DE102017213420A1

DE102017213420A1 - Elektrisches Stellantriebssystem einer Gondel zum Antrieb eines Schwimmkörpers

Info

Publication number: DE102017213420A1
Application number: DE102017213420.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Reiners
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-07
Also published as: EP3642108A1; CN110997481A; WO2019025518A1

Abstract

Bei einem elektrischen Stellantriebssystem (30) einer Gondel (13) zum Antrieb eines Schwimmkörpers, ist die Gondel (13) über einen Schaft (1) und ein Getriebe (7,8,8') mittels zumindest zwei elektrischer Stellmotore (9,10,16,17,18,19) drehbar, wobei eine Kontrolleinheit (28) zur Verspannung des Getriebes (7,8,8') vorgesehen ist. Zumindest bei einem Stellmotor (9,10,16,17,18,19) wird das Moment zur Verspannung begrenzt, wobei bei einem elektrischen Stellmotor (9,10,16,17, 18, 19) sich das Drehmoment ändert, während zumindest bei einem weiteren elektrischen Stellmotor (9,10,16,17,18,19) das Drehmoment konstant ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Stellantriebssystem einer Gondel, wobei mittels der Gondel ein Schwimmkörper, insbesondere ein Schiff, antreibbar ist.
Das elektrische Stellantriebssystem ist beispielsweise für einen, insbesondere elektrisch angetriebenen, Ruderpropeller eines Seeschiffes, der im Heckbereich an einem drehbaren Schaft unterhalb des Schiffsbodens angeordnet ist, vorgesehen. Der Ruderpropeller weist dabei die Gondel auf. Das elektrische Stellantriebssystem ist beispielsweise auch für einen POD eines Seeschiffes, der im Heckbereich an einem drehbaren Schaft unterhalb des Schiffsbodens angeordnet ist, vorgesehen. Der POD weist dabei die Gondel auf. Das Seeschiff ist dabei ein Beispiel für einen Schwimmkörper. Weitere Beispiele für einen Schwimmkörper sind ein U-Boot oder eine schwimmende offshore Förderplattform. Neben einem Seeschiff, wie ein Passagierschiff, eine Fähre oder ein Kreuzer sind auch weitere Schiffe wie ein Schlepper oder eine Barge Einsatzmöglichkeiten. Zur Verstellung bzw. Drehung der Gondel kann ein elektrischer Stellantrieb bzw. ein elektrischer Stellmotor oder eine Vielzahl von elektrischen Stellantrieben bzw. elektrischen Motoren vorgesehen sein. Der elektrische Stellantrieb weist neben dem elektrischen Stellmotor auch einen Stromrichter auf.
Ruderpropeller großer Schiffe werden durch Stellmotore bewegt, die im Allgemeinen als Hydraulikmotoren oder als elektrische Motoren ausgebildet sind. Hydraulikmotore haben den Nachteil, dass an den Übergangsstellen von den Hydraulikleitungen zu den Motoren Undichtigkeiten auftreten können, insbesondere bei längerer Vibrationsbeanspruchung, wie sie bei Ruderpropellern vorliegt. Die benötigte Hydraulikanlage (Pumpen und Motore) hat ein relativ hohes Gewicht und einen erheblichen Platzbedarf.
Die Verwendung eines elektrischen Stellmotors ist bereits aus der WO 00/15495 bekannt. Aus der WO 89/05262 ist weiterhin ein Ruderpropeller mit zwei Antriebsmotoren bekannt, die den Ruderpropeller über eine Scheibe mit Außenverzahnung drehen. Dabei weist der Antrieb der in der WO 89/05262 gezeigt ist und der wahlweise Hydraulik- oder Elektromotore haben kann, zwei Antriebsmotore auf.
Aus der EP 1 341 693 B2 ist eine Azimutverstellung von POD-Antrieben bekannt. Es ist ein Stellantrieb für einen, insbesondere elektrisch angetriebenen, Ruderpropeller eines Seeschiffes, der im Heckbereich an einem drehbaren Schaft unterhalb des Schiffsbodens angeordnet ist, beschrieben, wobei der Schaft über zumindest zwei elektrische Stellmotore drehbar ist, die über Ritzel auf einen in Verbindung mit dem oberen Schaftteil stehenden Zahnkranz, vorzugsweise auf einen im Inneren des oberen Schaftteils angeordneten Zahnkranz, wirkend und dazu im Verbund steuer- und regelbar ausgebildet sind.
