DE102006020241A1

DE102006020241A1 - Schleppschiff

Info

Publication number: DE102006020241A1
Application number: DE102006020241A
Authority: DE
Inventors: Jens-Erk Dr. Bartels; Dirk Dr. Jürgens; Jens Büsing; Karl-Peter Meyer; Reiner Schumacher; Michael Ippich
Original assignee: UNTERWESER REEDEREI GmbH; Voith Turbo Marine GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: NL1033745A1; NL1033745C2; DE102006020241B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleppschiff; - mit einem Schiffskörper, der ein Vorschiff und ein Achterschiff aufweist; - mit einem oder mehreren Abtriebseinheiten am Vorschiff; - mit einer Finne im Heckbereich. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - es ist eine Strahleinheit vorgesehen, die einen Wasserstrom ansaugt und quer zur Längsachse des Schiffes wahlweise nach Steuerbord oder nach Backbord ausstößt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleppschiff, das zwei oder mehrere Antriebseinheiten sowie eine Finne aufweist. Dabei handelt es sich um sogenannte azimuthale Antriebseinheiten, deren Schubrichtung in einer Horizontalebene über einen Winkelbereich von 360 Grad variierbar ist. Als Antriebseinheiten kommen beispielsweise Propeller oder Strahldüsen in Betracht.
An solche Schlepper werden ganz besondere Anforderungen gestellt, vor allem bezüglich der Schubkraft und der Manövrierbarkeit. Der Schlepper muss Schleppkraft nicht nur in Vorwärtsrichtung, sondern auch in Rückwärtsrichtung oder in seitlicher Richtung erzeugen. Höchste Zuverlässigkeit ist unerlässlich. Dies gilt insbesondere bei zwei azimuthalen Antriebseinheiten, die beidseits der Längs-Mittelebene des Schiffes angeordnet sind, wobei ein Ausfall einer dieser beiden Einheiten zu großen Komplikationen bezüglich des zu schleppenden Schiffes führen kann.
Es ist eine große Anzahl von Antriebs- und Steuersystemen von Schleppschiffen bekannt geworden.
DE 696 03 745 D2 beschreibt einen Schlepper mit zwei Antriebseinheiten, die beidseits der Längsmittelebene des Schiffskörpers im Vorschiff angeordnet sind, ferner mit einer dritten azimuthalen Antriebseinheit, die sich achtern befindet.
WO 97/35761 beschreibt ein Schleppschiff mit vier Ruderpropellern, die jeweils paarweise am Vorschiff beziehungsweise am Achterschiff angeordnet sind.
Aus DE-US 27 18 831 ist ein Wasserfahrzeug bekannt geworden, das im Bug- wie auch im Heckbereich Propeller aufweist, beispielsweise Ruderpropeller. Dabei können jeweils zwei solcher Propeller vorgesehen sein.
Eine wichtige Funktion hat die Finne oder Stabilisierungsflosse. Solche Finnen können achtern angeordnet sein – siehe DE 26 55 667 . Sie können sich aber auch am Vorschiff befinden, oder sich über den größten Teil des Kieles des Schiffes hinwegerstrecken – siehe EP 0 672 582 A1 . Der Raum, den eine Finne einnimmt, steht natürlich nicht zur Verfügung zur Anordnung einer Antriebseinheit. Außerdem kann es zu einer gegenseitigen Beeinträchtigung der Funktionen von Finne und Antriebseinheit führen, wenn beide nahe beieinander angeordnet werden.
