DE675765C - Elektrischer Schiffsschraubenantrieb fuer Mehrwellenschiffe - Google Patents

Description

Der Fahrtbetrieb eines Schiffes wird allgemein durch zwei Geschwindigkeitsstufiein festgelegt, die Fahrt mit voller Kraft und die Marschfahrt, Die Drehzahl des Propellers bieträgt bei Marschfahrt nur ungefähr den. halben Wert derjenigen bei Fahrt mit voller Kraft, damit geht die Fahrtleistung, die in dritter oder höherer Potenz mit 4er Drehzahl abnimmt, bei Marschfahrt 'auf einen geringen Teil derjenigen bei Fahrt mit voller Kraft zurück.

Beim elektrischen Antrieb der Schiffsschrauben mit Hilfe von DreMeldrnaschinen ist die Übersetzung von der Kraftaaschinendrehzahl auf die Schraubendrehzahl durch das Verhältnis der Polzahl des Generators zu der des Motors bestimmt. Die Übersetzung kann in bekannter Weise sprungweise geändert werden durch Änderung der Polzahl der gleichartig arbeitenden Drehfeldmaschinen, z. B. der Polzahl der Motoren. Die Ständerwicklung dieser Maschinen kann derart angeordnet werden, daß sie die Polumschaltung in einfachen Verhältniszahlen gestattet, oder es können zwei Wicklungen verschiedener Polzahl eingelegt werden. Außerdem ist es möglich, für Fahrt mit voller Kraft und für Marschfahrt besondere Motoren zu verwenden, und zwar Motoren mit niedrigerer Polzahl für Fahrt mit voller Kraft und Motoren mit höherer Polzahl für Marschfahrt.

Die Fahrtleistung bei Marschgeschwindigkeit ist klein genug, um bei MehrweHenschiffen über nur .eine oder zwei Wellen geleitet zu werden. Natürlich muß dabei die Symmetrie der arbeitenden Wellen in bezug auf die Schiffsmitte gewahrt bleiben, d. h. bei einem Dreiwellenschiff wird die Marschfahrt mit der Mittelwelle, bei einem Vierwellenschiff mit den beiden Innenwellien oder mit den beir den Außenwellen ausgeführt.

Es ist außerdem bekannt, auf jeder Welle zwei Motoren ,anzuordnen, und zwar einen mit kleiner Polzahl für Fahrt mit voller Kraft und einen mit großer Polzahl für Marschfahrt. Dabei kann jeder Marschmotor, der natürlich kleinere Leistung hat, von einem Generator gespeist werden, der .dann aber nicht voll belastet ist, aber mit voller Drehzahl laufen kann 'und mit verhältnismäßig günstigem Wirkungsgrad arbeitet. Besser ist es aber, in bekannter Weise die Marschmotoren elektrisch parallel au schalten und gemeinsam von einem Generator zu speisen, der jetzt mit angenähert voller Last und dementsprechend gutem Wirkungsgrad arbeitet. Der Nachteil dieser Anordnung liegt in der Notwendigkeit, auf jeder Welle zwei Motoren vorzusehen, einen Motor für Fahrt mit voller Kraft und einen Motor für Marschfahrt. Dieser Nachteil wurde behoben, indem die Antriebsleistung jeder Welle nicht in einem

Motor, sondern in zwei oder mehr Motoren untergebracht wurde, von denen je nach Geschwindigkeit der eine oder der andere oder beide arbeiteten. Aber auch dieser Lösung; haftet der Mangel des größeren Gewichp^ - und des Raummehrbedarfs an. *|

Zweck der Erfindung, die sich auf einen Schiffsantrieb mit Drehstrom bezieht, ist es, diesen Nachteil weitgehend zu beheben, indem ίο die Unterteilung der Antriebsleistung nicht mehr auf allen Wellen, sondern nur auf einer einzigen (bei Zwei- oder Dreiwellenschiffen) oder auf einem Teil (bei Vier- und Mehrwellenschiffen) vorgenommen wird. Erfindungsgemäß sind auf einer Welle oder, auf einem Teil der Wellen Marschmotoren ,angeordnet, die bei Marschfahrt von nur einem der Generatoren oder einem Teil der Generatoren gespeist werden, und bei Marschfahrt wird der Motor für Fahrt mit voller Kraft dieser Welle oder dieses Teiles der Wellen als Generator betrieben, der Antriebsleistung niedriger Frequenz erzeugt, die den Motoren für Fahrt mit voller Kraft auf den anderen Wellen zugeführt wird.

