EP2668091B1 - Elektrisches antriebssystem für ein wasserfahrzeug und verfahren zum betrieb eines derartigen antriebssystems - Google Patents

Elektrisches antriebssystem für ein wasserfahrzeug und verfahren zum betrieb eines derartigen antriebssystems Download PDF

Info

Publication number
EP2668091B1
EP2668091B1 EP12709819.2A EP12709819A EP2668091B1 EP 2668091 B1 EP2668091 B1 EP 2668091B1 EP 12709819 A EP12709819 A EP 12709819A EP 2668091 B1 EP2668091 B1 EP 2668091B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
electric motor
main drive
electrical energy
auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12709819.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2668091A1 (de
Inventor
Bernhard De Vries
Kay Tigges
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2668091A1 publication Critical patent/EP2668091A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2668091B1 publication Critical patent/EP2668091B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/46—Steering or dynamic anchoring by jets or by rudders carrying jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system for a watercraft with a main drive for driving the watercraft in its direction and an additional drive for propulsion of the vessel deviating, in particular transversely to this direction of travel according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a drive system according to the preamble of Claim 7.
  • the vessel may be, for example, an over- or underwater vessel, a self-propelled marine platform or any other self-propelled floating, submersible or semi-submersible facility.
  • Diesel electric propulsion systems are enjoying increasing popularity, especially in ships, due to their numerous advantages.
  • One or more diesel generators or the like usually feed one or more on-board systems, from which in turn - among other consumers - one or more electric drive motors of a main drive for driving the ship in its direction of travel draw their energy.
  • the drive motors can - as in the WO 2009/135736 A1 shown - are fed via inverter and possibly an upstream transformer from a board network.
  • the converters can be, for example, current or voltage source converters.
  • the on-board networks are usually medium-voltage or low-voltage networks.
  • the drive motors can drive a propeller system with a fixed or with a variable pitch propeller, which can drive the ship only in its direction of travel, which is usually in the longitudinal direction of the ship. Alternatively you can use a rudder propeller driving, which can drive the ship both in its direction of travel and deviating to the direction of travel.
  • the electric drive motors on several, preferably two, winding systems, which are fed by a respective inverter.
  • the reliability of the main drive can be increased and it can be reduced repercussions of the main drive to the electrical system.
  • jet engines For propulsion of the ship deviating from the direction of travel, in particular transversely to the direction of travel, jet engines (thruster) are already known. These are needed, for example, to maneuver a ship in the harbor or for the exact positioning of a ship on the high seas. If such a jet propulsion system is used only for propulsion of the ship transversely to the direction of travel, it is referred to in the most general form as a “transverse jet propulsion” or “transverse thruster”. In an arrangement of such a “transverse jet propulsion” in the bow he is also referred to as a “bow jet propulsion” or bow thruster and in a rear arrangement as a “stern thruster” or stern thruster.
  • a bow thruster usually consists of a tubular passage through the entire ship's width in the front tenth of a ship. Inserted transversely into this tube is a propeller system with an impeller, which makes it possible to move the bow of the ship to port or starboard. This is done by changing the direction of rotation of the Propellers or adjusting the propeller blades.
  • the propeller can in turn be driven by an electric motor.
  • jet engines are known, for example, if necessary, from the hull off and retractable.
  • the bow thruster is usually supplied with electrical energy in electrical drive systems directly without an intermediate converter from the electrical system. Is detected by the ship's crew need for the bow thruster, this is connected to the electrical system and ramped up as far as possible without load to a constant operating speed, which depends on the frequency of the electrical system. The bow thruster then runs continuously in this standby mode and develops thrust only when it is specifically requested.
  • the loadless start-up and the control of the thrust are effected with a variable pitch propeller or impeller by adjusting the pitch of the propeller or impeller blades.
  • WO 2010/133540 A1 which is considered to be the closest prior art, discloses a ship having at least one main electric motor for a prime mover, at least one auxiliary electric motor for auxiliary propulsion for propelling the ship in a tranversal direction, and a frequency converter for selectively energizing the main or auxiliary motor ,
  • the inverter of the main drive with the electric motor of the auxiliary drive to its supply with electrical energy can be connected.
  • the invention is based on the recognition that previous propulsion systems for watercraft, the electric drives for the main drive and for the auxiliary drive always separately, i. independently of each other. This leads to a correspondingly high dimensioning of switching devices (for example main switchboards) of the vehicle electrical system, from which the main drive and the auxiliary drive are usually fed together, with respect to the short-circuit currents.
  • switching devices for example main switchboards
  • the inverter or a part of the inverter (eg one of several inverters) of the main drive can also be used for the operation of the auxiliary drive so that it has a combined main and auxiliary drive inverter represents.
