DE102014005766A1

DE102014005766A1 - Ship propulsion and marine propulsion system

Info

Publication number: DE102014005766A1
Application number: DE102014005766.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-10-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb umfassend eine Antriebseinheit (6, 8, 88), welche eine elektrische Leistungseinheit (3, 36, 38, 388) und einen mit einer Ausgangswelle (4) der Leistungseinheit (3, 36, 38, 388) verbundenen Schiffspropeller (5, 7, 9) umfasst, wobei der Schiffspropeller (5, 7, 9) konzentrisch auf der Ausgangswelle (4) der Leistungseinheit (3, 36, 38, 388) angeordnet ist und wobei mindestens zwei Antriebseinheiten (6, 8, 88) linear hintereinander angeordnet sind.The invention relates to a ship propulsion system comprising a drive unit (6, 8, 88) which has an electric power unit (3, 36, 38, 388) and a ship propeller connected to an output shaft (4) of the power unit (3, 36, 38, 388) (5, 7, 9), wherein the ship propeller (5, 7, 9) concentrically on the output shaft (4) of the power unit (3, 36, 38, 388) is arranged and wherein at least two drive units (6, 8, 88 ) are arranged linearly one behind the other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Schiffsantriebssystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Schiff gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12.The invention relates to a ship propulsion system according to the features of claim 1, a ship propulsion system according to the features of claim 10 and a ship according to the features of claim 12.

Aus der DE 32 07 852 A1 ist ein Bootsschraubenantrieb mit zwei gegenläufigen Schiffsschrauben bekannt. Die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Schiffschrauben weisen unterschiedliche Durchmesser auf. Bei dieser Anordnung ist die Auslegung der Schiffschrauben für nur einen Betriebspunkt optimal. Ebenso führt nahezu jeder Einzelfehler in dem Antriebssystem zum Totalausfall des Antriebs. Ferner ist der bekannte Antrieb kostenintensiv in der Fertigung, sowie auch wartungstechnisches sehr anspruchsvoll, da der Antrieb einer der beiden Schiffsschrauben über eine Hohlwelle ausgeführt werden muss. Der Wirkungsgrad des bekannten Systems ist zwangsläufig gering, da sowohl zum Lenken als auch zum Trimmen, beziehungsweise im flachen Fahrwasser der Antrieb horizontal und vertikal geschwenkt werden muss, was mittels eines Kardangelenkes realisiert ist.From the DE 32 07 852 A1 is a boat propeller drive with two counter-rotating propellers known. The two concentric marine propellers have different diameters. With this arrangement, the design of the marine propellers is optimal for only one operating point. Likewise, almost every single fault in the drive system leads to total failure of the drive. Furthermore, the known drive is expensive in manufacturing, as well as maintenance very demanding, since the drive of one of the two propellers must be performed on a hollow shaft. The efficiency of the known system is inevitably low, since both for steering and for trimming, or in flat fairway the drive must be pivoted horizontally and vertically, which is realized by means of a universal joint.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Schiffsantrieb zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein fehlertoleranteres Schiffsantriebssystem mit verbessertem Wirkungsgrad anzugeben.A first object of the present invention is to provide an improved marine propulsion system. Another object of the present invention is to provide a more fault tolerant marine propulsion system with improved efficiency.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüchen 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.These objects are achieved with the features of independent claims 1 and 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Der erfindungsgemäße Schiffsantrieb umfasst eine Antriebseinheit, welche eine elektrische Leistungseinheit und einen mit einer Ausgangswelle der Leistungseinheit verbundenen Schiffspropeller umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Schiffspropeller konzentrisch auf der Ausgangswelle der Leistungseinheit angeordnet ist und dass mindestens zwei Antriebseinheiten linear hintereinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Antriebseinheiten in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordnet. Dadurch ergibt sich eine optimale strömungsdynamische Anordnung der Antriebseinheiten mit einem hohen Wirkungsgrad bei kompakter Bauweise.The ship propulsion system according to the invention comprises a drive unit which comprises an electric power unit and a ship propeller connected to an output shaft of the power unit. The invention is characterized in that the ship propeller is arranged concentrically on the output shaft of the power unit and that at least two drive units are arranged linearly one behind the other. In particular, the drive units are arranged linearly one behind the other in the flow direction. This results in an optimal flow-dynamic arrangement of the drive units with a high efficiency in a compact design.

