DE20209800U1

DE20209800U1 - Schiff mit Schaufelradantrieb

Info

Publication number: DE20209800U1
Application number: DE20209800U
Authority: DE
Original assignee: SCHIFFBAU und ENTWICKLUNGSGESE
Current assignee: SCHIFFBAU und ENTWICKLUNGSGESE
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2012-06-26
Also published as: DE20114957U1

Description

Schiff mit Schaufelradantrieb

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Schiff, das mit wenigstens einem Schaufelrad und/oder mit wenigstens einem Unterwasserantrieb über wenigstens einen motorischen Antrieb fortbewegbar ist. Der Unterwasserantrieb kann wenigstens eine herkömmliche Schiffsschraube, wenigstens ein Strahltriebwerk oder wenigstens eine Turbine aufweisen. Es wird daher im folgenden überwiegend von einem Unterwasserantrieb gesprochen.

Solche Schiffe mit Schaufelradantrieb, beispielsweise Schaufelraddampfer, werden häufig als Passagierschiffe für kurze Entfernungen eingesetzt. Insbesondere werden diese Schiffe wegen des nostalgisch anmutenden Antriebs als touristische Passagierschiffe für Flußtouren, Hafenrundfahrten und Seerundfahrten benutzt. Häufig ist der Antrieb des oder der Schaufelräder als Dampfmaschine ausgebildet, deren Bestandteile und Aggregate teilweise vom Passagierdeck aus beobachtet werden können.

Ein solcher Schaufelraddampfer ist zudem mit einem Hilfsantrieb ausgerüstet, der bei Ausfall der Dampfmaschine das Schiff über herkömmliche Schiffsschrauben oder Turbinen antreibt. Dieser Hilfsantrieb ist jedoch in der Regel nicht geeignet, das Schiff mit einer vorgeschrieben Mindestgeschwindigkeit zu bewegen. Dies hat zur Folge, dass zum Bewegen des Schiffs in den Gewässern stets der Schaufelradantrieb eingesetzt werden muß. Bei Dampfmaschinen muß demnach die 5 Dampfmaschine stets unter Dampf gesetzt werden. Dies hat

einen sehr hohen Frischwasserbedarf zur Folge, der zudem mitgeführt werden muß oder über Kondensatrückgewinnung oder Wasseraufbereitung realisiert wird.

Es ist daher in manchen Fällen erforderlich, sowohl den Unterwasserantrieb als auch den Antrieb über die Schaufelräder so auszulegen, dass beide unabhängig voneinander das Schiff mit der vorgeschriebenen Mindestgeschwindigkeit bewegen können. Der Unterwasserantrieb, der häufig nur als Hilfsantrieb eingesetzt wird, muß somit dennoch entsprechend leistungsstark dimensioniert sein.

Ein Problem besteht in allen Fällen darin, dass bei Ausfall des Schaufelradantriebs das Schaufelrad oder die Schaufelräder stillstehen, so dass die Schaufeln einen sehr hohen Strömungswiderstand erzeugen, der von dem Unterwasserantrieb überwunden werden muß. Auch hierdurch wird eine leistungsstärkere Maschine . für den 0 Unterwasserantrieb erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schiff der

eingangs geschilderten Art so auszubilden, dass ein

Einsatz eines Unterwasserantriebs mit einer geringeren Leistung möglich ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Schaufeln des Schaufelrades zwischen einer Stellung eines hohen Strömungswiderstandes 0 und einer Stellung eines niedrigeren Strömungswiderstandes hin- und herverschwenkbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Schaufeln beim Antreiben des Schiffs durch das Schaufelrad in der Stellung mit hohem Strömungswiderstand befinden. Beim 5 Antreiben des Schiffs nur durch den Unterwasserantrieb

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hingegen befinden sich die Schaufeln in der Stellung des niedrigen Strömungswiderstands. Dies hat den Vorteil, das der Strömungswiderstand der Schaufeln bei nicht genutztem Schaufelradantrieb verringert und minimiert werden kann. Demnach braucht der Unterwasserantrieb nicht mehr die ansonsten hohe Kraft und Leistung für die Fortbewegung des Schiffs. Der Antrieb kann geringer dimensioniert werden, so dass sich der Energieverbrauch insgesamt reduzieren läßt.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass an dem Schaufelrad oder dessen Welle Hub- oder Stellmittel angreifen, um das Schaufelrades aus der Betriebsstellung, in der es in das Wasser zumindest teilweise eintaucht, in eine Ruhestellung zumindest teilweise aus dem Wasser zu heben oder zu verschwenken. Auch hierdurch wird eine Verringerung des Strömungswiderstands erreicht, da die Anzahl und somit die Fläche der eintauchenden Schaufel reduziert wird.

