+31 180 620211

Berekeningen

Ook bij de door Techno Fysica uitgevoerde berekeningen wordt volop gebruik gemaakt van de synergie die tussen de diverse disciplines binnen Techno Fysica aanwezig is. U profiteert daarvan door de meerwaarde die een berekening van Techno Fysica met zich meebrengt ten opzichte van de berekeningen van anderen. Wij presenteren daarom de berekening dan ook nooit alleen als een verzameling van cijfers. Wij geven ook eventuele kritische gebieden aan, alsmede oplossingen voor de geconstateerde problemen of adviezen ter verbetering.

Zo zal een torsietrillingsberekening welke door de leverancier van de motor wordt uitgevoerd, voornamelijk zijn bedoeld om schade aan “zijn” motor te voorkomen. Veelal worden aspecten zoals schroefgedrag, tandhamer, en warmtebelasting in elastische koppelingen of andere aangebouwde delen buiten beschouwing gelaten, of slechts summier behandeld.

Omdat een berekening welke wordt uitgevoerd door Techno Fysica een onafhankelijke berekening is, telt voor ons iedere component van de installatie even zwaar. Een berekening van Techno Fysica B.V. beschouwt aldus alle aspecten van de installatie, en niet alleen het motor, tandwielkast of schroefgedrag.

Situaties, die op basis van alleen de cijfers “in orde” zouden zijn, worden bovendien door ons kritisch getoetst op basis van onze ervaringen in de praktijk. Zo worden potentiële problemen beter in kaart gebracht. Vaak volgt er dan ook een strenger advies dan op basis van alleen maar de cijfers.

Het resultaat? Grotere betrouwbaarheid, hogere beschikbaarheid, beter gedrag van de installatie, en vooral een langere levensduur van de componenten.

Binnen de rekenafdeling worden hoofdzakelijk de volgende berekeningen toegepast:

Eindige elementen berekeningen

Op basis van speciale pre- en postprocessing programma’s, en krachtige, universele, eindige elementen rekencodes, voeren wij  [Eindig elementen model van een stalen skidframe voor een generatorset] een breed scala van allerhande berekeningen uit.  Het doel van deze berekeningen kan zijn het inzichtelijk maken van spanningen en vervormingen in een constructie, of het voorspellen van het dynamisch gedrag in de vorm van trillingen. Wij maken rekenmodellen van relatief eenvoudige constructies zoals aslijnen, tot en met dynamische en statische berekeningen van complete scheepsmodellen. Middels deze eindige elementen berekeningen kunnen resultaten worden verkregen die op basis van de algemene rekenregels niet kunnen worden bereikt. Bovendien kan middels de driedimensionale grafische presentatie het dynamisch gedrag, zoals vervorming en beweging, zeer inzichtelijk worden gemaakt.

Torsietrillingsberekeningen

Dit zijn berekeningen die het effect van de door de motor gegenereerde oneenparigheid beschouwen. Deze vorm van trillingen (waarbij de as tordeert) zijn verantwoordelijk voor een groot aantal problemen in voortstuwinginstallaties. Te denken valt aan het vroegtijdig sneuvelen van elastische koppelingen, maar ook aan tandwielschades, schroefasbreuk en krukasbreuk. Torsietrillingsberekeningen zijn voor de meeste zeevarende schepen verplicht, voornamelijk op basis van klasse eisen zoals Lloyds, Germanischer Lloyds, DNV, Bureau Veritas, en anderen. Wij hanteren voor deze berekeningen naast door ons zelf ontwikkelde software pakketten ook commerciële pakketten.

Het nog steeds veelvuldig optreden van schades, zoals onder andere aan elastische koppelingen, vertanding, krukasbreuken en veel meer, geeft aan dat het laten uitvoeren van een correcte torsietrillingsberekening van zeer groot belang is.

