CH667627A5 - Schiffsantrieb. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

,5 Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des neuen Antriebs;

Fig. 2 gibt als Ausschnitt eine Variante von Fig. 1 wieder;

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.

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.

Für die Speisung des elektrischen Bordnetzes, das durch eine Sammelschiene 4 symbolisch dargestellt sit, sind vier — oder mehr

— Generatoren 5 vorgesehen. Jeder dieser Generatoren 5 ist von

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.

55 Erfindungsgemäss sind an das Bordnetz 4 zwei Motoren/Generatoren 7 angeschlossen, die in Fig. 1 über ein Untersetzungsgetriebe 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-

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.

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.

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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

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).

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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.

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.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (6)

667 627 PATENTANSPRÜCHE

1. 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 Hilfs-Dieselmotoren vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektrischen Bordnetz (4) und jedem Antrieb-Dieselmotor (3) ein elektrischer Motor/Generator (7) vorgesehen ist, der aus dem Bordnetz (4) Leistung entnimmt und über die Kurbelwelle (9) des Antriebs-Dieselmotors (3) an die Antriebswelle (1) weitergibt, oder der überschüssige Antriebsleistung an das Bordnetz (4) abgibt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebs-Dieselmotor (3) und dem Motor/Generator (7) ein Untersetzungsgetriebe (8) vorgesehen ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebs-Dieselmotor (3) und dem Motor/Generator (7) eine Schaltkupplung (10) vorgesehen ist.

4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor'Generator (7) und der Antriebs-Dieselmotor (3) bezüglich der zugehörigen Antriebswelle (1) in Serie angeordnet sind.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor Generator (7) eine Synchron-Maschine ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass er so ausgelegt ist, dass nach Erreichen der Synchron-Drehzahl (ns) des Motors/Generators (7) eine Leistungsänderung über eine Verstellung der Schaufeln des Verstellpropellers (2) erfolgt.