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Die
Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb für ein Wasserfahrzeug,
das zumindest einen Schiffsschraube umfasst, mit der eine Antriebskraft
für das Wasserfahrzeug erzeugbar ist. Der Antrieb der Schiffsschraube
erfolgt über einen Elektromotor, dessen Rotor über
eine Welle direkt mit der zumindest einen Schiffsschraube mechanisch
gekoppelt ist, so dass durch eine Drehung des Rotors die zumindest eine
Schiffsschraube in eine entsprechende Drehbewegung versetzbar ist.
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Unter
einer direkten Verbindung des Elektromotors mit der Schiffsschraube,
die auch als Propeller bezeichnet wird, ist im Rahmen der vorliegenden Beschreibung
eine getriebelose Antriebstechnik zu verstehen. Die Änderung
der Drehzahl der Schiffsschraube wird alleine durch die Veränderung
der Motordrehzahl bewirkt. Eine derartige Realisierung weist den
Vorteil auf, dass ein Getriebe zwischen Motor und Schiffsschraube
nicht notwendig ist und die erforderlichen Antriebsmotoren für
die Schiffsschraube nicht immer mit voller Drehzahl laufen müssen, wenn
diese an der Schiffsschraube nicht benötigt wird. Zur Realisierung
derartiger Schiffsantriebe sind effiziente und leistungsfähige
Elektromotoren mit hoher Leistungsdichte notwendig. Dabei ist zu
berücksichtigen, dass die hohe Leistungsdichte des Antriebsmotors
nicht durch einen schlechteren Wirkungsgrad oder eine geringere
Haltbarkeit erkauft wird.
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Aus
der Veröffentlichung „Moderne elektrische
Schiffsantriebe" von H. Mrugowsky, 10. Symposium Maritime
Elektronik, Rostock, 2001, Tagungsband Arbeitskreis Energie- und
Steuerungstechnik, Seiten 63 bis 66, ist ein Schiffsantrieb
der oben beschriebenen Art bekannt. Der Schiffsantrieb ist als Gondel-
oder POD-Antrieb ausgebildet. Ein derartiger Gondel- oder POD-Antrieb
weist verbesserte Manövriereigenschaften für große
Seeschiffe auf. Hierbei ist der Elektromotor zum Antreiben der Schiffsschraube
in einer drehbar unter dem Heck des Schiffes angeordneten Gondel
untergebracht, wobei der Elektromotor überflexible Zuleitungen
oder Schleifringe gespeist wird. Zur Verbesserung des Wirkungsgrads
bei geringerer Kavitation und Geräuschbildung wird in der
Veröffentlichung vorgeschlagen, zwei hintereinander angeordnete
und bezüglich der Drallwirkung gegenläufig arbeitende
Propeller an der Gondel vorzusehen. In einer Variante treibt ein
in der Gondel untergebrachter permanenterregter Synchronmotor die
zwei Schiffsschrauben mit gegenläufiger Steigung an. In
einer anderen Variante wird zur optimalen Auslegung der hintereinander
liegenden Schiffsschrauben vorgeschlagen, in der Gondel eine Maschinenkaskade
aus einer Asynchron- und einer drehbar gelagerten Synchronmaschine
vorzusehen. Der Rotor des Asynchronmotors ist dabei fest mit der hinteren
Schiffsschraube und dem Anker der Synchronmaschine, der das Polsystem
tragende Rotor der Synchronmaschine dagegen mit der vorderen Schiffsschraube
verbunden. Dies ist schematisch in Bild 3 der Veröffentlichung
dargestellt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schiffsantrieb
anzugeben, bei dem Elektromotoren mit großer Leistungsdichte
eingesetzt werden können, welche einen hohen Wirkungsgrad und
eine hohe Haltbarkeit aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen Schiffsantrieb mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
wiedergegeben.
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Ein
erfindungsgemäßer Schiffsantrieb für
ein Wasserfahrzeug umfasst zumindest eine Schiffsschraube, mit der
eine Antriebskraft für das Wasserfahrzeug erzeugbar ist.
Der Schiffsantrieb umfasst weiter einen Elektromotor, dessen Rotor über
eine Welle direkt mit der zumindest einen Schiffsschraube mechanisch
gekoppelt ist, so dass durch eine Drehung des Rotors die zumindest
eine Schiffsschraube in eine entsprechende Drehbewegung versetzbar
ist. Der Schiffsantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass zur Kühlung
des Rotors des Elektromotors ein in der Welle angeordneter Thermosiphon
vorgesehen ist, wobei die Schiffsschraube als Wärmesenke
für ein Arbeitsmedium des Thermosiphon dient.
