Lärm und Vibrationen, die von den Innenbordmotoren von Schiffen ausgehen, sind allgegenwärtige Phänomene, die sowohl den Komfort der Passagiere als auch die Haltbarkeit der Strukturen beeinträchtigen. Ihre Schalldämmung ist daher zu einer wichtigen Herausforderung für jeden geworden, der die Qualität der Schifffahrt verbessern und gleichzeitig die Umweltauswirkungen des Unterwasserlärms reduzieren möchte. Heute gibt es verschiedene Technologien und Materialien, um dieses Problem wirksam anzugehen. Hier ein Überblick über die verfügbaren Optionen.
Motoren als Verursacher von Umweltbelastungen
Schiffsmotoren sind häufig für einen hohen Lärmpegel verantwortlich, der den Komfort an Bord und sogar die Sicherheit der Besatzung beeinträchtigen kann. Diese Geräusche können in zwei verschiedene Kategorien eingeteilt werden:
-
Luftschall ist Lärm, der sich über die Luft ausbreitet und durch Schotten, Türen und Bullaugen des Schiffs dringt. Er wird hauptsächlich durch Turbulenzen verursacht, die von beweglichen Motorteilen wie Lüftern, Generatoren und Wärmetauschern erzeugt werden, sowie durch den Luftstrom, der über Oberflächen wie Lufteinlässe und Abgasauslässe strömt.
-
Strukturlärm hingegen wird direkt durch den Schiffsrumpf übertragen, und zwar über die Vibrationen der Motoren, die von der Schiffsstruktur absorbiert werden. Dieses Phänomen ist besonders ausgeprägt bei leistungsstarken Motoren, wie sie in großen Schnellbooten verwendet werden, wo die niederfrequenten Vibrationen stärker sind und sich schneller ausbreiten. Diese niedrigen Frequenzen, die durch die Verbrennungsmotoren und den Antrieb verursacht werden, übertragen sich schnell durch Materialien wie Glasfaser oder Metall und verursachen eine Resonanz, die sich im ganzen Boot ausbreiten kann. Strukturlärm ist schwieriger zu kontrollieren, da er durch steife Wände und Oberflächen, die wie Resonatoren wirken, verstärkt wird.
Akustischer Komfort und Brandschutz
Zu den wirksamsten Lösungen für die Schalldämmung von Schiffen gehören Schaumstoffe mit hoher Dichte und Membranprodukte, die eine zentrale Rolle bei der Absorption und Reduzierung von Lärm spielen. Diese Schaumstoffe werden auf alle Schotten (auch auf die Decke) des Motorraums geklebt.
Materialien wie PE-Zellenschaum wie Cello D 2500 von Cellofoam sind interessant. Aufgrund ihrer ausgezeichneten Beständigkeit gegen Kohlenwasserstoffe eignen sie sich für den Einsatz im Wassersport, wo Ölprodukte wie Kraftstoffe und Öle auf den Schaumstoff gelangen können, der sie nicht absorbieren darf, was zu Brandgefahr führen kann. Dieser Schaumstoff ist in der Lage, Lärm über einen breiten Frequenzbereich hinweg effektiv zu absorbieren.
Eine andere Lösung sind zum Beispiel die ACM16-Platten von Navicork by Amorim, die aus recyceltem Kork- und Gummigranulat hergestellt werden. Diese mehrschichtigen Platten mit hoher Masse wurden speziell entwickelt, um Vibrationen zu zerstreuen und ihre Ausbreitung durch die Bootsstruktur zu verhindern. Ihre Fähigkeit, Luftschall zu absorbieren, dabei aber leicht und flexibel zu bleiben, macht sie zu einer perfekten Wahl für Freizeitboote.
Neben ihrer akustischen und vibrierenden Leistung sind diese Materialien auch für den Brandschutz von großem Interesse. Verschiedene Marken haben spezielle Akustikschaumstoffe für Anwendungen in der Schifffahrt entwickelt, die flammhemmende Eigenschaften in ihre Produkte integrieren.
Der Akustikschaumstoff WAVER Tec von aixfoam wurde beispielsweise entwickelt, um die strengen Brandschutznormen zu erfüllen, die in der Schifffahrt ein wesentlicher Faktor für die Sicherheit der Besatzung sind. Durch den Zusatz von Flammschutzmitteln in diesen Materialien werden nicht nur die Strukturen des Bootes geschützt, sondern auch ein besseres Risikomanagement im Brandfall gewährleistet.
