Modulation der Hubgeschwindigkeiten von Tragseilen zur Vermeidung angefachter Schwingungen

Bei Kranen werden Lastschwingungen durch Einziehen der Tragseile- als Folge der nichtlinearen Dynamik - angefacht.Besonders bei schwebenden und schwimmenden Kranen fehlen darüber hinausgeeignete, d.h. hinreichend schnelle, Aktoren, so dass im Gegensatz zuanderen Krantypen eine aktive Schwingungsdämpfung der Traglast zunächst nichtmöglich ist. Alternativ sollen nun die schwachen Kopplungen zwischender Hubbewegung und den Pendelschwingungen für eine Schwingungsreduktionmittels einer variierenden Hubgeschwindigkeit ausgenutzt werden, um die Sicherheit und Effizienz des Kranbetriebs zu erhöhen.Autoparamterische Resonanzen, bei denen Energie zwischenverschiedenen Schwingungsformen ausgetauscht wird, können beivielen technischen Systemen auftreten und führen in der Regel aufein unerwünschtes Verhalten. Demgegenüber sollen in diesemVorhaben Grundlagen geschaffen werden, diese Phänomene für einegezielte Verbesserung der dynamischen Eigenschaften technischerSysteme zu nutzen.Numerische Methoden sollen entwickelt werden, die die Kenntnisse ausder oft auf wenige Zustandsgrößen beschränkten Analyseauf technische Systeme mit mehreren wesentlichen Freiheitsgradeerweitern.Die Resonanzbedingung gibt ursprünglich eine Vorschriftzur Abstimmung des passiven Systems an, lässt aber auch dieInterpretation als Reglergesetz für die Winden zu, um dieResonanz künstlich zu etablieren.Die Methode verspricht folgende Vorteile:- Strukturelle Eigenschaften des nichtlinearen Systems werden genutzt, um das System einer aktiven DisspationNumerische Methoden sollen entwickelt werden, die die Kenntnisse ausder oft auf wenige Zustandsgrößen beschränkten Analyseauf technische Systeme mit mehreren wesentlichen Freiheitsgradeerweitern.Die Resonanzbedingung gibt ursprünglich eine Vorschriftzur Abstimmung des passiven Systems an, lässt aber auch dieInterpretation als Reglergesetz für die Winden zu, um dieResonanz künstlich zu etablieren.Die Methode verspricht folgende Vorteile:- Strukturelle Eigenschaften des nichtlinearen Systems werden genutzt, um das System einer aktiven Disspation zugänglich zu machen, selbst, wenn das linearisierte System nicht oder nicht effizient steuerbar ist. Bei Kranen, deren Aufhängepunkt nicht gezielt verschieblich ist, kann ein Eingriff über vorhandene Elemente (Winden) vorgenommen werden.- Bei Kranen kann das Aufschaukeln in Folge des Einziehens der Last von vornherein vermieden werden, anstatt die angefachte Schwingung zu dämpfen.- Die Effektivität dieses nichtlinearen Reglers nimmt mit der Schwingungsamplitude zu (ebenso wie die Neigung zum Aufschaukeln der ungeregelten Strecke). Eine Kombination mit anderen aktiven und passiven Dämpfern, die besonders bei kleinen Amplituden wirksam sind, bietet sich an. zugänglich zu machen, selbst, wenn das linearisierte System nicht oder nicht effizient steuerbar ist. Bei Kranen, deren Aufhängepunkt nicht gezielt verschieblich ist, kann ein Eingriff über vorhandene Elemente (Winden) vorgenommen werden.- Bei Kranen kann das Aufschaukeln in Folge des Einziehens der Last von vornherein vermieden werden, anstatt die angefachte Schwingung zu dämpfen.- Die Effektivität dieses nichtlinearen Reglers nimmt mit der Schwingungsamplitude zu (ebenso wie die Neigung zum Aufschaukeln der ungeregelten Strecke). Eine Kombination mit anderen aktiven und passiven Dämpfern, die besonders bei kleinen Amplituden wirksam sind, bietet sich an.

• 3-04.349V
  Bockstedte A.; Kreuzer, E. (2006): Hoisting Manipulation for Flying Cranes.In PAMM - Proc. Appl. Math. Mech. 6(1), 289-290, 2006.

Stichwörter

• Mehrkörpersysteme
• Nichtlineare Dynamik
• Regelung