DE102013108161B4 - Method for operating a double-ended ferry - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Antrieb einer Doppelendfähre (1), wobei im Bereich von Bug (10) und Heck (11) jeweils mindestens ein Ruderpropeller (2a, 2b) vorgesehen ist, der von jeweils einer zugeordneten Antriebsanlage (3) angetrieben wird, die einen Verbrennungsmotor (30) und einen Elektromotor (32) umfasst und mit einer Steuerungseinrichtung (5) zur unabhängigen Steuerung der Antriebsanlagen (3) für die Ruderpropeller (2a, 2b), dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor jeder Antriebsanlage (3) unabhängig voneinander mittels der Steuerungseinrichtung (5) angesteuert werden, dergestalt, dass bei Streckenfahrt der Doppelendfähre (1) der in Fahrtrichtung voraus liegende Ruderpropeller mittels des Elektromotors (32) der zugeordneten Antriebsanlage (3) und der andere Ruderpropeller mittels des Verbrennungsmotors (30) der zugeordneten Antriebsanlage (3) angetrieben wird und bei Positionierbetrieb der Doppelendfähre (1) alle Ruderpropeller (2a, 2b) mittels der zugeordneten Elektromotoren (32) angetrieben werden.Method for driving a double-ended ferry (1), wherein in each case at least one rudder propeller (2a, 2b) is provided in the region of the bow (10) and the stern (11), which is driven by an associated drive system (3) which drives an internal combustion engine (3). 30) and an electric motor (32) and with a control device (5) for independent control of the drive systems (3) for the Rudderpropeller (2a, 2b), characterized in that the internal combustion engine and the electric motor of each drive system (3) independently by means of the control device (5) are controlled, such that when the double-ended ferry (1) moves, the rudder propeller ahead in the direction of travel by means of the electric motor (32) of the associated drive system (3) and the other rudder propeller by means of the internal combustion engine (30) of the associated drive system (30). 3) is driven and in positioning the Doppelendfähre (1) all Rudderpropeller (2a, 2b) by means of the zugeordne th electric motors (32) are driven.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb einer Doppelendfähre wobei im Bereich von Bug und Heck jeweils mindestens ein Ruderpropeller vorgesehen ist, der von jeweils einer zugeordneten Antriebsanlage angetrieben wird, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst und mit einer Steuerungseinrichtung zur unabhängigen Steuerung der Antriebsanlagen für die Ruderpropeller.The invention relates to a method for driving a Doppelendfähre wherein at least one rudder propeller is provided in the region of the bow and stern, which is driven by a respective associated drive system comprising an internal combustion engine and an electric motor and with a control device for independent control of the drive systems for the rudder propellers.

Doppelendfähren der eingangs genannten Art sind bekannt und werden beispielsweise als Autofähren auf Flüssen und Seen oder als seegehende Schiffe im küstennahen Bereich z.B. zu Inseln oder in Fjorden eingesetzt.Double-ended ferries of the type mentioned in the introduction are known and are used, for example, as car ferries on rivers and lakes or as sea-going vessels in the vicinity of the shore, e.g. used to islands or in fjords.

Doppelendfähren mit einer Anlagenleistung von maximal 1.200 kW werden überwiegend mit Ruderpropellern ausgestattet, die direkt von einem Dieselmotor, meist über eine Gelenkwelle, angetrieben werden. Erst bei größeren Leistungen werden gas- bzw. dieselelektrische Antriebssysteme eingesetzt, die allerdings auch deutlich höhere Kosten hinsichtlich der Installation bedingen.Double-ended ferries with a maximum system output of 1,200 kW are mainly equipped with rudder propellers, which are directly driven by a diesel engine, usually via a cardan shaft. Gas or diesel-electric drive systems are only used for larger outputs, but they also result in significantly higher installation costs.

