DD243251A1 - WIND DRIVE FOR SHIPS - Google Patents

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DD243251A1
DD243251A1 DD85284294A DD28429485A DD243251A1 DD 243251 A1 DD243251 A1 DD 243251A1 DD 85284294 A DD85284294 A DD 85284294A DD 28429485 A DD28429485 A DD 28429485A DD 243251 A1 DD243251 A1 DD 243251A1
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DD
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rotor
ships
flettner
ship
arrangement
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DD85284294A
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Joachim Stetzkowski
Gerhard Hoffmann
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Warnowwerft Warnemuende Veb
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    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/02Marine propulsion provided directly by wind power using Magnus effect
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236Renewable or hybrid-electric solutions

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen aus einem sogen. Flettner-Rotor bestehenden Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb fuer Schiffe. Um den Platzbedarf und Aufwand fuer einen solchen Antrieb zu verringern, soll eine besondere Anordnung und Rotorausbildung angegeben werden. Die erfindungsgemaesse Loesung besteht darin, dass der Rotor als ein Drehkoerper mit zu den Enden hin kleiner werdendem Durchmesser ausgebildet und dieser um einen auf dem Schiff vorhandenen Mast angeordnet ist. FigurThe invention relates to a so-called. Flettner rotor existing wind drive or additional wind drive for ships. In order to reduce the space requirement and effort for such a drive, a special arrangement and rotor training should be specified. The solution according to the invention consists in that the rotor is designed as a rotary body with a diameter decreasing towards the ends and arranged around a mast present on the ship. figure

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen aus einem sogen. Flettner-Rotor bestehenden Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb für Schiffe. Charakteristik der bekannten technischen LösungenThe invention relates to a so-called. Flettner rotor existing wind drive or additional wind drive for ships. Characteristic of the known technical solutions

Flettner-Rotoren ais Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb auf Schiffen sind bekannt (z. 8. DE-OS 3123287; DE-OS 3145362; Zeitschrift „The Motor Ship" Juni 1985, S.58). Sie bestehen aus einem vertikal angeordneten rotierenden Hohlzylinder mit Endscheiben, an dem bei geeigneter Windanströmung eine in Fahrtrichtung des Schiffes wirkende Vortriebskraft auftritt. Die Endscheiben des Hohlzylinders sollen einen unerwünschten Druckausgleich durch Luftströmung um die Rotorenden zwischen Überdruck- und Unterdruckseitegebiet des Rotors verhindern, durch den die Vortriebskraft stark verringert würde. Im Interesse einer hohen Wirksamkeit des Flettner-Rotors müssen deshalb die Endscheiben mit wesentlich größerem Durchmesser ausgeführt werden als der Hohlzylinder selbst. Eine nennenswerte Vortriebskraft erzeugende Flettner-Rotoren weisen beachtliche Abmessungen auf. Um die aerodynamischen sowie im Seegang durch Schiffsbewegungen auftretenden kreiseldynamischen Kräfte aufnehmen zu können, muß der Rotor entsprechend stabil ausgeführt werden, wodurch er relativ schwer ausfällt. Seine sichere Lagerung ist kompliziert. Zur Einleitung der Kräfte in den Schiffskörper sind schwere Fundamente erforderlich. Die erwähnten großen Durchmesser der Endscheiben erschweren insbesondere auf Frachtschiffen die Anordnung von Flettner-Rotoren. Die unteren Endscheiben verringern den für Decksmaschinen benötigten Platz, die oberen Endscheiben behindern den Lade- und Löschbetrieb. Alle diese Umstände machen die Anwendung solcher Windantriebe auf Schiffen sehr problematisch.Flettner rotors as wind drive or additional wind propulsion on ships are known (for example, DE-OS 3123287, DE-OS 3,145,362, "The Motor Ship" magazine June 1985, p.58), which consist of a vertically arranged rotating hollow cylinder The end disks of the hollow cylinder are intended to prevent unwanted pressure equalization by air flow around the rotor ends between positive and negative pressure side of the rotor, which would greatly reduce the propulsive force The efficiency of the Flettner rotor therefore requires that the end disks be made substantially larger in diameter than the hollow cylinder itself A number of Flettner rotors producing significant propulsive force have considerable dimensions in order to be able to absorb the aerodynamic and sea-swinging forces arising from ship movements uß the rotor can be carried out according to stable, which makes it relatively difficult. Its safe storage is complicated. For the introduction of forces in the hull heavy foundations are required. The mentioned large diameters of the end disks complicate the arrangement of Flettner rotors, especially on cargo ships. The lower end plates reduce the space required for decking machines, the upper end plates interfere with the loading and unloading operation. All these circumstances make the use of such wind propulsion on ships very problematic.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand und Platzbedarf für die Anordnung von Flettner-Rotoren auf Schiffen zu verringern. Darlegung des Wesens der ErfindungThe aim of the invention is to reduce the effort and space required for the arrangement of Flettner rotors on ships. Explanation of the essence of the invention

