EP0115045A1 - Unterwasserschraubenpropeller, dessen Mantelring den Rotor eines elektrischen Antriebsmotors aufnimmt - Google Patents

Unterwasserschraubenpropeller, dessen Mantelring den Rotor eines elektrischen Antriebsmotors aufnimmt Download PDF

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EP0115045A1
EP0115045A1 EP83112944A EP83112944A EP0115045A1 EP 0115045 A1 EP0115045 A1 EP 0115045A1 EP 83112944 A EP83112944 A EP 83112944A EP 83112944 A EP83112944 A EP 83112944A EP 0115045 A1 EP0115045 A1 EP 0115045A1
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    • B63H2023/005—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements using a drive acting on the periphery of a rotating propulsive element, e.g. on a dented circumferential ring on a propeller, or a propeller acting as rotor of an electric motor

Definitions

  • the invention relates to an underwater propeller drive according to the features of the preamble of the main claim.
  • a propeller is arranged in a pipe tunnel lying transversely to the ship's longitudinal axis in the bow area.
  • a drive motor inside the ship drives the propeller via a shaft perpendicular to the transverse channel and a gear nacelle.
  • the gear nacelle which must accommodate the spur and bevel gears required to transmit the torques, therefore has correspondingly large radial dimensions which greatly narrow the cross section of the tube tunnel.
  • the installation and removal of this transverse jet drive requires docking, or at least an appropriate trimming of the ship.
  • the electrical and also the hydrodynamic efficiency of such drives are relatively poor.
  • Submersible pumps work on a similar principle.
  • a screw propeller is also installed in the delivery line.
  • the propeller can be driven with an underwater motor with or without gear. With a flooded motor, such pumps can also be used for great depths.
  • the engine and transmission lie in the jet area of the propeller.
  • the beam cross section is greatly reduced.
  • an electrically driven propeller is known in which the wing ends of the propeller blade are connected to a peripheral ring which receives the electrically passive part (rotor) of a drive motor.
  • the electrically active part (stator) is located in a nozzle receiving the propeller.
  • the object on which the invention is based is to create an underwater propeller drive which can be built and expanded in tubular tunnels, ensures a maximum flow cross-section and thus good efficiency, and can be braked in a technically simple manner when not in use and when the flow is not wanted.
  • the particular advantages of the drive according to the invention are that it is small in volume, easy to replace and maintain, and has good efficiency.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Unterwasserpropellerantrieb mit permanent erregtem elektrischem Motor für Querstrahlruder oder Unterwasserpumpen. Um die Montage solcher Antriebe zu vereinfachen, wird der Schraubenpropeller (8) mit seiner Lagerung (3 - 6) in ein axial kurzes, an den Stirnflächen offenes Gehäuse (2) eingesetzt. Diese Baueinheit (1) kann in bestehende Rohrtunnel eingeschoben und in der Einbaulage befestigt werden. Der Stator (12) des Motors kann wahlweise außerhalb des Wasserbereiches an das speisende Netz oder an eine Kurzschlußschaltung angeschlossen werden.

