DE2206513A1

DE2206513A1 - Kombinierte antriebsanlage fuer schiffe

Info

Publication number: DE2206513A1
Application number: DE2206513A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Fleischmann; Klaus Haensgen; Heinz M Dr Ing Hiersig
Original assignee: Mannesmann Meer AG
Current assignee: Mannesmann Meer AG
Priority date: 1972-02-08
Filing date: 1972-02-08
Publication date: 1973-08-23
Also published as: IT973011B; GB1413628A; DE2206513B2; US3826218A; FI52689B; FR2171722A5; FI52689C; DE2206513C3; JPS4891792A

Description

Fall PA 232

LOHMANN & STOLTERFOHT AG, WITTEN/fcuto, »TmfflHfflBtr, 29

"Kombinierte Antriebsani age für Schiffe"

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Antriebsanlage für Schiffe, bei der zum Antrieb der Propellerwelle neben einem oder mehreren Antriebsrnotcren beliebiger Art eine über eine schaltbare VVollenkupplung anschließbare Gasturbine vorgesehen ist. Derartige kombinierte Antriebsanlagen in Booten der Küstenwache oder in verschiedenen militärischen Fahrzeugen eingesetzt, geben die Möglichkeit, das Schiff einmal über den Hauptantrieb mit normaler Marschgeschwindigkeit von z.B. 15 Knoten und zum anderen über den Hochieistungsantrieb der Gasturbine kurzzeitig mit wesentlich erhöhter Geschwindigkeit von z.B. 40 bis 45 Knotnn zu fahren. Die.se Antriebskombination ist dem Fachmann allgemein bekannt. Beschrieben ist die Kombination eines Vororennungsmotors mit einer Turbine, allerdings mit einer Dampfturbine, in der DTOS 1 756 168, bei der sowohl der Verbrennungsmotor wie puch die Dampfturbine gemeinsam die Propellerwelle betreiben.

Da die Gasturbine nur zeitweise zum Antrieb der Propellerwelle eingesetzt wird,! ist zwischen ihr und der Propollerwelle bzw. einem die Propellerwelle treibenden· Schiffsgetriebe eine schaltbare vVel lenkupplung vorgesehen. Dabei läuft der Sekundarteil der Wellenkupplung, der ständig mit der Propellerwelle bzw. mit dom Schiffsgetriebe verbunden ist, ständig mit der Propellerwelle um. Soll nun

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vom normalen Fahrantrieb auf den Hochleistungsantrieb umgeschaltet werden, so muß diese Kupplung eingeschaltet werden. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn die Turbine noch steht, oder wenn sie bereits mit gegenüber dem Sekundärteil der Kupplung geringerer oder wesentlich höherer Drehzahl läuft. In beiden Fällen würde es zu einer Überbelastung und ggf. Zerstörung der Schaltkupplung kommen. Der Einsatz einer schaltbaren formschlüssigen Kupplung wäre darüber hinaus nicht möglich, da diese nur bei synchronen Drehzahlen des Primär- und Sekundärteiles geschaltet werden kann. Eine formschlüssige Kupplung ist jedoch verschiedentlich erwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schiffsantriebsanlage so zu gestalten, daß ein störungsfreies und sicheres Umschalten vom Fahrantrieb auf den Hochieistungsantrieb möglich ist. Eine weiters Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel vorzusehen, die ein selbstätiges Einregeln Jer Drehzahlen des Primärteiles und des Sekundärteiles bis zum Sychroniauf derselben ermöglichen. Schließlich sollen auch Mittel vorgesehen sein, die eine seibstätige Abschaltung der schaitbaren Kupplung bei Überlastung sicherstellen.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß am Primärteil und am Sekundärteil der Schaltkupplung je eine Drehzahl meß vorrichtung angeschlossen ist und beide Drehzahl meß vorrichtungen mit einer die Meßwerte der Drehzahl meßeinrichtungen miteinander vergleichenden Einrichtung verbunden sind, an die eine das Ergebnis des Vergleiches beim Synchronlauf des Primärteiles mit dem Sekundärteil zum Einschalten der Schaltkupplung verwertende Schalteinrichtung angeschlossen ist.