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Die
Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass bei Elektromotoren
eine Abkühlung des Rotors zu einer Erhöhung des
Wirkungsgrads führt. Bei dem erfindungsgemäßen
Schiffsantrieb wird die Kühlung des Elektromotors durch
einen Thermosiphon in der Rotorwelle bewirkt. Durch die Kühlung der
Welle wird auch der Rotor des Elektromotors gekühlt, wodurch
sich die erwünschte Wirkungsgraderhöhung des Antriebs
ergibt. Die von dem Rotor abgeführte Wärme wird über
den Thermosiphon an die im Wasser gelegene Schiffsschraube abgegeben,
so dass die Schiffsschraube als Kondensator dient bzw. ausgelegt
ist.
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Die
zur Kühlung des Elektromotors notwendigen Komponenten sind
wartungsfrei und immer dort einsetzbar, wo bei einem Schiffsantrieb
ein Elektromotor direkt mit einer Schiffsschraube bzw. einem Propeller
verbunden ist. Dies ist in der Regel bei den eingangs bereits erwähnten
POD-Antriebskonzepten, U-Boot-Antrieben usw. der Fall. Aufgrund
der in ihrem Kühlmedium angeordneten Schiffsschraube ergibt
sich eine hervorragende Wärmeabfuhr. Darüber hinaus
ergibt sich der Vorteil einer reduzierten Wicklungstemperatur, so
dass für die Wicklungen auch kostengünstigere
Gießharze mit einer geringeren Temperaturklasse eingesetzt
werden können. Hierdurch können die Kosten des
Schiffsantriebs verringert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Ausbildung des Thermosiphons
in der Welle eine sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmung vorgesehen,
in welcher das Arbeitsmedium aufgrund einer Änderung des
Aggregatzustands zwischen flüssig und gasförmig
zirkulieren kann. Es ist hierbei zweckmäßig, wenn
sich die Ausnehmung über die gesamte Breite des Rotors
des Elektromotors erstreckt, damit ein möglichst guter
Wärmeeintrag in das Arbeitsmedium in dem Thermosiphon erfolgen kann.
Darüber hinaus ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Ausnehmung
im Bereich von Lagerstellen des Elektromotors ausgebildet ist. Zusätzlich
zur Abkühlung des Rotors werden auch Lagertemperaturen an
den Lagerstellen des Antriebsstrangs vergleichmäßigt
und verringert, wodurch sich die Lebensdauer dieser hochbelasteten
Verschleißteile erhöht.
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In
einer Ausgestaltung weist die Welle einen Zentralabschnitt und zumindest
einen Endabschnitt auf, der mit dem Zentralabschnitt fest verbunden
ist und an welchem die zumindest eine Schiffsschraube befestigt
ist, wobei die Ausnehmung in dem Zentralabschnitt zylindrisch und
die Ausnehmung in dem zumindest einen Endabschnitt konisch ausgebildet
ist. Durch diese Ausgestaltung wird die Zirkulation des im Betrieb
des Schiffsantriebs verschiedene Aggregatzustände aufweisenden
Arbeitsmediums sichergestellt. Die Zirkulation des Arbeitsmediums
in der Ausnehmung wird im Gegensatz zu herkömmlichen Thermosiphons
nicht durch Kapillarkräfte, sondern durch Rotationskräfte
ermöglicht. Hierzu ist die konische Gestalt der Ausnehmung
in dem zumindest einen Endabschnitt der Welle notwendig, um kondensiertes
Arbeitsmedium zurück in Richtung des Rotors des Elektromotors
zu pressen.
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Eine
konkrete Ausgestaltung sieht vor, dass der Elektromotor und zumindest
ein Teil eines Zentralabschnitts der Welle fluiddicht in einem Gehäuseteil,
insbesondere einer Gehäusegondel, angeordnet sind, wobei
der zumindest eine Endabschnitt außerhalb des Gehäuseteils
ausgebildet ist. Es versteht sich, dass in dem Bereich, in dem die
Welle das Gehäuseteil durchtritt, entsprechende Dichtmittel
vorgesehen sind, um das Eindringen von Wasser in das Innere des
Gehäuseteils, in dem elektrische Komponenten vorgesehen
sind, zu verhindern.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist in der konischen Ausnehmung des zumindest
einen Endabschnitts eine Vorrichtung mit sich von einer Zentralnabe
radial erstreckenden Speichen vorgesehen, um die Bildung eines Kondensatfilms
des Arbeitsmediums an der konischen Wandung des Endabschnitts zu
verbes sern. Die Vorrichtung ist bevorzugt in der konischen Ausnehmung
angeordnet und bezweckt eine verbesserte Zirkulation des Arbeitsmediums
in dem Thermosiphon.
