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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit zwei Antriebsmotoren
für ein Schiff gemäß Oberbegriff des
Patentanspruchs 1; eine derartige Antriebseinrichtung ist beispielsweise
durch die
EP 1 233
904 B1 bekannt.
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Die
EP 1 233 904 B1 offenbart
eine Antriebseinrichtung für ein Schiff mit zwei elektrischen
Motoren, die hintereinander auf einer Antriebswelle angeordnet sind.
Ein erster elektrischer Motor mit einer Antriebsleistung von weniger
als ein 1/20 der maximalen Antriebsleistung dient zum Antrieb der
Antriebswelle für einen unteren Drehzahlbereich bis etwa
30% der Nenndrehzahl der Antriebswelle. Der Motor erfüllt
dabei alle mechanischen, elektrischen und akustischen Randbedingungen,
die für eine langsame Fahrt des Schiffes, insbesondere
eines U-Bootes, charakteristisch sind. Bevorzugt kommt dabei ein
Synchronmotor mit permanentmagneterregtem Läufer zum Einsatz.
Der zweite Antriebsmotor ist ein Antriebsmotor mit im Vergleich
zu dem ersten Antriebsmotor wesentlich größerer
Leistung (Leistungsverhältnis größer/gleich
20:1). Dieser Antriebsmotor ist für eine Schnellfahrt des
Schiffes konzipiert, bei der nicht die extremen Körperschallanforderungen
wie für Langsamfahrt bestehen. Der erste Motor weist dabei
einen Läufer und einen Ständer auf, die in einem
Motorgehäuse angeordnet sind, wobei Stromrichter zur Speisung
des Motors mit elektrischem Strom ebenfalls in dem Motorgehäuse
angeordnet sind.
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Aus
der
EP 0 194 433 B1 ist
eine elektrische Maschine bekannt, bei der ein elektronischer Steller zur
Speisung der Maschine mit elektrischem Strom zumindest teilweise
in einem Raum zwischen der Antriebswelle, dem Läufer und
dem Motorgehäuse der Maschine angeordnet sind. Die Maschine
weist hierzu einen glockenförmigen Läufer auf,
auf dem Permanentmagnete angeordnet sind. Die Maschine und insbesondere
ihr elektroni scher Steller sind somit besonders gut gegen unerwünschte
Energieabstrahlungen akustischer und elektrischer Art geschützt.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Antriebseinrichtung
für ein Schiff, insbesondere für ein U-Boot, anzugeben,
die sich durch eine hohe Verfügbarkeit, hohe Leistung sowie einfache
Wartungs- und Reparaturmöglichkeiten bei gleichzeitig geringem
Platzbedarf auszeichnet und die somit in besonders hohem Maße
für die Verwendung zum Antrieb einer Vortriebseinheit eines
Schiffes, insbesondere eines U-Bootes, geeignet ist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe gelingt durch eine Antriebseinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
dieser Antriebseinrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche
2 bis 17. Ein Antriebseinrichtungs-System für derartige
Antriebseinrichtungen ist Gegenstand des Patentanspruchs 18. Ein
Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung mit Hilfe eines derartigen Antriebseinrichtungssystems
ist Gegenstand des Patentanspruchs 19.
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Erfindungsgemäß beträgt
das Verhältnis der Nennleistung des ersten Motors zu der
Nennleistung des zweiten Motors zwischen 1:3 und 3:1, wobei der zweite
Motor räumlich zwischen der Vortriebseinheit, z. B. einen
Propeller, und dem ersten Motor auf der Antriebswelle angeordnet
ist.
