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Aus Wärmekraftmaschine und Elektromotor bestehender Schraubenantrieb
für Unterseeboote. Die Schrauben von Ünterseebooten werden abwechslungsweise vor.
Wärmekraftmaschinen und Elektromotoren angetrieben, die ihre Energie aus einem elektrischen
Kraftspeicher erhalten. Wenn bei solchen Antrieben die Leistung der Wärmekraftmaschine
die- des Elektromotors erheblich übersteigt, so wird der Elektromotor, wenn er bei
Betrieb der Schraube durch die Wärmekraftmaschine mit der Schraubenwelle gekuppelt
bleibt, mit einer Drehzahl angetrieben, die wesentlich höher liegt als die Höchstdrehzahl,
mit der er auf die Schraube arbeitet.
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Mit Rücksicht auf die an Bord von- U-Booten herrschenden beschränkten
Raumverhältnisse ist man bestrebt, den Elektromotor im Betrieb so rasch laufen zu
lassen, wie es seine mechanische Konstruktion zuläßt. Eine erhebliche Steigerung
der Drehzahl, wie sie beim Kuppeln des Motors mit der Wärmekraftmaschine eintreten
würde,- würde also die Gefahr einer Beschädigung des Motors zur Folge haben. Man
muß also den Elektromotor von der Schraubenwelle abkuppeln, wenn sie von der Wärmekraftmaschine
angetrieben wird.
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In der Regel wird der Elektromotor auch als Lademaschine für den elektrischen
Kraftspeicher benutzt. In diesem Fall muß die Drehzahl der Wärmekra:ftmaschine so
weit herabgesetzt werden, wie es die höchstzulässige Drehzahl des Elektromotors
erfordert.
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Die Herabsetzung der Drehzahl der Wärmekraftmaschine beim Laden der
Batterie ist besonders dann sehr unwirtschaftlich, wenn es sich um Dampfturbinen
handelt, denn die Turbine hat bei geringer Belastung und niedriger Drehzahl einen
außerordentlich hohen Dampfverbrauch.
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Außerdem besteht die Gefahr, daß durch Unachtsamkeit der Bedienungsmannschaft
die Drehzahl des Elektromotors doch über die zulässige Grenze gesteigert und dieser
beschädigt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Anordnung, bei der der
Elektromotor sowohl beim Schraubenantrieb wie beim Laden mit seiner Höchstdrehzahl
arbeiten, diese aber doch nicht überschreiten kann. Anderseits kann die W ärmekraftmaschine
auch bei langsamer Marschfahrt mit der günstigsten hohen Drehzahl, also gutem Wirkungsgrad,
auf die Schraubenwelle arbeiten. Die Erfindung besteht darin, daß auf der von der
Wärmekraftmaschine angetriebenen Schraubenwelle unter Zwischenschaltung einer Kupplung
zwei Vorgelege mit verschiedener Übersetzung angeordnet sind, die mittels zweier
Kupplungen wahlweise mit der Welle des Elektromotors gekuppelt werden können.
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Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen mittels zweier Kupplungen
die Schraube durch Wärmekraftmaschine oder Elektromotor betrieben, und bei denen
der Elektromotor als Dynamo von der Wärmekraftmaschine zum Ladern des Kraftspeichers
angetrieben werden kann. Hierbei kann auch die Schraube von der Wärmekraftmaschine
angetrieben und gleichzeitig die Batterie geladen werden. Es
ist
bei dieser Anordnung aber nicht möglich, die Schraube gleichzeitig 'von Wärmekraftmaschine
und Elektromotor anzutreiben und in langsamer Marschfahrt mit voll ausgenutzter
Wärmekraftmaschine zu fahren.
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In der Zeichnung Fig. r ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Eine langsam laufende Wärmekraftmaschine i kann durch Schließen der
Kupplung 2 unmittelbar mit der Schraube 3 gekuppelt werden. Auf einer besonderen
Welle ist der Elektromotor q. gelagert, der durch Kupplungen 5 und 8 mit den Zahnradvorgelegen
6 und 7 gekuppelt werden kann, die auf die Schraubenwelle arbeiten. Der Elektromotor
q. arbeitet bei geschlossener Kupplung 5 über das Zahnradvorgelege 6 auf die Schraubenwelle.
Wird er als Lademaschine benutzt, so wird er vom Vorgelege 6 abgetrennt und durch
die Kupplung 8 mit dem Vorgelege 7 gekuppelt. Das Übersetzungsverhältnis des Vorgeleges
7 ist so gewählt, daß bei der Höchstdrehzahl des Wärmekraftmotors i die Lademaschine
q. mit der höchstzulässigen Drehzahl läuft.
