DE3925812A1

DE3925812A1 - Generator plant on-board ship - is integrated in propeller shaft line with armature and stator located so that they are driven simultaneously

Info

Publication number: DE3925812A1
Application number: DE3925812A
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl Ing Albrecht; Hansjuergen Dr Ing Jungmichel
Original assignee: ROSTOCK DIESELMOTOREN
Current assignee: DIESELMOTORENWERK ROSTOCK GMBH, O-2500 ROSTOCK, DE
Priority date: 1988-08-15
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1990-03-15
Also published as: DD279147A3

Abstract

The armature (7) and/or the stator (8) are driven by the drive system across a mechanical, electromechanical or hydromechanical workingm connection so that, depending on the relative speed between the armature and the stator, the produced field line cutting speed assumes a constant 2 value. The sum of the r.p.m. of the armature (7) and the stator (8) is larger than the propeller shaft r.p.m. To ensure a high electrical efficiency, the air gap between the armature and the stator, independent of the deflection of the propeller shaft, has a constant value. The propeller shaft is led freely through the hollow armature shaft (7.1) or is located in the region of the supporting bearing (9) for the statorr housing (20) in the armature shaft (7.1), and the generator is entirely supported independently on the ship foundations. The generator is assigned a high duty stage (12) with two power outputs and pref. a drive shaft (13) for driving the armature is arranged coaxial to the propeller shaft (2). USE/ADVANTAGE - Shipboard power transmission. Reduces air gap to give higher electrical efficiency. Constant r.p.m.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung einer Wellen generatoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, die vorzugsweise im Wellenstrang des Propulsionssystems eingegliedert ist und gleichzeitig als Mittel zur Kon stanthaltung der Generatordrehzahl vorgesehen ist.The invention relates to the design of a shaft generator system for power generation on board ships, preferably in the shaft of the propulsion system is integrated and at the same time as a means of con Maintaining the generator speed is provided.

Characteristic of the known technical solution

Unter Wellengeneratoranlagen werden im allgemeinen Gene ratoranlagen an Bord von Schiffen verstanden, deren An triebsenergie direkt von der Propellerwelle oder von der Hauptmaschine abgegriffen wird.Genes are generally considered to be wave generator systems rator plants on board of ships understood their An drive energy directly from the propeller shaft or from the Main machine is tapped.

Bekannt sind Wellenstranggeneratoranlagen, die direkt in den Wellenstrang der Propellerwelle eingebunden sind, das heißt, die Ankerwelle des Generators ist ein Teil der Propellerwelle, wozu sie entsprechend dieser Funktion kon struktiv ausgebildet ist. Shaft train generator systems are known that directly in the shaft of the propeller shaft is integrated, that is, the armature shaft of the generator is part of the Propeller shaft, which is why they function according to this function is structurally formed.

Der Nachteil bei dieser Bauweise ist in dem relativ großen Bau- und Materialaufwand zu sehen. Dieser Bau aufwand resultiert daraus, daß der Generator nur in Abhängigkeit der unmittelbar zur Verfügung stehenden Propellerdrehzahl betrieben werden kann. Insbesondere durch diese relativ niedrigen Drehzahlen ist es erfor derlich, daß zur Frequenzsicherung eine relativ große Polzahl vorgesehen werden muß. Zur Konstanthaltung der Generatordrehzahl erfolgt der Einsatz von Verstellpro pellern. Ist ein Verstellpropellereinsatz nicht möglich, so kann eine elektronische Spannungsregulierung (Umrich ter) benutzt werden. Elektronische Systeme dieser Art sind jedoch sehr bauaufwendig und wurden bisher in der Praxis noch nicht eingeführt.The disadvantage of this design is relative to see great construction and material costs. This construction effort results from the fact that the generator only in Dependency of the immediately available Propeller speed can be operated. In particular due to these relatively low speeds, it is necessary derlich that for frequency assurance a relatively large Number of poles must be provided. To keep the Generator speed is the use of Verstellpro peel. If a variable pitch propeller is not possible, electronic voltage regulation (Umrich ter) can be used. Electronic systems of this type However, are very expensive to build and were previously in the Practice not yet introduced.

Ein weiterer Nachteil der Wellenstranggeneratoren re sultiert aus den konstruktiv bedingten großen Spalt verlusten zwischen Anker und Stator, die im wesentlichen durch die Wellenbewegung bestimmt werden. In der Regel haben Wellenstranggeneratoren gegenüber freistehenden Wellengeneratoren einen elektrischen Wirkungsgradver lust von ca. 8-10%.Another disadvantage of the shaft train generators right results from the design-related large gap losses between armature and stator, which are essentially be determined by the wave motion. Usually have shaft train generators versus freestanding Wave generators an electrical efficiency ver lust of about 8-10%.

