Mechanische Komponenten und Rotoraerodynamik
Dieses Seminar kann nur im Rahmen des Lehrgangs "Fachingenieur Windenergietechnik VDI" gebucht werden.
Im Pflichtmodul 2 „Mechanische Komponenten und Rotoraerodynamik“ des Lehrgangs Fachingenieur Windenergietechnik VDI” erwerben Sie umfangreiches Wissen zu den mechanischen Komponenten von Windenergieanlagen. Zudem steht die Aerodynamik von Rotorblättern und Rotoren im Mittelpunkt des Moduls. Sie erfahren mehr zur Auslegung von Rotoren und Rotorblättern.
Ermittlung von Lasten, Berechnung von Getrieben und Auslegung von Rotoren
Im Lehrgang „Fachingenieur Windenergietechnik VDI” erwerben Sie in 4 Pflicht- und 2 Wahlpflichtmodulen umfassendes Wissen zur Windenergie und Windenergieanlagen. Sie können die einzelnen Module der Weiterbildung zeitlich und räumlich flexibel über 2 Jahre belegen. Der Lehrgang endet mit einer Prüfung. Nach deren erfolgreichen Bestehen bekommen Sie das anerkannte Zertifikat „Fachingenieur Windenergietechnik VDI“ verliehen.
Im 2. Lehrgangsmodul „Mechanische Komponenten und Rotoraerodynamik“ lernen Sie:
- wie die spezifischen Anforderungen für den Hauptantriebsstrang in Windenergieanlagen aussehen
- wie Sie Verzahnungen, Wellen und Lager in Getrieben unter Berücksichtigung der auftretenden dynamischen Lasten beanspruchgerecht bemessen
- die Simulation und messtechnische Erfassung von Betriebslasten
- wie aerodynamische Grundprinzipien am Rotorblatt wirken
- die Auslegung von Rotorblättern und weiterer Komponenten des Rotors von Windenergieanlagen
- Materialeigenschaften und Werkstoffanwendungen für Rotorblätter kennen
Nach dem Seminar können Sie Regelungsmöglichkeiten und -konzepte von Windenergieanlagen sowie deren Ausführungen fachlich bewerten.
Aufbau und Inhalte des Moduls
Das Seminar „Mechanische Komponenten und Rotoraerodynamik“ beinhaltet folgende Themen:
Programm als PDF zum Ausdrucken herunterladen
Mechanische Komponenten von Windenergieanlagen
Lastannahmen und Sicherheitsfaktoren im Maschinen- und Anlagenbau
- Statische und dynamische Lasten bei Windturbinen
- Statische und dynamische Festigkeit unter Verwendung von Sicherheitsfaktoren
- Dauerfestigkeitsnachweis und Betriebsfestigkeitsnachweis– Möglichkeiten und Grenzen
Realistische Lastannahmen zur Berechnung von Wellen und Lagerungen
- Beanspruchungsgerechte Auslegung von Wellen nach DIN 743
- Klassische Lagerberechnung und weiterentwickelte Verfahren
- Lagerlebensdauer – Verformung, Reibung und Schmierung
Auslegung und Berechnung von Getrieben in Windenergieanlagen
- Grundlagen zur Auslegung von Getrieben unter Berücksichtigung geeigneter Lastannahmen
- Besonderheiten von Umlaufrädergetrieben (Planetengetrieben)
- Lastverteilung in Stirnrad- und Umlaufrädergetrieben
- Rechnergestützte Optimierung von Verzahnungen in Stirnrad- und Umlaufrädergetrieben
Ermittlung von wirklichkeitsgetreuen Latenannahmen mittels Mehrkörper-Simulation
- Möglichkeiten und Grenzen der Mehrkörper-Simulation und Finite-Elemente-Berechnung
- Modellbildung von Wellen, Lagern und Verzahnungen
- Aufbau von Mehrkörper-Simulationsmodellen unter Einbeziehung von Finite-Elemente- Strukturen zur Berücksichtigung der elastischen Eigenschaften von Rotoren, Gondelrahmen, Turm und Getriebegehäuse
- Modularisierung von Simulationsmodellen unter Einbeziehung der Anlagenregelung
Messung von Betriebslasten zur Ermittlung von wirklichkeitsgetreuen Lastenannahmen
- Möglichkeiten zur messtechnischen Erfassung von Betriebslasten an Windturbinen
- Betriebslastenermittlung durch Dehnungs- und Beschleunigungsmessungen
- Nutzung von Messdaten zur beanspruchungsgerechten Auslegung
- Weiterverarbeitung von Messdaten in Verbindung mit Simulationsmodellen
- Möglichkeiten zur Abschätzung der Restlebensdauer von Baugruppen in Windturbinen
Aerodynamik von Rotorblättern und Rotoren
Aerodynamische Grundprinzipien am Rotorblatt
- Auftriebs- und Widerstandsprinzip zur Nutzung der Windenergie
- Geschwindigkeiten am Rotorblattschnitt
- Resultierende Kräfte am Blattschnitt: Umfangs- und Schubkraft
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Praktische Übung: Berechnungs- und Zeichnungsbeispiel "Kräfte am Rotorblattschnitt"
Auslegung von Rotoren von Windenergieanlagen
- Optimalauslegung und aerodynamische Verluste
- Bestimmung der Blattgeometrie für Blattspitzen- und Innenbereich
- Lastberechnung und dimensionslose Rotorkennfelder
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Berechnungsbeispiel: Rotorkennfelder
Auslegung von Rotorblättern
- Aerodynamische Auslegung
- Strukturmechanische Auslegung
- Schwingungen und Eigenfrequenzen
Materialeigenschaften und Anwendungen für Rotorblätter
- Aufbau von Kompositwerkstoffen
- Glasfaser und Kohlefaser
- Matrixmaterialien
- Weitere Baustoffe: Stahl, Holz und andere
Beispiele für Bauformen des Rotors von Windenergieanlagen
- Rotorblattkörper und tragende Struktur
- Blattspitze
- Blattflansch und Pitchlager
- Blitzschutz
- Weitere Applikationen: Vortex-Generatoren, Stall-Stripes und andere
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Video: Fertigung von Rotorblättern
Regelungsmöglichkeiten des Rotors von Windenergieanlagen
- Pitch-Regelung
- Weitere Regelungskonzepte (Stall- und Aktiv-Stall-Regelung)
- Aerodynamische Bremsen
Ihre Experten und Seminarleiter:
Prof. Dr.-Ing. Berthold Schlecht,
Dipl.-Ing. Jan Liersch
An wen richtet sich der Lehrgang?
Der Lehrgang wendet sich insbesondere an Ingenieuren, die Windenergieanlagen entwickeln, konstruieren, betreiben und instand halten sowie Fach- und Führungskräfte, die bei Herstellern und Zulieferern tätig sind. Daneben sind ebenfalls angesprochen:
- Projektleiter und Planer von Windenergieprojekten
- Betreiber von Windparks und Energienetzen
- Technische Projektbearbeiter z.B. bei Versicherern und Behörden
- Brancheneinsteiger mit Berufserfahrung
Ihr Seminarleiter – Dipl.-Ing. Jan Liersch
Dipl.-Ing. Jan Liersch verfügt als Gutachter und Consultant bei der Key Wind Energy GmbH über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Windenergiebranche. Er ist zudem Dozent für das Thema Windkraftanlagen an der TU Berlin sowie Co-Autor der Bücher „Wind Power Plants“ und „Windkraftanlagen“.
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