Description

  • Die Erfindung befasst sich mit einem Unterwasserpropellerantrieb gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches.
  • Schiffe, von denen eine besondere Manövrierfähigkeit erwartet werden muß, werden häufig mit sogenannten Querstrahlrudern ausgestattet. In einem quer zur Schiffslängsachse im Bugbereich liegende Rohrtunnel ist ein Propeller angeordnet. Ein Antriebsmotor im Inneren des Schiffes treibt über eine senkrecht zum Querkanal liegende Welle und eine Getriebegondel den Propeller an. Die Getriebegondel, die die zur Übertragung der Drehmomente erforderlichen Stirn- und Kegelräder aufnehmen muß, weist daher entsprechend große radiale Abmessungen auf, die den Querschnitt des Rohrtunnels stark verengen. Der Ein- und Ausbau dieses Querstrahlantriebes erfordert ein Eindocken, zumindest aber ein entsprechendes Trimmen des Schiffes. Der elektrische und auch der hydrodynamische Wirkungsgrad solcher Antriebe sind verhältnismässig schlecht.
  • Unterwasserpumpen, z. B. für den Tiefseeeinsatz, arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip. In die Förderleitung ist ebenfalls ein Schraubenpropeller eingebaut. Der Antrieb des Propellers kann mit einem Unterwassermotor mit oder ohne Getriebe erfolgen. Mit einem gefluteten Motor sind derartige Pumpen auch für große Tiefen verwendbar. Motor und Getriebe liegen bei dieser Ausführung im Strahlbereich des Propellers. Auch hier wird der Strahlquerschnitt stark verringert. Schließlich ist aus der DE-PS 688 114 ein elektrisch angetriebener Propeller bekannt, bei dem die Flügelenden des Propellerblattes mit einem peripheren Ring verbunden sind, der den elektrisch passiven Teil (Rotor) eines Antriebsmotors aufnimmt. Der elektrisch aktive Teil (Stator) befindet sich in einer den Propeller aufnehmenden Düse.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, einen Unterwasserpropellerantrieb zu schaffen, der in Rohrtunnel eiri- und ausbaubar ist, einen maximalen Strömungsquerschnitt und damit einen guten Wirkungsgrad gewährleistet, und bei Nichtbetrieb und ungewollter Anströmung in technisch einfacher Weise abbremsbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die besonderen Vorteile des Antriebes nach der Erfindung bestehen darin, daß er kleinvolumig ist, sich leicht austauschen und warten lässt und einen guten Wirkungsgrad besitzt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbesipiel nach der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt
    • Figur 1 eine Propellereinheit,
    • Figur 2 einen Doppelpropeller in einem Querkanal,
    • Figur 3 eine senkrecht zum Querkanal einsetzbare Baueinheit.

Claims (11)