Der Vorteil der Wellenstranggeneratoren besteht jedoch gegenüber freistationierten Wellengeneratoren darin, daß sie trotz ihrer relativ großen Bauweise einen klei nen Stellplatz im Schiffsmaschinenraum benötigen.However, the advantage of the shaft train generators is compared to free-station wave generators in it that despite their relatively large construction they are small need a parking space in the ship's engine room.

Wellengeneratoranlagen haben dagegen den Vorteil, daß sie über eine Getriebestufe mit einer relativ hohen Drehzahl (1500 bzw. 3000 min^-1) betrieben werden können. Damit reduziert sich der Bauaufwand wesentlich. Für die Konstanthaltung der Drehzahl des Wellengenerators haben sich im allgemeinen Con-Speed-Getriebe durchgesetzt. In contrast, shaft generator systems have the advantage that they can be operated via a gear stage at a relatively high speed (1500 or 3000 min ^-1 ). This significantly reduces the construction effort. To keep the shaft generator speed constant, con-speed transmissions have generally become established.

Üblich ist auch der Einsatz von Verstellpropellern zur Anpassung des Propellerschubes an die Betriebsbedingungen bei gleichzeitiger Konstanthaltung der Propellerdrehzahl. Elektronische Systeme zur Spannungsregelung wurden bisher noch nicht praxiswirksam, da sie noch zu kostenaufwendig sind.The use of variable pitch propellers is also common Adaptation of the propeller thrust to the operating conditions while keeping the propeller speed constant. Electronic systems for voltage regulation have so far been used not yet effective in practice since it is still too expensive are.

Aim of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen, die neben einer geringen Baugröße den Vorteil der platzsparenden Anordnung, wie Wellenstranggeneratoren, besitzt, jedoch gegenüber diesen Wellenstranggeneratoren einen höheren elektrischen Wirkungsgrad hat. Gleichzeitig soll diese Wellengeneratoranlage Einrichtungen zur Kon stanthaltung der Generatordrehzahl aufweisen, aber auch die Anwendung von Verstellpropellern ermöglichen.The aim of the invention is to develop a Wave generator system for power generation on board Ships that have the advantage of a small size the space-saving arrangement, such as shaft train generators, owns, however, compared to these shaft train generators has a higher electrical efficiency. At the same time this wave generator system facilities for Kon maintain the generator speed, but also enable the use of variable pitch propellers.

Essence of the solution according to the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Wellengenerators, der vorzugsweise nach dem Prinzip des Wellenstranggenerators ausgebildet ist, indem der Wellen generator innerhalb des Wellenstranges der Propelleranlage angeordnet wird. Insbesondere soll dieser Wellengenerator einen hohen elektrischen Wirkungsgrad besitzen, indem die Luftspaltverluste, wie bei bekannten Wellenstranggenera toren, nicht vergrößert werden. Ebenso sind Mittel zur Konstanthaltung der Generatordrehzahl in dem Sinne zu realisieren, daß während des Betriebes des Generators die Feldlinienschnittgeschwindigkeit zwischen dem Anker und dem Stator konstant gehalten wird, indem das Prinzip des gemeinsamen Antriebes des Ankers und Stators zur Anwen dung kommt.The object of the invention is to develop a Wave generator, which is preferably based on the principle of Shaft train generator is formed by the waves generator within the shaft line of the propeller system is arranged. In particular, this wave generator have a high electrical efficiency by the Air gap losses, as with known shaft train genera goals, not be enlarged. There are also means for Keeping the generator speed constant in the sense of realize that during the operation of the generator Field line cutting speed between the anchor and the stator is kept constant by the principle of common drive of the armature and stator for use dung is coming.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in ihrem Grundprinzip darin, daß der Generator mit einem drehbar auf der Anker welle gelagerten Stator ausgeführt ist und daß dieser Generator im Propellerwellenstrang koaxial zur Propeller welle angeordnet ist, wobei der Anker und/oder der Stator mit der Propellerwelle kinematisch verbunden ist und daß Mittel vorgesehen sind, die einen leistungsdifferenzierten Antrieb des Generators unabhängig von der Propellerwellen drehzahl ermöglichen, wobei die für die Aufrechterhaltung einer konstanten Feldlinienschnittgeschwindigkeit erfor derliche Differenzdrehzahl dem Stator oder Anker zuge führt wird.The solution according to the invention is based on its basic principle in that the generator with a rotatable on the anchor shaft-mounted stator is executed and that this Generator in the propeller shaft coaxial to the propeller shaft is arranged, the armature and / or the stator is kinematically connected to the propeller shaft and that Means are provided that have a performance-differentiated The generator is driven independently of the propeller shafts Allow speed, while maintaining a constant field line cutting speed differential speed to the stator or armature leads.

