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Mess- und Prüftechnik

Vom Industrie- zum Schiffbauprodukt - was zu beachten ist

| Autor/ Redakteur: Dietmar Frei* / Ines Stotz

Mit rund 11,6 Mrd. Euro Umsatz ist die Schiffbau- und Offshore Zuliefererindustrie ein wichtiger Absatzmarkt – auch für klassische Industrieprodukte. Doch welche Prüfungen sind eigentlich notwendig, um entscheiden zu können ob sich eine Variantenkonstruktion für den Schiffbau lohnt? Hier kann Phoenix Testlabmit seinem Zulassungsmanagement helfen.

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Aufgrund neuer Bestimmungen der IMO ergeben sich auch neue Einsatzmöglichkeiten von Industrieprodukten im Schiffbau.
Aufgrund neuer Bestimmungen der IMO ergeben sich auch neue Einsatzmöglichkeiten von Industrieprodukten im Schiffbau.
(Bild: Phoenix Testlab)

Aufgrund neuer Bestimmungen der International Maritime Organisation (IMO), wie die Emissionsstandards [1] oder das Übereinkommen der Ballastwasser-Behandlungssysteme [2], ergeben sich neue Einsatzmöglichkeiten von Industrieprodukten im Schiffbau. Dabei wird Mess-, Steuer- und Reglungstechnik benötigt, um diese Standards einhalten zu können.

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Alle Schiffe werden von einer Klassifikationsgesellschaft (weiterhin Klasse genannt) - z.B. DNV/GL, Lloyds Register - von der ersten Zeichnung bis zur Entsorgung begleitet und zertifiziert. Elektrotechnische Produkte, die an Bord eingesetzt werden, müssen eine Baumusterprüfung bestehen, um ein Zertifikat zu erhalten. Diese basieren auf dem International Association of Classification Societies Type Approval (IACS E10) [3], welches Prüfungen der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sowie der Umweltsimulation (UWS) festlegt.

Sie sind als Ergänzung zu den Harmonisierten Prüfungen der EU, wie der EMV Fachgrundnorm EN 61000-6-X, aufgebaut. Weiterhin gestalten die Klassen ihre Baumusterprüfungen abweichend zum IACS E10 Standard, um auf einen für ihren Kundenkreis angepassten Standard zurückgreifen zu können.

Baumusterprüfung EMV

Im Folgenden werden die EMV-Anforderungen beschrieben, die nicht in den harmonisierten Standards der EU enthalten sind. Als Vergleichsbasis wird in diesem Fall die EMV-Fachgrundnorm EN 61000-6-2 für die Störaussendung und EN 61000-6-4 für die Störfestigkeit herangezogen.

Störaussendung

Aufgrund maritimer Anwendungen im Langwellenbereich, etwa für die Funknavigation LORAN C (Long Range Navigation) mit einer Trägerfrequenz von 100 kHz wird auch das Frequenzband von 10 kHz bis 30 MHz betrachtet. Taktfrequenzen von Taktnetzteilen befinden sich in diesem Band, weil es außerhalb der reglementieren Frequenzbänder der Industrie (siehe z.B. EN 61000-6-2) liegt. Aus diesem Grund wird empfohlen, eine leitungsgebundene Störaussendungsprüfung laut IACS E10 in diesem Band als vorbereitenden sogenannten Precompliance-Test durchzuführen.

Hinweis: Für diese Prüfung sind angepasste Koppelnetzwerke (CDN´s) notwendig, die ab einer Grenzfrequenz von 10 kHz arbeiten.

Leitungsgebundene Störaussendungsprüfungen auf DC-Leitungen sind weiterhin eine gegenüber der Fachgrundnorm außergewöhnliche Anforderung der Baumusterprüfung laut IACS E10, die ein überraschendes Ergebnis liefern. Dieses Phänomen ist mit zusätzlichen Filtern zu bewältigen.

Vergleich Störaussendung EN 61000-6-4 Fachgrundnorm (FGN) und IACS E10 im Bereich Energieverteilung im Schiff
Vergleich Störaussendung EN 61000-6-4 Fachgrundnorm (FGN) und IACS E10 im Bereich Energieverteilung im Schiff
(Grafik: Phoenix Testlab)

Eines der sensibelsten Funkbänder liegt im Frequenzbereich von 156 bis 165 MHz - hier wird der analoge Seefunk übertragen. Viele Industrieprodukte nutzen zur Regelung ihrer internen Prozesse Mikroprozessoren mit einer Taktfrequenz von 16 oder 32 MHz. Damit liegt die 5. oder 10. Oberwelle des Taktes im sogenannten Seefunkfenster. Der Grenzwert in diesem Band beträgt 24 dBuV/m und ist damit weit unterhalb der Anforderungen der Fachgrundnorm (siehe Graphik 2).

Um diesen Grenzwert mit einem Messempfänger detektieren zu können, sind Empfänger notwendig, die eine Reduzierung der Bandbreite von 200 auf 9 kHz zulassen. Werden ausgeprägte Oberwellen im Seefunkfenster empfangen, sind massive EMV-Maßnahmen erforderlich, um diese spektrale Aussendung zu unterdrücken. Eine Alternative ist die Verschiebung der Taktfrequenz (z.B. 16,5 MHz), um die Oberwelle aus dem Fenster zu schieben.

Einkopplung niederfrequenter Störungen

Das Versorgungsnetz an Bord ist zu vergleichen mit einem Inselnetz und hat nicht die Qualität einer Industrieversorgung nach einem Mittelspannungs-Transformator. Ein Übersprechen auf die Versorgungsleitungen verursacht Einkopplungen von Störungen im Frequenzbereich von 50 Hz bis 10 kHz in die Produkte auf allen möglichen Spannungsebenen (z.B. 400 V AC, 230 V AC oder 24 DC). Aus diesem Grund haben die Baumusterprüfungen aller Klassen eine Prüfvorschrift für die Einkopplung auf die Versorgungsleitung aufgenommen, die über einen Mischer oder einen NF-Übertrager realisiert wird. Auch diese Prüfung ist als Precompliance-Test zu empfehlen, weil Resonanzerscheinungen im Eingang die EMV-Bauteile wie Drosseln, Kondensatoren und Überspannungselemente zerstören können. Diese Prüfung deckt auch unerwünschtes Verhalten von Eingangsbauteilen, wie Spannungsreglern auf.

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