DE19834736A1

DE19834736A1 - Verfahren zum Betreiben eines Dienstschiffes

Info

Publication number: DE19834736A1
Application number: DE19834736A
Authority: DE
Inventors: Pekka Salmi; Risto Kurimo
Original assignee: Kvaerner Masa Yards Oy
Current assignee: Aker Arctic Technology Inc
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: KR100542427B1; RU2198821C2; KR19990014323A; SE9802602D0; SE518210C2; NO983507L; CA2244056C; CA2244056A1; JPH1191687A; FI973171A; DE19834736B4; NO983507D0; SE9802602L; US6062925A; JP3979733B2; FI107040B; FI973171A0; NO324683B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dienstschiffes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Er findung betrifft auch ein Dienstschiff zur Anwendung des Ver fahrens.

Der Hauptantriebsmotor eines Schiffes ist typischerweise ein Dieselmotor. Im allgemeinen ist die Betriebsdrehzahl des Motors konstant, und sie ist die Drehzahl, bei der die Ausgangslei stung maximal ist.

Es ist bekannt, daß bei geringen Geschwindigkeiten die An triebskraft eines Schiffes oder eines Wasserfahrzeuges mit Man telpropellern erhöht werden kann, wo sie im allgemeinen in so genannten Arbeits- oder Dienstschiffen, insbesondere in Schlep pern verwendet werden. Mantelpropeller werden ebenso bei in Eis verkehrenden Schiffen verwendet. Am Mantel jedoch sammelt sich leicht Eis an, was Strömungsstörungen an dem Propeller verur sacht, die zu einem Abschwächen der Antriebskraft und zu star ken Vibrationen führen. Versuche wurden gemacht, die Probleme durch bestimmte Ausführungen des Schiffsgrundes und durch Ver wendung zusätzlicher Vorrichtungen zu mindern, jedoch ohne be achtenswerte Ergebnisse.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Betriebsverfahren zu er zielen, in dem die oben erwähnten Nachteile vermieden werden und das einen leistungsfähigen Betrieb eines Dienstschiffes in einer zuverlässigen Weise und mit einfachen Mitteln schafft. Diese Aufgabe wird im wesentlichen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt. Vorteilhafte Weiterführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Grundidee der Erfindung ist, daß der Betriebsmodus des An triebspropellers gemäß den vorherrschenden Umständen gewechselt wird. Das kann erstens dadurch realisiert werden, den An triebspropeller mit einem Propellermantel zu versehen, der ein fach montierbar und demontierbar ist. Zweitens kann der Propel lertyp variiert werden, d. h. der Propeller kann ein Propeller mit feststehender Blattsteigung oder ein Propeller mit einer regulierbaren Blattsteigung sein. In Folge dessen muß die An triebsmaschine bei Verwendung eines Propellers mit feststehen der Blattsteigung so gewählt werden, daß sie für einen Mantel betrieb und einen mantelfreien Betrieb geeignet ist. Falls ein Propeller mit einer regulierbaren Blattsteigung verwendet wird, muß die Blattsteigung dem Mantelbetrieb und dem mantelfreien Betrieb angepaßt werden können. Wenn ein Propeller mit festste hender Blattsteigung mit einer gegebenen Geschwindigkeit ro tiert, begegnet er einem geringeren Widerstand, falls er in ei nem Mantel betrieben wird, als wenn er mantelfrei betrieben wird. Dementsprechend ist die Leistungsaufnahme des Mantelpro pellers geringer als die Leistungsaufnahme des mantelfreien Propellers. Falls ein Mantelpropeller und ein mantelfreier Pro peller mit gleicher Leistungsaufnahme laufen, ist die Rotati onsgeschwindigkeit des Mantelpropellers höher als die des man telfreien Propellers.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf einen speziellen Propel lertyp und dementsprechend kann der Propeller ein Propeller mit feststehender Blattsteigung oder ein Propeller mit einer regu lierbaren Blattsteigung sein.

Mit einem Antriebspropeller feststehender Blattsteigung wird die Leistungsaufnahme des Propellers durch Setzen der normalen Betriebsrotationsgeschwindigkeit des Propellers auf einen be stimmten nominellen Wert konstant gehalten, wenn der Propeller mantel verwendet wird, und durch Setzen der normalen Betriebs rotationsgeschwindigkeit des Propellers auf einen Wert, der um mindestens 5%, vorzugsweise um mindestens 10% unter dem besag ten nominellen Wert liegt, wenn der Propellermantel entfernt ist.