Klassische Doppelendfähren werden mit zwei Ruderpropellern angetrieben, jeweils eine Anlage im Bug bzw. Heck mitschiffs angeordnet. Die Ruderpropeller werden bei Dienstgeschwindigkeit und Streckenfahrt üblicherweise mit deutlich unterschiedlicher Leistungsaufnahme betrieben. Die in Fahrtrichtung voraus liegende Anlage wird nur mit geringer Drehzahl und Leistung betrieben, während die andere, achtere Anlage zwischen 70 bis 85 % der insgesamt benötigten Antriebsleistung aufbringt. Diese unterschiedliche Leistungsabfrage einer Doppelendfähre ist dadurch bedingt, da sich ansonsten ungünstige Auswirkungen auf den Gesamtleistungsbedarf der Fähre ergeben. Diese resultieren im Wesentlichen aus zwei Effekten. Zum einen führt der beschleunigte Propellerstrahl der in Fahrtrichtung voraus liegenden Anlage zu einer Erhöhung des Widerstandes der Fähre aufgrund einer Erhöhung des Reibungswiderstandes durch die beschleunigte Umströmung des Rumpfes und einer Vergrößerung des Druckwiderstandes, der von der jeweiligen Einbausituation abhängt. Zum anderen führt die erhöhte Anströmgeschwindigkeit bei der anderen, achtern liegenden Anlage zu einem verminderten Schub/Leistungsverhältnis, so dass der Schiffsgütegrad abnimmt. Die insoweit notwendige geringe Leistungsaufnahme der in Fahrtrichtung voraus liegenden Ruderpropeller-Antriebsanlage hat einen ungünstigen Betriebszustand des Dieselmotors zur Folge, und zwar sowohl in Bezug auf den spezifischen Kraftstoffverbrauch als auch auf die Schadstoffemission. Ein solcher ungünstiger Teillastbetrieb mit nur 15 bis 30 % der Auslegeleistungen macht einen erheblichen Anteil der gesamten Betriebszeit aus, insbesondere, wenn die Zeit an der Pier für das Be- und Entladen mit berücksichtigt wird. Hierbei ist zu beachten, dass Fähren am Pier bei Be- und Entladen üblicherweise im Fährservice nicht festgemacht werden, weshalb das Schiff mit den Antriebsanlagen an der Pier gehalten werden muss und sich auch hierbei ein zumeist niedriger Schub- und damit Leistungsbedarf ergibt.Classic double-ended ferries are propelled by two rudder propellers, each with an arrangement arranged in the bow or stern of the ship. The Rudderpropeller be operated at service speed and route usually with significantly different power consumption. The plant lying ahead in the direction of travel is operated only at low speed and power, while the other, eighth plant applies between 70 to 85% of the total required drive power. This different performance query of a double-ended ferry is due to this, otherwise there are unfavorable effects on the total power requirements of the ferry. These result essentially from two effects. On the one hand, the accelerated propeller jet of the plant lying ahead in the direction of travel leads to an increase in the resistance of the ferry due to an increase in the frictional resistance due to the accelerated flow around the fuselage and an increase in the pressure resistance, which depends on the respective installation situation. On the other hand, the increased flow velocity at the other, aft lying plant to a reduced thrust / power ratio, so that the ship grade decreases. The extent necessary low power consumption in the direction of forward rudder propeller drive system has an unfavorable operating condition of the diesel engine result, both in terms of specific fuel consumption and on the pollutant emission. Such an unfavorable partial load operation with only 15 to 30% of the lay-out performances accounts for a considerable proportion of the total operating time, in particular if the time at the pier for loading and unloading is taken into account. It should be noted that ferries at the pier during loading and unloading are usually not fixed in the ferry service, which is why the ship with the propulsion systems at the pier must be kept and this also results in a mostly low thrust and thus power requirements.

Die DE 10 2008 037 114 A1 beschreibt ein Antriebssystem, bei welchem bei Streckenfahrt je nach Fahrtrichtung immer der hintere Propeller antreibt. Der der vorderen Anlage zugeordnete Dieselmotor treibt den dazugehörigen Elektromotor als Generator an, der wiederum dem hinteren Elektromotor die Leistung liefert. Die hintere Anlage, die das Schiff vortreibt, erzeugt die Leistung aus dem Kombinationsbetrieb des Dieselmotors und des Elektromotors. Eine Aufteilung der Vortriebsleistung vorne/hinten ist hiermit nicht möglich, zudem der konventionelle Propeller eine Vorzugsschubrichtung besitzt. Eine Abkehr von der Vorzugsschubrichtung bedeutet einen großen Wirkungsgradverlust.The DE 10 2008 037 114 A1 describes a drive system in which driving on the line, depending on the direction of travel always drives the rear propeller. The front engine associated diesel engine drives the associated electric motor as a generator, which in turn provides power to the rear electric motor. The rear system that propels the ship generates the power from the combined operation of the diesel engine and the electric motor. A division of the propulsion power front / rear is hereby not possible, also has the conventional propeller a preferred thrust direction. A departure from the preferred thrust direction means a large loss of efficiency.

Weiterhin beschreibt die JP H09- 58 580 A die Verwendung von Ruderpropellern zum Antrieb von Doppelendfähren.Furthermore, JP H09-58 580 A describes the use of rudder propellers for driving double-ended ferries.

