DE324709C - Elektrischer Schiffsantrieb fuer Mehrwellenschiffe - Google Patents

Description

• Elektrischer Schiffsantrieb für Mehrwellenschiffe. Bei elektrischen Schiffsantrieben sind bereits Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen auf der Schraubenwelle verschiedene Motoren angeordnet sind, die je nach den Geschwindigkeitsverhältnissen aus den verschicdenen Generatoren mit verschiedener Geschwindigkeit betrieben werden. Zur Änderung der Geschwindigkeit bietet für Wechselstromantriebe die Polumschaltung ein geeignetes Mittel. Bei diesen Antrieben liegt die Aufgabe vor, sowohl für Marschgeschwindigkeit, mit der das Schiff während des größten Teiles der Betriebszeit betrieben wird, hohe Wirtschaftlichkeit zu erzielen, als- auch günstige Verhältnisse für die Höchstgeschwindigkeit zu schaffen.
• Die Erfindung hat einen neuen Antrieb deser Art zum Gegenstand, der einerseits eine günstige Ausnutzung der Motoren unter den verschiedensten Verhältnissen gestattet und anderseits die Verwendung von Generatoren völlig gleicher Bauart zuläßt, die dementsprechend auch ohne weiteres austauschbar sind. Im besonderen ist es bei der Anordnung gemäß der Erfindung möglich,. die polumschaltbaren Motoren, die für die Schraubenwellen allein zur Marschfahrt dienen, auch zur Leistung bei Höchstfahrt heranzuziehen, und zwar derart, daß die Ausnutzung der Motoren - sei es durch ihre Strombelastung, sei es durch die Induktion am Luftspalt - in den verschiedenen Polzahlstufen gleichgehalten wird.
• Zu .diesem Zweck wird der polumschaltbare Motor, der auf jeder Schraubenwelle angeordnet ist und der in der einen Schaltung allein zum Antrieb der Schraube für Marschfahrt, in der andern Schaltung zum Antrieb bei der etwa doppelt so großen Höchstgeschwindigkeit zusammen mit einem beliebigen anderen Motor dient, derart bemessen, daß die Leistung aller dieser polumschaltbaren Motoren bei Höchstfahrt zusammen gleich der Leistung eines der bei Höchstfahrt mitarbeitenden Motoren der Schraubenwelle ist. Um dies zu erreichen, muß man den Anteil p eines polumschaltbaren Motors an der Wellenleistung bei Höchstfahrt so bemessen, daß auf ihn ein Bruchteil der um die Einheit vermehrten Wellenzahl z entfällt. Es ist also sein Anteil an der Wellenleistung: Ein Ausführungsbeispiel für einen Zweischraubenantrieb, bestehend. aus den Schrauben a und a2, ist in der Zeichnung veranschaulicht. b1 und b2 sind die polumschaltbaren otoren, die in der einen Polzahlstufe allein die Schraube für die Marschfahrt antreiben, während sie in der Höchstfahrt mit den Motoren c und c beliebiger Bauart zusammenarbeiten. Die Motoren cx, c2 werden aus den Generatoren d und dz gespeist, der Generator d3 zur Speisung der beiden polumschaltbaren Motoren b1 und b2 dient. e e2 und e3 sind Umschaltvorrichtungen im Hauptstromkreis, f1 sind' die Schalter für die Polumschaltung. Die Generatoren dl, 2 und d3 werden aus den Kraftmaschinen gx, g und g3 betrieben.
• Die Größe der Motoren b1 und b2 ist so bestimmt, daß sie bei Höchstfahrt zusammen die gleiche Leistung aufnehmen, wie jeder der Motoren c, und c, so daß also die Generatorsätze gleich groß ausfallen. Die Größe der Motoren b1 und b2 muB demnach so gewählt werden, daB jeder bei Höchstfahrt 1/3 der Wellenleistung abgibt, so daß dementsprechend die Motoren c. und c. =i, der Wellenleistung zu liefern haben und doppelt so groß ausfallen wie die Motoren b, und b..