Grundsätzlich ist es günstig, wenn das Schaufelrad in der Ruhestellung vollständig oder nahezu vollständig aus dem Wasser gehoben ist.

Die Welle des Schaufelrades ist beispielsweise mit der Antriebswelle des motorischen Antriebs über eine vollständig trennbare Kupplung lösbar verbunden. Auch kann zwischen der Antriebswelle und der Schaufelradwelle eine elastische, verschwenkbare oder axial verstellbare Kupplung vorgesehen werden, die ein Anheben oder 0 Verschwenken des Schaufelrades aus dem Wasser erlaubt.

Das Schaufelrad kann in einer Kulisse zwischen der Betriebsstellung und der Ruhestellung geführt sein. Auch kann das Schaufelrad über einen Hebelmechanismus aus dem Wasser verschwenkt werden. Als Hub- oder Stellmittel

eignen sich hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylindereinheiten, die an dem Schaufelrad oder dessen Welle angreifen. Solche Kolben-Zylindereinheiten können die erforderlichen hohen Kräfte aufnehmen. In jedem Fall ist es günstig, wenn das Schaufelrad in der Betriebsstellung und/oder der Ruhestellung arretierbar ist.

Häufig befindet sich das Schaufelrad in einem dieses nach oben umgebenden Spritzschutzgehäuse. Das Gehäuse kann entsprechend der Hub- oder Verschwenkbewegung verlängert ausgebildet sein. Auch kann das Gehäuse zusammen mit dem Schaufelrad angehoben oder verschwenkt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse in Richtung der Hub- oder Verschwenkbewegung Luken aufweist, die bei der Bewegung des Schaufelrades in die Ruhestellung geöffnet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 0 sind dem oder den Schaufelrädern und dem Unterwasserantrieb ein separater motorische Antrieb zugeordnet. Hier wird der Vorteil der Erfindung besonders deutlich, da die Maschine für den Unterwasserantrieb im Vergleich zu herkömmlichen Schiffen wesentlich kleiner 5 dimensioniert sein kann.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass dem oder den Schaufelrädern und dem Unterwasserantrieb ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet ist. Dadurch kann die mit den 0 Unterwasserantrieb erreichbare Geschwindigkeit des Schiffs weiter erhöht werden.

Der motorische Antrieb für die Schaufelräder oder den Unterwasserantrieb kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Es kann vorgesehen werden, dass

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zumindest der motorische Antrieb für das oder die Schaufelräder eine Dampfmaschine umfaßt. Als Feuerung kann eine Feststoffbrenner oder auch ein Gas/Öl-Brenner eingesetzt werden. Auch ist es möglich, die Schaufelräder über ein Dieselaggregat anzutreiben. Die nostalgischen, sich bewegenden großen Pleuelstangen einer blind mitlaufenden Dampfmaschine für solche Schaufelraddampfer können hierdurch mit angetrieben werden. Zumindest der Unterwasserantrieb umfaßt in bevorzugter Weise einen Verbrennungsmotor. Auch ein Dieselaggregat zur Stromerzeugung für den elektrischen beziehungsweise hydraulischen Antrieb sind möglich.

Es kann zweckmäßig sein, wenn das Schaufelrad beim Antreiben des Schiffs nur durch den Unterwasserantrieb stillsteht. Auch kann vorgesehen werden, dass das Schaufelrad frei mitläuft und/oder gebremst ist. In jedem Fall wird ein geringerer Strömungswiderstand der Schaufeln und somit weniger Bremsenergie erzeugt. Es ist daher ohne weiteres möglich, dass sowohl der Antrieb über das oder die Schaufelräder als auch der Unterwasserantrieb jeweils für sich als Hauptantrieb ausgelegt ist und das Schiff mit einer vorgebbaren Mindestgeschwindigkeit antreibt. Dies hat den Vorteil, dass das Schiff beispielsweise bei anderen als touristischen Zwecken nur vom Unterwasserantrieb fortbewegt wird, ohne dass in aufwendiger Weise die Dampfmaschine für die Schaufelräder unter Dampf gesetzt werden muß. Der Energieverbrauch und auch der Frischwasserverbrauch lassen sich somit reduzieren.

Wo sich das Schaufelrad am Schiff befindet, ist grundsätzlich beliebig. Das Schaufelrad kann beispielsweise ein Heckschaufelrad sein. Auch ist es möglich, zwei seitliche Schaufelräder vorzusehen. Ferner

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können sowohl seitliche Schaufelräder als auch ein Schaufelrad am Heck des Schiffs vorgesehen werden.

