Das SNMS überwacht und analysiert Körperschall und Kavitationsschall, der im U-Boot oder Überwasserschiff erzeugt wird, und zwar anhand einer Reihe von Sensoranordnungen, die an ausgewählten Positionen im gesamten Schiff angebracht sind. Ziel ist es, das Schiffspersonal dabei zu unterstützen, eine geräuscharme Signatur aufrechtzuerhalten.
Die Hauptfunktionen des SNMS lauten wie folgt:
Die LAN-XI-Datenerfassungseinheiten bieten einen sehr hohen dynamischen Eingangsbereich. Vom leisesten Flüstern bis zum lautesten Knall sorgt die 160-dB-DYN-X-Eingangstechnologie von Brüel & Kjær dafür, dass der Eingangsbereich der Geräte immer optimal ist. So werden hohe Überlastungen vermieden und gleichzeitig der extrem niedrige Geräuschpegel genutzt.
Die LAN-XI-Hardwarefamilie umfasst eine Reihe von Modultypen, die für verschiedene Anwendungen optimiert sind. Es sind Module erhältlich, die bis zu 25,6, 51,2, 102,4 und 204,8 kHz messen können (mit einer entsprechenden Abtastfrequenz von 65,5, 132, 264 bzw. 528 kHz).
Die Schnittstelle zwischen der Datenerfassungshardware und der Erfassungs-Workstation erfolgt über die Standard-TCP/IP-Technologie. Dies bietet die Flexibilität, Standard-Kupfer-/Glasfaserübertragung zu verwenden und so redundante Hochgeschwindigkeitsnetzwerke bereitzustellen.
Power over Ethernet (POE) bedeutet, dass die für jedes Eingangsmodul benötigte Energie über die LAN-Kabel und nicht über separate Stromkabel übertragen wird. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Kabel minimiert, was zu niedrigeren Kosten, schnellerer Einrichtung, einfacherer Wartung und größerer Installationsflexibilität führt.
Das IEEE-standardisierte LAN-Netzwerkprotokoll wird verwendet, um die verschiedenen Module im System mit einer Genauigkeit von unter einer Mikrosekunde zu synchronisieren. Dies kann mit jedem LAN-XI-Modul verwendet werden, entweder als eigenständiges Modul, in einem Frame oder in einem verteilten System. Alle im Schiff verteilten Module können über dieselbe LAN-Verkabelung wie die Signal- und Modulleistung synchronisiert werden.
An der zentralen Kontrollstation haben die Bediener sofortigen Zugriff auf alle Sensorkanäle im System, und von hier aus finden die Analyse und das Datenmanagement statt. Auf der Workstation wird eine vollständige Suite der PULSE-Anwendungssoftware ausgeführt, die viele Funktionen und Displays umfasst, wie Terzanalyse, Schmalband-FFT, Wasserfall-, Dämonen- und Lofaranalyse und vieles mehr.
Der komplette Betrieb des SNMS wird von einer speziellen Anwendung gesteuert. Eine Kundenbenutzeroberfläche würde in der Regel Folgendes bieten:
Die Workstation ist für die Verwaltung des großen Datendurchsatzes und der Anforderungen an die Echtzeitanalyse optimiert, die für die Anwendung erforderlich sind.
In der Regel werden die LAN-XI-Module auf dem Schiff an geeigneten Stellen in der Nähe der Sensoren verteilt, um maximale Flexibilität und kurze Durchläufe teurer analoger Signalkabel zu gewährleisten.
Die Module sind robuste, extrem kompakte Einheiten, die sich gut für die Montage in den oft heißen und engen Räumen eines U-Bootes eignen. Die LAN-XI-Module bieten alle Funktionen zur Datenerfassung, Stromversorgung und Konditionierung:
The modules are robust, extremely compact units well suited for mounting in the often hot and confined spaces of a submarine.
Hohe Schwingungspegel können „vor Ort“ mit detaillierten Schwingungsanalysetools analysiert werden, und es können Toleranzbereiche für bestanden/nicht bestanden konfiguriert werden.
Bei Anwendungen wie akustischen Meeresversuchen, Lärmuntersuchungen und Entfernungsmessungen können die Anforderungen an das Mess-/Analysesystem eher kurzfristiger Natur sein als eine permanente Installation. Hier werden zwischen 300 und 400 Kanalsysteme (oder mehr) als Handgepäcksysteme verwendet, um bestimmte, zeitlich begrenzte Aufgaben auszuführen. Datenerfassungsmodule befinden sich aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit häufig in tragbaren Racks, anstatt auf dem Schiff verteilt zu werden. Die gesamte Palette der PULSE-Analysetools steht für alle anspruchsvollen Mess- und Analyseaufgaben zur Verfügung.
Das SNMS basiert auf Commercial-Off-The-Shelf-Geräten (COTS) mit einer Architektur, die die Entwicklung kommerzieller Verarbeitungsprozesse nutzt. Dies erleichtert die regelmäßige Wartung von Software und Hardware mit minimalen Auswirkungen auf die Planung von U-Booten und vereinfacht gleichzeitig die Wartungspraktiken, den Systemsupport und die Schulung.
Der Einsatz von COTS-Geräten reduziert die Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu früheren maßgeschneiderten Systemen und entspricht damit voll und ganz den Anforderungen des 21. Jahrhunderts nach technologischer Innovation, Anpassungsfähigkeit und Obsoleszenz.
HBK bietet eine breite Palette von OEM-Sensoren für verschiedene Marineanwendungen. Das Angebot reicht von hochempfindlichen Hydrophonen bis hin zu strahlungsgehärteten, EMV-unempfindlichen und wasserdichten Beschleunigungsmessern, die für extreme Langzeitbetriebsbedingungen konzipiert sind. Strategisch angebrachte Beschleunigungsmesser und Hydrophone liefern Eingaben in das Mess-/Überwachungssystem. Hydrofone werden zur Kavitationserfassung und zur Überwachung von Wassergeräuschen und Beschleunigungsmesser zur Überwachung von Rumpfschwingungen verwendet.
In den stark elektromagnetischen Umgebungen, die häufig in der Nähe von schweren Maschinen auf Schiffen zu finden sind, kann es eine Herausforderung sein, zu verhindern, dass die gemessenen vibroakustischen Signale bei niedrigem Pegel durch die Geräuschaufnahme beeinträchtigt werden. Die CVLD-Sensortechnologie (Constant Voltage Line Drive) kann vorteilhaft eingesetzt werden, um die Geräuschaufnahme zu reduzieren. Der CVLD-Sensor erzeugt das Signal als modulierten Strom und nicht als Spannung und reagiert daher nicht empfindlich auf EMI-induzierte Spannungssignale — selbst bei langen Sensorkabeln.
Die Hauptsystemkomponente des SNMS ist die LAN-XI-Datenerfassungshardware, ein vielseitiges System modularer Einheiten, die in Frames kombiniert, verteilt eingerichtet oder als eigenständiges Datenerfassungssystem verwendet werden können.
Tragbare Schwingungsmessgeräte sind für manuelle Messungen von Maschinenschwingungen und zur Störungsbehebung erhältlich, um Teile, Baugruppen und Unterbaugruppen auf erhöhte Schwingungen hin zu untersuchen und zu überwachen. Der tragbare Analysator Typ 2250-H von HBK wäre ideal für diese Aufgabe.
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