Die bisher bekannten Schleppschiffe haben nicht voll befriedigt, besonders bezüglich der Manövrierbarkeit, der Flexibilität und nicht zuletzt der Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleppschiff gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass gegenüber bekannten Schleppschiffen die Manövrierbarkeit gesteigert wird, insbesondere bei beengten Raumverhältnissen, ferner die Zuverlässigkeit des Manövrierens, und dass die Herstellungskosten begrenzt werden. Ein wichtiger Aspekt ist außerdem die Realisierung hoher Eskortkräfte bei hohen Schiffsgeschwindigkeiten von beispielsweise 4 bis 12 kn.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Demgemäß umfasst die Grundkonzeption eines erfindungsgemäßen Schleppschiffs wenigstens eine Antriebseinheit im Bugbereich, eine Finne im Heckbereich sowie eine Strahleinrichtung, die vorzugsweise im Heckbereich angeordnet ist, und mit welcher ein Wasserstrom quer zur Längsachse des Schleppschiffes ausgestoßen werden kann, wahlweise nach Steuerbord oder nach Backbord.
Ein großer Vorteil liegt in der Manövrierbarkeit auch in engen Kanälen, bei welchen eine Positionierung des Schleppschiffes quer zur Kanalrichtung nicht oder nur begrenzt möglich ist. Durch die kombinierte Wirkung von Finne und Wasserstrahl lassen sich erhebliche Querkräfte ausbilden. Die Vorteile ergeben sich besonders beim Escorting, insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten. Die Finne erzeugt hohe Kräfte bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten, während die Strahleinrichtung hohe Kräfte bei geringen Fahrtgeschwindigkeiten erzeugt.
Zusätzlich zu den Merkmalen gemäß Anspruch 1 kann ein erfindungsgemäßes Schleppschiff auch mehrere Antriebe aufweisen, beispielsweise zwei Antriebseinheiten im Bugbereich, und zwar beidseits der Schiffs-Längsachse, ferner eine oder zwei weitere Antriebseinheit an anderer Stelle, beispielsweise im Heckbereich. Bei diesen weiteren Antriebseinheiten kann es sich um klassische Antriebseinheiten handeln, beispielsweise Voith-Schneider-Propeller^®.
Auch kann sich die Finne über den gesamten Kiel des Schiffes erstrecken, oder es kann außer einer Heckfinne auch eine Bugfinne vorgesehen werden.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt in Seitenansicht ein Schleppschiff mit einer im Schiffskörper eingebauten Strahleinrichtung, umfassend einen Strömungskanal, dessen Hauptrichtung in der Längsmittelebene des Schleppschiffes verläuft.
2 zeigt ein Schleppschiff in Seitenansicht mit einer Strahleinheit, die in die Finne eingebaut ist. Die Hauptrichtung des Strömungskanales der Strahleinrichtung verläuft wiederum in der Längsmittelebene des Schleppschiffes.
3 zeigt ein weiteres Schleppschiff in Seitenansicht einer Strahleinheit, die wiederum in die Finne eingebaut ist. Der Kanal der Strahleinheit verläuft quer zur Längsrichtung des Schleppschiffes.
4 und 5 zeigen eine Strahleinrichtung mit Darstellung der darin geführten Wasserströmung (Bauart Schottel).
6 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht eine Finne mit darin angeordneter Strahleinheit und mit einem senkrecht zur Längsachse des Schiffskörpers verlaufenden Strömungskanal.
Das in 1 gezeigte Schleppschiff weist einen Schiffskörper 1 mit Aufbauten 2 auf. Im Vorschiffbereich befindet sich ein Antrieb 3. Dabei handelt es sich um einen Voith-Schneider-Propeller^®.
Im Heckbereich befindet sich eine Finne 4.
In Fahrtrichtung kurz vor der Finne befindet sich eine Strahleinheit 5. Diese umfasst einen Kanal 5.1, einen im Kanal angeordneten Impeller 5.2, sowie einen Antriebsmotor 5.3.
Der Kanal 5.1 weist einen Einlass 5.1.1 sowie einen Auslass 5.1.2 auf. Wie man sieht, befindet sich der Einlass 5.1.1 in Fahrtrichtung des Schleppschiffes vor dem Auslass 5.1.2. Der Auslass ist mit einem Auslassgitter 5.4 versehen. Dieses ist verdrehbar, so dass sich ein im Kanal 5.1 strömender Strahl richten lässt.