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Flettner-Rotor als Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb für Schiffe vorzuschlagen, der gegenüber üblichen Ausführungen mit wesentlich kleineren Endscheiben auskommen und dessen Anordnung und Lagerung durch Nutzung von auf den Schiffen vorhandener baulicher Gegebenheiten vereinfacht werden soll. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Rotor als ein Drehkörper mit zu seinen Enden hin kleiner werdendem Durchmesser ausgebildet und um auf dem Schiff für andere Zwecke vorgesehene Masten oder Pfosten, z.B. Lademasten oder Signalmasten, angeordnet sowie an diesen gelagert ist. Die angegebene Rotorform mit verringertem Durchmesser an den Enden hat einen entsprechend geringeren Druckunterschied zwischen Überdruck- und Unterdruckgebiet am Rotor an dieser Stelle zur Folge, so daß zur Verhinderung einer Umströmung der Rotorenden Endscheiben ausreichen, die einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweisen als der Rotor in seinem mittleren Bereich. Durch die Anordnung und Lagerung des Rotors an einem vorhandenen Mast,'Z.B. dem Mast eines Ladegeschirres, wird das Problem der Überleitung der Rotorkräfte in den Schiffskörper auf einfache Weise gelöst, da derartige Masten und ihre Fundamentierung vielfach für die Übertragung weitaus größerer Kräfte ausgelegt sind. Infolge der kleinen Endscheiben des Rotors ergeben sich für die Aufstellung von Decksmaschinen sowie den Lade- und Löschbetrieb weitaus günstigere Verhältnisse als bei Flettner-Rotoren in herkömmlicher Ausführung. Der Rotor kann z.B, eine Form haben, die aus zwei Kegelstümpfen besteht. Er kann jedoch auch einen zylindrischen Mittelteil aufweisen, an den Kegelstümpfe angesetzt sind. Weitere sinngemäße, den jeweils gegebenen Anordnungsmöglichkeiten auf dem Schiff angepaßte Formen sind ebenfalls denkbar.The invention has as its object to propose a Flettner rotor as wind propulsion or additional wind propulsion for ships, which manage compared to conventional designs with much smaller end plates and the arrangement and storage is to be simplified by the use of existing on the ships structural conditions. The solution of this object according to the invention consists in that the rotor is designed as a rotary body with a diameter decreasing towards its ends and for providing masts or posts intended for other purposes on the ship, e.g. Loading masts or signal masts, arranged and stored on these. The specified reduced diameter rotor form at the ends results in a correspondingly smaller pressure difference between the overpressure and underpressure regions on the rotor at this point, so that end plates which have a substantially smaller diameter than the rotor in its middle are sufficient to prevent flow around the rotor ends Area. By arranging and supporting the rotor on an existing mast, e.g. the mast of a Ladegeschirres, the problem of the transfer of the rotor forces in the hull is solved in a simple manner, since such masts and their foundation are often designed for the transmission of much larger forces. As a result of the small end plates of the rotor arise for the establishment of decking machines and the loading and unloading far better conditions than Flettner rotors in a conventional design. For example, the rotor may have a shape consisting of two truncated cones. However, it may also have a cylindrical central part, are attached to the truncated cones. Other analogous, adapted to the given arrangement options on the ship forms are also conceivable.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung nochmals erläutert. Dargestellt ist die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung eines Flettner-Rotors in Kombination mit einem Schiffsladegeschirr. Um den Mast 1 des Ladegeschirres, an dem der Ladebaum 2 mittels Hanger 3 aufgehängt ist, ist ein Rotor 4 gelagert, der aus zwei mit ihren Grundflächen aneinandergesetzten Kegelstümpfen besteht. An den Rotora,nden sind in üblicherweise Endscheiben 5 angeordnet, die jedoch auf Grund der gewählten Rotorform relativ kleine Durchmesseraufweisen und somit wenig Platz beanspruchen. Dieser Vorteil sowie der sich durch Anordnung des Rotors 4 an-einem für den Schiffsbetrieb sowieso erforderlichen Mast 1 ergebende wesentlich verringerte Aufwand für die Installation eines solchen Windantriebes bzw. Windzusatzantriebes lassen ihn für den Einsatz auf Frachtschiffen besonders geeignet erscheinen. Infolge der gegenüber einem Zylinder biegesteiferen Rotorform kann der Rotor auch leichter ausgeführt werden. -The invention will be explained again by an embodiment with reference to the drawings. Shown is the inventive design and arrangement of a Flettner rotor in combination with a ship loading equipment. To the mast 1 of the Ladegeschirres, where the Ladebaum 2 is suspended by means of hanger 3, a rotor 4 is mounted, which consists of two juxtaposed with their bases truncated cones. On the rotor, nden are usually arranged in end plates 5, but due to the selected rotor shape have relatively small diameter and thus take up little space. This advantage, as well as the significantly reduced effort required for the installation of such a wind drive or additional wind drive due to the arrangement of the rotor 4 on a mast 1 required for ship operation anyway, make it particularly suitable for use on cargo ships. As a result of the rotor shape which is more rigid with respect to a cylinder, the rotor can also be made lighter. -

