Energieverluste hydraulischer Anlagen werden in hohem Maße durch die Wirkungsgrade der Hochdruckpumpen bestimmt. Je nach Bauart und Einsatzbedingungen treten hier die internen Reibungsverluste oder die Leckageverluste in den Vordergrund. Aus früheren Untersuchungen mit anderen Zielsetzungen liegen deutliche Hinweise vor, dass verschiedenartige Fluide sich in unterschiedlichem Ausmaß reibungsmindernd oder leckageanfällig zeigen, wobei dies auf das Grundöl oder die Additive zurückgeführt werden kann. Das erste Ziel des hier vorgestellten Projektes ist, systematisch den Einfluss verschiedener marktgängiger Fluide mit unterschiedlichen Grundölen auf die gemessenen mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrade von Hydraulikpumpen zu untersuchen. Bei den Versuchen kommen Zahnrad-, Flügelzellen- und Axialkolbenpumpen als drei typische Vertreter gängiger Bauarten zum Einsatz. Jedes Fluid wird zunächst mit neuwertigen Pumpen gepaart, um Oberflächeneffekte von Fremdflüssigkeiten auszuschließen. Reibungsmindernde Komponenten des Grundöls oder der Additivierung verändern zeitweise oder dauerhaft die tribologischen Eigenschaften der aufeinander gleitenden Flächen. In einer zweiten Projektphase soll daher untersucht werden, wie stark Reste eines vorher in einer Pumpe gelaufenen Altfluids nach einem Wechsel auf eine andere Fluidtype die Ergebnisse beeinflussen. Die Arbeitsplanung ist in Abschnitt 5 der Projektbeschreibung detaillier erläutert.
Approximately 90 percent of the seismic moment on Earth is released in often devastating subduction zone earthquakes (EQs). In the Integrated Ocean Drilling Program (lODP), the study of seismogenesis along an active convergent margin plays a key role in the form of a multi-expedition effort named 'NanTroSEIZE' (Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment). To date, eight expeditions (lODP Expeditions 314-316, 319, 322, 326, 332-333) drilled 12 sites along a transect from the incoming plate across the frontal accretionary prism to the forearc basin. In the near future, the deepest hole will tap into the seismogenic portion of the subduction megathrust using Riser drilling. The proponent participated in three of the NanTroSEIZE expeditions, most recently as co-chief scientist overseeing the successful recovery of a mini-CORK and the installation of a mini-CORK and a full CORK observatory (Exp 332). This proposal aims lo reach two major scientific milestones:(i) In addition to the German component of the lODP borehole observatory network (i.e. mini- CORKs during Legs 319 and 332 plus some contribution to the full CORK), we want to extend the long-term monitoring efforts to active mud volcanoes some 30 km landward of Site C0009. These features carry gas hydrates and deep-seated fluids, most likely tapping into the seismogenic zone at a depth of several km below seafloor, and are also overlying an area of high strains and a locked plate boundary-thrust.(ii) The second goal is to develop a smart MeBo (MARUM Meeresboden-Bohrgerät) CORK observatory to be installed in two of these mud volcanoes. These observatories will be self-contained and monitor pore pressure and temperature as proxies for strain and fluid flow near terminal depth of the borehole. Their hydraulic lines can further be used for geochemical (osmo-sampler) and microbiological (FLOCS units) monitoring and sampling.The underlying reason for the engineering effon of smart observatories for MeBo is founded in the new lODP Science Plan where specialist rigs such as MeBo are discussed as ECORD's contribution from 2013-2023. So far, CORKs or other sophisticated long-term devices were restricted to DVs Joides Resolution and Chikyu, however, we here present an affordable solution for versatile, multi-disciplinary MeBo borehole instruments. The proposed system is to be installed by MeBo alone and data can be retrieved by ships of opportunity. A seafloor extension, to be deployed and recovered by ROVs (during and/or after the anticipated lODP expedition) can add capability and payload, and hence represent the means for more than decade of monitoring. Data recovery will be from ships of opportunity and hence frequently possible.Funding for MeBo drilling and ROV installations in the Nankai mud volcano field has already been granted (RV Sonne cruise SO222 in summer 2012) and is brought into the project as in kind contribution.
Die Bearbeitung der Aufgabenstellung 'Entwicklung und Erprobung eines schnellschaltenden Hydraulikventils' konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Es steht ein funktionsfaehiger Prototyp eines schnellschaltenden Hydraulikventils zur Verfuegung, der unter Pruefstandsbedingungen erprobt wird. Dieses Ventil eignet sich ausser zur Steuerung des Freikolbenmotors auch fuer andere Anwendungen. Know How fuer die weitere Entwicklung des Ventils hin zu serientauglicher Bauart ist am IVK vorhanden. Mit dem aufgebauten Pruefstand ist ein Werkzeug fuer dann durchzufuehrende Lebensdaueruntersuchungen bereitgestellt. Weiterhin gelang erstmals der praktische Nachweis, dass ein Freikolbenmotor nach Brandl ungefeuert mit nur einem aktiven Ventil stabil betrieben werden kann. Der Nachweis fuer den gefeuerten Betrieb steht noch aus. Nach abgeschlossener vollstaendiger Validierung des Simulationsmodells und dessen Erweiterung um (bekannte) Verbrauchercharakteristika steht ein Werkzeug fuer die realistische Berechnung des Wirkungsgradverhaltens fuer derartige hydraulische Antriebe zur Verfuegung. Die Anwendung sogenannter 'neuer Aktoren', zu denen der Piezoaktor zaehlt, ist am Markt heute noch nicht etabliert. Hydraulikventile, bei denen zur Ansteuerung ein derartiger Aktor verwendet wird, existieren derzeit nur als Forschungsprototypen. Die Anwendung neuer Aktoren zur Ansteuerung von Hydraulikventilen wird derzeit von Forschungseinrichtungen und Industrie stark vorangetrieben. Durch die am IVK durchgefuehrten Arbeiten wurden wichtige Erkenntnisse, speziell zur Gestaltung von Ansteuergeraeten und Uebersetzungselementen, gesammelt.