Gemäß der Erfindung ist in einer Antriebseinheit der Schiffspropeller konzentrisch auf der Ausgangswelle der Leistungseinheit angeordnet. Unter einer konzentrischen Anordnung der Schiffsschraube auf der Ausgangswelle der Leistungseinheit wird im Folgenden verstanden, dass die Schiffsschraube direkt auf der Ausgangswelle angeordnet ist, d. h. zwischen Schiffsschraube und Ausgangswelle der Leistungseinheit sind keine weiteren Wellen oder Umlenkwellen vorhanden. Damit ist eine kompakte Bauweise mit wenigen Komponenten möglich. Hieraus ergeben sich zudem Vorteile hinsichtlich einer geringen Fehleranfälligkeit der einzelnen Komponenten. Darüber hinaus ist es möglich Standardkomponenten zu verwenden, wodurch eine preisgünstige Herstellung des Schiffsantriebs möglich ist. Insbesondere ist in einer Antriebseinheit zwischen dem Ausgang der Leistungseinheit und der Schiffschraube eine einzelne Welle vorhanden. Diese Welle, im Weiteren als Ausgangswelle bezeichnet, ist eine gerade Welle.According to the invention, the propeller is arranged concentrically on the output shaft of the power unit in a drive unit. A concentric arrangement of the propeller on the output shaft of the power unit is understood below that the propeller is arranged directly on the output shaft, d. H. There are no further shafts or deflection shafts between the propeller and the output shaft of the power unit. This makes a compact design with few components possible. This also results in advantages in terms of low susceptibility to failure of the individual components. In addition, it is possible to use standard components, whereby a low-cost production of the marine propulsion is possible. In particular, a single shaft is present in a drive unit between the output of the power unit and the marine propeller. This wave, hereinafter referred to as output shaft, is a straight wave.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leistungseinheit ein Elektromotor mit einer Rotorwelle, wobei die Rotorwelle des Elektromotors die Ausgangswelle der Leistungseinheit ist. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Leistungseinheit ein Elektromotor mit einem nachgeschalteten Getriebe, wobei die Rotorwelle des Elektromotors mit einer Eingangswelle des Getriebes konzentrisch verbunden ist und die Ausgangswelle des Getriebes die Ausgangswelle der Leistungseinheit ist.In one embodiment of the invention, the power unit is an electric motor with a rotor shaft, wherein the rotor shaft of the electric motor is the output shaft of the power unit. In another embodiment of the invention, the power unit is an electric motor with a downstream transmission, wherein the rotor shaft of the electric motor is concentrically connected to an input shaft of the transmission and the output shaft of the transmission is the output shaft of the power unit.

Zweckmäßig können Elektromotor und Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass Elektromotor und Getriebe in jeweils getrennten Gehäusen untergebracht sind.Suitably, the electric motor and transmission can be arranged in a common housing. Of course, it is also possible that the electric motor and gear are housed in separate housings.

Durch die Verwendung von Elektromotoren wird somit ein abgasfreier Schiffsantrieb geschaffen, welcher insbesondere auf Binnenseen bei immer strengeren Umweltauflagen für die zugelassenen Schiffe eingesetzt werden kann.By the use of electric motors thus a zero-emission marine propulsion is created, which can be used in particular on lakes with ever stricter environmental requirements for approved ships.

Jede Antriebseinheit umfasst zweckmäßig ein Gehäuse zur Aufnahme der elektrischen Leistungseinheit und des Schiffspropellers. Hierbei ist es möglich, dass die Leistungseinheit und die Schiffsschraube in einem gemeinsamen Gehäuse oder in getrennten Gehäusen angeordnet sind. Damit ist ein kompakter und platzsparender sowie strömungstechnisch günstiger Aufbau einer Antriebseinheit möglich.Each drive unit expediently comprises a housing for receiving the electric power unit and the ship's propeller. It is possible that the power unit and the propeller are arranged in a common housing or in separate housings. For a compact and space-saving and aerodynamically favorable construction of a drive unit is possible.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Ausgangswellen der Leistungseinheiten einer ersten und einer zweiten Antriebseinheit in einem Raumwinkel von +/–10° zueinander angeordnet. Insbesondere spannen die Ausgangswellen der Leistungseinheiten sämtlicher Antriebseinheiten, die der Schiffsantrieb umfasst, einen Raumwinkel von +/–10° auf.In a further embodiment of the invention, the output shafts of the power units of a first and a second drive unit are arranged in a solid angle of +/- 10 ° to each other. In particular, the output shafts of the power units of all the drive units comprising the marine propulsion span a solid angle of +/- 10 °.

In einer Ausführungsform der Erfindung rotiert die Ausgangswelle der Leistungseinheit einer ersten Antriebseinheit gegenläufig zur Ausgangswelle der Leistungseinheit mindestens einer zweiten Antriebseinheit. Zweckmäßig sind die Schiffsschrauben der einzelnen Antriebseinheiten gleich und weisen eine gleiche Flügelzahl auf. Hieraus ergeben sich strömungsdynamische Vorteile, welche bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind.In one embodiment of the invention, the output shaft of the power unit of a first drive unit rotates in opposite directions Output shaft of the power unit at least a second drive unit. Suitably, the propellers of the individual drive units are the same and have an equal number of wings. This results in flow dynamic advantages, which are already known from the prior art.