Uitlijnberekeningen

Zoals de naam zegt een berekening waarbij de uitlijning van de componenten van een schroefas installatie gecontroleerden geoptimaliseerd wordt. Hiermee kunnen problemen zoals verklemming in een lager worden voorkomen, maar kan ook de lagerbelasting van de lagers van bijvoorbeeld een tandwielkast worden geoptimaliseerd.

Wij hanteren hiervoor de zogenaamde “sag & gap” methode. Met deze methode wordt de uitlijning van een as gesimuleerd om de krachtverdeling in gekoppelde toestand te optimaliseren waarna een 2e simulatie in geopende toestand laat zien hoe veel sag (hoogteverschil) en gap (hoek) er tussen de twee aan te sluiten flenzen moet zitten tijdens de uitlijnprocedure.  Het gevolg is een evenwichtigere verdeling van de lagerkrachten, een beter draagbeeld en een beter trillingsgedrag. Optimalisatie door een juiste verdeling van de lagerkrachten komt de levensduur van alle componenten van de installatie ten goede. Vaak is een dergelijke berekening zelfs vereist door de leveranciers van de tandwielkasten, die als voorwaarde voor installatie een gelijke lagerbelasting eisen. Helaas staat dit vaak in de kleine lettertjes van het contract.

Opstellingsberekeningen

Dit is een vereenvoudigde berekening van een driedimensionaal ontwerp, gericht op het voorspelling van de laagste trilvormen. Te denken valt hierbij aan een installatie op rubber voeten, of een installatie op een eenvoudig (stalen) frame. Een dergelijke berekening wordt uitgevoerd om interferentie met de omgeving (het doorgeven van geluid en trillingen) zoveel mogelijk te voorkomen. Ook de bewegingen van een frame zelf zijn te berekenen. Op deze manier kan worden gecontroleerd of er problemen te verwachten zijn met de eigenfrequenties van het frame, ten gevolge van aanstoting vanuit de motor of de generator.

Laterale trillingsberekeningen en Whirling

Voor lange assen maken wij voorspellingen omtrent het trillingsgedrag, en met name de zogenaamde eigenfrequenties of resonantiefrequenties. Ook dit is weer een klasse vereiste voor de meeste voortstuwingsinstallaties waarbij er meer en meer aandacht voor lijkt te ontstaan wat lijkt te duiden op de gevoeliger worden installaties en de daarmee gepaard gaande problemen. Wij doen dit eveneens aan de hand van rekenmodellen. In het geval van schroefassen wordt dit gedrag beïnvloed door het wentelen van de schroef in zijn vlak. Dit wordt in het engels “whirling” genoemd.

Hoewel deze berekeningen relatief eenvoudig van opzet zijn, wordt het gedrag van een dergelijke installatie sterk beïnvloed door aspecten zoals meebewegend water, de stijfheid van de lager ondersteuningen, het gedrag van de oliefilm waarop de as in het lager rust, elastische koppelingen en nog veel meer. Ook hier geldt weer dat de meerwaarde van het eindresultaat mede berust op de terugkoppeling van de meetervaring.

In de praktijk blijkt dat er soms aanzienlijke verschillen bestaan tussen de rekenmodellen en de werkelijke installaties. Dit komt onder andere door de marges in het materiaaleigenschappen (bijvoorbeeld het rubber van een elastische koppeling of het werkelijke gewicht van  een schroef), onjuiste opgave van bepaalde fysieke eigenschappen, en de marges in het ontwerp. Desgewenst kan Techno Fysica middels een meting de rekenmodellen verifiëren met de praktijk. Dit is met name bij het probleemonderzoek een krachtige combinatie, waarbij het model zodanig kan worden gecorrigeerd dat de werkelijkheid zeer nauw wordt benaderd. Met een dergelijk model kan het effect van een modificatie dan vervolgens met zeer hoge betrouwbaarheid worden voorspeld en beoordeeld. Dit voorkomt een, meestal dure, fase van trial & error, en leidt direct tot het gewenste resultaat.