DD279147A3 - WAVE GENERATOR FOR POWER GENERATION ON BOARD OF SHIPS - Google Patents

WAVE GENERATOR FOR POWER GENERATION ON BOARD OF SHIPS Download PDF

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DD279147A3
DD279147A3 DD88318923A DD31892388A DD279147A3 DD 279147 A3 DD279147 A3 DD 279147A3 DD 88318923 A DD88318923 A DD 88318923A DD 31892388 A DD31892388 A DD 31892388A DD 279147 A3 DD279147 A3 DD 279147A3
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Holger Albrecht
Hansjuergen Jungmichel
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Rostock Dieselmotoren
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wellengenerator zur Stromerzeugung von Schiffen, der im Wellenstrang der Propellerwelle eingeordnet ist und dessen Anker und Stator gleichzeitig angetrieben werden. Ausgehend von den bekannten Wellenstranggeneratoren wird ein Wellengenerator angestrebt, der frei von der Propellerwelle stationiert ist und der gegenueber der Propellerwellendrehzahl mit einer hoeheren Drehzahl betrieben werden kann, wobei gleichzeitig Anker und Stator angetrieben werden sollen. Dazu wird vorgeschlagen, den Generator mit einer hohlen Ankerwelle auszustatten und diesen frei auf dem Schiffsfundament zu fundamentieren und diesen Generator einer Getriebeeinheit, die mit der Propellerwelle wirkungsverbunden ist, zuzuordnen, wobei diese Getriebeeinheit mindestens einen koaxialen Abtrieb fuer den Antrieb des Ankers und einen zweiten Abtrieb fuer den mechanischen oder hydromechanischen Antrieb des Stators aufweist bzw. dass in Wirkverbindung zur Antriebsanlage ein elektromotorischer Antrieb des Stators vorgesehen ist. Die Antriebsmechanismen sind dabei so gestaltet, dass eine Drehzahlregulierung zur Erzielung einer konstanten Feldlinienschnittgeschwindigkeit zwischen Anker und Stator moeglich ist.The invention relates to a wave generator for power generation of ships, which is classified in the shaft train of the propeller shaft and the armature and stator are driven simultaneously. Starting from the known shaft train generators, a wave generator is sought, which is stationed free of the propeller shaft and which can be operated with respect to the propeller shaft speed at a higher speed, at the same anchor and stator to be driven. For this purpose, it is proposed to equip the generator with a hollow armature shaft and to fundamentally base it on the ship's foundation and to assign this generator to a gear unit operatively connected to the propeller shaft, this gear unit having at least one coaxial output for driving the armature and a second output for the mechanical or hydromechanical drive of the stator or that an electromotive drive of the stator is provided in operative connection to the drive system. The drive mechanisms are designed so that a speed control to achieve a constant field line cutting speed between armature and stator is possible.

Description

Hierzu 6 Seiten ZeichnungenFor this 6 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung einer Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, die vorzugsweise im Wellenstrang des Propulsionssystems eingegliedert ist und gleichzeitig als Mittel zur Konstanthaltung der Generatordrehzahl vergesehen ist.The invention relates to the design of a wave generator system for power generation on board ships, which is preferably incorporated in the shaft train of the Propulsionssystems and at the same time as a means for keeping constant the generator speed is envisaged.

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Unter Wellengeneratoranlagen werden im allgemeinen Generatoranlagen an Bord von Schiffen verstanden, deren Antrjebsenetgie direkt von der Propellerwelle oder von der Hauptmaschine abgegriffen wird.Wave generator systems are generally understood to mean generator installations on board ships whose antrial energy is tapped directly from the propeller shaft or from the main engine.

Bekannt sind Wellenstranggeneratoranlagen, die direkt in den Wellenstrang der Propellerwelle eingebunden sind, das heißt, die Ankerwelle des Generators ist ein Teil der Propellerwelle, wozu sie entsprechend dieser Funktion konstruktiv ausgebildet ist.Well-known shaft train generator systems that are directly integrated into the shaft train of the propeller shaft, that is, the armature shaft of the generator is part of the propeller shaft, to which it is constructively designed according to this function.

Der Nachteil bei dieser Bauweise in in dem relativ großen Bau- und Materialaufwand zu sehen. Dieser Bauaufwand resultiert daraus, daß der Generator nur in Abhängigkeit der unmittelbar zur Verfügung stehenden Propellerdrehzahl betrieben werden kann. Insbesondere durch diese relativ niedrigen Drehzahlen ist es erforderlich, daß zur Frequenzsicherung eine relativ große Polzahl vorgesehen werden muß. Zur Konstanthaltung der Generatordrehzahl erfolgt der Einsatz von Verstellpropellern. Ist ein Verstellpropellereinsatz nicht möglich, so kann eine elektronische Spannungsregulierung (Umrichter) benutzt werden.The disadvantage of this design to see in the relatively large construction and material costs. This construction cost results from the fact that the generator can only be operated depending on the immediately available propeller speed. In particular, by these relatively low speeds, it is necessary that a relatively large number of poles must be provided for frequency control. To keep the generator speed constant, the use of variable pitch propellers takes place. If a variable pitch insert is not possible, then an electronic voltage regulation (inverter) can be used.

Elektronische Systeme dieser Art sind jedoch sehr bauaufwendig und wurden bisher in der Praxis noch nicht eingeführt.Electronic systems of this type, however, are very complex and have not yet been introduced in practice.

Ein weiterer Nachteil der Wellenstranggeneratoren resultiert aus den konstruktiv bedingten großen Spaltverlusten zwischen Anker und Stator, die im wesentlichen durch die Wellenbewegung bestimmt werden. In der Regel haben Wellenstranggeneratorcn gegenüber freistehenden Wellengeneratoren einen elektrischen Wirkungsgradverlust von etwa 8-10%.Another disadvantage of the shaft train generators resulting from the design-related large gap losses between armature and stator, which are determined essentially by the wave motion. As a rule, shaft-string generators have an electrical efficiency loss of about 8-10% compared to freestanding wave generators.

