DE1180268B

DE1180268B - Aufladeeinrichtung mit Ladeluftkompressor fuer Dieselmotoren auf U-Booten

Info

Publication number: DE1180268B
Application number: DEL44635A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Emil Koch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-04-13
Filing date: 1963-04-13
Publication date: 1964-10-22

Description

Aufladeeinrichtung mit Ladeluftkompressor für Dieselmotoren auf U-Booten U-Boote werden heute zum großen Teil wahlweise durch Elektro- oder durch Dieselmotoren angetrieben. Akkumulatorenbatterien liefern dabei die Energie für den elektrischen Antrieb. Vorzugsweise werden Dieselmotoren verwendet, die über Gleichstromgeneratoren die Akkumulatorenbatterien aufladen und gegebenenfalls gleichzeitig auch die Energie für den Propeller-Elektromotor liefern.
Der Betrieb von Dieselmotoren bei Unterwasserfahrt macht Schwierigkeiten, da diese Motoren zur Kraftstoffverbrennung sehr viel Sauerstoff und demnach große Luftmengen benötigen. Für die Luftzufuhr von außen bewährte sich bisher am besten ein »Schnorchel«, das ist beispielsweise ein Zuluftstutzen mit einer Rückschlagklappe. Diese Rückschlagklappe wird in Anbetracht des sehr schnellen Wechsels bei Schwebefahrt (Unterwasserfahrt) sehr oft geschlossen, wodurch dann ein nicht angenehmer Unterdruck im U-Boot entsteht, weil die Ladeluft bei geschlossener Rückschlagklappe dem U-Bootinneren entzogen wird.
Diese Schwierigkeit wurde bisher durch die Verwendung reiner Sauggasmotoren umgangen, die sich schnell stillsetzen lassen. Diese Sauggasmotoren haben aber ein hohes Leistungsgewicht und beanspruchen viel Raum.
Hinsichtlich Raum- und Gewichtsbedarf wären Dieselmotoren mit Hoch- und Höchstaufladung bedeutend günstiger, doch steht dem ein schwerwiegender Nachteil entgegen durch eine unerwünschte Eigenschaft, die die hier zu verwendenden sehr hochtourigen Aufladeaggregate mit Ladeluftkompressor haben. Nach ihrer Abschaltung ist nämlich ihre Nachlaufzeit sehr groß. Der auslaufende Ladeluftkompressor fördert dann bei nach außen geschlossenem U-Boot Luft aus dem U-Bootinneren zu den Dieselmotoren, auch wenn diese gar keine Ladeluft mehr benötigen, und verdünnt dadurch dieAtmungsluft für die Bedienungsmannschaft in unzulässiger Weise.
Ein als Turbine ausgebildeter Ladeluftkompressor für Hoch- und für Höchstaufladung hat nun eine Betriebsdrehzahl von der Größenordnung 30 000 U/min. Außerdem bildet der Kompressor mit der ihn antreibenden, mit adiabatischem Wärmegefälle arbeitenden Abgasturbine ein schwingungsfähiges Gebilde. Aus diesen Gründen ist eine einwandfreie, kontinuierlich verlaufende, sich unter Umständen kurz wiederholende plötzliche Stillstandsbremsung des Ladeluftkompressors mit üblichen Mitteln, die sich mechanischer oder hydraulischer Bremseinrichtungen bedienen, nicht genügend schnell und sicher möglich. Die Erfindung hat den Zweck, Aufladeeinrichtungen zu schaffen, die die Verwendung der für den U-Bootantrieb so günstigen Dieselmotoren mit Hoch-und Höchstaufladung ermöglichen.
Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung erreicht durch eine elektrische Bremseinrichtung für den Ladeluftkompressor, mit der die insgesamt zu vernichtende kinetische Energie z. B. nach einer bestimmten oder beeinflußbaren Verlaufkurve kontrolliert in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
Die Erfindung läßt sich in verschiedenen Ausgestaltungen verwirklichen. Einige dieser Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind nachstehend als Ausführungsbeispiele angeführt.
Als Bremseinrichtung für einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Ladekompressor kann eine Wirbelstrombremse oder eine elektrische Maschine, insbesondere ein fremderregter Asynchrongenerator oder eine Wechselstrommaschine mit Kurzschlußanker angeordnet sein.
Ferner kann die Bremseinrichtung für einen Ladekompressor mit dem vorgenannten Turbinenantrieb aus einem Wechselstrom-Schleifringgenerator und aus einer Gleichrichtereinrichtung bestehen, über die die in diesem Generator erzeugte elektrische Energie dem Bordnetz oder anderen Stromverbrauchern zugeführt wird.
Alle diese Ausführungen können auch noch zweckmäßig eine Schaltanordnung enthalten, mit der die Bremseinrichtung beim Schließen des Schnorchelventils oder eines Raumluftdruck-Schalters eingeschaltet wird.
Eine andere Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Elektromotor zum Antrieb des Ladeluftkompressors, der durch eine Schalteinrichtung zu einem Bremsgenerator für den Ladeluftkompressor umwandelbar ist. Dabei kann diese Schalteinrichtung so ausgelegt sein, daß die Umschaltung vom Elektromotor zum Bremsgenerator, unverzögert oder verzögert, beim Schließen des Schnorchelventils oder eines Raumluftdruck-Schalters erfolgt. Es kann aber auch eine Steuerung für die Schalteinrichtung vorgesehen sein, die die Umschaltung vom Elektromotor zum Bremsgenerator dann bewirkt, wenn die Leistung der Dieselmaschinen abfällt.
Die Erfindung ist außerdem verwendbar für Dieselanlagen in Räumen mit ähnlichen Ladeluftbeschaffungsverhältnissen wie bei U-Booten, wie beispielsweise für Dieselanlagen, die unter Tage aufgestellt werden müssen (Luftschutzräume, Räume in Bergwerken).