Entsprechend diesem Grundprinzip ist der Generator konstruk tiv so ausgestaltet, daß die Ankerwelle direkt oder über eine Hochtreiberstufe mit der Propellerwelle wirkungsver bunden ist und daß gleichzeitig der Stator mechanisch oder hydromechanisch an die Hochtreiberstufe angekoppelt ist bzw. das für seinen Antrieb ein separater Elektromotor vorgesehen ist. Für die Konstanthaltung der Antriebsdreh zahl für den Anker des Generators ist die Hochtreiberstufe selbst oder zwischen dieser und der Ankerwelle ein Con- Speed-Getriebe eingefügt, wobei sowohl der Abtrieb der Übersetzungsstufe wie auch der Antrieb und Abtrieb des Con-Speed-Getriebes koaxial zur Propellerwelle erfolgt.The generator is constructed according to this basic principle tiv designed so that the armature shaft directly or over an impeller stage with the propeller shaft is bound and that at the same time the stator mechanically or is hydromechanically coupled to the high-speed stage or a separate electric motor for its drive is provided. For keeping the drive rotation constant The number for the anchor of the generator is the high driver stage itself or between this and the armature shaft a con- Speed gear inserted, both the output of the Gear ratio as well as the drive and output of the Con-speed gearbox is made coaxially to the propeller shaft.

Ist eine Regulierung der Feldlinienschnittgeschwindigkeit durch Einbringung einer Differenzdrehzahl über den Stator vorgesehen, so ist der Hochtreiberstufe ein regulierbares hydromechanisches Übertragungsglied zugeordnet, indem an der Hochtreiberstufe eine regulierbare Hydraulikpumpe an gekoppelt ist, die einen Hydromotor versorgt, der kine matisch mit dem Stator des Generators verbunden ist. Erfolgt die Einbringung der Differenzdrehzahl für den Anker des Generators bzw. findet ein Verstellpropeller der Propulsionsanlage Verwendung, so erfolgt die Kopplung zwischen Hochtreiberstufe und dem Stator des Generators über eine fest mechanische Kopplung durch eine Zwischen welle. Is a regulation of the field line cutting speed by introducing a differential speed over the stator provided, the high-speed stage is an adjustable one assigned hydromechanical transmission link by at an adjustable hydraulic pump at the high-speed stage is coupled, which supplies a hydraulic motor, the kine is matically connected to the stator of the generator. Is the introduction of the differential speed for the An anchor of the generator or finds an adjustable propeller the propulsion system, the coupling takes place between the driver stage and the stator of the generator via a fixed mechanical coupling through an intermediate wave.

Bei der kinematischen Kopplung des Ankers des Generators über eine Hochtreiberstufe mit der Propellerwelle ist die Ankerwelle als Hohlwelle ausgeführt, durch die die Propel lerwelle frei hindurch tritt, ohne daß eine Drehmomenten übertragung zum Propeller über die Ankerwelle erfolgt. Eine ausschließlich mechanische Kopplung zwischen Anker bzw. Stator des Generators kann auch in der Weise ausge führt sein, daß sowohl die Abtriebswelle für den Stator antrieb wie auch für den Antrieb des Ankers koaxial zur Propellerwelle gelagert sind, wobei die Abtriebswelle für den Stator die Abtriebswelle für den Anker umfaßt.With the kinematic coupling of the armature of the generator over a high-speed stage with the propeller shaft Armature shaft designed as a hollow shaft through which the propeller lerwelle freely passes through, without a torque transmission to the propeller via the armature shaft. An exclusively mechanical coupling between anchors or stator of the generator can also be made in the manner leads to both the output shaft for the stator drive as well as for driving the armature coaxial to Propeller shaft are mounted, the output shaft for the stator includes the output shaft for the armature.

Der vorschlagsgemäß genannte elektromotorische Antrieb des Stators kann in der Weise ausgeführt sein, daß der Elektro motor separat neben dem Generator stationiert ist oder aber, daß dieser gleichfalls koaxial zur Propellerwelle angeord net ist, indem der Motoranker auf einer Hohlwelle ruht, die mit dem Statorgehäuse verbunden ist und daß das Motorgehäu se auf der Ankerwelle des Motors gelagert ist.The proposed electric motor drive of the Stator can be designed in such a way that the electrical motor is stationed separately next to the generator or that this is also arranged coaxially to the propeller shaft is net by the motor armature resting on a hollow shaft which is connected to the stator housing and that the motor housing se is mounted on the armature shaft of the motor.

Die Einrichtung für die Regulierung der Generatordrehzahl erfolgt in üblicher Weise durch einen Stellgeber, dem ein Drehzahlsensor zum Abgriff der aktuellen Propellerdrehzahl zugeordnet ist.The device for regulating the generator speed takes place in the usual way by an actuator, the one Speed sensor for tapping the current propeller speed assigned.

Die vorgeschlagene Wellengeneratoranlage zur Stromerzeugung an Bord von Schiffen hat den Vorteil, daß der Generator ei ne relativ kleine Standfläche benötigt.The proposed wave generator system for power generation on board ships has the advantage that the generator ei ne relatively small footprint needed.