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Es
ist weiterhin zweckmäßig, wenn der Durchmesser
der Ausnehmung, insbesondere in dem Zentralabschnitt, im Verhältnis
zu dem Durchmesser der Welle derart ist, dass mindestens ein vorgegebenes
Drehmoment an die zumindest eine Schiffsschraube übertragen
werden kann. Durch das Vorsehen einer Ausnehmung in der Welle wird
das von dem Elektromotor auf das Flügelrad übertragbare
Drehmoment verringert. Bei der konstruktiven Ausgestaltung des Thermosiphons
ist deshalb darauf zu achten, dass ein mindestens notwendiges Drehmoment
von der Welle noch an die zumindest eine Schiffsschraube übertragen
werden kann. Gegebenenfalls kann das Vorsehen des Thermosiphons
in der Welle dazu führen, dass der Durchmesser der Welle
erhöht werden muss, um notwendige Betriebsparameter des
Schiffsantriebs erfüllen zu können.
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Es
hat sich ferner gezeigt, dass die Effizienz des Thermosiphons dann
besonders hoch ist, wenn die Wandung der Ausnehmung rau ist. Dies
bedeutet, es ist insbesondere beim Einbringen der Ausnehmungen in
den Zentral- und den zumindest einen Endabschnitt der Welle nicht
notwendig, die Wandungen in besonderer Weise nachzuarbeiten. Vielmehr hat
sich gezeigt, dass die Effizienz des Thermosiphons dann am höchsten
ist, wenn nach dem Einbringen der Ausnehmung keine weiteren Bearbeitungsschritte
der Ausnehmung erfolgen. Hierdurch lassen sich neben einer maximalen
Erhöhung des Wirkungsgrades die Kosten für die
Herstellung des Thermosiphons gering halten.
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Es
ist weiterhin zweckmäßig, wenn das Arbeitsmedium
in die Ausnehmung unter Vakuum eingebracht und durch Vorsehen von
Dichtmitteln dauerhaft verlustfrei in der Ausnehmung angeordnet
ist. Als Arbeitsmedium ist ein Kältemittel, insbesondere Wasser,
FC72, R124a, R600a, Isobutan usw., mit einer Verdampfungstemperatur
von weniger als 100°C vorgesehen. Prinzi piell eignet sich
als Arbeitsmedium jedes Kältemittel, das eine Verdampfungstemperatur
aufweist, welche geringer ist als die von dem Rotor des Elektromotors
erzeugte Wärme.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist der Elektromotor in einer Gondel angeordnet,
wobei die Gondel mit einem Rumpf des Wasserfahrzeugs mechanisch,
und insbesondere gegenüber dem Rumpf verdrehbar, verbunden
ist. Hierdurch lässt sich eine wesentlich verbesserte Manövriereigenschaft
für große Seeschiffe erzielen.
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Um
einen weiter verbesserten Wirkungsgrad bei geringerer Gravitation
und Geräuschbildung zu erzielen, ist an den zwei gegenüberliegenden
Enden der Welle jeweils einer der Endabschnitte vorgesehen, an denen
jeweils eine Schiffsschraube angeordnet ist. Hierbei ist es zweckmäßig,
wenn die beiden an der Welle angeordneten Schiffsschrauben derart ausgestaltet
sind, dass diese als bezüglich der Drallwirkung gegenläufig
arbeitende Propeller ausgebildet sind.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist
jeder der Schiffsschrauben ein Elektromotor zugeordnet, wobei die
Elektromotoren insbesondere auf eine gemeinsame Welle einwirken.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass in der gemeinsamen Welle
funktional voneinander getrennte Thermosiphons vorgesehen sind,
die jeweils einem der Elektromotoren zugeordnet sind. Weist der
Schiffsantrieb nur einen Elektromotor, jedoch zwei Schiffsschrauben
an gegenüberliegenden Enden der Welle auf, so kann ebenfalls
vorgesehen sein, dass in der gemeinsamen Welle funktional voneinander
getrennte Thermosiphons vorgesehen sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebs mit einem
Elektromotor, und
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2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebs, bei dem
zwei Elektromotoren zum Antrieb zweier Schiffsschrauben vorgesehen sind.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebs 1.
