DE679153C - Elektrischer Schifsantrieb - Google Patents
Elektrischer SchifsantriebInfo
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Description
Für den Antrieb von Schiffsschrauben bietet die elektrische Kraftübertragung mancherlei
Vorteile. Bei großen Anlagen kommt dabei namentlich- Drehstrom zur Anwendung. Die
Generatoren zur Erzeugung des Dreh'stromes werden von Turbinen oder Ölmotoren angetrieben.
Bei Verwendung nur eines Synohfonmotors auf der Schraubenwelle muß die Drehzahlregelung
der Sehraubenantrieibsmotoren durch Drehzahlregelung an diesen Antriebsmaschinen bewirkt werden, weil bei -Drehstrom
eine Regelung des Motors durch Leonardschal'tung, wie sie bei Gleichstrom bekannt
ist, nicht möglich ist. Die niederen Schraubendrehzahlen, wie sie für die Fahrtstufen
der geringeren Sehiffsgeschwindigkeiten, etwa beim Einlaufen eines Schiffes in
einen Hafen oder bei Fahrt im Nebel, erforderlich sind, bieten insofern Schwierigkeiten,
als die Turbine bzw. der Ölmotor mit einer unwirtschaftlichen Drehzahl und mit geringer Belastung laufen muß. Besonders
für den Ölmotor hat die weite Herabregelung der Drehzahl Nachteile, weil dann die Verbrennung
schlecht wird und der Ölmotor leicht verrußt.
Aus diesem Grunde sind verschiedene Systeme von Kraftübertragungen mit Drehstrom
entwickelt worden, bei denen eine Fahrtstuf enschaltung der Schraubenantriebsmotoren ohne
weitgehende Regelung der Primärmaschinen möglich ist. Dabei werden Synchronmotoren
als Schraubenantriebsmotoren bevorzugt, weil diese einen besseren Wirkungsgrad als die
Asynchronmotoren haben und durch eine geeignete Einstellung der Erregung ohne Phasenverschiebung
arbeiten können. Infolgedessen ist auch die Anwendung von Asynchronmotoren mit Polumschaltung für niedere
Drehzahlen nicht zweckmäßig und deshalb wenig ausgeführt.
Man hat vielfach an Stelle eines einzigen Schraubenmotors auf der gleichen Welle zwei
Motoren angeordnet. Bei einer bekannten Anordnung dient als Marschmotor ein von einem
oder mehreren Synchrongeneratoren gespeister Asynchronmotor, der bei voller Fahrt gemeinsam
mit einem von einem oder mehreren Asynchrongeneratoren gespeisten Synchronmotor die Welle antreibt. Abgesehen davon,
daß bei dieser Anordnung wiederum die obenerwähnten Nachteile der Asynchronmotoren
auftreten, sind bei ihr mehrere verschiedenartige Generatoren erforderlich. Um die beiden
Motoren der gleichen Welle von einem gemeinsamen Generator speisen zu können,
hat man auch schon die Verwendung von zwei gleichartigen Motoren angegeben, von denen
mindestens der eine eine polumschaltbar Wicklung besitzt. Bei der bekannten Anordnung
ergeben sich durch die Polumschaltung lediglich zwei günstigste Generatordrehzahlen,
außerdem bedingt die Polschaltung gerade bei Verwendung von Synchronmotoren einen
erheblichen Aufwand an Schaltgeräten, da auch die Läuferwicklungen umgeschaltet werden
müssen.
Die Verwendung mehrerer Asynchronmoto-
Die Verwendung mehrerer Asynchronmoto-
ren und ihre Kaskadenschaltung bringen für die Bemessung der Anlage keine Vorteile,
wenn auch hierdurch eine Drehzahlregelung, etwa in Verbindung mit der Polumschaltung.,;
erreicht werden kann. ;.;^
Das Zusammenarbeiten eines Synchronst,
motors als Hauptmotor mit einem asynchron nen Zusatzmotor in Kaskadenschaltung, wie
es ebenfalls vorgeschlagen ist, läßt nur ein ίο größeres Übersetzungsverhältnis zwischen der
Generatorantriebsmaschine und der Schiffsschraube erreichen. Ein Parallelarbeiten beider Motoren zur Erzielung der höchsten
'Fahrtstufe kann mit dieser Anordnung aber nicht herbeigeführt werden; die Hintereinanderschaltung
von Synchronmotor und Asynchronmotor schafft also keine Fahrtstufenschaltung.
