Entwicklung, Bau und Validierung eines Prüfstandes für Offene-Wasser-Versuche von Schiffspropellern
Daniel Hofmann, Hochschule Emden/Leer
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Konzeption und dem Aufbau eines Prüfstands für Schiffspropeller. Der Prüfstand wird stationär in der Schlepprinne des maritimen Technikums der Hochschule Emden/Leer installiert, um Offene Wasser Tests durchzuführen. Da der Schleppkanal primär für hydrodynamische Schleppversuche verwendet wird, muss der Prüfstand so konzipiert werden, dass er temporär im Schleppkanal aufgestellt und nach Abschluss der Versuche wieder demontiert werden kann. Mit diesem Prüfstand werden die Schub- und Drehmomentkräfte gemessen, die vom Propeller erzeugt werden.
Im ersten Teil der Masterarbeit wird die Konzeption des Prüfstands erörtert. Zunächst wird ein Propeller der Wageningen B-Serie ausgelegt und der Antriebsstrang mit den erforderlichen Maschinenelementen konstruiert, um den Propeller anzutreiben. Die notwendige Propellergeometrie wird anhand der Vorgaben aus der Literatur von G. Kuiper, "The Wageningen Propeller Series", berechnet und basierend darauf ein CAD-Modell erstellt. Die Herstellung des Propellers erfolgt mittels der additiven Fertigung.
Anschließend wird ein Fachwerk ausgelegt, das den Antriebsstrang, den Propeller und die zugehörige Messtechnik trägt. Dabei werden Berechnungsmethoden der technischen Mechanik und Statik angewendet. Die Auslegung soll gewährleisten, dass die gesamte Konstruktion die auftretenden Kräfte und Momente aufnehmen kann. Dabei sollen möglichst bereits vorhandene Maschinenelemente eines älteren Propellerprüfstands für Kavitationstests von Schiffspropellern wiederverwendet werden. Zudem ist die Budgetgrenze von 5.000 =C für den gesamten Prüfstand einzuhalten. Zur Einhaltung wissenschaftlicher Standards werden die Normen der International Towing Tank Conference (ITTC) herangezogen.
Der zweite Teil der Arbeit beschreibt die Montage des Prüfstands. Hier werden die einzelnen Arbeitsschritte detailliert erläutert, einschließlich der Herstellung verschiedener Teile mithilfe der additiven Fertigung.
Der dritte Teil widmet sich der Validierung und den Tests des Prüfstands, der Versuchsdurchführung mit der Aufnahme von mehreren Messreihen. Anschließend werden diese ausgewertet und einer Fehlerrechnung unterzogen. Abschließend erfolgt eine Ergebnisdiskussion.