Bei Mehrmotorenantrieben, die auf ein gemeinsames Getriebe arbeiten, wie z.B. Ritzel, welche in einen gemeinsamen Zahnkranz greifen, besteht insbesondere bei geringer Belastung und bei einem Vorzeichenwechsel des Antriebsmomentes die Gefahr, dass die Zahnflanken innerhalb des Getriebes häufig hin und her schlagen. Dadurch wird die Lebensdauer der Zahnräder und damit des gesamten Getriebes herabgesetzt. Die Motoren, also die Stellmotoren, können direkt oder über einzelne vorgelagerte Getriebe an das Sammelgetriebe gekuppelt sein.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es die Lebensdauer eines Getriebes zu erhöhen.
Eine Lösung der Aufgabe ergibt sich bei einem elektrischen Stellantriebssystem nach Anspruch 1 und nach einem Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Stellantriebssystem nach Anspruch 7. Beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich nach den Ansprüchen 2 bis 6 bzw. 8 bis 12.
Bei einem elektrischen Stellantriebssystem einer Gondel ist die Gondel über einen Schaft und ein Getriebe mittels zumindest zweier elektrischer Stellmotoren drehbar. Die Gondel dient dem Antrieb eines Schwimmkörpers. Beispiele für einen Schwimmkörper sind ein Schiff (z.B. ein Kreuzfahrtschiff, ein Containerschiff, ein Versorgungsschiff, ein Eisbrecher, etc.) oder eine Bohrinsel, eine Förderplattform, etc. Das elektrische Stellantriebssystem weist eine Kontrolleinheit zur Verspannung des Getriebes auf. Die Kontrolleinheit ist dabei eine Steuerung und/oder eine Regelung. Die Kontrolleinheit kann eine zentrale Einheit sein oder eine dezentrale Einheit, welche auf einer Vielzahl von Hardwareplattformen verteilt ist. Mittels der Kontrolleinheit kann Einfluss auf die Stellmotoren genommen werden, welche durch Aufbau eines Momentes die Verspannung erzeugen können.
Durch eine Verspannung, also eine Momentenverspannung für mehrere Antriebsmotoren, also von Stellmotoren, an einem gemeinsamen Sammelgetriebe, kann dessen Lebensdauer erhöht werden. Die Verspannung ist insbesondere durch die Verstellantriebe für eine Azimutsteuerung eines POD-Antriebes erzielbar.
Ein Schlagen der Zahnflanken bei einem Getriebe kann durch die Momentenverspannung der Antriebsmotoren gegeneinander gelöst werden. Dieses Schlagen entsteht durch die Lose. Zur Elimination der Lose werden die Antriebe verspannt. Um die negativen Wirkungen der Getriebelose auszuschalten, können Antriebe z.B. gruppenweise gegeneinander verspannt werden. Ein von einer Drehzahlregelung angeforderte Stellmoment wird dazu beispielsweise über unterschiedliche Kennlinien in Momenten-Sollwerte für die Antriebs-Gruppen umgeschlüsselt. Beispielsweise können die durch eine asymmetrische MomentenAufteilung bedingten Schwingungen zwischen den Antriebsgruppen durch Vorspannung und mechanische oder elektrische Dämpfung in vertretbaren Grenzen gehalten werden.
Die Momentenverspannung der einzelnen Antriebe kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Umrichter für die Antriebsmotoren erreicht werden. Das beschriebene Konzept ermöglicht die Verwendung einer beliebigen Anzahl von Motoren zur Verspannung. Je mehr Motoren zu Verspannung gewählt werden, desto kleiner sind die hierfür vorzuhaltenden Momente.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems weist die Kontrolleinheit eine Vielzahl von Ausgaben von Sollwerten für die elektrischen Stellmotore auf, um das erforderliche Lastmoment auf die elektrischen Stellmotore zu verteilen. Damit können die Stellmotore zumindest zeitweise unterschiedliche Sollwerte empfangen. Der Sollwert betrifft beispielsweise eine Drehzahl, ein Drehmoment, eine Position oder dergleichen. Die Kontrolleinheit ist insbesondere zur Ausführung von Regelungsaufgaben und/oder Steuerungsaufgaben vorgesehen.
Ein verwendetes Steuerungsprinzip basiert insbesondere auf dem Prinzip der kollaborierenden Kennlinien. Das heißt die einzelnen Motoren (Stellmotore) werden zumindest teilweise mit gegeneinander gerichtetem Drehmoment betrieben. Dieses Prinzip kann verfeinert werden. Hierzu kann zumindest einer der folgenden Aspekte realisiert werden:

