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Linearachse Freifall-Rettungsboot im Test

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Unter welchen Wetterbedingungen ist der Einsatz von Freifall-Rettungsbooten auf Bohrplattformen möglich? Um diese Frage zu klären, hilft ein maßstabsgetreues Modell dabei, die Flugbahn und das Auftreffen auf dem Wasser der Boote vorherzusagen. Dabei ist eine Linearachse von Rollon im Einsatz.

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Um im Forschungsinstitut Marin den geführten Fall und das Auftreffen von Rettungsbooten auf dem Wasser zu simulieren, kommt eine Linearachse von Rollon zum Einsatz.
Um im Forschungsinstitut Marin den geführten Fall und das Auftreffen von Rettungsbooten auf dem Wasser zu simulieren, kommt eine Linearachse von Rollon zum Einsatz.
(Bild: Rollon)

Auf Bohrplattformen steht die Sicherheit der Mitarbeiter an erster Stelle. Unter bestimmten Umständen ist es im Gefahrenfall jedoch unmöglich, eine Bohrplattform per Hubschrauber oder Schiff zu evakuieren. Für diese seltenen Notfälle sind bereits in den 60er-Jahren spezielle Freifall-Rettungsboote entwickelt worden.

Das internationale Energieunternehmen Statoil hat sich zum Ziel gesetzt, zusammen mit dem niederländischen maritimen Forschungsinstitut Marin herauszufinden, unter welchen Wetterbedingungen solch ein Freifall-Rettungsboot sicher eingesetzt werden kann. Bei Marin wurde daher in den letzten vier Jahren eine Computersimulation entwickelt, die das Herabfallen und den Start eines solchen Rettungsboots im Wasser vorhersagen kann. Mit Hilfe maßstäblicher Modelle haben die Forscher des Instituts die Möglichkeit geschaffen, die Simulations-Software Dropsim zu überprüfen.

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Tests mit maßstabsgetreuen Modellen

Um die Daten zur Validierung der Software von Dropsim zu sammeln, hat Marin Freifall-Rettungsboot-Modelle entwickelt, die mit einem optischen Messsystem sowie Druck- und Beschleunigungssensoren ausgestattet wurden. Sie funktionieren vollkommen drahtlos und lassen sich automatisch steuern. Um den Ernstfall zu proben, wurden in den Becken des Instituts verschiedene Umgebungsbedingungen beziehungsweise Wetterverhältnisse, Strömungen, Wind und Wellengang simuliert, während die Testobjekte zu Wasser gelassen wurden. Dabei fielen die Modelle mit verschiedenen Winkeln und Geschwindigkeiten in die nachempfundene See.

Als Teil der Entwicklung und Validierung von Dropsim wurden auch Versuche mit einer „generischen“ Form eines Rettungsboots durchgeführt. „Das Modell des generischen Freifall-Rettungsboots sieht wie eine Art Kugel aus“, erklärt Tiemen de Haij, Ingenieur bei Marin. Die größte Herausforderung bestand darin, dass alle Bewegungen kontrolliert und mit häufigen Wiederholungen erfolgen mussten. Um die Verhältnisse aus den Tests gut in das Simulationsmodell übernehmen und vergleichen zu können, durfte sich die Kugel während des Falls nicht drehen und musste daher geführt werden. „Hierzu haben wir ein Gerüst gebaut, an dem eine große Linearachse befestigt war“, berichtet de Haij. Dafür haben die Forscher die Achse R-Smart 220 SP von Rollon verwendet. Diese hat im Querschnitt eine Länge von 220 mm und der Laufwagen kann einen Hub von sechs Metern ausführen.

Linearachse für schwere Lasten

Die Linearachse R-Smart 220 SP ist die größte Achse der Smart-Serie. Sie verfügt über einen selbsttragenden Rahmen aus eloxiertem Aluminium. Der Antrieb erfolgt über einen Zahnriemen aus Polyurethan mit Stahleinlage und AT-Zahnprofil. Die Smart-Serie eignet sich sehr gut für schwere Lasten, anspruchsvolle Arbeitszyklen, die Montage freitragender Balken oder Gerüste sowie für den Einsatz in industriellen Umgebungen.

Die maximale statische Tragfähigkeit der Linearachsen beträgt 8880 N (Fx), 237.000 N (Fy) und 237.000 N (Fz). Die Technologie der Kugelumlaufführungen kombiniert hohe Tragzahlen mit einer sanften Bewegung bis zu einer Geschwindigkeit von 4 m/s und einer Beschleunigung von 50 m/s2. Die maximal nutzbare Hublänge der einzelnen Lineareinheit erreicht 5730 mm. Höhere Werte können mit verbundenen Versionen erreicht werden, wobei die maximale Wiederholgenauigkeit 0,1 mm beträgt. Die technischen Eigenschaften und Parameter zeigen die hohe Effizienz der Linearachse, die kundenspezifische Anpassungen ermöglicht, hohen Belastungen bei langen Hüben widerstehen kann, hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erreicht und eine sanfte und geräuscharme Bewegung garantiert.

Mit der Baugröße R-Smart 220 SP hat Rollon die Achsserie nach oben hin abgerundet. Ebenso wie die schon länger bestehenden Größen 120 und 160 kann sie mit zwei verschieden langen Läufervarianten ausgestattet werden. Die vielfältige Produktfamilie Smart System ermöglicht Konstrukteuren und Anwendern eine Auswahl für den individuellen Anwendungsfall in Bezug auf Masse, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Linearachsen des Smart System können unter anderem auch für den Aufbau von Mehrachssystemen in Verpackungs- und Pick-and-Place-Anwendungen eingesetzt werden.

Erfolgreiche Validierung

„Für uns war es wichtig, dass die Schiene beziehungsweise der Laufwagen ausreichend stark und schnell ist“, so de Haij. Darüber hinaus musste die Schiene zum Antrieb von Marin kompatibel sein. „Für uns war Rollon der einzige Anbieter, der diese Vorgaben erfüllen konnte. Auch der Support hat bei unserer Wahl eine wichtige Rolle gespielt.“

Mit dem generischen Rettungsboot wurden sowohl Freifallversuche als auch geführte Versuche durchgeführt. Bei den geführten Versuchen war das Rettungsboot an der Rollon-Schiene befestigt und mit Kraftaufnehmern ausgestattet. Damit wurden in dem Moment, als das Rettungsboot das Wasser erreichte, alle Kräfte und Momente in den sechs Richtungen gemessen.

Die Daten, die Marin bei diesen Versuchen generieren konnte, sind für das Simulationsmodell Dropsim sehr brauchbar. Denn aufgrund dieser kann Dropsim vorhersagen, was mit dem Freifall-Rettungsboot beim Ablassen unter extremen Umgebungsbedingungen passiert, sobald es die Wasseroberfläche erreicht. Zudem wird so ersichtlich, wie das Boot sich danach im Wasser fortbewegt. Die Validierung von Dropsim konnte aufgrund der umfangreichen Tests im September 2014 abgeschlossen werden. (sh)

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