DD287449B5 - Antriebs- und Steuereinrichtung fuer propellergetriebene Schiffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Einrichtung zur zusätzlichen bzw. gerichteten Schuberzeugung auf Schiffen, insbesonderefür die Möglichkeit der Grenzschichtabsaugung im Heckbereich, zur Vergleichmäßigung der Propellerzuströmung und der damit verbundenen Verminderung der Propellerdruckimpulse, sowie zur Erzeugung eines Zusatzvortriebes oder eines Querschubes auf das Hinterschiff

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Einrichtung zur zusätzlichen bzw. gerichteten Schuberzeugung auf Schiffen, insbesondere für die Möglichkeit der Grenzschichtabsaugung im Heckbereich, zur Vergleichmäßigung der Propellerzuströmung und der damit verbundenen Verminderung der Propellerdruckimpulse, sowie zur Erzeugung eines Zusatzvortriebes oder eines Querschubes auf das Hinterschiff.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß durch Ausstoß eines gerichteten Wasserstrahles quer zum Schiff eine für das Manövrieren nützliche Querkraft am Bug oder Heck des Schiffes erzeugt werden kann. Die übliche Ausführung eines solchen Querstrahlruders besteht aus einem geraden, rohrförmigen durch den Schiffskörper hindurchführenden Querkanal, in dem ein Impeller angeordnet ist. Diese Impeller werden gewöhnlich mittels E-Motore angetrieben. Des weiteren ist bekannt, daß durch die Grenzschichtabsaugung, besonders im Bereich der Kimm hinter dem Hauptspant des Schiffes die Ablösung der Grenzschicht unterdrückt und damit u.a. der Schiffswiderstand erheblich herabgesetzt wird, und es ist bekannt, daß sich durch Zuführung von Wasser in den oberen Bereich des Propellerkreises der Gütegrad der Propulsion verbessert, es zu einer Verringerung der Kavitation an den Propellerflügeln sowie zu einer Herabsetzung der Propellerlastschwankungen und der propellererregten Druckimpulse kommt. Es gibt Lösungen, die all diese Merkmale und Wirkungen in sich vereinigen bzw. eine Vereinigung anstreben. In dem DD-WP 239385 ist eine kombinierte Einrichtung zur Verbesserung der Propulsion und Manövrierfähigkeit bei Schiffen veröffentlicht. Diese besteht aus im Heckbereich oberhalb der Propellerwelle parallel zur Schiffslängsachse nebeneinanderliegenden zur Schiffsaußenhaut abgewinkelten Rohrkanälen, in denen Impeller angeordnet sind. Diese Impeller werden durch separate Ε-Motoren angetrieben. Bei Marschfahrt des Schiffes befördern die Impeller Wasser in den Propellerbrunnenraum. Eine Steuerung des Schiffes wird erreicht durch die Drehrichtungsumkehr eines Impellers. Diese Einrichtung erfordert wegen des Vorhandenseins zweier Impeller mit separaten Ε-Motoren noch einen erheblichen bau- und betriebstechnischen Aufwand. Die praktischen Erfahrungen zeigen aber auch, daß die Ε-Energiebilanzen immer knapper gehalten werden, und es insbesondere in Manöversituationen zu Engpässen in der E-Energiebereitstellung kommen kann. In der DE-OS 2438147 ist eine Schiffsschraubenpropelleranordnung beschrieben worden, die die Anordnung eines offensichtlich separat angetriebenen Zusatzpropellers vor dem Hauptpropeller vorsieht. Dieser Zusatzpropeller besitzt eine schwenkbare Achse, so daß er sowohl als Zusatzantrieb als auch zur Manövriorhilfe einsetzbar ist. Auch diese Lösung besitzt die bereits genannten Nachteile. Bekannt sind ferner Schiffsantriebe, die aus Strömungskanälen innerhalb des Schiffskörpers bestehen, die sich über die gesamte oder einen wesentlichen Teil der Schiffslänge erstrecken, in denen der Hauptantriebspropeller angeordnet ist. Derartige Anlagen benötigen für eine ausreichende Antriebs- und Steuerwirkung beträchtliche Abmessungen der Strömungskanäle und des Propellers, wodurch u.a. die Tragfähigkeit des Schiffes herabgesetzt wird.