Die Strahleinheit 5 kann somit bei Umlauf des Motors 5.3 mittels des Impellers 5.2 einen Wasserstrom durch den Einlass 5.1.1 einsaugen und durch den Auslass 5.1.2 wieder abgeben. Der ausgestoßene Wasserstrom lässt sich mittels des Auslassgitters 5.4 beispielsweise nach Steuerbord oder nach Backbord richten, aber auch in anderer Richtung. Der Strom muss nicht unbedingt horizontal verlaufen. Er kann auch gegen die Horizontale geneigt sein.
So wie hier dargestellt, wird sich der Einlass 5.1.1 im Schiffsboden befinden. Er könnte aber auch in einer Seitenwand liegen. Auch könnte sich Kanal 5.2 in Richtung des Wasserstromes im Kanal 5.1 verzweigen und es könnten zwei Auslässe vorgesehen werden, jeweils einer in einer Seitenwand. Auf welcher Seite der Wasserstrahl austritt, lässt sich durch entsprechende Leitorgane steuern.
Eine besonders interessante Ausführungsform ist in 2 dargestellt. Dort befindet sich die Strahleinheit 5 innerhalb der Finne 4. Ansonsten sind Gestalt und Anordnung des Kanals 5.1 gleich wie bei der Ausführungsform gemäß 1. Auch hier befindet sich der Einlass 5.1.1 wieder vor dem Auslass 5.1.2 – in Fahrtrichtung des Schleppschiffes gesehen. Das Auslassgitter 5.4 ist gleich aufgebaut und hat dieselbe Funktion wie bei der Ausführungsform gemäß 1.
Auch hier wäre es denkbar, den Kanal 5.1 zu verzweigen, so dass an den beiden Seitenflächen der Finne 4 jeweils ein Auslass vorgesehen ist. Auch hier kann wiederum wahlweise der nach Steuerbord oder der nach Backbord gerichtete Auslass durch entsprechende breite Organe beaufschlagt werden.
Die Ausführung gemäß 2 ermöglicht in idealer Weise ein Zusammenarbeiten von Finne 4 und Strahleinheit 5.
3 weist wiederum eine Finne 4 mit integrierter Strahleinheit 5 auf. Der Kanal 5.1 der Strahleinheit verläuft quer zur Längsrichtung des Schiffskörpers. Seine Längsachse liegt in einer Horizontalebene. Der Impeller ist hier nicht im einzelnen erkennbar. Die Ausstoßrichtung des mit dem Impeller erzeugten Wasserstrahles lässt sich steuern, beispielsweise durch Umschalten der Drehrichtung des Impellers.
Der Impeller kann beispielsweise nabenlos gestaltet sein.
Wie eine Strahleinheit aufgebaut sein kann, ergibt sich aus den 4 und 5. Diese Strahleinheit 5 umfasst einen zentralen Einlass 5.1.1, der gegen den Schiffsboden hin offen ist. Die Pfeile veranschaulichen die eintretende Strömung.
Es sind zwei Auslässe 5.1.2 und 5.1.3 vorgesehen. Ein Laufrad 5.5 saugt das Wasser durch einen Einlauftrichter an, und fördert den Wasserstrom zu einem der Auslässe 5.1.2 und 5.1.3, wobei die kinetische Energie in Druckenergie umgesetzt wird. Auch hier lässt sich wiederum der Abstrahlwinkel des Wasserstromes durch ein Auslassgitter 5.4 steuern.
6 zeigt eine Ausschnittansicht aus 3. Diese Ansicht ist eine Schnittdarstellung, gelegt in einer Horizontalebene, die durch die Längsachse des Kanals 5.1 verläuft. Dabei verlaufen die Längsachse des Kanals 5.1 und die Drehachse des Impellers 5.2 koaxial. Der Impeller umfasst als Vortriebselement eine Schnecke 5.2.1. Diese Schnecke ist von einem Impeller-Gehäuse 5.6 umschlossen, das ebenfalls koaxial zur Längsachse des Kanals 5.1 angeordnet ist. Das Gehäuse 5.6 bildet zugleich den Rotor des Antriebsmotors. Der Stator 5.3.1 des Antriebsmotors umschließt das Impeller-Gehäuse 5.6.