Aus der DE 44 30 409 A1 und der DE 20 2004 020 606 U1 sind Fähren bekannt, bei denen der vordere Antrieb mit einer geringeren Leistung als der hintere betrieben wird. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Antrieb einer Doppelendfähre der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches sich durch einen besonders wirtschaftlichen und umweltschonenden Antrieb auszeichnet, der überdies sehr flexibel im Betrieb und mit hoher Redundanz ausgeführt ist.From the DE 44 30 409 A1 and the DE 20 2004 020 606 U1 Ferries are known in which the front drive is operated with a lower power than the rear. The object of the invention is therefore to propose a method for driving a double-ended ferry of the type mentioned, which is characterized by a particularly economical and environmentally friendly drive, which is also very flexible in operation and designed with high redundancy.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen.To achieve the object, the embodiment is provided with the features of claim 1 according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung schlägt vor, den Verbrennungsmotor und den Elektromotor jeder Antriebsanlage unabhängig voneinander mittels der Steuerungseinrichtung anzusteuern, dergestalt, dass bei Streckenfahrt der Doppelendfähre der in Fahrtrichtung voraus liegende Ruderpropeller mittels des Elektromotors der zugeordneten Antriebsanlage und der andere Ruderpropeller mittels des Verbrennungsmotors der zugeordneten Antriebsanlage angetrieben wird und bei Positionierbetrieb der Doppelendfähre alle Ruderpropeller mittels der zugeordneten Elektromotoren angetrieben werden.The invention proposes to drive the internal combustion engine and the electric motor of each drive system independently of each other by means of the control device, such that when driving the double-ended ferry ahead in the direction of travel rudder propeller is driven by the electric motor of the associated drive system and the other Rudderpropeller means of the internal combustion engine of the associated drive system and in positioning the Doppelendfähre all Rudderpropeller be driven by means of the associated electric motors.

Erfindungsgemäß umfasst jede den Ruderpropellern zugeordnete Antriebsanlage einen Verbrennungsmotor und zusätzlich einen Elektromotor, so dass ein Hybridantrieb gebildet wird, der für den Antrieb des zugeordneten Ruderpropellers vorgesehen ist, wobei der Verbrennungsmotor und der Elektromotor unabhängig voneinander mittels der Steuerungseinrichtung ansteuerbar sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei Streckenfahrt der Doppelendfähre den in Fahrtrichtung voraus liegenden Ruderpropeller mittels des Elektromotors der zugeordneten Antriebsanlage und den anderen Ruderpropeller mittels des Verbrennungsmotors der zugeordneten Antriebsanlage anzutreiben, wodurch sich besonders vorteilhafte Betriebszustände ergeben. In diesem Fall kann nämlich der in Fahrtrichtung voraus liegende, im Bugbereich angeordnete Ruderpropeller wie bisher mit nur geringer Leistungsaufnahme betrieben werden, die ohne Weiteres von einem entsprechend dimensionierten Elektromotor emissionsfrei zur Verfügung gestellt werden kann. Die Hauptantriebsleistung wird nach wie vor bei der achtern liegenden weiteren Antriebsanlage erzeugt, und zwar durch den dort in der Antriebsanlage vorhandenen Verbrennungsmotor, der im optimalen Leistungsbereich gefahren werden kann. According to the invention, each drive system associated with the rudder propellers comprises an internal combustion engine and additionally an electric motor, so that a hybrid drive is provided which is provided for driving the associated rudder propeller, wherein the internal combustion engine and the electric motor can be controlled independently of one another by means of the control device. According to the invention, it is provided that the control device is set up to drive the rudder propeller ahead in the direction of travel during travel of the double-ended ferry by means of the electric motor of the associated drive system and the other rudder propellers by means of the internal combustion engine of the associated drive system, resulting in particularly advantageous operating states. In this case, namely, in the direction of travel lying ahead, arranged in the bow area Rudder propeller can be operated as before with only low power consumption, which can be provided by a correspondingly dimensioned electric motor emission-free without further notice. The main drive power is still generated at the aft lying further drive system, by the existing there in the drive system internal combustion engine, which can be driven in the optimum power range.

Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, dass bei Positionierbetrieb der Doppelendfähre, etwa Liegezeit an der Pier zum Be- und Entladen alle Ruderpropeller mittels der zugeordneten Elektromotoren angetrieben werden, so dass während dieser Zeit der Dieselmotor beider Antriebsanlagen abgeschaltet, damit Treibstoff und Emissionen eingespart werden können und die geringe notwendige Antriebsleistung ausschließlich von den jeweiligen Elektromotoren der Antriebsanlagen bereitgestellt wird.In addition, it is provided that the control device is set up so that in positioning the Doppelendfähre about lying time at the pier for loading and unloading all Rudderpropeller be driven by means of the associated electric motors, so turned off during this time, the diesel engine both propulsion systems, thus fuel and emissions can be saved and the low required drive power is provided exclusively by the respective electric motors of the drive systems.

Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung an den beiden Antriebsanlagen vorgesehenen Elektromotoren werden hinsichtlich ihres Nennpunktes für eine deutlich geringere Drehzahl ausgelegt, können aber bei konstanter Leistung auch bis zur maximalen Drehzahl des Dieselmotors betrieben werden.The provided in the embodiment of the invention on the two drive systems electric motors are designed with respect to their nominal point for a much lower speed, but can be operated at constant power and up to the maximum speed of the diesel engine.