Claims (1)

Erfindungsanspruch:Invention claim: Wirtelantrieb bzw. Windzusatzantrieb für Schiffe, bestehend aus einem an sich bekannten Flettner-Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) als ein Drehkörper mit zu den Enden hin abnehmendem Durchmesser ausgebildet und um einen auf dem Schiff vorgesehenen Mast(1) angeordnet und an diesem gelagert ist.Whirler or wind addition drive for ships, consisting of a known Flettner rotor, characterized in that the rotor (4) formed as a rotary body with decreasing toward the ends diameter and arranged around a provided on the ship mast (1) and is stored at this. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen aus einem sogen. Flettner-Rotor bestehenden Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb für Schiffe.The invention relates to a so-called. Flettner rotor existing wind drive or additional wind drive for ships. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Flettner-Rotoren als Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb auf Schiffen sind bekannt (z.B. DE-OS 3123287; DE-OS 3145362; Zeitschrift „The Motor Ship" Juni 1985, S.58). Siebestehen aus einem vertikal angeordneten rotierenden Hohlzylinder mit Endscheiben, an dem bei geeigneter Windanströmung einein Fahrtrichtung des Schiffes wirkende Vortriebskraft auftritt. Die Endscheiben des Hohlzylinders sollen einen unerwünschten Druckausgleich durch Luftströmung um die Rotorenden zwischen Überdruck-und Unterdruckseitegebiet des Rotors verhindern, durch den die Vortriebskraft stark verringert würde. Im Interesse einer hohen Wirksamkeit des Flettner-Rotors müssen deshalb die Endscheiben mit wesentlich größerem Durchmesser ausgeführt werden als der Hohlzylinder selbst. Eine nennenswerte Vortriebskraft erzeugende Flettner-Rotoren weisen beachtliche Abmessungen auf. Um die aerodynamischen sowie im Seegang durch Schiffsbewegungen auftretenden kreiseldynamischen Kräfte aufnehmen zu können, muß der Rotor entsprechend stabil ausgeführt werden, wodurch er relativ schwer ausfällt. Seine sichere Lagerung ist kompliziert. Zur Einleitung der Kräfte in den Schiffskörper sind schwere Fundamente erforderlich. Die erwähnten großen Durchmesser der Endscheiben erschweren insbesondere auf Frachtschiffen die Anordnung von Flettner-Rotoren. Die unteren Endscheiben verringern den für Decksmaschinen benötigten Platz, die oberen Endscheiben behindern den Lade-und Löschbetrieb. Alle diese Umstände machen die Anwendung solcher Windantriebe auf Schiffen sehr problematisch.Flettner rotors as wind drive or additional wind propulsion on ships are known (for example, DE-OS 3123287; DE-OS 3145362; magazine "The Motor Ship" June 1985, p.58.) They consist of a vertically arranged rotating hollow cylinder with end disks on which The end disks of the hollow cylinder are intended to prevent unwanted pressure equalization by air flow around the rotor ends between the overpressure and negative pressure side of the rotor, which would greatly reduce the propulsion force in the interest of high efficiency of the Flettner rotor Therefore, the end plates have to be made with a substantially larger diameter than the hollow cylinder itself. A considerable driving force producing Flettner rotors have considerable dimensions in order to accommodate the aerodynamic and occurring in the sea state by ship movements circular dynamic forces must The rotor are carried out according to stable, which makes it relatively difficult. Its safe storage is complicated. For the introduction of forces in the hull heavy foundations are required. The mentioned large diameters of the end disks complicate the arrangement of Flettner rotors, especially on cargo ships. The lower end plates reduce the space required for decking machines, the upper end plates interfere with the loading and unloading operation. All these circumstances make the use of such wind propulsion on ships very problematic. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand und Platzbedarf für die Anordnung von Flettner-Rotoren auf Schiffen zu verringern.The aim of the invention is to reduce the effort and space required for the arrangement of Flettner rotors on ships. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Flettner-Rotor als Windantrieb bzw. Windzusatzantrieb für Schiffe vorzuschlagen, der gegenüber üblichen Ausführungen mit wesentlich kleineren Endscheiben auskommen und dessen Anordnung und Lagerung durch Nutzung von auf den Schiffen vorhandener baulicher Gegebenheiten vereinfacht werden soll. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Rotor als ein Drehkörper mit zu seinen Enden hin kleiner werdendem Durchmesser ausgebildet und um auf dem Schiff für andere Zwecke vorgesehene Masten oder Pfosten, z. B. Lademasten oder Signalmasten, angeordnet sowie an diesen gelagert ist. Die angegebene Rotorform mit verringertem Durchmesser an den Enden hat einen entsprechend geringeren Druckunterschied zwischen Überdruck- und Unterdruckgebiet am Rotor an dieser Stelle zur Folge, so daß zur Verhinderung einer Umströmung der Rotorenden Endscheiben ausreichen, die einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweisen als der Rotor in seinem mittleren Bereich. Durch die Anordnung und Lagerung des Rotors an einem vorhandenen Mast, z. B. dem Mast eines Ladegeschirres, wird das Problem der Überleitung der Rptorkräfte in den Schiffskörper auf einfache Weise gelöst, da derartige Masten und ihre Fundamentierung vielfach für die Übertragung weitaus größerer Kräfte ausgelegt sind. Infolge der kleinen Endscheiben des Rotors ergeben sich für die Aufstellung von Decksmaschinen sowie den Lade- und Löschbetrieb weitaus günstigere Verhältnisse als bei Flettner-Rotoren in herkömmlicher Ausführung. Der Rotor kann z. B. eine Form haben, die aus zwei Kegelstümpfen besteht. Er kann jedoch auch einen zylindrischen Mittelteil aufweisen, an den Kegelstümpfe angesetzt sind. Weitere sinngemäße, den jeweils gegebenen Anordnungsmöglichkeiten auf dem Schiff angepaßte Formen sind ebenfalls denkbar.The invention has as its object to propose a Flettner rotor as wind propulsion or additional wind propulsion for ships, which manage compared to conventional designs with much smaller end plates and the arrangement and storage is to be simplified by the use of existing on the ships structural conditions. The achievement of this object is that the rotor is designed as a rotary body with towards its ends towards diameter becoming smaller and provided on the ship for other purposes masts or posts, z. As load masts or signal masts, arranged and stored on these. The specified reduced diameter rotor form at the ends results in a correspondingly smaller pressure difference between the overpressure and underpressure regions on the rotor at this point, so that end plates which have a substantially smaller diameter than the rotor in its middle are sufficient to prevent flow around the rotor ends Area. Due to the arrangement and storage of the rotor on an existing mast, z. As the mast of a Ladegeschirres, the problem of the transfer of the Rptorkräfte is solved in the hull in a simple way, since such masts and their foundation are often designed for the transmission of much larger forces. As a result of the small end plates of the rotor arise for the establishment of decking machines and the loading and unloading far better conditions than Flettner rotors in a conventional design. The rotor can z. B. have a shape that consists of two truncated cones. However, it may also have a cylindrical central part, are attached to the truncated cones. Other analogous, adapted to the given arrangement options on the ship forms are also conceivable. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung wird nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung nochmals erläutert. Dargestellt ist die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung eines Flettner-Rotors in Kombination mit einem Schiffsladegeschirr. Um den Mast 1 des Ladegeschirres, an dem der Ladebaum 2 mittels Hanger 3 aufgehängt ist, ist ein Rotor 4 gelagert, der aus zwei mit ihren Grundflächen aneinandergesetzten Kegelstümpfen besteht. An den Rotore,ndensind in üblicherweise Endscheiben 5 angeordnet, die jedoch auf Grund der gewählten Rotorform relativ kleine Durchmesser aufweisen und somit wenig Platz beanspruchen. Dieser Vorteil sowie der sich durch Anordnung des Rotors 4 an-einem für den Schiffsbetrieb sowieso erforderlichen Mast 1 ergebende wesentlich verringerte Aufwand für die Installation eines solchen Windantriebes bzw. Windzusatzantriebes lassen ihn für den Einsatz auf Frachtschiffen besonders geeignet erscheinen. Infolge der gegenüber einem Zylinder biegesteiferen Rotorform kann der Rotor auch leichter ausgeführt werden.The invention will be explained again by an embodiment with reference to the drawings. Shown is the inventive design and arrangement of a Flettner rotor in combination with a ship loading equipment. To the mast 1 of the Ladegeschirres, where the Ladebaum 2 is suspended by means of hanger 3, a rotor 4 is mounted, which consists of two juxtaposed with their bases truncated cones. At the rotors, normally end disks 5 are arranged, which however, due to the selected rotor shape, have relatively small diameters and thus take up little space. This advantage, as well as the significantly reduced effort required for the installation of such a wind drive or additional wind drive due to the arrangement of the rotor 4 on a mast 1 required for the ship operation, make it appear particularly suitable for use on cargo ships. As a result of the rotor shape which is more rigid with respect to a cylinder, the rotor can also be made lighter.
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