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Die
Erfindung wendet sich somit ab von dem bisherigen Weg, einen Hauptantrieb
großer Leistung durch einen zweiten Antrieb kleiner Leistung
zu ergänzen, und verwendet stattdessen zwei Motoren, die
sich nur in einem begrenzten Bereich hinsichtlich ihrer Nennleistung
unterscheiden. Es kommen somit zwei Motoren nahezu gleicher Leistung
zum Einsatz, so dass bei Ausfall eines der beiden Motoren mit dem anderen
Motor noch ein großer Teil der Antriebsleistung weiterhin
zur Verfügung steht, wodurch eine hohe Verfügbarkeit
der Antriebs einrichtung auch für höhere Leistungsanforderungen
der Vortriebseinheit gewährleistet werden kann. Durch einen
Verbundbetrieb der beiden Motoren ist es zudem möglich,
eine deutlich größere maximale Leistung auf die
Antriebswelle abzugeben und somit die Leistung der Vortriebseinheit
und damit die Geschwindigkeit des Schiffes und dessen Beschleunigungsvermögen
bei gleichbleibendem Gewicht und Fahrwiderstand des Schiffes zu
erhöhen bzw. bei gleichbleibender Geschwindigkeit das Gewicht
und/oder den Fahrwiderstand des Schiffes zu erhöhen. Da
der zweite Motor räumlich zwischen dem Propeller und dem
ersten Motor auf der Antriebswelle angeordnet ist, ist dabei die
Zugänglichkeit zu den in dem Motorgehäuse des ersten
Motors angeordneten Stromrichtern und somit eine hohe Wartungs-
und Reparaturfreundlichkeit der Antriebseinrichtung gegeben.
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Der
erste Motor weist aufgrund der Anordnung der Stromrichter in dem
Motorgehäuse üblicherweise einen größeren
Platzbedarf in Umfangsrichtung als der zweite Motor auf. Da im Regelfall
die Antriebswelle in Richtung zu der Vortriebseinheit aufgrund der
zunehmenden darauf einwirkenden Momentenkräfte einen ebenfalls
zunehmenden Durchmesser aufweist, erfolgt die Anordnung des ersten Motors
erfindungsgemäß nicht in dem der Vortriebseinheit
zugewandten Teil der Antriebswelle mit größerem
Durchmesser, was einen entsprechend noch größeren
Durchmesser des ersten Motors zur Folge hätte, sondern
in dem Bereich der Antriebswelle mit dem geringsten Durchmesser.
Hierdurch kann der Platzbedarf des ersten Motors in Umfangsrichtung und
somit der gesamten Antriebseinrichtung klein gehalten werden.
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Grundsätzlich
können für die beiden Motoren verschiedenste dem
Fachmann geläufige und für Schiffe geeignete Motorentypen
zum Einsatz kommen, z. B. als Wechselstrommotoren ausgebildete Asynchronmotoren
oder Synchronmotoren, sowie auch Gleichstrommotoren.
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Bevorzugt
ist der erste Motor als ein Synchronmotor mit einem permanenterregten
Läufer und der zweite Motor als ein Asynchronmotor ausgebildet ist.
Mit einem Synchronmotor mit einem permanenterregten Läufer
können die besonders hohen Anforderungen bezüglich
Körperschall und elektromagnetischen Abstrahlungen bei
gleichzeitig hoher Leistungsdichte des Motors erfüllt werden,
wie sie bei einer Schleichfahrt des Schiffes, insbesondere eines U-Bootes,
vorliegen. Der Asynchronmotor kann dann kostengünstig hinsichtlich
weniger kritischer Anforderungen konzipiert werden, wie sie z. B.
bei Schnellfahrt eines Schiffes, insbesondere eines U-Bootes, vorliegen.
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Bevorzugt
ist in der Antriebswelle zwischen dem ersten und dem zweiten Motor
eine Schaltkupplung angeordnet. Bei einem Ausfall des ersten Motors
kann dieser dann von der Antriebswelle getrennt werden.
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Zur
Gewährleistung der Schockfestigkeit der Antriebseinrichtung
und der Vermeidung einer Übertragung von Körperschall
von den Motoren auf den Schiffsrumpf können beide Motoren
für sich jeweils mittels elastischer Befestigungselemente
direkt oder indirekt mit dem Schiffsrumpf verbunden sein. Von Vorteil
sind die beiden Motoren jedoch auf einem gemeinsamen Fundament befestigt.