Weiterhin hat man zur Erreichung des be- * absichtigten Zweckes für die Motoren auch
doppelt speisbare Asynchronmotoren mit Speisung durch Generatoren veränderlicher Periodenzahl
vorgeschlagen. Durch Betrieb des Motors als einfach gespeister Asynchronmotor
lassen sich hierbei zwei Fahrtstufen mit günstigster Generatordrehzahl erreichen.
Da jedoch die Ständer- und Läuferwicklung dieser Motoren von getrennten Generatoren
gespeist werden, erfordern sie eine kompli-, 30 zierte Primärkraftanlage mit unterschiedlicher
Drehzahlregelung der Kraftmaschine.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist
es nun, eine Drehstromkraftübertragung mit Fahrtstufenschaltung zum Antrieb von Schiff sschrauben
zu schaffen, bei der infolge einer besonderen neuen Ausbildung der Motorenanlage
die Primärmaschinen in allen Fahrtstufen mit günstigen Drehzahlen laufen, bei
denen ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht wird.
Ausgehend von den bekannten Schiffsantrieben mit einem Drehstromsynchronhauptmotor
und einem zusätzlichen Drehstrommotor als Marse'hmotor auf gemeinsamer, bei voller Fahrt von beiden Motoren angetriebener
Welle wird erfindungsgemäß als Zusatzmotor ein -doppelt speisbarer Asynchronmotor
verwendet, der die doppelte Polzahl wie der Synchronmotor besitzt und an den oder die
gleichen Generatoren wie der Synchronmotor angeschlossen ist. Da der doppelt speisbare
Motor in an sich bekannter Weise auch als einfach gespeister Motor mit halber Drehzahl
oder in der für einfach gespeiste Asynchronmotoren bekannten Weise in Kaskadenschaltung
mit dem Synchronmotor betrieben werden kann, ergeben sich bei gleicher günstigster
Generatordrehzahl sodann bereits drei \'erschiedene Grundgeschwindigkeiten der
-Weile, ohne daß polumschaltbar« Wicklungen
oder verschiedenartige Generatoren für die Speisung der beiden Motoren· vorgesehen werden
müssen.
Gleichzeitig bietet die Anordnung die Vor- " ,.'teile, daß die Primärkraftanlage einfach
■ bleibt, daß die Einstellung der verschiedenen i.f Fahrtstuf en leicht und sicher geschieht und
"■daß das Manövrieren und Umsteuern sicher und mit gutem Drehmoment erfolgt.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der als Hauptmotor anzusprechende Synchronmotor
erheblich kleiner ausgelegt werden kann als bisher, wodurch sich die äußeren Abmessungen, namentlich der Durchmesser,
nicht unwesentlich verkleinern. Andererseits fällt der doppelt speisbare Asynchronmotor
verhältnismäßig klein aus, weil durch die Doppelspeisung das Drehmoment sich annähernd
auf das Doppelte erhöht, also ein solcher Motor gegenüber einem einfach gespeisten
Motor mit gleichem Drehmoment entsprechend kleiner in den Abmessungen ist.
Auf diese Weise ergeben sich für den Einbau an Bord günstigere Verhältnisse. Besonders
gilt dies für den Fall 'des Einbaues im Hinterschiff, wo der Platz an und für
sich sehr knapp ist. Aber auch für die anderen Fahrtstufen erweist sich der Schraubenantrieb gemäß der Erfindung als vorteilhaft.
So kann erfindungsgemäß der doppelt speisbare Asynchronmotor den Antrieb der
Schraube bei der Fahrtstufe »Kleine Fahrt« allein übernehmen. Dabei wird der Synchronmotor
abgeschaltet, während der Asynchronmotor, jetzt mit kurzgeschlossener Ständer- wicklung, mit halber Drehzahl arbeitet.
Bei der Fahrtstufe »Langsame Fahrt« werden der Asynchronmotor und der Synchronmotor
in Kaskade geschaltet, wobei der Synchronmotor an die Sekundärseite des ständer- 1°°
oder läuferseitig vom Generator gespeisten Asynchronmotors angeschlossen wird.
