DK161629C - Skibsfremdrivningssystem - Google Patents

Description

i

DK 161629 C

Opfindelsen vedrører et skibsfremdrivningssystem især til et passagerskib, ved hvilket fremdrivningssystem der findes en drivaksel, som er forsynet med en indstillelig skrue, og som er direkte koblet til en langsomtgående to-takt dieselmotor som drivmaskine, hvorved der findes mindst to hjælpedieselmotorer, som hver driver en generator.

Til passagerskibe, især krydstogtsskibe ligger den krævede tophastighed væsentlig over den maksimalt nødvendige rejsehastighed. Denne tophastighed tages kun i anvendelse i undtagelsestilfælde, fremdrivningssystemerne skal dog være dimensioneret til tophastighed, hvad der har en overdimensionering og dermed en relativ dårlig udnyttelse af den installerede motoreffekt til følge.

På den anden side stilles der af sikkerhedsgrunde betydelig mere motoreffekt til rådighed til frembringelse af den krævede elektriske energi end nødvendigt, hvorved den dertil nødvendige motorydelse udelukkende frembringes af mellemhurtigt eller hurtigtgående hjælpemotorer. Det installerede effektoverskud kan derfor andrage f.eks. 30-40%.

Opgaven for opfindelsen er at forbedre udnyttelsen af den på skibet i form af dieselmotorer installerede samlede effekt. Denne opgave løses med den foreliggende opfindelse derved, at der mellem det elektriske net ombord og hver fremdrivningsdieselmotor findes en elektrisk motor/generator, som optager effekt fra nettet ombord og gennem frem-drivningsdieselmotorens krumtapaksel giver denne videre til drivakslen eller afgiver den overskydende fremdrivningsef-fekt til nettet ombord.

motorerne På denne måde kan fremdrivningsmotoren eller 2

DK 161629 C

dimensioneres således, at den - under hensyntagen til en sikkerhedsmargin - ved f.eks. 90% af sin maksimaleffekt frembringer den ved den mest benyttede rejsehastighed nødvendige effekt, altså en grundbelastning for fremdrivnings-effekten, medens højere skibshastigheder henholdsvis frem-drivningseffekter tages fra den fortrinsvis i serie med drivakslen og fremdrivningsmotoren anbragte motor/generator fra den overskydende effektreserve i det elektriske net ombord.

Til det oftest anvendte hastighedsområde står der således med den direkte koblede to-takt dieselmotor et fremdriv-ningssystem til rådighed, som udmærker sig ved et ringe brændstofforbrug, lavere vedligeholdelsesomkostninger og ved bortfald af transmissionstab.

Ved anvendelse af en synkron-maskine som motor/generator er det formålstjenligt, efter at synkronomdrejningstallet er nået, udelukkende at bevirke effektforøgelser til fremdriv-ningseffekten ved hjælp af ændring af stigningen på den indstillelige skrues blade.

Den kan være formålstjenligt ved et bestemt effektoverskud på grund af ringe skibshastighed at forhøje omdrejningstal-let til synkron-omdrejningstallet for motor/generatoren u-den at øge effekten, der står til rådighed for fremdriv-ning, ved at stigningen på den indstillelige skrues blade ændres. Det ved synkronomdrejningstallet frembragte effektoverskud bliver da af motor/generatoren omsat til elektrisk energi og stillet til rådighed for nettet ombord. Genera-tor/dieselmotorernes effekt kan da reduceres. Derved kan der frembringes elektrisk energi med den økonomiske to-takt dieselmotor.

Til dette formål er det muligt at koble en langsomtgående 3

DK 161629 C

motor/generator direkte på fremdrivningsmotorens krumtapaksel. Hvis dimensionerne på de dertil nødvendige elektriske maskiner bliver for omfangsrige, så kan der i stedet for være indbygget et udvekslingsgear mellem fremdrivningsmotor og motor/generator. Der skal så findes en elastisk skiftekobling mellem gear og fremdrivningsmotor.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af et udførelseseksempel.

Fig. 1 er en skematisk afbildning af det nye fremdriv-ningssystem; fig. 2 gengiver som udsnit en variant af fig. 1, og fig. 3 er en diagramagtig fremstilling ved hvilken den nødvendige fremdrivningseffekt er opført som ordinat og skibshastighed Vg som abscisse til venstre og fremdrivningsmotorens krumtapaksels omdrejningstal som abscisse til højre.

Det i fig. 1 viste fremdrivningssystem har to drivaksler 1, på hvis ender der hver er anbragt en indstillelig skrue 2. Drivakslerne 1 er forbundet direkte med hver en fremdriv-ningsdieselmotor 3 af typen langsomtgående to-takts motor, naturligvis kan i stedet for to drivaksler 1 også findes en eller flere.