Dieses Fundament kann dann mittels elastischer Befestigungselemente direkt
oder indirekt mit dem Schiffsrumpf verbunden sein. Die Motoren selbst
können dann ohne elastische Befestigungselemente auf dem
Fundament befestigt sein, so dass sie in Bezug zueinander starr miteinander
verbunden sind. Hierdurch kann auf eine elastische Kupplung in der
Antriebswelle zwischen den beiden Motoren verzichtet werden. Zum
Ausgleich von Bewegungen des Fundaments und somit der beiden Motoren
in Bezug auf den Schiffsrumpf und der Vortriebseinheit ist dafür
in der Antriebswelle zwischen dem zweiten Motor und der Vortriebseinheit
ist eine elastische Kupplung angeordnet.
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Wie
sich herausgestellt hat, ist es bei einer derartigen Anordnung ausreichend,
wenn die Antriebswelle in dem ersten Motor mittels zweier Lager und
in dem zweiten Motor nur mittels eines einzigen Lagers gelagert
ist. Somit kann auf ein zweites Lager für den zweiten Motor
verzichtet werden.
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Die
beiden Motoren können je nach Anforderung, z. B. einer
gewünschten Geschwindigkeit des Schiffes, einzeln oder
im Verbund die Antriebswelle antreiben.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die
Antriebeinrichtung einen Sollwertgeber zur Vorgabe eines Sollwertes,
z. B. eines Sollwertes für eine Drehzahl der Vortriebseinheit
oder für die Schiffsgeschwindigkeit, einen Betriebsartengeber
zur Vorgabe einer Betriebsart und eine Steuereinrichtung, die dazu
eingerichtet ist, die beiden Motoren hinsichtlich ihrer jeweiligen Leistungsabgabe
an die Antriebswelle derart zu steuern, dass durch die Summe dieser
Leistungsabgaben eine von dem Sollwert abhängige Gesamtleistung
an die Antriebswelle abgebbar ist und dabei die Aufteilung dieser
Gesamtleistungsabgabe auf die Leistungsabgaben der einzelnen Motoren
in Abhängigkeit von dem Sollwert und der Betriebsart erfolgt.
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Den
einzelnen Motoren können hierbei Antriebssteuerungen zur
Steuerung derer jeweiligen Leistungsabgabe zugeordnet sein, wobei
die Steuereinrichtung die Leistungsabgabe der Motoren durch Vorgabe
von Drehzahlsollwerten oder Drehmomentsollwerten an diese Antriebssteuerungen
steuert.
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Die
vorgebbare Betriebart kann eine Betriebsart sein, in der die Geräuschemissionen und/oder
elektromagnetischen Emissionen und/oder Wärmeemissionen
der Antriebseinrichtung, vorzugsweise einschließlich von
Verbrennungskraftmaschinen für die Erzeugung der elektrischen
Energie für die beiden Motoren, minimal sind.
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Die
vorgebbare Betriebsart kann auch eine Betriebsart ist, in der der
Gesamtverbrauch an elektrischer Energie der beiden Motoren minimal
ist.
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Weiterhin
kann die vorgebbare Betriebsart eine Betriebsart sein, in der die
Beschleunigung des Schiffes maximal ist.
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Außerdem
kann die vorgebbare Betriebsart eine Betriebsart sein, in der der
Gesamttreibstoffverbrauch von Verbrennungskraftmaschinen für
die Erzeugung der elektrischen Energie für die Motoren, minimal
ist.
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Bevorzugt
treibt der erste Motor die Vortriebseinheit in einem unteren Geschwindigkeitsbereich
des Schiffes, insbesondere im Geschwindigkeitsbereich einer Schleichfahrt
des Schiffes, an und der zweite Motor treibt im Verbund mit dem
ersten Motor die Vortriebseinheit in einem höheren Geschwindigkeitsbereich,
insbesondere im Geschwindigkeitsbereich einer Schnellfahrt des Schiffes,
bis hin zur Höchstgeschwindigkeit des Schiffes an.
