DE317504C

DE317504C -

Info

Publication number: DE317504C
Application number: DENDAT317504D
Authority: DE

Description

Die neuzeitlichen Kriegsschiffe mit Dampf-The modern warships with steam

turbinenantrieb und großer Geschwindigkeit haben den schon seit langer Zeit erkannten , Nachteil, daß der thermische Wirkungsgradturbine drive and high speed have recognized this for a long time , Disadvantage that the thermal efficiency

S der Kraftanlagen bei Marschfahrt infolge der starken Abnahme der Antriebsleistung und der Schraubendrehzahl sehr heruntergeht.S of the power plants during cruising as a result of the sharp decrease in drive power and the screw speed goes down a lot.

Man hat diesem Übelstand durch besondere Marscheinrichtungen abzuhelfen versucht;Attempts have been made to remedy this problem by means of special marching arrangements;

ίο diese werden gewöhnlich so eingerichtet, daß sie von einer bestimmten Geschwindigkeit an abgekuppelt oder ausgeschaltet werden können. Bei den höheren Geschwindigkeiten werden sie daher gewissermaßen als totes Maschinengewicht mitgeschleppt. Der auf Kriegs-. schiffen sehr beschränkte Raum zwingt überdies zu einer mäßigen Größe der Marscheinrichtungen, so daß ihre zweckmäßige Verwendung bisher nur für die kleinen Marschgeschwindigkeiten von etwa 12 bis 14 sm/stdl. möglich ist. Besonders ist dies der Fall, wenn die Marscheinrichtungen aus Verbrennungskraftmaschinen bestehen. Der verhältnismäßig hohe thermische Wirkungsgrad ergibt zwar einerseits gegenüber einer Dampfkraftanlage eine erhebliche Verminderung des Brennstoffverbrauches für die gleichen Geschwindigkeiten und Marschstrecken, das Maschinengewicht und der Platzbedarf sind aber anderseits im Verhältnis zu Dampfturbinen so groß, daß der entstehende Vorteil zum Teil wieder . durch Herabsetzung des gesamtenίο these are usually set up so that they can be uncoupled or switched off from a certain speed. At the higher speeds, they are, so to speak, like dead machine weight dragged along. The one on war. ships very limited space necessitates a moderate size of the marching facilities, so that their appropriate use so far only for the low marching speeds from about 12 to 14 sm / h. is possible. This is especially the case when the marching devices consist of internal combustion engines. The proportionately On the one hand, there is a high thermal efficiency compared to a steam power plant a significant reduction in fuel consumption for the same speeds and marching routes, the weight of the machine and the space required are on the other hand so large in relation to steam turbines that the resulting advantage is partly again . by depreciating the whole

·. Brennstoffvorrats ausgeglichen werden muß. Der Verwendung von Verbrennungskraftmaschinen für mittlere Marschgeschwindigkeiten von 15 bis 20 sm/stdl. und mehr bei größeren Schiffen stehen außerdem Schwierigkeiten entgegen, die.darin bestehen, daß es bis heute noch nicht möglich ist, Verbrennungskraftmaschinen von größeren Leistungen be- triebssicher herzustellen. Werden überdies die Verbrennungskraftmaschinen für mittlere Marschgeschwindigkeiten bemessen, dann sind sie für die bei langen Reisen meistens vorkommenden kleinen Geschwindigkeiten zu groß und der thermische Wirkungsgrad sinkt in einem solchen Falle bereits erheblich. Das rührt davon her, daß die Umdrehungszahl der Schraubenwelle im einfachen Verhältnis zur Schiffsgeschwindigkeit, die Antriebsleistung aber mit ihrer dritten. Potenz herunter geht. Man ist also schon bei geringem Heruntersetzen der Marschgeschwindigkeit unter den , der Konstruktion zu Grunde gelegten Wert ,;■ gezwungen, die für den Arbeitshub zuzuführende Brennstoffmenge zu vermindern, was ! ein' Vergrößern des Luftüberschusses und damit ein Verschlechtern des mechanischen Wir-'; kungsgrades bedeutet, von dem der thermische.; , Wirkungsgrad zum großen Teile abhängt.·. Fuel supply must be balanced. The use of internal combustion engines for average cruising speeds of 15 to 20 nm / h. and more with larger ones Ships are also faced with difficulties that exist in the fact that it is up to it is still not possible today to use combustion engines of greater power to be made operationally safe. In addition, the internal combustion engines for medium-sized Cruising speeds measured, then they are for the most common on long journeys low speeds too high and the thermal efficiency drops considerably in such a case. That is due to the fact that the number of revolutions of the screw shaft is in simple proportion to Ship speed, but the propulsion power with its third. Potency goes down. So even with a slight reduction in marching speed you are below the the value on which the construction is based; ■ forced to reduce the amount of fuel to be supplied for the working stroke, what! an 'increasing the excess air and thus a deterioration in the mechanical we- '; degree of efficiency means of which the thermal .; , Efficiency depends to a large extent.

Durch nachfolgend beschriebene Erfindung' werden die angeführten Übelstände beseitigt'¹¹ und eine neue Marscheinrichtung für Kriegs-.-'¹ schiffe mit Dampfantrieb angegeben, die vor den bisher bekannt gewordenen wesentliche Vorteile besitzt. v..By invention described below 'the inconveniences mentioned above are eliminated' ¹¹ and a new device for march War -.- ^'1 ships provided with steam drive, has the substantial front of the advantages has been disclosed hitherto. v ..