Das Schaufelrad gemäß der Erfindung umfaßt eine Vielzahl von Schaufeln, von denen zumindest ein Teil der Schaufeln des Schaufelrades zwischen einer Stellung eines hohen Strömungswiderstandes und einer Stellung eines niedrigeren Strömungswiderstandes hin- und herverschwenkbar sind. Grundsätzlich können alle Schaufeln verschwenkbar ausgebildet sein. Es ist aber auch ausreichend, nur diejenigen Schaufeln zu verstellen, die bei Nichtgebrauch des Schaufelrades in das Wasser eintauchen. Es können Positionierhilfen und/oder Arretiermittel vorhanden sein, die das Schaufelrad so feststellen, dass dessen verschwenkbaren Schaufeln im Wasser sind. ·

Die Schaufeln sind vorzugsweise um eine im wesentlichen horizontale Achse verschwenkbar Dies ist mit Blick auf die allgemeine Ausbildung und übliche Aufhängung derselben in einem um eine horizontale Achse drehbaren Schaufelrad günstig. Es kann zudem vorgesehen werden, dass die Schaufeln durch ein zentrales Hebelgestänge verstellbar sind. Auch oder zusätzlich können die Schaufeln motorisch verstellbar sein.

Grundsätzlich werden die eintauchenden Schaufeln im Zuge der Drehbewegung durch einen Exzenter so verschwenkt, dass sie zunächst steil eintauchen und während der 0 Drehbewegung weiter verschwenkt werden, um einen hohen Strömungswiderstand im Wasser zu erzeugen. Es kann vorgesehen werden, dass die eintauchenden Schaufeln bei Nichtgebrauch in eine im wesentlichen horizontale Stellung verschwenkt sind. Die Schaufel verlaufen dann flach im oder unter dem Wasser. Ferner können die

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Schaufel in dieser Stellung auf der dem Bug zugekehrten Seite derart strömungsgünstig ausgebildet sein, dass der Strömungswiderstand bei der Fahrt des Schiffs aufgrund des Unterwasserantriebs weiter gesenkt werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schaufelraddampfers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Schaufelraddampfers,

Fig. 3 einen Querschnitt in Höhe des Maschinenraums,
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Fig. 4 das Unter- oder Maschinendeck des Schaufelraddampfers und

Fig. 5 ein Teil eines Schaufelrades in vergrößerter Darstellungsform.

Der in der Zeichnung dargestellte Schaufelraddampfer ist als Seitenraddampfer ausgebildet und weist an seinen beiden Längsseiten 11, 12 je ein Schaufelrad 13 auf. Der Antrieb dieser Schaufelräder erfolgt durch einen Hauptantrieb 14, der als Dampfmaschine ausgebildet ist. Der Hauptantrieb ist auf dem Unterdeck 15 in etwa mittig zum Schiff angeordnet. Die Verbindung zu den Schaufelrädern erfolgt in üblicher Weise durch seitlich 0 herausragende Wellen 16. Dieser Hauptantrieb ist in der Lage, das Schiff mit einer vorgebbaren Mindestgeschwindigkeit anzutreiben.

Die Schaufelräder 13 weisen eine Vielzahl von Schaufeln 5 17 auf, die regelmäßig am Umfang verteilt an einem Rahmen

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18 angelenkt sind. Beim Eintauchen in das Wasser wird dieses verdrängt, wodurch sich in bekannter Weise die Vorwärtsbewegung des Schiffes ergibt.

Für einen Ausfall des Hauptantriebes ist ein Hilfsantrieb vorgesehen, um das Schiff sicher in den Hafen bringen zu können. Der Hilfsantrieb umfaßt zwei Hilfsmotoren 19 im Hilfsmaschinenraum 20. Dieser Hilfsantrieb ist als herkömmlicher Unterwasserantrieb ausgebildet. Es können Schiffsschrauben, Strahltriebwerke oder Turbinen vorgesehen werden, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Als Hilfsmotoren kommen vorzugsweise Dieselaggregate zum Einsatz.

Bei stehendem Hauptantrieb und stehenden Schaufelrädern erzeugen die eingetauchten Schaufeln einen sehr hohen Widerstand im Wasser. Für eine hinreichende Geschwindigkeit müssen die Hilfsmotoren entsprechend leistungsstark sein, oder der Geschwindigkeit sind Grenzen gesetzt.

