Reduktion von Schwingungen - Finnenkranz für Windkraftturmsegmente

Bei der Umströmung von zylindrischen Strukturen, wie den Türmen von Windkraftanlagen, entstehen im Nachlaufbereich periodische Wirbelablösungen. Diese verursachen quer zur Strömungsrichtung wirkende Kräfte, die den Turm in Schwingung versetzen können. Liegt die Eigenfrequenz der Struktur nahe der Wirbelablösefrequenz, kommt es zu Resonanz, was zu einer deutlichen Reduktion der Lebensdauer führen kann. Besonders während des Transports und der Montage von Turmsegmenten besteht die Gefahr, dass solche strömungsinduzierten Schwingungen auftreten und zu Schäden oder Materialermüdung führen.

Um diesem Effekt vorzubeugen, wurde an der Universität Duisburg-Essen eine modular anbringbare Dämpfungsvorrichtung, der sogenannte Finnenkranz, entwickelt. Diese Konstruktion besteht aus zwei horizontalen Ringelementen, an denen scharfkantige Profile angebracht sind. Durch die geteilte Bauweise kann der Finnenkranz einfach von zwei Seiten am Turm positioniert und wieder entfernt werden. Dabei wird die Oberfläche nicht beschädigt, es entstehen keine Kerbwirkungen, und der Platzbedarf bleibt gering, sodass die Vorrichtung problemlos in bestehende Transport- und Montageabläufe integriert werden kann.