In einer ersten Variante der Erfindung sind eine erste und eine zweite Antriebseinheit derart zueinander angeordnet, dass in Strömungsrichtung der Schiffspropeller der zweiten Antriebseinheit zwischen der Leistungseinheit der ersten Antriebseinheit und der Leistungseinheit der zweiten Antriebseinheit angeordnet ist.In a first variant of the invention, a first and a second drive unit are arranged relative to one another such that in the flow direction of the ship propeller of the second drive unit between the power unit of the first drive unit and the power unit of the second drive unit is arranged.

In einer zweiten Variante der Erfindung sind eine erste und eine zweite Antriebseinheit derart zueinander angeordnet, dass die Schiffsschrauben der ersten und der zweiten Antriebseinheit zwischen der ersten und zweiten Leistungseinheit angeordnet sind.In a second variant of the invention, a first and a second drive unit are arranged relative to one another such that the propellers of the first and the second drive unit are arranged between the first and second power unit.

In einer dritten Variante der Erfindung sind eine erste und eine zweite Antriebseinheit derart zueinander angeordnet, dass die Leistungseinheiten der ersten und der zweiten Antriebseinheit zwischen der ersten und zweiten Schiffsschraube angeordnet sind. Mit anderen Worten, die beiden Leistungseinheiten sind zwischen den beiden Schiffsschrauben angeordnet.In a third variant of the invention, a first and a second drive unit are arranged relative to one another such that the power units of the first and the second drive unit are arranged between the first and second propellers. In other words, the two power units are arranged between the two propellers.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit wenigen standardisierten Komponenten (Leistungseinheit, Schiffschraube, Welle), die mehrfach verwendet werden und zueinander ausgerichtet sind (Raumwinkel +/–10°) ein besonders effizienter, modular verwendbarer Schiffsantrieb realisiert werden kann.The advantage of the invention is that with a few standardized components (power unit, propeller, shaft), which are used several times and aligned with each other (solid angle +/- 10 °), a particularly efficient, modular ship propulsion can be realized.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Schiffsantriebssystem umfassend einen Schiffsantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Schiffsantriebs, wobei jede Leistungseinheit einer Antriebseinheit eines Schiffsantriebs über Steuerleitungen mit der Steuereinheit eines Schiffsantriebs verbunden ist. Jedem Schiffsantrieb, der mehrere Antriebseinheiten umfasst, ist somit genau eine Steuereinheit zugeordnet. Jede Leistungseinheit einer Antriebseinheit eines Schiffsantriebs ist hierbei mit der Steuereinheit über Steuerleitungen, insbesondere Datenleitungen, verbunden.A further aspect of the invention is a ship propulsion system comprising a ship propulsion system according to one of the preceding claims and a control unit for controlling the ship propulsion, wherein each power unit of a propulsion unit of a marine propulsion system is connected via control lines to the control unit of a marine propulsion system. Each ship drive, which comprises a plurality of drive units, is thus assigned exactly one control unit. Each power unit of a drive unit of a marine propulsion system is in this case connected to the control unit via control lines, in particular data lines.

Zweckmäßig weist jede Leistungseinheit einer Antriebseinheit mindestens eine Schnittstelle auf zur Verbindung der Leistungseinheit mit einer Steuereinheit.Suitably, each power unit of a drive unit has at least one interface for connecting the power unit to a control unit.

Jede Steuereinheit ist in einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Zentralsteuereinheit verbunden, insbesondere über eine Busleitung.Each control unit is connected in one embodiment of the invention to a central control unit, in particular via a bus line.

Mittels der Steuereinheiten bzw. der Zentralsteuereinheit ist eine elektronische Regelung der einzelnen Antriebseinheiten möglich.By means of the control units or the central control unit, an electronic control of the individual drive units is possible.

Die Steuereinheit regelt sowohl die Drehzahl der Schiffschrauben zueinander entsprechend den Anforderungen des Fahrbetriebes, unter der Berücksichtigung der Vorgaben der Zentralsteuereinheit, sowie eventueller Fehlersituationen.The control unit controls both the speed of the marine propellers to each other according to the requirements of the driving operation, taking into account the specifications of the central control unit, as well as any error situations.

Durch den Einsatz von Steuereinheiten kann die Drehzahl und somit die Leistung der Leistungseinheiten, z. B. Elektromotor einer Antriebseinheit entsprechend den fahrspezifischen Anforderungen (z. B. Fahrerwunsch) variiert werden. Somit ist ein energieoptimierter Einsatz über den gesamten Betriebsbereich möglich. Ebenso können durch intelligente Fehleranalyse die Regelgesetze entsprechend abgeänderter werden, um den Einfluss eines Fehlers auf das Fahrverhalten des Schiffes zu minimieren.Through the use of control units, the speed and thus the performance of the power units, z. B. Electric motor of a drive unit according to the driving-specific requirements (eg., Driver's request) can be varied. Thus, an energy-optimized use over the entire operating range is possible. Likewise, by intelligent error analysis, the control laws can be amended accordingly to minimize the influence of a fault on the handling of the ship.