Die neue Marscheinrichtung besteht darin,,;, daß man sowohl für kleine, als auch für grö- , ßere Marschfahrt die an sich bekannte Ver-': einigung einer Verbrennungskraftmaschine ,70The new marching arrangement consists of ,,;, that one for both small and large, ßere march the well-known union ': union of an internal combustion engine, 70

und einer Dampfkraftmaschine verwendet, bei welcher Verlustwärme der ersteren bei der Dampferzeugung für die letztere verwertet wird, so daß die Hauptmaschinen erst bei höherer Schiffsgeschwindigkeit in Tätigkeit treten bzw. Frischdampf erhalten müssen.and a steam engine used in which heat loss of the former at the steam generation is used for the latter, so that the main engines only at operate at a higher ship speed or have to receive live steam.

Die Leistung der mit der Verbrennungskraftmaschine zusammen arbeitenden Dampfkraftmaschine wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß bei kleiner Marschfahrt annähernd der gleiche oder noch ein höherer thermischer Gesamtwirkungsgrad erreicht wird als mit der Verbrennungskraftmaschine allein. Dadurch wird erreicht, daß die Verbrennungskraftmaschine kleinere Abmessungen erhalten kann, ohne daß damit eine Einbuße an Wirtschaftlichkeit verbunden ist; auch ist es möglich, auf annähernd dem gleichen Raum und mit annähernd dem gleichen Gewicht eine größere Marschgeschwindigkeit bei einem dem reinen Dampfbetrieb noch immer sehr überlegenen thermischen Wirkungsgrade zu erzielen.
■ Die Verkleinerung der Verbrennungskraftmaschine hängt von dem Grade der Ausnutzung der Verlustwärme und von der Arbeitsweise der zugehörigen Dampfkraftmaschine ab. Je geringer der Dampfverbrauch für die Leistungseinheit ist, um so größer kann der Anteil der Dampfarbeit und um so kleiner die Arbeit der Verbrennungskraftmaschine bzw. diese selbst werden.The power of the steam engine working together with the internal combustion engine is expediently selected in such a way that approximately the same or a higher thermal overall efficiency is achieved during a short cruise than with the internal combustion engine alone. What is achieved thereby is that the internal combustion engine can be given smaller dimensions without a loss of economy being associated therewith; It is also possible to achieve a greater cruising speed in approximately the same space and with approximately the same weight with a thermal efficiency that is still very much superior to pure steam operation.
The downsizing of the internal combustion engine depends on the degree of utilization of the heat loss and on the mode of operation of the associated steam engine. The lower the steam consumption for the power unit, the greater the proportion of steam work and the smaller the work of the internal combustion engine or the engine itself.

Die Verwertung der Verlustwärme der Verbrennungskraftmaschine für eine Dampfkraftmaschine ist zwar, wie schon einleitend bemerkt, an und für sich bekannt, auch ist die Art der Verwertung für den vorliegenden Erfiiidungsgegenstand nicht ausschlaggebend. Man kann z. B. von der Verlustwärme der Verbrennungskraftmaschine die Mantelwärme oder die Abgaswärme oder beide zusammen verwerten, indem man mit ihnen Dampf erzeugt, oder überhitzt oder das Speisewasser für die Dampfkessel der Dampfkraftmaschine vorwärmt; wesentlich ist hier, daß sie das Mittel bildet, durch welches der Wärmeverbraüch der bedeutend leichteren und weniger Platz beanspruchenden Dampfkraftmaschine, besonders, wenn sie als Turbine ausgebildet ist, so verbessert wird, daß annähernd der thermische Wirkungsgrad einer unabhängigen, für sich betriebenen Verbrennungskraftmaschine bei einer bestimmten Marschgeschwindigkeit erreicht wird. Weiter kann mit Hilfe der sowieso vorhandenen Kessel die Leistung des Dampfteiles und damit die Marschgeschwindigkeit, wie schon angedeutet, bedeutend gesteigert werden. Die Verbrennungskraftmaschine läuft bei unveränderlichem Luftüberschuß bis zu der als zulässig bzw. als wünsehenswert erachteten Grenze mit. Der An-. teil der Dampfleistung wächst in diesem Falle zwar mehr an, als die Verbrennungskraftmaschinenleistung und damit geht der thermische Gesamtwirkungsgrad herab; er bleibt immerhin erheblich höher, als bei allen übrigen bekannten Marscheinrichtungen, eingeschlossen solchen, die eine unabhängige, bis zu der gleichen Marschgeschwindigkeit mitlaufende Verbrennungskraftmaschine und eine von der Verbrennungskraftmaschine unabhängigeThe utilization of the heat loss from the internal combustion engine for a steam engine is, as already mentioned in the introduction, known in and of itself, also is Type of utilization for the subject of the present invention not decisive. You can z. B. from the heat loss of the internal combustion engine, the jacket heat or utilize the exhaust gas heat or both together by generating steam with them, or overheated or the feed water for the steam boiler of the steam engine preheated; What is essential here is that it forms the means by which the heat consumption the significantly lighter and less space-consuming steam engine, especially when designed as a turbine is, is improved so that approximately the thermal efficiency of an independent, internal combustion engine operated by itself at a certain cruising speed is achieved. With the help of the already existing boiler, the output can also be increased of the steam part and thus the marching speed, as already indicated, significant can be increased. The internal combustion engine runs with a constant excess of air up to the limit deemed permissible or desirable. The on. part of the steam output increases in this case more than the internal combustion engine power and thus the thermal Overall efficiency down; after all, it remains considerably higher than with all other known ones Marching bodies, including those that are independent, up to the same Cruising speed running internal combustion engine and one independent of the internal combustion engine

Dampfkraftmaschine besitzen, so daß auf diese Weise bei allen Marschgeschwindigkeiten ein größerer Aktionsradius erhalten wird.Own steam engine so that this way at all cruising speeds a larger radius of action is obtained.

Die mit der vorstehend beschriebenen Marscheinrichtung erreichbaren- Vorteile lassen sich noch steigern, wenn man beim Herab- ■ setzen der Marschgeschwindigkeit unter den von vornherein festgelegten Wert hauptsächlich die Dampfleistung ändert und dazu die Dampfkraftmaschine von zwei getrennten Dampferzeugern aus betreibt, von denen der eine aus der zum Verwerten der Verlustwärme dienenden Einrichtung besteht und bei kleiner Marschfahrt benutzt wird, wohingegen der andere durch einen Teil der zum Betriebe der Hauptmaschinen dienenden Dampfkesselanlage gebildet und mit der ersteren zusammen bei größerer Marschfahrt verwendet wird. Während sonst bei allen Marscheinrichtungen der thermische Wirkungsgrad bei Abnahme der Marschgeschwindigkeit, unter . den der Konstruktion zu Grunde gelegten Wert herabgeht, ist es bei der neuen Marsch-' einrichtung möglich, ■ diesen selbst über den einer unabhängigen, voll belasteten Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen. Der höchste Wirkungsgrad wird erreicht, wenn man nur den aus der Verlustwärme erzeugten Dampf in der Dampfkraftmaschine verarbeitet. Es ist dadurch möglich, den thermischen Gesamtwirkungsgrad bis auf 4oProzent und darüber zu steigern. Bei einer nach der vorliegenden Erfindung arbeitenden Marscheinrichtung tritt also nicht nur, wie sonst, eine Abnahme des Brennstoffverbrauchs dem absoluten Betrage' nach durch Vermindern der Leistung ein, sondern er wird auch noch, auf 'die Leistüngseinhei't¹ bezogen, herabgesetzt, so daß der Aktionsradius eines damit ausgerüsteten Kriegsschiffes gegenüber allen be- no kannt gewordenen Einrichtungen vergrößert wird.The advantages that can be achieved with the marching device described above can be increased if, when reducing the marching speed below the predetermined value, mainly the steam output is changed and the steam engine is operated from two separate steam generators, one of which is from the to utilize the waste heat and is used during short cruises, whereas the other is formed by part of the steam boiler system serving to operate the main engines and used together with the former during longer cruises. While otherwise with all marching devices the thermal efficiency when the marching speed decreases, below. the value on which the construction is based decreases, it is possible with the new marching device to increase it even above that of an independent, fully loaded internal combustion engine. The highest degree of efficiency is achieved if only the steam generated from the heat loss is processed in the steam engine. This makes it possible to increase the overall thermal efficiency up to 4o percent and above. In a marching device operating according to the present invention, not only does a decrease in fuel consumption occur in absolute terms, as is otherwise the case, by reducing the power, but it is also reduced "in ^{relation to" the power unit 1} , so that the radius of action of a warship equipped with it is increased compared to all known facilities.

Die vorliegenden Verhältnisse lassen sich am besten an Hand eines Schaubildes für einen bestimmten Fall übersehen. Man trägt zu diesem Zweck, wie in Fig. 1 dargestellt, die Marschgeschwindigkeit als Abszisse, den thermischen Gesamtwirkungsgrad als Ordinate auf. Die Leistung der Marscheinrichtung möge bei 12 sm 2 000 P. S. betragen. Verwendet man für eine nach ,der Erfindung arbeitende Marscheinrichtung mit Verlustwärme-The present conditions can best be illustrated with the aid of a diagram for overlooked a particular case. For this purpose, as shown in Fig. 1, the cruising speed as the abscissa, the overall thermal efficiency as the ordinate on. The performance of the marching device is said to be 2,000 p.p. at 12 nm. Used one for a walking device working according to the invention with heat loss

verwertung. eine Dampfturbine mit den auf Kriegsschiffen üblichen Dampfverhältnissen, und überhitzt man den erforderlichen Betriebsdampf durch die Abgase der Verbren-recovery. a steam turbine with the on Warships with normal steam conditions, and the required operating steam is superheated through the exhaust gases of the

.5 nungskraftmaschine auf 300⁰ und mehr, so muß der Anteil der Dampfarbeit etwa ¹Z₃ an der Gesamtarbeit betragen, wenn die Bedingung erfüllt werden soll, daß der thermische Gesamtwirkungsgrad der nach der Erfindung arbeitenden Marscheinrichtung so groß sein soll, wie der einer solchen mit einer unabhängigen Verbrennungskraftmaschine gleicher Leistung. Die Verbrennungskraftmaschine, die sonst bei 12 sm/stdl. 2 000 P. S. leisten müßte, braucht dann nur ²/₃ · 2 000 = 1 333 P. S. herzugeben. .5 voltage engine to 300 ⁰ and more, the proportion of steam work must be about ¹ Z ₃ of the total work if the condition is to be met that the overall thermal efficiency of the marching device operating according to the invention should be as great as that of such with an independent internal combustion engine of the same power. The internal combustion engine, which is otherwise at 12 sm / h. Would have to make 2,000 hp needs then a ^_2/3 * 2000 = give away 1 333 hp.

Gibt man im Gegensatz hierzu einer Marscheinrichtung mit unabhängigen Verbrennungskraftmaschinen die größte Kolbengeschwindigkeit schon bei 12 sm/stdl. Schiffsgeschwindigkeit, dann muß sie, sobald nur eine kleine Geschwindigkeitssteigerung erforderlich wird, sofort ausgeschaltet und die schlechter arbeitende Hauptdampfturbinenanlage muß in Betrieb genommen werden. AVird die Marschgeschwindigkeit unter 12 sm herabgesetzt, so sinkt der thermische Wirkungsgrad infolge des wachsenden Luftüberschusses bei einer derartigen Anlage unter den bei dieser Geschwindigkeit vorhandenen größten W^Tert.In contrast to this, a marching device with independent internal combustion engines is given the greatest piston speed at 12 nm / h. Ship speed, then as soon as only a small increase in speed is required, it must be switched off immediately and the poorly functioning main steam turbine system must be put into operation. Reduced sm AVird the cruising speed below 12, so the thermal efficiency is lowered due to the growing ert excess air in such a system under the existing largest at this speed W ^T.

Das Verhalten des thermischen Wirkungsgrades einer solchen bekannten Marscheinrichtung ist aus Linienzug 1-1 der. Fig. 1 zu ersehen. Von etwa 32 Prozent bei 12 sm geht er beispielsweise bei Turbinenanlagen mit Sattdampfbetrieb auf noch nicht ganz 10 Prozent zurück. Wird dagegen die Leistung einer nach der Erfindung arbeitenden Marscheinrichtung mit möglichst vollkommener Verwertung der Verlustwärme verkleinert, indem man z. B. die Schiffsgeschwindigkeit durch Verkleinern der Dampfleistung auf 11 sm herabsetzt, so steigt der thermische Gesamtwirkungsgrad, wie Kurve 2-2 zeigt, auf über 40 Prozent. Selbst wenn auch nur ein. Teil der Verlustwärme verwertet wird, zeigt sich immer die Erscheinung, daß der thermische Gesamtwirkungsgrad über dem in Fig. 1 in 1-1 dargestellten bleibt. Nach den in der Praxis gemachten Erfahrungen bildet eine Leistung von 2 000 P. S. für eine sechszylindrige einfachwirkende Viertaktverbrennungsmaschine, wie sie sich für. den Antrieb von Kriegsschiffen noch als verwendbar erwiesen hat, ungefähr die Herstellungsgrenze, denn bei diesen Maschinen ist man sowohl in der Bauhöhe, als auch in. den Zylinderdurchmessern aus Betriebsrücksichten an gewisse Abmessungen gebunden. Das erstrebenswerte Ziel, für mittlere und höhere Marschgeschwindigkeiten höhere thermische Wirkungsgrade als jetzt üblich zu erreichen, ist nach der allgemein gültigen Auffassung nur mit Verbrennungskraftmaschinen lösbar, was aber bis jetzt, wie schon angedeutet, an der Ausführungsmöglichkeit derart leistungsfähiger Verbrennungskraftmaschinen scheitert. Für eine stündliche Marschgeschwindigkeit von i8sm ist z.B. für das gewählte Beispiel schon eine Leistung von 6 800 P. S. erforderlich, die schon bei weitem nicht mehr auf dem bisherigen .Wege erreicht werden kann.The behavior of the thermal efficiency of such a known marching device is from line 1-1 the. Fig. 1 can be seen. From about 32 percent at 12 nm In turbine systems with saturated steam operation, for example, it still falls to less than 10 percent return. In contrast, the performance of a marching device operating according to the invention with the fullest possible utilization of the waste heat, reduced by one z. B. reduces the ship's speed by reducing the steam output to 11 nm, so, as curve 2-2 shows, the overall thermal efficiency rises to over 40 percent. Even if only one. Part of the heat loss is recovered, it shows always the phenomenon that the overall thermal efficiency above that in Fig. 1 in 1-1 remains shown. According to the Experience made in practice results in an output of 2,000 P. S. for a six-cylinder single-acting four-stroke internal combustion engine, as they are for. the drive of Warships has proven usable, roughly the manufacturing limit, because at These machines are both in height and in cylinder diameters bound to certain dimensions for operational reasons. The desirable goal for medium and higher cruising speeds higher thermal efficiencies than now Usually to achieve, according to the generally accepted view, can only be solved with internal combustion engines, but what so far, how already indicated, fails because of the possibility of implementing such powerful internal combustion engines. For an hourly The marching speed of i8sm, for example, is already an achievement for the selected example of 6 800 P. S. required, which are by far no longer on the previous way can be reached.

Hier greift die neue Erfindung helfend ein, ohne daß die erforderliche Beschränkung in der Leistung der Verbrennungskraftmaschine ein Hindernis bildet.This is where the new invention intervenes without the necessary restriction in the performance of the internal combustion engine forms an obstacle.

Die vorstehend beschriebene neue Marscheinrichtung bis zu 18 sm/stdl. Marschgeschwindigkeit erfordert nämlich dadurch, daß die die Verlustwärme verwertende Dampfturbine den größeren Teil der Arbeit übernimmt, nur die gleiche Verbrennungsmaschinengröße von 2 000 P. S. wie bei unabhängigem Verbrennungskraftmaschinenbetrieb bis 12 sm. Man legt nur die Umdrehungszahl der Verbrennungskraftmaschine so, daß ihre volle Leistung erst bei 18 sm/stdl. erreicht ist. Bei 12 sm/stdl. gibt sie dann ungefähr S die erforderliche Verbrennungsleistung von J ι 333 P.S. her. Bei der größeren Marsch- : geschwindigkeit von 18 sm wird die Dampfarbeit 6 800—2 000 = 4 800 P. S. — eine Leistung, die mit einer Dampfturbine spie-' ι lend zu bewältigen, ist —. Die Verlustj wärme kann bei dieser Belastung mehr weit- [ gehend verwertet werden, da das dafür zur \ Verfügung stehende .Speisewassergewicht j verhältnismäßig groß ist. Es ergibt sich aufThe new marching facility described above up to 18 nautical miles / hour. The fact that the steam turbine utilizing the waste heat takes over the greater part of the work requires only the same internal combustion engine size of 2,000 hp as with independent internal combustion engine operation up to 12 nm. You just set the number of revolutions of the internal combustion engine so that its full power only at 18 sm / h. is reached. At 12 sm / h. it then gives approximately S the required combustion output of J ι 333 hp. At the greater cruising speed of 18 nm, the steam work is 6,800-2,000 = 4,800 hp - an output that can be easily mastered with a steam turbine. The Verlustj heat can be more far-[recycled continuously at this load because the .Speisewassergewicht for standing for \ j available is relatively large. It arises on

diese Weise noch immer ein thermischer Gej Samtwirkungsgrad von über 20 Prozent und er ist damit fast noch doppelt so hoch als der ! in Linienzug 1-1 dargestellte, wie aus Kurve 2-2 ersichtlich ist.In this way, there is still a thermal overall efficiency of over 20 percent and it is almost twice as high as that! shown in line 1-1, as from curve 2-2 can be seen.

! Wollte man auf den Ausweg verfallen, eine j Marscheinrichtung zu verwenden, die aus : einer unabhängigen, bis zu 18 sm mitlaufenden ; Verbrennungskraftmaschine von 2000 P.S. '.; und · einer unabhängigen Dampfkraftma- ! schine besteht, dann erzielt man wohl ' gegenüber einer Marscheinrichtung mit der nach 1-1 verlaufenden Wirkungsgradskurve bei über 12 sm liegenden j Marschgeschwindigkeiten eine Verbesserung des Wirkungsgrades, aber man bleibt auch hier wesentlich unter den in Linienzug 2-2 dargestellten Werten. Für eine solche Marsch- ^: einrichtung ist Linie 3-3 maßgebend.! If one wanted to find the way out of using a marching device consisting of: an independent, up to 18 nautical miles along; Internal combustion engine of 2000 HP '.; and · an independent steam power plant! If there is a machine, you will probably achieve an improvement in the efficiency compared to a marching device with the efficiency curve running according to 1-1 at cruising speeds above 12 nm, but here, too, one remains significantly below the values shown in line 2-2. For such a ^march: device is line 3-3 prevail.

Wird die Verbrennungskraftmaschine so groß gemacht, daß sie beii2sm 2 000P. S. abgeben kann, soll sie aber zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades mit einer besonderen,If the internal combustion engine is made so large that it can run at i2sm 2,000P. S. submit can, but should improve the overall efficiency with a special,

unabhängigen Marschdampfturbine gemeinsam bis 18 sm mitlaufen, so' leistet sie bei 18 sm etwa 3 ooo P. S.; sie ist demnach um 50 Prozent größer als die bei der neuen Marscheinrichtung mit Verlustwärmeverwertung. Der thermische Gesamtwirkungsgrad bleibt auch in diesem Falle noch' wesentlich unter den in 2-2 angeführten Zahlen, denn er verläuft nach 4-4 der Fig. 1.The independent marching steam turbine can run together up to 18 nm, so it does at 18 nm about 3,000 P. S .; it is therefore 50 percent larger than that of the new marching facility with waste heat recovery. Of the In this case, too, the overall thermal efficiency remains significantly below the in 2-2, because it runs according to 4-4 of Fig. 1.

Der thermische Gesamtwirkungsgrad der aus einer unabhängigen Verbrennungskraftmaschine ohne Verlustwärmeverwertung und einer unabhängigen Sattdampf-Kraftmaschine bestehenden Marscheinrichtung, für die die Wirkungsgradskurven 3-3 und 4-4 gültig sind, ließe sich bei Verwendung von überhitztemThe overall thermal efficiency of an independent internal combustion engine without waste heat recovery and an independent saturated steam engine existing marching equipment for which the efficiency curves 3-3 and 4-4 are valid, could be reduced when using overheated

■ Dampf von der gleichen Temperatur, wie für die neue Marscheinrichtung angenommen, auf dem abfallenden rechten Ast der dargestellten.■ Steam at the same temperature as assumed for the new marching installation the sloping right branch of the one shown.

so Linienzüge der Wirkungsgrade noch etwas erhöhen.so lines of the efficiencies a little more raise.

Der Verlauf der Kurve 4-4 der Anlage mit einer um 50 Prozent größeren A^erbrennungsmaschinenleistung wäre beispielsweise vom Scheitelpunkt (1,4) bei 12 sm an nach rechts in diesem Falle annähernd ebenso wie bei 2-2. Für kleinere Marschgeschwindigkeiten als I2sm/stdl. bleibt die Überlegenheit der Wirtschaftlichkeit der neuen Marschemrichtung mit Verlustwärmeverwertung auch bei Verwendung einer um soviel größeren Verbrennungskraftmaschine in vollem UmfangeThe course of curve 4-4 of the system with a 50 percent higher combustion engine output would be, for example, from the apex (1.4) at 12 nm to the right in this case approximately the same as at 2-2. For cruising speeds lower than I2sm / hour. is the superiority of the economy of the new Marschemrichtung with waste heat recovery even when using a much larger to Ver-combustion engine to the full extent

bestehen. .exist. .

Hiernach ist der Beweis erbracht, daß die an sich bekannte Verlustwärmeverwertung gerade für "■ die Marscheinrichtungen von Kriegsschiffen Vorteile ergibt, die bisher noch nicht erkannt sind.According to this, the proof is provided that the known waste heat recovery especially for "■ the marching equipment of warships results in advantages that have been achieved up to now are not recognized.

Die beste Ausnutzung der Verlustwärme und damit der höchste thermische Wirkungsgrad bei kleiner Marschfahrt wird ermög-' licht, λνεηη die Zylindermäntel als Dampferzeuger wirken, während mit den Abgasen der Dampf überhitzt und das Speisewasser vorgewärmt wird. Bei mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschinen mit Dampferzeugung / im Mantel ist es erforderlich, wenn man nicht, wie schon vorgeschlagen, durch eine Umlaufpumpe eine künstliche Drucksteigerung über den Dampfdruck hervorrufen will, jeden Verbrennungszylinder mit einem besonderen Wasserspiegel zu versehen, Dadurch wird die Wartung und Bedienung der Maschine sehr erschwert; auch müssen die Zylinderdeckel sehr hoch und ihr Wasserinhalt groß ausgeführt werden, weil durch die unvermeidlichen Schiffsbewegungen Schwankungen der Wasserspiegel entstehen, durch welche leicht die inneren Zylinderböden zeitweise vom Kühlmittel frei werden. Zur Ausübung der vorliegenden Erfindung wird daher vorgeschlagen, für jede Maschine einen gemeinsamen Dampfwassersammler anzuwenden, dessen Wasserspiegel über der Oberkante der Zylinderdeckel liegt und in den das Speisewasser durch einen an sich bekannten Speisewasserregler gespeist wird, nachdem es den Abgasvorwärmer durchflossen und sich dort erwärmt hat. Durch Wasserfallrohre verbindet man zweckmäßig die Zylindermäntel unten mit dem Wasserraum, des Dampfwassersammlers, oben mit seinem Dampfraum, so daß bei der einsetzenden Dampfentwicklung ein selbsttätiger Kühlmittelumlauf in den Zylindermänteln entsteht. Auf diese Weise wird erreicht, daß nur ein zu beobachtender Wasserspiegel im Dampfwassersammler vorhanden ist, so daß die Wartung vereinfacht ist.The best utilization of the heat loss and thus the highest thermal efficiency during a short march it is made possible to use the cylinder jackets as steam generators act while the steam is superheated with the exhaust gases and the feed water is preheated will. In the case of multi-cylinder internal combustion engines with steam generation / in the jacket, it is necessary if one does not, as already suggested, an artificial pressure increase by means of a circulation pump wants to create the vapor pressure, each combustion cylinder with a special one To provide water level, this will facilitate the maintenance and operation of the machine very difficult; The cylinder lids must also be very high and their water content large are executed because fluctuations in the inevitable ship movements Water levels arise, through which the inner cylinder bottoms can occasionally degrade Coolant will be released. In order to practice the present invention, it is therefore proposed that to use a common steam water collector for each machine, the water level of which is above the upper edge of the The cylinder cover lies and in which the feed water is passed through a feed water regulator known per se is fed after it has flowed through the exhaust gas preheater and warmed up there. Connected by waterfall pipes one expediently the cylinder jackets below with the water space, the steam water collector, above with its vapor space, so that when the steam begins to develop an automatic coolant circulation is created in the cylinder jackets. That way will achieved that there is only one observable water level in the steam water collector so that maintenance is simplified.

Die unabhängige Anordnung von den Dampf kesseln, hat außerdem, den großen Vorteil, daß im Gefecht die Dampfleitungen nach den Dampfkesseln abgestellt werden können. Werden diese zerstört, dann kann man mit det Marscheinrichtung allein wie mit einer solchen mit unabhängigen Verbrennungskraftma-"schinen weiterfahren.The independent arrangement of the steam boilers also has the great advantage of that in battle the steam lines can be turned off after the steam boilers. If these are destroyed, then one can use the marching device alone as with one continue driving with independent internal combustion engines.

Auch in dem Betriebszustand, in welchem Kesseldampf . zur- Leistungserhöhung der Dampfkraftmaschine zugesetzt wird, ist es von Vorteil, die Verbrennungskraftanlage für sich zu betreiben und das Speisewasser, nachdem es von einem Abgasvorwärmer erwärmt ist, in einen in den Mänteln der Verbrennungskraftmaschine und in einen in der Dampfkesselanlage zu verdampfenden Teil zu zerlegen. Die Verbrennungszylinder mit dem Dampfwassersammler bilden dann auch in diesem Betriebszustande für sich eine be-, sondere Kesselanlage, wobei die Zylindermäntel die Verdampfungsheizfläche darstellen. . In den Fig. 2 bis 6 sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt.Even in the operating state in which boiler steam. to increase the performance of the Steam engine is added, it is advantageous to the internal combustion engine to operate for itself and the feed water after it has been heated by an exhaust gas preheater is, in one in the jackets of the internal combustion engine and in a part to be evaporated in the steam boiler system disassemble. The combustion cylinder with the steam water collector then also form in this operating state a special boiler system for itself, with the cylinder jackets represent the evaporation heating surface. . In Figs. 2 to 6 are exemplary embodiments of the present invention.

Fig. 2 und 3 zeigen eine Marscheinrichtung in Ansicht und Grundriß.Fig. 2 and 3 show a marching device in view and plan.