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Von
Vorteil übernimmt in dem unteren Geschwindigkeitsbereich
der erste Motor die Drehzahlführung der Antriebswelle und
in dem höheren Geschwindigkeitsbereich der zweite Motor
die Drehzahlführung der Antriebswelle, wobei im Verbundbetrieb
der beiden Motoren der zweite Motor die Drehzahlführung
der Antriebswelle übernimmt und der erste Elektromotor
in seiner Drehzahl von der Antriebswelle bzw. von dem zweiten Motor
geführt wird und bestimmt durch die Sollwertvorgabe ein
derartiges Drehmoment an die Antriebswelle abgibt, dass sich die
von den beiden Motoren jeweils abgegebenen Drehmomente in der Antriebswelle
summieren.
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Bevorzugt
ist jeder der Motoren auf eine maximale Leistung ausgelegt, die
kleiner als die für den Vortrieb des Schiffes maximal benötigte
Gesamtleistung ist. Zum Erreichen der maximal benötigten
Gesamtleistung müssen somit beide Motoren beitragen. Da
die maximal benötigte Gesamtleistung im Normalfall aber
nur selten benötigt wird, können die Motoren auf
eine kleinere Leistung optimiert ausgelegt werden und hierdurch
der Wirkungsgrad der beiden Motoren verbessert und deren Platzbedarf
und Gewicht verringert werden.
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Wenn
beide Motoren derart ausgelegt sind, dass durch sie bis zur maximalen
Drehzahl der Vortriebseinheit Drehmoment an die Antriebswelle abgebbar
ist, können sie besonders flexibel zur momentenstoßfreien
Einstellung gewünschter optimaler Betriebspunkte der Antriebseinrichtung über
den gesamten Drehzahlbereich der Vortriebseinheit genutzt werden.
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Eine
besonders schnelle und kostengünstige Herstellung der Antriebseinrichtung
ist dadurch möglich, dass die Antriebseinrichtung aus einer
Kombination eines ersten Motors fester Nennleistung mit einem von
mehreren zweiten Motoren unterschiedlicher Nennleistung besteht.
Da der erste Motor im Vergleich zu dem zweiten Motor aufgrund seiner
aufwendigeren Bauweise und der besonders hohen Anforderungen auch
entsprechend aufwendig und zeitintensiv in der Auslegung, Herstellung
und im Tests ist, wird eine Antriebseinrichtung bevorzugt stets
unter Rückgriff auf einen ersten Motor eines bereits entwickelten
und getesteten Motortyps fester Leistung hergestellt, dem dann zur
Erzielung der benötigten Gesamtleistung einer von mehreren
zur Verfügung stehenden zweiten Motoren unterschiedlicher
Leistung zur Seite gestellt wird.
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Ein
auf diesem Konzept beruhendes Antriebseinrichtungs-System für
Schiffs-Antriebseinrichtungen unterschiedlicher Nennleistung zeichnet sich
durch einen standardisierten ersten Motor mit einer fest vorgegebenen
Nennleistung und mehrere standardisierte zweiten Motoren mit jeweils
unterschiedlicher Nennleistung aus, wobei zur Erzielung unterschiedlicher
Nennleistungen der Schiffs-Antriebseinrichtungen der erste Motor
und die zweiten Motoren derart ausgebildet und betreibbar sind,
dass der erste Motor mit jedem der zweiten Motoren zum Antrieb der
Antriebswelle kombinierbar ist.
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Zur
Herstellung einer Schiffs-Antriebseinrichtung kann diese dann aus
dem standardisierten ersten Motor und einem der standardisierten
zweiten Motoren derart gebildet werden, dass die Summe der Nennleistungen
der beiden Motoren eine gewünschte Nennleistung der Schiffs-Antriebseinrichtung
ergibt.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden
im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren
näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für
ein Schiff, insbesondere ein U-Boot,
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2 einen
Teilschnitt einer prinzipiellen Ausführungsform einer besonders
vorteilhafte Ausgestaltung des ersten Motors von 1,
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3 eine
Prinzipdarstellung einer besonders vorteilhaften Lageranordnung
in den Motoren der Antriebseinrichtung von 1,
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4 eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung.