Der Vorteil der Wellenstranggeneratoren besteht jedoch gegenüber freistationierten Wellengeneratoren darin, daß sie trotz ihrer relativ großen Bauweise einen kleinen Stellplatz im Schiffsmaschinenraum benötigen.The advantage of the shaft train generators, however, compared to freestationierten wave generators is that they require despite their relatively large size a small space in the ship engine room.

Wellengeneratoranlagen haben dagegen den Vorteil, daß sie über eine Getriebestufe mit einer relativ hohen Drehzahl (1500 bzw. 3000 m~') betrieben werden können. Damit reduziert sich der Bauaufwand wesentlich. Für die Konstanthaltung der Drehzahl des Wellengenerators haben sich im allgemeinen Con-Speed-Getriebe durchgesetzt.Wave generator systems, however, have the advantage that they can be operated via a gear stage with a relatively high speed (1500 or 3000 m ~ '). This reduces the construction costs significantly. For keeping constant the speed of the shaft generator con-speed transmission have generally prevailed.

Üblich ist auch der Einsatz von Verstellpropellern zur Anpassung des Propellerschubes an die Betriebsbedingungen bei gleichzeitiger Konstanthaltung der Propellerdrehzahl. Elektronische Systeme zur Spannungsregelung wurden bisher noch nicht praxiswirksam, da sie noch zu kostenaufwendig sind.Also common is the use of variable pitch propellers to adapt the propeller thrust to the operating conditions while maintaining the propeller speed constant. Electronic systems for voltage regulation have not yet been practical, since they are still too expensive.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Er. indung besteht in der Entwicklung einer Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, die neben einer geringen Baugröße den Vorteil der platzsparenden Anordnung, wie We.'lenstranggene.'atoren, besitzt, jedoch gegenüber diesen Wellenstranggeneratoren einen höheren elektrischen Wirkungsgrad hat Gleichzeitig soM diese Wellengeneratoranlage Einrichtungen zur Konstanthaltung der Generatordrehzahl aufweisen, aber auch /ie Anwendung von Verstellpropellern ermöglichen.The goal of the Er. The development of a wave generator system for power generation aboard ships, which in addition to a small size has the advantage of space-saving arrangement, such as We''lenstranggene.'atoren, but compared to these shaft train generators, a higher electrical efficiency At the same time, this wave generator system facilities to keep the generator speed constant, but also allow the use of variable pitch propellers.

Wesen der erfindungsgemäßen LösungNature of the solution according to the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Wellengenera'ors, dor vorzugsweise mich dem Prinzip des Wellenstranggenerators ausgebildet ist, indem der Wellengenerator innerhalb des Wellenstranges der Propelleranlage angeordnet wird. Insbesondere soll dieser Wellengenerator einen hohen elektrischen Wirkungsgrad besitzen, indem die Luftspaltverluste, wie bei bekannten Wellenstranggeneratoren, nicht vergrößert werden. Ebenso sind Mittel zur Konstanthaltung der Generatordrehzahl in dem Sinne zu realisieren, daß während des Betriebes des Generators die Feldlinienschnittgeschwindigkeit zwischen dem Anker und dem Stator konstant gehalten wird, indem das Prinzip des gemeinsamen Antriebes des Ankers und Stators zur Anwendung kommt.The object of the invention is the development of a Wellengenera'ors, preferably me the principle of the shaft train generator is formed by the wave generator is disposed within the shaft of the propeller system. In particular, this wave generator should have a high electrical efficiency by the air gap losses, as in known shaft train generators, are not increased. Also, means for keeping constant the generator speed in the sense that during the operation of the generator, the field line cutting speed between the armature and the stator is kept constant by the principle of common drive of the armature and stator is used.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in ihrem Grundprinzip darin, daß der Generator mit einem drehbar auf der AnkerwelJe gelagerten Gehäuse eine zueinander fixierende Lagereinheit bildet, und daß dieser Generator im Propellerwellenstrang koaxial zur Propellerwelle angeordnet ist, wobei der Anker und/oder das Gehäuse mit der Propellerwelle kinematisch verbunden ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die einen leistungsdifferenzierten Antrieb des Generators unabhängig von der Propellerwellendrehzahl ermöglichen, wobei die für die Aufrechterhaltung einer konstanten Feldlir ienschnittgeschwindigkeit erforderliche Differenzdrehzahl dem Gehäuse oder Anker zugeführt wird.The solution according to the invention consists in its basic principle in that the generator with a rotatably mounted on the AnkerwelJe housing forms a mutually fixing bearing unit, and that this generator in the propeller shaft is arranged coaxially to the propeller shaft, wherein the armature and / or the housing with the propeller shaft kinematically is connected, and that means are provided which allow a power-differentiated drive of the generator regardless of the propeller shaft speed, wherein the time required for maintaining a constant Feldlir ienschnittgeschwindigkeit differential speed is supplied to the housing or armature.

Die Lagerung des Wellengenerators erfolgt insbesondere in der Weise, daß die Propellerwelle entweder frei durch die hohl ausgebildete Ankerwolle geführt wird und daß das Gehäuse auf dem Schiffsfundament fundamentiert ist oder aber daß die Propollerwelle innerhalbder Ankerwelle im Bereich der Stützlagoriür das Gehäuse gelagert ist und die Abstützung des Gehäuses in dergleichen oben beschriebenen Weise erfolgt.The storage of the wave generator takes place in particular in such a way that the propeller shaft is guided either freely through the hollow anchor wool and that the housing is based on the ship foundation or that the propeller shaft is mounted within the armature shaft in the region of Stützlagoriür the housing and the support of the Housing in the same manner described above.