  • the upstream switching device e.g., a main switchboard
  • the upstream switching device can be sized for a lower short circuit current and thus less space.
  • the auxiliary drive Due to the reduced by the upstream inverter start-up currents and the possibility of speed control and / or regulation of the auxiliary drive, the auxiliary drive is not constantly at a constant speed in a standby mode but it is sufficient to start it up only when there is a real need for As a result, the electrical energy requirement of the auxiliary drive can be reduced. In addition, the possibility of speed control and / or regulation of the hydrodynamic efficiency of the auxiliary drive can be improved.
  • the thrust can then be controlled and / or regulated solely by the speed even at constant pitch of the propeller or impeller blades, so that an adjustment for the propeller or impeller blades is no longer necessary.
  • the inverter feed with a variable pitch propeller or impeller targeted the pitch of the blades and the speed can be adjusted to each other so that the noise emissions of the auxiliary drive are minimal.
  • structure-borne noise and waterborne noise emissions can be reduced, which increases passenger comfort and reduces environmental pollution.
  • for example, in the case of bow or stern transverse radiators on rubber insulation (double tube design) for noise reduction can be dispensed with the corresponding design effort and space requirements.
  • auxiliary diesel generators which supply the auxiliary drive with electrical energy in the port, can be made less rigid.
  • the converter or the at least one converter is preferably designed such that it can be operated at least in one operating mode for the main drive and in a different operating mode for the auxiliary drive.
  • the or the at least one converter may have a control and / or regulating device in which both Values for control and / or control parameters for the operating mode for the main drive as well as different values for control and / or control parameters for the operating mode of the auxiliary drive are stored.
  • the control and / or regulating parameters can be, for example, switching times and durations for converter valves or limit values for voltages and currents at the inputs, outputs or in an intermediate circuit of the converter.
  • a switching device for selectively electrically connecting the or the at least one inverter to the electric motor of the main drive or to the electric motor of the auxiliary drive.
  • the switching device is advantageously designed such that at least one inverter with the electric motor of the auxiliary drive to its supply with electrical energy and at least one of the other inverter Main drive with the electric motor of the main drive can be connected to the power supply with electrical energy. It is then possible to operate the main propulsion (albeit at reduced power) and the auxiliary propulsion simultaneously, thereby enabling a particularly good maneuverability and positioning of the vessel.
  • the auxiliary drive for minimizing noise emissions preferably has a variable pitch propeller or impeller.
  • auxiliary drive is advantageous as a jet drive is formed.
  • auxiliary drives e.g. Voith Schneider Propellers are used.
  • jet propulsion is a transverse jet propulsion, in particular a bow thruster.
  • an electric drive system for a watercraft comprising - a main drive with at least one electric motor for driving a watercraft in its direction and with a converter or with several converters for feeding the electric motor with electrical energy and an auxiliary drive with an electric Motor for driving the watercraft deviating, especially transverse to the direction of travel of the watercraft, the electric motor of the auxiliary drive is powered by the or at least one of the inverter of the main drive with electrical energy.
  • the or at least one converter is preferably supplied with electrical energy in an operating mode for the main drive and a supply of the electric motor of the auxiliary drive with electrical energy in a different operating mode for the additional jet for the main drive. operated drive.
  • the one or more inverters are advantageously operated by a control and / or regulating device in the operating mode for the main drive and in the operating mode for the auxiliary drive, each with different values for control and / or regulating parameters.
  • the main drive has a plurality of inverters for feeding the electric motor of the main drive, fed during operation of the auxiliary drive, the at least one inverter, the electric motor of the auxiliary drive and at the same time at least one of the other inverter, the electric motor of the main drive.
  • the electric motor of the main drive for this purpose has several, in particular two, independent winding systems, wherein each of the inverter of the main drive for feeding each one of the winding systems is provided with electrical energy.
  • An Indian FIG. 1 Shown marine propulsion system 1 comprises a main drive 2 for propelling a ship in its direction of travel, which usually runs in the longitudinal direction of the ship.
  • the main drive 2 comprises an electric drive motor 3, which drives a variable pitch propeller 4, and two inverters 7, 8.
  • the motor 3 has, for example, a power of 5 to 30 MW at 150 revolutions / minute and has two separate three-phase winding systems 5, 6, which are supplied via a switching device 17 of each one of the two inverters 7 and 8 with electrical energy from a vehicle electrical system 10.
  • the electrical system 10 is in turn fed by diesel generators, not shown.
  • the electrical system 10 is, for example, a three-phase AC network with a nominal voltage of 11 kV at 50 Hz.
