Untersuchung der mechanischen und akustischen Emissionen eines elektrischen Gleitboots

Abstract

The paper shows the occurring vibrations of an electric drive in a boat. The drive motor was developed within the framework of research project at the OVGU and belongs to the family of motors with air gap winding [1]. First of all, the electric drive is considered separately from the boat on a motor test bench. Here, mechanical vibrations and acoustic emissions are measured. Various optimizations to the motor design were also investigated on this test rig, which then led to lower sound radiation in defined frequency ranges. Suitable variants were selected in advance using numerical simulation models [4]. Finally, the electric drive with propeller shaft in the boat is investigated. It is shown how the dominant vibration frequencies change and which vibration components are particularly transmitted or damped by the hull. The coupling between electromagnetic and mechanical systems, limited to the drive train, is mapped and investigated by means of a holistic simulation [2,3]. However, since this method cannot be applied efficiently for the entire boat, this contribution is limited to the analysis of the measurement results, which were generated in the course of elaborate measurement campaigns.

Der Beitrag zeigt die auftretenden Schwingungen eines elektrischen Antriebs in einem Gleitboot. Der Antriebsmotor wurde im Rahmen von Forschungsprojekten an der OVGU entwickelt und gehört zu der Familie der Motoren mit Luftspaltwicklung [1]. Zunächst wird der elektrische Antrieb losgelöst vom Boot auf einem Motorprüfstand betrachtet. Hier werden mechanische Schwingungen und akustische Emissionen gemessen. An diesem Prüfstand wurden auch verschiedene Optimierungen am Motordesign untersucht, welche dann zu einer geringeren Schallabstrahlung in definierten Frequenzbereichen führten. Die Auswahl geeigneter Varianten erfolgte im Vorfeld mittels numerischer Simulationsmodelle [4]. Abschließend wird der elektrische Antrieb mit Schiffswelle im Boot untersucht. Dabei wird gezeigt, wie sich die dominanten Schwingfrequenzen ändern und welche Schwingungsanteile durch den Rumpf besonders weitergeleitet oder gedämpft werden. Die Kopplung zwischen elektromagnetischem und mechanischem Systemen wird, beschränkt auf den Antriebsstrang, mittels einer ganzheitlichen Simulation abgebildet und untersucht [2,3]. Da diese Methode aber für das gesamte Boot nicht effizient anwendbar ist, beschränkt sich dieser Beitrag auf die Analyse der Messergebnisse, welche im Rahmen aufwändiger Messkampagnen generiert wurden.