Bei einem Antriebspropeller mit einer regulierbaren Blattstei gung wird die Leistungsaufnahme des Propellers durch Einstel lung der Blattsteigung des Propellers auf einen bestimmten no minellen Wert konstant gehalten, wenn der Propellermantel ver wendet wird, und durch Einstellung der Blattsteigung des Pro pellers auf einen Wert, der um mindestens 7%, vorzugsweise um mindestens 10% unter dem besagten nominellen Wert ist, wenn der Propellermantel entfernt ist.

Um den Wechsel der Betriebsanordnung der Antriebspropellerein richtung zu erleichtern, ist es vorteilhaft, daß die Montage und Demontage des Propellermantels so durchführbar ist, daß be sagte Maßnahmen einfach ausgeführt werden können, ohne das Schiff anzudocken.

Das Dienstschiff gemäß der Erfindung umfaßt eine Befestigungs vorrichtung, die für eine Montage und Demontage eines Propel lermantels um den Antriebspropeller geeignet ist und eine Vor richtung, um die Leistungsaufnahme des Propellers für eine ge wünschte Zeit konstant zu halten.

Wenn ein Propeller mit feststehender Blattsteigung verwendet wird, ist das Dienstschiff mit Mitteln versehen, um die auf den Propeller übertragene Rotationsgeschwindigkeit, in zwei vonein ander deutlich verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen zu hal ten. In diesem Fall ist es vorteilhaft, daß sich die verschie denen Rotationsgeschwindigkeitsbereiche des Propellers voneinan der so unterscheiden, daß der untere Rotationsgeschwindigkeits bereich bei etwa 65% bis 95%, vorzugsweise bei etwa 75% bis 90% des oberen Rotationsgeschwindigkeitsbereiches liegt.

Wenn ein Antriebspropeller mit einer regulierbaren Blattstei gung verwendet wird, ist das Dienstschiff mit Mitteln versehen, um die Blattsteigung des Propellers für eine gewünschte Zeit auf zwei deutlich unterschiedliche Werte einzustellen. In die sem Fall ist es vorteilhaft, daß der untere Wert der Blattstei gung des Propellers bei etwa 60% bis 95%, vorzugsweise bei etwa 70% bis 90% des höheren Wertes liegt.

Um das Montieren und Demontieren des Propellermantels zu er leichtern, umfaßt die Propellermantelbefestigungsvorrichtung vorzugsweise eine einfache mechanische Verbindung, z. B. eine Schwalbenschwanzverbindung, eine Keilverbindung, eine Flanschverbindung oder dergleichen.

Die Erfindung wird nun im folgenden mittels Beispiel und mit Bezug auf die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrie ben, in denen

Fig. 1 eine elektrische Ruderpropellervorrich tung mit einem sogenannten Zugpropellermantel zeigt,

Fig. 2 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II von Fig. 1 ist,

Fig. 3 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III von Fig. 1 ist,

Fig. 4 eine mechanische Ruderpropellervorrich tung mit einem sogenannten Schubpropellermantel zeigt,

Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie V-V von Fig. 4 ist,

Fig. 6 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie VI-VI von Fig. 4 ist,

Fig. 7 eine herkömmliche Propellervorrichtung an dem Heck eines Schiffes ist, die mit einem Propel lermantel versehen ist,

Fig. 8 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie VIII-VIII von Fig. 7 ist, und

Fig. 9 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie IX-IX von Fig. 7 ist.

Es ist beabsichtigt, das Betriebsverfahren gemäß der Erfindung in einem Dienstschiff einzusetzen, das sowohl auf dem offenen Meer als auch unter Eisbedingungen betrieben wird. Für den Be trieb auf offenem Meer ist ein Propellermantel um den An triebspropeller des Dienstschiffes montiert, dessen Mantel ent fernt wird, wenn das Dienstschiff unter Eisbedingungen betrie ben wird.

Die in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigte Ruderpropellervorrich tung enthält eine Propellerhalterung, die an den Schiffsrumpf des Dienstschiffes 13 mittels einer drehbaren Welle befestigt ist. In der Fig. 1 ist ein Schraubenpropeller mit 1, und ein Mantel mit 4 gekennzeichnet.