Dieser Effekt verstärkt sich durch den zusätzlichen Stator antrieb, so daß sich das Bauvolumen weiter verringert. Durch den differenzierten Antrieb von Anker und Stator ist es möglich, diese Funktionsgruppen den Bauteilbelastungen anzupassen. Auch ergibt sich gegenüber Wellenstranggene ratoren der Vorteil, daß ein hoher elektrischer Wirkungs grad realisiert werden kann, da bei dieser Konstruktion eine Vergrößerung des Luftspaltes zwischen Anker und Sta tor vermieden wird.This effect is reinforced by the additional stator drive, so that the construction volume is further reduced. Due to the differentiated drive of armature and stator it is possible to load these functional groups adapt. Also arises compared to shaft-strand genes the advantage of a high electrical efficiency degree can be realized because of this construction an enlargement of the air gap between anchor and sta gate is avoided.

Embodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbei spielen nochmals verdeutlicht werden. Im Interesse einer besseren Verdeutlichung des Grundprinzips der vorgeschlage nen Lösung wurde auf die Darstellung konstruktiver Details verzichtet. Es zeigtThe invention is based on several embodiments play again. In the interest of one better clarification of the basic principle of the proposal NEN solution was based on the presentation of constructive details waived. It shows

Fig. 1 einen Wellengenerator mit koaxialer Anordnung zur Propellerwelle mit Hochtreiberstufe und hydrodynamischem Antrieb des Stators, Fig. 1 a wave generator with a coaxial arrangement to the propeller shaft with high driver stage and hydrodynamic drive of the stator,

Fig. 2 einen Wellengenerator nach Fig. 1, jedoch mit elektromotorischem Antrieb des Stators, Fig. 2 shows a wave generator according to Fig. 1, but with electric motor drive of the stator,

Fig. 3 einen Wellengenerator nach Fig. 1 mit mechani schem Antrieb des Stators und Verstellpropeller einsatz, Fig. 3 use a wave generator of FIG. 1 with schem mechanical drive of the stator and variable pitch,

Fig. 4 einen Wellengenerator mit fest in die Propel lerwelle eingeordnetem Anker und mechanischem Antrieb des Stators über Hochtreiberstufe, Fig. 4 shows a wave generator with fixed lerwelle in the Propel eingeordnetem armature and mechanical drive of the stator via high-driver stage,

Fig. 5 einen Wellengenerator nach Fig. 4, jedoch mit elektromotorischem Antrieb des Stators, Fig. 5 shows a wave generator according to FIG. 4, but with an electric motor drive of the stator,

Fig. 6 einen Wellengenerator nach Fig. 1 mit Hoch treiberstufe und koaxialer Anordnung des An triebes für den Anker sowie den Stator, Fig. 6 driver stage a wave generator of FIG. 1 with high and coaxial arrangement of the on drive for the armature and the stator,

Fig. 7 einen Wellengenerator nach Fig. 2, jedoch mit einer koaxialen Anordnung des elektro motorischen Antriebes zur Propellerwelle, Fig. 7 shows a wave generator according to FIG. 2, but with a coaxial arrangement of the electric motor drive to the propeller shaft,

Fig. 8 einen Wellengenerator nach Fig. 7, jedoch in paralleler Anordnung zur Propellerwelle und Hauptmaschine, Fig. 8 shows a wave generator of FIG. 7, however, in a parallel arrangement to the propeller shaft and the main machine

Fig. 9 einen Wellengenerator nach Fig. 1, jedoch in paralleler Anordnung zur Propellerwelle und zur Hauptmaschine, Fig. 9 shows a wave generator according to Fig. 1 but in parallel to the propeller shaft and the main machine,

Fig. 10 einen Wellengenerator nach Fig. 4, jedoch in paralleler Anordnung zur Propellerwelle und Hauptmaschine, Fig. 10 shows a wave generator according to Fig. 4, however, in a parallel arrangement to the propeller shaft and the main machine

Fig. 11 einen Wellengenerator nach Fig. 1 und 3, bei dem zwischen Hochtreiberstufe und Anker des Generators ein Con-Speed-Getriebe zwischenge schaltet ist. Fig. 11 shows a wave generator according to FIGS. 1 and 3, in which a Con-Speed gearbox is switched between the high-speed stage and the armature of the generator.

In Fig. 1 wird eine Wellengeneratoranlage gezeigt, deren Wirkelemente Anker 7 und Stator 8 kinematisch mit der Pro pellerwelle 2 verbunden sind, ohne daß der Generator, ins besondere seine Ankerwelle, eine Drehmomentübertragung zum Propeller übernimmt. Das für den Antrieb des Wellenge nerators erforderliche Drehmoment wird mittels einer hoch elastischen Kupplung 19 von der Propellerwelle 2 abgegrif fen und in die Hochtreiberstufe 12 eingeleitet. Diese Hochtreiberstufe 12 ist als Standgetriebe ausgeführt, wo bei die Propellerwelle 2 frei durch das Getriebe geführt wird (Tunneleffekt).In Fig. 1, a wave generator system is shown, the active elements armature 7 and stator 8 are kinematically connected to the Pro pellerwelle 2 without the generator, in particular its armature shaft, takes over a torque transmission to the propeller. The torque required to drive the shaft generator is tapped by means of a highly elastic coupling 19 from the propeller shaft 2 and introduced into the high-speed stage 12 . This high-speed stage 12 is designed as a stationary gear, where the propeller shaft 2 is freely guided through the gear (tunnel effect).