Til forsyning af det elektriske net ombord, som er symbolsk vist ved en samleskinne 4, findes der fire eller flere generatorer 5. Hver af disse generatorer 5 drives af sin egen hjælpemotor 6, som er en mellemhurtigt- eller hurtigtgående fire-takts motor. Den med disse motorer installerede effekt er så stor, at behovet for elektrisk energi kan dækkes flere gange, f.eks. 1,25-1,5 gange.

4

DK 161629 C

Ifølge opfindelsen er der til nettet 4 ombord tilsluttet to motor/generatorer 7, som i fig. 1 er tilsluttet gennem et udvekslingsgear 8 - og i fig. 2 direkte - til fremdriv-ningsdieselmotorens 3 krumtapaksel 9, hvorved en elastisk skiftekobling 10 i fig. 1 muliggør en mekanisk adskillelse af motor/generatorerne 7 fra krumtapakslen. Som allerede beskrevet er fremdrivningsmotorerne 3 dimensioneret således, at de med 90% af deres maksimale effekt sikrer overholdelse af den maksimalt krævede rejsehastighed.

Denne effekt svarer til punktet 11 i det venstre diagram i fig. 3. Således dækkes området A af skibshastigheder alene af fremdrivningsmotorerne, hvorved f.eks. effekttilpasninger med fordel opnås ved omdrejningstalsændringer.

Effektbehovet mellem punkterne 11 og 12 i venstre del af fig. 3 til hastighedsområdet B kan ikke mere dækkes alene af fremdrivningsmotorerne. Ifølge opfindelsen tilkobles i dette område yderligere motor/generatorerne 7 som motorer på krumtapakslen 9.

Som det fremgår af den højre del af fig. 3 er fremdriv-ningseffekten i punkt 11 bundet til et omdrejningstal på krumtapakslen (punkt 13), som stemmer overens med motor/ge-neratorens 7 synkronomdrejningstal ns (fig. 2) henholdsvis korresponderer med denne (fig- 1).

Den i for sig konventionelle omdrejningstalsregulering for fremdrivningsmotorerne er nu udformet således, at dette synkronomdrejningstal også ved yderligere effektforøgelse holdes konstant, og der tages højde for en yderligere effektforøgelse ved ændring af den indstillelige skrue blades stigning. På denne måde nås i punkt 14 den til den for den maksimale skibshastighed 12 nødvendige effekt, hvorved ef- 5

DK 161629 C

fektbehovet C frembringes af de elektriske motor/generato-rer 7 henholdsvis af nettet ombord.

Som allerede omtalt kan man ved væsentlige forskelle i 5 virkningsgrad mellem de anvendte to-takts og fire-takts motorer 3 henholdsvis 6 ved lave skibshastigheder, f.eks. i punkt 15 henholdsvis 16 på diagrammerne i fig. 3, gå over fra den omdrejningstalsafhængige effektregulering til skruebladsreguleringen og samtidig forøge omdrejningstallet 10 fra værdien nx til værdien n3. Den fra fremdrivningsmoto-rerne 3 dermed for hånden værende effektreserve i området D indfødes da af motor/generatorerne 7 som elektrisk energi i nettet 4 ombord.

Claims (5)

6 DK 161629 C

1. Skibsfremdrlvningssystem især til et passagerskib ved hvilket fremdrivningssystem der findes mindst en drivaksel (1), som er forsynet med en indstillelig skrue (2) og som er direkte koblet til en langsomtgående to-takts dieselmotor (3) som fremdrivningsmaskine, hvorved der til frembringelse af den elektriske energi findes mindst to hjælpedieselmotorer (6), som hver driver en generator (5), kendetegnet ved, at der mellem det elektriske net (4) om bord og hver fremdrivningsdieselmotor (3) findes en elektrisk motor/generator (7), som tager effekt fra nettet (4) om bord og gennem fremdrivningsdieselmotorens (3) krumtapaksel (9) giver denne videre til drivakslen (1), eller afgiver den overskydende fremdrivningseffekt til nettet (4) om bord.

2. Fremdrivningssystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der mellem fremdrivningsdieselmotoren (3) og motor/generatoren (7) findes et udvekslingsgear (8).

3. Fremdrivningssystem ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der mellem fremdrivningsdieselmotoren (3) og motor/generatoren (7) findes en skiftekobling (10).

4. Fremdrivningssystem ifølge nogen af kravene 1-3, kendetegnet ved, at motor/generatoren (7) er en synkron-maskine.

5. Fremdrivningssystem ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at efter opnåelse af motor/generato-rens (7) synkron-omdrejningstal (ns) sker effektændring ved hjælp af en omstilling af den indstillelige skrues (2) blade.