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antriebstechnik 12/2015

antriebstechnik 12/2015

Kühlen Kopf bewahren

Kühlen Kopf bewahren Kupplungen und Bremsen für Schiffsantriebe stellen besonders hohe Anforderungen Neil Wright Das maritime Umfeld ist extrem rau. Daher müssen die eingesetzten Komponenten zuverlässig und effizient funktionieren. Erfahren Sie, welche Anforderungen an moderne Kupplungen und Bremsen für maritime Anwendungen gestellt werden. So wie die Tiefe bei der Förderung von Erdöl und Erdgas auf See ständig zunimmt, so muss die erforderliche Ausrüstung zum Abbau dieser neuen Reserven auf einem ganz neuen Niveau operieren. Es reicht jedoch nicht aus, die neuen Produkte einfach größer zu bauen, da Platz auf den Schiffen begrenzt ist. Dies erfordert von den Konstrukteuren innovativ zu sein und neue Materialien zu entwickeln, insbesondere wenn Wärmeabfuhr ein derartig wichtiges Leistungsmerkmal ist. Es gibt viele verschiedene Marineanwendungen, bei denen Kupplungen und Bremsen zur sicheren Steuerung verschiedener Prozesse eingesetzt werden können. Eines der schwierigsten Beispiele ist die Steuerung der Ankerseile bei halbtauchenden Bohrinseln. Wenn diese Einrichtungen für längere Zeit an einem Ort verbleiben sollen, werden Anker oft über eine Strecke von mehr als 6 km aus gelegt, und das Abrollen der Ankerseile wird über eine Serie von Winden mit Bremsen gesteuert. Ankerschlepper werden zum Transport und Auslegen von bis zu 16 Ankern benutzt. Die Spannung in den Ankerseilen muss kontrolliert werden, wenn sich die Schlepper weiter von der Plattform weg bewegen und das Seilgewicht zunimmt. Typischerweise befinden sich an jeder Ecke der Plattform zwei Anker winden. Diese haben traditionell zwei Sekundärbremsen: eine Bremse für das statische Halten nach dem Auslegen des Ankers und eine zweite für die Steuerung der Seilspannung während des Auslegens des Ankerseils. Doppelte Wirkung Durch Nutzung neuster Konstruktionstechniken hat Wichita Clutch ein doppelt wirkendes, wassergekühltes dynamisches Bremssystem entwickelt, welches diese beiden Aufgaben übernimmt. Die Bremse steuert die Spannung beim Abrollen des Ankerseils mit Geschwindigkeiten von bis zu 40 m/min, wobei Spannungen von etwa 250 t im Seil auftreten können. Nachdem die Anker ausgelegt sind, bringt eine federbelastete Betätigung die statische Haltekraft auf. Bei jedem Einsatz einer Bremse ist es wichtig, ihre Wärmeabfuhrleistung zu berücksichtigen. Wenn die durch die Reibung beim Steuern der Seilspannung erzeugte Wärmemenge die Wärmeabfuhrkapazität der Einheit übersteigt, kann die Bremsfunktion beeinträchtigt werden. Während des Abrollens der Ankerseile können typischerweise, aufgrund des hohen Rutschmoments in der Bremse, Belastungen von etwa 1600 kW kontinuierlich abzu führender Wärmeenergie e rzeugt werden. Neil Wright ist Geschäftsführer bei Wichita Clutch in Bedford/UK