Die Aufgaben der Zentralsteuereinheit sind im Wesentlichen die Auswertung der Fahr- und Richtungskommandos des Schiffsführers zur Berechnung der geforderten Leistung der einzelnen Schiffsantriebssysteme in Abhängigkeit von dem Bewegungsprofil des Schiffes. Die Anzeige aller relevanten Fahrparameter, sowie der Systemzustände und mögliche Betriebseinschränkungen aufgrund von Systemausfällen oder Extrem-Situationen.The tasks of the central control unit are essentially the evaluation of the driving and direction commands of the skipper to calculate the required performance of the individual ship propulsion systems depending on the movement profile of the ship. The display of all relevant driving parameters, as well as the system states and possible operating restrictions due to system failures or extreme situations.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Verwendung mehrerer Schiffsantriebe, sich eine Vielzahl von Schiffen unterschiedlichster Gewichtsklassen (bis über 10 t) einfach aus- und umrüsten lassen.Another advantage of the invention is that by using multiple ship propulsion, a variety of ships of different weight classes (up to more than 10 t) can be easily and retrofit.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Schiff mit einem erfindungsgemäßen Schiffsantriebsystem. Das erfindungsgemäße Schiff zeichnet sich entsprechend der Erfindung dadurch aus, dass der Schiffsantrieb an einem Schiffsrumpf des Schiffes befestigt ist und die Steuereinheit innerhalb des Schiffsrumpfs angeordnet ist.Another aspect of the invention is a ship with a marine propulsion system according to the invention. According to the invention, the ship according to the invention is characterized in that the ship propulsion is fastened to a ship's hull of the ship and the control unit is arranged inside the ship's hull.

Durch die kompakte Bauweise und den einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Schiffsantriebs kann der Schiffsantrieb einfach und kostengünstig an einen Schiffsrumpf befestigt werden. Außerdem können mit Verbrennungsmotoren angetriebene Schiffe einfach mit dem erfindungsgemäßen Schiffsantriebssystem umgerüstet werden.Due to the compact design and the simple design of the ship propulsion system according to the invention, the ship propulsion can be easily and inexpensively attached to a ship's hull. In addition, ships powered by internal combustion engines can be easily retrofitted with the marine propulsion system of the present invention.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to figures. Show it:

1 schematisch eine Antriebseinheit eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebs, 1 schematically a drive unit of a ship propulsion system according to the invention,

2 schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit beispielhaft zwei in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordneten Antriebseinheiten in einer ersten Variante, 2 2 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with, by way of example, two drive units arranged linearly one behind the other in the flow direction, in a first variant,

3 schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit beispielhaft zwei in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordneten Antriebseinheiten in einer zweiten Variante, 3 2 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with, by way of example, two drive units arranged linearly one after the other in the flow direction in a second variant,

4 schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit beispielhaft zwei in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordneten Antriebseinheiten in einer dritten Variante, 4 2 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with, by way of example, two drive units arranged linearly one after the other in the flow direction in a third variant,

5 schematisch ein erfindungsgemäßes Schiffsantriebssystem mit einem Schiffsantrieb und einer Steuereinheit, 5 1 schematically a ship propulsion system according to the invention with a ship drive and a control unit,

6 schematisch ein erfindungsgemäßes Schiffsantriebssystem mit mehreren Steuereinheiten und einer Zentralsteuereinheit. 6 schematically an inventive ship propulsion system with multiple control units and a central control unit.

1 zeigt schematisch eine Antriebseinheit eines erfindungsgemäßen Schiffsantriebs. Die Antriebseinheit 6 besteht aus einer Leistungseinheit 3 und einer Schiffsschraube 5. Die Leistungseinheit 3 besteht aus einem Elektromotor 1 und einem Getriebe 2. Das Getriebe 2 ist optional und kann je nach Auslegung des Elektromotors 1 auch entfallen. In der vorliegenden Darstellung sind der Elektromotor 1 und das Getriebe 2 in einem gemeinsamen Gehäuse der Leistungseinheit 3 angeordnet. Selbstverständlich können die beiden Komponenten 1, 2 auch in getrennten Gehäusen angeordnet sein. Die Übertragung des Drehmomentes zur Schiffschraube 5 erfolgt durch eine gerade verlaufende Welle 4. Diese Welle 4 ist die Rotorwelle des Elektromotors 1 im Falle einer Leistungseinheit 3 ohne Getriebe 2. Im Falle einer Leistungseinheit 3 mit Getriebe 2, wie in 1 dargestellt, ist die Welle 4 die Ausgangswelle des Getriebes 2. 1 schematically shows a drive unit of a marine propulsion system according to the invention. The drive unit 6 consists of a power unit 3 and a ship's propeller 5 , The power unit 3 consists of an electric motor 1 and a gearbox 2 , The gear 2 is optional and may vary depending on the design of the electric motor 1 also omitted. In the present illustration, the electric motor 1 and the gearbox 2 in a common housing of the power unit 3 arranged. Of course, the two components 1 . 2 be arranged in separate housings. The transmission of torque to the ship's propeller 5 takes place by a straight wave 4 , This wave 4 is the rotor shaft of the electric motor 1 in the case of a power unit 3 without gear 2 , In the case of a power unit 3 with gear 2 , as in 1 represented is the wave 4 the output shaft of the transmission 2 ,

Aus 1 ist deutlich zu erkennen, dass die Schiffsschaube 5 direkt auf der Welle 4 angeordnet ist. Zwischen der Schiffsschraube 5 und der Leistungseinheit 3 befinden sich keine weiteren Wellen- oder Umlenkwellenelemente. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Schiffsschraube 5 somit räumlich sehr nahe an die Leistungseinheit 3 platziert werden kann, wodurch die Welle 4 sehr kurz ausgeführt werden kann. Dadurch ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich der Belastbarkeit der Welle 4. Darüber hinaus werden die Schwingungen der Welle 4 im Betrieb reduziert, wodurch die Belastung der Welle 4 im Betrieb der Antriebseinheit reduziert wird.Out 1 is clear that the ship's hatch 5 directly on the shaft 4 is arranged. Between the propeller 5 and the power unit 3 There are no other wave or Umlenkwellenelemente. An advantage of this arrangement is that the propeller 5 thus spatially very close to the power unit 3 can be placed, reducing the shaft 4 can be run very short. This results in further advantages in terms of the load capacity of the shaft 4 , In addition, the vibrations of the shaft 4 reduced in operation, reducing the load on the shaft 4 is reduced during operation of the drive unit.

2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb S mit beispielhaft zwei in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordneten Antriebseinheiten 36, 38 in einer ersten Variante. Diese Anordnung wird auch als inline-Anordnung bezeichnet. Hierbei ist die Schiffsschraube 7 der zweiten Antriebseinheit 6 zwischen der Leistungseinheit 36 der zweiten Antriebseinheit 6 und der Leistungseinheit 38 der ersten Antriebseinheit 8 angeordnet. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Leistungseinheit 38 der ersten Antriebseinheit 8 sehr nahe an der Schiffsschraube 7 der zweiten Antriebseinheit 6 positioniert werden kann. In der 2–4 ist die Strömungsrichtung mit einem Pfeil angedeutet. 2 schematically shows a marine propulsion system S according to the invention with, for example, two linearly arranged behind one another in the flow direction drive units 36 . 38 in a first variant. This arrangement is also referred to as an in-line arrangement. Here is the propeller 7 the second drive unit 6 between the power unit 36 the second drive unit 6 and the power unit 38 the first drive unit 8th arranged. The advantage of this arrangement is that the power unit 38 the first drive unit 8th very close to the propeller 7 the second drive unit 6 can be positioned. In the 2 - 4 the flow direction is indicated by an arrow.

Der Schiffsantrieb S besteht beispielhaft aus zwei Antriebseinheiten 6, 8. Eine zweite Antriebseinheit 6 ist in Strömungsrichtung (Pfeilrichtung) linear hinter einer ersten Antriebseinheit 8 angeordnet. Insbesondere sind die beiden Antriebseinheiten 6, 8 zur Längsrichtung des Schiffes (nicht dargestellt) gemeinsam schwenkbar hintereinander angeordnet. Der Aufbau der einzelnen Antriebseinheiten 6, 8 ist in 1 ausführlich dargelegt.The ship propulsion S consists, for example, of two drive units 6 . 8th , A second drive unit 6 is in the flow direction (arrow) linear behind a first drive unit 8th arranged. In particular, the two drive units 6 . 8th to the longitudinal direction of the ship (not shown) together pivotally arranged one behind the other. The structure of the individual drive units 6 . 8th is in 1 set out in detail.

Die beiden Antriebseinheiten 6, 8 sind insbesondere derart zueinander angeordnet, dass der Raumwinkel α zwischen den Ausgangswellen 4 der Leistungseinheiten 36, 38 zwischen –10° und +10° beträgt und somit maximal 20° beträgt. Mit anderen Worten, die Wellen 4 der beiden Antriebseinheiten 6, 8 können derart zueinander ausgerichtet sein, dass der Winkel α zwischen den Wellen 4 der beiden Antriebseinheiten 6, 8 maximal 20° beträgt.The two drive units 6 . 8th are in particular arranged to each other such that the solid angle α between the output shafts 4 the power units 36 . 38 between -10 ° and + 10 ° and thus is a maximum of 20 °. In other words, the waves 4 the two drive units 6 . 8th can be aligned with each other such that the angle α between the waves 4 the two drive units 6 . 8th maximum 20 °.

