CH667627A5

CH667627A5 - SHIP DRIVE.

Info

Publication number: CH667627A5
Application number: CH3778/85A
Authority: CH
Inventors: Heinrich Schmid
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1988-10-31
Also published as: EP0217049B1; DK311686A; DK161629C; FI862905A0; KR870002983A; KR940001623B1; DE3661812D1; JPS6255294A; NO863515D0; FI86395B; FI86395C; NO863515L; DK311686D0; CN1005477B; DK161629B; CN86104882A; FI862905A; CA1266205A; EP0217049A2; EP0217049A3

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb, insbesondere für ein Fahrgastschiff, bei welchem Antrieb mindestens eine mit einem Verstellpropeller versehene Antriebswelle vorhanden ist, die mit einem langsamlaufenden Zweitakt-Dieselmotor als Antriebsmaschine direkt gekuppelt ist, wobei für die Erzeugung der elektrischen Energie mindestens zwei je einen Generator antreibende HilfsDieselmotoren vorgesehen sind. The invention relates to a ship drive, in particular for a passenger ship, in which drive there is at least one drive shaft provided with an adjustable propeller, which is directly coupled with a slow-running two-stroke diesel engine as the drive machine, with at least two each driving a generator for generating the electrical energy Auxiliary diesel engines are provided.

Für Fahrgastschiffe, insbesondere für Kreuzfahrtschiffe, liegt die geforderte Spitzengeschwindigkeit erheblich über der maximal benötigten Reisegeschwindigkeit. Diese Spitzengeschwindigkeit wird nur in Ausnahmefällen in Anspruch genommen; die Antriebe müssen jedoch für die Spitzengeschwindigkeit ausgelegt werden, was eine Überdimensionierung und dadurch eine relativ schlechte Nutzung der installierten Motorenleistung zur Folge hat. For passenger ships, in particular for cruise ships, the required top speed is considerably higher than the maximum cruise speed required. This top speed is only used in exceptional cases; however, the drives must be designed for the top speed, which leads to an oversizing and thus a relatively poor use of the installed motor power.

Andererseits wird aus Sicherheitsgründen für die Erzeugung der erforderlichen elektrischen Energie erheblich mehr motorische Leistung zur Verfügung gestellt als notwendig, wobei die dafür erforderliche Motorenleistung ausschliesslich von mittelschnell- oder schnellaufenden Hilfsmotoren erzeugt wird. Der installierte Lei-stungsüberschuss kann dafür beispielsweise 30-40% betragen. On the other hand, for safety reasons, considerably more motor power is made available than is necessary for the generation of the required electrical energy, the motor power required for this being generated exclusively by medium-speed or high-speed auxiliary motors. The installed power surplus can be 30-40%, for example.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nutzung der auf dem Schiff in Form von Dieselmotoren installierten Gesamtleistung zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen dem elektrischen Bordnetz und jedem Antriebs-Dieselmotor ein elektrischer Motor/Generator vorgesehen ist, der aus dem Bordnetz Leistung entnimmt und diese über die Kurbelwelle des Antriebs-Dieselmotors an die Antriebswelle weitergibt oder der überschüssige Antriebsleistung an das Bordnetz abgibt. The object of the invention is to improve the use of the total power installed on the ship in the form of diesel engines. This object is achieved with the present invention in that an electric motor / generator is provided between the electrical system and each drive diesel engine, which takes power from the electrical system and passes it on to the drive shaft via the crankshaft of the drive diesel engine or the excess Delivers drive power to the vehicle electrical system.

Auf diese Weise kann der oder die Antriebsmotoren so ausgelegt werden, dass er (sie) — unter Berücksichtigung einer Sicherheitsmarge — mit beispielsweise 90% seiner (ihrer) Maximalleistung lediglich die bei der meistens benötigten maximalen Reisegeschwindigkeit erforderliche Leistung, also eine Grundlast der Antriebsleistung, aufbringt (aufbringen), während höhere Schiffsgeschwindigkeiten bzw. Antriebsleistungen von dem vorzugsweise in Serie mit der Antriebswelle und dem Antriebs-Dieselmotor angeordneten Motor/Generator aus der redundanten Leistungsreserve des elektrischen Bordnetzes entnommen wird. In this way, the drive motor (s) can be designed so that - taking into account a safety margin - with 90% of its (maximum) output, for example, it only provides the output required for the maximum travel speed that is usually required, i.e. a base load of the drive output (Apply), while higher ship speeds or drive power is taken from the redundant power reserve of the electrical system by the motor / generator, which is preferably arranged in series with the drive shaft and the drive diesel engine.

