DE3208521C2

DE3208521C2 -

Info

Publication number: DE3208521C2
Application number: DE19823208521
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 2000 Hamburg De Hars; Manfred Dr.-Ing. 2201 Seestermuehe De Lochmann; Ulrich Dipl.-Ing. 2080 Pinneberg De Ramsauer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1988-10-20
Also published as: DE3208521A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb für Wasserfahr zeuge, insbesondere für Unterwasserfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zum Antrieb von Wasserfahrzeugen sind dieselelektrische bzw. batterie elektrische Antriebsanlagen allgemein bekannt. Bei allen diesen Anlagen erfolgt die Zuführung der Antriebsleistung mechanisch über eine Antriebs welle zu den Schraubenelementen. Hierbei muß - aufgrund der Anordnung des eigentlichen Antriebsaggregates im Innenraum des Wasserfahrzeuges und der Anordnung der Schraubenelemente außerhalb des Wasserfahrzeuges - die Antriebswelle zwangsläufig durch die Wandung des Wasserfahrzeuges geführt sein.

In dem Hauptpatent 31 41 339 wird ein Antrieb der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem eine Übertragung der Antriebsleistung auf die Schraubenelemente mittels einer Antriebswelle und somit eine Durch führung der Antriebswelle durch die Wandung des Wasserfahrzeuges entfällt. Dieser Antrieb bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb für Wasser fahrzeuge, insbesondere für Unterwasserfahrzeuge, unter Verwendung eines elektrisch aktiven Statorteiles und eines elektrisch passiven Rotorteiles, das mit den Schraubenelementen in mechanisch fester Verbindung steht, und bei dem ein Statorteil und Rotorteil trennender magnetischer Spalt flüssigkeitsgefüllt ist. Der Antrieb des Hauptpatentes ist dadurch ge kennzeichnet, daß das elektrisch aktive Statorteil und das elektrisch passive Rotorteil innerhalb der Kontur des zylinderförmigen Heckteils und vor den Steuereinrichtungen angeordnet sind, daß das Rotorteil in der Außenwandung des Wasserfahrzeuges gelagert ist und zur direkten ein seitig befestigten Aufnahme der Schraubenelemente dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand des Haupt patentes weiter zu verbessern und einen elektrischen Antrieb zu schaffen, bei dem eine Übertragung der Antriebsleistung auf die Schraubenelemente mittels einer Antriebswelle und somit eine Durchführung der Antriebs welle durch die Wandung des Wasserfahrzeuges entfällt, und der vorzugs weise bei rotationssymmetrischen Wasserfahrzeugen Anwendung findet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, sowie der Erfindung nach dem Hauptpatent sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beschrieben.

Neben den, zum Gegenstand des Hauptpatentes genannten Vorteilen, wie

1. bessere Volumen-Nutzung im Wasserfahrzeug durch Verlegung des An triebes in die Außenhaut. Es wird eine optimale platzsparende Anordnung des Antriebes im Wasserfahrzeug erzielt. Bei Unterwasserfahrzeugen ist die Herausnahme des gesamten Antriebspaketes aus dem Druckteil in den hydrodynamisch optimalen Bereich der Außenwandung möglich;
2. Vereinfachung der Konstruktion durch Vermeidung von wasserdruckfesten Lagern;
3. erhebliche Verringerung des Antriebsgewichtes, der Antriebsvolumen und der Antriebskosten;
4. Vergrößerung der Motorüberlastbarkeit und Belastbarkeit durch direkte Kühlung des bzw. der Stator- und Motorteile;
5. Verbesserung des Vortriebswirkungsgrades und der Manövriereigenschaften des Wasserfahrzeuges. Es ist möglich, das Propulsionsorgan in Fahrt richtung vor den Steuereinrichtungen anzuordnen und somit bessere Manövriereigenschaften des Wasserfahrzeuges zu erreichen;
6. Steigerung der operationellen Verfügbarkeit der Wasserfahrzeuge, insbesondere der Unterwasserfahrzeuge, da bei einem segmentierten Aufbau der Antriebe Montage, Demontage und Wartung der Antriebe von Tauchern ausgeführt werden können;

sind Vorteile des Gegenstandes der vorliegenden Anmeldung darin zu sehen, daß die Wasserfahrzeuge momentenfrei gehalten werden, daß bei den Aus führungsformen mit einem oder mehreren Befestigungsringen die Bauteile des Motors unsegmentiert aufschiebbar sind, und daß bei der Formgebung des Fahrzeugkörpers, insbesondere bei Druckkörpern, Kanten vermieden werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung darge stellt, und zwar zeigt

Fig. 1 das Prinzip eines außerhalb eines Wasserfahrzeuges angeordneten kontrarotierenden Antriebes, und

Fig. 2 das Prinzip einer beidseitigen Befestigung der Bauteile eines Motors mittels Befestigungsringen am Druckteil eines Wasser fahrzeuges.

