Das Forschungsteam hat einen Weg gefunden, wie man eine Service-Plattform baut, die aussen am Turm der Windenergieanlage hochklettert. In einer Kabine an der Plattform können sich Personen in grosser Höhe (schwindel-)frei bewegen und arbeiten. Mess- und Reparaturtechnologien können ausserdem teleoperativ vom Boden aus durchgeführt werden. In Kombination mit einem Trend-Monitoring-System kann die Analyse der Messdaten automatisiert und die Verfügbarkeit der Windkraftanlagen nachhaltig gesteigert werden. Unter Berücksichtigung der Anforderungen aus der Industrie wird besonders auf die Logistik und eine schnelle Einsatzbereitschaft der SMART-Plattform wertgelegt.

Vorteile des SMART-Konzeptes
Arbeitskabine für die ganzjährige, insbesondere wetterunabhängige Instandhaltung von Windenergieanlagen. Das SMART-Konzept bietet ausserdem eine Plattform für folgende Möglichkeiten:

• teilautonome und teleoperierte Reparatur von Rotorblättern im montierten Zustand

• zerstörungsfreie Werkstoffprüfung durch Einsatz von Thermografie-, Mikrowellen- und Ultraschallmessgeräten

• Trend-Monitoring und Analyse von Messdaten zur Steigerung der Verfügbarkeit von WEA

• Transport von WEA-Komponenten (z.B. Ersatzteile im Rahmen der Instandhaltung) entlang der Turmachse

• Reinigung, Inspektion und Reparatur von Turmoberflächen

• Machbarkeitsanalyse für den Rotorblattaustausch für kleine bis mittelgrosse Windkraftanlagen

Demonstrator im Massstab 1:3
Im ersten Teil des vom deutschen Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projektes, das an der Hochschule Achen an den Fachbereichen Luft- und Raumfahrttechnik sowie Maschinenbau und Mechatronik gemeinsam mit zwei Industriepartnern bearbeitet wird, ist es gelungen, ein Modell des Kletterroboters im 1:3-Maßstab zu entwickeln, zu bauen und zu testen. Das Modell verfügt insgesamt über zehn Kettenantriebe, die äusserst kompakt und leicht aufgebaut sind, um die Gewichtskräfte, bei gleichzeitiger Erhöhung der Tragkraft, zu reduzieren. Sowohl für die Überwindung des Losfahrmomentes als auch zur Kompensation der Walkarbeit wurden Harmonic-Drive Antriebe eingesetzt, die ein hohes Drehmoment liefern können. Zur präzisen Regelung der Antriebe werden hochauflösende Absolutencoder mit Servoverstärkern verwendet. Damit kann in der Demonstrator-Phase eine synchrone Drehzahl der einzelnen Motoren sichergestellt werden, um so möglichst auf einer Geraden den WEA-Turm hochzuklettern. Es sind aber auch Untersuchungen zum Skid-Steering möglich: die Erzeugung einer Drehung um die Turmachse durch Variation der beiden Drehzahlen jeweils eines Kettenantriebes. Die Verifikation der erstellten kinematischen Modelle erfolgt mit einem selbst erstellten Trackingsystem auf Basis der ar_track_alvar Algorithmen, welche mit dem Robot Operating System ROS implementiert wurden.

Skalierung 1:1 Prototyp
Nach Verifikation des kinematischen Modells werden die Kräfte im Modell simuliert. Der Demonstrator wurde zur experimentellen Überprüfung des dynamischen Modells mit mehreren 6-Achs-Kraft- bzw. Momentensensoren ausgerüstet, die eine Erfassung des zeitlichen Verlaufs der Belastungen ermöglichen. Nach Berücksichtigung der experimentellen Ergebnisse und Abgleich mit dem kinematischen und dynamischen Modell, sollen die erstellten Modelle in Phase 2 des Projekts zur Skalierung des SMART Kletterroboters als 1:1 Prototyp dienen. Ende soll dieser für den Einsatz an 2.5-MW-Anlagen stehen.

Weiter Informationen zum Projekt >>

Text: ee-news.ch, Quelle: FH Achen