Der Abtrieb aus der Hochtreiberstufe erfolgt koaxial zur Propellerwelle 2 über die Antriebswelle 13, die über die Kupplung 4 mit der Ankerwelle 7.1 verbunden ist. Die An kerwelle 7.1 ist im Statorgehäuse 20 drehbar gelagert. Die Propellerwelle 2 selbst wird frei durch die hohle Ankerwelle 7.1 zum Propeller geführt.The output from the high-speed stage takes place coaxially to the propeller shaft 2 via the drive shaft 13 , which is connected to the armature shaft 7.1 via the coupling 4 . At the kerwelle 7.1 is rotatably mounted in the stator housing 20 . The propeller shaft 2 itself is freely guided through the hollow armature shaft 7.1 to the propeller.

Der Antrieb der Stators 8 gemeinsam mit dem Statorgehäuse 20 erfolgt hydromechanisch, indem an die Hochtreiberstu fe 12 eine regelbare Hydraulikpumpe 5 angekoppelt ist, die den Hydromotor 6 versorgt, der mit dem am Statorgehäuse 20 angeflanschten Zahnkranz 14 im Zahneingriff steht.The drive of the stator 8 together with the stator housing 20 is carried out hydromechanically by coupling an adjustable hydraulic pump 5 to the Hochtreiberstu fe 12 , which supplies the hydraulic motor 6 , which meshes with the ring gear 14 flanged onto the stator housing 20 .

Mittels des Drehzahlsensors 25 wird während des Betriebes die jeweils aktuelle Propellerdrehzahl bzw. die Drehzahl der Hauptmaschine 1 von der Propellerwelle 2 abgegriffen und über ein Steuerglied 26 verarbeitet und von hier als Stellgröße der Hydraulikpumpe 5 zugeführt. By means of the speed sensor 25 , the respective current propeller speed or the speed of the main machine 1 is tapped from the propeller shaft 2 during operation and processed via a control element 26 and supplied from here as a manipulated variable to the hydraulic pump 5 .

In Abhängigkeit der jeweiligen aktuellen Propellerdrehzahl wird dann die für eine konstante Feldlinienschnittgeschwin digkeit erforderliche Drehzahl dem Statorantrieb aufge prägt. Der Anker 7 wird dabei proportional zur Propeller drehzahl mit dem durch die Hochtreiberstufe 12 vorgegebe nen Übersetzungsverhältnis angetrieben.Depending on the current propeller speed, the speed required for a constant field line cut speed is then imprinted on the stator drive. The armature 7 is driven proportional to the propeller speed with the transmission ratio given by the propulsion stage 12 .

In Fig. 2 ist das gleiche Prinzip der Generatoranordnung dargestellt. Anstelle des hydromechanischen Statorantriebes kommt hier ein Elektromotor 21 zum Einsatz, der in gleicher Weise vom Steuerelement 26 geregelt wird.In FIG. 2, the same principle of the generator arrangement. Instead of the hydromechanical stator drive, an electric motor 21 is used here, which is regulated in the same way by the control element 26 .

In Fig. 3 erfolgt der Antrieb des Stators 8 über eine feste mechanische Ankopplung an die Hochtreiberstufe 12 mittels der Zwischenwelle 16. Diese Ausführungsform kommt dann zur Anwendung, wenn die Antriebsanlage mit einem Verstell propeller 3 ausgerüstet ist und somit eine konstante An triebsdrehzahl (Propellerdrehzahl) zur Verfügung steht. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist die Propellerwel le 2 frei durch den Wellengenerator geführt, so daß ra diale Wellenbewegungen vom Wellengenerator ferngehalten werden und somit ein relativ kleiner Luftspalt zwischen Anker 7 und Stator 8 erreichbar ist.In Fig. 3, the drive of the stator 8 carried by a fixed mechanical coupling to the high driver stage 12 by means of the intermediate shaft 16. This embodiment is used when the drive system is equipped with an adjustable propeller 3 and thus a constant drive speed (propeller speed) is available. Also in this embodiment, the Propellerwel le 2 is freely guided by the wave generator, so that ra diale wave movements are kept away from the wave generator and thus a relatively small air gap between armature 7 and stator 8 can be reached.