In einer nicht dargestellten Variante, bei welcher mehr als zwei Antriebseinheiten einen Schiffsantrieb bilden, sind die Wellen 4 der einzelnen Antriebseinheiten 6, 8 derart zueinander ausgerichtet, dass der maximale Winkel α zwischen zwei Wellen 4 nicht mehr als 20° beträgt.In a variant, not shown, in which more than two drive units form a ship propulsion, the waves are 4 the individual drive units 6 . 8th aligned with each other such that the maximum angle α between two waves 4 not more than 20 °.

3 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit beispielhaft zwei in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordneten Antriebseinheiten in einer zweiten Variante. Diese Anordnung wird auch als „face to face” Anordnung bezeichnet. Hierbei liegen sich die Schiffsschrauben 7, 9 der beiden Antriebseinheiten 6, 8 direkt gegenüber. Mit anderen Worten, die beiden Schiffsschrauben 7, 9 sind zwischen der Leistungseinheit 36 der zweiten Antriebseinheit 6 und der Leistungseinheit 38 der ersten Antriebseinheit 8 angeordnet. 3 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with, for example, two in the flow direction linearly successively arranged drive units in a second variant. This arrangement is also referred to as a "face to face" arrangement. Here are the propellers 7 . 9 the two drive units 6 . 8th directly opposite. In other words, the two propellers 7 . 9 are between the power unit 36 the second drive unit 6 and the power unit 38 the first drive unit 8th arranged.

Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die räumliche Ausrichtung der Wellen 4 der beiden Antriebseinheiten 6, 8 auf die Beschreibung in 2 verweisen.To avoid repetition is on the spatial orientation of the waves 4 the two drive units 6 . 8th on the description in 2 refer.

4 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit beispielhaft zwei in Strömungsrichtung linear hintereinander angeordneten Antriebseinheiten in einer dritten Variante. Diese Anordnung wird auch als „back to back”-Anordnung bezeichnet. Hierbei sind die beiden Leistungseinheiten 36, 38 der beiden Antriebseinheiten 6, 8 direkt gegenüber angeordnet. Mit anderen Worten, die beiden Leistungseinheiten 36, 38 der Antriebseinheiten 6, 8 sind zwischen den Schiffsschrauben 7, 9 der Antriebseinheiten 6, 8 angeordnet. 4 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with, for example, two in the flow direction linearly successively arranged drive units in a third variant. These Arrangement is also referred to as a "back to back" arrangement. Here are the two power units 36 . 38 the two drive units 6 . 8th arranged directly opposite. In other words, the two power units 36 . 38 the drive units 6 . 8th are between the propellers 7 . 9 the drive units 6 . 8th arranged.

5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schiffsantriebssystem mit einem Schiffsantrieb und einer Steuereinheit. Das Schiffsantriebssystem SY weist einen Schiffsantrieb S mit drei Antriebseinheiten 6, 8, 88 mit Leistungseinheiten 36, 38, 388 auf. Ferner weist das Schiffsantriebssystem eine Steuereinheit 18 auf. Die Leistungseinheit 36, 38, 388 einer Antriebseinheit 6, 8, 88 ist über Steuerleitungen 19a, 19b, 19c mit der Steuereinheit 18 verbunden. Die Steuerleitungen 19a, 19b, 19c versorgen die Leistungseinheiten 36, 38, 388 derart mit Strom, dass diese an den jeweiligen Elektromotoren 1 der einzelnen Antriebseinheiten 6, 8, 88 die gewünschte Drehzahl einstellen. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Drehzahlen der Elektromotoren 1 der einzelnen Antriebseinheiten 6, 8, 88 individuell einzustellen. Die Elektromotoren 1 der einzelnen Antriebseinheiten 6, 8, 88 können somit zueinander unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. 5 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with a ship propulsion and a control unit. The ship propulsion system SY has a ship propulsion S with three propulsion units 6 . 8th . 88 with power units 36 . 38 . 388 on. Furthermore, the ship propulsion system has a control unit 18 on. The power unit 36 . 38 . 388 a drive unit 6 . 8th . 88 is via control lines 19a . 19b . 19c with the control unit 18 connected. The control lines 19a . 19b . 19c supply the power units 36 . 38 . 388 so with electricity, that these at the respective electric motors 1 the individual drive units 6 . 8th . 88 set the desired speed. By this arrangement, it is possible, the rotational speeds of the electric motors 1 the individual drive units 6 . 8th . 88 set individually. The electric motors 1 the individual drive units 6 . 8th . 88 can thus have mutually different speeds.

