Aktive Schwingungsdämpfung für Feuerwehrdrehleitern

Bearbeiter Simon Densborn, M.Sc.
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Projektpartner Magirus GmbH

 

 

 

Beschreibung

M32LAS_frei_380x500Aufgrund der großen Längen moderner Feuerwehrdrehleitern ist es praktisch nicht möglich den als Fachwerk ausgelegeten Leitersatz so auszulegen, dass im Betrieb keine Schwingungen auftreten. Diese werden dabei durch Verfahrbewegungen oder durch äußere Einflüsse, wie Windangriff oder plötzlich ändernde Beladung, angeregt. Die aktive Dämpfung dieser Schwingungen ist der Schwerpunkt des Forschungsprojekts welches bereits seit 1998 in enger Kooperation mit der Magirus GmbH stetig fortgeschrieben wird.

Für die Schwingungsdämpfung werden nur die am Fahrzeug vorhandenen Antriebe verwendet, so dass keine zusätzliche Aktorik notwendig ist. Zur Erfassung der Schwingungen sind in der Nähe der Einspannstelle des Leitersatzes Dehnungsmessstreifen appliziert. Diese messen die Dehnung des Leitersatzes in longitudinaler und lateraler Richtung. Zusätzlich befinden sich an der Leiterspitze Gyroskope, die Drehraten in allen drei Raumrichtungen erfassen. Die Informationen der Messsysteme werden fusioniert und hieraus die einzelnen Schwingungsmoden rekonstruiert, die dann aktiv gedämpft werden. Dabei ist bei Leitern bis 30m im Wesentlichen nur die Grundschwingung zu berücksichtigen, da höhere Moden eine verhältnismäßig hohe Eigendämpfung aufweisen. Mit steigender Leiterlänge sinkt die Dämpfung der Oberschwingungen, so dass bei größeren Leitern neben der Grundschwingung auch Oberschwingungen im Regler berücksichtigt werden müssen. Zudem treten insbesondere bei Drehleitern mit Gelenkarm, wie der 42m-Leiter mit Einzelauszugstechnik und Gelenkarm, beim Drehen zudem verkoppelte Biege- und Torsionsschwingungen auf.

Auf dem Modell aufbauend wird eine dezentrale Schwingungsdämpfung entworfen, d.h. jede Bewegungsachse wird getrennt für sich betrachtet. Für jede Achse wird dabei ein Regler in einer 2-Freiheitsgrad-Struktur entworfen. In dieser werden jeweils die Schwingungsmoden mit Eigenfrequenzen, die unterhalb der Grenzfrequenz der Antriebe liegen, berücksichtigt.

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