• Nimmt man an, daß bei Höchstfahrt die Schraubengeschwindigkeit etwa doppelt so groß ist wie bei Marschfahrt, so ist bei Marschfahrt der Energiebedarf für die 'Motoren etwa l/.$ desjenigen für Höchstfahrt. Will man nun für beide Polzahlstufen die polumschaltbaren Motoren möglichst günstig ausnutzen, indem man beispielsweise ihre Belastung gleich hält, so kann man dies erreichen, wenn man eine geeignete Anordnung zur Polumschaltung auswählt. Verwendet man beispielsweise für den in der Zeichnung veranschaulichten Antrieb die bekannte Dahlandersche Polumschaltung, so ergibt sich Folgendes: Die Leistung eines Motors in IWA ist abhängig von seinen Hauptabmessungen, der magnetischen und elektrischen Beanspruchung und kann durch die Formel ausgedrückt werden: kVA=C#B.AS.n, worin C eine Maschinenkonstante ist, die alle Werte dar Maschinengröße enthält, die für beide Polzahlstufen unverändert bleiben, B die Luftinduktion, AS die Zahl der Amperedrähte für i cm Ankerumfang und za die Umdrehungszahl in der Minute. Bei dieser Polumschalteng nach Dahlander ist nun für die kleine Drehzahl der Wicklungsfaktor gleich 1, für die große Drehzahl gleich 0,75. Daher wird bei der Umschaltung auf die kleine Drehzahl - sofern man Spannung und Frequenz beibehält - die Luftinduktion nur noch den 0,75 fachen Wert der Luftinduktion bei der hohen Drehzahl haben. Da außerdem in dem angenommenen Beispiel die Drehzahl auf- die Hälfte sich verringert hat, so ergibt sich nunmehr für die niedere Drehzahl , 1/ 1-/ Marschturbine Ausführung zwischen :11 :1 % im , beliebiger polumschaltbar, konnte '/, ter Die Leistung ändert sich somit im ä nis von i : 'Ü Motoren b1 oder b Umdie für die hohe kleine be-Drehzahl mit an der kehr teiligt sind, vermindern ihre Leistungen bei Um-8 der gesamten Drehzahl somit auf schaltung ellenleistung und somit auf den Betrag, der zum der Schraube bei Marschgeschwindigkeit erforderlich ist. Der Motor zu ist daher in Bezug .auf Strom für beide Polzahlstufen gleichmäßig belastet.
• Die "Zahlenverhältnisse ändern sich etwas, «-enn mau Leistungsfaktor und Wirkungsgiad noch berücksichtigt. Der größere Verlust der Motoren bei geringerer Belastung kann ohne weiteres durch erhöhte Generatorspannung ausgeglichen werden, denn der Generator d der die polumschaltbaren Motoren 4 der antreibt, ist bei Marschfahrt nur mit Gesa.'mthöchstleistung der Schraube belastet, während er für 3 dieser Leistung bemessen ist.
• Der Vorteil der Anordnung liegt nun darin, daß bei günstiger Ausnutzung des Marschmotors für beide Drehzahlen der Dampfverbrauch der mit voller Drehzahl und Belastung laufenden noch sehr günstig ist. Infolge der gleichen der drei Turbinen des Generators ist eine große Betriebsreserve ,geschaffen. Die Regelung zwischen den Hauptstufen kann durch Drehzahlregelung der Turbine, die ohne weiteres im Bereiche zwischen der halben und vollen Drehzahl möglich ist, erreicht werden, so daB durch Turbinenregelung unter Benutzung der Polumschaltung alle Wellendrehzahlen %2 und zwischen 4 und und eingestellt werden können. Für Dauerfahrt wird man diese Regelung benutzen, während man zum Manövrieren die polumschaltbarem Motoren durch Widerstände Rotorlereis regeln kann. Die Motoren cl und c können in Art ausgeführt werden, gegebenenfalls ebenfalls um noch weitere Geschwindigkeitsstufen zu erhalten.