• es wird nur ein geringes (insbesondere einstellbares) Moment für die Verspannung verwendet (z.B. 5% des Nennmomentes der Motoren);
• es wird eine beliebig wählbare Anzahl von Motoren (gerade und ungerade Anzahl) gegeneinander verspannt;
• bei Ausfall eines Motors wird die Verspannung der verbleibenden Motoren beibehalten, wobei die neue Aufteilung der Drehmomente während des laufenden Betriebes erfolgt;
• bei Ausfall eines Motors wird zur Verspannung ein weiterer Motor zu den verbliebenen Motoren zur Verspannung dazu genommen, wobei die weitere Aufteilung der Drehmomente während des laufenden Betriebes erfolgt;
• bei einem Vorzeichenwechsel des Lastmomentes wird das Drehmoment der Motoren nacheinander durch 0 gefahren und/oder
• bei einem Vorzeichenwechsel des Lastmomentes ist maximal ein Motor zur Zeit momentenlos bzw. wechselt eine Zahnflanke im Getriebe.

In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems weist die Kontrolleinheit eine Einstellung auf, welche einen zeitlichen Versatz eines Momentennulldurchganges für unterschiedliche elektrische Stellmotore erreicht. Damit kann eine stetige Verspannung erreicht werden.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems ist eine Reihenfolge der elektrischen Stellmotoren zum Vorzeichenwechsel des Drehmomentes vorgesehen. Die Reihenfolge kann beispielsweise von der Leistung der Stellmotore abhängen, von der örtlichen Positionierung der Stellmotore und/ oder von deren Belastung. So wird ein definierter Zustand abhängig von Randbedingungen erreicht.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems weist die Kontrolleinheit gleiche Solllastkurven für unterschiedliche elektrische Stellmotore auf, wobei die Solllastkurven zeitlich versetzt sind. So ist eine kontinuierliche bzw. gleichmäßige Verspannung auch bei einem Übergang des Momentenvorzeichens möglich.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems weist die Kontrolleinheit zur Verspannung einen zeitlich begrenzten maximalen Betrag des Drehmomentes zumindest eines der elektrischen Stellmotore auf. So kann eine Überlastung vermieden werden.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems wird nur ein kleiner Teil des verfügbaren Drehmomentes für die Momentenverspannung verwendet. Das volle Drehmoment der Antriebsmotore (Stellmotore) steht für die Last zur Verfügung. So ist eine Überdimensionierung der Antriebe nicht notwendig.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems erfolgt die Aufteilung der Drehmomente der einzelnen Motoren zum Gesamtantriebsmoment bezüglich der Verspannung im Bereich einer Momentenumkehr zeitlich versetzt. Dies kann beispielsweise mit vier oder fünf Motoren an einem Getriebe erfolgen. Diese Art der Momentenaufteilung gilt sinngemäß für jede Anzahl einer Vielzahl von Motoren.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems erfolgt eine Neuaufteilung der einzelnen Momente der Motoren durch die Kontrolleinheit im laufenden Betrieb bei Ausfall eines oder mehrere Motoren.
Durch einen zu erwartenden geringeren Getriebeverschleiß beim Einsatz des beschriebenen Stellantriebssystems bzw. beim Verfahren zu dessen Betrieb, können sich die Wartungsintervalle vergrößern, was zu einer Kosteneinsparung führt.
In Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems sind die Stellmotoren als permanent erregte elektrische Motoren (PEM) ausgebildet, die über Ritzel mit einem Zahnkranz in Verbindung stehen. Permanent erregte elektrische Motoren haben den Vorteil, dass sie auch bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment abgeben können. So ist sehr vorteilhaft die Verwendung von relativ kleinen, platzsparenden Motoren möglich.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems sind die Stellmotore als Getriebemotore ausgebildet, wobei die Getriebe ein Ausgangsritzel aufweisen. So können vorteilhaft gängige Drehstrommotore eingesetzt werden, wobei der zusätzliche Platzbedarf durch die Getriebe nicht sehr bedeutend ist. Sowohl bei der Verwendung von permanent erregten elektrischen Motoren als auch von üblichen Drehstrommotoren mit angeflanschten Getrieben, sind die elektrischen Stellmotoren insbesondere so klein, dass sie ohne größere Schwierigkeiten im Schaftoberteil angeordnet werden können. So ergibt sich eine erheblichere Reduzierung der Bauhöhe des Stellantriebs, so dass der Laderaum oberhalb der Ruderpropeller oder der PODs besser ausgenutzt werden kann.