Es wird dadurch erreicht, daß die Gasturbine nur zugeschaltet werden kann, wenn sie eine Drehzahl erreicht hat, die der Drehzahl des Sekuridärteiies der Schaltkupplung entspricht und damit öse derzeitigen Fahrgeschwindigkeit dos Schiffes anc;6pci3t ist. Sobald die Schaltkupplung eingeschaltet tat, können die Schaltkupplungen zwischen den für den Fahrantrieb vorgesehenen Antriebsmotoren und der Propellerwelle bzw. dem Schiffsgetriebe gelöst v/erden und der Antrieb kann allein über die Gasturbine erfolgen, die dann auf ihre volle Leistung ausgefahren v/erden kann. Es ist jedoch auch denkbar, daß das Schiffsgetriebe als Überlagerungsgetriebe ausgebildet ist, so daß die Fahrmotoren weiter I au fen und ein;;, wenn auch qerinoe Grundmast des Antriebes übernehmen können,

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Eine Weiterentwicklung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Vergleichseinrichtung einen zweiten Ausgang aufweist, an den eine den Drehzahlgeber der Gasturbine mit einem von der Meßwertdifferenz der beiden Drehzahlmeß vorrichtungen abhängigen energiespeisenden Leitung angeschlossen ist. Diese Ausführung ermöglicht es, die Gasturbine über die Meßwertdifferenz selbstätig auf die Geschwindigkeit zu bringen, die zum Synchronlauf des Primärteiles mit dem Sekundärteil der Schaltkupplung erforderlich ist.

Bevorzugt wird die Verwendung von berührungslos arbeitenden Drehzahlmeßeinrichtungen, die gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Meßwerte als elektrische Impulse mit von der Drehzahl abhängiger Frequenz liefern. Dabei werden die Impulse zweckmäßigerweise in Impulsgruppen eingeteilt. Impulsgruppen lassen sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß-von einer Vielzahl gleichmäßig auf den Umfang des Primärteiles und des Sekundärteiles der Kupplung verteilte Impulsgeber ein Impulsgeber entfernt wird. So bleibt je Umdrehung praktisch ein Impuls aus. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung nützt dies dadurch aus, daß bei eingeschalteter Schaltkupplung die Drehzahlmeßeinrichtungen auf eine weitere eine Verschiebung der Frequenzgruppen zueinander in einen dem von der Schaltkupplung übertragenen Drehmoment proportionalen impuls umsetzende Vergleichseinrichtung geschaltet und die weitere Vergleichseinrichtung zur Übertragung eines einen Sollwert übersteigenden Impulses mit der Schaltvorrichtung der Kupplung verbunden ist. Auf diese Weise kann mit ein und derselben Einrichtung sowohl über die Drehzahl die Kupplung eingeschaltet, wie über eine Messung der Verschiebung der Frequenzgruppen zueinander, d.h. eine Messung des Verdrehwinkels zwischen dem Primärteil und Sekundärteil einer elastischen Wellenkupplung bei Überlastung die Kupplungen abgeschaltet werden.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt eine Schiffsaritriebsanlage mit zwei Dieselmotoren und einer Gasturbine.

Die dargestellte kombinierte Antriebsani ag β für Schiffe sieht zum Antrieb der Propellerweile 1 zwei Dieselmotoren 3, 5 und eine Gasturbine 7 vor. D&r Dieselmotor 3 iot über eine Scheitkupplung 4 und der Dieselmotor 5 über eine weitere Schaltkupplung 6 an das Schiffsgetriebe 2 angeschlossen. Eine weitere Sehalt-

