DE1248503B

DE1248503B - Elektrische Antriebsanordnung fuer zwei gleichachsige, gegenlaeufige Schiffspropeller

Info

Publication number: DE1248503B
Application number: DEL55102A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johannes Eichhorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1966-11-22
Filing date: 1966-11-22
Publication date: 1967-08-24
Also published as: GB1147504A

Description

Elektrische Antriebsanordnung für zwei gleichachsige, gegenläufige Schiffspropeller Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsanordnung für zwei gleichachsige, gegenläufige Schiffspropeller, insbesondere für tSberwasserfahrzeuge.
Bei Wasserfahrzeugen, deren Metazentrum nur wenig über dem oder gar im Schwerpunkt liegt, wie z. B. bei Torpedos, erschwert der Drall eines einzigen Antriebspropellers die Stabilität. Zur Beseitigung des Dralls wird deshalb in solchen Fällen bekanntlich als Antrieb ein gegenläufiger Doppelpropeller verwendet.
Als Doppelpropellermotor ist in der Regel ein gegenläufig mitlaufender Gleichstrommotor vorgesehen. Es können auch Synchron- oder Asynchronmotoren verwendet werden, wobei in diesem Fall der umlaufende Primärteil über Schleifringe gespeist wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, gleichfalls eine Antriebsanordnung für einen gegenläufigen Doppelpropeller vorzuschlagen, die darin besteht, daß als Antrieb eine an sich bekannte auf die Propellerdrehzahl abgestimmte vielpolige, gegenläufig rotierende Synchronmaschine dient und daß zusätzlich eine Induktionsmaschine vorgesehen ist, deren Nennleistung etwa die Größenordnung der Nennleistung der Synchronmaschine hat, deren Sekundärteil auf derselben WelIe sitzt wie der Primärteil der Synchronmaschine und diesen speist, wobei die Polpaarzahl der Induktionsmaschine so niedrig gewählt ist, daß ein Teil ihrer Luftspaltleistung in einen mechanischen Anteil und einen wesentlich größeren elektrischen Anteil aufgeteilt wird.
Ein Schiffs antrieb mit einer Doppelpropelleranordnung verbessert bekanntlich den Propulsionsgrad. Die Verwendung einer Drehfeldmaschine zum Antrieb der gleichachsigen, gegenläufigen Propeller ist besonders vorteilhaft, weil unter Umständen auftretende unterschiedliche Momente an den Propellern über die Drehzahl durch das Drehfeld ausgeglichen werden.
Da bei größeren Propellermotoren eine vernältnismäßig hohe Spannung und ein großer Strom erforderlich ist, ergeben sich eine Reihe von Schwierigkeiten, dem rotierenden Primärteil des Synchronmotors Leistung zuzuführen. Schleifringe sind dazu ungeeignet. Der Vorteil der Erfindung liegt deshalb vor allem in der Kombination einer vielpoligen, doppelt umlaufenden Synchronmaschine mit einer Induktionsmaschine kleiner Polpaarzahl zur Leistungsübertragung auf den rotierenden Primärteil der Synchronmaschine.
Es ist zwar bekannt, die Erregerwicklung einer Synchronmaschine schleifringlos mittels eines induktiven Übertragers zu speisen. Dabei handelt es sich jedoch um ein anderes Problem. Einmal ist die zu übertragende Erregerleistung verhältnismäßig klein, zum anderen besteht sie aus reiner Wirkleistung.
Da die Synchronmaschine vielpolig ist und die angekuppelte Induktionsmaschine nur eine kleine Polpaarzahl erhalten soll, hat die Induktionsmaschine eine hohe Drehfeldgeschwindigkeit im Verhältnis zum Drehfeld der Synchronmaschine. Wenn der Sekundärteil der Induktionsmaschine gleichsinnig oder gegensinnig zu ihrem Drehfeld umläuft, dann tritt ein Schlupf auf, der durch die langsame Drehung des Sekundärteils bei sehr hohen Werten liegt (zwischen 1 und 0,9 bzw. zwischen 1 und 1,1), jedoch abhängig von der Leistungsübertragung ist.