Fig. 4 zeigt einen Wellengenerator, bei dem der Anker 7 di rekt in den Wellenstrang der Propellerwelle 2 eingeordnet ist und analog bekannter Wellenstranggeneratoren die Funk tion der Drehmomentenübertragung zum Propeller übernimmt. Fig. 4 shows a wave generator in which the armature 7 is arranged di rectly in the shaft assembly of the propeller shaft 2 and, analogously to known shaft assembly generators, takes over the function of the torque transmission to the propeller.

Die für einen effektiven Generatorantrieb notwendige hohe Drehzahl wird hierbei ausschließlich über den Stator 8 in den Wellengenerator eingebracht. Hierzu ist die Hochtreiber stufe 12.4 mit dem Statorgehäuse 20 kinematisch verbunden, wobei die Abtriebswelle der Hochtreiberstufe 12.4 koaxial zur Propellerwelle 2 gelagert ist. Die Hochtreiberstufe 12.4 ist reitend auf der Propellerwelle 2 gelagert und gegen Drehmomentenverlagerungen durch die Drehmomentenab stützung 17 gesichert. The high speed required for an effective generator drive is introduced exclusively into the shaft generator via the stator 8 . For this purpose, the driver stage 12.4 is kinematically connected to the stator housing 20 , the output shaft of the driver stage 12.4 being mounted coaxially to the propeller shaft 2 . The Hochtreibererstufe 12.4 is mounted mounted on the propeller shaft 2 and secured against torque shift by the torque 17 support .

Um die aus der Wellenbewegung resultierenden radialen Bewe gungen auf ein Minimum zu reduzieren, ist bei dieser Anord nung das Statorgehäuse 20 zusätzlich über die Stützlager 9 drehbar gelagert. Somit ist auch bei dieser Ausführungs variante der sonst bei Wellenstranggeneratoren übliche Leistungsverlust durch relativ große Luftspalte wesentlich reduziert.In order to reduce the radial movements resulting from the wave movement to a minimum, the stator housing 20 is additionally rotatably supported by the support bearing 9 in this arrangement. Thus, the power loss due to relatively large air gaps, which is otherwise common in shaft train generators, is also significantly reduced in this embodiment variant.

Die Regulierung des Propellerschutzes bei dieser Anlagenva riante erfolgt analog wie bei Wellenstranggeneratoren durch den Einsatz eines Verstellpropellers 3.The regulation of the propeller protection in this variant of the system is carried out in the same way as for shaft train generators by using an adjustable propeller 3 .

Fig. 5 zeigt eine analoge Wellengeneratoranlage nach Fig. 4, bei der eine direkte Einbeziehung der Ankerwelle 7.1 in die Propellerwelle 2 erfolgt. Ihr Unterschied gegenüber der Aus führung nach Fig. 4 besteht in dem Einsatz eines elektromo torischen Antriebes, indem ein Elektromotor 21 über einen Zahnkranz 14 das Statorgehäuse 20 antreibt. Bei dieser An lagenausführung ist kein Verstellpropeller erforderlich, da ein Drehzahlausgleich unmittelbar über den Elektromotor 21 vorgenommen werden kann. Die Ansteuerung des Elektromo tors erfolgt gleichermaßen über das Steuerglied 25. FIG. 5 shows an analog wave generator system according to FIG. 4, in which the armature shaft 7.1 is directly included in the propeller shaft 2 . Their difference from the imple mentation of FIG. 4 consists in the use of a toric elektromo drive by an electric motor 21 drives the stator housing 20 via a toothed ring 14. In this system version, no adjustable propeller is required, since speed compensation can be carried out directly via the electric motor 21 . The control of the Elektromo gate is carried out equally via the control member 25 .

In Fig. 6 wird ein Wellengenerator für konstante Propeller drehzahl und Schubregulierung mittels Verstellpropeller 3 gezeigt. Bei dieser Variante erfolgt der Antrieb des An kers 7 und des Stators 8 über koaxial zur Propellerwelle 2 angeordnete Abtriebswellen 13 und 15, indem die Hochtreiber stufe 12.2 mit einem 2stufigen PTO ausgestattet ist. Die Ab triebswelle 13 für den Antrieb des Ankers 7 ist hierbei in der Abtriebswelle 15 für den Antrieb des Stators 8 gelagert. Die Hochtreiberstufe 12.2 ist selbst als Standgetriebe ausge führt, und die Propellerwelle 2 wird frei durch die Hoch treiberstufe wir auch durch den Wellengenerator hindurch geführt, wobei ein Leistungsabgriff von der Propellerwel le 2 über eine hochelastische Kupplung 18 erfolgt. In Fig. 6, a shaft generator for constant propeller speed and thrust regulation by means of adjustable propeller 3 is shown. In this variant, the drive to the core 7 and the stator 8 takes place via output shafts 13 and 15 arranged coaxially to the propeller shaft 2 by the high-speed stage 12.2 being equipped with a 2-stage PTO. From the drive shaft 13 for driving the armature 7 is mounted in the output shaft 15 for driving the stator 8 . The high driver stage 12.2 is itself out as a stationary gear, and the propeller shaft 2 is freely guided through the high driver stage and also through the shaft generator, with a power tap from the Propellerwel le 2 via a highly elastic coupling 18 .