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kupplung 8 verbindet die Gasturbine 7 ebenfalls mit dem Schiffsgetriebe 2. Am Primärteil 9 und am Sekundärteil 11 der Schaltkupplung 8 ist je eine Drehzahlmeßvorrichtung 13, 14 angeschlossen. Beide Drehzahl meß vorrichtungen 13, 14 sind über Verbindungsleitungen 16, 15 mit einer die Meßwerte der Drehzahlmeßeinrichtung 13, 14 miteinander vergleichenden Einrichtung 17 verbunden, an die eine das Ergebnis des Vergleiches beim Synchronlauf des Primärteiles 9 mit dem Sekundärteil 11 zum Einschalten der Schaltkupplung 8 verwertende Schalteinrichtung 21 angeschlossen ist. Eine Schal ti ei'tung 24 verbindet die Schaltvorrichtung mit der Schaltkupplung 8. Die Schaltleitung 24 ist beispielsweise eine Druckluftleitung, die durch die hohle Eingangswelle 12 des Schiffsgetriebes 2 zum mit der Turbinenwelle 10 verbundenen Primärteil der als pneumatisch betätigte Schaltkupplung ausgebildeten Schaltkupplung 8 geführt ist. Neben der Drehzahlvergleichseinrichtung 17 ist eine Verdrehwinkelvergleichseinrichtung 20 vorgesehen, die über weitere Verbindungsleitungen 18 und 19 an die Drehzahlrneßeinrichtung 13 des Primärteiles und die Drehzahlmeßeinrichtung 14 des Sekundärteiles angeschlossen ist- Mit einer gestrichelten sich verzweigenden Linie 25 soll die Möglichkeit angedeutet sein, in Abhängigkeit davon, cb die Schaltkupplung 8 ausgeschaltet oder einge. schaltet ist, über Zwei wegeschal ter die Verbindung der Drehzahlrneßeinrichtungen 13 und 14 einmal zur Drehzahlvergleichseinrichtung 17 oder zur Verdrehwinkel-Vergleichseinrichturig 20 zu halten. Die Verbindung zur Drehzahlvergleichseinrichtung 17 braucht nämlich nur solange aufrecht erhalten zu bleiben, bis die Drehzahlmeßoinrichtungen 13 und 14 den Synchronlauf des Primärteiles 9 mit dem Sekundär--, teil 11 der Schaltkupplung 8 anzeigen und diese eingeschaltet ist. Nach dem Einschalten der Schaltkupplung 8 werden die Impulse der DrehzahImei3einrichtungen und 14 zum Messen des Verdrehwinkels der drehelastisehen Schaltkupplung 8 eingesetzt und Gind dann über die Verbindungsieitungen 18 und 19 mit der Verdrehwinkel Vergleichseinrichtung 20 verbunden, die wiederum über eine weitere Leitung 27 bei einer angezeigten Überlastung einen Abschalt impuls an die Schaltvorrichtung 21 abgibt.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Drehzahlvergleichseinrichtung 17 einen zweiten Ausgang aufweist, en dem eine den Drehzahlgeber 23 dor Gasturbine 7 mit einem von der Meßwertdifferenz der beiden Drehzahl meß einrichtungen 13, 14 abhängigen onergiespeisenc'G Leitung 22 eingeschlossen ist. Sobald die Gasturbine 7 hochgefahren und die Schaltkupplung 8 eingeschaltet ist, erfolgt die weitere Drehzahl erhöhung durch

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unmittelbare ggf. manuelle Betätigung des Drehzahlgebers 23.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche:

1. Kombinierte Antriebsanlage für Schiffe, bei der zum Antrieb der Propellerwelle an das Schiffsgetriebe neben einem oder mehreren Antriebsmotoren beliebiger Art eine über schaltbare Wellenkupplung anschließbare Gasturbine vorgesehen 1st, dadurch gekennzeichnet, daß am Primärteil (9) und am Sekundärteil (11) der Schaltkupplung (8) der Gasturbine (7) Je eine Drehzahlmeßvorrichtung (13, 14) angeschlossen 1st und beide Drehzahlmeßvorrichtungen (13, 14) mit einer die Meßwerte der Drehzahlmeßeinrichtungen (13, 14) miteinander vergleichenden Einrichtung (17) verbunden sind, an die eine das Ergebnis des Vergleiches beim Synchronlauf des Primärteilos (9) mit dem Sekundärteil (11) zum Einschalten der Schaltkupplung (8) verwertende Schalteinrichtung (21) angeschlossen ist·

2» Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmeßeinrichtungen (13» 14) als die Drehzahl berührungslos messende Drehzahlmeßeinrichtungen ausgebildet sind.

3. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Drehzahlmeßeinrichtungen (13, 14) vorgesehen sind, deren Meßwerte als elektrische Impulse mit von der Drehzahl abhängigen Frequenz- oder Impulsgruppen vorliegen.

4. Antriebsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschalteter Schaltkupplung (8) die Drehzahlmefteinrichtungen (13» 14) auf eine weitere eine Verschiebung der Frequenzgruppen zueinander in einen dem von der Schaltkupplung (8) Übertragenen Drehmoment proportionalen Impuls umsetzende Vergleichseinrichtung (20) schaltbar sind und die/weitere Vergleichseinrichtung (20) zur übertragung einen Sollwert übersteigenden Impulses mit der Schaltvorrichtung (21) der Kupplung (0) verbunden Irt. ^Τθ»«34/Ο1

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5. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Yergleiehseinrichtung (17) einen zweiten Ausgang aufweist, an den eine den Drehzahlgeber (23) der Gasturbine (7) dt einem von der Heßwertdifferenz der beiden DrehzahlmeSeinrichtungen (13, 14) abhängigen Energie speisende Leitung (22) angeschlossen ist.

DipL-Ing. H. J. Basting

Patdntauwialt

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