In einer Ausgestaltung des elektrischen Stellantriebssystems sind die elektrischen Stellmotoren nach Kennlinien steuer- und/oder regelbar. So kann für die elektrischen Stellmotoren bei der Durchführung von Stellbewegungen ein Sanftanlauf realisiert werden, wobei beispielsweise einer der Stellmotoren antreibend und der andere mit geringem Drehmoment bremsend wirkt.
Die Stellmotore weisen vorteilhaft Umdrehungszahl- und Drehrichtungsmessgeräte auf. So kann die genaue Stellung des Schaftes über einfache Zähler festgestellt werden und eine zusätzliche Drehstellungs-Sensorik entfällt.
Vorteilhaft ist der Stellantrieb mit der elektrisch/elektronisch arbeitenden Schiffsfahranlage verbunden. So ist es möglich, eine direkte Beeinflussung des Stellantriebs über die Schiffsfahranlage zu erreichen. Die Schiffsfahranlage enthält dabei vorteilhaft Speicher mit Optimalkurven, gegebenenfalls auch Grenzkurven, mit denen die Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit der Ruderpropeller von der Schiffsgeschwindigkeit und/oder der Momentanlage der Ruderpropeller berücksichtigt sind. Hierdurch können insbesondere zu schnelle Verstellungen, die zu Manövern führen würden, die der Schiffsgeschwindigkeit nicht angepasst sind, vermieden werden.
Bei einem Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Stellantriebssystems einer Gondel zum Antrieb eines Schiffes, ist das elektrische Stellantriebssystem mit einer Vielzahl von elektrischen Stellmotoren und ein Getriebe zum Drehen der Gondel vorgesehen, wobei mittels des elektrischen Stellantriebssystems das Getriebe verspannt wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden die Momente, welche zur Verspannung aufzubringen sind, zumindest zeitweise auf die Vielzahl von elektrischen Stellmotoren verteilt. Es wird vermieden, dass bei einem Momentenwechsel, also bei einem Wechsel der Last von einem positiven Wert auf einen negativen Wert bzw. umgekehrt, alle elektrischen Stellmotoren gleichzeitig einen Nulldurchgang durchlaufen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei zumindest einem Stellmotor das Moment zur Verspannung begrenzt. So kann das Verspannungsmoment auf verschiedene elektrische Stellmotore verteilt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ändert sich bei einem elektrischen Stellmotor das Drehmoment während zumindest bei einem weiteren elektrischen Stellmotor das Drehmoment konstant ist bzw. bleibt. Dieses Drehmoment ist insbesondere das Drehmoment, welches zur Verspannung benötigt wird. Also ändert sich in einer Ausgestaltung des Verfahrens bei einem elektrischen Stellmotor das Verspannungsdrehmoment während zumindest bei einem weiteren elektrischen Stellmotor das Verspannungsdrehmoment konstant ist bzw. bleibt. So ist eine kontinuierliche Übergabe des Verspannungsdrehmomentes bei einem Lastwechsel möglich.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei Ausfall eines elektrischen Stellmotors die Verspannung durch die verbleibenden elektrischen Stellmotoren übernommen. Dies erhöht die Einsatzfähigkeit des Systems.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einem Vorzeichenwechsel des Lastmomentes nur ein einziger im Betrieb befindlicher elektrischer Stellmotor lastmomentenlos betrieben. Dadurch kann das Getriebe geschont werden.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, wobei aus den Zeichnungen weitere Einzelheiten entnehmbar sind. Für gleichartige Elemente werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Einzelnen zeigen:

1 einen drehbaren POD;
2 ein Stellantriebssystem mit vier elektrischen Stellmotoren;
3 eine graphische Darstellung einer Momentenverspannung bei einem Mehrmotorenantrieb mit fünf Stellmotoren und
4 eine graphische Darstellung einer Momentenverspannung bei einem Mehrmotorenantrieb mit vier Stellmotoren.