Der -Erfindungsgedanke ist beispielsweise
in den in der Zeichnung wiedergegebenen schematischen Schaltanordnungen verkörpert.
Die Abbildungen zeigen die Schraubenantriebssehaltungen, und zwar:
Abb. ι für »Volle Fahrt«, Abb. 2 für »Halbe Fahrt«,
Abb. 3 für »Kleine Fahrt« und Abb. 4 für »Langsame Fahrt«;
Abb. 5 zeigt die Antriebsanlage in der Einstellung für die Stoppstufe;
Abb. 6 ist ein Schaulinienblatt mit Zahlentafel,
das die in Betracht kommenden Verhältnisse erläutert.
An Fahrtstufen sind, wie das Schaulinienblatt zeigt, vorhanden:
»Volle Fahrt« für die Fährt mit voller
Maschinenleistung;
»Halbe Fahrt« für eine Fahrt mit erheblich herabgesetzter Maschinenleistung;
»Kleine Fahrt« für eine Schiffsgeschwindigkeit im Betrage von etwa der halben Vollfahrtgeschwindigkeit,
wie sie besonders für die Fahrt im Nebel von Bedeutung ist;
»Langsame Fährt« für ganz geringe Geschwindigkeiten, wie sie· beim Einlaufen in Häfen und beim Fahren in schwierigen Gewässern unentbehrlich sind.
»Langsame Fährt« für ganz geringe Geschwindigkeiten, wie sie· beim Einlaufen in Häfen und beim Fahren in schwierigen Gewässern unentbehrlich sind.
Hinzu kommt noch die Stoppstufe. Hier
to geschieht das Abbremsen und Festhalten der Schraube, wie es für ein rasches und sicheres
Manövrieren des Schiffes nötig ist und auch beim stilliegenden Schiff nützlich sein kann.
Wie diese Fahrtstufen mit der Schaltungs-
j5 anordnung gemäß der Erfindung verwirklicht
werden, geht aus den Abb. ι bis 5 hervor.
Danach treibt die Turbine 1 den Generator 2 an. Dieser erzeugt den zum Betrieb der
Motoren 3 und 4 erforderlichen Strom. Die Primäranlage mit der Turbine 1 und dem
Generator 2 ist eine normale Ausführung ohne besondere Hilfseinrichtungen; sie kann auch
zur Speisung der elektrischen Hilfsanlage für den Schiffs- und Maschinenbetrieb herangezogen
werden.
Der Motor 3 ist als der Hauptmotor anzusprechen, während der Motor 4 als Marschbzw.
Zusatzmotor bezeichnet werden kann. Wesentlich ist vor allem, daß bei der Fahrtstufe
»Volle Fahrt« der Motor 4 den Motor 3 unterstützt, wie weiter unten dargelegt werden
wird.
Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades wird der Hauptmotor in üblicher Weise als
Synchronmotor ausgebildet. Als Marsch- oder Zusatzmotor dient erfindungsgemäß, dagegen
ein doppelt speisbarer Asynchronmotor oder Induktionsmotor, dessen Polzahl gleich der
doppelten des Synchronmotors gewählt ist.
Wegen dieser Verdoppelung der Polzahl wird dieser Motor bei Doppelspeisung, wenn die
Speisung aus demselben Netz erfolgt, und bei gegenläufiger Schaltung der Drehfelder in
Ständer und Läufer die gleiche Drehzahl haben wie der Synchronmotor 3 und wird mit
diesem und dem Generator synchron laufen. Dieser Anwendungsfall der Schaltung, die
Fahrtstufe »Volle Fahrt«, ist in Abb. 1 wiedergegeben. Man erkennt, daß die beiden
Motoren parallel an das Netz 7 angeschlossen sind, und zwar der Motor 3 über den bei
dieser Stufe geschlossenen Unterbrechungsschalter 5 nur mit dem Ständer, der Motor 4
hingegen sowohl mit dem Ständer über den Umschalter 6 als auch mit dem Läufer über
den in Stellung I befindlichen Umschalter 8. Die Einstellung I des Umschalters 8 ist so
getroffen, daß, wenn sich der Umschalter in dieser Stellung befindet, die Drehfelder des
Motors 4 in Ständer und Läufer entgegengesetzt laufen. Der außerdem vorhandene UnterbrechungsschalterQ., durch den die Ständer
beider Motoren vom Netz getrennt werden können, bleibt bei dieser Fahrtstufe geschlossen.