Claims

Patentansprüche: 1. Aufladeeinrichtung mit einem Ladeluftkompressor für Dieselmaschinen mit Ladeluftschnorchel auf U-Booten, gekennzeichnet durch eine elektrische Bremseinrichtung für den Ladeluftkompressor zur kontrollierbaren Umwandlung der abzubremsenden kinetischen Energie in elektrische Energie.
2. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1 mit einem durch eine Abgasturbine angetriebenen Ladeluftkompressor, gekennzeichnet durch eine Wirbelstrombremse oder eine elektrische Maschine, insbesondere einen fremderregten Asynchrongenerator oder eine Wechselstrommaschine mit Kurzschlußkäfiganker als Bremseinrichtung für den Ladeluftkompressor.
3. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Wechselstrom-Schleifringgenerator und eine Gleichrichtereinrichtung, über die die in diesem Generator erzeugte elektrische Energie dem Bordnetz oder anderen Stromverbrauchern zugeführt wird, als Bremseinrichtung für den Ladeluftkompressor.
4. Aufladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Schaltanordnung, mit der die Bremseinrichtung beim Schließen des Schnorchelventils oder eines Raumluftdruck-Schalters eingeschaltet wird.
5. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Elektromotor zum Antrieb des Ladeluftkompressors, der durch eine Schalteinrichtung zu einem Bremsgenerator für den Ladeluftkompressor umwandelbar ist. '
6. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine solche Auslegung der Schalteinrichtung, daß die Umschaltung vom Elektromotor zum Bremsgenerator, unverzögert oder verzögert, beim Schließen des Schnorchelventils oder eines Raumluftdruck-Schalters erfolgt.
7. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Schalteinrichtung, durch die die Umschaltung vom Elektromotor zum Bremsgenerator dann bewirkt wird, wenn die Leistung der Dieselmaschinen abfällt.