Motion Reference Units (MRU)
Was ist ein MRU?
Eine Motion Reference Unit (MRU) ist ein Trägheitssensor, der die Bewegungen eines Schiffes in allen sechs Freiheitsgraden misst: Schlingern, Querschlag, Stampfen (Translationen) und Rollen, Nicken, Gieren (Rotationen). Beim Offshore-Hebezeugbetrieb liefert die MRU das Echtzeit-Stampfsignal, das aktive Stampfkompensationssysteme (AHC) zum Antrieb der Ausgleichswinde verwenden.
Moderne MRUs kombinieren Beschleunigungsmesser und Gyroskope – typischerweise MEMS-basiert oder faseroptisch – mit digitaler Signalverarbeitung, um echte Stampfbewegung von Sensorrauschen und Langzeitdrift zu trennen. Wichtige Spezifikationen umfassen Stampfgenauigkeit (typisch ±5 cm oder 5% der Amplitude), Aktualisierungsrate (10–100 Hz) und maximal messbarer Zeitraum (typisch bis zu 30 Sekunden).
Gängige MRU-Hersteller sind Kongsberg (Seatex MRU-Serie), iXblue und SMC. Die MRU wird am oder in der Nähe des Kranpedestals montiert, um die Bewegungen am Interessenspunkt zu messen.
MRU in aktiven vs. passiven Systemen
Aktive Stampfkompensation (AHC): Die MRU ist unerlässlich – sie liefert das Feedforward-Stampfsignal, das das Kontrollsystem zum Antrieb des Winchenmotors oder Hydraulikzylinders in Gegenphase zur Schiffsbewegung nutzt. Ohne eine genaue MRU kann AHC nicht funktionieren. Das MRU-Signal wird über einen Kalman-Filter oder ähnliche Algorithmen verarbeitet, um die Stampfbewegung ein oder zwei Samples im Voraus vorherzusagen und dem Kontrollsystem Zeit zum Reagieren zu geben.
Passive Stampfkompensation (PHC): Eine Standard-PHC erfordert keine MRU – sie reagiert mechanisch auf Laständerungen durch Gasfederdynamik. Allerdings nutzen einige fortgeschrittene passive Systeme MRU-Daten für Überwachung und Leistungsverifikation. Der ANTARES adaptive PHC nutzt Sensorfeedback, um seine Betriebsparameter in Echtzeit zu optimieren und erreicht nahezu Aktivleistung ohne die volle Komplexität eines AHC-Systems.
Installation und Kalibrierung
Eine ordnungsgemäße MRU-Installation ist für die AHC-Leistung entscheidend. Wichtige Überlegungen:
- Standort: Am oder nahe am Kranpedestal montieren. Die Montage weit entfernt vom Kran führt zu Hebelarm-Fehlern, da Roll-/Nickbewegungen an verschiedenen Stellen auf dem Schiff unterschiedliches Stampfen erzeugen.
- Ausrichtung: Die MRU-Achsen müssen mit dem Schiffskoordinatensystem ausgerichtet sein. Fehlausrichtung verursacht Querkopplungsfehler, bei denen Rollbewegungen das Stampfsignal verunreinigen.
- Kalibrierung: Die Anfangskalibrierung legt Sensorro-Offsets und Skalierungsfaktoren fest. Einige MRUs kalibrieren sich selbst mit GNSS-Unterstützung.
- Redundanz: Kritische AHC-Systeme verwenden häufig dual-redundante MRUs, um den Betrieb aufrechtzuerhalten, wenn ein Sensor ausfällt.
Für die Kompensatorauswahl hilft das Verständnis, ob das Kransystem eine MRU enthält (und deren Spezifikationen), zu bestimmen, ob eine aktive, passive oder adaptive passive Lösung die beste Wahl ist.