Um das Montieren und Demontieren des Propellermantels 4 zu er leichtern, kann die Propellermantelbefestigungsvorrichtung bei spielsweise eine Schwalbenschwanzverbindung, eine Keilverbin dung, eine Flanschverbindung oder dergleichen umfassen. Bei spiele von geeigneten Verbindungen sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt, in denen die Querschnittsvergrößerungen Befestigungs vorrichtungen 7 und 10 zeigen, die als Schwalbenschwanzverbin dung und beziehungsweise als Keilverbindung ausgebildet sind.

Diese Befestigungsvorrichtungen sind mechanisch unkompliziert aufgebaut und einfach montier- und demontierbar.

Der Antriebspropeller und die Antriebsmaschinerie müssen so ausgerichtet sein, daß sie für einen Mantelbetrieb und mantel freien Betrieb geeignet sind.

Der in Fig. 1 gezeigte Antriebspropeller 1 ist ein Propeller mit feststehender Blattsteigung, und das Dienstschiff 13 umfaßt einen elektrischen Antriebsmotor M, der in der Propellerhalte rung montiert werden kann, und einen Geschwindigkeitsregulier mechanismus RPM zum Steuern der Betriebsdrehzahl des Elektromo tors M um die auf den Propeller 1 übertragene Rotationsge schwindigkeit für eine gewünschte Zeit in zwei voneinander deutlich unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeitsbereichen zu halten, wobei der obere Rotationsgeschwindigkeitsbereich für einen Mantelbetrieb, und der untere Rotationsgeschwindigkeits bereich für einen mantelfreien Betrieb vorgesehen ist.

Die Fig. 4 zeigt einen Antriebspropeller 2 mit feststehender Blattsteigung und einen Mantel 5. In den Fig. 5 und 6 zeigen die vergrößerten Querschnitte Befestigungsvorrichtungen 8 und 11, die wie eine Schwalbenschwanzverbindung und beziehungsweise eine Keilverbindung ausgebildet sind. Das in Fig. 4 gezeigte Dienstschiff 13 umfaßt einen Hauptantriebsmotor (nicht ge zeigt), der in dem Schiffsrumpf des Schiffes montiert ist und einen mechanischen Antrieb MD, der den Antriebsmotor mit dem Propeller 2 verbindet. Der Hauptantriebsmotor arbeitet mit ei ner konstanten Geschwindigkeit und Leistung und kann beispiels weise ein Dieselmotor sein. Der mechanische Antrieb MD enthält ein Getriebesystem GS, das die die auf den Propeller 2 übertra gene Rotationsgeschwindigkeit für eine gewünschte Zeit, in zwei voneinander deutlich unterschiedlichen Rotationsgeschwindig keitsbereichen hält, wobei der höhere Rotationsgeschwindig keitsbereich für einen Mantelbetrieb und der untere Rotations geschwindigkeitsbereich für einen mantelfreien Betrieb vorgese hen ist.

Das in Fig. 7 gezeigte Dienstschiff 13 umfaßt einen Antriebsmo tor (nicht gezeigt), der in den Schiffsrumpf montiert ist und eine Propellerwelle (nicht gezeigt), die den Antriebsmotor mit einem Antriebspropeller 3 mit regulierbarer Blattsteigung ver bindet. Der Propeller ist mit einem Mantel 6 versehen. In den Fig. 8 und 9 zeigen die vergrößerten Querschnitte Befesti gungsvorrichtungen 9 und 12, die als Schwalbenschwanzverbindung und beziehungsweise als Flanschverbindung ausgebildet sind.

Wenn ein Antriebspropeller mit einer regulierbaren Blattstei gung verwendet wird, wird die Blattsteigung des Propellers an einen höheren Wert für einen Mantelbetrieb und an einen niedri geren Wert für einen mantelfreien Betrieb angepaßt. Dementspre chend muß der Propeller 3 mit Mitteln AP zum Einstellen der Blattsteigung versehen sein.

Verschiedene Betriebsanordnungen wurden oben in Kombination mit speziellen Propellervorrichtungen diskutiert. Es ist jedoch klar, daß gleichwirkende Anordnungen ausgetauscht werden kön nen, beispielsweise ein Propeller mit einer regulierbaren Blattsteigung kann mit einem elektrischen Antriebsmotor verwen det werden, anstatt die auf den Propeller übertragene Rotati onsgeschwindigkeit zu verändern u.s.w.