Nach einem Vorschlag der Erfindung weisen die Elektromotoren der Antriebsanlagen eine Nennleistung auf, die etwa 60 bis 70 % der Nennleistung des installieren Dieselmotors bzw. zwischen 35 bis 40 % der insgesamt pro Ruderpropeller installierten Leistung entspricht, wodurch der Elektromotor in der Lage ist, sowohl beim Positionierbetrieb als auch bei Streckenfahrt im Rahmen des Antriebs des in Fahrtrichtung voraus liegenden Ruderpropellers die benötigte Antriebsleistung aufzubringen.According to one proposal of the invention, the electric motors of the drive systems have a rated power corresponding to about 60 to 70% of the rated power of the installed diesel engine or between 35 to 40% of the total installed per rudder propeller power, whereby the electric motor is able to both in Positioning operation as well as driving in the course of the drive in the direction of travel upstream rudder propeller to apply the required drive power.

Diese Auslegung ergibt sich im Wesentlichen aus den Anforderungen an den Standschub, den üblichen Leistungsabstufungen der verfügbaren Verbrennungs-, insbesondere Dieselmotoren und der Intention, eine kleinere Baugröße des Verbrennungsmotors einsetzen zu können.This design results essentially from the requirements of the stall thrust, the usual power ratings of available combustion, especially diesel engines and the intention to be able to use a smaller size of the internal combustion engine.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Elektromotor direkt in die Wellenleitung des Verbrennungsmotors integriert, wobei alternativ auch möglich ist, den Elektromotor über eine eigene Antriebswelle den Ruderpropeller antreiben zu lassen oder über einen Riemenantrieb den Ruderpropeller anzutreiben.According to a proposal of the invention, the electric motor is integrated directly into the shaft line of the internal combustion engine, wherein alternatively it is also possible to drive the electric motor via its own drive shaft the rudder propeller or to drive the rudder propeller via a belt drive.

Mit der erfindungsgemäß möglichen Verwendung eines zusätzlichen Elektromotors pro Antriebsanlage der Ruderpropeller lässt sich der ausgeprägte Teillastbetrieb der in Fahrtrichtung voraus liegenden Antriebsanlage des zugeordneten Ruderpropellers vermeiden. Die Betriebsstundenzahl des Verbrennungsmotors sinkt erheblich und die Wartungsintervalle vergrößern sich. Der Verbrennungsmotor kann überdies zumeist eine Baugröße kleiner gewählt werden als im Stand der Technik.With the possible use according to the invention of an additional electric motor per drive system of the rudder propellers, the pronounced part-load operation of the drive system of the associated rudder propeller lying ahead in the direction of travel can be avoided. The number of operating hours of the internal combustion engine drops considerably and the maintenance intervals increase. In addition, the internal combustion engine can usually be chosen smaller than in the prior art.

Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass nach Ausfall eines Verbrennungsmotors innerhalb einer Antriebsanlage eine zusätzliche Redundanz gegeben ist, so dass kleinere Reparaturen oder Servicearbeiten nahezu ohne Einschränkungen des normalen Fährbetriebes möglich sind.In addition, there is the advantage that after failure of an internal combustion engine within a drive system additional redundancy is given, so that minor repairs or service work are possible with almost no restrictions of the normal ferry operation.

Weiterer Vorteil der erfindungsgemäß pro Antriebsanlage zusätzlich vorgesehenen Elektromotoren ist in der sehr guten Dosierbarkeit des Schubes für An- und Ablegemanöver zu sehen. Der Elektromotor hat im Gegensatz zum Verbrennungsmotor keine feste Leerlaufdrehzahl und kann mit frei wählbarer Drehzahl gefahren werden, so dass die sonst erforderliche verschleiß- und verbrauchsintensive Schlupfkupplung entfällt und der Schub sehr feinfühlig reguliert werden kann.Another advantage of the present invention per drive system additionally provided electric motors can be seen in the very good controllability of the thrust for arrival and Ablegemanöver. The electric motor has in contrast to the internal combustion engine no fixed idle speed and can be driven at a freely selectable speed, so that the otherwise required wear and consumption-intensive slip clutch is eliminated and the thrust can be very sensitively regulated.