A ist die dazugehörige Verbrennungskraftmaschine, B die Dampfturbine, die bei kleiner Marschfahrt den aus der Verlustwärme erzeugten Dampf verwertet, bei größerer Schiffsgeschwindigkeit außerdem noch Kesselfrischdampf erhält. C ist der Dampfkondensator, während D die Naßluftpumpe, E den Speisewasserbehälter und F die Speisepumpe darstellen. Die Abgaswärme der Verbrennungsmaschine wird in dem Abgasverwerter G ausgenutzt. Die Schraubenwelle H geht durch die hohle, für sich gelagerte Welle des Zahnrades /. Letzteres ist im gezeichneten Zustande mittels der Klauenkupplung K mit der Schraubenwelle gekuppelt.' Die Verbrennungskraftmaschine A gibt ihre Arbeit mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis durch das Zahnrad L, die Dampfturbine durch A is the associated internal combustion engine, B is the steam turbine, which utilizes the steam generated from the lost heat during a short cruise and also receives fresh boiler steam when the ship is traveling at a higher speed. C is the steam condenser, while D is the wet air pump, E is the feed water tank and F is the feed pump. The exhaust gas heat from the internal combustion engine is used in the exhaust gas processor G. The screw shaft H goes through the hollow shaft of the gearwheel, which is mounted on its own. In the state shown, the latter is coupled to the screw shaft by means of the claw coupling K. The internal combustion engine A gives its work with a certain transmission ratio through the gear L, the steam turbine

das Ritzel M an die Schraubenwelle ab. Der Betrieb der Anlage geht in folgender Weise vor sich:the pinion M from the screw shaft. The system is operated as follows:

Die Verbrennungskraftmaschine arbeitet in der gewöhnlichen Weise mit Schweröl. Die Speisepumpe F saugt das Kondensat des Kondensators aus dem Speisewasserbehälter E an und drückt es durch die Leitung α in die untere Vorwärmerrohrschlange b des Abgasverwerters G, wo es die letzte Wärme der Abgase der A^erbrennungskraftmaschine aufnimmt und sich entsprechend erwärmt. Vom Vorwärmer b fließt das Speisewasser durch Rohrleitung c und. Abzweige C₁ bzw. C₂ nach dem Dampfwassersammler N durch den Speisewasserregler χ oderr auch noch zur Kesselanlage. Der durch c-, nach dem Sammler N gehende Teil wird von der Mantelwärme der Verbrennungskraftmaschine, der übrige durch die Kesselanlage verdampft. Das dem Dampfwassersammler zugeführte Speisewasser fällt mit anderem Wasser vermischt durch Fallrohre d und Abzweige ^₁ bis d_ß in den unteren Teil der Zylinderkühlmäntel. In diesen verdämpft ein Teil und das entstehende Dampfwassergemisch steigt unter dem Einfluß der schwereren Wassersäule im Fallrohr, nachdem es auch die Zylinderdeckel durchströmt und diese gekühlt hat, durch Steigrohr e mit den Anschlüssen e_x bis e_a nach dem Dampfraum des Sammlers TV, wo sich Dampf und Wasser scheiden. Der entstehende Dampf wird durch Leitung / entnommen und für sich oder mit dem von der Kesselanlage durch Rohrleitung g kommenden gemischt, durch h nach dem unteren Sammelrohr i der Überhitzerschlangen k geführt. Der Dampf überhitzt sich dort, je nach seiner Gewichtsmenge mehr oder weniger hoch, im Gegenstrom zu den Abgasen, die durch Leitungen I dem oberen Kopf des Äbgasverwerters zugeführt werden. Von dem oberen Sammelrohr des Überhitzers wird der überhitzte Dampf durch Leitung m der Dampfturbine zugeführt. Der Wasserspiegel des Sammlers TV liegt über den höchsten Punkten der zu kühlenden Mäntel, damit genügendes Gefälle für den selbsttätigen ' Kühlmittelumlauf zur Verfügung steht.The internal combustion engine works in the usual way with heavy fuel oil. The feed pump F sucks in the condensate of the condenser from the feedwater tank E and pushes it through the line α into the lower preheater coil b of the exhaust gas processor G, where it absorbs the last heat of the exhaust gases from the combustion engine and warms up accordingly. The feed water flows from the preheater b through pipeline c and. Branches C ₁ or C ₂ after the steam water collector N through the feed water regulator χ or also to the boiler system. The part going through c-, after the collector N , is evaporated by the jacket heat of the internal combustion engine, the remainder by the boiler system. The feed water supplied to the steam water collector, mixed with other water, falls through downpipes d and branches ^ ₁ to d _ß into the lower part of the cylinder cooling jackets. Part of this evaporates and the resulting steam-water mixture rises under the influence of the heavier water column in the downpipe, after it has also flowed through the cylinder cover and cooled it, through riser pipe e with connections e _x to e _a to the vapor space of the collector TV, where Separate steam and water. The resulting steam is withdrawn through line / and mixed by itself or with that coming from the boiler system through pipeline g , passed through h to the lower collecting pipe i of the superheater coils k . The steam overheats there, depending on its weight, to a greater or lesser extent, in countercurrent to the exhaust gases, which are fed through lines I to the upper head of the exhaust gas converter. From the upper header of the superheater, the superheated steam is fed through line m to the steam turbine. The water level of the collector TV is above the highest points of the jackets to be cooled so that there is sufficient slope for the automatic coolant circulation.