Der Schiffsantrieb 1 ist als sog. Gondel- oder POD-Antrieb
ausgebildet, bei dem ein mit einer Welle 7 verbundener
Elektromotor 6 im Inneren eines als Gondel ausgebildeten Gehäuseteils 3 angeordnet
ist. Der Elektromotor 6 kann auf prinzipiell beliebige
Art und Weise realisiert sein. Insbesondere kann der Elektromotor 6 als Asynchronmaschine,
als Synchronmaschine oder als Permanentmagnet erregte Maschine ausgebildet sein.
Die Gondel 3 ist über einen Gondelhals 5 mit dem
Rumpf eines Schiffes (nicht dargestellt) verbunden. Ein derartiger
Gondel- oder POD-Antrieb ermöglicht verbesserte Manövriereigenschaften,
insbesondere für große Schiffe.
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Die
mit einem Rotor des Elektromotors 6 mechanisch verbundene
Welle 7 tritt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
an den beiden gegenüberliegenden Enden der Gondel 3 durch
jeweilige Durchtrittsöffnungen 4a, 4b aus
der Gondel aus. An den Wellenstümpfen ist jeweils eine
Schiffsschraube 2 angeordnet, wobei diese bevorzugt als
bezüglich der Drallwirkung gegenläufig arbeitende
Propeller ausgebildet sind. Aufgrund der gegenüberliegend
angeordneten Schiffsschrauben 2 im Wasser 20 an
der Gondel 3 wird der Schiffsantrieb als Contrapod bezeichnet.
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Entgegen
der in 1 dargestellten Zeichnung könnte der
Schiffsantrieb in einer alternativen Ausgestaltung auch lediglich
mit einer einzigen Schiffsschraube 2 versehen sein, so
dass die Welle 7 nur an einer Stelle aus der Gehäusegondel 3 austritt.
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Zur
Erhöhung des Wirkungsgrades des Elektromotors 6 ist
in der Welle 7 ein Thermosiphon ausgebildet, um den Rotor
des Elektromotors 6 sowie Lagerstellen 12, 13 für
die Achse 7 zu kühlen. Hierzu verfügt
die Welle 7 über eine sich in Längsrichtung
erstreckende (d. h. symmetrisch zu einer Rotationsachse der Welle 7)
Ausnehmung 8. Die Ausnehmung 8 ist derart ausgestaltet,
dass diese in einem Zentralabschnitt 9 der Welle 7,
welche im Wesentlichen im Inneren der Gondel 3 verläuft,
zylindrisch ausgebildet ist und im Bereich jeweiliger Endabschnitte 10 eine konische
Gestalt aufweist. Dabei sind der Zentralabschnitt 9 und
die an den beiden gegenüberliegenden Enden der Welle 7 ausgebildeten
Endabschnitte 10 fest miteinander verbunden. Die in Seewasser 20 befindlichen
Schiffsschrauben 2 dienen als Kondensator für
ein im Inneren der Ausnehmung 8 angeordnetes Arbeitsmedium.
Um ein Zirkulieren des Arbeitsmediums aufgrund einer Änderung
seines Aggregatzustands zwischen flüssig und gasförmig
sicherstellen zu können, sind die Schiffsschrauben 2 jeweils mit
den Endabschnitten 10 der Welle verbunden.
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Der
Zentralabschnitt 9 sowie die Endabschnitte 10 der
Welle 7 sind derart miteinander verbunden, dass das in
die Ausnehmung 8 unter Vakuum eingebrachte Arbeitsmedium
dauerhaft verlustfrei in der Ausnehmung angeordnet ist. Als Arbeitsmedium
ist in der Ausnehmung 8 ein Kältemittel vorgesehen,
welches eine Verdampfungstemperatur von bevorzugt weniger als 100°C
aufweist. Als Kältemittel kann beispielsweise Wasser, R124a,
R600a, FC72, Isobutan und dergleichen, verwendet werden.