Weiterhin ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass die Ruderpropeller gemeinsam vom Elektromotor und Verbrennungsmotor der zugeordneten Antriebseinrichtung angetrieben werden, so dass zum einen ein Boost-Mode realisiert werden kann, bei dem bei hohen Schubanforderungen der Dieselmotor mit dem Elektromotor gekoppelt gefahren werden kann, wodurch sich ein deutlich höheres verfügbares Moment, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen ergibt, was bei Extremmanövern und schwierigen Wetterverhältnissen von besonderem Vorteil ist.Furthermore, it is possible for the control device to be set up in such a way that the rudder propellers are driven jointly by the electric motor and internal combustion engine of the associated drive device so that, on the one hand, a boost mode can be realized in which the diesel engine is coupled to the electric motor during high thrust demands can be, resulting in a significantly higher available torque, especially at low speeds, which is particularly advantageous in extreme maneuvers and difficult weather conditions.

Außerdem ist es bei diesem kombinierten Antrieb mittels Verbrennungs- und Elektromotor möglich, den Verbrennungsmotor kleiner auslegen zu können, da die im Vergleich fehlende Antriebsleistung vom Elektromotor bereitgestellt werden kann. Dies bringt Kostenvorteile und ergibt eine zum reinen Verbrennungsmotorantrieb äquivalente Antriebsleistung pro Ruderpropeller. Auch dieser im Vergleich kleinere Verbrennungsmotor kann im optimalen Leistungsbereich gefahren werden.In addition, it is possible in this combined drive by means of combustion and electric motor to be able to design the internal combustion engine smaller, since the missing in comparison Drive power can be provided by the electric motor. This brings cost advantages and results in a pure combustion engine drive equivalent drive power per rudder propeller. Even this comparatively smaller internal combustion engine can be driven in the optimum power range.

Vergleicht man den Wirkungsgrad des Gesamtsystems mit einem dieselelektrischen Antriebskonzept, so ergeben sich erhebliche Vorteile für die erfindungsgemäße Auslegung. Diese resultieren im Wesentlichen aus deutlich geringeren Installationskosten sowie kleineren Umwandlungsverlusten.Comparing the efficiency of the overall system with a diesel-electric drive concept, there are considerable advantages for the inventive design. These result mainly from significantly lower installation costs and smaller conversion losses.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angetriebene Doppelendfähre kann zudem ausschließlich mit Elektromotoren der Antriebsanlagen betrieben werden, so dass im Falle einer entsprechenden Abgasnachbehandlung vorhandener Dieselgeneratoren sich auch ein emissionsarmer Betrieb in Umweltzonen mit strengen Auflagen realisieren lässt.A driven by the novel double-ended ferry can also be operated exclusively with electric motors of the drive systems, so that in the case of a corresponding exhaust aftertreatment existing diesel generators also low-emission operation in environmental zones can be implemented with strict conditions.

Die für den Betrieb der Elektromotoren innerhalb der Antriebsanlagen erforderliche elektrische Leistung kann beliebig bereitgestellt werden. Nach einem Vorschlag der Erfindung wird ein zusätzlicher Generator in das Bordnetz integriert bzw. ein größerer Generatorsatz verwendet. Alternativ kann der Dieselgenerator direkt den Frequenzumrichter speisen (Inselbetrieb) und es sind keine Anpassungen des Bordnetzes bzw. Powermanagements erforderlich. Das ist insbesondere deshalb möglich, weil die installierte zusätzliche Leistung sich weitgehend an der benötigen Propulsionsleistung orientiert und diese relativ genau bekannt ist, da sie sich aus der Dienstgeschwindigkeit für den Betrieb der Fahre ableiten lässt.The required for the operation of the electric motors within the drive systems electrical power can be provided arbitrarily. According to a proposal of the invention, an additional generator is integrated in the electrical system or a larger generator set is used. Alternatively, the diesel generator can directly feed the frequency converter (isolated operation) and no adjustments to the vehicle electrical system or power management are required. This is particularly possible because the installed additional power is largely based on the required Propulsionsleistung and this is relatively accurate known, since it can be derived from the service speed for the operation of the ferry.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgen anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:

  • 1 in stark vereinfachter Darstellung das Antriebskonzept einer Doppelendfähre gemäß der Erfindung;
  • 2 in schematisierter Darstellung die Antriebsanlagen der Doppelendfähre gemäß 1.
Further embodiments and details of the invention will be explained below with reference to an embodiment illustrative drawing. Show it:
  • 1 in a greatly simplified representation of the drive concept of a double-ended ferry according to the invention;
  • 2 in a schematic representation of the drive systems of the double-ended ferry according to 1 ,

Aus der 1 ist schematisch in der Aufsicht eine lediglich angedeutete Doppelendfähre 1 mit Schiffslängsachse LA und einem Bug 10 und einem Heck 11 an den beiden Schiffsenden dargestellt, wobei die Bezeichnung Bug und Heck bei derartigen Doppelendfähren 1 variabel ist, da diese im Wesentlichen symmetrischen Aufbau aufweisen und die Zuordnung von Bug und Heck sich im Wesentlichen aus der aktuell gewählten Fahrtrichtung ergeben.From the 1 is schematically in the supervision of a merely indicated double final ferry 1 with ship's longitudinal axis LA and a bow 10 and a tail 11 represented at the two ship ends, where the designation bow and stern in such double-ended ferries 1 is variable, since these have substantially symmetrical structure and the assignment of bow and stern essentially result from the currently selected direction of travel.