KUPPLUNGEN UND BREMSEN 01 02 01 Wichita bietet innovative Materialien und Lösungen für eine Vielzahl verschiedener maritimer Anwendungen 02 Bremsen der Baureihe Aquamakks von Wichita eignen sich bei Anwendungen mit hohem Drehmoment in rauen Umfeldern 03 Die Ingenieure von Wichita haben einen Verbundwerkstoff für neue Kühlkammern entwickelt 03 Die Bereitstellung einer Bremse, die eine so hohe Wärmeabfuhrleistung hat, sorgt nicht nur für verlässlichen Betrieb und eine längere Standzeit, sondern ermöglicht auch eine kompaktere Bauweise, was zu Kosteneinsparungen führt. Scheiben aus einer speziellen Kupferlegierung werden für die Wärmeübertragung zwischen den Reibflächen und dem kontinuierlich strömenden Kühlwasser verwendet. Der Einsatz hoch entwickelter Kühlkammern in Verbindung mit den verschleißenden Kupferscheiben ermöglicht somit ein präzises Bremsen/Abwickeln bei einer sehr hohen Wärmeabfuhrcharakteristik. Wasserkühlung ist entscheidend In der Industrie wurden standardmäßig Kühlkammern aus Gusseisen mit verschleißenden Kupferscheiben eingesetzt, um die beim Abwickeln auftretenden hohen Wärmemengen abzuführen. Im maritimen Umfeld sorgt Salzwasserkorrosion für Wartungsprobleme, die zu häufigen Reparaturen oder zum Austausch der Kühlkammer aus Gusseisen führen. Um dieses Problem anzugehen, haben Inge nieure von Wichita einen Verbundwerkstoff für neue Kühlkammern entwickelt, an dem umfangreiche Belastungsund Dauer haltbarkeitsprüfungen zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit bei Offshore-Anwendungen durchgeführt wurden. Dieses neue Material ist jedoch nur ein Teil der endgültigen Lösung, da die Konstrukteure auch den Wasserdurchfluss geändert haben, um eine effizientere Wärmeübertragung zu erreichen. Der neue Verbundwerkstoff bietet nicht nur deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit, sondern verringert auch das Gesamtgewicht der Kühlkammer bei einigen Einheiten um mehr als 50%. Das Gesamtergebnis dieser Konstruktionsänderungen ist eine um 35% höhere Wärmeaufnahme verglichen mit dem vorherigen Hochleistungsdesign. Maßgeschneiderte Lösungen Viele maritime Anwendungen, und hier ins besondere große Installationen, machen maßgeschneiderte Lösungen erforderlich, die in der Lage sind, höchste Anforderungen zu erfüllen, die von Standardprodukten nicht erbracht werden können. Der Ausgangspunkt ist der Getriebehersteller, der es zusammen mit einer breiteren Perspektive der gesamten Anwendung ermöglicht, die geeignetste Anordnung zu entwickeln. Egal, ob es sich um ein großes oder ein kleines Projekt handelt, bei dieser Art von großen Kraftübertragungssystemen werden die meisten Produkte in mehr oder weniger großem Umfang kundenspezifisch hergestellt. Sie basieren jedoch häufig auf einem existierenden Design. Ordnungsgemäße Beratung ist absolut unerlässlich und wenn Ingenieure gemäß bestimmter Spezifikationen konstruieren, ist es immer am besten, sie an der Aufstellung dieser Spezifikationen zu beteiligen. Bei der Lieferung großer Geräte zur Kraftübertragung weltweit spielen mehrere Kriterien eine Rolle. Die Fähigkeit, effektive technische Unterstützung für große Anlagenobjekte überall auf der Welt zu bieten und zu erbringen, ist im heutigen Weltwirtschaftsklima entscheidend, um erfolgreich zu sein. Wenn man ein Nischenprodukt herstellt, müssen das erforderliche Fachwissen und die zur Konstruktion und Herstellung - häufig gemäß kundenspezifischer Spezifika tionen - benötigten Maschinen an einer begrenzten Anzahl von Standorten konzentriert sein. Dies bedeutet, dass das Verteiler-, Vertriebs- und Unterstützungsnetzwerk sehr effektiv sein muss, um sicherzustellen, dass Kunden nicht nur ihre Produkte termingerecht erhalten, sondern auch Fachkompetenz bei Installation und Inbetriebnahme vor Ort. Große Kraftübertragungsprojekte sind schon alleine von ihrer Art her für „Kataloglösungen“ ungeeignet. Wichitas Fachkompetenz bei derartigen Anwendungen erlaubt einen Mehrwert im Konstruktionsprozess sowie innovative Materialien und Lösungen für eine Vielzahl verschiedener maritimer Anwendungen zu bieten. www.wichita.co.uk antriebstechnik 12/2015 23

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