In 1 bezeichnet 1 den Schaft eines Ruderpropellers und 2 das Gehäuse eines elektrischen Motors, der am Unterteil des Ruderpropellerschafts 1 angebracht ist. 3 bezeichnet einen Propeller, der von dem Motor in dem Gehäuse 2 angetrieben wird und 4 einen zweiten Propeller, der ebenfalls von dem Motor in dem Gehäuse 2 angetrieben wird. Zwischen den beiden Propellern 3 und 4 befindet sich eine vorzugsweise durchgehende, nicht näher gezeigte Motorwelle. Anstelle des Gehäuses 2 für einen elektrischen Motor kann auch das Gehäuse eines Getriebes für einen mechanisch angetriebenen Ruderpropeller angeordnet sein, dann befindet sich in der Mitte des Schaftes 1 die Antriebswelle für den mechanisch angetriebenen Ruderpropeller und der Schaft 1 kann entsprechend schlanker ausgeführt werden. Im Oberteil des Schaftes 1 befindet sich ein vorteilhaft mit einer Innenverzahnung ausgebildeter Zahnkranz 5, der mit Ritzel 6, 6' ein erstes Getriebe 7 bilden. Die Ritzel 6 und 6' sind über Getriebe 8, 8' von den Elektromotoren (Stellmotoren) 9, 10 angetrieben. Bei der Verwendung von besonders drehmomentstarken Elektromotoren, z.B. PEM-Motoren, können ggf. die Getriebe 8, 8' entfallen. Die Motoren 9, 10 weisen Umdrehungszähler und Umdrehungsrichtungszähler 11, 12 auf, über die die Ruderlage erfassbar ist. Der Stellantrieb ist an das Bordnetz angeschlossen. Über die Stellantriebe 9, 10 kann eine Gondel 13 mit dem Gehäuse 2, den Propellern 3, 4 und dem Schaft 1 azimutal gedreht werden.
In 2 zeigt schematisch ein Stellantriebssystem mit vier elektrischen Stellmotoren 16, 17, 18, 19. Die Anzahl der vorgesehenen Stellantriebe kann von der Schiffsgröße bzw. von der POD-Größe abhängig sein. Die vier Motoren wirken auf Ritzel 20, 21, 22, 23, die in der gezeigten Ausführung als normale Zahnritzel ausgebildet sind. Es können jedoch ebenso Schneckenritzel oder andere mechanische Elemente verwendet werden. Die Motoren können einzeln (wie dargestellt) oder jeweils in Gruppen zu zweien von Umrichtern 24, 25, 26, 27 mit Energie versorgt. Die Umrichter 24, 25, 26, 27 sind datentechnisch mit einer Kontrolleinheit 28 verbunden. Die Kontrolleinheit 28 weist eine Vielzahl von Ausgaben 31 z.B. zur Ausgabe von Sollwerten für die einzelnen Umrichter 24, 25, 26, 27 auf. Die Kontrolleinheit 28 weist auch eine Vielzahl von Eingaben 32 z.B. z.B. zum Empfang von Istwerten von den einzelnen Umrichtern 24, 25, 26, 27 auf.
Die Darstellung nach 3 zeigt graphisch eine Momentenverspannung bei einem elektrischen Stellantriebssystem mit fünf Stellmotoren. In einem Diagramm ist ein Moment M 33 über eine Zeit 34 aufgetragen. Gezeigt ist ein Lastmoment 40 mit einem Nulldurchgang 48. Das Lastmoment teilt sich auf fünf Stellmotore auf, wobei die Motorenmomente der fünf Stellmotoren aufgetragen sind:

• Motormoment des ersten Stellmotors 35
• Motormoment des zweiten Stellmotors 36
• Motormoment des dritten Stellmotors 37
• Motormoment des vierten Stellmotors 38
• Motormoment des fünften Stellmotors 39.

Gezeigt sind desweiteren sieben Phasen über die Zeit:

• Phase eins 41
• Phase zwei 42
• Phase drei 43
• Phase vier 44
• Phase fünf 45
• Phase sechs 46
• Phase sieben 47.

