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Elektrischer Antrieb für Mehrschraubenschiffe mittels Gleichstrommotoren.
Beim elektrischen Antrieb von Mehrschraubenschiffen mittels Gleichstrom benutzt
man gewöhnlich das Ward-Leonard-System, und zwar für jeden Schraubenmotor einzeln.
Dies nötigte beispielsweise bei Zweischraubenschiffen dazu, für jede Schraubenwelle
mindestens einen Stromerzeuger nebst Antriebsmaschine aufzustellen, wobei dann zwei
Antriebsmaschinen mit halber Kraft laufen oder von jeder Antriebsmaschine ein Stromerzeuger
halber Größe angetrieben wird. Auf diese Weise wird jeder Schraubenmotor unabhängig
mit elektrischer Energie gespeist, obgleich eine einzige Energiequelle für die Lieferung
der gesamten Kraft für Fahrt und Manöver ausreichen würde. Es wird dies deshalb
notwendig, weil bei demWard-Leonard-System die Motorgeschwindigkeit durch Änderung
der Stromerzeugerspannung geregelt wird und es erforderlich ist, daß die beiden
Schraubenwellen mit verschiedenen Geschwindigkeiten oder sogar mit gleicher Geschwindigkeit
im entgegengesetzten Sinn umlaufen können.
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Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Antriebsart von Mehrschraubenschiffen
ist nur eine einzige Stromquelle erforderlich, die von einer oder mehreren Antriebsmaschinen
angetrieben wird. Dabei wird die Geschwindigkeit jedes Schraubenmotors vollkommen
unabhängig geregelt. Zu diesem Zwecke sind die Schraubenmotoren untereinander und
mit der einzigen Stromquelle in Reihe geschaltet, und es wird in diesem Stromkreis
selbsttätig unter allen Fahrt- und Manöververhältnissen ein von vornherein bestimmter
Vollaststrom aufrechterhalten. Hierbei können im Gegensatz zu dem . bekannten Fall
der Parallelschaltung der Schraubenmotoren ihre Felder unabhängig geregelt werden.
Das Mittel zur selbsttätigen Aufrechterhaltung des Vollaststroms im Reihenschlußstromkreis
besteht vorzugsweise in einem Relais, das die Spannung der Stromquelle in Abhängigkeit
von den Schwankungen des Belastungsstroms regelt, so daß letzterer wesentlich auf
konstantem Wert erhalten wird.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Zum Antrieb der beiden
Schraubenwellen dienen die beiden Motoren i. Diese sind untereinander in Reihe geschaltet
und werden von dem Stromerzeuger 2 durch den Hauptstromkreis 3 gespeist. Das Feld
q. jedes Motors wird von einem Erregerstromkreis 5 aus erregt und kann durch einen
von Hand oder motorisch bedienten Umkehrregler 6 der Potentiometertype geregelt
werden. Gegen unrichtige Bedienung der einzelnen Apparate können in bekannter Weise
Sicherheitsvorrichtungen vorgesehen sein.
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Das Feld 7 des Stromerzeugers 2 wird ebenfalls vom Erregerstromkreis
5 aus gespeist und durch einen Umkehrregler 8 der Potentiometertype geregelt. Ein
Stromrelais 9 im Hauptstromkreis 3 steuert einen Reglermotor =o, welcher-vom Erregerkreis
5 gespeist wird und den Feldregler 8 über einVorgelege =i antreibt. Der Motor =o
kann auch durch ein Solenoid oder durch eine andere brauchbare Antriebsvorrichtung
ersetzt werden. Das Relais 9 hält selbsttätig eine vorausbestimmte Vollaststromstärke
in dem Hauptstromkreis 3 aufrecht.
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Bei der beschriebenen Anordnung können die Schraubenmotoren i unabhängig
voneinander angelassen werden, indem ihre Feldwicklungen erregt werden. Die Motorgeschwindigkeiten
ändern sich mit den Feldstärken bis zur Erreichung der Höchstspannung am Stromerzeuger
2. Wenn im Hauptstromkreis 3 Strom fließt, dann wird durch die Erregung des Feldes
eines der Motoren in seinem Anker ein Drehmoment hervorgerufen, und er beginnt umzulaufen.
Hierdurch wird im Hauptstromkreis eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt, der
Hauptstrom beginnt zu sinken, und infolgedessen fällt das Relais 9 ab, und der Reglermotor
=o setzt sich in solchem Sinne in Bewegung, daß das Feld ,7 des Stromerzeugers 2
verstärkt wird. Die Spannung des Stromerzeugers steigt daher an, so daß sie mit
der Zunahme der Feldstärke des Schraubenmotors Schritt hält.
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Wenn, die Geschwindigkeit eines der beiden Motoren i herabgesetzt
werden soll, wird sein Feld geschwächt. Der Hauptstrom sucht dann zu steigen, hebt
das Relais 9, und der Reglermotor =o setzt sich nun in solchem Sinne in Bewegung,
daß das Stromerzeugerfeld 7 geschwächt wird. Dieser Vorgang hält so lange an, bis
das Motorfeld auf Null gebracht ist. Während dieser Zeit fließt der Hauptstrom dauernd
in der ursprünglichen Richtung.