Charakteristisch für derartige Doppelendfähren ist es jedoch, dass sie üblicherweise im Bereich von Bug 10 und Heck 11 jeweils mittschiffs, d.h. auf der Längsachse LA einen Ruderpropeller aufweisen, der in der 1 lediglich schematisch mit 2a bzw. 2b dargestellt ist.Characteristic of such double-ended ferries, however, is that they are usually in the area of Bug 10 and rear 11 each amidships, ie on the longitudinal axis LA have a rudder propeller, in the 1 is shown only schematically with 2a or 2b.

Aus der 2 erkennt man, dass jeder Ruderpropeller 2a, 2b einer Antriebsanlage 3 zugeordnet ist, die einen Verbrennungsmotor 30, z.B. Dieselmotor mit Antriebswelle 31 sowie einen in die Antriebswelle 31 integrierten Elektromotor 32 aufweist, von dem sodann eine gemeinsame Antriebswelle 33 zum Antrieb des Ruderpropellers 2a bzw. 2b abgeht.From the 2 you realize that every rudder propeller 2a . 2 B a drive system 3 is assigned to an internal combustion engine 30 , eg diesel engine with drive shaft 31 and one in the drive shaft 31 integrated electric motor 32 from which then a common drive shaft 33 to drive the rudder propeller 2a respectively. 2 B going on.

Um die Elektromotoren 32 mit elektrischer Energie zu versorgen, ist ein Dieselgenerator 4 vorgesehen, ferner ist mit Bezugszeichen 5 eine Steuerungseinrichtung angedeutet, mittels derer sowohl die Elektromotoren 32 als auch die Verbrennungsmotoren 30 beider Antriebsanlagen 3 für den Antrieb der Ruderpropeller 2a, 2b steuerbar sind.To the electric motors 32 to supply with electrical energy, a diesel generator 4 is provided, also with reference numerals 5 a control device indicated by means of which both the electric motors 32 as well as the internal combustion engines 30 both drive systems 3 for propulsion of the rudder propellers 2a . 2 B are controllable.

Mittels der Steuerungseinrichtung 5 im Zusammenspiel mit den beiden Antriebsanlagen 3 für die Ruderpropeller 2a, 2b sind nun verschiedene Betriebsweisen der Doppelendfähre 1 realisierbar.By means of the control device 5 in interaction with the two drive systems 3 for the Rudderpropeller 2a . 2 B are now different modes of operation of the double-ended ferry 1 realizable.

Wenn die Doppelendfähre 1 sich in Positionierbetrieb befindet, d.h. beispielsweise an der Pier liegt, um ein Be- und Entladen im Fährbetrieb zu ermöglichen, benötigt die Doppelendfähre 1 lediglich geringe Antriebsleistung, um z.B. das Schiff gegen die Wirkung einer Strömung an der Pier zu halten.If the double-ended ferry 1 is in positioning mode, ie, for example, is located on the pier to allow loading and unloading in ferry mode, requires the double-ended ferry 1 only low drive power, for example, to keep the ship against the action of a flow at the pier.

In diesem Betriebszustand, der von der hier nicht dargestellten Brücke entsprechend vorgewählt wird, aktiviert die Steuerungseinrichtung 5 lediglich die Elektroantriebe 32 der Antriebsanlagen 3 für die Ruderpropeller 2a, 2b, wobei je nach Leistungsanforderung nur einer oder beide Ruderpropeller 2a, 2b in Betrieb sind und dementsprechend der zugeordnete Elektromotor 32 Antriebsleistung abgibt.In this operating state, which is preselected by the bridge, not shown here, activates the controller 5 only the electric drives 32 the drive systems 3 for the Rudderpropeller 2a . 2 B , depending on the power requirement, only one or both Rudderpropeller 2a . 2 B are in operation and accordingly the associated electric motor 32 Drive power outputs.

Auch während des An- und Ablegens der Doppelendfähre 1 wird der Antrieb der Ruderpropeller 2a, 2b über die Elektromotoren 32 bewirkt, da diese ohne spezifische Leerlaufdrehzahl frei und feinfühlig geregelt werden können und nur niedriger Schubbedarf vorliegt. Bei hohen Umweltkräften (Wind, Wellen, Strömung) kann zusätzlich der Verbrennungsmotor genutzt werden, wenn die Leistung der Elektromotoren 32 nicht ausreichen sollte.Also during the arrival and departure of the double-ended ferry 1 becomes the propulsion of the rudder propellers 2a . 2 B about the electric motors 32 causes, as these can be controlled freely and sensitively without specific idle speed and only low demand for thrust is present. In the case of high environmental forces (wind, waves, currents), the internal combustion engine can also be used if the power of the electric motors 32 should not be enough.