Das Lastmoment 40 ändert sich über die Zeit von der Phase eins 41 bis zur Phase sieben 47 linear und weist einen Nulldurchgang 48 in der Phase vier 44 auf.
In der Phase eins 41 weisen die fünf Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37, 38, 39 auf, wobei die Motormomente negativ sind. Die Motormomente 35, 36, 37, 38, 39 nehmen vom Betrag linear ab.
In der Phase zwei 42 weisen nur noch vier Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37, 38 auf. Die Motormomente 35, 36, 37, 38 bleiben konstant. Das Motormoment 39 des fünften Stellmotors nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag) .
In der Phase drei 43 weisen nur noch drei Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37 für die Verspannung auf. Die Motormomente 35, 36, 37 bleiben konstant. Das Motormoment des vierten Stellmotors 38 nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag). Das Motormoment 39 des fünften Stellmotors bleibt konstant positiv.
In der Phase vier 44 weisen nur noch zwei Stellmotoren die gleichen negativen Motormomente 35, 36 auf. Die Motormomente des vierten und fünften Stellmotors 38, 39 weisen die gleichen positiven Momentenwerte auf. Die Motormomente 35, 36 bleiben konstant und die Motormomente 38 und 39 bleiben konstant. Das Motormoment des dritten Stellmotors 37 nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag).
In der Phase fünf 45 weist nur noch ein Stellmotor einen konstanten negativen Wert auf, es ist der Stellmotor mit dem Motormoment 35. Die Motormomente 37, 38, 39 des dritten, vierten und fünften Stellmotors weisen die gleichen positiven Momentenwerte 37, 38, 39 auf. Das Motormoment 35 bleibt konstant negativ und die Motormomente 37, 38 und 39 bleiben konstant positiv. Das Motormoment des zweiten Stellmotors 36 nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag).
In der Phase sechs 46 weisen die Motormomente 36, 37, 38, 39 des zweiten, dritten, vierten und fünften Stellmotors die gleichen positiven Momentenwerte auf. Die Motormomente 36, 37, 38 und 39 bleiben konstant positiv. Das Motormoment des ersten Stellmotors 35 nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag).
In der Phase sieben 47 weisen die fünf Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37, 38, 39 auf, wobei die Motormomente positiv sind. Die Motormomente 35, 36, 37, 38, 39 nehmen zu gleichen Teilen linear zu (auch vom Betrag), da die Last 40 linear zunimmt.
Durch die beschriebene und/oder dargestellte Aufteilung der Motormomente bzw. Drehmomente der einzelnen Stellmotoren zum Gesamtantriebsmoment, wie graphisch für fünf Motoren dargestellt, ergibt sich eine verbesserte Verspannung an einem Getriebe. Diese Art der Momentenaufteilung gilt sinngemäß für jede Anzahl von Motoren. So kann bei Ausfall eines oder mehrerer Motoren eine Neuaufteilung der einzelnen Momente durch eine Steuerung im laufenden Betrieb erfolgen.
Die Darstellung nach 4 zeigt graphisch eine Momentenverspannung bei einem elektrischen Stellantriebssystem mit vier Stellmotoren. In einem Diagramm ist ein Moment M 33 über eine Zeit 34 aufgetragen. Gezeigt ist ein Lastmoment 40 mit einem Nulldurchgang 48. Das Lastmoment teilt sich auf vier Stellmotore auf, wobei die Motorenmomente der vier Stellmotoren aufgetragen sind:

• Motormoment des ersten Stellmotors 35
• Motormoment des zweiten Stellmotors 36
• Motormoment des dritten Stellmotors 37
• Motormoment des vierten Stellmotors 38

Gezeigt sind desweiteren sechs Phasen über die Zeit:

• Phase eins 41
• Phase zwei 42
• Phase drei 43
• Phase vier 44
• Phase fünf 45
• Phase sechs 46

