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Elektrischer Schiffsantrieb mit Synchronmaschinen Bei elektrischen
Schiffsantrieben mit Synchronnuaschinen können besondere Schwierigkeiten beim Manövrieren
auftreten, denn ,in diesem Falle sind von ,den Maschinen Überlastungen auszuhalten,
die unter Umständen zum Überschreiten. ihres Kippmomentes führen können.
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Es ist bei einem elektrischen Schifsantrieib schon bekannt, in Abhängigkeit
von der Winkellage dies Steuerruders eine Stoßerregung der Generatoren, dies Schifffsantnie!bes
einzuschalten. Hier müssen elektrische Steuerleitungen vom Steuerruder .zu den Generatoren
verlegt werden. Überlastungen der elektrischen Maschinen lassen sich beider bekannten
Anordnung jedoch nur beim Kurvenfahren verhüten. Das gilt auch für eine andere bekannte
Anordnung, bei welcher Mittel zur Erhöhung des Klippmomentes in Abhängigkeit von
der Fahrtrichtung eingeschaltet werden sollen. Zu diesem Zweck wird :hier .mit Hilfe
einer Stromwandlerschaltung die Differenz der zwei Propellermotoren zugeführten
Ströme gebildet, und diese Stromdifferenz wirkt auf einen Verstellmotor, oder bei
stanken ungleichmäßigen Belastüngen der ,beiden Motoren im Sinne einer Verringerung
,der Treibmittelzufuhr zur Generatorantriebsmasehine arbeitet. Die Erfindung zielt
!darauf ab, .ein Überschreitendes Kippmomentes (der Synchronmaschine eines elektrischen
Schiffsantriebes von vornherein auszuschalten, indem dem Bedienungsmann, der die
Gesamtpropelderleistung ein-regelt, zwangsläufig die Gegenmittel in die Hand gegeben
werden. Erfindungsgemäß sind nämlich dies .zur Regelung der gesamten Propellerleiistung
dienenide Kommandoorgan und ein besonderer das Kippen der Maschinen verhütender
Schaltapparat derart miteinander verriegelt, daß schon vor oder bei der Verstelldung
,des Ko:mmrandoorgans durch .den besonderen Schaltapparat die Mittel zur Verhütung
des Kippepsder elektrischen Maschinen eingeschaltet werden.
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Man kann beispielsweise im Handgriff des Steuerhebels einen Kontakt
vorsehen, ,der die Stoßerregung ;der elektrischen Maschinen beispielisweise vor
der Ausführung des Steuermanövers veranlaßt. In Fig. r ist als: Ausführungs!beispiel
hierfür ein Steuerstand für einen elektrischen Schiffsantrieb dargestellt. 31 ist
der Geschwindigkeitsst@cuerhebel, der mit einer Rasterscheibe 3a zusammenaribeitet,
derart, daß beim Vorwärts- bzw. Rückwärtslegen des Steuerhebels eine mit dem Hebel
verbundene nicht näher bezeichnete Sperrklinke
in die mit 33 bezeichneten
Rasten unter Federwirkung einspringt. Gleichzeitig mit :dem Freimachen der Sperrklinke,
was bei Durchführung einer Kommandobewegung erforderlich ist, wird man z. B. einen
nicht näher dargestellten Regelimpuls für die Einschaltung der Stoßerregung auslösen.
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Es empfiehlt sich, bei den eingangs beschriebenen elektrischen Fahrzeugantrieben
die Schaltanlage derart in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerhebels zu bringen,
daß lediglich in der Nullstellung des Steuerhebels bestimmte, für den Antrieb erforderliche
Schaltvorgänge eingeleitet werden :können. So wird man beispielsweise die Synchronislereinrichtung
für die Propellermotoren so verriegeln, daß sie nur in der Nullage des Steuerhebels
eingeschaltet werden kann. Da es bei Fahrzeugantriehen, insbesondere bei Schiffsantrieben
ferner von Bedeutung ist, nicht nur .die Propellermotoren im elektrischen Synchronismus
zu betreiben, sondern auch eine bestimmte räumliche Lage der Polräder zueinander
mit Rücksicht auf die von den bewegten Massen des Antriebs hervorgerufenen Schwingungserscheinungen
einzustellen, wird man auch die Einrichtung zur Einstellung einer bestimmten räumlichen
Lage in der Nullage des Steuerhebels einschalten. Ein ?bekanntes Mittel für ,die
Einstellung -der richtigen räumlichen Winkellage besteht z. B. darin, daß man eine
Vorrichtung zur Umpolung der elektrischen Maschinen des Schiffsantriebes vorsieht,
so daß diese jeweils um eine Polteilung schlüpfen können, bis sie die richtige räumliche
Winkellage erreicht haben. Durch zusätzliche Anzeigevorrichtungen wird man dem Steuermann
.die jeweilige räumliche Winkellage der Polräder anzeigen.