Bei der Fahrtstufe »Halbe Fahrt«, die in Abb. 2 dargestellt ist, wird der Antrieb der
Schiffsschraube lediglich durch den Synchronmotor 3 bestritten, während der Asynchronmotor
4 abgeschaltet ist. Zu diesem Zwecke befinden sich die Umschalter 6 und 8 in der
Nullstellung, während der Unterbrechungsschalter 5 nach wie vor geschlossen bleibt.
Dasselbe gilt von dem ■ Unterbrechungsschalter 9.
Für die Fahrtstufe »Kleine Fahrt« (Nebelfahrt) ergibt sich, wie Abb. 3 erkennen läßt,
wiederum ein anderes Schaltbild. Nach der Schaltungsanordnung dieser Fahrtstufe übernimmt
der Asynchronmotor 4 an Stelle des jetzt abgeschalteten Synchronmotors 3 den Schraubenantrieb allein. Hier ist die Möglichkeit
ausgenutzt, den doppelt speisbaren Asynchronmotor auch einfach gespeist laufen
zu lassen, wobei er die halbe Drehzahl hat und annähernd das halbe Drehmoment abgibt.
Der Motor 3 ist durch Öffnen des Unterbrechungsschalters 5 abgeschaltet. Während
der Umschalter8 sich, ebenso wie bei der Vollfahrtstufe, in der Stellung I befindet,
wodurch der Läufer Netzstrom erhält, ist der Umschalter 6 in die entgegengesetzte
Stellung, Stellung II, gelegt, und dadurch dier Ständer des Asynchronmotors kurzgeschlossen.
Der Unterbrechungsschalter 9 bleibt auch hier geschlossen. Es ist zu bemerken, daß, obwohl
der Asynchronmotor jetzt nur noch mit etwa halber Drehzahl läuft, die Drehzahl des Generators
und damit der Turbine sich nicht nennenswert ändert; daß sich somit das Über-Setzungsverhältnis
zwischen den Drehzahlen der Turbine und denen der Schiffsschraube auf ι : 20 erhöht.
Für die Fahrtstufe »Langsame Fährt«, die häufig beim Manövrieren des Schiffes benutzt
werden muß und für die die Verwendung des einfach gespeisten Asynchronmotors allein,
wie in der vorgenannten Fahrtstufe, wegen des geringen Anfahrdrehmoments nicht immer
geeignet ist, ist die Schaltung nach Abb. 4 gewählt, in der erfindungsgemäß der doppelt
speisbare Asynchronmotor mit dem Synchronmotor in Kaskade geschaltet ist, indem der Synchronmotor
an die Sekundärseite des (in diesem Falle) läuferseitig vom Generator gespeisten
Asynchronmotors angeschlossen ist. Zu diesem Zweck ist der Unterbrechungsschalter 9
geöffnet, und außerdem ist der Umschalter 8 in die Stellung II übergeführt. Ferner sind
die Schalter 5 und 6 geschlossen. Durch diese Kaskaden schaltung geht die Drehzahl der
Motoren und damit der Schiffsschraube noch
erheblich weiter herab; bei unveränderter
Drehzahl des Genera-tors vergrößert sich bei dieser Fahrtstufe das Übersetzungsverhältnis
abermals, in diesem Falle auf etwa ι : 30. Zum AnfaJhren der Anlage und zum Übergang
von der Stoppstufe in eine Fahrtstufe ist der Synchronmotor für asynchronen Anlauf ausgebildet.
Ein besonderer Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß die Drehmomente der
beiden Motoren beim Anfahren zusammenwirken und so ein gutes und sicheres Manövrieren
ermöglichen.
