DE880613C

DE880613C - Verfahren und Einrichtung zum Umsteuern elektrischer Schiffsantriebe

Info

Publication number: DE880613C
Application number: DEB5533D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr Kade; Georg Mitzlaff
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1937-02-18
Filing date: 1937-02-18
Publication date: 1953-06-22

Description

Verfahren und Einrichtung zum Umsteuern elektrischer Schiffsantriebe Wenn ein elektrischer Schiffsantrieb umgesteuert werden soll, wird meistens die Drehrichtung der den Propeller antreibenden Maschine mit irgendwelchen Mitteln elektrisch umgekehrt. Um das Umsteuern des Schiffes möglichst schnell vorzunehmen, trachtet man meistens danach, auch die Drehrichtung der Maschinen in sehr kurzer Zeit zu ändern. Dabei bewegt sich oft der Propeller schon im neuen Drehsinn, während das Schiff noch eine erhebliche Geschwindigkeit in der alten Richtung besitzt. Infolgedessen reißt die Strömung im Propeller ab und es entstehen schwere Erschütterungen des gesamten Hinterschiffes, die für die Lebensdauer des Schiffes von Nachteil sind. Auch ist die Ausbeute an Bremswirkung bei solchen bekannten :\nlagen verhältnismäßig gering. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie besteht darin, die Propellerwelle auf einer bestimmten Drehzahl festzuhalten, bei der das Maximum des Gegendrehmomentes noch nicht erreicht ist. Das Moment, das der Propeller bei normaler Fahrt auf das Wasser überträgt, nimmt schnell ab, wenn die Drehzahl des Propellers bei gleicher Schiffsgeschwindigkeit verringert wird. Es gibt eine Propellergeschwindigkeit, bei der keine- Energieübertragung zwischen Propeller und Wasser stattfindet. Läuft der Propeller noch langsamer, so wird Energie vom Wasser auf den Propeller übertragen. Untersuchungen haben nun gezeigt, daß in diesem Bereich, besonders bei schnellen Schiffen, sehr erhebliche Gegenmomente, die bei einer gewissen Drehzahl einen Höchstwert erreichen, auftreten können. Die Bremswirkung auf das fahrende Schiff und damit der Propellerschub ist am größten, wenn der Höchstwert des Gegenmomentes noch nicht erreicht ist. Erfindungsgemäß wird nun diePropellerdrehzahl auf diesem Punkt. eine Zeitlang festgehalten. Die Ausbeute an Bremswirkung ist dadurch ein Höchstwert, und das Schiff verliert am schnellsten seine Fahrgeschwindigkeit. Dabei wird auch das erwähnte Abreißen der Strömung im Propeller nicht eintreten und es werden die erheblichen Erschütterungen des Hinterschiffes vermieden.
Man wird zu diesem Umsteuerverfahren zweckmäßig, den Propeller, unbeschadet seiner Antriebcigenschaften, so ausbilden, daß er in dem erwähnten Drehzahlbereich eine möglichst große Bremsung ausübt.
Das Verfahren ist besonders für solche schnelle Schiffe wichtig, von denen verlangt wird, daß sie aus hoher Geschwindigkeit heraus schnell manöv rieren können.
Die erforderliche Bremsung der Propellerantriebsmaschinen läßt sich auf mehrfache Art und Weise erreichen. Wenn es zweckmäßig erscheint, kann man bei der Bremsung Generator und Motor zusammengeschaltet lassen, um den Generator mit auf die Manövrierdrehzahl herabzuziehen. Solche Arten von Bremsen; die nur in Bewegung ein Bremsmoment haben, können, wenn gewünscht, mit zusätzlichen Einrichtungen versehen werden, die es gestatten, den Propeller im Stand festzuhalten.