In Fig. 1 ist der Antriebsbereich eines rotationssymmetrischen Wasser fahrzeuges 1 teilweise gezeigt, dessen Längsachse mit 2 und dessen teil weise dargestellte Wandung mit 3 bezeichnet sind. An der Stirnwandung 4, die den durch die Wandung 3 begrenzten Innenraum des Wasserfahrzeuges 1 verschließt und senkrecht zur Längsachse 2 verläuft, ist ein in Längs achse 2 liegender Zapfen 5 befestigt. Der Zapfen 5, der vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet sein kann, kann mit der Stirnwandung 4 eine mechanische Einheit bilden. Auf dem Zapfen 5 sind ein elektrisch aktives Ankerteil 6 und ein als Erregerteil 7 ausgebildetes Rotorteil gegenüber dem Wasserfahrzeug 1 drehbeweglich gelagert, wobei das Anker- und Erreger teil 6 bzw. 7 im Betriebszustand, d. h. beim Antrieb des Wasserfahrzeuges 1, gegenläufig rotieren. Eine Verschiebung des Anker- bzw. Erregerteiles 6 bzw. 7 in Richtung der Längsachse 2 wird einerseits durch die Stirn wandung 4, die als Gegenlager für das Ankerteil 6 dient, und anderer seits durch einen Befestigungsring 8 verhindert, der am Ende des Zapfens 5 auf diesem befestigt ist. Es ist möglich, anstelle der Stirnwandung 4 auch einen oder mehrere Befestigungsringe als Gegenlager zu verwenden. Das Ankerteil 6 weist an seiner dem Erregerteil 7 zugewandten Stirnseite 9 eine kreisringförmige Nut 10 auf. In dieser Nut ist ein kreisring förmiger Steg 11 gelagert, der an der dem Ankerteil 6 zugewandten Stirn seite des Erregerteils 7 mechanisch befestigt ist. Nut 10 und Steg 11 weisen vorzugsweise einen Rechteckquerschnitt auf. An dem äußeren Umfang des Anker- bzw. Erregerteils 6 bzw. 7 sind Schraubenelemente 12 bzw. 13 mechanisch fest angeordnet, die zum Antrieb des Wasserfahrzeuges 1 gegenläufige Rotationsbewegungen ausführen. Die Schraubenelemente 12 bzw. 13 sind von einem Düsenring 14 umgeben, der an der Wandung 3 des Wasser fahrzeuges 1 befestigt ist. In seinem Endbereich dient der Düsenring als Lager für ein oder mehrere Ruder 15, deren andere Lager im Befestigungs ring 8 vorhanden sind. Die Stromübertragungseinrichtungen sind durch 16 gekennzeichnet.

Das in Fig. 1 dargestellte und oben beschriebene Prinzip für einen kontrarotierenden Antrieb läßt sich auch für einen Antrieb nach dem Hauptpatent 31 41 339 verwenden, bei dem lediglich das Rotorteil Schrauben elemente aufweist und drehbar gelagert ist, während das Statorteil mechanisch fest mit einem Teil des Wasserfahrzeuges verbunden ist. Die mechanisch feste Verbindung zwischen Erregerteil 7 und dem Wasserfahr zeug 1 würde bei dem in Fig. 1 beschriebenen Beispiel zweckmäßiger weise mit Hilfe des Zapfens 5 und der Stirnwandung 4 erfolgen.