  • the converters 7, 8 are connected via a respective transformer 9 and a main switchboard 19 with switches to the electrical system 10.
  • Each of the converters 7, 8 converts the voltage of fixed frequency and amplitude of the vehicle electrical system 10 into a voltage of variable frequency and amplitude for the respective winding system 5, 6 of the motor 3.
  • the converters 7, 8 are preferably of identical construction and can be designed, for example, as a current intermediate circuit or voltage source converter.
  • Each of the inverters 7, 8 comprises a network-side input stage 11 (eg a PWM converter, a diode front-end converter or an IGCT converter), an engine-side output stage 12, an intermediate circuit 13 arranged therebetween and a control and / or regulating device 14 for each of the inverters 7, 8.
  • Each of the cross-beam actuators 20 comprises an impeller 21 and an electric motor 22 for driving the impeller 21.
  • the electric motor 22 has, for example, a power of 1 to 4 MW at 900 revolutions / minute.
  • All transverse beam drives 20 are connected via switches 23 with a common three-phase busbar 24, via which they can be supplied together with electrical energy.
  • the switches 23 and bus bar 24 are components of a transverse jet propulsion panel 25.
  • the busbar 24 is the input side via a three-phase line 26, in which a smoothing inductor 27 is connected, and the switching device 17 with the output terminals of the motor-side output stages 12 of the inverter 7, 8 connectable.
  • the inverters 7, 8 are designed such that they can be operated in a mode for the main drive and in a different operating mode for the transverse jet drive.
  • the ship propulsion system 1 further comprises a mode selector 30 for setting the respective mode.
  • the mode selector 30 is arranged, for example, on the bridge of the ship and connected via a signal line 31 to a higher-level ship automation system 32.
  • the ship automation system 32 is in turn connected via control lines 33 both to actuators 34 of the switching device 17 and the control panel 25 and to the control and / or regulating devices 14 of the converters 7, 8.
  • control lines 33 both to actuators 34 of the switching device 17 and the control panel 25 and to the control and / or regulating devices 14 of the converters 7, 8.
  • the connections can also be made via a communication bus system.
  • the mode selector 30 on the one hand allows the specification of a mode 0, in which both the main drive 2 and the transverse jet drives 20 are turned off.
  • the mode selector 30 allows the specification of a mode I for pure main drive. This mode is used for example for a trip on the high seas at cruising speed. This mode is signaled by the mode selector 30 to the parent ship automation system 32, which then controls the actuators 34 of the switching device 17 such that both converters 7, 8 electrically connected to the respectively associated winding system 5, 6 of the motor 3 and thereby from the control panel 25th and thus are electrically isolated from the motors 22 of the transverse jet drives 20. Both winding systems 5, 6 of the motor 3 are then supplied via a respective transformer 9 and a converter 7, 8 with electrical energy from the electrical system 10.
  • the operating mode I controls and / or regulates the semiconductor switches of the inverter 7, 8 with the values 15 for the control and / or control parameters.
  • the mode selector 30 For maneuvering the ship in the harbor or for its positioning on the high seas, the mode selector 30 is placed on the bridge in a position II for combined main and transverse jet propulsion. This position is signaled by the mode selector 30 to the master ship automation system 32, which then controls the actuators 34 of the switching device 17 such that one of the two inverters 7, 8 remains electrically connected to its associated winding system 5, 6, while the other of the two Inverter 7, 8 is electrically separated from its associated winding system and instead is electrically connected via the line 26 to the bus bar 24 and thus to the motors 22 of the transverse jet drives 20.
  • the transverse jet drives 20 are then fed in parallel via one of the two converters 7 and 8 upstream of the transformer 9 from the vehicle electrical system 10, while the other one of the converters 7, 8 continues to have its associated winding system 5, 6 of the traction motor 3 from the electrical system 10 supplied with electrical energy.
  • the automation system 32 Since the control and / or regulating device 14 of the converter 7 or 8, which supplies the transverse jet drive 20 with electrical energy, the automation system 32 is also signaled the mode II, controls and / or regulates the semiconductor switch of the associated inverter 7 or 8 with the values 16 for the control and / or regulation parameters for mode II.
  • both converters 7, 8 are simultaneously electrically separated from both winding systems 5, 6 of the motor 3 and instead are electrically connected to the motors 22 of the transverse jet drives 20 and this with electrical energy from the electrical system 10th supply.
  • each of the two converters 7, 8 supplies a part (eg half) of the motors 22 with electrical energy. Since the upstream inverter 7, 8 does not transmit the possible short-circuit current of the electric motors 22 of the transverse jet drives 20, the main switchboard 19 can be dimensioned for a lower short-circuit current and thus with less space requirement.