Das Ziel der Erfindung ist es, bei derartigen Anlagen einen relativ geringen bau- und betriebstechnischen Aufwand und Platzbedarf sowie eine verbesserte Energieökonomie zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die erfinderische Aufgabenstellung besteht darin, eine Antriebs- und Steuereinrichtung für propellergetriebene Schiffe, insbesondere mittels Verstellpropeller, bestehend aus Hauptmotor, Wellenleitung, Impeller und aus Strömungskanälen, die sich vom Kimmbereich nach achtern erstrecken und dort münden, vorzuschlagen, die lediglich einen Impeller ohne separaten Impellerantrieb benötigt und die eine beträchtliche Zusatzantriebs- bzw. Steuerwirkung erwarten läßt. Die erfinderische Lösung sieht vor, daß der Impeller innerhalb des Schiffskörpers mit einer Wellenleitung des Hauptmotors durch Übertragungselemente verbunden ist und in einem die genannte Welle partiell einschließenden Pumpenraum untergebracht ist, der an Zu- und Abströmkanäle, mit einer Umsteuereinrichtung für den Wasserstrom in den Propellerbrunnenraum oder zur Bb- bzw. Stb-Seite angeschlossen ist.

Der Impeller, vorzugsweise ein langsamlaufendes Pumpen-Laufrad, ist in/auf der Hauptantriebswelle angeordnet und der Pumpenraum schließt die Hauptantriebswelle partiell ein. Alternativ ist vorgesehen, daß der Impeller an einer zusätzlichen Welle des Hauptmotors angeschlossen ist, die eine höhere Drehzahl besitzt und daß der Pumpenraum diese Welle partiell einschließt. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß in der den Impeller antreibenden Welle Drehzahlerhöhungselemente angeordnet sind. Die Zuströmkanäle erstrecken sich etwa aus dem Kimmbereich des Schiffes nach achtern und münden im Pumpenraum. Der Abströmkanal verzweigt sich in drei Teilabströmkanäle, wovon einer im Propellerbrunnenraum mündet, der zweite zur Bb- und der dritte zur Stb-Seite weist. Vor den Teilabströmkanälen ist ein Stellglied angeordnet, mit dem der Wasserstrom in jeweils einen dieser Teilabströmkanäle gelenkt werden kann.

Bei Geradeausfahrt des Schiffes wird der Wasserstrom nach achtern in den Propellerbrunnenraum geleitet. Steuermanöver werden durch Umlenken des Wasserstroms mittels Stellglied in den Bb- bzw. Stb-Kanal ausgeführt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine Längsansicht mit einer zusätzlichen Wellenleitung

Fig. 2: eine Draufsicht der Fig. 1

Fig. 3: einen Längsschnitt des Steuerorgans

Fig.4: einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig.3

Fig. 5: eine Längsansicht der Schiffswellenleitung mit eingebauten Impeller.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der der Propeller 9 ein Verstellpropeller ist. Er wird von einem langsamlaufenden Hauptmotor 3 mit einer Drehzahl von ca. 125-140 U/min mittels der Schiffswellenleitung 2 angetrieben. Der Hauptmotor 3 besitzt einen Momentenausgleich 2. Ordnung, d.h. die Ausgleichsmassen 12 drehen mit der doppelten Drehzahl, ca. 250-280 U/min. An der Achse 13 der Ausgleichsmassen des Motors ist eine zusätzliche Welle 2.1 angekuppelt. Diese zusätzliche Welle 2.1 ist teilweise mit einem Strömungsgehäuse ummantelt und treibt über ein Drehzahlerhöhungsgetriebe 14 einen im Pumpenraum 4 angeordneten Impeller 1 an. Dieser besitzt einen Durchmesser von ca.

2 m. Der Pumpenraum 4 wird mittels der Stopfbuchsen 10 und 11 gegenüber der zusätzlichen Welle 2.1 abgedichtet. Die Zuströmkanäle 5.1 und 5.2 führen Wasser aus dem Kimmbereich des Schiffes dem Impeller 1 zu. Dieser pumpt das Wasser in einen Abströmkanal 6. Diesem Abströmkanal 6 ist ein Stellorgan 8 nachgeschaltet. Es richtet den Abfluß des Wassers auf einen der drei Teilabströmkanäle 7.1-7.3. Der Kanal 7.1 endet im oberen Propellerbrunnenbereich so, daß während der Marschfahrt eine Verbesserung des Propellerwirkungsgrades eine Längsschuberhöhung und eine Verminderung der Propellerlastschwankungen und der Kavitation eintritt. Bei langsamem oder bei stehendem Schiff läuft der Verstellpropeller 9 mit der entsprechenden Steigung aber mit Nenndrehzahl.