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Eine
in 1 in prinzipieller Darstellung gezeigte Antriebseinrichtung 1 ist
im Heck eines U-Bootes, von dem nur die heckseitige Außenhülle 2 des Schiffsrumpfes
teilweise dargestellt ist, angeordnet. In entsprechender Weise könnte
eine derartige Antriebseinrichtung natürlich auch im Heck
eines Überwasserschiffes angeordnet sein. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst
eine Antriebswelle 3 zum Antrieb eines Propellers 4 als
Vortriebseinheit für das U-Boot und einen ersten elektrischen
Motor 5 und einen zweiten elektrischen Motor 6 zum
Antrieb der Antriebswelle 3. Die beiden Motoren 5, 6 sind
hintereinander auf der Antriebswelle 3 angeordnet, d. h.
in Bezug auf die Antriebswelle in einer Hintereinanderanordnung
mit ihren nicht näher dargestellten Läufern drehfest
mit der Antriebswelle 3 verbunden. Der Motor 6 ist
dabei räumlich zwischen dem Propeller 4 und dem
ersten Motor 5 auf der Antriebswelle 3 angeordnet.
Das Verhältnis der Nennleistung des ersten Motors 5 zu
der Nennleistung des zweiten Motors 6 beträgt
zwischen 1:3 und 3:1. Beispielsweise beträgt die Nennleistung
beider Motoren jeweils 3 MW, so dass sich eine Gesamtnennleistung
der Antriebseinrichtung 1 von 6 MW ergibt.
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Bevorzugt
ist der erste Motor 5 als ein Synchronmotor mit einem permanenterregten
Läufer und der zweite Motor 6 als ein Asynchronmotor
ausgebildet. Der erste Motor 5 umfasst hierbei, wie im
Detail in 2 dargestellt, einen glockenförmigen
Läufer 21, auf dem Permanentmagnete 22 angeordnet
sind und der drehfest mit der Antriebswelle 3 verbunden ist,
einen Ständer 23 mit einer Ständerwicklung 24 und
einem Motorgehäuse 25, in dem der Läufer 21 und
der Ständer 23 angeordnet sind. In einem Raum 26 zwischen
der Antriebswelle 3, dem Läufer 21 und dem
Motorgehäuse 25 sind mit Hilfe eines nicht näher
dargestellten Haltegerüstes Stromrichtermodule 27 zur
Speisung der Ständerwicklung 24 des elektrischen
Motors 5 angeordnet. Über eine Öffnung 28 in dem
Motorgehäuse 25 ist ein Austausch der Stromrichtermodule 27 möglich.
Durch die Unterbringung der Stromrichtermodule 27 innerhalb
des glockenförmigen Läufers 21 wird eine
besonders wirksame Abschirmung der Energieabstrahlung akustischer
und elektrischer Art nach außen erreicht. Der Motor 5 eignet
sich deshalb besonders vorteilhaft zum Antrieb der Antriebswelle 3 bei
Schleichfahrt des U-Bootes.
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Zur
Trennung des ersten Motors 5 von dem zweiten Motor 6 bei
Ausfall des ersten Motors 5 ist in der Antriebswelle 3 zwischen
dem ersten Motor 5 und dem zweiten Motor 6 eine
Schaltkupplung 7 angeordnet.
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Die
beiden Motoren 5, 6 sind auf einem gemeinsamen
Fundament 8 befestigt. Das Fundament 8 ist wiederum über
elastische Elemente 9 mit der Hülle 2 des
U-Bootes verbunden. Mittels der elastischen Elemente 9 werden
Schockeinwirkungen von der Schiffshülle 2 auf
die Motoren 5, 6 verringert und umgekehrt eine
Körperschallübertragung von den Motoren 5, 6 auf
die Hülle 2 vermieden. Zum Ausgleich von Bewegungen
der Antriebs motoren 5, 6 gegenüber dem
mittels des Lagers 10 in Bezug auf die Hülle 2 fixierten
und mit dem Propeller 4 verbundenen Teil der Antriebswelle 3 ist
in der Antriebswelle 3 zwischen dem zweiten Motor 6 und
dem Propeller 4 eine elastische Kupplung angeordnet.
