Verfahren zum Betreiben einer Mehrwellen-Schiffsantriebsanlage und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei Mehrwellenschiffen, die meist mit stark reduzierter Leistung (Marschfahrt) fahren: und bei dieser Drehzahl besonders ökonomisch sein müssen, während die Maxi malleistung nur selten, benötigt wird, isst es zweckmässig, die Wellen für die Marsch fahrtsleistung mit raschlaufenden Dieselmo toren, Dampfturbinen, oder Kolbendampf- maschinen anzutreiben, während für die Spit zenleistung eine Gasturbinenanlage besonders geeignet ist.
Die Gasturbine lässt sich mit geringstem Einheitsgewicht/WPS für einen Wirkungsgrad bauen, der für die kurzzeitig abzugebende Spitzenleistung vollständig: aus reichend ist. Für die Maximalleistung schei det der Dieselmotor meist aus, entweder, weil er hinsichtlich Leistung begrenzt ist, oder, weil ex sich für grössere Leistungen nur mit niedriger Drehzahl bauen; lässt und daher zu schwer wird.
Die Dampfturbinenanlage hat neben dem Umstand, eine Kesselanlage und viele Hilfsbetriebe zu benötigen, den Nach- teil, dass auch bei kleinen Leistungen die Kessel ,dauernd unter Druck gehalten werden müssen, ansonst sehr viel Zeit erforderlich ist, bis die Turbine anfahren und ihre volle Leistung abgeben kann.. Im Gegensatz dazu kann die Gasturbine innerhalb weniger Mi nuten :aus dem kalten Zustand angefahren und belastet werden.
Ein Nachteil der Gasturbine besteht da rin, dass sie nicht ohne Zusatzleistung anfah ren kann. Sie muss vielmehr zuerst auf eine bestimmte Drehzahl, die Zünddrehzahl, 'be schleunigt werden, bevor gezündet wenden kann. Von dieser Drehzahl an, die etwa bei 25 % der Maximaldrehzahl liegt, ist der Lei stungsüberschuss der Gasturbine ausreichend für ihre weitere. Beschleunigung.
Für .das Anfahren von Gasturbinen-Grup pen werden meistens Elektromotore vorgese hen. Die im Verhältnis zu :der an Bord solcher Schiffe normal benötigten elektrischen Lei stung sehr ,grosse Anfahrleistung bedingt eine starke Vergrösserung der elektrischen Anlage und ungünstige Verhältnisse im Bordnetz,- sofern nicht für den Anfahrmotor eine eigene Stromerzeugergruppe vorgesehen wird, was wieder eine zusätzliche Antriebsmaschine (Diesel, Dampfturbinen) für .diesen Strom- eizeuger erfordert.
Gemäss .dem Verfahren nach. der vorlie genden Erfindung sollen zum Betreiben einer Mehrwellen-Schiffsantriebsanlüge, die eine Gasturbinenanlage für forcierte Fahrt. und andere Antriebsmaschinen für Marschfahrt besitzt, die beschriebenen Nachteile dadurch vermieden, werden, dass zwecks Überganges von Marschfahrt auf forcierte Fahrt minde- stens ein Stromerzeuger von einer Propeller welle aus: in Betrieb gesetzt wird, der zur Inbetriebsetzung der Gasturbine deren An wurfmotor mit Strom versorgt. Die Einrich tung zur Ausübung .dieses Verfahrens be steht darin, dass mindestens eine der Propel lerwellen mit einem Stromerzeuger für einen Anwurfmotor der Gasturbine ausgerüstet ist.
Inder Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungen einer erfindungsgemässen Ein richtung für Mehrwellenschiffe in den Fig. 1 und 2 schematisch, dargestellt, und zwar für den Fall eines Schiffes mit drei Wellen, von denen, die beiden Marschfahrtsseitenwellen 1 und 2 durch Dieselmotoren 3, 4, die Mittel welle 5 durch eine Gasturbinengruppe ange trieben wird, bestehend aus dem zur Ver dichtung der Verbrennungsluft dienenden Ge bläse 6, der Brennkammer 7, der Gasturbine 8, die durch Kupplung 9 mit dem Zahnrad getriebe 10 verbunden ist. 11 ist das Propel lerdrucklager der Mittelwelle, 12 die ausrück bare Hauptkupplung, mit welcher die Gas turbinen-Gruppe bei Marschfahrt zur Ver minderung :
der Schleppverluste von der Pro pellerwelle abgeschaltet werden kann.
