen nichtlineare selbsterregte Schwinger dar.

Zur mathematischen Beschreibung der Synchronisation gehören zwei Grundaufgaben: Aufstellung der Existenz- und der Stabilitätsbedingungen. Für nichtlineare Systeme müssen diese analytisch approximiert werden. Erfüllt die Kopplung zwischen zwei Oszillatoren die Existenzbedingungen so ist Selbstsynchronisation möglich, jedoch kann diese physikalisch instabil sein. Werden die Existenz- und Stabilitätsbedingungen gleichzeitig erfüllt, so hängt die Stabilität der Selbstsynchronisation von den gewählten Anfangsbedingungen ab, da Selbstsynchronisation im Allgemeinen nicht asymptotisch stabil ist. Eine zusätzliche Regelung einer der gekoppelten Oszillatoren kann jedoch asymptotische Stabilität gewährleisten. Bei geeigneter Regelung kann der Phasenwinkel sowie die Schwingungsamplitude des geregelten Oszillators im synchronen Zustand vorgegeben werden.

Erste Untersuchungen am Lehrstuhl haben ergeben, dass sich geregelte Oszillatoren gut zur Schwingungsreduzierung von dynamisch belasteten Strukturen eignen. Dabei können die Oszillatoren in den meisten Betriebspunkten energieautark betrieben werden. Eingangsgrößen für die Regelung ist unter anderem die gemessene Erregerkraft. Eine Messung des Systemzustandes ist nicht notwendig.

Die am Lehrstuhl gewonnenen Erkenntnisse sollen in folgenden Arbeiten vertieft und durch Experimente überprüft werden.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. René Bartkowiak







DynAwind²

Windenergieanlagen werden in der Regel auf eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren ausgelegt. Die Auslegung der mechanischen Struktur auf diese Referenzlebensdauer erfolgt standortspezifisch. Die Standorte werden durch die Zertifizierungsrichtlinien allerdings nur grob hinsichtlich der dort zu erwartenden Belastungen klassifiziert. In der Folge können die tatsächlichen Beanspruchungen der Anlagen geringer sein als bei der Planung angenommen. Aus diesem Grund sind in vielen Windenergieanlagen auch nach Ende der Referenzlebensdauer strukturelle Reserven vorhanden. Das bedeutet, dass ein Rückbau der Anlagen nach Ende der Referenzlebensdauer weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll ist. Zum jetzigen Zeitpunkt werden Windenergieanlagen zurückgebaut, die unter bestimmten Umständen noch einige Jahre hätten stehen bleiben und elektrische Energie erzeugen können.

WEA

Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Vorhabens, eine individuelle Lebensdauer der mechanischen Strukturen einer WEA zu ermitteln. Dazu ist zunächst die Erfassung der tatsächlichen Beanspruchungsgeschichte der WEA-Tragstruktur im laufenden Anlagenbetrieb notwendig. Eine direkte Messung der Beanspruchungen einer Windenergieanlage im Betrieb ist dabei nur an zugänglichen Stellen und durch äußerst hohen messtechnischen Aufwand möglich. In diesem Zusammenhang sinnvoller ist die indirekte Ableitung der zyklischen Beanspruchungen aus messtechnisch verhältnismäßig leicht zu erfassenden Bewegungsgrößen der WEA. Der funktionale Zusammenhang zwischen den Messgrößen und den Beanspruchungen muss dabei über geeignete numerische Strukturmodelle ermittelt werden. Aus den während der Betriebszeit der WEA ermittelten zyklischen Beanspruchungen können an die jeweilige Beanspruchungsgeschichte angepasste Lebensdauerprognosen abgeleitet werden. Aus der Differenz von individueller Lebensdauerprognose und Referenzlebensdauer ergibt sich dann die über die Referenzlebensdauer hinaus nutzbare Lebensdauerreserve.

In Kooperation mit

W2E Wind to Energy GmbH

WINDnovation Engineering Solutions GmbH

Technischer Überwachungs-Verein NORD EnSys Hannover GmbH & Co. KG

Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH

Universität Rostock:
MSF - Lehrstuhl für Strukturmechanik

 

 

Gefördert durch:

BMWi