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Ein Ausführuingsbeispiel der Erfindung, bei welchem im Abhängigkeit
von,dem Geschwindigkeitssteuerhebel des Schiffes ein Regelvorgang eingeleitet wird,
der ein Überschreiten des Kippmomentes der elektrischen Maschinen zu verhüten gestattet,
ist im Fig. 2 dargestellt. Mit 41 ist der Geschwindigkeitssteuerhebel bezeichnet.
Er wird mit Hilfe eines Handgriffes 42 nach rechts oder links ausgelegt. Der Handgriff
42 ist mit einem Druckknopf 43 versehen, der bei seiner Betätigung eine Klinke 44,
die in der Ruhelage unter Wirkung einer Feder 45 steht, aus dem jeweiligen Eingriff
mit der Rastemscheibe 46 .bringt. Im Ausführungsbeispiel befindet sich der Steuerhebel
41 in der Nullage. Je nachdem wie weit der Steuerhebel 41 nach rechts bzw. links
ausgelegt wird, wird die Geschwindigkeit des Schiffes durch in der Figur nicht dargestellte
Schaltvorrichtunggen geregelt. An dem Steuerhebel 41 greift ein Gelenkstück 47 an,
das mit einer Schaltstange 48 in der aus der Figur ersichtlichen Weise verbunden
ist. Am Ende der Schaltstange 48 befindet sich ein Kolben 49, der in einem Zylinder
5o gleitet und durch zwei Federn 51 und 52 norrnalerweise in der Mittellage gehalten
wird.
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Durch geeignete Wahl der Federn und der im Kolben 49 befindlichen
Öffnungen kann man den Widerstand, den der Kolben bei seiner Betätigung im Zylinder
5o findet, beliebig ändern.
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Der Zylinder 5o ist seinerseits wiederum als Kolben ausgebildet und
gleitet in einem Zylinder 53, an den Leitungen 54, 55 und 56 angeschlossen sind.
In %der Leitung 55 befindet sich eine Blende 57. In dem Zylinder 53 und den genannten
Leitungen befindet sich eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, die durch die Bewegung
des als Kolben ausgebildeten Zylinders 5o in der einen bz;w. in der anderen Richtung
durch die Blende 57 ;gedrückt wird.
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Diese Einrichtung hat den Zweck, bei besonders heftigen Steuermanövern
einen Regelimpuls auszulösen, mit dessen Hilfe ein Überschreiten .des Kippmomentes
der elektrischen Maschinen verhütet wird. Wenn beispielsweise der Steuerhebel 41
nach rechts ausgelegt wird, verschiebt sich,der Kolben 49 gegen die Wirkung der
Feder 51 @in dem Zylinder 5o. Unter Wirkung,der Feder 51 läuft der als Kolben ausgebildete
Zylinder 5ö nach u11,1 preßt die Flüssigkeit aus .dem rechten Teil des Zylinders
53 über die Leitung 54 durch die Blende 57 in den linken Teil des Zylinders. Wenn
dieses Steuermanöver sehr schnell ausgeführt wird, kann der zylindrische Kolben
50 der Bewegung nicht so schnell nachfolgen. Infolgedessen wird -durch das an der
Schaltstange 48 befestigte Schaltstück 58 an den Kontakten 59 und 6o ein i Regelstromkreis
geschlossen, der in der eingangs beschriebenen Weise z. B. die Stoßerregung der
Generatoren bzw. Motoren einleitet. In ähnlicher Weise wird bei einer Bewegung,
in der entgegengesetzten Richtung an den Kontakten 61, 62 ein Regel-i,m:puls ausgelöst.