Statt der hier gezeigten Ausführungsform des Impellers 5.2 mit einer Schnecke 5.2.1 kommt auch ein nabenloser Propeller in Betracht. Statt der Schnecke 5.1 wären dabei Schaufeln vorgesehen, die am Impeller-Gehäuse 5.6 – zugleich Rotor des Motors 5.3 – drehfest angebracht sind. Die Schaufeln ragen mit ihren freien Enden nach innen. Das Impeller-Gehäuse 5.6, somit der Rotor des Motors 5.3 können dabei im Stator 5.3.1 gelagert sein.
Die Strahleinheit 5 gemäß der Erfindung ist bevorzugt im Bereich der Finne angeordnet, somit in Fahrtrichtung vor der Finne oder hinter der Finne oder in der Finne. Sie kann aber auch an einer anderen Stelle des Schiffskörpers angeordnet werden, beispielsweise am Bug, oder irgendwo zwischen Bug und Heck.
Außerdem ist es denkbar, mehrere Finnen vorzustehen.
Statt der hier beschriebenen Strahleinheiten kommen jegliche andere Arten von querkrafterzeugenden Vorrichtungen in Betracht, beispielsweise Ruderpropeller oder Querstrahlanlagen oder Bugstrahlruder.

1: Schiffskörper
2: Aufbauten
3: Antriebseinheit
4: Finne
5: Strahleinheit
5.1: Kanal
5.1.1: Einlass
5.1.2: Auslass
5.1.3: Auslass
5.2: Impeller
5.3: Motor
5.4: Auslassgitter
5.5: Laufrad

Claims

Schleppschiff; 1.1 mit einem Schiffskörper (1), der ein Vorschiff und ein Achterschiff aufweist; 1.2 mit einem oder mehreren Abtriebseinheiten (3) am Vorschiff; 1.3 mit einer Finne (4) im Heckbereich; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.4 es ist eine Strahleinheit (5) vorgesehen, die einen Wasserstrom ansaugt und quer zur Längsachse des Schiffes wahlweise nach Steuerbord oder nach Backbord ausstößt.
Schleppschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleinheit (5) im Bereich der Finne (4) angeordnet ist.
Schleppschiff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleinheit (5) in die Finne (4) integriert ist.
Schleppschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4.1 die Strahleinheit (5) umfasst einen Kanal (5.1); 4.2 der Kanal weist einen Einlass (5.1.1) und einen Auslass (5.1.2) auf; 4.3 der Einlass (5.1.1) befindet sich in Fahrtrichtung des Schiffes gesehen vor dem Auslass (5.1.2, 5.1.3); 4.4 im Kanal ist ein Impeller (2) angeordnet, der von einem Motor (5.3) antreibbar ist.
Schleppschiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (5.1) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Einlass (5.1.1) verzweigt, und dass zwei Auslässe (5.1.2, 5.1.3) vorgesehen sind, deren einer nach Steuerbord und deren anderer nach Backbord weist.
Schleppschiff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal quer zur Längsrichtung des Schiffskörpers (1) verläuft.
Schleppschiff nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 7.1 der Impeller (5.2) umfasst ein zylindrisches Gehäuse (5.6) das koaxial zur Drehachse des Impellers angeordnet und mit den Schaufeln des Impellers (5.2) drehfest verbunden ist; 7.2 das Impeller-Gehäuse (5.6) ist von einem Stator (5.3.1) des Motors umschlossen; 7.3 das Impeller-Gehäuse (5.6) ist als Rotor des Motors (5.3) gestaltet.