Läuft der Sekundärteil der Induktionsmaschine gegen das Drehfeld, dann ergibt sich ein Schlupf größer als 1. Die elektrische Leistung wird, wie oben beschrieben, transformatorisch übertragen. Die mechanische Leistung, die vom Primärteil der Synchronmaschine geliefert wird, wird als elektrische Leistung zu der Übertragung addiert. Läuft der Sekundärteil mit dem Drehfeld, dann ergibt sich ein Schlupf kleiner als 1 und die mechanische Leistung wirkt motorisch antreibend. Es sind also beide Fälle für eine Leistungsübertragung gleichermaßen von Vorteil.
Zur Deckung des notwendigen Blindleistungsbedarfs der Induktionsmaschine ergeben sich drei getrennte Möglichkeiten, die sich miteinander kombinieren lassen: Zum ersten kann die Blindleistung von der Synchronmaschine geliefert werden, die hierfür dann übererregt ist; im zweiten Fall wird sie von dem die elektrische Leistung für den Propellermotor erzeugenden Generator geliefert und drittens kann der Induktionsmaschine ein Kondensator parallel geschaltet werden.
Die Propelleßvellen besitzen ein unterschiedliches Schwungmoment, die durch besondere Ausgleichsgewichte zweckmäßigerweise einander gleichgemacht werden. Unterschiedliche Schwungmomente können einander gleichgemacht werden, wenn gemäß dem Vorschlag der Erfindung der Sekundärteil der Induktionsmaschine zusammen mit dem Primärteil der Synchronmaschine auf der inneren Propellerwelle angeordnet ist.
An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben werden. Auf einer Außenwelle 10 eines Antriebes für eine nicht gezeigte Doppelpropelleranordnung eines Überwasserfahrzeuges sitzen ein Gehäuse 11 mit dem Primärteil 12 einer Synchronmaschine 13 und der Sekundärteil 14 einer Induktionsmaschine 15. Der Primärteill6 der Induktionsmaschine 15 ist schiffsfest gelagert. Die Außenwelle 10 läuft in den schiffsfesten Lagern 17 und 18. Auf einer inneren Welle 19, die in zwei Lagern 20 und 21 des Gehäuses läuft, ist angeordnet der Sekundärteil bzw. das Polrad 22 der Synchronmaschine 13 und ein Schleifringkörper 23 für die Übertragung der Erregerleistung mittels einer Leitung 24 auf das Polrad 22. Die Leistung für die Synchronmaschine 13 wird vom Primärteil 16 der Induktionsmaschine 15 induktiv auf den Sekundärteil 14 übertragen, der über eine feste Leitung 25 mit dem Primärteil 22 der Synchronmaschine 13 verbunden ist.
Die Synchronmaschine 13 hat z. B. eine Polzahl von 36, während die Induktionsmaschine 15 z. 13. nur vier Pole hat. Auf diese Weise wird ein Teil der Luftspaltleistung der Induktionsmaschine 15 in einen mechanischen und in einen wesentlich größeren elektrischen Anteil aufgeteilt. Bei einem Schlupf größer als 1 geht die mechanische Leistung in elektrische Leistung über, und bei einem Schlupf kleiner als 1 unterstützt die Induktionsmaschine 15 das Moment der Synchronmaschine 13.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrische Antriebsanordnung für zwei gleichachsige, gegenläufige Schiffspropeller, insbesondere für Überwasserfahrzeuge, d a d u r c h gekennzeichnet, daß als Antrieb eine an sich bekannte, auf die Propellerzahl abgestimmte, vielpolige, gegenläufig rotierende Synchronmaschine (13) dient und daß zusätzlich eine Induktionsmaschine (15) vorgesehen istt deren Nennleistung etwa die Größenordnung der Nennleistung der Synchronmaschine (13) hat, deren Sekundärteil (14) auf derselben Welle (10) sitzt wie der Primärteil (16) der Synchronmaschine (13) und über eine Verbindungsleitung (25) diese speist, wobei die Polpaarzahl der Induktionsmaschine (15) so niedrig gewählt ist, daß ein Teil ihrer Luftspaltleistung in einen mechanischen Anteil und einen wesentlich größeren elektrischen Anteil aufgeteilt wird.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärteil der Induktionsmaschine zusammen mit dem Primärteil der Synchronmaschine auf der inneren Propellerwelle angeordnet ist.