Green Shipping: Treibstoffeinsparung durch präzise Drehmomentmessung

"Stetig strenger werdende Vorgaben an die Automobilindustrie hinsichtlich der Brennstoffverbrauchs- und Abgaswerte haben zu den heutigen schadstoffarmen Antrieben geführt. Solche strengen Vorgaben gibt es nun auch für Schiffsantriebe, allerdings hat die

Die Marineindustrie befindet sich weltweit in einem Umbruch. Durch die internationale MARPOL Convention wurde die schrittweise Senkung der Schadstoffemissionen durch den Schiffsverkehr verbindlich festgelegt.

Auf dem Vormarsch sind Motoren, die verschiedene Sorten von Treibstoff verbrennen können, wie z. B. Liquified Natural Gas (LNG). Mithilfe des präzisen Lastsignals der Antriebswelle lässt sich die Gaszufuhr des Motors steuern und damit die geforderte Reduktion der Schadstoffemissionen erreichen. HBM hat mit T40MAR einen speziell auf die Marineindustrie zugeschnittenen Drehmomentaufnehmer entwickelt.

Innerhalb weniger Jahre müssen die Emissionswerte in der Schifffahrt drastisch reduziert werden, so die Vorgaben durch die MARPOL Convention. Um diesen Vorgaben gerecht zu werden, verfolgt die Marineindustrie zwei unterschiedliche Ansätze:

  • Abgasnachbehandlung bei klassischen Antrieben
  • Entwicklung neuer, sauberer Antriebe

Alternative Antriebe auf dem Vormarsch

Die Abgasnachbehandlung bei klassischen Antrieben bezieht sich auf Abgasrückführung, Partikelfilter und Katalysatoren. Hierfür müssen zusätzliche aufwendige Komponenten verbaut werden. Dabei ist die Herausforderung in einem möglichst geringen Treibstoffverbrauch für deren Betrieb zu sehen.

Bei der Entwicklung neuer, sauberer Antriebe stehen Motoren im Vordergrund, die verschiedene Sorten von Treibstoff verbrennen können, z. B. alle klassischen Marine-Treibstoffe und zusätzlich Liquified Natural Gas (LNG). Der Vorteil dieses Treibstoffes ist, dass er sehr sauber verbrennt, sodass sich die geforderten reduzierten Abgaswerte problemlos erreichen lassen. Zudem ist LNG kostengünstiger als Öl und wird auch in ferner Zukunft noch als Ressource verfügbar sein.

Motoren, die verschiedene Sorten Treibstoff verbrennen können, müssen schnell von einem Treibstoff auf einen anderen umschalten können – und dies ohne Leistungsverlust. Bei Betrieb des Motors im LNG-Modus müssen zusätzlich kritische Betriebszustände zuverlässig verhindert werden.

Hierfür sorgt eine sensible Steuerung, deren wichtigstes Element ein Lastsignal mit sehr kleinen Toleranzen ist. Damit wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation erreicht, dass sich der Motor stets in einem optimalen Betriebszustand befindet. Darüber hinaus lässt sich eine deutliche Einsparung von Treibstoff erreichen.

Erzeugung des Lastsignals durch Drehmomentmessung

Zur Erzeugung des Lastsignals müssen Drehzahl und Drehmoment gemessen werden. Bisher erfolgte die Bestimmung des Drehmoments großer Marinemotoren indirekt – durch die Messung von Hilfsgrößen mit anschließender Berechnung. Der Nachteil: Die Messunsicherheit ist sehr groß und außerdem schwer nachzuweisen.

Eine direkte und sehr präzise Messung mit sehr gut nachweisbarer Messunsicherheit wird durch den Einbau eines auf die Messgröße Drehmoment kalibrierten Messflansches direkt in den Antriebsstrang ermöglicht. Die erreichbare Gesamt-Messunsicherheit ist deutlich kleiner als 1 %, da der Drehmomentaufnehmer bereits die Genauigkeitsklasse von 0,1 besitzt. Zudem sind durch die sehr kurzen Signallaufzeiten sehr schnelle Steuerungen realisierbar.

Mit T40MAR bietet HBM einen speziell für den Einsatz in Antriebssystemen für Schiffe entwickelten und zertifizierten Drehmoment-Messflansch. Der Aufnehmer verfügt über analoge und digitale Signalausgänge und ermöglicht direkte Drehmomentmessung bis 400 kNm. T40MAR ist einfach einzubauen und zu parametrieren. Zudem werden die Messsignale berührungslos übertragen.

Für den Einsatz in der Schifffahrt zertifiziert: Drehmoment-Messflansch T40MAR

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