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Wenn der Steuerhebel 41 aus einer bestimmten Schaltlage, beispielsweise
aus der äußersten rechten Schaltlage in .die Nullage zugeführt wird, soll kein Regelimpuls
mit Hilfe des Schaltstückes 58 ,aulsgelöst werden. Um dies zu erreichen, ist an
den Zylinder 53 eine Leitung 63 angeschlossen, in der sich ein Ventil 64 befindet,
das die Strömungsrichtung von links nach rechts freigibt un_1 von: rechts nach links
selbsttätig sperrt. Wenn also der zylindrische Kolben 50 aus seiner äußersten
rechten Schaltlage nach links zurückbewegt wird, wird der Weg für die im Regelsystem
befindliche Flüssigkeit durch die Leitung 65, das sich -selbst öffnende
Ventil
64 und die Leitung 63 zum rechten Ende =des Zylinders 53 freigegeben. Die Blendie
57 ist also .bei diesem Vorgang überbrückt, so daß ,eine Impulsgabe !durch das Schaltstück
58 verhindert- ist. Eine entsprechende Umgehungsleitung 66 mit einem Ventil 67 ist
für die Rückstellung des Steuerhebels 41 aus seiner linken Schaltlage in Nulllage
vorgesehen.
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Da es erwünscht sein kann, in den Schaltstellungen in der Nähe der
Nullage Beis Steuerhebels 41 eine -Impulsgabe mit Hilfe id-es Schaltstückes 58 zu
verhüten, ist noch eine Umgehungsleitung 68 mit einem Ventil 69 parallel zu der
Blende 57 vorgesehen. Das Ventil 69 wird mit Hilfe des Hebels 70 in Abhängigkeit
von der Bewegung des Steuerlhebel.s eingestellt. In einem bestimmten Winkelbereich
ist das Venti1 69 geöffnet, so ,daß rauch in, diesem Bereich eine Impulsgabe ,durch
das Schaltstück 58 verhindert wird. Bei Überschreitung :dieses Winkelbereiches schließt
sich das Ventil 69, so daß damit die Regelung .mit Hilfe des Kontaktstückes 58 ',der
mehr behindert ist. Der Hebel 70 ist in ',der aus der Figur ersichtlichein
Weise einstellbar, !so daß man den Winkelbereich, in dem eine Regelung mit Hilfe
des Schaltstückes 58 unerwünscht ist, festlegen kann.
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Unter Umständen ist es zweckmäßig, für .die Vorwärts- lind Rückwärtsfahrt
des Fahrzeuges voneinander verschiedene Ansprechwerte für !die Regeleinnichtung
zu besitzen. In diesen Fällen kann man statt der ,einen im Ausführungsbeispiel vorgesehenen
Blende 57 auch je eine Blende für die beiden Bewegungsrichtungen des Steuerhebels,
vorsehen. Durch. Wahl verschiedener Blendenöffnun,gen läßt sich dann der Wiederstand,
welchen die Flüssigkeit dem Kolben 5o im System entgegensetzt, je nach der Bewegungsrichtung
verschieden groß einstellen. Zwei derartige Blenden 71, 72 sind in
der Figur !gestrichelt angedeutet.
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Statt einer Flüssigkeit kann ,in dem Zylinder 53 und ,in den zugehönigen
Leitungen auch beispielsweise Luft verwendet werden. Mit Hilfe .des Schaltstückes
58 wird !an -den Kontakten 59, 6o bzw. 61, 62 gemäß der Erfindlung entweder die
Erregung ,der Generatoren oder Bier Motoren oder :beider oder schließlich. auch
,die Brennstoff- bzw. Dampfzufuhr zu den Primärmaschinen derart beeinflußt, daß
eine unzulässige hohe Belastung der Maschinen, insbesondere ein Überschreiten des
Kippmomentes der Maschinen, verhütet wird.