Eine Wellengeneratoranlage mit elektromotorischem Antrieb des Stators 8 zeigt nochmals Fig. 7. Gegenüber der Motor anordnung nach Fig. 2 wird hier der Elektromotor 27 koaxial zur Propellerwelle 2 an den Wellengenerator angekoppelt. Zur Realisierung dieser Ausführungsvariante ist die Motor ankerwelle 11 hohl ausgeführt und mit dem Statorgehäuse 22 verbunden. Der Motorstator ist dabei auf der Motorankerwel le 11 gelagert.A shaft generator system with electromotive drive of the stator 8 is shown again in FIG. 7. Compared to the motor arrangement according to FIG. 2, the electric motor 27 is coupled here coaxially to the propeller shaft 2 to the shaft generator. To implement this embodiment, the motor armature shaft 11 is hollow and connected to the stator housing 22 . The motor stator is mounted on the Motorankerwel le 11 .

Alle übrigen Funktionen des Wellengenerators bleiben unver ändert.All other functions of the wave generator remain unchanged changes.

In Fig. 8-10 sind Wellengeneratoren dargestellt, bei denen der Wellengenerator achsparallel zur Propellerwelle 2 und Hauptmaschine 1 in konventioneller Weise stationiert ist, jedoch mit den konstruktiven Merkmalen des Statorantriebes, wie sie in Fig. 7, 1 und 2 ausgeführt wurden.In Fig. 8-10 wave generators are shown, in which the wave generator axially parallel to the propeller shaft 2 and the main machine 1 is stationed in a conventional manner, but with the constructive features of Statorantriebes as they were carried out in Fig. 7, 1, and 2.

In Fig. 11 wird nochmals eine Ausführungsform einer Wellen generatoranlage gezeigt, bei der der Statorantrieb mechanisch über die Zwischenwelle proportional zur Propellerdrehzahl über die Hochtreiberstufe 12.5 erfolgt. Die für die Konstant haltung der Feldlinienschnittgeschwindigkeit erforderliche Differenzdrehzahl bei Drehzahländerung der Propellerwelle wird über den Anker 7 eingebracht. Dazu ist vorgesehen, daß nach der Hochtreiberstufe 12.5 koaxial zur Propellerwelle 2 ein Umlaufrädergetriebe 10 mit einem hydromechanischen Dreh zahlausgleich angeordnet ist. Der hydromechanische Drehzahl ausgleich erfolgt dabei über eine regelbare Hochdruckpumpe 5, die an die Hochtreiberstufe 12.5 angekoppelt ist und die den Hydromotor 6 kinematisch mit dem Umlaufrädergetriebe 10 verbindet. Diese Anordnung hat konstruktive Vorteile in der Art, daß kleinere Massenträgheitsmomente und somit geringe re Bauteilbelastungen auftreten. In Fig. 11 an embodiment of a wave generator system is again shown, in which the Statorantrieb takes place mechanically via the intermediate shaft in proportion to the propeller speed over the high driver stage 12.5. The differential speed required for keeping the field line cutting speed constant when the propeller shaft changes speed is introduced via the armature 7 . For this purpose it is provided that after the high-speed stage 12.5 coaxial to the propeller shaft 2, a planetary gear 10 with a hydromechanical rotational speed compensation is arranged. The hydromechanical speed compensation takes place via a controllable high-pressure pump 5 , which is coupled to the high-speed stage 12.5 and which kinematically connects the hydraulic motor 6 to the epicyclic gear 10 . This arrangement has constructive advantages in that smaller moments of inertia and thus low re component loads occur.

Aufstellung der benutzten BezugszeichenList of the reference symbols used

1 Hauptmaschine
2 Propellerwelle
3 Verstellpropeller
4 Kupplung
5 Hydraulikpumpe
6 Hydromotor
7 Anker
7.1 Ankerwelle
8 Stator
9 Stützlager
10 Umlaufrädergetriebe
11 Motoranker
12 Hochtreiberstufe
12.1 Hochtreiberstufe mit koaxialem Ankerantrieb und PTO für Stator
12.2 Hochtreiberstufe mit koaxialem Anker- und Statoran trieb
12.3 Hochtreiberstufe mit PTO
12.4 Hochtreiberstufe mit koaxialem Statorantrieb
13 Abtriebswelle
14 Zahnkranz
15 Abtriebswelle
16 Zwischenwelle
17 Drehmomentenabstützung
18 Kupplung
19 Schaltkupplung
20 Statorgehäuse
21 E-Motor
22 Stator
23 Stator
24 Stator
25 Drehzahlsensor
26 Steuereinheit
27 Generator-integrierter E-Motor 1 main engine
2 propeller shaft
3 variable pitch propellers
4 clutch
5 hydraulic pump
6 hydraulic motor
7 anchors
7.1 armature shaft
8 stator
9 support bearings
10 epicyclic gearboxes
11 motor anchors
12 high speed stage
12.1 High driver stage with coaxial armature drive and PTO for stator
12.2 High-speed stage with coaxial armature and stator drive
12.3 High driver level with PTO
12.4 High driver stage with coaxial stator drive
13 output shaft
14 ring gear
15 output shaft
16 intermediate shaft
17 Torque support
18 clutch
19 clutch
20 stator housing
21 E motor
22 stator
23 stator
24 stator
25 speed sensor
26 control unit
27 Generator-integrated electric motor