Beider Inbetriebnahme der Gasturbinen anlage nach Fig. 1 wind die Kupplung 13 zwischen Dieselmotor 3 und Anfahrstrom erzeuger 14 eingerückt, ebenfalls die, Kupp lung 16 zwischen Anfahrmotor 15 und dem Zahnradgetriebe 10 der Gasturbinengruppe. Durch die Leistungsaufnahme des Anfahr stromerzeugers 14 sinkt die für die Propel lerwelle 1 zur Verfügung stehende Leistung kurzzeitig ab, was jedoch ohne Einfluss auf den Betrieb des Schiffes ist.
Ist die Gastur- ; bine durch den Motor 15 bis zur Zünddreh- zahl hochgefahren, :so wird gezündet und nach Erreichen der Synchrondrehzahl. die je nach der Fahrtgeschwindigkeit des Schiffes unterhalb oder oberhalb der Zünddrehzahl liegt, die Getrieberadwelle mit der im Fahr strom drehenden Propellerwelle 5 durch- Ein rücken der Kupplung 12 gekuppelt, worauf Anfahrmotor 15 und Stromerzeuger 14 durch Ausrücken der Kupplungen 16 und 13 ab geschaltet werden. Die ausrückbaren Kupp lungen 12, 13 und 16 sind hier als Zahnkupp lungen gezeichnet (zwei Zahnräder mit Au ssenzähnen werden durch eine Hülse mit ent sprechenden Innenzähnen miteinander ver bunden). Es können jedoch auch andere Kupplungen, wie z.
B. elektromagnetische oder Flüssigkeitskupplungen verwendet wer den. Durch den beschriebenen Anfahrvor gang wird das für die normale Stromversor gung dienende Bordnetz nicht beeinflusst. Die Welle 2 könnte mit derselben Einrichtung versehen sein, wie die Welle 1.
In der Ausführung nach Fig. 2 wird von der im Fahrstrom des Schiffes drehenden Mittelwelle 5 über ein Zahnradgetriebe 1.7 und eine ausrückbare Kupplung 18 ein Stromerzeuger 19 angetrieben, der bei In betriebnahme der Gasturbinenanlage den Anfahrmotor 15 mit Strom versorgt. Der An- fahrvorgang verläuft dann gleich wie oben für Anlage Fig. 1 beschrieben.
Die Anfahr- L.,istung wird durch die geschleppte Schraube cler Mittelwelle aufgebracht, was natürlich eine entsprechende Verminderung der An triebsleistung für das Schiff bedeutet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der Umstand, dass sie erlaubt, den Verlust durch .das Schleppen der Schraube der Gas- turbinenanlaage zu vermeiden bezw. zu ver mindern.
Zu diesem Zweck wird bei Marschfahrt der geschleppten Propellerwelle gerade soviel Leistung zugefüh rt, dass sie ohne Schlüpfung ir.it der der jeweiligen Schiffsgeschwindig- keit entsprechenden Drehzahl dreht. Bei einer Anlage nach Fig. 1 wird z. B bei :eingerückter Hauptkupplung 12 dem An. fahrmotor 15 Strom, vom Stromerzeuger 14 zugeführt und gleichzeitig die Kupplung 9 zwischen Gasturbine 8 und Zahnradgetriebe 16 ausgerückt.
Bei einer Anlage nach Fig. 2 wird der gleiche Zweck dadurch erreicht, dass bei aus gerückter Hauptkupplung 12 der Strom erzeuger 19 als Motor betrieben und beispiels- weise aus dem Bordnetz gespeist wird.
Method for operating a multi-shaft ship propulsion system and device for carrying out the method. In multi-shaft ships, which usually operate with greatly reduced power (cruising): and at this speed must be particularly economical, while maximum power is only rarely required, it is advisable to use high-speed diesel engines, steam turbines, or to drive piston steam engines, while a gas turbine system is particularly suitable for peak performance.
The gas turbine can be built with the lowest unit weight / WPS for an efficiency that is completely sufficient for the short-term peak output. The diesel engine is usually ruled out for maximum output, either because it is limited in terms of output or because ex can only be built at a low speed for greater output; leaves and therefore becomes too heavy.