An sich ist es für Schiffsantriebe bekannt, auf zwei von getrennten, Kraftmaschinen angetriebenen Wellen Gleichstrommaschinen anzuordnen, die wechselweise generatorisch 'und motorisch arbeiten können,'um wahlweise beide Wellen von nur einer Kraftmaschine aus antreiben zu können. Ganz abgesehen von dem Unterschied in der Stromart der verwendeten Maschinen sind hierbei jedoch für die verschiedenen Fahrtstufen nicht Motoren verschiedener Pohlzahl vorgesehen, es arbeiten vielmehr gleichartige Maschinen aufeinander. Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel schematisch einen Antrieb für ein Dreiwellenschiff nach der Erfindung mit Motoren 4, 5, 6 auf allen Wellen für Fahrt mit voller Kraft und 'einem Motor für Marschfahrt auf einer Welle. Der Generator r speist den Marschmotor 2. Beide Maschinen sind so bemessen, daß sie die Übertragung der Marschleistung gewährleisten. Ein Drittel der von diesen Maschinen erzeugten Marschleistung wird unmittelbar auf die mittlere Schiffsschraube 3 übertragen. Die übrige Leistung wird durch die als Generator arbeitende Maschine für Fahrt mit voller Kraft auf der mittleren Welle in elektrische Leistung umgesetzt, wobei die Frequenz entsprechend der kleinen Drehzahl geringer ist als bei Fahrt mit voller Kraft und ebenso geringer als die Frequenz der elektrischen Übertragung der Leistung des Generators 1 auf den Marschmotor 2. Die Motoren 4 und 6 für Fahrt mit voller Kraft auf den beiden Außenwellen treiben die zugehörigen Schiffsschrauben 7 und 8. Ihre Energie erhalten sie

von der Maschine 5 für Fahrt mit voller Kraft, die als Generator arbeitet. Die Belastung der ; _r gchiffsschi-auben steigt mit ■ großer Annähelinear mit dem Slip, also mit der rela-Drehzahldifferenz zu der Schleppdrehan. Wenn daher bei einer bestimmten ^;|$}elastung die Leistung auf mehrere Wellen in einem gewünschten Verhältnis verteilt wird, wobei die Wellen genau gleiche Drehzahl haben, dann bleibt dieses Leistungs verhältnis auch bei anderen Drehzahlen erhalten. Voraussetzung ist natürlich, daß auch danin die drei Wellen mit genau gleicher Drehzahl laufen. Daher werden durch die beschriebene Leistungsverteilung bei jeder Drehzahl: die Schrauben in gewünschtem Verhältnis belastet. ■·. Die übrigen Einheiten 9 und 10 der Krafterzeugeranlage, die erst zum Aufbringen der Fahrtleistung bei Fahrt mit voller Kraft hinzugezogen werden müssen, sind bei Marschfahrt stillgesetzt. Bei Fahrt mit voller Kraft wird der Marschmotor 2 nicht gebraucht, der Generator 1 speist unmittelbar den Motor 5 für Fahrt mit voller Kraft, der Generator 9 den Motor 4 'und der Generator 10 'den Motor 6. Die Motoren 4, 5, 6 können dabei elektrisch getrennt oder zusammengeschaltet laufen.

