Soepel schakelen met geautomatiseerde keerkoppeling

Met de steun van Bachmann heeft REINTJES GmbH een geautomatiseerde scheepskeerkoppeling ontwikkeld, die de hydraulische druk op de koppelingsplaten nauwkeurig regelt en soepele schakelingen mogelijk maakt.

Conventioneel hydraulisch bediende koppelingen zijn onderhevig aan verschillende externe invloedsfactoren. Dit zijn bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur, die de olieviscositeit in de hydrauliek bepaalt, en mechanische elementen die onderhevig zijn aan slijtage en systeemgerelateerde traagheid. Dit betekent dat het ‘aangrijpingspunt’ – het punt waarop de koppeling begint te grijpen – niet reproduceerbaar is. Het resultaat: schakelschokken die de transmissie en de hele aandrijflijn belasten.

Minder hydraulische schakelcomponenten

REINTJES kiest voor een innovatieve nieuwe aanpak: de klassieke hydraulische schakelcomponenten zijn zoveel mogelijk gereduceerd en de bediening van de koppeling wordt geregeld met proportionele kleppen. Hierdoor wordt systeemgerelateerde variabele traagheid geëlimineerd en kan het aangrijpingspunt van de koppeling met herhaalbare precisie worden benaderd. Op basis van het M200-besturingssysteem van Bachmann heeft REINTJES een modulair systeem ontwikkeld met de naam ‘Gearbox-Automation’ – kortweg GBX-A. Dit systeem optimaliseert automatisch het koppelingsproces, zodat de platen mnder te lijden hebben.

M200-hardware

Dankzij het brede scala aan krachtige CPU’s op basis van industriële processors en een uitgebreide reeks ingangs-/uitgangsmodules, kan het M200-systeem eenvoudig voldoen aan individuele vereisten zoals die in dit project. Met bussystemen die geschikt zijn voor realtime kan de automatisering worden gedecentraliseerd zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties. De M200-serie is ontworpen voor de zwaarste omgevingsomstandigheden, garandeert een probleemloze werking en kan ventilatorloos worden gebruikt tot een omgevingstemperatuur van -40 tot +70 °C. Een moderne systeemarchitectuur die is ontworpen voor consistente netwerkmogelijkheden maakt eenvoudige integratie in de besturing en systeemrandapparatuur mogelijk. Real-time Ethernet maakt real-time netwerken van regelsystemen mogelijk en ondersteuning voor alle gangbare veldbussystemen maakt gestandaardiseerde aansluiting van externe componenten mogelijk.

Bedieningshendel bepaalt schakeleigenschappen

De manier waarop de bedieningshendel wordt bediend – eenvoudig gezegd: wordt hij snel of gematigd bewogen – bepaalt welke schakelkarakteristieken de GBX-A automatisch selecteert voor deze situatie. Het voordeel van dit situatieafhankelijke schakelgedrag is dat in de normale vaarmodus de koppeling zo soepel mogelijk kan worden bediend om de transmissie te beschermen.

“In gevaarlijke situaties wordt de koppeling natuurlijk zonder vertraging ingeschakeld. Dat is in eerste instantie niet schadelijk voor het systeem. Maar het is geen ‘lekker schakelen’ voor elke dag”, legt Norman Klippel, technisch deelprojectmanager automatisering bij REINTJES, uit.

Modulair ontwerp

De GBX-A heeft een modulair ontwerp en kan vrij worden geconfigureerd met behulp van vooraf gedefinieerde parameters. Veel functies kunnen worden uitgeschakeld en de parametrisering kan worden gewijzigd op een Bachmann OT1200-terminal zonder speciale programmeerkennis. Dankzij een geïntegreerde kalibratiefunctie kan de koppelingsbediening perfect worden aangepast aan elke aandrijflijn. Herkalibratie vindt automatisch plaats en de huidige status van de koppeling wordt gevisualiseerd op de terminal op de GBX-A.

Het REINTJES-systeem registreert op verzoek ook historische gegevens, wat de weg vrijmaakt voor conditiebewaking en de ontwikkeling van een geoptimaliseerde onderhoudsstrategie. Schakelingen kunnen bijvoorbeeld worden geanalyseerd en onder vergeleken met andere schepen om de onderhoudsschema’s te optimaliseren.

Klepversterker

Om de proportionele kleppen aan te sturen, gebruikt REINTJES de Bachmann PVA204 proportionele klepversterker, waarop vier spoelen kunnen worden aangesloten. Dankzij de stroomregeling hebben temperatuurveranderingen in de klepspoelen geen invloed op de positie van de klep. Er zijn maximaal 20 interpolatiepunten per spoel beschikbaar voor correctie van de karakteristiek, wat een zeer nauwkeurige linearisatie mogelijk maakt. “Voor de perfecte pasvorm van de component moesten we de firmware van de PVA-module aanpassen. Een wens die Bachmann vervulde”, vertelt Klippel.

Ongeëvenaarde klassedekking

Het REINTJES-systeem is uniek in de conventionele scheepsbouw omdat het de vijf grootste klassen dekt: Bureau Veritas (BV), Lloyd’s Register of Shipping (LR), American Bureau of Shipping (ABS), Det Norske Veritas (DNV) en Registro Italiano Navale (RINA). “Een groot voordeel voor ons was dat de Bachmann-systeemcomponenten al over alle benodigde certificeringen in de maritieme sector beschikten”, bevestigt de REINTJES subprojectmanager. De GBX-A verhoogt niet alleen de automatiseringsgraad van het besturingssysteem van de tandwielkast. Het levert ook een herkenbare bijdrage aan het verhogen van de beschikbaarheid van een schip en het verlagen van de levenscycluskosten. Dit komt doordat zacht schakelen de levensduur van de gehele aandrijflijn verlengt. Conditiebewaking maakt ook gericht onderhoud mogelijk en vermindert zo de ligtijd op de scheepswerf.