In addition to the fact that a boiler system and many auxiliary operations are required, the steam turbine system has the disadvantage that the boilers have to be kept constantly under pressure even with small outputs, otherwise a great deal of time is required before the turbine can start up and achieve its full output In contrast, the gas turbine can be started up from a cold state and loaded within a few minutes.
A disadvantage of the gas turbine is that it cannot start without additional power. Rather, it must first be accelerated to a certain speed, the ignition speed, before the ignition can turn. From this speed on, which is around 25% of the maximum speed, the surplus of power of the gas turbine is sufficient for its further. Acceleration.
For the start-up of gas turbine groups, electric motors are usually provided. The very high starting power required in relation to: the normally required electrical power on board such ships requires a large increase in the size of the electrical system and unfavorable conditions in the on-board network - unless a separate generator group is provided for the starting motor, which in turn requires an additional drive engine ( Diesel, steam turbines) for .this electricity generator.
According to the procedure according to. the present invention are intended to operate a multi-shaft ship propulsion system that has a gas turbine system for accelerated travel. and has other drive machines for cruising, the disadvantages described are avoided by the fact that for the purpose of the transition from cruising to accelerated travel at least one power generator is put into operation from a propeller shaft, which supplies its starter motor with power to start up the gas turbine . The device for performing this process is that at least one of the propeller shafts is equipped with a power generator for a starter motor of the gas turbine.
In the drawing, two exemplary embodiments of a device according to the invention for multi-shaft ships in FIGS. 1 and 2 are shown schematically, specifically for the case of a ship with three shafts, of which the two cruise side shafts 1 and 2 are driven by diesel engines 3, 4, the Center shaft 5 is driven by a gas turbine group, consisting of the Ver sealing the combustion air serving Ge blower 6, the combustion chamber 7, the gas turbine 8, which is connected by clutch 9 to the gear transmission 10. 11 is the propeller thrust bearing of the center shaft, 12 is the disengageable main clutch, which the gas turbine group uses to reduce:
the drag losses from the propeller shaft can be switched off.
When the gas turbine system is started up according to FIG. 1, the clutch 13 is engaged between the diesel engine 3 and the starting current generator 14, as is the clutch 16 between the starting motor 15 and the gear transmission 10 of the gas turbine group. Due to the power consumption of the starting power generator 14, the power available for the propeller shaft 1 drops briefly, but this has no effect on the operation of the ship.
Is the gastur; bine is run up by the engine 15 up to the ignition speed: so is ignition and after the synchronous speed has been reached. depending on the speed of the ship is below or above the ignition speed, the gear shaft with the propeller shaft 5 rotating in the driving current is coupled through the clutch 12, whereupon starting motor 15 and power generator 14 are switched off by disengaging the clutches 16 and 13. The disengageable Kupp lungs 12, 13 and 16 are drawn here as Zahnkupp lungs (two gears with external teeth are connected to each other by a sleeve with corresponding internal teeth). However, other couplings, such as.
B. electromagnetic or fluid couplings used who the. The on-board network used for normal power supply is not affected by the start-up process described. The shaft 2 could be provided with the same device as the shaft 1.
In the embodiment according to FIG. 2, a power generator 19 is driven by the central shaft 5 rotating in the traction current of the ship via a gear transmission 1.7 and a disengageable clutch 18, which supplies the starting motor 15 with power when the gas turbine system is started. The start-up process then proceeds in the same way as described above for system FIG. 1.
The starting speed is applied by the dragged screw on the center shaft, which of course means a corresponding reduction in the propulsion power for the ship.
Another advantage of the invention is the fact that it allows the loss by .das dragging the screw of the gas turbine system to avoid or. to reduce.
For this purpose, just enough power is supplied to the towed propeller shaft during cruising that it rotates at the speed corresponding to the respective ship's speed without slipping. In a system according to FIG. 1, z. B with: engaged main clutch 12 to the. Drive motor 15 current supplied by the generator 14 and at the same time the clutch 9 between the gas turbine 8 and the gear transmission 16 is disengaged.
In a system according to FIG. 2, the same purpose is achieved in that, when the main clutch 12 is disengaged, the power generator 19 is operated as a motor and is fed, for example, from the on-board network.