Im Rahmen der zunehmenden Anstrengungen im Umweltschutz finden bei Maschinen und Anlagen die akustischen Emissionswerte immer staerkere Beachtung. Zum einen fuehren erhoehte Schalleistungen im Arbeitsumfeld zu gesundheitlichen Beschwerden, zum anderen stellen sie ein Mass zur Beurteilung der relativen Guete von Antriebsanlagen dar. Ferner ergibt sich als Nebeneffekt die Moeglichkeit, anhand einer Schallemissionsanalyse im Zeitbereich Maschinenschaeden voraussagen bzw. verhindern zu koennen. Um diese Diagnostik anwenden zu koennen, sind zunaechst Erkenntnisse ueber die Entstehung des Schalls bei unterschiedlichen Parametern notwendig. Im Rahmen des vorliegenden Projektes sollen mit praktischen Untersuchungen an einem Verspannpruefstand diese Erkenntnisse an einem Getriebe bei dynamischer Betriebsweise gefunden werden.
Zur Einhaltung der stetig steigenden Anforderungen des Gesetzgebers, aber auch der Endverbraucher gilt es, die Geraeuschabstrahlung der Automobile und hierbei insbesondere der Motoren zu reduzieren. Mit Hilfe experimenteller und vor allem numerischer Methoden werden neue Konzepte der Reduktion der Schallabstrahlung entwickelt und bewertet.
Der öffentliche Nahverkehr ist eine bedeutende Komponente der Mobilität der Bevölkerung. Die Antriebstechnik von Straßenbahnen nutzt Leistungselektronik für die Steuerung der Fahrmotoren. Dabei bestehen hohe Anforderungen an die Kompaktheit. Die Verwendung von wide band gap (WBG) Leistungs-halbleiter, speziell SiC, bietet durch geringe Durchlass- und Schaltverluste und eine potenziell höhere Arbeits-temperatur die größten Perspektiven bezüglich einer Volumens- und Massereduktion. Perspektivisch können für die Traktionsumrichter neue Einbauräume z.B. in der Nähe der Motoren erschlossen werden. Darüber hinaus kann durch die hohen Taktfrequenzen der SiC-Bauelemente der Wirkungsgrad im Antriebsstrang deutlich verbessert werden. Hinzu kommen Reduktionen der durch Pendelmomente und Magnetostriktion angeregten Motorgeräusche, ein Vorteil besonders für den urbanen Verkehr. Dabei ist eine robuste Aufbautechnik der Leistungs-halbleiter aufgrund der hohen Anforderungen bezüglich Lebensdauer, Temperatur- und Lastzyklenfestigkeit sowie klimatischer Bedingungen. Erforderlich und Netzspannungen bis zu 1200 V und Leistungen bis etwa 200 kW beherrscht werden, was eine hochstromgeeignete Aufbautechnik erfordert. (
Aufbauend auf den von der TU Karlsruhe im Vorhaben 105 05 112/02 erarbeiteten akustischen Erkenntnissen zum prinzipiellen Aufbau einer Strasse mit schallabsorbierender Eigenschaft soll die Technologie zur Herstellung schallabsorbierender Strassen entwickelt werden. Schwerpunkt der Forschung ist das Auffinden geeigneter Bindemittel, die sowohl die Poroesitaet der Strasse erhalten als auch genuegend Sicherheit gegen Frostaufbruch geben. Bei der Entwicklung der entsprechenden Technik sollen Fahrbahnen vorgestellt werden, die sowohl die Motorengeraeusche als auch die Reifengeraeusche von Kfz mindern. Wegen der besonderen Strassenbauaspekte muss das Vorhaben in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt fuer das Strassenwesen durchgefuehrt werden.
Beim PKW-Motor soll durch die Absenkung der Minimaldrehzahl bei Leerlauf und bei Last der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission abgesenkt und insbesondere das Motorengeraeusch verringert werden. In diesem Vorhaben wird als erstes das Verhalten eines 4-Zylinder-Hubkolbenmotors und eines 2-Scheiben-Kreiskolbenmotors bei niedrigen Drehzahlen bis 500/min untersucht. Mechanische und thermodynamische Probleme muessen dabei identifiziert werden und durch Massnahmen an den Bauteilen des Motors sowie bei der Gemischbildungs- und Zuendungsanlage behoben werden. Daneben wird der Abtriebstrang (Motor-Kupplung-Getriebe-Antriebswelle-Rad) durch ein Rechenprogramm fuer die besonderen Bedingungen niedriger Motordrehzahlen ausgelegt. Sodann werden die modifizierten Motoren auf dem Pruefstand zusammen mit dem modifizierten Abtriebstrang untersucht. Schliesslich werden diese Aggregate im Fahrzeug eingesetzt, untersucht und gegebenenfalls korrigiert.