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Durch
das Vorsehen der Ausnehmung 8 in der Welle 7 mit
der beschriebenen Form in dem Zentralabschnitt 9 und den
Endabschnitten 10 sowie dem Einbringen des Kältemittels
in die Ausnehmung 8 ist ein in der Welle 7 angeordneter
Thermosiphon gebildet, bei dem die mit der Welle 7 verbundenen
Schiffsschrauben als Wärmesenke für das Kältemittel
des Thermosiphons dienen. Beim Betrieb des Elektromotors werden
in der Nähe des Rotors Temperaturen von ca. 150°C
bis 300°C erreicht, wodurch das in der Ausnehmung 8 vorgesehene
Kältemit tel zu verdampfen beginnt. Aufgrund der im Wesentlichen
waagerechten Lage der Welle 7 wird das verdampfte Kältemittel
in Richtung der Endabschnitte 10 der Welle 7 aufgrund
der Rotation der Welle 7 transportiert. Die Schiffsschrauben 2 sind
in Wasser, das beispielsweise 26 bis 27°C aufweist, angeordnet
und stellen damit einen Kondensator des Thermosiphons dar. Aufgrund
der geringeren Temperatur der Schiffsschrauben 2 sowie
der konischen Ausgestaltung der Ausnehmung 8 im Bereich
der Endabschnitte 10 kondensiert das verdampfte Arbeitsmittel
und wird aufgrund der rotierenden Welle 7 an die Wandung
der konischen Ausnehmung des Endabschnitts 10 gedrückt.
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Durch
die konische Gestalt der Ausnehmung 8 im Bereich der Endabschnitte 10 wird
das kondensierte Arbeitsmedium in Richtung des Zentralabschnitts 9 gedrückt,
bis es wiederum in den Bereich des heißen Elektromotors 6 gelangt
und dort von neuem verdampft wird. Das Arbeitsmedium zirkuliert aufgrund
seiner Änderung des Aggregatzustands somit zwischen flüssiger
und gasförmiger Form in der Ausnehmung 8 der Welle 7.
Hierdurch wird Abwärme von dem Elektromotor 6 abtransportiert
und über die Schiffsschrauben 2 in das Wasser 20 eingetragen. Die
Zirkulation des Arbeitsmediums des in der Welle 7 ausgebildeten
Thermosiphons basiert dabei im Gegensatz zu herkömmlichen
Thermosiphons nicht auf Kapillarkräften, sondern auf den
während des Betriebs auftretenden Rotationskräften
in der Welle 7.
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Im
Ergebnis wird hierdurch eine Kühlung des Rotors des Elektromotors 6 sowie
der Lagerstellen 12, 13 der Welle 7 im
Bereich des Elektromotors bewirkt. Hierdurch ergibt sich einerseits
eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Elektromotors 6.
Andererseits werden die Lagertemperaturen an den Lagerstellen 12, 13 des
Antriebsstrangs vergleichmäßigt und verringert,
wodurch die Lebensdauer dieser hochbelasteten Verschleißteile
erhöht wird.
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Durch
das Einbringen der Ausnehmung 8 in die Welle 7 ist
das maximal von der Welle 7 übertragbare Drehmoment
gegenüber einer Vollwelle verringert. Der Durchmesser der
Ausnehmung 8, insbesondere in dem Zentralabschnitt 9,
muss deshalb im Verhältnis zum Durchmesser der Welle 7 derart
bemessen sein, dass mindestens ein vorgegebenes Drehmoment an die
Schiffsschrauben 2 übertragen werden kann.
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Bei
der Herstellung der Ausnehmung 8 in der Welle ist es nicht
notwendig, die Oberfläche der Wandung der Ausnehmung nachzuarbeiten.
Es hat sich vielmehr herausgestellt, dass die Effizienz des Thermosiphons
umso größer ist, je rauer die Wandung der Ausnehmung
ist. Es ist jedoch zweckmäßig, gegebenenfalls
zur Herstellung der Ausnehmung 8 in diese eingebrachte
Schmierstoffe zu entfernen, da diesen den Aggregatszustand des Arbeitsmediums nachteilig
beeinflussen können.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt
sich die Ausnehmung 8 durchgängig zwischen den
Wellenstümpfen. In einer alternativen Ausgestaltung könnten
in der Welle 8 auch zwei funktional voneinander getrennte
Thermosiphons vorgesehen sein, indem in der Welle 7 zwei
Ausnehmungen 8 mit einem jeweiligen Zentralabschnitt 9 und
einem jeweiligen Endabschnitt 10 vorgesehen werden. Es
ist hierbei zweckmäßig, die räumliche Trennung
zwischen den beiden Ausnehmungen 8 in etwa mittig des Rotors 6 des
Elektromotors 6 vorzunehmen, so dass jeweils ein ausreichender
Wärmeeintrag in die Ausnehmungen zur Verdampfung des jeweiligen
Arbeitsmediums eingebracht werden kann.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebs. Dieser
unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten
Beispiel dadurch, dass in der Gondel 3 zwei Elektromotoren 6a, 6b vorgesehen sind,
die auf die gleiche Welle 7 einwirken. Die Welle 7 ist
an Lagerstellen 12a, 13a sowie 12b, 13b der Elektromotoren 6a, 6b gelagert
und tritt an gegenüberliegenden Durchtrittsöffnungen 4a, 4b aus.