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Die Kupplungen 2 und 5 erhalten erfindungsgemäß einen gemeinsamen
Antrieb oder werden in eine derartige -Abhängigkeit voneinander gebracht, daß beide
Kupplungen nie gleichzeitig eingerückt sein können, wie dies bei Kupplungsvorrichtungen
an sich schon bekannt ist. Die Kupplung 8 kann unabhängig von den Kupplungen 2 und
5 betätigt werden.
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Durch das nachstehende Zahlenbeispiel sollen die Verhältnisse näher
erläutert werden. Die Wärmekraftmaschine i möge ein Dieselmotor sein, der 3ooo P.
S. bei 3oo Umdrehungen leistet. Der Elektromotor q. leiste 5oo P. S. bei einer Höchstdrehzahl
von i2oo in der Minute.
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Da der Kraftbedarf einer Schiffsschraube ungefähr mit der dritten
Potenz der Drehzahl zu-oder abnimmt, macht die Schraubenwelle beim Antrieb durch
den Elektromotor nur etwa Z65 Umdrehungen. Das Vorgelege 6 in Fig. z muß somit eine
Übersetzung i : 7,27 erhalten.
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Wird mit dem Elektromotor geladen, so würde, damit der Elektromotor
seine Höchstdrehzahl nicht überschreite, der Dieselmotor mit nur etwa 165 Umdrehungen
arbeiten, wenn der Antrieb des Elektromotors über das Vorgelege 6 erfolgte. Da aber
für den Lade- , betrieb ein besonderes Vorgelege 7 mit einer Übersetzung i : q.
angeordnet ist, kann der Dieselmotor mit seiner Höchstdrehzahl arbeiten, wobei die
Lademaschine r2oo Umdrehungen macht.
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Die Anordnung des Vorgeleges 7 gestattet ferner, gleichzeitig zu laden
und die Schraube mit nahezu ihrer Höchstdrehzahl zu betreiben, denn bei geringerer
Mäßigung der Fahrgeschwindigkeit tritt eine ausreichende Entlastung des Dieselmotors
ein, um für den Antrieb der Lademaschine genügend Energie übrig zu behalten. Hierbei
sind die Kupplungen 2 und 8 geschlossen, die Kupplung 5 geöffnet. Der Elektromotor
kann auch zur Erzielung einer möglichst hohen Schiffsgeschwindigkeit den Dieselmotor
unterstützen und endlich kann während des Ladens, falls nur langsam gefahren werden
soll, die Schraube über die beiden Vorgelege 6 und 7 angetrieben werden, wobei die
Schraube 165 Umdrehungen macht, der Dieselmotor aber mit seiner Höchstdrehzahl läuft.
Diese Betriebsart ist dann trotz der niedrigen Schraubenleistung so wirtschaftlich
als möglich und es kann hierbei infolge der hohen Drehzahl und Leistung des Dieselmotors
mit sehr großer Stromstärke geladen werden.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Schraube
3 durch eine Wärmekraftmaschine von hoher Drehzahl, z. B. eine Dampfturbine, erfolgt.
In diesem Fall ist ein Zwischenvorgelege g auf der Schraubenwelle angeordnet.
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In dem Ausfi#hrungsbeispiel nach Fig. 3 ist ebenfalls eine Wärmekraftmaschine
von hoher Drehzahl verwendet.' Die Vorgelege 7 und g der Anordnung nach Fig. 2 sind
hier aber zu einem einzigen - vereinigt.
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Die Wirkungsweise des Antriebes nach den Anordnungen Fig. 2 und 3
ist die gleiche wie bei Fig. i.
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Bei Verwendung von Dampfturbinen zum Schraubenantrieb ist es ganz
besonders wertvoll, bei der Marschfahrt mit verringerter Schraubendrehzahl die Dampfturbine
mit ihrer normalen Drehzahl, also -gutem Wirkungsgrad, laufen lassen zu können,
indem man die Übersetzungen 6 und 7 durch Einrücken der Kupplungen 5 und B einschaltet.
Denn der Dampfverbrauch der Turbine würde außerordentlich viel größer sein, wenn
die geringere Geschwindigkeit des Bootes ohne die Zahnradübersetzungen 6 und 7 durch
Herabsetzung der Drehzahl der Dampfturbine erzielt werden müßte.
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Statt eines Elektromotors können auch zwei oder mehr verwendet und
deren Anker in bekannter Weise in Serie oder parallel geschaltet werden.