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Bei
einer derartigen gemeinsamen starren Befestigung der beiden Motoren 5, 6 auf
dem Fundament 8 ist es – wie in 3 gezeigt – ausreichend, wenn
die Antriebswelle 3 nur mittels insgesamt dreier Lager 11, 12, 13 in
den beiden Motoren 5, 6 gelagert ist. Die Antriebswelle 3 ist
hierbei mittels nur eines einzigen, auf der Abtriebseite des zweiten
Motors 6 angeordneten Lagers 11 in dem zweiten
Motor 6 gelagert und mit jeweils einem auf der Abtriebsseite
und der Antriebsseite des ersten Motors 5 angeordneten Lagers 12 bzw. 13 in
dem ersten Motor 5 gelagert. Das abtriebseitige Lager 12 des
ersten Motors 5 trägt somit auch einen Teil des
Gewichts der Antriebswelle 3 im Bereich des zweiten Motors 6.
Insgesamt kann hierdurch jedoch auf ein Lager auf der Antriebsseite des
zweiten Motors 6 verzichtet werden.
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Alternativ
können die beiden Motoren 5, 6 statt
auf einem gemeinsamen Fundament 8 auch jeweils separat über
elastische Elemente 9 mit der Hülle 2 verbunden
sein. In diesem Fall ist auch die Kupplung 7 als eine elastische
Kupplung auszuführen.
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Die
beiden Motoren 5, 6 treiben je nach Anforderung,
z. B. der Propellerdrehzahl, einzeln oder im Verbund die Antriebswelle 3 an.
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Der
erste Motor 5 treibt den Propeller 4 in einem
unteren Geschwindigkeitsbereich des U-Bootes (insbesondere bei Schleichfahrt)
und der zweite Motor 6 im Verbund mit dem ersten Motor 5 den
Propeller 4 in einem höheren Geschwindigkeitsbereich
(insbesondere bei Schnellfahrt) bis hin zur Höchstgeschwindigkeit
des U-Bootes an.
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In
dem unteren Geschwindigkeitsbereich übernimmt der erste
Motor 5 die Drehzahlführung der Antriebswelle 3 und
in dem höheren Geschwindigkeitsbereich der zweite Motor 6 die
Drehzahlführung der Antriebswelle 3, wobei im
Verbundbetrieb der beiden Motoren 5, 6 der zweite
Motor 6 die Drehzahlführung der Antriebswelle 3 übernimmt
und der erste Motor 5 in seiner Drehzahl von der Antriebswelle 3 bzw.
von dem zweiten Motor 6 geführt wird und bestimmt
durch die Sollwertvorgabe ein derartiges Drehmoment an die Antriebswelle 3 abgibt,
dass sich die von den beiden Motoren 5, 6 jeweils
abgegebenen Drehmomente in der Antriebswelle 3 summieren.
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Jeder
der Motoren 5, 6 ist dabei auf eine maximale Leistung
ausgelegt, die kleiner als die für den Vortrieb des U-Bootes
maximal benötigte Gesamtleistung ist.
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Beide
Motoren 5, 6 sind aber derart ausgelegt, dass
durch sie bis zur maximalen Drehzahl des Propellers 4 Drehmoment
an die Antriebswelle 3 abgebbar ist.
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Wie
vereinfacht in 4 dargestellt, werden die Motoren 5, 6 von
einer übergeordneten Steuereinrichtung 30 hinsichtlich
ihrer jeweiligen Leistungsabgabe PE1 bzw.
PE2 an den Propeller 4 in Abhängigkeit
von einem vorgebbaren Sollwert S, z. B. einem Sollwert für
die Drehzahl des Propellers 4 oder für die Schiffsgeschwindigkeit,
und einer vorgebbaren Betriebsart B derart gesteuert, dass durch
die Summe dieser Leistungsabgaben eine von dem Sollwert S abhängige
Gesamtleistung PS an den Propeller 4 abgeben
wird und dabei die Aufteilung dieser Gesamtleistungsabgabe auf die
Leistungsabgaben PE1 bzw. PE2 der
Motoren 5, 6, d. h. die Höhe der von
den beiden Motoren 5, 6 jeweils abzugebenden Teilleistungen
PE1 bzw. PE2 zur
Erzielung der Gesamtleistung PS = PE1 + PE2, in Abhängigkeit
von dem Sollwert S und der vorgebbaren Betriebsart B erfolgt.