Das Lastmoment 40 ändert sich über die Zeit von der Phase eins 41 bis zur Phase sechs 46 linear und weist einen Nulldurchgang 48 zwischen den Phasen drei 43 und vier 44 auf.
In der Phase eins 41 weisen die vier Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37, 38 auf, wobei die Motormomente negativ sind. Die Motormomente 35, 36, 37, 38 nehmen vom Betrag linear ab.
In der Phase zwei 42 weisen nur noch drei Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37 auf. Die Motormomente 35, 36, 37 bleiben konstant. Das Motormoment 38 des vierten Stellmotors nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag) .
In der Phase drei 43 weisen nur noch zwei Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36 auf. Die Motormomente 35, 36 bleiben konstant. Das Motormoment 38 des dritten Stellmotors nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag). Das Motormoment 38 des vierten Stellmotors bleibt konstant positiv.
In der Phase vier 44 weist nur noch ein Stellmotor einen konstanten negativen Wert auf, es ist der Stellmotor mit dem Motormoment 35. Die Motormomente 37, 38 des dritten und vierten Stellmotors weisen die gleichen positiven Momentenwerte 37, 38 auf. Das Motormoment 35 bleibt konstant negativ und die Motormomente 37, 38 bleiben konstant positiv. Das Motormoment des zweiten Stellmotors 36 nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag).
In der Phase fünf 45 weisen die Motormomente 36, 37, 38 des zweiten, dritten und vierten Stellmotors die gleichen positiven Momentenwerte auf. Die Motormomente 36, 37, 38 bleiben konstant positiv. Das Motormoment 35 des ersten Stellmotors nimmt vom Betrag linear ab, wechselt vom Negativen ins Positive und nimmt linear wieder zu (auch vom Betrag).
In der Phase sechs 46 weisen die vier Stellmotoren die gleichen Motormomente 35, 36, 37, 38 auf, wobei die Motormomente positiv sind. Die Motormomente 35, 36, 37, 38 nehmen zu gleichen Teilen linear zu (auch vom Betrag), da die Last 40 linear zunimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 0015495 [0004]
WO 8905262 [0004]
EP 1341693 B2 [0005]

Claims

Elektrisches Stellantriebssystem (30) einer Gondel (13) zum Antrieb eines Schwimmkörpers, wobei die Gondel (13) über einen Schaft (1) und ein Getriebe (7,8,8') mittels zumindest zwei elektrische Stellmotore (9,10,16,17,18,19) drehbar ist, mit einer Kontrolleinheit (28) zur Verspannung des Getriebes (7,8,8').
Elektrisches Stellantriebssystem (30) nach Anspruch 1, wobei die Kontrolleinheit (28) eine Vielzahl von Ausgaben (31) von Sollwerten für die elektrischen Stellmotore (9,10,16,17, 18,19) aufweist, um das erforderliche Lastmoment auf die elektrischen Stellmotore (9,10,16,17,18,19) zu verteilen.
Elektrisches Stellantriebssystem (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontrolleinheit (28) eine Einstellung aufweist, welche einen zeitlichen Versatz eines Momentennulldurchganges (48) für unterschiedliche elektrische Stellmotore (9,10,16, 17,18,19) erreicht.
Elektrisches Stellantriebssystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Reihenfolge der elektrischen Stellmotoren (9,10,16,17,18,19) zum Vorzeichenwechsel des Drehmomentes vorgesehen ist.
Elektrisches Stellantriebssystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontrolleinheit (28) gleiche Sollastkurven (35,36,37,38,39) für unterschiedliche elektrische Stellmotore (9,10,16,17,18,19) hat, welche zeitlich versetzt sind.
Elektrisches Stellantriebssystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kontrolleinheit (28) zur Verspannung einen zeitlich begrenzten maximalen Betrag des Drehmomentes zumindest eines der elektrischen Stellmotore (9,10,16, 17,18,19) aufweist.
Verfahren zum Betrieb eines elektrisches Stellantriebssystem (30) einer Gondel (13) zum Antrieb eines Schiffes, wobei das elektrische Stellantriebssystem (30) mit einer Vielzahl von elektrischen Stellmotoren (9,10,16,17,18,19) und ein Getriebe (7,8,8') zum Drehen der Gondel vorgesehen ist, wobei mittels des elektrischen Stellantriebssystems das Getriebe (7,8,8') verspannt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei zumindest bei einem Stellmotor (9,10,16,17,18,19) das Moment zur Verspannung begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei sich bei einem elektrischen Stellmotor (9,10,16,17,18,19) das Drehmoment ändert während zumindest bei einem weiteren elektrischen Stellmotor (9,10,16,17,18,19) das Drehmoment konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei bei Ausfall eines elektrischen Stellmotors (9,10,16,17,18,19) die Verspannung durch die verbleibenden elektrischen Stellmotoren (9,10,16,17,18,19) übernommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei bei einem Vorzeichenwechsel des Lastmomentes (40) nur ein im Betrieb befindlicher elektrischer Stellmotor (9,10,16,17,18,19) lastmomentenlos betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei ein elektrisches Stellantriebssystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet wird.