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Man kann die Steuereinrichtung mit Vor-., teil auch ohne die Einrichtung
zur Abgabe von elektrischen Regelimpulsen zur Beeinflussung des Steuerhebels in
dem Sinne verwenden, daß ein beliebiges Manövrieren möglich ist, ohne die Maschine
zu überlasten. Da nicht nur bei schnellem Betätigen des Geschwindigkeitssteuerhebels,
sondern auch dann !große Überlastungen auftreten, wenn das Seitensteuer stärker
gelegt wird, empfehlt es sich, auch mit :dem Seitensteuerhebel einen Schaltapparat
zu vereinigen, der die eingangs beschriebenen Mittel zur Erhöhung ,des Kippmomentes
der elektrischen Maschinen einschaltet. Wenn es sich uni :einen Doppelpropellerantrieb
handelt, muß beim Kurvenuhren der stärker belastete Pröpelgermotor zu !diesem Zweckbeispielsweise
übererregt werden. In der Fig. 3 ist schematisch eine Anzeigevorrichtung für die
Lage des Seitensteuers dargestellt. Mit dem Ruderlagezeiger 8o .ist in diesem Falle
mechanisch ein Kontaktstück 81 fest verbunden, das in der Nullstellung !des Seitensteuers
die Kontakte c, d, hei Back Bordstellung :des Seitensteuers in einer bestimmten
Lage die Kontakte a, b und bei Steuerbordstellung des Seitensteuers die Kontakte
e, f schließt. Beim Schließen ,der Kontakte a, b bzw. e, f
werden
die oben beschriebenen Einrichtungen zur Übererregung der Maschinen ein-,geschaltet.
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Besonders starke Leistungsstöße treten bei den beschriebenen Fahrzeugantriehen
dann auf, wenn gleichzeitig Geschwindügkeitssteuerhebel und Seitenstenerhebel !betätigt
werden.
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In diesem Falle empfiehlt es sich, die in Fig. 2 .dargestellte Steuervorrichtung
so auszubilden, daß die Impulsgabe des Schaltstückes 58 schon eher erfolgt als wenn
lediglich der Geschwindigkeitststeuerhebel betätigt worden wäre. Fig. 4 zeigt ein
schematisches Schaltbild, ,in welchem für diesen Zweck die vom Geschwindigkeitssteuerhebel
und die vom Seitensteuerhebel betätigten Schalteinrichtungen in :geeigneter Weise
vereinigt sind. In dieser Figur ist von dem in Fig. 2 dargestedlten Schaltapparat
l,edi@glieh,das Schaltstück 58, welches auf der Schaltstange 48 sitzt, ,gezeichnet.
Mit diesem Schaltstück 58 arheiten Kontakte g, h und i, j sowie k,
Z
und in, za zusammen. Die Kontakte g, h bzw. i, j dienen zium Einschalten
!der Stoßerregung beim Manövrieren bei gerader Fahrt. Diese Kontakte sind vom Schaltstück
58 weiter entfernt als die Kontakte k, Z und na, n. Diese @dienen @dazu, beispielsweise
die Stoßerregung beim Manövrieren bei Kurvenfahrten einzuschalten. An -den Kontakten
k, l
bzw. m, n wird ein Stromkreis für einen Regelimpuls geschlossen,
wenn @gleichzeitig das Seitensteuer mit Hilfe des Kontaktstückes 81 bei
a, b bzw. e, f Kontakt gemacht hatte.
Für den Fall,
daß der Fahrzeugantrieb noch weitere Steuerhebel enthält, deren zusätzliche Betätigung
eine weitere Gefährdung durch Überlastungen zur Folge haben kann, wird man auch
diese Steuerhebel in entsprechender Weise in :die Regelschaltung einbeziehen, so
daß in jedem Falle eine Überlastung, insbesondere ein Überschreiten des Kippmomentes
der elektrischen Maschinen verhütet ist. Statt der :n Fig. .4 dargestellten Einrichtung
kann der Erfindungsgedanke auch noch in :anderer Weise praktisch verwirklicht werden.
So könnte man beispielsweise die Einsschaltung des Regelimpulses auch durch elektrische
oder durch mechanische Mittel vom oder Geschwindigkeit, mit der der Steuerhebel
bewegt wird, abhängig machen. .