• Beim Ausführungsbeispiel, bei dem es sich um einen Zweischraubenantrieb handelte, durch Verwendung der Dahlanderschen Polschaltung eine für alle Betriebsverhältnisse günstige Anordnung geschaffen werden. Ähnliches ergibt sich für Antriebe mit anderer Schraubenzahl. So kann man beispielsweise für einen Dreischraubenantrieb einen polumschaltbaren Motor bei der Höchstleistung nach der oben angegebenen Beziehung der Wellenleistung liefern lassen. Wählt man als Wicklungsanordnung die bekannte im Verhältnis i : 2 polumschaltbare Zweischichtwiclclung mit einer Spulenweite gleich der kleinen Polteilung und Überlappung der Phasen von Oberschicht und Unterschicht und verbindet man mit dem Bergung von der großen Polzahl auf die durch des Wicklungssinnes jeder zweiten Spulengruppe der Phase gleichzeitig eine der Phasenwicklung von Stern in Dreieck, so ist es möglich, den Motoren für beide Polzahlstufen gleiche Induktion im Luftspalt geben und somit die Belastbarkeit der Motoren proportional der Drehzahl zu machen. Während also diese Motoren bei Höchstgeschwindigkeit je %` der Wellenleistung übernehmen, und der sie speisende Generator ebenso wie die bei Höchstfahrt mitarbeitenden Generatoren für 3/E der Wellenleistung bemessen wird, verringert sich bei Marschfahrt die Leistung der polumschaltbaren Motoren im Verhältnis z : 2, so daß die Motoren bei dieser Geschwindigkeit :1/$ der Wellenleistung bei Höchstfahrt liefern, also gerade die Leistung, die zum Antrieb der Welle bei Marschfahrt erforderlich ist.

Claims (6)

1. PATFNT-ANsPRÜcHE r. Elektrischer Schiffsantrieb für Mehrwellenschiffe, bei denen die Schrauben für Marschfahrt und Höchstfahrt aus polumschaltbaren - Wechselstrbmmotoren angetrieben werden, die für Höchstfahrt mit anderen Motoren beliebiger Bauart zusaminenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil (p) des poluinschalibaren Motors an der Wellenleistung bei Höchstfahrt gegeben ist durch die Beziehung Höchstfahrt , . gekennzeichnet . 2 wird. M M , Induktion b obei die ist. w
2. 2. Elektrischer Schiffsantrieb nach Ü r, durch eine von gleicher Generatoren (dl, d , d3), die um w r größer ist als die Schraubenzahl, und von denen ein Generator (d3) die Motoren (b und b2) antreibt, während die übrigen Gene-Phasenwicklungen ratoren (dl th) j e einen der bei Dreieck mitarbeitenden Schraubenmotoren (c ) beliebiger-Bauart antrei-und c ben. '
3. 3. Elektrischer Schiffsantrieb nach Anspruch r, dadurch , daß die Polumschaltung der für Marschfahrt und Höchstfahrt bestimmten Motoren (b1 und b ) derart vorgemommen wird, daß sich in den verschiedenen Polzahlstufen die gleiche Strombelastung ergibt.
4. 4.. Elektrischer Schiffsantrieb nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zw-ezschraubenantrieb und bei einem Polzahlverhältuis von r : die Dahlandersehe Polumschaltung verwendet
5. 5. Elektrischer Schiffsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polumschaltung der für arschfahrt und Höchstfahrt bestimmten otoren (b1 und b ) derart vorgenommen wird, daß in den verschiedenen Polzalilstufen die am Luftspalt gleich gehalten wird.
6. 6. Elektrischer Schiffsantrieb mach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ei Dreischraubenantrieb und bei einem Polzahlverhältnis von z : 2 die bekannte im Verhältnis von z : 2 polumschaltbare Drehatrommaschine mit 7_weiscbichtcklung und einer Spulenweite gleich der kleinen Polteilung und berlappung der Phasen Oberschicht und Unterschicht ver endet wird, indem beim Übergang von der großen Polzahl auf die kleine durch Umkehrung des Wicklungssinnes jeder zweiten Spulengruppe der Phasen die gleichzeitig von Stern in umgeschaltet werden.