Der Druckkörper 20 des Wasserfahrzeuges 21 gemäß Fig. 2 weist in seinem Antriebsbereich einen Absatz 22 auf, der durch die Außenwandung 23 des Wasserfahrzeuges gebildet wird. Der Absatz 22 verläuft in Richtung der Längsachse 24 des Wasserfahrzeuges 21 und ist zweckmäßigerweise zylindrisch ausgeführt. Auf dem Absatz 22 sind das Statorteil 25, das mit der Wandung 23 mechanisch fest verbunden ist, sowie das das Statorteil 25 ringförmig umgebende (durch den gefluteten magnetischen Spalt 31 ge trennte) Rotorteil 26 mit zugehörenden Schraubenelementen 27 angeordnet. Eine Verschiebung des Stator- und/oder des Rotorteiles 25 bzw. 26 in Richtung der Längsachse 24 wird durch einen äußeren und inneren Befesti gungsring 28 bzw. 29 verhindert, die auf dem Absatz 22 angeordnet sind.

Der Übergang vom Druckkörper 20 zum Absatz 22 kann so geformt werden, daß die mechanischen Eigenschaften des Druckkörpers nicht gefährdet werden, z. B. mit Hilfe der ringförmigen Stirnfläche 30, die senkrecht zur Längs achse 24 des Wasserfahrzeuges 21 verläuft.

Das in Fig. 2 dargestellte Prinzip kann auch in Verbindung mit einem kontrarotierenden Antrieb, beispielsweise demjenigen aus Fig. 1, ver wendet werden. Auch ist es denkbar, das Prinzip für einen Axialfeldantrieb gemäß den Fig. 3 und 4 des Hauptpatentes 31 41 339 anzuwenden.

Claims

1. Elektrischer Antrieb für Wasserfahrzeuge, insbesondere für Unterwasser fahrzeuge, unter Verwendung eines elektrisch aktiven Ankerteils und eines Rotorteiles, das mit Schraubenelementen in mechanisch fester Verbindung steht, wobei das Ankerteil und das Rotorteil außerhalb der Wandung des Wasserfahrzeuges angeordnet und voneinander durch einen flüssigkeitsgefüllten magnetischen Spalt getrennt sind, nach Patent 31 41 339, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerteil (6) mit Schraubenelementen (12) mechanisch fest verbunden ist, und daß das Ankerteil (6) zusammen mit den Schraubenelemen ten (12) gegenüber dem Wasserfahrzeug (1) drehbar und gegenüber dem als Erregerteil (7) ausgebildeten Rotorteil mit zugehörenden Schraubenelemen ten (13) kontrarotierend gelagert ist.

2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 des Patentes 31 41 339, dadurch gekennzeichnet, daß das Anker- und Erregerteil (6 bzw. 7) auf einem im Antriebsbereich des Wasserfahrzeuges (1) vorgesehenen Zapfen (5) angeordnet sind, der mit der Wandung (3) des Wasserfahrzeuges in fester mechanischer Verbindung steht und in der Längsachse (2) des Wasserfahr zeuges (1) verläuft.

3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zapfen (5), der gegenüber einer im Antriebsbereich des Wasserfahrzeuges (1) liegen den Stirnwandung (4) einen Lage-Winkel von 90° aufweist.

4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwandung (4) als Gegenlager für das Ankerteil (6) bzw. Erregerteil (7) dient.

5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anker- und Erregerteil (6 bzw. 7) durch einen oder mehrere auf bzw. an dem Zapfen (5) angeordnete Befestigungsringe (8) gegen Verschiebungen in Achsrichtung des Zapfens (5) gesichert sind.

6. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ankerteil (6) an seiner dem Erregerteil (7) zugewandten Stirnseite (9) eine kreisringförmige Nut (10) aufweist, und daß in der Nut (10) ein kreisringförmiger Steg (11) gelagert ist, der an der dem Ankterteil (6) zugewandten Stirnseite des Erregerteiles (7) mechanisch be festigt ist.

7. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Recht eckquerschnitt der Nut (10) und des Steges (11).

8. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper des Wasserfahrzeuges in seinem Antriebsbereich einen Absatz aufweist, der durch die Außenwandung des Wasserfahrzeuges gebildet wird, in Längsachse des Wasserfahrzeuges verläuft und auf dem das Anker- und das Erregerteil (6, 7) angeordnet sind.

9. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen zylin derförmigen Absatz.

10. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Druckkörper zum Druckkörperabsatz über eine allmäh liche Verjüngung erfolgt und die mittelbar als Gegenlager für das Anker- bzw. Erregerteil (6 bzw. 7) dient.

11. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Befestigungsringe, die auf bzw. an dem Absatz angeord net sind und Verschiebungen des Anker- und Erregerteilen (6 bzw. 7) in Längsachse des Wasserfahrzeuges verhindern.