Ist ein achterlicher Querschub erforderlich, so wird durch das Stellorgan 8 eine Verbindung zum Kanal 7.2 oder 7.3 hergestellt.

Der querschiffs austretende Wasserstrom erzeugt eine gerichtete Querkraft auf das Achterschiff.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Fig. 1 und läßt somit sehr gut die Anordnung der Zuströmkanäle 5.1-5.2 und der Teilabströmkanäle 7.1-7.3 erkennen.

Die Fig. 3 zeigt ein Detail der gesamten Einrichtung und zwar das Stellorgan 8. Wieder Fig. 3 zu entnehmen ist, liegt die Drehachse des Stellorgans 8 in Richtung des Abströmkanals 6.

Fig. 4zeigt einen Schnitt durch das Stellorgan 8. Hier wird gezeigt, daß nur jeweils ein Teilabströmkanal 7.1 oder-7.3 eingestellt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführung der erfinderischen Lösung. Der Impeller 1 ist hier ein langsamlaufendes (Pumpen-)Laufrad, das in der Schiffswellenleitung 2 angeordnet ist und bei normaler Hauptmaschinendrehzahl die entsprechende Effektivität gewährleistet.

Die Erfindung soll auch eine nicht extra dargestellte Ausführungsform erfassen, bei der an der Schiffswellenleitung ein Getriebe angeordnet ist, von dem eine zusätzliche Welle mit höherer Drehzahl abgeht in/auf der sich der Impeller befindet.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Impeller

2 Schiffswellenleitung

2.1 zusätzliche Welle des Hauptmotors

3 Hauptmotor

4 Pumpenraum

5.1 Zuströmkanal Stb

5.2 Zuströmkanal Bb 6 Abströmkanal

7.1 Teilabströmkanal in den Propellerbrunnenraum

7.2 Teilabströmkanal nach Stb

7.3 Teilabströmkanal nach Bb

8 Stellorgan

9 Propeller

10 Stopfbuchsen vorne

11 Stopfbuchsen hinten

12 Ausgleichsmassen des Hauptmotors

13 Achse der Ausgleichsmassen

Claims (4)

1. Antriebs- und Steuereinrichtung für propellergetriebene Schiffe, bestehend aus Hauptmotor mit Wellenleitung, Propeller, insbesondere Verstellpropeller, und aus Strömungskanälen, die sich innerhalb des Schiffskörpers aus dem Kimmbereich kommend nach achtern erstrecken, vereinigen und sich in Teilabströmkanäle aufteilen, mit Mitteln zum Umlenken der Strömung sowie aus einem im Strömungskanal arbeitenden Impeller, dadurch gekennzeichnet, daß der Impeller (1) mit einer Wellenleitung (2,2.1) des Hauptmotors (3) durch Übertragungselemente verbunden ist und von einem die Wellenleitung (2,2.1) partiell einschließenden Pumpenraum (4) umgeben ist, an dem die Strömungskanäle (5,6) angeschlossen sind.

2. Antriebs- und Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impeller (1) ein langsamlaufendes (Pumpen-) Laufrad ist, das in/auf der den Propeller (9) treibenden Schiffswellenleitung (2) angeordnet ist, wobei der Pumpenraum (4) die hindurchgehende Schiffswellenleitung (2) partiell einschließt.

3. Antriebs- und Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hauptmotor (3) eine zusätzliche Wellenleitung (2.1) angekuppelt ist, die gegenüber der Schiffswellenleitung (2) eine höhere Drehzahl besitzt, in/auf der der Impeller (1) angeordnet ist und daß weitere Drehzahlerhöhungselemente (14) vorgesehen sein können.

4. Antriebs- und Steuereinrichtung nach Pkt. 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abströmkanal (6) in Teilabströmkanäle (7.1-7.3) aufteilt, wovon einer im Propellerbrunnenraum mündet (7.1), einer zur Bb-Seite (7.3) und einer zur Stb-Seite (7.2) gerichtet ist und daß ein Stellglied (8) im Abströmkanal (6) zum Umlenken des Wasserstromes angeordnet ist.