In der Verbrennungsmotorenforschung werden für zukünftige Motorenkonzepte verschiedene Regelstrategien, z. B. auf der Basis des Zylinderdrucks, des Motorgeräuschs oder auch der Schadstoffemissionen, analysiert. Das Projekt erforscht wesentliche Grundlagen für den Aufbau einer dieselmotorischen Emissionsregelung. Die Entwicklung der dafür notwendigen Sensortechnik ist dabei ein Projektschwerpunkt. In dem stark kostengetriebenen Marktumfeld der Automobilwirtschaft ist es erforderlich, die hohen technischen Anforderungen mit minimalem Hardware-Aufwand zu erreichen. Hierbei können virtuelle Sensoren zum Einsatz kommen. Mögliche empirische Modellansätze werden dafür im Rahmen des Projekts untersucht. Hohes Potenzial hinsichtlich der Approximation komplexer Zusammenhänge wie der Emissionsentstehung bieten u.a. lokal lineare Modelle. Neben einer hohen Modellgüte, stellen derartige Ansätze im Vergleich zu physikalischen Modellen oder neuronalen Netzen, geringere Anforderungen an die Rechenleistung. Hinsichtlich eines zukünftigen 'onboard'-Einsatzes ist das ein wesentliches Kriterium um den zusätzlichen Rechenaufwand des Steuergeräts zu begrenzen. Als zusätzliche Funktion lässt sich der virtuelle Sensor auch in die OBD einbinden
Eine Vielzahl von Forschungsvorhaben auf nationaler und internationaler Ebene haben in der Vergangenheit das Lärmminderungspotential veränderter An- und Abflugprozeduren deutlich gemacht. Betrachtet wurden jedoch hauptsächlich Einzelereignisse und bewertet wurden vorwiegend Maximal- und Effektivschallpegel, wobei viele der verwendeten Rechenprogramme im Grunde dafür nicht ausreichend genau bei der Quellmodellierung waren. Die Wechselwirkungen der veränderten Flugprozeduren mit anderen Umweltauswirkungen sowie Wirtschaftlichkeits-, Sicherheits- und Kapazitätsfragen blieben dabei weitgehend unberücksichtigt. In den Projekten Leiser Flugverkehr (LFVK) und Lärmoptimierte An- und Abflugverfahren (LAnAb) wurden für den Airbus A320 hochwertige Quellmodelle für das Zellen- und das Triebwerksgeräusch entwickelt. Darauf aufbauend sind in einem ersten Schritt unter Verwendung des Fluglärmberechnungsprogramms SIMUL für diesen Flugzeugtyp leisere An- und Abflugverfahren untersucht worden. Im LuFo-III Projekt FREQUENZ wurde eine Boeing 8747-400 der Deutschen Lufthansa beim Überflug unter kontrollierten Bedingungen akustisch vermessen. Aus diesen Daten sollen nun analog zum Airbus A320 Quellmodelle für das Zellen- und das Triebwerksgeräusch erarbeitet und in SIMUL implementiert werden. Anschließend wird eine Validierung der mit SIMUL erzeugten Ergebnisse anhand von Messdaten vorgenommen. Mit Hilfe der Programme NAPSIM (Flugbahnsimulation) und SIMUL sollen im nächsten Schritt Einzelfluguntersuchungen durchgeführt werden, um treibstoff- und lärmreduzierte An- und Abflugprozeduren für die B747 zu entwickeln, bzw. für den A320 weiter fortzuführen. Unter dem Begriff 'Prozeduren' ist dabei der Flugablauf in Bezug auf Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphasen, Steigflug- bzw. Sinkflugphasen und die Zeitpunkte des Klappen- und Fahrwerksfahrens zu verstehen. Abschließend soll das Potential von möglichen technischen Lärmminderungsmaßnahmen an der Quelle festgestellt werden und eine Beurteilung der treibstoff- und lärmreduzierter An- und Abflugprozeduren erfolgen. Die Komplexität der Aufgabenstellung erfordert die interdisziplinäre Zusammenarbeit mehrerer DLR Institute. Die beteiligten Institute haben schon in der Vergangenheit in verschiedenen fluglärmbezogenen Projekten mit Erfolg zusammengearbeitet.
Das Vorhaben ist Teil des Verbundes FREQUENZ. Die Lärmbelastung der Zivilbevölkerung ist eines der wesentlichen Hindernisse für das kommende Wachstum im Flugverkehr. Neben der Dämpfung einzelner Lärmquellen (z.B. Nasenklappe, Fahrwerk, Triebwerke) kann auch die Schallimmission am Boden verringert werden, indem der Flugpfad steiler und langsamer gewählt wird. Dazu ist jedoch ein höherer Auftrieb erforderlich, der beispielsweise durch den Einsatz von Mini-TEDs bereitgestellt wird. Es ist jedoch noch weitgehend unklar, wie die akustischen Eigenschaften eines solchen Hochauftriebssystems aussehen. Dies soll in dem beantragten Vorhaben mit numerischen Verfahren untersucht werden. Zur Anwendung kommt dabei die DES-Methode, die es ermöglicht, die instationären, dreidimensionalen Strömungsvorgänge an den Mini-TEDs aufzulösen. Der dort lokal erzeugte Schall wird mit Hilfe der akustischen Analogie analytisch ins Fernfeld zum Beobachter transportiert. Die in dem Vorhaben gewonnenen Erkenntnisse können einen wesentlichen Beitrag zur Einschätzung der Einsetzbarkeit von Mini-TEDs an künftigen Verkehrsflugzeugen liefern. Gleichzeitig geben sie wertvolle Hinweise auch zur möglichen Nachrüstung an vorhandenen Flugzeugtypen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 86 |
| Europa | 3 |
| Land | 5 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 38 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 85 |
| Text | 6 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 3 |
| Offen | 88 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 90 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 86 |
| Webseite | 5 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 39 |
| Lebewesen und Lebensräume | 47 |
| Luft | 92 |
| Mensch und Umwelt | 92 |
| Wasser | 37 |
| Weitere | 90 |