Für den meistens benötigten Geschwindigkeitsbereich steht ' somit dem direkt gekuppelten Zweitakt-Dieselmotor ein Antrieb zur Verfügung, der sich durch einen geringen Brennstoffverbrauch, geringere Wartungskosten und durch den Wegfall von Übertragungsverlusten auszeichnet. For the speed range that is mostly required, a drive is available for the directly coupled two-stroke diesel engine, which is characterized by low fuel consumption, lower maintenance costs and the elimination of transmission losses.

Bei Verwendung einer Synchron-Maschine als Motor/Generator 10 ist es zweckmässig, nach Erreichen der Synchron-Drehzahl Leistungssteigerungen für die Antriebsleistung, d. h. für erhöhte Schiffsgeschwindigkeiten, ausschliesslich durch Verändern der Steigung der Verstellpropeller-Flügel zu bewirken. When using a synchronous machine as a motor / generator 10, it is expedient, after reaching the synchronous speed, to increase the power for the drive power, ie. H. for increased ship speeds, only by changing the pitch of the variable pitch propeller.

Es kann zweckmässig sein, bei einem bestimmten Leistungsüber-schuss infolge geringer Schiffsgeschwindigkeit die Drehzahl bis zur Synchron-Drehzahl des Motors/Generators zu erhöhen, ohne die für den Antrieb zur Verfügung zu stellende Leistung zu steigern, indem die Steigung der Verstellpropellerflügel verändert wird. Der bei der Synchron-Drehzahl vorhandene Leistungsüberschuss des Antriebs-~° motors wird dann von dem Motor/Generator in elektrische Energie umgesetzt und dem Bordnetz zur Verfügung gestellt. Die Leistung der Generator/Diesel-Motoren kann dann reduziert werden. Es kann dadurch mit dem ökonomischen Zweitakt-Dieselmotor elektrische Energie erzeugt werden. It may be expedient to increase the speed up to the synchronous speed of the motor / generator in the case of a certain excess of power as a result of low ship speed, without increasing the power available for the drive, by changing the pitch of the variable-pitch propeller blades. The excess power of the drive motor which is present at the synchronous speed is then converted into electrical energy by the motor / generator and made available to the electrical system. The output of the generator / diesel engines can then be reduced. As a result, electrical energy can be generated with the economical two-stroke diesel engine.

Zu diesem Zweck ist es möglich, einen langsamdrehenden Motor/Generator direkt auf die Kurbelwelle des Antriebsmotors zu schalten. Werden die Abmessungen der dafür benötigten elektrischen Maschinen zu umfangreich, so kann statt dessen zwischen An-triebsmotor und Motor/Generator ein Untersetzungsgetriebe eingebaut sein. Es ist dann zwischen Getriebe und Antriebsmotor eine elastische Schaltkupplung vorzusehen. For this purpose it is possible to connect a slow-rotating motor / generator directly to the crankshaft of the drive motor. If the dimensions of the electrical machines required for this become too large, a reduction gear can be installed instead between the drive motor and the motor / generator. An elastic clutch must then be provided between the gearbox and the drive motor.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

,5 Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des neuen Antriebs; , 5 Fig. 1 is a schematic representation of the new drive;

Fig. 2 gibt als Ausschnitt eine Variante von Fig. 1 wieder; FIG. 2 shows a variant of FIG. 1 as a detail;

Fig. 3 ist eine diagrammartige Darstellung, bei der als Ordinate die geforderte Antriebsleistung P, als Abszisse links die Schiffsgeschwindigkeit vs und rechts die Drehzahl der Kurbelwelle nK des 40 Antriebsmotors aufgetragen sind. 3 is a diagrammatic representation, in which the required drive power P is plotted as the ordinate, the ship speed vs on the left as the abscissa and the speed of the crankshaft nK of the drive motor on the right.

