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Mathematische Modellbildung zur Befahrbarkeitssimulation einer mobilen Tiefsee-Arbeitsmaschine
(1988)
Die Forderung nach dem systematischen Gewinnen von Tiefsee-Erzen, wie beispielsweise Manganknollen, mit selbstfahrenden Arbeitsmaschinen führt auf das schwierige Problem der Befahrbarkeit (Traffikabilität) des Tiefseebodens. Im vorliegenden Beitrag wird ein mathematisches Modell zur Befahrbarkeitssimulation einer ferngesteuerten Sammelmaschine vorgestellt. Am Beispiel eines, als Konstruktionsentwurf spezifizierten, aktiven Manganknollenkollektors im großtechnischen Maßstab werden die Modellannahmen und Voraussetzungen für den zugrundeliegenden Tiefseeboden, das Fahrwerk und die betrachteten Betriebszustände und Lastsituationen beschrieben. Mit Hilfe eines koordinatentransformierten Kräftesystems werden die Wechselbeziehungen zwischen Tiefseeboden und einem Vierraupen-Fahrwerk in einem Algorithmus zusammengefaßt. Als Anwendungsbeispiele werden mittels EDV-Programmierung interessierende Betriebszustände und Lastsituationen simuliert. Abschließend werden weitere Modellvarianten aufgezeigt.
Die Untersuchungen zum vorliegenden Beitrag wurden im Rahmen des deutsch-französischen Gemeinschaftsprojektes "Entwicklung von Manganknollenabbau- und Gewinnungsverfahren" durchgeführt. Auf deutscher Seite waren die Unternehmen PREUSSAG AG, Abteilung Meerestechnik in Hannover, die Versuchsanstalt für Wasser- und Schiffbau in Berlin, das Institut für Förderwesen der TH Karlsruhe, das Institut für Strömungsmechanik der Universität GH Paderborn und das Institut für Konstruktion der Universität GH Siegen beteiligt. Im zuletzt genannten Institut wurden elektrohydraulische Antriebe für Versuchsprototypen von geschleppten Manganknollenkollektoren und deren Steuerungen ausgelegt und auf ihre Einsatzfähigkeit im Tiefsee-Simulator getestet.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der numerischen Behandlung Differential-Algebraischer Gleichungen (DAE" s). DAE" s treten beispielsweise bei der Modellierung der Dynamik mechanischer System, der Schaltkreissimulation sowie der chemischen Reaktionskinetik auf. Es werden Rosenbrock-Wanner ähnliche Verfahren zu deren Lösung hergeleitet und an technischen Modellen (Fahrzeugachse und Verstärker) getestet.
The numerical solution of implicit ordinary differential equations arising in vehicle dynamic
(1988)
SISAL: User manual
(1990)
Zur Perzentilberechnung
(1990)