Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung des SMART Klettersystems (Mechatronik: Steuerung, Aktuatorik und Sensorik inkl. Energieversorgung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurgemeinschaft IgH Gesellschaft für Ingenieurleistungen mbH durchgeführt. Ziel des Forschungsprojektes SMART (SMART - Scanning Monitoring And Repair Transportation) ist die Entwicklung einer kletterfähigen Plattform für Wartungsarbeiten an Windenergieanlagen. Insbesondere für die witterungsunabhängige Durchführung von Fehlerdetektion und Reparaturmaßnahmen an den Rotorblättern soll eine vertikal bewegliche Arbeitskabine transportiert werden. Mit einem solchen System kann im Vergleich zu heutigen konventionellen Instandhaltungsmöglichkeiten eine erhebliche Erhöhung der Effektivität erwartet werden. Im aktuellen Vorhaben wird die Entwicklung des eigentlichen Klettersystems im Maßstab 1:3 betrieben. In dieser Phase 1 wird der sogenannte Demonstrator realisiert. Gegenstand der Entwicklung im Teilvorhaben der Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH sind das Antriebs-, das Steuerungs- und das Energiesystem des SMART. Der Fokus liegt auf der Beherrschung der Bewegungsvorgänge. Dies betrifft nicht nur die Steigbewegungen, sondern auch transversale Bahnkorrekturen sowie Neigungs- und Schwingungskompensationen. Das Steuerungssystem wird unter Verwendung leistungsfähiger moderner Feldbustechnik umgesetzt. Für den Demonstrator werden auf Grundlage der Informationen aus dem System Engineering (FH Aachen) und den Beiträgen der anderen Projektpartner die Komponenten für die Steuerung und Sensorik definiert und ausgewählt. Die Kontrolle über das Zusammenspiel der einzelnen Anlagenkomponenten wird in der Logik eines Steuerungsrechners implementiert, getestet und in Betrieb genommen. Darüber hinaus wird die gesamte, zur Versorgung der Anlage erforderliche Elektrik, Elektronik und elektrische Sicherheitstechnik geplant, konstruiert und aufgebaut. Als Ergebnis soll eine komplette funktionsfähige Steuerung inklusive aller Antriebe zur Verfügung stehen, die das Klettern des SMART ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung eines Demonstrators des selbstkletternden Systems (SMART-Klettersystem)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Fachbereich 6 Luft- und Raumfahrttechnik durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung einer selbstkletternden Serviceplattform für Windenergieanlagen (SMART). SMART soll zur Instandhaltung von Rotorblättern über das ganze Jahr im Drei-Schichtbetrieb im On- und Offshore-Bereich eingesetzt werden. Die Wetterunabhängigkeit der Instandhaltung wird durch eine geschlossene Arbeitskabine gewährleistet. Im Rahmen dieses Teilvorhabens wird das Klettersystem des Basisprojekts (Phase 1) im Labormaßstab 1:3 entwickelt, gebaut und unter Laborbedingungen getestet. Parallel dazu wird ein Prüfstand an der FH Aachen errichtet, um die Funktionalität dieses Klettersystems durch unterschiedliche Tests zu überprüfen. Diese Tests finden begleitend zum Aufbau des Demonstrators (Klettersystems) statt. Das Ziel dieses Teilvorhabens ist die Erforschung, Entwicklung und Realisierung der Kletterfunktion des SMART Roboters. Hierbei muss eine geeignete Kinematik konstruiert und berechnet werden, die zumindest die Bewegung laut der Patentschrift erfüllt, d.h. das vertikale Klettern an zylinderförmigen, rauen Türmen von Windkraftanlagen. Die Funktion kann nur im Labormaßstab getestet werden, jedoch sollen die wesentlichen Komponenten des Roboters aufgebaut und betrieben werden. Die Traglastfähigkeit des Systems soll mit dem Demonstrator unter verschiedenen Bedingungen getestet werden. Die wesentlichen Aspekte bei der Erstellung der Roboterkinematik sind: - Ermittlung der statischen Lagerbelastungen und Momente, - Auslegung und Konstruktion der Lager, - Kinematische Analyse des Klettervorgangs, - Variation der kinematischen Randbedingungen beim Klettern, - Auswahl des zu realisierenden kinematischen Prinzips, - Analyse des Übergangs zwischen Statik/Dynamik, - Ermittlung der dynamischen Lagerbelastungen und Momente, - Kombination der dynamischen Belastungen mit der kinematischen Auslegung, - Überprüfung des kinematischen Konzepts mit den ermittelten dynamischen Randbedingungen.