Der in Fig. 1 gezeigte Antrieb hat zwei Antriebswellen 1, an deren Enden je ein Verstellpropeller 2 angeordnet ist. Die Antriebswellen 1 sind direkt mit je einem Antriebs-Dieselmotor 3 vom Typ eines langsamlaufenden Zweitakt-Motors verbunden; selbstver-45 ständlich können statt zwei Antriebswellen 1 auch nur eine, oder mehrere, vorgesehen sein. The drive shown in Fig. 1 has two drive shafts 1, at the ends of which a variable pitch propeller 2 is arranged. The drive shafts 1 are each directly connected to a drive diesel engine 3 of the slow-running two-stroke engine type; Of course, instead of two drive shafts 1, only one or more can also be provided.

Für die Speisung des elektrischen Bordnetzes, das durch eine Sammelschiene 4 symbolisch dargestellt sit, sind vier — oder mehr For the supply of the electrical system, which is symbolically represented by a busbar 4, there are four or more

— Generatoren 5 vorgesehen. Jeder dieser Generatoren 5 ist von - Generators 5 provided. Each of these generators 5 is from

50 einem eigenen Hilfsmotor 6 angetrieben, der in einem mittelschnell-oder schnellaufenden Viertakt-Motor besteht. Die mit diesen Motoren installierte Leistung ist so gross, dass der Bedarf an elektrischer Energie mehrfach, beispielsweise 1,25- bis 1,5-fach, gedeckt werden kann. 50 driven by its own auxiliary engine 6, which consists of a medium-speed or high-speed four-stroke engine. The power installed with these motors is so great that the need for electrical energy can be met several times, for example 1.25 to 1.5 times.

55 Erfindungsgemäss sind an das Bordnetz 4 zwei Motoren/Generatoren 7 angeschlossen, die in Fig. 1 über ein Untersetzungsgetriebe 8 55 According to the invention, two motors / generators 7 are connected to the vehicle electrical system 4, which are shown in FIG. 1 via a reduction gear 8

— und in Fig. 2 direkt — mit der Kurbelwelle 9 des Antriebs-Diesel-motors 3 in Verbindung stehen, wobei in Fig. 1 eine elastische Schaltkupplung 10 eine mechanische Trennung der Motoren/Gene- - And in Fig. 2 directly - with the crankshaft 9 of the drive diesel engine 3 in connection, in Fig. 1 an elastic clutch 10 a mechanical separation of the engines / genes

60 ratoren 7 von der Kurbelwelle ermöglicht. Wie bereits beschrieben, sind die Antriebsmotoren 3 so ausgelegt, dass sie mit etwa 90% ihrer maximalen Leistung die Einhaltung der maximal benötigten Reisegeschwindigkeit sicherstellen. 60 rators 7 from the crankshaft. As already described, the drive motors 3 are designed in such a way that they ensure that the maximum required cruising speed is maintained with approximately 90% of their maximum output.

Diese Leistung entspricht dem Punkt 11 im linken Diagramm 65 der Fig. 3. Somit wird der Bereich A an Schiffsgeschwindigkeiten von den Antriebsmotoren allein abgedeckt, wobei mit Vorteil beispielsweise Leistungsanpassungen durch Drehzahl-Änderungen erreicht werden. This power corresponds to point 11 in the left-hand diagram 65 of FIG. 3. Thus, the area A of ship speeds is covered by the drive motors alone, with power adjustments being advantageously achieved, for example, by changes in speed.