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Um die Schrauben zur Ruhe zu bringen, ist
eine Bremslast
erforderlich. Zu diesem Zwecke werden die Felder q. der Schraubenmotoren i mit Hilfe
der Regler 6 umgekehrt. Die zunächst nur im ursprünglichen Drehsinn umlaufenden
Motoren bilden dann Stromerzeuger, die mit dem Stromerzeuger :z in Reihe geschaltet
sind. Der Hauptstrom sucht daher zu steigen, und die Folge ist' daß das Relais 9
die Umkehrung der Polorität des Stromerzeugers 2 herbeiführt. Dieser wird dadurch
zum Motor, wobei seine gegenelektromotorische Kraft durch das Relais 9 in solcher
Weise überwacht wird, daß wieder der Vollaststrom aufrechterhalten wird.
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Während der Bremsperiode wird an das System durch die Schrauben, die
infolge der lebendigen Kraft des Schiffes durch das Wasser gezogen werden, Energie
zurückgegeben, und diese teilweise als elektrische Verluste aufgezehrt, teilweise
durch die motorische Wirkung des Stromerzeugers 2, durch welche die Reibungsverluste
der Antriebsmaschine überwunden werden. Das Maß, in welchem die Energie an das System
zurückgegeben wird, hängt von der Geschwindigkeit der Schraubenmotoren und ihren
Feldstärken ab. Der Hauptstrom bleibt dabei auch weiter auf seinem ursprünglichen
Wert und fließt in der ursprünglichen Richtung.
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Wenn nach Einsetzen der Bremsperiode die Regler 6 der Schraubenmotoren
z in ihrer Stellung belassen werden, dann führt die allmähliche Verlangsamung des
Schiffes zu einer Verlangsamung der Motoren i. Die in ihnen erzeugte elektromotorische
Kraft fällt, und infolgedessen sucht der Hauptstrom zu sinken. Die Folge ist, daß
das Relais 9 abfällt und das Feld des Stromerzeugers 2, welches, wie erwähnt wurde,
in seiner Richtung umgekehrt worden war, geschwächt wird. Die Feldstärke des Stromerzeugers
wird somit durch das Relais, welches die Stromstärke auf dem normalen Wert aufrechterhalten
will, herabgesetzt, bis es den Wert Null erreicht. Dies bedeutet das Ende der Bremsperiode,
und die weitere Wirkung des Relais 9 besteht nunmehr darin, daß das Feld des Stromerzeugers
2 wieder die ursprüngliche Richtung erhält und dann allmählich wieder verstärkt
wird, bis das System wieder stabil geworden ist und die Motoren in der umgekehrten
Richtung auf Geschwindigkeit gekommen sind.
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Wenn nur einer der beiden Motoren verlangsamt oder umgekehrt werden
soll, dann wird nur dieser Motor während seiner Verlangsamung Energie an das System
zurückgeben. Auch hierbei wird durch das Relais 9 infolge seines Bestrebens, die
Stromstärke konstant zu halten, das Feld 7 des Stromerzeugers 2 in genau derselben
Weise wie bei der gleichzeitigen Umkehrung beider Schraubenmotoren selbsttätig geregelt.
Jede Änderung in der Einstellung des Reglers eines der beiden Motoren bleibt ohne
Einfluß auf den Ankerstrom und die Feldstärke des anderen Motors, sondern beeinflußt
nur die Geschwindigkeit des betreffenden Motors selbst, und die Spannung des Stromerzeugers
2 wird durch das Relais 9 selbsttätig geregelt, um den neuen Bedingungen zu entsprechen.
Mittelbar bewirkt jedoch die Verlangsamung eines der beiden Motoren, daß infolge
der Herabsetzung des von beiden Schrauben gemeinsam ausgeübten Schubes der andere
Motor bestrebt ist, ein größeres Drehmoment bzw. einen größeren Schub auszuüben.
Dies wird in wirksamer Weise durch das Relais 9 verhütet, das die Spannung des Stromerzeugers
2 in solcher Weise überwacht, daß, wenn die Geschwindigkeit eines der beiden Motoren
unabhängig verändert- wird, die dem anderen Motor aufgedrückte Spannung und die
hieraus sich ergebende Geschwindigkeit selbsttätig gerade in richtigem Maße herabgesetzt
werden, um eine Überlastung des anderen Motors zu verhüten.
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Ebenso wird durch das Relais 9 bei konstanter Fahrgeschwindigkeit
beim Steuern des Schiffskurses durch das Steuerruder verhütet, daß der auf der Innenseite
der Kurslinie liegende Motor überlastet wird. Bei gleichen Feldstärken an beiden
Motoren üben sie in diesem Falle gleiche Schübe auf die Schrauben aus, aber die
Schraube der Außenseite wird selbsttätig beschleunigt und diejenige der Innenseite
selbsttätig im richtigen Verhältnis verlangsamt, ohne daß eine Einstellung der Regler
von Hand aus erforderlich wäre und unabhängig von der Charakteristik der Schrauben.
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In den Reihenstromkreis der Schraubenmotoren können gegebenenfalls
noch weitere Motoren eingeschaltet werden, die zum Antrieb von . Bordhilfsmaschinen
dienen können, z. B. zum Antrieb der Winden oder Bagger.