Die Zeichnungen und die darauf bezogene Beschreibung beabsich tigen lediglich die Grundidee der Erfindung klarzustellen. Das Betriebsverfahren und das Dienstschiff gemäß der Erfindung kön nen gemäß den beigehefteten Ansprüchen variieren.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Dienstschiffes, welches für die Fahrt auf offenem Meer und im Eis bestimmt ist und das mit einer Antriebspropellereinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für einen eis freien Navigationszeitraum ein Propellermantel an der An triebspropellereinrichtung montiert ist, wobei wiederum bei er neutem Navigationszeitraum unter Eisbedingungen der Propeller mantel entfernt wird, und daß die Leistungsaufnahme des An triebspropellers während des Mantelbetriebes und des mantel freien Betriebes konstant gehalten wird.

2. Betriebsverfahren gemäß Anspruch 1, in dem ein Propeller mit feststehender Blattsteigung als Antriebspropeller verwendet wird, wobei die Leistungsaufnahme des Propellers konstant ge halten wird, durch das Setzen der normalen Betriebsrotationsge schwindigkeit des Propellers auf einen bestimmten nominellen Wert, wenn der Propellermantel verwendet wird, und durch das Setzen der normalen Betriebsrotationsgeschwindigkeit des Pro pellers auf einen Wert, der um mindestens 5%, vorzugsweise um mindestens 10% kleiner als der besagte nominelle Wert ist, wenn der Propellermantel entfernt ist.

3. Betriebsverfahren gemäß Anspruch 1, in dem ein Propeller mit einer regulierbaren Blattsteigung als Antriebspropeller verwendet wird, wobei die Leistungsaufnahme des Propellers kon stant gehalten wird durch die Einstellung der Blattsteigung des Propellers auf einen bestimmten nominellen Wert, wenn der Pro pellermantel verwendet wird, und durch die Einstellung der Blattsteigung des Propellers auf einen Wert, der um mindestens 7%, vorzugsweise um mindestens 10% kleiner als der besagte no minelle Wert ist, wenn der Propellermantel entfernt ist.

4. Dienstschiff zur Anwendung des Betriebsverfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, welches Schiff (13) für die Fahrt auf offenem Meer und im Eis bestimmt und mit ei ner Antriebspropellereinrichtung (1, 2, 3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dienst schiff (13) Befestigungsvorrichtungen (7, 8, 9, 10, 11, 12) um faßt, die zur Montage und Demontage eines Propellermantels (4, 5, 6) um die Antriebspropellereinrichtung (1, 2, 3) geeignet sind, und daß das Dienstschiff (13) des weiteren Mittel (M, RPM, DM, GS, AP) zum Konstanthalten der Leistungsaufnahme des Antriebspropellers für eine gewünschte Zeit umfaßt.

5. Dienstschiff gemäß Anspruch 4, wobei das Dienstschiff (13) Mittel (M, RPM, MD, GS) umfaßt, um die auf den Antriebspropel ler (1, 2) übertragene Rotationsgeschwindigkeit in zwei vonein ander deutlich verschiedenen Rotationsgeschwindigkeitsbereichen zu halten.

6. Dienstschiff gemäß Anspruch 5, wobei sich die verschiede nen Rotationsgeschwindigkeitsbereiche derart voneinander unter scheiden, daß der untere Rotationsgeschwindigkeitsbereich in etwa bei 65% bis 95%, vorzugsweise 75% bis 90% des oberen Rota tionsgeschwindigkeitsbereiches liegt.

7. Dienstschiff gemäß Anspruch 4, wobei das Dienstschiff (13) Mittel (AP) umfaßt, um die Blattsteigung des Antriebspropellers (3) für eine gewünschte Zeit auf zwei deutlich verschiedene Werte einzustellen.

8. Dienstschiff gemäß Anspruch 7, wobei der untere Wert der Blattsteigung des Antriebspropellers bei etwa 60% bis 95%, vor zugsweise 70% bis 90% des höheren Wertes liegt.

9. Dienstschiff gemäß Anspruch 5, wobei die Befestigungsvor richtung (7, 8, 9, 10, 11, 12) des Propellermantels (4, 5, 6) eine einfache mechanische Verbindung umfaßt, z. B. eine Schwal benschwanzverbindung, eine Keilverbindung, eine Flanschverbin dung oder dergleichen.