Um den Strömungswiderstand der Schaufelräder bei deren Nichtgebrauch zu minimieren, sind die Schaufeln 17 am Rahmen 18 des Schaufelrades verschwenkbar gelagert derart, dass sie von einer Stellung eines hohen Strömungswiderstand während des Gebrauchs in eine Stellung mit geringem Widerstand bei Nichtgebrauch des Schaufelradantriebs bewegt werden können. Hierzu sind die Schaufeln um eine im wesentlichen horizontale Achse 21 0 durch ein zentrales Hebelgestänge 22 verschwenkbar. In der Regel werden die Schaufeln 17 von einer im wesentlichen vertikalen Betriebsstellung im unteren Totpunkt im Wasser in eine im wesentlichen horizontale Lage im unteren Totpunkt im Wasser bei Nichtgebrauch des 5 Schaufelradantriebs verschwenkt werden.

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Dadurch ist es möglich, bei ausgeschaltetem Schaufelradantrieb die Schaufeln insbesondere bei einem stehenden Schaufelrad in eine Lage zu verschwenken, in der diese ihren geringsten Strömungswiderstand im Wasser aufweisen. Damit kann auch durch den Hilfsantrieb eine größere Geschwindigkeit erreicht werden, ohne dass dieser sehr leistungsstark mit relativ hohem Energieverbrauch ausgelegt zu sein braucht. Insbesondere ist es möglich, ein derartiges Schiff ohne weiteres mit zwei unabhängigen Hauptantrieben auszurüsten, die jeweils das Schiff mit einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit antreiben können.

Claims

1. Schiff, das mit wenigstens einem Schaufelrad (13) und/oder mit wenigstens einem Unterwasserantrieb über wenigstens einen motorischen Antrieb fortbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Schaufeln (17) des Schaufelrades (13) zwischen einer Stellung eines hohen Strömungswiderstandes und einer Stellung eines niedrigeren Strömungswiderstandes hin- und herverschwenkbar sind.

2. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaufeln (17) beim Antreiben des Schiffs durch das Schaufelrad (13) in der Stellung mit hohem Strömungswiderstand befinden.

3. Schiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaufeln (17) beim Antreiben des Schiffs nur durch den Unterwasserantrieb in der Stellung des niedrigen Strömungswiderstands befinden.

4. Schiff, das mit wenigstens einem Schaufelrad und/oder mit wenigstens einem Unterwasserantrieb über wenigstens einen motorischen Antrieb fortbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaufelrad oder dessen Welle Hub- oder Stellmittel vorhanden sind, um das Schaufelrades aus der Betriebsstellung, in der es in das Wasser zumindest teilweise eintaucht, in eine Ruhestellung zumindest teilweise aus dem Wasser zu heben oder zu verschwenken.

5. Schiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle des Schaufelrades mit der Antriebswelle des motorischen Antriebs über eine vollständig trennbare Kupplung lösbar verbunden ist.

6. Schiff nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad in einer Kulisse zwischen der Betriebsstellung und der Ruhestellung geführt ist.

7. Schiff nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad in der Ruhestellung vollständig oder nahezu vollständig aus dem Wasser gehoben ist.

8. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (13) beim Antreiben des Schiffs nur durch den Unterwasserantrieb steht und/oder frei mitläuft und/oder gebremst ist.

9. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad ein Heckschaufelrad ist.

10. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei seitliche Schaufelräder (13) vorgesehen sind.

11. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder den Schaufelrädern und dem Unterwasserantrieb ein separater motorischer Antrieb (14, 19) zugeordnet sind.

12. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder den Schaufelrädern und dem Unterwasserantrieb ein gemeinsamer motorischer Antrieb zugeordnet ist, der mit den Schaufelrädern beziehungsweise dem Unterwasserantrieb verbindbar ist.

13. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der motorische Antrieb für das oder die Schaufelräder eine Dampfmaschine (14) umfaßt.

14. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Unterwasserantrieb einen Verbrennungsmotor und insbesondere ein Dieselaggregat (19) umfaßt.

15. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Antrieb über das oder die Schaufelräder als auch der Antrieb über den Unterwasserantrieb jeweils für sich als Hauptantrieb ausgelegt ist und das Schiff mit einer vorgebbaren Mindestgeschwindigkeit antreibt.

16. Schaufelrad für ein Schiff insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Schaufeln (17) des Schaufelrades (13) zwischen einer Stellung eines hohen Widerstandes im Wasser und einer Stellung eines niedrigeren Widerstandes im Wasser hin- und herverschwenkbar sind.

17. Schaufelrad nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (17) um eine im wesentlichen horizontale Achse (21) verschwenkbar sind.

18. Schaufelrad nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (17) durch ein zentrales Hebelgestänge (22) verstellbar sind.

19. Schaufelrad nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln motorisch verstellbar sind.

20. Schaufelrad nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachseiten der eintauchenden Schaufeln (17) bei Nichtgebrauch des Schaufelradantriebs in eine im wesentlichen horizontale Lage verschwenkt sind.