1. Unterwasserpropellerentrieb mit mindestens einem Schraubenpropeller, dessen Flügelenden über einen peripheren Ring miteinander verbunden sind, der den permanent erregten Rotor eines elektrischen Antriebsmotors aufnimmt, dessen Stator im ortfesten Teil untergebracht ist, wobei der Spalt zwischen Rotor und Stator geflutet ist, dadurch gekennzeichnet, daB der Schreubenpropeller (8) mit seiner Lagerung (3 bis 7) in ein zylindrisches, an den Stirnflächen offenes Gehäuse (2) eingebaut ist, welches als Baueinheit in einen bestehenden Rohrtunnel (17) einschiebbar und in der Einbaulage befestigbar ist, wobei der Stator (12) über ein Stromkabel (21) an einen AnschluBkasten (23) auBerhalb des wasserbereichs und der AnschluBkasten (23) wahlweise an ein speisendes Netz oder an einen KurzschluBschalter angeschlossen sind.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Welle (7) des Propellers (8) in Armkreuzen (3, 4) gelagert ist, die fest mit dem zylindrischen Gehäuse (2) verbunden sind.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) an dem Rohrtunnel lösbar befestigt ist.
4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) an den Stirnflächen mit Flanschen (26, 27) versehen ist und quer zur Längsrichtung des Tunnels in den für den Einbau vorgesehenen Tunnelabschnitt einsetzbar ist, und daß die benachbarten Tunnelenden (30, 31) ebenfalls Flansche (28, 29) aufweisen.
5. Antrieb nach Anspruch 1 in der Verwendung als Querstrahlruder, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller mit Lagerung und elektrischem Antrieb in das Ende eines Querkanalabschnittes (19) lösbar eingebaut ist, der als Einheit in eine Seitenwandöffnung (16) eines Schiffes bis zum Anschlag (20) gegen den fest eingebauten Querkanalabschnitt (17) einschiebbar ist.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB der einschiebbare Querkanalabschnitt (19) um die Gehäusebreite länger ist als der feste Querkanalabschnitt (17).
7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Querstrahlruder das an den Stator angeschlossene Stromkabel (21) zwischen der Innenwand des Rohrtunnels (17) und der Rohreinheit (19) und durch ein Steigrohr (22) zu dem oberhalb der Wasserlinie angeordneten Kabelanschlußkasten (23) verlegt ist.
8. Antrieb nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verwendung der Baueinheit als Unterwasserpumpe in einer Pumpenleitung. Der Unterwasserpropellerantrieb gemäß Figur 1 ist für sich als Baueinheit in Rohrtunnel für Querstrahlantriebe von Schiffen oder in Förderleitungen für Tiefseepumpen einsetzber. Die Baueinheit 1 besteht aus einem axial kurzen, zylindrischen Gehäuse 2, das an den Stirnseiten offen ist. Mit dem Gehäuse 2 sind Armkreuze 3, 4 verbunden, die Lager 5, 6 für die Welle 7 eines Schraubenpropellers 8 aufnehmen. Die Flügelenden des Propellers 8 sind mit einem Ring 9 verbunden, in welchem über den Umfang verteilt der Rotor 10 mit Permanentmagneten eines elektrischen Antriebsmotors eingesetzt ist. Der Ring 9 wird von einer Aussparung 11 im Gehäuse 2 aufgenommen. In dem Gehäuse 2 ist, dem Rotor 10 gegenüber, ebenfalls über den Umfang des Gehäuses 2 verteilt, der Stator 12 angeordnet. An den Stator 12 ist ein Stromkabel angeschlossen, das zwecks vereinfachter Montage der Baueinheit in einer Nut 13 des Gehäuses liegt und am Einbauort durch eine Tunnelöffnung zu einem AnschluBkasten außerhalb des wasserbereichs geführt wird.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Querkanal in einem Schiff mit einer Baueinheit, hier in Form eines Doppelpropellers, die gegenläufig drehen, um die Drallenergie des einen Propellers besser ausnutzen zu können und die Schubwirkung zu erhöhen. Mit 15 ist die eine Seitenwand des Schiffes bezeichnet, die eine Öffnung 16 unterhalb der gestrichelt dargestellten Schiffswasserlinie aufweist. Von dieser Öffnung 16 zu einer entsprechenden Öffnung in der gegenüberliegenden Schiffswand ist ein Rohrtunnel 17 verlegt. Die Propellereinheit 18 kann nun, wie dargestellt, in einer Werkstatt in einem Rohrabschnitt 19 fertig montiert werden. Das Rohr mit der Baueinheit 18 wird danach zum Schiff transportiert und durch die SEitenöffnung 16 in den Rohrtunnel 17 eingeschoben, bis zu einem ringförmigen Absatz 20 im Rohr 17. Der Rohrabschnitt 19 wird dann fest mit der Schiffswand 15 verbunden und das in einer Nut oder einer Doppelwandung des Rohrabschnittes liegende Stromkabel 21 in einem Steigrohr 22 zu einem Anschlußkasten 23 geführt, der oberhalb der Schiffswesserlinie liegt. Von diesem AnschluBkasten führt wahlweise der Anschluß zur Einspeisestelle oder zu einer KurzschluBschaltung über widerstände. Hierdurch wird bei Nichtbetrieb des Querstrahlantriebes oder der Unterwasserpumpe verhindert, daß durch generatorisches Bremsen des Motors ein unkontrollierter Lauf des Propellers infolge Anströmung stattfindet und dadurch verursschteStörgeräusche entstehen.
Eine andere Möglichkeit der Montage der Baueinheit 18 besteht darin, nur diese Baueinheit durch die Seitenöffnung 16 in einen Rohrtunnel einzuschieben und in der vorbestimmten Position zu befestigen. Das Steigrohr für den Kabelanschluß kann in diesem Falle direkt über der Baueinheit angeordnet sein. Der Verlauf des Steigrohres wird dabei jeweils an die Schiffsräumlichkeiten anzupassen sein.
Schließlich ist es möglich, wie Figur 3 zeigt, die Baueinheit 25 mit Flanschen 26, 27 zu versehen und mit Flanschen 28, 29 an den Enden der fest verlegten Querkanalabschnitte 30, 31 unter Einfügung von Dichtungsringen 32 fest zu verbinden. Bei dieser senkrecht zur Tunnelachse eingeführten Baueinheit 25 ist der besondere Vorteil festzustellen, daß die Baueinheit in der Werkstatt, mit Kabelenschluß am Stator, Steigrohr 33 und AnschluBkasten 34 fertig montiert werden kann. Bei der Montage an Bord ist dann lediglich noch der Anschluß an den Stromerzeuger oder eine KurzschluBschaltung vorzunehmen.
EP83112944A 1983-01-07 1983-12-22 Unterwasserschraubenpropeller, dessen Mantelring den Rotor eines elektrischen Antriebsmotors aufnimmt Expired EP0115045B1 (de)

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