Überwachungsleitungen 20a, 20b, 20c sind zwischen den Leistungseinheiten 36, 38, 388 der Antriebseinheiten 6, 8, 88 und der Steuereinheit 18 angeordnet. Diese Überwachungsleitungen 20a, 20b, 20c melden mögliche Fehlerzustände an die Steuereinheit 18. Die Spannungsversorgung sowohl für die Steuereinheit 18 als auch für die Leistungseinheiten 36, 38, 388 erfolgt über den Anschluss 25 an der Steuereinheit 18.monitoring lines 20a . 20b . 20c are between the power units 36 . 38 . 388 the drive units 6 . 8th . 88 and the control unit 18 arranged. These monitoring lines 20a . 20b . 20c Report possible error conditions to the control unit 18 , The power supply for both the control unit 18 as well as for the performance units 36 . 38 . 388 via the connection 25 at the control unit 18 ,

Über den Anschluss 26 einer bidirektionalen Datenverbindung erhält die Steuereinheit 18 von der Zentralsteuereinheit 27 (6) die vorbestimmten Fahrkommandos und meldet mögliche Fehlerzustände an die Zentralsteuereinheit 27. Die Aufgaben der Steuereinheit 18 sind im Wesentlichen die Kontrolle der Drehzahlen der Leistungseinheiten 36, 38, 388 zueinander sowie die Überwachung des Zustandes der zugeordneten Antriebseinheiten 6, 8, 88. Die Berechnung der Drehzahlen erfolgt entsprechend den Vorgaben der Zentralsteuereinheit 27 über die bidirektionale Datenverbindung 26 unter Berücksichtigung der Fahrzustände, sowie eventueller Fehlersituationen.About the connection 26 a bidirectional data connection receives the control unit 18 from the central control unit 27 ( 6 ) the predetermined driving commands and reports possible error conditions to the central control unit 27 , The tasks of the control unit 18 are essentially the control of the speeds of the power units 36 . 38 . 388 to each other and the monitoring of the state of the associated drive units 6 . 8th . 88 , The calculation of the speeds takes place in accordance with the specifications of the central control unit 27 via the bidirectional data connection 26 taking into account the driving conditions, as well as possible fault situations.

6 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schiffsantriebssystem mit mehreren Steuereinheiten und einer Zentralsteuereinheit. Beispielhaft ist ein Schiffsantriebssystem SY mit fünf Steuereinheiten 18a, 18b, 18c, 18d, 18e und einer Zentralsteuereinheit 27 dargestellt. Die Zentralsteuereinheit 27 ist mittels eines Datenbusses 26 mit allen an Bord des Schiffes (nicht dargestellt) installierten Steuereinheiten 18a, 18b, 18c, 18d, 18e verbunden. Die Fahrkommandos werden, entsprechend dem Fahrwunsch des Schiffsführers, mittels des Leistungshebels 34 an die Zentralsteuereinheit 27 übertragen. Die Richtungskommandos werden mittels der Position des Steuerrades 28 an die Zentralsteuereinheit 27 übertragen. Sämtliche weiteren fahrrelevanten Informationen, z. B. ist der Fahrschlüssel in der vorgesehen Position, ist der Fahrer auf dem Fahrerstand, sowie mögliche weiter Schiffssensoren werden über die bidirektionale Verbindung 35 an die Zentralsteuereinheit 27 übertragen. 6 schematically shows a ship propulsion system according to the invention with a plurality of control units and a central control unit. Exemplary is a ship propulsion system SY with five control units 18a . 18b . 18c . 18d . 18e and a central control unit 27 shown. The central control unit 27 is by means of a data bus 26 with all the control units installed on board the ship (not shown) 18a . 18b . 18c . 18d . 18e connected. The driving commands are, according to the driving desire of the skipper, by means of the power lever 34 to the central control unit 27 transfer. The direction commands are determined by the position of the steering wheel 28 to the central control unit 27 transfer. All other driving-relevant information, eg. B. is the drive key in the intended position, the driver is on the driver's seat, and possible further ship sensors are via the bidirectional connection 35 to the central control unit 27 transfer.