Eine weitere Möglichkeit der Anordnung des Ankers kann auch darin bestehen, daß dieser fest in den Strang der Propellerwelle integriert ist und daß dann die Lagerung des Gehäuses auf der Ankerwelle analog der zuvor beschriebenen Art und Weise erfolgt.Another way of arranging the armature can also be that it is firmly integrated into the strand of the propeller shaft and that then the storage of the housing on the armature shaft takes place analogously to the manner described above.

Entsprechend dem beschriebenen Grundprinzip ist der Generator konstruktiv so gestaltet, daß die Ankerwelle direkt oder über eine Hochtreiberstufe mit der Propellerwelle wirkungsverbunden ist und daß gleichzeitig das Gehäuse mechanisch oder hydrodynamisch an die Hochtreiberstufe angekoppelt ist bzw. daß für seinen Antrieb ein separater Elektromotor vorgesehen ist.According to the basic principle described, the generator is structurally designed so that the armature shaft is operatively connected directly or via a Hochtreiberstufe with the propeller shaft and that at the same time the housing is mechanically or hydrodynamically coupled to the Hochtreiberstufe or that a separate electric motor is provided for its drive.

Für die Konstanthaltung der Antriebsdrehzahl für den Anker des Generators ist die Hochtreiberstufe selbst oder zwischen dieser und der Ankerwelle ein Con-Speed-Getriebe eingefügt, wobei sowohl der Abtrieb der Übersetzungsstufe wie auch der Antrieb und Abtrieb des Con-Speed-Getriebes koaxial zur Propellerwelle erfolgt.To keep constant the drive speed for the armature of the generator, the high-drive stage itself or between this and the armature shaft, a Con-speed transmission, both the output of the translation stage as well as the drive and output of the Con-speed transmission is coaxial with the propeller shaft ,

Ist eine Regulierung der Feldlinienschnittgeschwindigkeit durch Einbringung einer Differenzdrehzahl über das Gehäuse vorgesehen, so ist der Hochtreiberstufe ein regulierbares hydromechanisches Übertragungsglied zugeordnet, indem an der Hochtreiberstufe eine regulierbare Hydraulikpumpe angekoppelt ist, die einen Hydromotor versorgt, der kinematisch mit dem Gehäuse des Generators verbunden ist.Is a regulation of the field line cutting speed provided by introducing a differential speed through the housing, the Hochtreiberstufe is associated with a regulatable hydromechanical transmission member by the Hochtreiberstufe an adjustable hydraulic pump is coupled, which supplies a hydraulic motor which is kinematically connected to the housing of the generator.

Erfolgt die Einbringung der Differenzdrehzahl für den Anker des Generators bzw. findet ein Verstellpropeller der Propulsionsanlage Verwendung, so erfolgt die Kopplung zwischen Hochtreiberstufe und dem Gehäuse des Generators über eine feste mechanische Kupplung durch eine Zwischenwelle.If the introduction of the differential speed for the armature of the generator or finds a variable pitch propulsion of the propulsion plant use, the coupling between Hochtreiberstufe and the housing of the generator via a fixed mechanical coupling by an intermediate shaft.

Bei der kinematischen Kopplung des Ankers des Generators über eine Hochtreiberstufe mit der Propellerwelle ist die Ankerwel!In the kinematic coupling of the armature of the generator via a Hochtreiberstufe with the propeller shaft is the Ankerwel!

als Hohlwelle ausgeführt, durch die die Propellerwelle frei hindurchtritt, ohne daß eine Drehmomentenübertragung zum Propeller über die Ankerwelle erfolgt.designed as a hollow shaft through which passes freely through the propeller shaft without a torque transmission to the propeller via the armature shaft.

Eine ausschließlich mechanische Kopplung zwischen Anker bzw. Gehäuse des Generators kann auch in der Weise ausgeführt sein, daß sowohl die Abtriebswelle für den Gehäuseantrieb wie auch für den Antrieb des Ankers koaxial zur Propellerwelle gelagert sind, wobei die Abtriebswelle für das Gehäuse die Abtriebswelle für den Anker umfaßt.An exclusively mechanical coupling between the armature or housing of the generator can also be designed in such a way that both the output shaft for the housing drive as well as for the drive of the armature are mounted coaxially to the propeller shaft, wherein the output shaft for the housing, the output shaft for the armature includes.

Der vorschlagsgemäß genannte elektromotorische Antrieb des Gehäuses kann in der Weise ausgeführt sein, daß der Elektromotor separat neben dem Generator stationiert ist oder aber daß dieser gleichfalls koaxial zur Propellerwelle angeordnet ist, indem der Motoranker auf einer Hohlwelle ruht, die mit dem Gehäuse verbunden ist, und daß das Motorgehäuse auf der Ankerwelle des Motors gelagert ist.The proposed electromotive drive of the housing may be carried out in such a way that the electric motor is stationed separately next to the generator or that this is also coaxial with the propeller shaft by the motor armature rests on a hollow shaft, which is connected to the housing, and that the motor housing is mounted on the armature shaft of the motor.

Die Einrichtung für die Regulierung der Generatordrehzahl erfolgt in üblicher Weise durch einen Stellgeber, dem ein Drehzahlsensor zum Angriff der aktuellen Propellerdrehzahl zugeordnet ist.The device for the regulation of the generator speed is carried out in the usual way by a position sensor, which is associated with a speed sensor for attacking the current propeller speed.