Die Welienlage ist, wie bei fast allen Kriegsschiffen aus besonderen Rücksichten erforderlich, geneigt.- Die'Zylinderköpfe der Verbrennungszylinder liegen daher ungleich hoch. AVürde man nicht den Dampfsammler N zur Anwendung bringen, dann hätte man in jedem Zylinderdeckel einen besonderen Wasserspiegel.zu halten oder man müßte bei gleichem Wasserspiegel die Höhe der Zylinderdeckel verschieden oder unnötig groß machen und dadurch die Bauhöhe der Maschine in unzweckmäßiger Weise vergrößern. Aus den Fig. 4, 5 und 6 sind verschiedene Anordnungen der Marscheinrichtung ersichtlich. In Fig. 4 liegen die Hauptturbinen T mit den zugehörigen Kondensatoren .S nach vorne, die Marscheinrichtungen nach der Schraube zu. Bei Marschfahrt arbeitet auf die eine Schraubenwelle die Verbrennungskraftmaschine A, auf die andere die die Verlustwänne ausnutzende Dampfkraftmaschine J5, die hier als dreistufig'e Kolbenmaschine mit. geteiltem Niederdruckzylinder ausgebildet ist. C ist der Kondensator der Marscheinrichtung, G der zugehörige Abgasverwerter. Bei der Marschfahrt sind die Hauptturbinen T durch Kupplungen U ausgeschaltet. Das Abkuppeln der Marscheinrichtung erfolgt wie in Fig. 2 und 3 dargestellt.The position of the Welien is inclined, as is necessary in almost all warships for special reasons. The cylinder heads of the combustion cylinders are therefore unevenly high. A If the steam collector N were not used, a special water level would have to be maintained in each cylinder cover, or the height of the cylinder cover would have to be different or unnecessarily large with the same water level, thereby increasing the overall height of the machine in an inexpedient manner. From FIGS. 4, 5 and 6 different arrangements of the marching device can be seen. In Fig. 4, the main turbines T with the associated condensers .S are to the front, the march devices to the screw. When cruising, the internal combustion engine A operates on one screw shaft, and the steam engine J5, which here is a three-stage piston engine, uses the heat loss on the other. split low pressure cylinder is formed. C is the condenser of the marching facility, G the associated exhaust gas recycler. When cruising, the main turbines T are switched off by clutches U. The decoupling of the marching device takes place as shown in FIGS. 2 and 3.

Fig. 5 zeigt eine Schiffskraftanlage, bei der die Hauptturbinen Γ nach hinten zu liegen. Hier müssen diese bei Marschfahrt leer in der Luftleere mitlaufen. Die Verbrennungskraftmaschinen arbeiten bei Marschfahrt direkt auf die Hauptwellen, während die zugehörigen Dampfkraftmaschinen B, in diesem Falle Turbinen, durch ein Zahnradvorgelege auf die Schraubenwelle wirken. Bei großer Fahrt wird die Marscheinrichtung durch Kupplungen K von den Schraubenwellen gelöst.Fig. 5 shows a marine power plant in which the main turbines Γ to lie to the rear. Here they have to run empty in the vacuum when cruising. The internal combustion engines work directly on the main shafts when cruising, while the associated steam engines B, in this case turbines, act on the screw shaft through a gear reduction. During long journeys, the marching device is released from the propeller shafts by couplings K.

Fig¹. 6. stellt xJi'e Gesamtanordnung einer Kraftmaschinenanlage für ein Zweiwellenschiff dar, bei der eine Marscheinrichtung der in Fig. 2 und 3 gezeigten Art verwendet ist. Bei Marschfahrt sind die Hauptturbinen T durch mechanische oder hydraulische Kupplungen U von den Schraubenwellen getrennt.,Fig ¹ . Fig. 6 shows the overall arrangement of a prime mover for a twin-shaft ship, in which a marching device of the type shown in Figs. 2 and 3 is used. When cruising, the main turbines T are separated from the propeller shafts by mechanical or hydraulic couplings U.,

Die Marschturbinen B könnten mit in dem Gehäuse der Hauptturbinen untergebracht sein, ohne daß am vorliegenden Erfmdungsg¹edanken etwas geändert wird.The march turbines B could be accommodated with in the casing of the main turbines without edanken the present Erfmdungsg ¹ bit is changed.

Claims

P ATENT-An Proverbs:

1. Marching device for warships with steam turbine drive and combustion

. power engines for Mars trips,. characterized in that as a marching device both-for small, as well as for larger march the well-known A ^ ereinigung an internal combustion engine and a steam engine is used, in which heat loss the former is used in the steam generation for the latter, so that the Main machines only step in or out at a higher speed. Get live steam. . .115

2. Marching device according to claim 1, characterized in that the performance the steam engine working together with the internal combustion engine, machine is chosen in such a way that approximately the same or a higher overall thermal efficiency

efficiency is achieved than with the internal combustion engine alone, whereas he with a longer march due to the larger share of the steam output increasing speed gradually decreases, so that with a proportionate small internal combustion engine can achieve a larger radius of action at all cruising speeds.

3. Marching device according to claim 1, characterized in that the steam engine operated by two separate steam generators, of which the one from the process of utilizing the heat loss from the internal combustion engine serving facility exists and is used for the smallest march, whereas the other is formed by part of the steam boiler system used to operate the main engines and is used together with the former during long journeys.

4. Marching device according to claim 2, characterized in that the through, the Device for utilizing the waste heat of the internal combustion engine formed steam generator with one for all Cylinder of this machine common steam water collector ■ is provided, the above the upper edge of the highest cylinder cover.

5. marching device according to claim 3, characterized in that the means the heat loss of the internal combustion engine to be evaporated is fed to the steam water collector ..

1 sheet of drawings.