Über die Zentralsteuereinheit 27 werden auch die für den Bootsführer wichtigen Zustände, wie Fahrgeschwindigkeit, Restfahrdauer, mögliche Systemfehler etc. über die Verbindung 35 an Anzeigegeräte (nicht dargestellt) ausgegeben. Die Spannungsversorgung der Zentralsteuereinheit 27 erfolgt über den Spannungseingang 37.Via the central control unit 27 are also important for the operator states, such as driving speed, remaining travel time, possible system errors, etc. on the connection 35 to display devices (not shown). The power supply of the central control unit 27 via the voltage input 37 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektromotorelectric motor
22: Getriebetransmission
33: Leistungseinheitpower unit
3636: zweite Leistungseinheitsecond power unit
3838: erste Leistungseinheitfirst power unit
388388: dritte Leistungseinheitthird power unit
44: Wellewave
55: Schiffsschraubepropeller
66: (zweite) Antriebseinheit(second) drive unit
77: Schiffsschraubepropeller
88th: (erste) Antriebseinheit(first) drive unit
99: Schiffsschraubepropeller
1818: Steuereinheitcontrol unit
18a18a: Steuereinheitcontrol unit
18b18b: Steuereinheitcontrol unit
18c18c: Steuereinheitcontrol unit
18d18d: Steuereinheitcontrol unit
18e18e: Steuereinheitcontrol unit
19a19a: Steuerleitungcontrol line
19b19b: Steuerleitungcontrol line
19c19c: Steuerleitungcontrol line
20a20a: Überwachungsleitungmonitoring line
20b20b: Überwachungsleitungmonitoring line
20c20c: Überwachungsleitungmonitoring line
2626: Datenbusbus
2727: ZentralsteuereinheitCentral control unit
2828: SteuerradSteering wheel
3434: Leistungshebelthrottle
3535: DatenverbindungData Connection
3737: Spannungsversorgungpower supply
88 88: Antriebseinheitdrive unit
SS: Schiffsantriebmarine propulsion
SYSY: SchiffsantriebssystemMarine propulsion system
αα: Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3207852 A1 [0002]

Claims

Ship propulsion system comprising a drive unit ( 6 . 8th . 88 ), which is an electric power unit ( 3 . 36 . 38 . 388 ) and one with an output shaft ( 4 ) of the power unit ( 3 . 36 . 38 . 388 ) propellers ( 5 . 7 . 9 ), characterized in that the ship's propeller ( 5 . 7 . 9 ) concentrically on the output shaft ( 4 ) of the power unit ( 3 . 36 . 38 . 388 ) and that at least two drive units ( 6 . 8th . 88 ) are arranged linearly one behind the other.

Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that the output shaft ( 4 ) of the power unit ( 36 ) a first drive unit ( 6 ) in opposite directions to the output shaft ( 4 ) of the power unit ( 36 . 388 ) at least one second drive unit ( 8th . 88 ) rotates.

Ship propulsion system according to one of the preceding claims, characterized in that a first ( 8th ) and a second drive unit ( 6 ) are arranged to each other such that in the flow direction of the ship propeller ( 7 ) of the second drive unit ( 6 ) between the power unit ( 38 ) of the first drive unit ( 8th ) and the power unit ( 36 ) of the second drive unit ( 6 ) is arranged.

Ship drive according to one of claims 1 to 2, characterized in that a first ( 8th ) and a second drive unit ( 6 ) are arranged to each other such that the propellers ( 9 . 7 ) the first ( 8th ) and the second drive unit ( 6 ) between the first ( 38 ) and second power unit ( 36 ) are arranged.

Ship drive according to one of claims 1 to 2, characterized in that a first ( 8th ) and a second drive unit ( 6 ) are arranged to each other such that the power units ( 38 . 36 ) the first ( 8th ) and the second drive unit ( 6 ) between the first ( 9 ) and second propeller ( 7 ) are arranged.

Ship drive according to one of the preceding claims, characterized in that the power unit ( 3 . 36 . 38 . 388 ) an electric motor ( 1 ), wherein the rotor shaft of the electric motor ( 1 ) the output shaft ( 4 ) of the power unit ( 3 . 36 . 38 . 388 ), or an electric motor ( 1 ) with a transmission ( 2 ), wherein the rotor shaft of the electric motor ( 1 ) concentric with an input shaft of the transmission ( 2 ) and the output shaft of the transmission ( 2 ) the output shaft ( 4 ) of the power unit ( 3 . 36 . 38 . 388 ).

Ship drive according to one of the preceding claims, characterized in that the output shafts ( 4 ) of the service units ( 38 . 36 ) a first ( 8th ) and a second drive unit ( 6 ) are arranged at a solid angle α of +/- 10 ° to each other.

Ship drive according to one of the preceding claims, characterized in that each drive unit ( 6 . 8th . 88 ) has an interface for connection to a control unit ( 18 ).

Ship drive according to one of the preceding claims, characterized in that each drive unit ( 6 . 8th . 88 ) comprises a housing for receiving the electric power unit ( 36 . 38 . 388 ) and the ship propeller ( 7 . 9 ).

A marine propulsion system comprising a ship propulsion system (S) according to one of the preceding claims and a control unit ( 18 ) for controlling the ship propulsion (S), each propulsion unit ( 6 . 8th . 88 ) of a ship propulsion (S) via control lines ( 19a . 19b . 19c ) with the control unit ( 18 ) connected is.

Marine propulsion system according to claim 10, characterized in that each control unit ( 18a . 18b . 18c . 18d . 18e ) with a central control unit ( 27 ), in particular via a data bus ( 26 ) connected is.

Ship with a marine propulsion system according to one of claims 10 or 11, characterized in that the ship propulsion is attached to a ship's hull of the ship and the control unit is arranged inside the ship's hull.