Claims

1. shaft generator for power generation on board ships, which is arranged in the shaft assembly of the propulsion system, the armature and stator being rotatably mounted to one another, characterized in that the drive of the armature ( 7 ) and / or stator ( 8 ) from the propulsion system a mechanical, electromechanical or hydromechanical active connection he follows, in such a way that, depending on the relative speed between armature ( 7 ) and stator ( 8 ), the generated field line cutting speed assumes a constant size, the sum of the speed of the armature ( 7 ) and Stator ( 8 ) is greater than the propeller shaft speed and that at the same time to ensure a high electrical efficiency, the air gap between armature ( 7 ) and stator ( 8 ) regardless of a possible propeller shaft deflection has a constant size by the propeller shaft ( 2 ) freely through the hollow armature shaft ( 7.1 ) or in the area of the stud zlager ( 9 ) for the stator housing ( 20 ) is mounted in the armature shaft ( 7.1 ) and that the shaft generator is fundamentally based on the ship's foundation.

2. Wave generator according to claim 1, characterized in that the shaft generator is assigned a high-speed stage ( 12 ) with 2 power outlets and that in particular the output shaft ( 13 ) for the armature drive is arranged coaxially to the per peller shaft ( 2 ).

3. Wave generator according to claim 1 and 2, characterized in that the coupling of the high driver stage ( 12 ) with the propeller shaft ( 2 ) via a highly elastic coupling ( 18, 19 ).

4. Shaft generator according to claims 1-3, characterized in that the power drive for the stator housing ( 20 or 24 ) takes place by means of a hydromechanical drive and that the high-speed stage ( 12, 12.3 ) has a regulatable hydraulic pump ( 5 ) with a hydraulic motor ( 6 ) is functionally connected, which is kinematically in engagement with a ring gear ( 14 ) on the stator housing ( 20 or 24 ).

5. Wave generator according to claims 1-3, characterized in that the power output for the stator housing ( 20 ) takes place mechanically via a fixed shaft connection.

6. Wave generator according to claims 1-3 and 5, characterized in that the shaft connection is axially parallel to the propeller shaft ( 2 ) by an intermediate shaft ( 16 ) which is in mesh with the ring gear ( 14 ) of the stator housing ( 20 ).

7. wave generator according to claims 1-3 and 5, characterized in that the shaft connection is made coaxially to the propeller shaft ( 2 ) by the output shaft ( 15 ) of the high driver stage ( 12.2 ) is coupled to the stator housing ( 20 ).

8. shaft generator according to claims 1-3, 5 and 6, characterized in that the high-speed stage ( 12.5 ) for egg NEN adjustable armature drive a planetary gear ( 10 ) is connected downstream, the hydromechanical by means of a Hy dromotors ( 6 ) and an adjustable hydraulic pump ( 5 ), which is coupled to the high driver stage ( 12.5 ), we are connected and that between the high driver stage ( 12.5 ) and the stator housing ( 20 ) a kinematic coupling takes place through an intermediate shaft ( 16 ).

9. Wave generator according to claim 1, characterized in that the adjustable power drive for the Statorgehäu se ( 20 ) is done by an electric motor.

10. Wave generator according to Anpruch 1 and 9, characterized in that for the electric motor drive an elec tromotor ( 21 ) kinematically with the ring gear ( 14 ) on the Sta gate housing ( 20 ) is functionally connected.

11. Wave generator according to claim 1 and 9, characterized in that for the electric motor drive an electric motor ( 27 ) is arranged coaxially to the propeller shaft ( 2 ) and that its motor armature shaft ( 11 ) coupled to the stator housing ( 22 or 23 ) to form a functional unit are.

12. Wave generator according to claim 1, 4, 8-11, characterized in that the propeller shaft ( 2 ) is assigned a rotational speed sensor ( 25 ) and a control unit ( 26 ) which is connected to the hydraulic pump ( 5 ) or the electric motor ( 21 or 27 ) is linked to results.

13. shaft generator for constant propeller speed according to claims 1-3 and 5-8, characterized in that an adjustable propeller ( 3 ) is provided as the propeller.

14. Wave generator according to claim 1, 9 and 11, characterized in that the armature ( 7 ) is integrated directly into the propeller shaft ( 2 ) without a hollow armature shaft.