Aktive Lärmkompensation (IHATEC La-RoRo)

(Gefördert vom Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur [19H19011D])

Im Verbundprojekt mit der Projektträgerschaft TÜV Rheinland, der Rostock Port GmbH, dem Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V., der Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH gefördert durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur werden Lösungsansätze für die Minimierung der Lärmbelastung durch Roll on Roll off Terminals erarbeitet. Der Lehrstuhl für Strömungsmaschinen übernimmt die Aufgabe der Entwicklung eines Prototypen zur aktiven Auslöschung von Druckwellenfeldern.

Zunächst werden die stationären Schallquellen auf Fährschiffen, die für die Schallemission in benachbarte Wohngebiet maßgeblich sind, identifiziert. Die identifizierten Messdaten werden als Quellterme für eine numerische Simulation des Schalldruckwellenfeldes im Hafenbereich mittels Lösung der inhomogenen Helmholtz-Gleichung über die Randelementmethode genutzt. Es wurde ein numerischer Ansatz entwickelt, der es erlaubt die Performance von aktiven Lärmkompensationssystemen in Anwendungsumgebungen numerisch zu untersuchen. Aktive Lärmkompensationssystemen haben das Ziel die Amplitude des Schalldrucks an Punkten oder in einem Zielvolumen zu kontrollieren. Hierzu synthetisieren mehrere Lautsprecher ein Druckwellenfeld das im Idealfall in der Amplitude gleich dem Lärm aber diesem in seiner Phase entgegengesetzt ist. Aufgrund der Überlagerung des Lärmwellenfeldes und des erzeugten "Anti-Wellenfeldes" wird somit die potentielle Energie der Druckwellen im Zielvolumen minimiert. Es wird folglich leise. Der Lehrstuhl für Strömungsmaschinen übernimmt die Aufgabe der Entwicklung eines Prototypen-Systems zur Auslöschung von Druckwellenfeldern im Außenraum. Hierzu werden echtzeitfähige iterative Algorithmen für das inverse Problem der aktiven Lärmkompensation entwickelt und auf Field Programmable Gate Arrays geschrieben. Das System wird  im reflexionsarmen Halbraum des Lehrstuhls erprobt.

CAD Modell und errechnte Amplitude des komplexen Wellenfeldes mit und ohne aktiver Lärmkompensation im Westen bei Betrieb des Schiffes im Osten.

Entwicklung von Verfahren zur Lokalisierung von Hydroschallquellen an Querstrahlanlagen (LoHysQSA)

Maritimes Forschungsprogramm, eine Initiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Das Teilprojekt LoHysQSA im Verundbunforschungsvorhaben „Leise Querstrahler“ hat das Ziel Messverfahren zur räumlichen Lokalisation von Hydroschallquellen an Querstrahlanlagen bereitzustellen. Eine gezielte Optimierung von Anlagenteilen hinsichtlich einer Reduzierung der Abstrahlung von Hydroschall ist mit einer Kenntnis der Positionen von Hydroschallquellen besser durchführbar und bietet die Möglichkeit die Meereslebewesen vor Lärm zu schützen.

Das Projekt beinhaltet eine Entwicklung von Verfahren zur Lokalisation von Hydroschallquellen auf Basis der akustischen Holografie und des Beamformings. Beide Methoden werden verwendet um eine zufriedenstellende Lokalisierungsgüte für einen großen Frequenzbereich zu erzielen. Die Basis zur Lokalisation bildet dabei der örtlich gemessenen Hydroschalldruck vor der Querstrahlanlage. Dieser wird mittels einer Hydroschallsonde aufgenommen. Die innerhalb des Projektes entwickelte Verfahren werden zunächst mit numerischen Daten getestet und im Laufe des Projektes in den Zügen mehrere Messkampagnen auf ihren Praxiseinsatz erprobt. Hierbei ist die numerische Simulation nützlich, um die Querstrahlanlage hinsichtlich ihrer akustischen Emissionen zu untersuchen. Die zugrundeliegenden Gleichungen können unter anderem mithilfe der Boundary Element Method (kurz BEM) gelöst werden. Innerhalb des Projekts werden hierzu verschiedene Simulationstools verwendet.

Beispiel für eine Geometrie der Hydroschallsonde. Verwendet werden 7 Hydrophone zur Lokalisation.
Lokalisation von Hydroschallquellen mittels Beamforming unter Verwendung von numerisch generierten Daten

Arbeitsgruppenleiter

Dr.-Ing. Matthias Witte

Der Themenbereich Akustik ist eng mit der Hydroakustik verknüpft.