Mechanisch kann die Bremsung z. B. durch eine Wasserbremse, bei der die Wärme im Bremswasser abgeführt wird; oder durch eine vorteilhaft mit der Dampfturbine des Generators verbundene Gegenturbine, bei der der Dampf die Wärme abführt, erfolgen. Das Drehmoment wird dann bei der Wasserbremse durch die Füllung, bei der Bremsturbine durch die Dampfmenge gesteuert. Die Wasserbremse kann auf der Motorwelle oder auf der Generatorwelle angeordnet werden. BeiDampfturbinenantrieb wird eine Anordnung der Wasserbremse auf der Generatorwelle den Vorteil erheblich geringerer Abmessungen und der Möglichkeit der Entnahme des Bremswassers aus dem umlaufenden Kondensatorkühlwasser mit sich bringen.
Natürlich kann die Bremsung auch auf rein elektrischem Wege erfolgen, sei es, daß man an der Propellerwelle eine eigene elektrische Bremse anbringt; sei es, daß man die Bremsung mit Hilfe des Antriebsmotors selbst vornimmt. Die Antriebsmotoren werden meistens als Synchronmotoren mit Dampferwicklung in den Polen ausgeführt. . Man kann nun z. B. die Ständerklemmen dieser Maschine mit einem Widerstand verbinden und das Bremsmoment durch Regelung dieses Widerstandes, gegebenenfalls bis zum Kurzschluß; oder durch Veränderung des Erregerstromes oder durch beide Mittel einstellen: Wenn der Antriebsmotor während des Bremsvorganges als Asynchronmotor arbeitet und seine Dampferwicklung als Käfigwicklung ausgeführt ist, muß sie naturgemäß die ganze Wärme aufnehmen, die. hierbei im Sekundärkreis des Motors entsteht. Dies verlangt Wicklungen mit verhältnismäßig großer Wärmeaufnahmefähigkeit. Man kann aber in an sich bekannter Weise die Dampferwicklung als Phasenwicklung ausführen und sie über Schleifringe mit außerhalb der Maschine befindlichen Widerständen verbinden, so daß die während des Umsteüervorganges im Sekundärkreis des Asynchronmotors erzeugte Wärme zum größten Teil in diesem Widerstand und nur zum geringen Teil in der Dampferwicklung entsteht.
Der wichtigste Teil der elektrischen Ausrüstung, der Synchronmotor, wird bei Anwendung der vorstehend angegebenen Anordnungen wesentlich entlastet, die Zahl der während einer bestimmten Zeit mit Rücksicht auf Erwärmung zulässigen Manöver wird je nach Bemessung von Dampferwicklung und Widerstand entsprechend erhöht, auf jeden Fall wird die Betriebssicherheit der Anlage vergrößert.
Die Bremsung mit Hilfe des Propellermotors ist nicht auf Synchronmotoren beschränkt, sondern kann auch bei Schiffen, deren Propeller durch Asy nchronmotoren angetrieben werden, angewendetwerden. Man wird z. B. in diesem Falle die Verbindung zwischen Asynchronmotor und Generator nicht trennen und die Regelung durch Einstellung des Feldstromes des Generators bewirken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Umsteuern elektrischer Schiffsantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerdrehzahl bei unverändertem Drehsinn des Drehfeldes der Motoren bis kurz vor Erreichen des Gegenmomenthöchstwertes herabgemindert und in dieser relativen Höhe so lange festgehalten wird, bis das Gegenmoment einen gewünschten Wert unterschritten hat.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Festhalten der Drehzahl durch mechanische Bremsung der Maschineneinrichtung bewirkt wird. - 3.
Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bremsung durch eine Wasserbremse bewirkt wird. .
Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, bei turboelektrischem Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß dieBremsung durch eine Gegendampfturbine bewirkt wird. .
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; daß-das Festhalten der Drehzahl durch elektrische Bremsung bewirkt wird.
6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Motoren selbst als Bremse benutzt werden; indem die Ständerwicklungen auf Widerstände -geschaltet werden.
7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Bremsung durch Ausführung der Dampferwicklung als Schleifringwicklung bewirkt wird..