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Messtechnik extrem Wie Messtechnik Häfen und Schiffe sicherer macht

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Stürme und Wellen bringen Schiffe schnell in Seenot. Um dem entgegen zu wirken, setzt ein kanadisches Forschungsinstitut auf Soft- und Hardware aus Deutschland und testet noch in der Entwicklungsphase Festigkeit und Stabilität.

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Bohrplattformen sind extremen Wetter und Wellengang ausgesetzt. Bei der Planung solcher Konstruktionen hilft Messtechnik.
Bohrplattformen sind extremen Wetter und Wellengang ausgesetzt. Bei der Planung solcher Konstruktionen hilft Messtechnik.
(Dieter Schütz / pixelio.de)

Die Kraft des Wassers wird gerade bei Wellen sehr deutlich. Für Extrem-Surfer ist es ein Naturschauspiel, kann sie für Schiffe, Häfen und Bohrinseln zu einer ernsthaften Gefahr werden, wenn die Objekte nicht entsprechend konstruiert sind. Das kanadische Forschungsinstitut NRC (National Research Council of Canada) führt umfassende Erprobungs‐ und Zertifizierungstests im Auftrag von Reedereien, Hafenkonstruktionsfirmen und Bohrinselherstellern durch. Dabei ist Messtechnik von imc im Einsatz.

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Immer wieder bringen Stürme und Riesenwellen Schiffe in Not. Festigkeit und Stabilität sind entscheidend. Aus diesem Grund sind Tests in der Entwicklungsphase unerlässlich. Ohne bestandenen Zertifizierungstest darf kein Schiff zu Wasser gehen. Schon auf der Werft überwachen die Ingenieure, die häufig selbst mehrere Jahre zur See gefahren sind, die einzelnen Bauabschnitte. Zudem müssen Schiffe sich regelmäßig einer Art TÜV unterziehen. Bei diesen Untersuchungen werden sämtliche Systeme überprüft und Rumpf und Anlagen auf etwaige Mängel abgesucht.

Bevor die erste Bauskizze eines Schiffs vorliegt, gibt es bereits Test mittels Analog‐Modellierungen. In Kanada erprobt das staatliche NRC‐Institut of Canada) mit Hilfe von imc Messtechnik maritime Objekte auf ihre Stabilitätseigenschaften. Dies geschieht im Auftrag von Werften, Hafenbaufirmen oder Bohrinselherstellern. Die in Ottawa ansässige NRC‐Fachabteilung „Hydraulics Centre“ verfügt zur Erprobung maritimer Objekten ein Wellenbecken mit den Maßen 26 m x 36 m und einer Tiefe von 3 m. Dieses Becken bildet modellhaft reale Umweltbedingungen in einem verkleinerten Maßstab ab.

Wellenbecken des NRC-Instituts

Ein Wellengenerator bestehend aus 60 beweglichen Segmenten erzeugt unterschiedliche Strukturen, beispielsweise schräge oder gerade Wellen sowie Wellen, die an bestimmten Punkten brechen, die in verschiedener Stärke auf die Testobjekte treffen. Das können Schiffsmodelle sein, aber auch Miniaturbohrinseln oder künstliche Hafennachbildungen. Diese Objekte sind mit Dehnmessstreifen und Wellenhöhensensoren ausgestattet, um die Kräfte, die durch die Wellen auf den Prüfling einwirken, zu messen. Erfasst und verarbeitet werden die Daten mit Messgeräten und -Software von imc.

Die Anforderungen an die Messtechnik

Für DMS‐Messungen an Hafen‐ und Schiffsmodellen, die sich an verteilten Orten befinden, benötigte das NRC Messgeräte, die rund 130 Kanäle erfassen. Des weiteren war eine per Hardware integrierte Ansteuerung von elektrischen Zylindern zur Wellenerzeugung gefordert – und last, but not least, eine Softwareoberfläche, mit der das NRC‐Team die Tests einfach durchführen kann.

Die Entscheidung des NRC fiel auf die Messgeräte des Typs imc CRONOScompact, weil der modulare Aufbau des Messsystems mit seinen universellen Schnittstellen dem NRC eine hohe Flexibilität für verschiedenste Messaufgaben bietet – und natürlich kann es die Messdaten der 130 DMS‐Kanäle erfassen als auch die Wellenerzeugung über die Zylinder steuern. Um mit den Zylindern bestimmte Arten von Wellen zu erzeugen, müssen sie sich auf bestimmte Arten bewegen. Dazu gilt es Profile abzufahren, die aus 40.000 Punkten bestehen. Das System steuert die Zylinder in Echtzeit und synchron zur Datenaufnahme an.

Neben DMS wollte das NRC auch Wellenhöhen mit speziellen Sensoren messen. Für die Parametrierung dieser Sensoren stellte imc eine spezielle Routine bereit. Mit jedem Wellenhöhensensor sollten mehrere Punkte angemessen und dann mittels linearer Annäherung eine normale Faktor‐Offset‐Skalierung ausgerechnet und eingestellt werden. Dafür steht eine übersichtliche Oberfläche zur Verfügung, angelehnt an die bisher benutzte NRC‐eigene Software. Zur Produktivität der Gesamtlösung trug auch das Design der Datenablage bei. Die Kalibrierwerte wurden für die spätere Referenz so abgelegt, dass sie sich zu jedem Zeitpunkt einfach wieder anzeigen lassen.

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