3 3rd

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Den Leistungsbedarf zwischen den Punkten 11 und 12 im linken Teil der Fig. 3 für den Geschwindigkeitsbereich B können die Antriebsmotoren 3 allein nicht mehr decken. Erfindungsgemäss werden in diesem Bereich die Motoren/Generatoren 7 als Motoren zusätzlich auf die Kurbelwelle 9 aufgeschaltet. 5 The drive motors 3 alone can no longer cover the power requirement between points 11 and 12 in the left part of FIG. 3 for the speed range B. According to the invention, the motors / generators 7 are additionally connected to the crankshaft 9 as motors in this area. 5

Wie der rechte Teil von Fig. 3 erkennen lässt, ist der Antriebsleistung im Punkt 11 eine Drehzahl der Kurbelwelle (Punkt 13) zugeordnet, die mit der Synchron-Drehzahl ns des Motors/Generators 7 übereinstimmt (Fig. 2) bzw. korrespondiert (Fig. 1). As can be seen in the right part of FIG. 3, the drive power at point 11 is assigned a speed of the crankshaft (point 13) which corresponds to the synchronous speed ns of the motor / generator 7 (FIG. 2) or corresponds (FIG . 1).

10 10th

Die an sich konventionelle Drehzahlregelung der Antriebsmotoren 3 ist nun so ausgebildet, dass diese Synchron-Drehzahl auch bei weiterer Leistungssteigerung konstant beibehalten wird und einer Steigerung der geforderten Leistung durch Änderungen der Steigung der Verstellpropellerflügel 2 in bekannter Weise Rechnung getragen wird. Auf diese Weise wird im Punkt 14 die für maximale Schiffsgeschwindigkeiten 12 notwendige Leistung erreicht, wobei der Leistungsbedarf C von den elektrischen Motoren/Generatoren 7 bzw. vom Bordnetz 4 aufgebracht wird. The speed control of the drive motors 3, which is conventional per se, is now designed such that this synchronous speed is kept constant even with a further increase in output and an increase in the required output is taken into account in a known manner by changes in the pitch of the variable-pitch propeller blades 2. In this way, the power required for maximum ship speeds 12 is achieved at point 14, the power requirement C being applied by the electric motors / generators 7 or by the electrical system 4.

Wie bereits erwähnt, kann man bei erheblichen Wirkungsgrad-Unterschieden zwischen den verwendeten Zweitakt- und Viertakt-Motoren 3 bzw. 6 bei niedrigen Schiffsgeschwindigkeiten, beispielsweise im Punkt 15 bzw. 16 der Diagramme nach Fig. 3, von der drehzahlabhängigen Leistungsregelung auf die Propellerschaufel-Regelung übergehen und gleichzeitig die Drehzahl vom Wert n! auf den Wert ns steigern. Die von den Antriebsmotoren 3 dann vorhandene Leistungsreserve im Bereich D wird von den Motoren/Generatoren 7 als elektrische Energie in das Bordnetz 4 eingespeist. As already mentioned, in the case of significant differences in efficiency between the two-stroke and four-stroke engines 3 and 6 used at low ship speeds, for example in points 15 and 16 of the diagrams in FIG. 3, it is possible to switch from the speed-dependent power control to the propeller blade Override control and at the same time the speed of value n! increase to the value ns. The power reserve in area D then available from the drive motors 3 is fed into the electrical system 4 as electrical energy by the motors / generators 7.

R R

2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

667 627 PATENT CLAIMS

1. Ship drive, in particular for a passenger ship, in which drive there is at least one drive shaft provided with an adjustable propeller, which is directly coupled with a slow-running two-stroke diesel engine as the drive machine, with at least two auxiliary drives each driving the generator for generating the electrical energy. Diesel engines are provided, characterized in that an electric motor / generator (7) is provided between the on-board electrical system (4) and each drive diesel engine (3), which draws power from the on-board electrical system (4) and via the crankshaft (9) of the drive diesel engine (3) to the drive shaft (1), or the excess drive power to the electrical system (4).

2. Drive according to claim 1, characterized in that a reduction gear (8) is provided between the drive diesel engine (3) and the motor / generator (7).

3. Drive according to claim 2, characterized in that a clutch (10) is provided between the drive diesel engine (3) and the motor / generator (7).

4. Drive according to claim 1, characterized in that the engine generator (7) and the drive diesel engine (3) with respect to the associated drive shaft (1) are arranged in series.

5. Drive according to one of claims 1-4, characterized in that the motor generator (7) is a synchronous machine.

6. Drive according to one of claims 1-5, characterized in that it is designed such that after reaching the synchronous speed (ns) of the motor / generator (7) there is a change in performance via an adjustment of the blades of the variable pitch propeller (2) .