Bei einer anderen Wellenzahl als 3 kann in ähnlicher Weise eine günstige Leistungsverteilung erreicht werden, so z. B. können bei einem Vierwellenschiff auf zwei Wellen Marschmotoren aufgesetzt werden, während die anderen zwei Wellen mit Maschinen für Fahrt mit voller Kraft angetrieben werden. Es ist aber auch möglich, nur einen Marschmotor vorzusehen und die drei anderen Wellen durch Maschinen für Fahrt mit voller Kraft anzutreiben. Da dabei die drei Wellen in ¹⁰Q gewünschter Leistungsverteilung arbeiten, so wird die Symmetrie der arbeitenden Wellen in bezug" auf die Schiffsmitte nicht gestört, obgleich die gesamte Kraftmaschinenleistung zuerst über einen Marschmotor, also auf eine Welle, geleitet wird.

Der Wirkungsgrad der Maschinen für Fahrt mit voller Kraft bei der Übertragung der Marschleistung kann trotz der gegenüber ihrer Nennleistung geringen Last bei Marsch- no fahrt hochgehalten werden. Mit abnehmender Frequenz wurden bei gleicher magnetischer Beanspruchung die Eisenverluste der Maschinen für Fahrt mit voller Kraft quadratisch zurückgehen und somit bei halber Drehzahl nur noch ¹I₁ der Vollastwerte betragen. Durch die Verstärkung der Erregung ist es aber möglich, bei Marschfahrt die Eisenverluste zu erhöhen und dafür in weit stärkerem Maße die Kupferverluste herabzusetzen, so daß eine möglichst günstige Verteilung der Verluste erreicht werden kann. Es kann dann damit

gerechnet werden, daß bei Marschfahrt der Wirkungsgrad der Maschinen für Fahrt mit voller Kraft gleich oder höher ist als bei, Nennlast. Die durch die erneute Umsetzung unvermeidlichen Verluste in den elektrischen Maschinen werden aber reichlich durch die Verbesserung des Schraubenantrieb es gedeckt.

Damit sowohl die Fahrt mit voller Kraft

als auch die Marschfahrt mit derartiger Lei-

jo stungsverteilung bei höchster Wirtschaftlichkeit ausgeführt werden kann, muß die gesamte eingebaute Leistung auf die Motoreinheiten, und die Krafterzeugereinheiten in ganz bestimmter, an sich bekannter Weise verteilt werden. Der Generator 1 und der Marschmotor 2 müssen bei Marschfahrt voll belastet sein. Dadurch ist ihre Leistung bestimmt. Die Differenz der Leistung für Fahrt mit voller Kraft und der Marschleistung ist auf die Motoren für Fahrt mit voller Kraft und auf die Krafterzeugereinheiteii beliebig, am besten • gleichmäßig, zu verteilen. Somit erhalten allgemein eine oder mehrere Krafterzeugereinheiten, ausreichend für den Marschbetrieb, andere Nennleistungen als die übrigen Krafterzeugereinheiten. Die Marschleistung wird immer gegenüber der Leistung für Fahrt mit voller Kraft um so viel kleiner sein, daß die

Maschine 5, die auf der gleichen Welle wie der Marscbmotor 2 sitzt, auch bei der geringen Schraubendrehzahl noch ²/₃ der Marschleistung generatorisch, ohne unzulässige Erwärmung, aufzubringen vermag.
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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrischer Schiffsscbraubenantrieb für Mehrwellenschiffe mit Drehstrommotoren niedriger Polzahl für Fahrt mit voller Kraft und Drehstrommotoren hoher Bolzahl für Marschfahrt unter Heranziehung eines bei Marschfahrt als Generator arbeitenden Motors zur Speisung der übrigen Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß nur auf einer Welle oder auf einem Teil der Wellen Marschmotoren (2) angeordnet sind, die bei Marschfahrt von nur einem der Generatoren (i)- oder einem Teil der Generatoren gespeist werden, und daß bei Marschfahrt der Motor (5) für Fahrt mit voller Kraft dieser Welle oder dieses Teiles der Wellen als Generator betrieben wird, der Antriebsleistung niedriger Frequenz erzeugt, die den Motoren für Fahrt mit voller Kraft auf den andern Wellen zugeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen