Wave generator

Allgemein: Die Universität Duisburg-Essen (UDE) beabsichtigt die Anschaffung eines Wellenerzeugers zur Erzeugung von Wasserwellen im Wasserumlaufkanal. Als Wellenerzeuger muss als Plunger-Type Wellenerzeuger ausgeführt werden, welcher einen Keil verwendet, der vertikal verfahren wird. Die Anforderungen an den Wellenerzeuger sind nachfolgend aufgelistet: Anforderungen: 1. Einbausituation 1.1. Der Wellenerzeuger wird in den Wasserumlaufkanal des INAMs eingebaut. Der Querschnitt des Wasserumlaufkanals mit Maßen ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Wellenerzeuger wird auf die ITEM-Profile des Wasserumlaufkanal aufgesetzt. Der Abstand zwischen Oberseite der ITEM-Profile und Wasseroberfläche beträgt 510 mm. 2. Gestaltung des Keils 2.1. Der Keil muss die Höhe h = 500 mm, die Breite b = 1450 mm und den Winkel ? = 35 Grad haben. Die erlaubte Toleranz der Höhe beträgt +2 mm, der Breite Beträgt -2 mm und des Winkels beträgt ±1 Grad. Die Maße sind in Abbildung 2 dargestellt. 2.2. In Ruhelage muss der Keil d = 260 mm tief eintauchen. Die statische Eintauchtiefe d muss um ±200 mm geändert werden können. 2.3. Der Keil muss über die Breite b aus mehreren Segmenten bestehen. 2.4. Der Keil muss über eine Schraubverbindung Wellenerzeuger befestigt sein, sodass er reversibel ausgetauscht werden kann. 2.5. Der Keil muss aus einem wasserbeständigem Kunststoff gefertigt sein. 3. Betriebsbereich 3.1. Der Keil des Wellenerzeugers muss vertikal verfahren werden können. 3.2. Frequenz und Amplitude der Bewegung müssen unabhängig von einander eingestellt werden können. 3.3. Die Grenze des Betriebsbereichs des Wellenerzeugers wird in Tabelle 1 durch Kombinationen aus Bewegungsfrequenz und Amplitude, welche möglich sein müssen, definiert. Dazwischen liegende Kombinationen aus Bewegungsamplitude und Frequenz müssen stufenlos fahrbar sein. Zusätzlich muss die Bewegung mit geringerer Frequenz bei gleicher Amplitude bzw. niedrigerer Amplitude bei gleicher Frequenz stufenlos möglich sein. 3.4. Der Wellenerzeuger muss regelmäßige sowie unregelmäßige Bewegungen durchführen können. 3.5. Der Antrieb des Wellenerzeugers muss über mindestens eine Linearführungen und einen Servomotoren ausgeführt werden. 3.6. Die Antriebsleistung des Wellenerzeugers muss mindestens 4 kW betragen. 4. Bewegungsvorgabe 4.1. Die Position des Keils muss durch eine Referenzierfahrt automatisch bestimmt werden können. 4.2. Die Vorgabe der Bewegung des Wellenerzeugers muss über drei Methoden möglich sein: 4.2.1. Eine regelmäßige Bewegung wird über die Einstellung der Frequenz und der Amplitude vorgegeben. 4.2.2. Die Zeitreihe der Position des Keils wird als txt- oder csv-Datei in 0,01s-Schritten eingelesen. 4.2.3. Die Position des Keils folgt einem externen analogen Signal (0 - 10V). 4.3. Der Anfang und das Ende einer Bewegung muss von einer Abfahr- bzw. Stopprampe überlagert werden. Die Dauer der Rampenfunktion muss einstellbar sein. 4.4. Die Position des Keils muss Schrittweise und unter Vorgabe der Endposition manuell einstellbar sein. 4.5. Die Programmierung der Steuerung muss zugängig sein, sodass sie vom Benutzer des Wellenerzeugers geändert werden kann. 5. Ein- und Ausgangssignale 5.1. Alle Anschlüsse müssen als zwei-polige Steckverbinder ausgeführt werden. 5.2. Triggerausgang: Zum triggern externe Komponenten muss ein Relais geschaltet werden. Über eine BNC-Schnittstelle wird ein externes Signal durch das Relais durchgeleitet. Das Relais ist geöffnet, wenn der Wellenerzeuger stillsteht. Der Ausgangstrigger wird ausgelöst, wenn die Bewegung des Wellenerzeugers startet. 5.3. Triggereingang: Die Bewegung des Wellengenerators muss durch einen Triggereingang gestartet werden können. Dies muss für alle drei Bewegungsmöglichkeiten möglich sein. Als Triggersignal muss die steigende Flanke von 0 auf bis zu 10 V verwendet werden. 5.4. Analoges Positionssignal: Die Position der Wellenklappe wird durch ein externes analoges Signal (0 bis 10 V) vorgegeben. Dabei muss 0 V der minimalen Eintauchung (bzw. maximale Austauchung) des Wellenerzeugers entsprechen und 10 V der maximalen Eintauchung des Wellenerzeugers entsprechen. 6. Elektrischer Anschluss und Bedienung des Wellenerzeugers 6.1. Alle elektrischen Komponenten müssen soweit möglich in einem eigenen Schaltschrank untergebracht werden. 6.2. Der elektrische Anschluss muss über einen Schutzkontaktstecker oder einen CEE-Stecker realisiert werden. Die Bedienung des Wellengenerators muss über eine Software auf einem separaten Computer oder über ein Human-Machine Interface geschehen. Sollte der Wellenerzeuger über einen externen Computer gesteuert werden, muss ein geeigneter Computer mitgeliefert werden, falls die Steuerung des Wellenerzeugers nicht per USB-Verbindung oder Ethernetverbindung (RJ45-Steckverbindung) an den Computer angeschlossen wird. 7. Sicherheitsaspekte 7.1. Alle bewegliche Teile des Wellenerzeugers, die sich oberhalb der ITEM-Profile des Wasserumlaufkanals befinden (siehe Abbildung 1), müssen soweit eingehaust wer