Condition Monitoring : Wie Fernwartung bei Schiffsgetrieben funktioniert

Wenn auf hoher See ein Schiffsgetriebe ausfällt, so kann das für die Besatzung gefährlich werden, teure Abschleppkosten entstehen lassen und die Fracht nicht pünktlich ans Ziel bringen. Aus diesem Grunde werden regelmäßig kritische Bauteile im Vorhinein ausgetauscht. Sicherer und viel günstiger wäre es, wenn das Schiffsgetriebe aus der Ferne und rund um die Uhr überwacht werden könnte. Daher entwickelt das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gemeinsam mit den Partnern Reintjes, Bachmann Monitoring, Microsensys und Hahn-Schickard ein Condition-Monitoring-System (CoMoGear) für Schiffsgetriebe. Das Besondere daran: Das System soll kabellos und ohne Batterien funktionieren. Das heißt, die nötige Energie kommt aus der Umgebung.

Das CoMoGear-Entwicklungsteam kann bereits Temperaturen, Drehzahlen, Drehmomente und Schwingungen drahtlos messen und mithilfe der Daten Lagerschäden im Getriebe erkennen. Jetzt soll aber erstmals auch der Verschleißzustand der drehmoment-übertragenden Bauteile wie z.B. von Kupplungen, Wellen oder Verzahnungen im laufenden Betrieb überwacht werden. Dafür existieren bis dato noch keine Technologien. „Dies liegt daran, dass die derzeitigen Systeme zur Drehmomenterfassung für die Reeder viel zu teuer sind“, erklärt Thomas Kruse, Manager Innovation & Technology von Reintjes. „Drüber hinaus sind die herkömmlichen DMS-Anwendungen im Vergleich zur Nutzungsdauer eines Schiffes nicht langzeitstabil und somit nicht zuverlässig genug.“ Als erstes will sich das Projektteam um die Lamellenkupplung kümmern, die für die Kraftübertragung des Motors an das Getriebe zuständig ist. Wenn sich nach einer bestimmten Betriebsdauer die Reibbeläge auf den Lamellen abnutzen, reduziert sich die Kraftübertragung oder sie funktioniert überhaupt nicht mehr. Mit einem Ferndiagnosesystem, das diesen Verschleiß kontinuierlich überwacht, wäre es möglich, den Austausch von Komponenten zeitlich und unter Kostenaspekten wesentlich genauer zu planen. Hinzu käme, dass Ausfälle während der Fahrt ausgeschlossen werden können.

Kern der neuen Technologie sind miniaturisierte Sensorknoten, die im Getriebe angebracht werden und Messwerte an den Bordcomputer senden. Bei der Entwicklung stehen die Forscher vor zwei Herausforderungen: Zum einen müssen die Sensoren im ölumspülten Getriebe funktionieren und zum anderen muss die Energieversorgung sichergestellt werden. „Bei vielen Anwendungen, insbesondere bei Arbeitsschiffen, wird das Schiff selten bei konstanten und hohen Drehzahlen betrieben“, so Kruse. „Gerade bei sehr langsamen Geschwindigkeiten ist es technologisch aufwendig, ein System zu entwickeln, das ausreichend Energie bei hohen Erfassungszyklen bereitstellen kann.“ Deshalb muss das CoMoGear drahtlos und energieautark arbeiten und mithilfe von Energy-Harvesting-Technologien die nötige Energie aus der Umgebung bzw. der Rotationsenergie generieren. Die Messdaten sollen nicht nur regelmäßig an den Bordcomputer übertragbar, sondern auch zusätzlich per Bluetooth auf dem Smartphone auslesbar sein. In den folgenden zwei Jahren will das CoMoGear-Team einen Demonstrator entwickeln und auf dem Getriebeprüfstand der Reintjes testen.