Auf dem Weg zu aktiven und intelligenten Lösungen
Neben den traditionellen Dämmstoffen eröffnen mehrere technologische Innovationen den Weg zu aktiven Lösungen zur Reduzierung von Lärm und Vibrationen. Dazu gehören Systeme zur dynamischen Schwingungsdämpfung, die sich zunehmender Beliebtheit erfreuen. Ein Beispiel für diese Technologie ist die Verwendung von magnetostriktiven Aufhängungen oder Stoßdämpfern mit magnetischer Flüssigkeit, die sich sofort an Veränderungen der vom Motor und den Umgebungsbedingungen erzeugten Vibrationen anpassen.
Diese Lösungen finden bereits effiziente Anwendungen in Industriezweigen wie der Automobil- und der Luftfahrtindustrie. Obwohl einige Systeme wie das Vibration Damping der Firma Helwig Carbon Products auf die Reduzierung von Vibrationen in Industriemotoren durch leitfähige Materialien konzentriert, gibt es ein zu erforschendes Potenzial für diese Technologien im Wassersportsektor, insbesondere zur Verbesserung des Komforts und der Leistung von Luxusjachten und hochwertigen Segelbooten.
Ein weiterer wichtiger Akteur auf dem Gebiet der aktiven Vibrationskontrolle für Anwendungen im Wassersport ist PiezoMotor. Diese Technologie basiert auf piezoelektrischen Aktoren, mit denen sich Vibrationen mit hoher Präzision in Echtzeit steuern lassen. Diese Aktoren, die sich unter dem Einfluss elektrischer Felder ausdehnen und zusammenziehen, sorgen für eine reaktionsschnelle und präzise Anpassung an Vibrationen bei verschiedenen Frequenzen. Diese Systeme sind besonders wirksam, um mechanische Geräusche zu reduzieren und die Leistung von Motoren und Propellern auf Yachten zu optimieren.
Ebenso stellt Galfenol, ein magnetosensitives Material, das erstmals vor über 20 Jahren von der US-Marine hergestellt und von Unternehmen wie American Magnetics weiterentwickelt wurde, eine hochmoderne Lösung dar. Dieses Material reagiert auf externe Magnetfelder und wandelt mechanische Vibrationen in elektrische Energie um, wodurch eine energieeffiziente Methode zur Verringerung von Vibrationen bereitgestellt wird. Diese Energie kann dann zum Antrieb anderer Systemkomponenten verwendet oder gespeichert werden. Der Vorteil von Galfenol liegt in seiner Robustheit und seiner Fähigkeit, über einen breiten Temperaturbereich hinweg zu funktionieren.
In Bootsmotoren werden hauptsächlich traditionellere Materialien zur Schwingungsdämpfung verwendet, wie mechanische Stoßdämpfer oder viskoelastische Materialien. Galfenol hingegen ist eine neuere und innovativere Lösung, die in größerem Umfang im Bootsbereich eingesetzt werden könnte.
Die Wahl von Verbundwerkstoffen zur Verringerung von Vibrationen
Verbundwerkstoffe, die beim Bau von Bootsrümpfen verwendet werden, bieten ebenfalls erhebliche Vorteile bei der Schall- und Schwingungsisolierung. Durch die Kombination dieser Materialien mit Schaumstofflösungen oder Akustikplatten kann ein Bootsrumpf mit überlegener Schall- und Vibrationsisolierung geschaffen werden.
Einige Schiffsarchitekten integrieren zudem optimierte Designkonzepte, die darauf abzielen, die Ausbreitung von Geräuschen zu minimieren, indem sie die Resonanzbereiche des Schiffsrumpfes verändern. So können beispielsweise durch die Veränderung der Wandstärke an strategischen Stellen oder durch mehrschichtige Strukturen Rümpfe geschaffen werden, deren Resonanz absorbiert wird, bevor sie sich im Schiff ausbreitet.
Zu den Architekten, die sich auf die Verwendung von Verbundwerkstoffen aufgrund ihrer akustischen und schwingungstechnischen Eigenschaften spezialisiert haben, gehört z. B. Eric W. Sponberg von Sponberg Yacht Design, der fortschrittliche Konzepte für Verbundwerkstoffe anwendet, um die Leistung zu maximieren und gleichzeitig die Vibrationen zu reduzieren. Auch andere Architekten wie Luca Santella oder Michael Peters Yacht Design haben dazu beigetragen, diese Technologien in ihre Entwürfe für moderne Yachten zu integrieren, oft in Zusammenarbeit mit Experten für Schiffsakustik.
Die Suche nach Lösungen zur Minderung der Geräusch- und Vibrationsbelästigung durch die Innenbordmotoren von Booten ist mehr denn je ein zentrales Anliegen von Freizeitschiffern und Freizeitsportlern. Innovative Materialien und Technologien bieten heute eine breite Palette an Optionen, um den Komfort an Bord zu verbessern und gleichzeitig Umwelt- und Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Die Entwicklung hin zu intelligenten Lösungen könnte die Zukunft einer noch leiseren und für alle angenehmeren Schifffahrt gestalten.