Geht die Doppelendfähre 1 in Streckenfahrt über, so bewegt sie sich je nach Fahrtrichtung entweder mit dem beispielhaft als Bug 10 bezeichneten Ende oder mit dem als Heck 11 bezeichneten Ende voraus, so dass entweder der Ruderpropeller 2a oder der Ruderpropeller 2b in Fahrtrichtung vorausliegt.Goes the double-ended ferry 1 in route trip, so it moves depending on the direction of travel either with the example as a bug 10 designated end or with the tail 11 designated end ahead, so that either the rudder propeller 2a or the rudder propeller 2 B ahead in the direction of travel.

Im Folgenden soll der Fall beschrieben werden, dass die Doppelendfähre 1 gemäß 1 mit dem Bug 10 voraus eine Streckenfahrt durchführt, d.h. der Ruderpropeller 2a liegt in Fahrtrichtung voraus, während der Ruderpropeller 2b achtern liegt.In the following, the case will be described that the double-ended ferry 1 according to 1 with the bug 10 ahead of a trip, ie the Rudderpropeller 2a is ahead in the direction of travel, while the Rudderpropeller 2 B aft lies.

In diesem Fahrzustand sorgt die Steuerungseinrichtung 5 dafür, dass die Antriebsanlage 3 des achtern liegenden Ruderpropellers 2b mittels des Verbrennungsmotors 30 betrieben wird und dabei eine zwischen 70 bis 85 % der insgesamt benötigten Antriebsleistung aufbringt, während die Antriebsanlage 3, die dem vorderen in Fahrtrichtung voraus liegenden Ruderpropeller 2a zugeordnet ist, ausschließlich mittels des Elektromotors 32 mit der entsprechenden niedrigen Leistungsabgabe gefahren wird, die für eine optimale Streckenfahrt nötig ist, während jedoch der Verbrennungsmotor 30 dieser Antriebsanlage 3 komplett abgeschaltet bleibt.In this driving condition, the controller provides 5 for that the drive system 3 of the aft propeller 2 B by means of the internal combustion engine 30 is operated while applying a 70-85% of the total required drive power, while the drive system 3 , the front of the front in the direction of travel rudder propeller 2a is assigned, only by means of the electric motor 32 is driven with the corresponding low power output, which is necessary for optimal route travel, but while the internal combustion engine 30 this drive system 3 completely switched off.

Fährt die Doppelendfähre 1 in entgegengesetzter Richtung, d.h. mit dem Heck 11 voraus, erfolgt die Ansteuerung der Antriebsanlagen 3 in exakt umgekehrtem Sinn, d.h. der dann in Fahrtrichtung voraus liegende Ruderpropeller 2b wird ausschließlich über den zugeordneten Elektromotor 32 angetrieben, während der dann achtern liegende Ruderpropeller 2a mittels des Verbrennungsmotors 30 angetrieben wird.Drives the double-ended ferry 1 in the opposite direction, ie with the rear 11 advance, the control of the drive systems takes place 3 in exactly the opposite direction, ie the rudder propeller ahead in the direction of travel 2 B is exclusively via the associated electric motor 32 driven, while the then aft rudder propeller 2a by means of the internal combustion engine 30 is driven.

Alternativ ist auch möglich, mittels der Steuerungseinrichtung 5 den achtern liegenden Ruderpropeller sowohl vom Verbrennungsmotor 30 als auch dem Elektromotor 32 der zugeordneten Antriebsanlage 3 antreiben zu lassen. In diesem Falle kann der Verbrennungsmotor in der Regel mindestens eine Leistungsstufe kleiner ausgelegt werden, als bei einem reinen Verbrennungsmotor in diesem Betriebszustand erforderlich, da die dann fehlende Antriebsleistung durch den Elektromotor aufgebracht und kompensiert wird. Dies bringt erhebliche Kostenvorteile mit sich.Alternatively, it is also possible by means of the control device 5 the aft propeller of both the internal combustion engine 30 as well as the electric motor 32 the assigned drive system 3 to let drive. In this case, the internal combustion engine usually at least one power stage can be designed smaller than required in a pure combustion engine in this operating condition, since the then missing drive power is applied and compensated by the electric motor. This brings significant cost benefits.

Selbstverständlich ist es auch bei besonders großer Leistungsanforderung möglich, einen oder beide Ruderpropeller 2a, 2b sowohl vom Verbrennungsmotor 30 als auch dem Elektromotor 32 der zugeordneten Antriebsanlage 3 antreiben zu lassen, so dass ein Boost-Betrieb für besonders hohe Leistungsanforderungen realisiert wird.Of course it is also possible with very high power requirement, one or both Rudderpropeller 2a . 2 B both from the internal combustion engine 30 as well as the electric motor 32 the assigned drive system 3 to drive, so that a boost operation is realized for particularly high power requirements.