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Die übergeordnete
Steuereinrichtung 30 empfängt den Sollwert S von
einem Sollwertgeber 31, beispielsweise einem Fahrhebel
im Leitstand oder von einem Autopilotsystem, und die Be triebsart B
von einem Betriebsartengeber 32, z. B. einem Betriebsartenwahlschalter,
der im Leitstand des U-Bootes angeordnet ist.
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Zur
Steuerung der Leistungsabgaben PE1, PE2 der Motoren 5, 6 in
Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert S und einer
vorgegebenen Betriebsart B übergibt die übergeordnete
Steuereinrichtung 30 Sollwerte SE1,
SE2 (z. B. Sollwerte für die Drehzahl
oder das Drehmoment) an Antriebssteuerungen 35, 36,
die die jeweilige Leistungsabgabe PE1 bzw.
PE2 der Motoren 5 bzw. 6 steuern.
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Über
die Sollwerte SE1, SE2 steuert
die übergeordnete Steuereinrichtung 30 die Gesamtleistungsabgabe
und die Aufteilung der abzugebenden Gesamtleistung auf die Motoren 5, 6 und
stellt automatisch für die vorgegebene Betriebsart B optimale Betriebspunkte
ein.
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Die
vorgebbare Betriebart B kann eine Betriebsart sein, in der die Geräuschemissionen
(d. h. Körperschall und Luftschallemissionen) und/oder
die elektromagnetischen Emissionen und/oder die Wärmeemissionen
der Antriebseinrichtung 1, vorzugsweise einschließlich
von Verbrennungskraftmaschinen für die Erzeugung der elektrischen
Energie für die beiden Motoren 5, 6,
minimal sind. Die vorgebbare Betriebsart B kann auch eine Betriebsart
sein, in der der Gesamtverbrauch an elektrischer Energie der beiden
Motoren 5, 6 minimal ist. Die vorgebbare Betriebsart
B kann weiterhin eine Betriebsart sein, in der die Beschleunigung
des U-Bootes maximal ist. Die vorgebbare Betriebsart B kann auch
eine Betriebsart sein, in der der Gesamttreibstoffverbrauch von
Verbrennungskraftmaschinen für die Erzeugung der elektrischen
Energie für die Motoren 5, 6, minimal
ist.
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Für
die Steuerung der Gesamtleistungsabgabe PS und
der Aufteilung der Gesamtleistungsabgabe PS auf
die einzelnen Motoren 5, 6 können in
der übergeordneten Steuereinrichtung 30 Kennlinien und/oder
Kenndaten abgespeichert, die den Zusam menhang zwischen dem Sollwert
S, z. B. der Propellerdrehzahl oder der Schiffsgeschwindigkeit,
der jeweiligen Leistungsabgabe und von die jeweilige Betriebsart
charakterisierenden Betriebsparametern wie z. B. dem elektrischen
Energieverbrauch, dem Treibstoffverbrauch, den Geräuschemissionen,
den Wärmeemissionen, Wärmeverluste, beschreiben. Weiterhin
beschreiben die Kennlinien die maximal mögliche Leistungsabgabe.
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Die
vorstehend beschriebenen Zusammenhänge zum Einzel- und
Verbundantrieb der beiden Elektromotoren, zu Steuerung der Leistungsabgaben der
beiden Motoren in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Sollwert
und einer vorgebbaren Betriebsart, der verschiedenen möglichen
Betriebsarten, sowie der Antriebsaufteilung und der Drehzahlführung in
unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen sind dabei grundsätzlich
auf jede Kombination zweier Motoren zum Antrieb einer Vortriebseinheit
anwendbar, d. h. auch bei einer Kombination, bei der beim ersten Motor
keine Stromrichter im Motorgehäuse angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1233904
B1 [0001, 0002]
- - EP 0194433 B1 [0003]