Die vorgeschlagene Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen hat den Vorteil, daß der Generator eine relativ kleine Standfläche benötigt.The proposed wave generator system for power generation on board ships has the advantage that the generator requires a relatively small footprint.

Dieser Effekt verstärkt sich durch den zusätzlichen Gehäuseantrieb, so daß sich das Bauvolumen weiter verringert. Durch den differenzierten Antrieb von Anker und Gehäuse ist es möglich, diese Funktionsgruppe den Bauteilbelastungen anzupassen. Auch ergibt sich gegenübe Wellenstranggeneratoren der Vorteil, daß ein hoher elektrischer Wirkungsgrad realisiert werden kani., da bei dieser Konstruktion eine Vergrößerung des Luftspaltes zwischen Anker und Gehäuse vermieden wird.This effect is amplified by the additional housing drive, so that the construction volume is further reduced. Due to the differentiated drive of armature and housing, it is possible to adapt this functional group to the component loads. Also results in gegenübe shaft train generators the advantage that a high electrical efficiency can be realized kani., Since in this construction, an enlargement of the air gap between the armature and housing is avoided.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen nochmals verdeutlicht werden. Im Interesse einer besseren Verdeutlichung des Grundprinzips der vorgeschlagener! Lösung wurde auf die DsrsicMung konstruktiver Details verzichtet. Es zeigen:In the following, the invention will be clarified again in several exemplary embodiments. In the interests of a better clarification of the basic principle of the proposed! Solution was dispensed with the design details. Show it:

Fig. 1: einen Wellengenerator mit koaxialer Anordnung zur Propellerwelle mit Hochtreiberstufe und hydromechanischem Antrieb des GehäusesFig. 1: a wave generator with coaxial arrangement for propeller shaft with Hochtreiberstufe and hydromechanical drive of the housing

Fig. 2: einen Wellengenerator nach Fig. 1, jedoch mit elektromotorischem Antrieb des Gehäuses Fig. 3: einen Wellengenerator nach Fig. 1 mit mechanischem Antrieb des Gehäuses und Verstellpropellereinsatz Fig. 4: einen Wellangenerator mit fest in die Propellerwelle eingeordnetem Anker und mechanischem Antrieb des Gehäuses über HochtreiberstufeFig. 2: a wave generator according to Fig. 1, but with electromotive drive of the housing Fig. 3: a wave generator of Fig. 1 with mechanical drive of the housing and Verstellpropellereinsatz Fig. 4: a Wellangenerator with fixedly arranged in the propeller shaft anchor and mechanical drive of the housing via Hochtreiberstufe

Fig. 5: einen Wellengenerator nach Fig. 4, jedoch mit elektromotorischem Antrieb des Gehäuses Fig. 6: einen Wellengenerator nach Fig. 1 mit Hochtreiberstufe und koaxialer Anordnung des Antriebes für den Anker sowieFig. 5: a wave generator according to Fig. 4, but with electromotive drive of the housing Fig. 6: a wave generator of Fig. 1 with Hochtreiberstufe and coaxial arrangement of the drive for the armature and

das Gehäuse Fig. 7: einen Wellengenerator nach Fig. 2, jedoch mit einer koaxialen Anordnung des elektromotorischen Antriebes zur Propellerwellethe housing Fig. 7: a wave generator according to Fig. 2, but with a coaxial arrangement of the electric motor drive to the propeller shaft

Fig. 8: einen Wellengenerator nach Fig. 7, jedoch in paralleler Anordnung zur Propellerwelle und Hauptmaschini Fig. 9: einen Wellongenerator nach Fig. 1, jedoch in paralleler Anordnung zur Propellerwelle und zur Hauptmasch'ne Fig.10: einen Wellengenerator nach Fig. 4, jedoch in paralleler Anordnung zur Propellerwelle und Hauptmaschine Fig. 11: einen Wellengenerator nach Fig. 1 und 3, bei dem zwisef .en Hechtreiberstufe und Anker des Generators ein Con-Speed-Getriebe zwischengeschaltet ist.8 shows a wave generator according to FIG. 7, but in a parallel arrangement to the propeller shaft and main machine FIG. 9 shows a wave generator according to FIG. 1, but in a parallel arrangement to the propeller shaft and to the main machine FIG. 10 shows a wave generator according to FIG. 4, but in a parallel arrangement to the propeller shaft and main machine FIG. 11: a wave generator according to FIGS. 1 and 3, in which a con-speed transmission is interposed between the piler drive stage and the armature of the generator.

In Fig. 1 wird eine Wellengeneratoranlage gezeigt, deren Wirkelemente Anker 7 und Gehäuse 8 kinematisch mit der Propellerwelle 2 verbunden sind, ohne daß der Generator, insbesondere seine Ankerwelle eine Drehmomentenübertragung zum Propeller übernimmt. Das für den Antrieb des Wellengenerators erforderliche Drehmoment wird mittels einer hochelastischen Kupplung 19 von der Propellerwelle 2 abgegriffen und in die Hochtreiberstufe 12 eingeleitel.In Fig. 1, a wave generator system is shown, the active elements anchor 7 and housing 8 are kinematically connected to the propeller shaft 2, without the generator, in particular its armature shaft takes over a torque transmission to the propeller. The torque required for the drive of the wave generator is tapped by means of a highly elastic coupling 19 of the propeller shaft 2 and inserted into the Hochtreiberstufe 12.

Diese Hochtreiberstufe 12 ist als Standgetriebe ausgeführt, wobei die Propellerwelle 2 frei durch das Getriebe geführt wird (Tunne'efekt).This Hochtreiberstufe 12 is designed as a stationary transmission, the propeller shaft 2 is guided freely through the transmission (tunnel defect).