Der wesentliche Vorteil der vorangehend beschriebenen Erfindung liegt darin, dass bei Streckenfahrt und in Positionierbetrieb mit entsprechend geringer Leistungsanforderung zumindest eines der Ruderpropeller 2a bzw. 2b, dessen Antrieb ausschließlich elektrisch bewirkt wird und nur derjenige Ruderpropeller, der eine hohe Leistungsanforderung aufweist, wird mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben.The essential advantage of the invention described above lies in the fact that at least one of the rudder propellers during route travel and in positioning operation with a correspondingly low power requirement 2a respectively. 2 B , whose drive is effected exclusively electrically and only that rudder propeller, which has a high power requirement, is driven by means of an internal combustion engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
DoppelendfähreDouble-ended
2a2a
RuderpropellerRudderpropeller
2b2 B
RuderpropellerRudderpropeller
33
Antriebsanlagepower plant
44
DieselgeneratorDiesel generator
55
Steuerungseinrichtungcontrol device
1010
Bugbow
1111
HeckRear
3030
Dieselmotordiesel engine
3131
Antriebswelledrive shaft
3232
Elektromotorelectric motor
3333
Antriebswelledrive shaft

Claims (6)

Verfahren zum Antrieb einer Doppelendfähre (1), wobei im Bereich von Bug (10) und Heck (11) jeweils mindestens ein Ruderpropeller (2a, 2b) vorgesehen ist, der von jeweils einer zugeordneten Antriebsanlage (3) angetrieben wird, die einen Verbrennungsmotor (30) und einen Elektromotor (32) umfasst und mit einer Steuerungseinrichtung (5) zur unabhängigen Steuerung der Antriebsanlagen (3) für die Ruderpropeller (2a, 2b), dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor und der Elektromotor jeder Antriebsanlage (3) unabhängig voneinander mittels der Steuerungseinrichtung (5) angesteuert werden, dergestalt, dass bei Streckenfahrt der Doppelendfähre (1) der in Fahrtrichtung voraus liegende Ruderpropeller mittels des Elektromotors (32) der zugeordneten Antriebsanlage (3) und der andere Ruderpropeller mittels des Verbrennungsmotors (30) der zugeordneten Antriebsanlage (3) angetrieben wird und bei Positionierbetrieb der Doppelendfähre (1) alle Ruderpropeller (2a, 2b) mittels der zugeordneten Elektromotoren (32) angetrieben werden.Method for driving a double-ended ferry (1), wherein in each case at least one rudder propeller (2a, 2b) is provided in the region of the bow (10) and the stern (11), which is driven by an associated drive system (3) which drives an internal combustion engine (3). 30) and an electric motor (32) and with a control device (5) for independent control of the drive systems (3) for the Rudderpropeller (2a, 2b), characterized in that the internal combustion engine and the electric motor of each drive system (3) independently by means of the control device (5) are controlled, such that when the double-ended ferry (1) moves, the rudder propeller ahead in the direction of travel by means of the electric motor (32) of the associated drive system (3) and the other rudder propeller by means of the internal combustion engine (30) of the associated drive system (30). 3) is driven and in positioning the Doppelendfähre (1) all Rudderpropeller (2a, 2b) by means of zugeordn eten electric motors (32) are driven. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (32) der Antriebsanlagen (3) 60-70% der Leistung der Verbrennungsmotoren (30) aufweisen.Method according to Claim 1 , characterized in that the electric motors (32) of the drive systems (3) have 60-70% of the power of the internal combustion engines (30). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Antriebsanlage (3) der jeweilige Elektromotor (32) in eine Antriebswelle (31) des jeweiligen Verbrennungsmotors (30) integriert ist.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that in each drive system (3) of the respective electric motor (32) in a drive shaft (31) of the respective internal combustion engine (30) is integrated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (32) über eine eigene Antriebswelle den Ruderpropeller (2a, 2b) antreibt. Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electric motor (32) drives the rudder propeller (2a, 2b) via its own drive shaft. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (32) über einen Riemenantrieb den Ruderpropeller (2a, 2b) antreibt.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electric motor (32) via a belt drive the rudder propeller (2a, 2b) drives. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) derart eingerichtet ist, die Ruderpropeller (2a, 2b) gemeinsam vom Elektromotor (32) und Verbrennungsmotor (30) der Antriebseinrichtung (3) anzutreiben.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the control device (5) is arranged to drive the rudder propellers (2a, 2b) together by the electric motor (32) and internal combustion engine (30) of the drive device (3).
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