Entsprechend dem Ausfüh rungsbeispiel in 1 ist
der Schiffsantrieb als Contrapod-Antrieb ausgebildet, bei dem an
den gegenüberliegenden Enden der Welle 7 und damit
deren Endabschnitte 10a, 10b zwei Schiffsschrauben 2a, 2b angeordnet
sind. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel aus 1 sind
in diesem Ausführungsbeispiel zwei Thermosiphons vorgesehen,
welche jeweils einem Elektromotor 6a, 6b zugeordnet
sind. Die Thermosiphons sind thermodynamisch voneinander getrennt
ausbildet. Jeder Thermosiphon weist somit jeweils eine Ausnehmung 8a bzw. 8b mit
jeweils einem Zentralabschnitt 9a bzw. 9b und
einem sich daran anschließenden Endabschnitt 10a bzw. 10b auf,
der eine konische Gestalt hat. Wie vorstehend beschrieben, sind
die Schiffsschrauben 2a, 2b mit der Welle 7 im
Bereich der Endabschnitte 10a, 10b verbunden.
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Die
in der Gehäusegondel 3 angeordneten Elektromotoren 6a, 6b können
beispielsweise eine Maschinenkaskade ausbilden, welche beispielsweise
eine Asynchronmaschine (Elektromotor 6a) und eine drehbar
gelagerte Synchronmaschine (Elektromotor 6b) umfassen.
Der Rotor des Asynchronmotors 6a kann hierbei fest mit
der Schiffsschraube 2a und dem Anker der Synchronmaschine,
der das Polsystem tragende Rotor der Synchronmaschine 6b mit
der Schiffsschraube 2b verbunden sein. Die Teilantriebe 6a, 6b sind
dabei sowohl elektrisch über die Kaskadenschaltung der
Wicklungen als auch über die Belastung der Schiffsschrauben
gekoppelt. Eine derartige Ausgestaltung ist in der Veröffentlichung „Moderne
elektrische Schiffsantriebe" von H. Mrugowsky, 10. Symposium
Maritime Elektronik, Rostock, 2001, Tagungsband Arbeitskreis Energie-
und Steuerungstechnik, Seiten 63 bis 66, beschrieben.
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Entgegen
der in 2 gezeigten Darstellung könnte ein erfindungsgemäßer
Schiffsantrieb mit zwei Elektromotoren 6a, 6b auch
mit einem einzigen Thermosiphon versehen sein. In diesem Fall erstreckt
sich die Ausnehmung zwischen den gegenüberliegenden Enden
der Welle 7 durchgängig.
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Das
vorgeschlagene Prinzip zur Erhöhung des Wirkungsgrades
des in einem Schiffsantrieb eingesetzten Elektromotors ist wartungsfrei
und immer dann anwendbar, wenn der Elektromotor direkt mit der Schiffsschraube
verbunden ist. Eine zu erwartende Effizienzsteigerung liegt im Bereich
von 1 bis 1,5%, wodurch bei großen Antrieben erhebliche
Kosten eingespart werden können. Durch die in ihrem Kühlmedium,
dem Wasser, liegende Schiffsschraube ergibt sich eine gute Wärmeabfuhr.
Zusätzlich werden zur besseren Abkühlung des Rotors
auch Lagertemperaturen an allen Lagerstellen des Propellerantriebsstrangs
vergleichmäßigt und verringert. Dies erhöht
die Lebensdauer dieser hochbelasteten Verschleißteile.
Darüber hinaus weist ein erfindungsgemäßer
Schiffsantrieb den Vorteil auf, dass eine reduzierte Wicklungstemperatur
erreicht wird, wodurch kostengünstigere Gießharze
für die Wicklungen verwendet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Moderne
elektrische Schiffsantriebe” von H. Mrugowsky, 10. Symposium
Maritime Elektronik, Rostock, 2001, Tagungsband Arbeitskreis Energie-
und Steuerungstechnik, Seiten 63 bis 66 [0003]
- - „Moderne elektrische Schiffsantriebe” von
H. Mrugowsky, 10. Symposium Maritime Elektronik, Rostock, 2001,
Tagungsband Arbeitskreis Energie- und Steuerungstechnik, Seiten
63 bis 66 [0034]