In der Schaltungsanordnung der Stoppstufe, die in Abb. 5 wiedergegeben ist, wird
wiederum nur der Asynchronmotor 4 ausgenutzt. Der Synchronmotor 3 ist durch öffnen
des Schalters 5 abgeschaltet. Der Asynchronmotor wird doppelt gespeist. Zu diesem Zweck
ist der Netzschalter 9 eingelegt, und auch der Umschalter 6 ist geschlossen. Ferner befindet sich der Umschalter 8 in Stellung II, so
daß der doppelt gespeiste Asynchronmotor mit gleichsinnig laufenden Drehfeldern erregt
wird. Dadurch wird in an sich bekannter Weise der Läufer festgehalten. In Fällen,
wo die Primäranlage außer Betrieb ist, läßt sich die Haltewirkung auch durch Gleichstromerregung
vom allgemeinen Schiffsnetz aus erzielen.
Wenn bei Mehrschraubenschiffen jede der Schraubenmotorenanlagen ihre eigene Primäranlage
hat, läßt sich die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage beim Fahren mit den mittleren
und unteren Fahrtstufen noch dadurch nicht unerheblich verbessern, daß mehrere Motoren auf eine Primärmaschine geschaltet
und die anderen Primäranlagen, stillgesetzt werden. Die in Betrieb befindliche Maschine
bzw. befindlichen Maschinen werden dann wegen der soviel höheren Belastung besser
ausgenutzt und arbeiten wirtschaftlicher.
Claims (6)
- Patentansprüche: ι . Elektrischer Schiffsantrieb mit einem Drehstromsynchronhauptmotor und einem zusätzlichen Drehstrommotor als Marschmotor auf gemeinsamer, bei voller Fahrt von beiden Motoren angetriebener Welle, gekennzeichnet durch einen doppelt speisbaren Asynchronmotor als Zusatzmotor, der die doppelte Polzahl wie der Synchronmotor besitzt und an den oder die gleichen Generatoren wie der Synchronmotor angeschlossen ist.
- 2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fahrtstufe »Volle Fahrt« der Synchronmotor und der unter gegenläufiger Schaltung der Drehfelder doppelt gespeiste Asynchronmotor die Welle antreiben.
- 3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fahrtstufe »Halbe Fahrt« der Asynchronmotor abgeschaltet ist und der Synchronmotor allein die Welle antreibt.
- 4. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fahrtstufe »Kleine Fahrt« der Synchronmotor abgeschaltet ist und der einfach gespeiste Asynchronmotor allein die Welle antreibt.
- 5. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fahrtstufe »Langsame Fahrt« der Synchronmotor und der Asynchronmotor die Welle gemeinsam antreiben, wobei der Synchronmotor an die Sekundärseite des ständer- oder läuferseitig vom Generator gespeisten Asynchronmotors angeschlossen ist.
- 6. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der-Stoppstufe der Asynchronmotor unter gleichsinniger Schaltung der Drehfelder in Ständer und Läufer doppelt gespeist wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM133930D DE679153C (de) | 1936-03-18 | 1936-03-18 | Elektrischer Schifsantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM133930D DE679153C (de) | 1936-03-18 | 1936-03-18 | Elektrischer Schifsantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE679153C true DE679153C (de) | 1939-07-29 |
Family
ID=7332900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM133930D Expired DE679153C (de) | 1936-03-18 | 1936-03-18 | Elektrischer Schifsantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE679153C (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1036690B (de) * | 1955-08-12 | 1958-08-14 | Siemens Ag | Antriebsanordnung fuer Schiffsantriebe mit verstellbarem Propeller |
DE1263151B (de) * | 1964-03-14 | 1968-03-14 | Siemens Ag | Dieselelektrischer Schiffsantrieb |
WO2018024378A1 (de) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | Renk Aktiengesellschaft | Unterseebootantriebssystem |
-
1936
- 1936-03-18 DE DEM133930D patent/DE679153C/de not_active Expired
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1036690B (de) * | 1955-08-12 | 1958-08-14 | Siemens Ag | Antriebsanordnung fuer Schiffsantriebe mit verstellbarem Propeller |
DE1263151B (de) * | 1964-03-14 | 1968-03-14 | Siemens Ag | Dieselelektrischer Schiffsantrieb |
WO2018024378A1 (de) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | Renk Aktiengesellschaft | Unterseebootantriebssystem |
CN109476364A (zh) * | 2016-08-04 | 2019-03-15 | 伦克股份有限公司 | 潜艇驱动系统 |
US10723425B2 (en) | 2016-08-04 | 2020-07-28 | Renk Aktiengesellschaft | Submarine drive system |
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