Der Antrieb aus der Hochtreiberstufe erfolgt koaxial zur Propellerwolle 2 über die Antriebswelle 13, die über die Kupplung 4 mit der Ankerwelle 7.1 verbunden ist.The drive from the Hochtreiberstufe takes place coaxially with the propeller wool 2 via the drive shaft 13 which is connected via the coupling 4 with the armature shaft 7.1.

Die Ankerwelle 7.1 ist im Gehäuse 20 drehbar gelagert. Die Propellerwelle 2 selbst wird frei durch die hohle Ankerwelle 7.1 zum Propeller geführt.The armature shaft 7.1 is rotatably mounted in the housing 20. The propeller shaft 2 itself is guided freely through the hollow armature shaft 7.1 to the propeller.

Der Antrieb des Gehäuses 8 gemeinsam mit dem Gehäuse 20 erfolgt hydromechanisch, indem an die Hochtreiberstufe 12 eine regelbare Hydraulikpumpe 5 angekoppelt ist, die den Hydromotor 6 versorgt, der mit dem am Gehäuse 20 angeflanschten Zahnkranz 14 im Zahneingriff steht.The drive of the housing 8 together with the housing 20 is hydromechanical by a controllable hydraulic pump 5 is coupled to the Hochtreiberstufe 12, which supplies the hydraulic motor 6, which is in mesh with the flanged on the housing 20 sprocket 14.

Mittels des Drehzahlsensors 25 wird während des Betriebes die jeweils aktuelle Propellerdrehzahl bzw. die Drehzahl der Hauptmaschine 1 von der Propellerwelle 2 abgegriffen und über ein Steuerglied 26 verarbeitet und von hier als Stellgröße der Hydraulikpumpe 5 zugeführt. In Abhängigkeit der jeweiligen aktuellen Propellerdrehzahl wird danrf die für eine konstante Feldlinienschnittgeschwindigkeit erforderliche Drehzahl dem Gehäuseantrieb aufgeprägt. Der Anker 7 wird dabei proportional zur Propellerdrehzahl mit dem durch die Hol..treiberstufe 12 vorgegebenen Übersetzungsverhältnis angetrieben.By means of the speed sensor 25, the respective current propeller speed or the rotational speed of the main engine 1 is tapped from the propeller shaft 2 during operation and processed via a control member 26 and supplied from here as a manipulated variable of the hydraulic pump 5. Depending on the respective current propeller speed, the speed required for a constant field line cutting speed is impressed on the housing drive. The armature 7 is driven proportional to the propeller speed with the specified by the Hol..treiberstufe 12 gear ratio.

In Fig. 2 ist das gleiche Prinzip der Generatoranordnung dargestellt. Anstelle des hydromechanischen Gehäuseantriebss kommt hier ein Elektromotor 21 zum Einsatz, der in gleicher Weise vom Steuerelement 26 geregelt wird.2, the same principle of the generator assembly is shown. Instead of the hydromechanical housing drive, an electric motor 21 is used here, which is controlled in the same way by the control element 26.

In Fig. 3 erfolgt der Antrieb des Stators 8 über eine feste mechanische Ankopplung an die Hochtreiberstufe 12 mittels der Zwischenwelle 16. Diese Ausführungsform kommt dann zur Anwendung, wenn die Antriebsanlage mit einem Verstellpropeller 3 ausgerüstet ist und somit eine konstante Antriebsdrehzahl (Propellerdrehzahl) zur Verfügung steht.In Fig. 3, the drive of the stator 8 via a fixed mechanical coupling to the Hochtreiberstufe 12 by means of the intermediate shaft 16. This embodiment is used when the drive system is equipped with a variable pitch 3 and thus a constant input speed (propeller speed) available stands.

Auch bei dieser Ausführungsvariante ist die Propellerwelle 2 frei durch den Wellengenerator geführt, so daß radiale Wellenbewegungen vom Wellengenerator ferngehalten werden und somit ein relativ kleiner Luftspalt zwischen Anker 7 und Gehäuse 8 erreichbar ist.Also in this embodiment, the propeller shaft 2 is guided freely by the wave generator, so that radial wave motions are kept away from the wave generator and thus a relatively small air gap between the armature 7 and housing 8 can be achieved.

Fig. 4 zeigt einen Wellengenerator, bei dem der Anker 7 direkt in den Wellenstrang der Propellerwelle 2 angeordnet ist und analog bekannter Wellenstranggeneratoren die Funktion der Drehmomentenübertragung zum Propeller übernimmt.4 shows a wave generator in which the armature 7 is arranged directly in the shaft train of the propeller shaft 2 and assumes the function of torque transmission to the propeller analogously to known shaft train generators.

Die für einen effektiven Generatorbetriob notwendige hohe Drehzahl wird hierbei ausschließlich über das Gehäuse 8 in den Wellengenerator eingebracht. Hierzu ist die Hochtreiberstufe 12.4 mit dem Gehäuse 20 kinematisch verbunden, wobei die Abtriebswelle der Hochtreiberstufe 12.4 koaxial zur Propellerwelle 2 gelagert ist. Die Hochtreiberstufe 12.4 ist reitend auf der Propellerwelle 2 gelagert und gegen Drehmomentenverlagerung durch die Drehmomentenabstützung 17 gesichert.The necessary for an effective generator betriob high speed is in this case introduced exclusively via the housing 8 in the wave generator. For this purpose, the Hochtreiberstufe 12.4 is kinematically connected to the housing 20, wherein the output shaft of the Hochtreiberstufe 12.4 is mounted coaxially with the propeller shaft 2. The Hochtreiberstufe 12.4 is riding mounted on the propeller shaft 2 and secured against torque displacement by the torque support 17.

Um die aus der Wellenbewegung resultierenden radidien Bewegungen auf ein Minimum zu reduzieren, ist bei dieser Anordnung das Gehäuse 20 zusätzlich über die Stützlager 9 drehbar gelagert. Somit ist auch bei dieser Ausführungsvariante der sonst bei Wellenstranggeneratoren übliche Leistungsverlust durch relativ große Luftspalte wesentlich reduziert.In order to reduce the resulting from the wave motion radiate movements to a minimum, the housing 20 is additionally rotatably mounted on the support bearings 9 in this arrangement. Thus, even in this embodiment, the usual power loss in shaft train generators is substantially reduced by relatively large air gaps.

Die Regulierung des Propellerschubes bei dieser Anlagenvariante erfolgt analog wie bei Wellenstranggeneratoren durch den Einsatz eines Verstellpropellers 3.The regulation of the propeller thrust in this system variant is analogous to the shaft train generators by the use of a variable pitch propeller 3.

Fig. 5 zeigt eine analoge Wellengeneratoranlage nach Fig. 4, bei der eine direkte Einbeziehung der Ankerwelle 7.1 in die Propellerwelle 2 erfolgt. Ihr Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 4 besteht in dem Einsatz eines elektromotorischen Antriebes, indem ein Elektromotor 21 über einen Zahnkranz 14 das Gehäuse 20 antreibt. Bei dieser Aiilayenausführung ist kein Verstellpropeller erforderlich, da ein Drehzahlausgleich unmittelbar über den Elektromotor 21 vorgekommen werden kann. Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt gleichermaßen über das Steuerglied 26.FIG. 5 shows an analog wave generator system according to FIG. 4, in which the rotor shaft 7.1 is directly included in the propeller shaft 2. Their difference from the embodiment of FIG. 4 is the use of an electric motor drive by an electric motor 21 via a ring gear 14, the housing 20 drives. In this Aiilayenausführung no variable pitch propeller is required because a speed compensation can occur directly on the electric motor 21. The control of the electric motor takes place equally via the control member 26.

In Fig. 6 wird ein Wellengenerator für konstante Propellerdrehzahl und Schubreguliei ung mittels Verstellpropeller 3 gezeigt. Bei dieser Variante erfolgt der Antrieb des Ankers 7 und des Gehäuses 8 über koaxial zur Propellerwelle 2 angeordnete Abtriebswellen 13 und 15, indem ein Elektromotor 21 über einen Zahnkranz 14 das Gehäuse 20 antreibt. Bei dieser Anlagenausführung ist kein Verstellpropeller erforderlich, da ein Drehzahlausgleich unmittelbar über den Elektromotor 21 vorgenommen werden kann. Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt gleichermaßen über das Steuerglied 26.In Fig. 6, a wave generator for constant propeller speed and Schubreguliei is shown by means of variable pitch propeller 3. In this variant, the drive of the armature 7 and the housing 8 takes place via coaxial with the propeller shaft 2 arranged output shafts 13 and 15 by an electric motor 21 via a ring gear 14, the housing 20 drives. In this system design, no variable pitch propeller is required because a speed compensation can be made directly via the electric motor 21. The control of the electric motor takes place equally via the control member 26.

In Fig. 6 wird ein Wellengenerator für konstante Propellerdrehzahl und Schubregulierung mittels Verstellpropeller 3 gezeigt. Bei diosj,- Variante erfolgt der Antrieb des Ankers 7 und des Gehäuses 8 über koaxial zur Propellerwelle 2 angeordnete Abtriebswellen 13 und 15, indem die Hochtreiberstufe 12.2 mit einem 2stufigen PTO ausgestattet ist. Die Abtriebswelle 13 für den Antrieb des Ankers 7 ist hierbei in der Abtriebswelle 15 für den Antrieb des Gehäuses 8 gelagert. Die Hochtreiberstufe 12.2 ist selbst als Standgetriebe ausgeführt, und die Propellerwelle 2 wird frei durch die Hochtreiberstufe wie auch durch den Wellengenerator hindurch geführt, wobei ein l.eistungsabgriff von der Propellerwelle 2 über eine hochelastische Kupplung 18 erfolgt.In Fig. 6, a wave generator for constant propeller speed and thrust regulation by means of variable pitch propeller 3 is shown. In diosj variant the drive of the armature 7 and the housing 8 via coaxial with the propeller shaft 2 arranged output shafts 13 and 15 by the Hochtreiberstufe 12.2 is provided with a 2-stage PTO. The output shaft 13 for driving the armature 7 is hereby mounted in the output shaft 15 for driving the housing 8. The Hochtreiberstufe 12.2 is itself designed as a standstill, and the propeller shaft 2 is guided freely through the Hochtreiberstufe as well as through the shaft generator, wherein a llei tapping of the propeller shaft 2 via a highly elastic coupling 18 takes place.

Eine Wellengeneratoranlage mit elektromotorischem Antrieb des Gehäuses 8 zeigt nochmals Fig. 7. Gegenüber der Motoranordnung nach Fig. 2 wird hier der Elektromotor 27 koaxial zur Propellerwelle 2 an den Wellengenerator angekoppelt. Zur Realisierung dieser Ausführungsvariante ist die Motorankerwelle 11 hohl ausgeführt und mit dem Gehäuse 22 verbunden. Der Motorstator ist dabei auf der Motorankerwelle 11 gelagert.FIG. 7 again shows a shaft generator system with electromotive drive of the housing 8. In contrast to the motor arrangement according to FIG. 2, the electric motor 27 is coupled coaxially to the propeller shaft 2 to the shaft generator. To realize this embodiment, the motor armature shaft 11 is hollow and connected to the housing 22. The motor stator is mounted on the motor armature shaft 11.

Alle übrigen Funktionen des Wellengenerators bleiben unverändert.All other functions of the wave generator remain unchanged.

In Fig.8 wird nochmals eine Ausführungsform einer Wellengeneratorsnlage gezeigt, bei der der Statorantrieb mechanisch über die Zwischenwelle proportional zur Propellerdrehzahl über die Hochtreiberstufs 12.5 erfolgt. Die für die Konstanthaltung der Feldlinienschnittgeschwindigkeit erforderliche Differenzdrehzahl bei Drehzahländerung der Propellerwelle wird über den Anker 7 eingebracht. Dözu ist vorgesehen, daß nach der Hochtreiberstufe 12.5 koaxial zur Propellerwelle 2 ein Umlaufrädergetriebe 10 mit einem hydromechanischen Drehzahlausgleich angeordnet ist. Der hydromechanisch^ Drehzahlausgleich erfolgt dabei über eine regelbare Hochdruckpumpe 5, die an die Hochtreiberstufe 12.5 angekoppelt ist und die den Hydromotor 6 kinematisch mit dem Umlaufrädergetriebe 10 verbindet. Diese Anordnung hat konstruktive Vorteile in der Art, daß kleinere Massenträgheitsmomente und somit geringere Bauteilbelastungen auftreten.FIG. 8 again shows an embodiment of a shaft generator system in which the stator drive takes place mechanically via the intermediate shaft in proportion to the propeller speed via the high-drive stage 12.5. The required for the constant maintenance of the field line cutting speed differential speed at speed change of the propeller shaft is introduced via the armature 7. Dözu is provided that after the Hochtreiberstufe 12.5 coaxial with the propeller shaft 2, a planetary gear 10 is arranged with a hydromechanical speed compensation. The hydromechanical ^ speed compensation takes place via a controllable high-pressure pump 5, which is coupled to the high-drive stage 12.5 and connects the hydraulic motor 6 kinematically with the planetary gear 10. This arrangement has constructive advantages in the way that smaller moment of inertia and thus lower component loads occur.

Claims (19)

1. Wellengenerator zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, der im Wellenstrang des Pfopulsionssystems eingeordnet ist, wobei sowohl Anker als auch Gehäuse gegenüber dem Fundament und gegeneinander drehbar gelagert sind, gekennzeichnet dadurch, daß der Anker (7) und das Gehäuse (8) zueinander eine radial fixierte Einheit bilden und daß der Anker (7) und Gehäuse (8) differenziert angetrieben werden in der Art, daß die Summe der Drehzahl des Ankers (7) und des Gehäuses (8) größer ist als die Propellerwellendrehzahl und die Relativgeschwindigkeit zueinander eine konstante Größe besitzt.1. wave generator for generating electricity on board ships, which is arranged in the shaft of the Pfopulsionssystems, both armature and housing relative to the foundation and against each other rotatably mounted, characterized in that the armature (7) and the housing (8) to each other Form radially fixed unit and that the armature (7) and housing (8) are driven differentiated in the way that the sum of the rotational speed of the armature (7) and the housing (8) is greater than the propeller shaft speed and the relative speed to each other a constant Owns size. 2. Wellengenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Anker (7) und/oder das Gehäuse (8) antriebsseitig koaxial mit der Propellerwelle (2) kinematisch wirkverbunden sind.2. Wave generator according to claim 1, characterized in that the armature (7) and / or the housing (8) on the drive side coaxial with the propeller shaft (2) are kinematically operatively connected. 3. Wellengenerator nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die kinematische Wirkverbindung durch mechanische, elektromechanische oder hydrodynamische Mittel erfolgt, insbesondere in der Art, daß unabhängig von der absoluten Drehgeschwindigkeit des Ankers (7) und des Gehäuses (8) die Relativgeschwindigkeit zueinander eine konstante Größe besitzt.3. wave generator according to claim 1 and 2, characterized in that the kinematic operative connection is effected by mechanical, electro-mechanical or hydrodynamic means, in particular in such a way that regardless of the absolute rotational speed of the armature (7) and the housing (8) the relative speed to each other has a constant size. 4. Wellengenerator nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß dem Wellengenerator eine Hochtreiberstufe (12) mit 2 Leistungsabgängen zugeordnet ist und daß insbesondere die Abtriebswelle (13) für den Ankerantrieb koaxial zur Propellerwelle (2) angeordnet ist.4. wave generator according to claim 1-3, characterized in that the wave generator is associated with a Hochtreiberstufe (12) with 2 power outlets and in particular that the output shaft (13) for the armature drive is arranged coaxially to the propeller shaft (2). 5. Wellengenerator nach Anspruch 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kopplung der5. wave generator according to claim 1-4, characterized in that the coupling of the t Hochtreiberstufe (12) mit der Propellerwelle (2) über eine hochelastische Kupplung (18,19) erfolgt. t high-speed driver stage (12) with the propeller shaft (2) via a highly elastic coupling (18,19) takes place. 6. Wellengenerator nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Leistungsantrieb für das Gehäuse (20 oder 24) mittels eines hydromechanischen Antriebes erfolgt und daß dazu die Hochtreiberstufe (12,12.3) eine regulierbare Hydraulikpumpe (5) aufweist, die mit einem Hydromotor (6) wirkungsverbunden ist, der kinematisch mit einem Zahnkranz (14) am Gehäuse (20 oder 24) im Eingriff steht.6. wave generator according to claim 1 to 5, characterized in that the power drive for the housing (20 or 24) by means of a hydromechanical drive and in that the Hochtreiberstufe (12,12.3) comprises an adjustable hydraulic pump (5), which with a hydraulic motor (6) is kinematically engaged with a sprocket (14) on the housing (20 or 24). 7. Weüengenerator nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Leistungsabtrieb für das Gehäuse (20) mechanisch über eine feste Wellenverbindung erfolgt.7. Weüengenerator according to claim 1 to 5, characterized in that the power take-off for the housing (20) takes place mechanically via a fixed shaft connection. 8. Wellengenerator nach Anspruch 1 bis 5 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Wellenverbindung achsparallel zur Propellerwelle (2) durch eine Zwischenwelle (16) erfolgt, die im Zahneingriff mit dem Zahnkranz (14) des Gehäuses (20) steht.8. wave generator according to claim 1 to 5 and 7, characterized in that the shaft connection axially parallel to the propeller shaft (2) by an intermediate shaft (16) which is in meshing engagement with the ring gear (14) of the housing (20). 9. Wellengenerator nach Anspruch 1 bis 5 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Wellenverbindung koaxial zur Propellerwelle (2) erfolgt, indem die Abtriebswelle (15) der Hochtreiberstufe (12.2) mit dem Gehäuse (20) gekoppelt ist.9. wave generator according to claim 1 to 5 and 7, characterized in that the shaft connection coaxial with the propeller shaft (2) by the output shaft (15) of the Hochtreiberstufe (12.2) is coupled to the housing (20). 10. Wellengenerator nach Anspruch 1 bis 5,7 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Hochtreiberstufe (12.5) für einen regulierbaren Ankerantrieb ein Umlaufrädergetriebe (10) nachgeschaltet ist, die hydromechanisch mittels eines Hydromotors (6) sowie einer regulierbaren Hydrauükpumpe (5i, die an dsr Hochtreiberstufe (12.5) angekoppelt ist, wirkungsverbunden sind, und daß zwischen der Hochtreiberstufe (12.5) und dem Gehäuse (20) eine kinematische Kopplung durch eine Zwischenwelle (16) erfolgt.10. wave generator according to claim 1 to 5, 7 and 8, characterized in that the Hochtreiberstufe (12.5) for a controllable armature drive a planetary gear (10) is connected, the hydromechanical means of a hydraulic motor (6) and a controllable hydraulic pump (5i, the is coupled to the dsr Hochtreiberstufe (12.5), are operatively connected, and that between the Hochtreiberstufe (12.5) and the housing (20) is a kinematic coupling by an intermediate shaft (16). 11. Wellengenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der regulierbare Leistungsantrieb für das Gehäuse (20) elektromotorisch erfolgt.11. Wave generator according to claim 1, characterized in that the adjustable power drive for the housing (20) is carried out by an electric motor. 12. Wellengenerator nach Anspruch 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß für den elektromotorischen Antrieb ein Elektromotor (21) kinematisch mit dem Zahnkranz (14) am Gehäuse (20) wirkungsverbunden ist.12. Wave generator according to claim 1 and 11, characterized in that for the electromotive drive, an electric motor (21) kinematically with the ring gear (14) on the housing (20) is operatively connected. 13. Wellengenerator nach Anspruch 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß für den elektromotorischen Antrieb ein Elektromotor (27) koaxial zur Propellerwelle (2) angeordnet ist und daß dessen Motorankerwelle (11) mit dem Gehäuse (22 oder 23) zu einer Funktionseinheit zusammengekoppelt ist.13. Wave generator according to claim 1 and 11, characterized in that for the electromotive drive, an electric motor (27) coaxial with the propeller shaft (2) is arranged and that its motor armature shaft (11) is coupled together with the housing (22 or 23) to form a functional unit , 14. Wellengenerator nach Anspruch 1,6, 10 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß der Propellerwelle (2) ein Drehzahlsensor (25) und eine Steuereinheit (26) zugeordnet ist, die mit der Hydraulikpumpe (5) bzw. dem Elektromotor (21 oder 27) wirkungsverbunden ist.14. Wave generator according to claim 1,6, 10 to 13, characterized in that the propeller shaft (2) is associated with a speed sensor (25) and a control unit (26) connected to the hydraulic pump (5) or the electric motor (21 or 27) is functionally connected. 15. Wellengenerator für konstante Propellerdrehzahl nach Anspruch 1 bis 5 und 7 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß als Propeller ein Verstellpropeller (3) vorgesehen ist.15. wave generator for constant propeller speed according to claim 1 to 5 and 7 to 10, characterized in that a variable pitch propeller (3) is provided as a propeller. 16. Wellengenerator nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Lagerung des Ankers im Gehäuse (8) und dieses auf Lagerböcken auf dem Schiffsfundament erfolgt und daß insbesondere die Propellerwelle (2) frei durch die hohle Ankerwelle (7.1) geführt ist.16. Wave generator according to claim 1 and 2, characterized in that the bearing of the armature in the housing (8) and this takes place on bearing blocks on the ship's foundation and in particular that the propeller shaft (2) is guided freely through the hollow armature shaft (7.1). 17. Wellengenerator nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Lagerung des Ankers (7) auf der Propellerwelle (2) und die Lagerung des Gehäuses (8) auf der Ankerwelle (7.1) erfolgen.17. Wave generator according to claim 1 and 2, characterized in that the bearing of the armature (7) on the propeller shaft (2) and the mounting of the housing (8) on the armature shaft (7.1) take place. 18. Wellengenerator nach Anspruch 1,2 und 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Stützlagerung der Propellerwelle (2) im Bereich der Fundamentabstützung des Gehäuses (8) in der Ankerwelle (7.1) erfolgt.18. Wave generator according to claim 1,2 and 17, characterized in that the support bearing of the propeller shaft (2) in the region of the foundation support of the housing (8) in the armature shaft (7.1). 19. Wellengenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Anker (7) ohne hohle Ankerwelle direkt in die Propellerwelle (2) integriert ist.19. Wave generator according to claim 1, characterized in that the armature (7) is integrated without hollow armature shaft directly into the propeller shaft (2).
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