  • the transverse jet drives 20 Due to the reduced by the upstream inverter 7, 8 start-up currents and the possibility of speed control and / or regulation of the motors 22 of the transverse jet drives 20, the transverse jet drives 20 do not have to be constantly operated at a constant speed in a standby mode, but it is sufficient only then drive up, even if there is really a concrete need for additional resources. As a result, the electrical energy requirement of the transverse jet drives 20 can be kept small.
  • the slope and the speed of the impeller 21 are adapted and optimized so that the hydrodynamic efficiency of the transverse jet drives 20 maximum and structure-borne sound and Waterborne emissions are minimal.
  • the automation system 32 can be signal-connected with an adjusting device 35 for the pitch of the blades of the impeller 21.
  • auxiliary diesel generators that supply the transverse jet drives 20 with electrical energy in the harbor can be made less rigid.
  • FIG. 1 and 2 illustrated embodiment is to be regarded as non-limiting.
  • a drive system according to the invention also has a main drive have more than one traction motor and a different number of winding systems, converters and transverse jet drives.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug mit einem Hauptantrieb zum Antrieb des Wasserfahrzeuges in seiner Fahrtrichtung und einem Zusatzantrieb zum Antrieb des Wasserfahrzeuges abweichend, insbesondere quer, zu dieser Fahrtrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Antriebssystems gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Bei dem Wasserfahrzeug kann es sich dabei beispielsweise um ein Über- oder Unterwasserschiff, eine selbstangetriebene Meeresplattform oder jede andere selbstangetriebene schwimmende, tauchende oder halbtauchende Einrichtungen handeln.
  • Dieselelektrische Antriebssysteme erfreuen sich vor allem in Schiffen aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile zunehmender Beliebtheit. Dabei speisen üblicherweise ein oder mehrere Dieselgeneratoren oder dgl. ein oder mehrere Bordnetze, aus denen wiederum - neben anderen Verbrauchern - ein oder mehrere elektrische Antriebsmotoren eines Hauptantriebs zum Antrieb des Schiffes in seiner Fahrtrichtung ihre Energie beziehen. Die Antriebsmotoren können - wie beispielsweise in der WO 2009/135736 A1 gezeigt - über Umrichter und ggf. einen vorgeschalteten Transformator aus einem Bordnetz gespeist werden.
  • Bei den Umrichtern kann es sich beispielsweise um Strom -oder Spannungszwischenkreisumrichter handeln. Bei den Bordnetzen handelt es sich üblicherweise um Mittelspannungs- oder Niederspannungsnetze. Die Antriebsmotoren können eine Propelleranlage mit einem Fest- oder mit einem Verstellpropeller antreiben, die das Schiff ausschließlich in seiner Fahrtrichtung, die üblicherweise in Längsrichtung des Schiffes liegt, antreiben können. Sie können alternativ auch einen Ruderpropeller antreiben, der das Schiff sowohl in seiner Fahrtrichtung als auch abweichend zu der Fahrtrichtung antreiben kann.
  • Im Fall der in der WO 2009/135736 A1 offenbarten Lösung weisen die elektrischen Antriebsmotoren mehrere, vorzugsweise zwei, Wicklungssysteme auf, die von jeweils einem eigenen Umrichter gespeist werden. Hierdurch kann die Ausfallsicherheit des Hauptantriebs erhöht und es können Rückwirkungen des Hauptantriebs auf das Bordnetz verringert werden.
  • Zum Antrieb des Schiffes abweichend zu der Fahrtrichtung, insbesondere quer zu der Fahrtrichtung, sind bereits Strahlantriebe (engl. thruster) bekannt. Diese werden beispielsweise zum Manövrieren eines Schiffes im Hafen oder zur exakten Positionierung eines Schiffes auf hoher See benötigt. Wird ein derartiger Strahlantrieb nur zum Antrieb des Schiffes quer zur Fahrtrichtung verwendet, wird er in allgemeinster Form als ein "Querstrahlantrieb" oder "Querstrahlruder" bezeichnet. Bei einer Anordnung eines derartigen "Querstrahlantriebs" im Bug wird er auch als ein "Bugstrahlantrieb" bzw. Bugstrahlruder (bow thruster) und bei einer Anordnung im Heck als ein "Heckstrahlantrieb" bzw. Heckstrahlruder (stern thruster) bezeichnet.
  • Während mit dem Hauptantrieb üblicherweise die maximale Reisegeschwindigkeit des Schiffes erzielt wird, sind mit einem derartigen Zusatzantrieb nur vergleichsweise kleinere maximale Geschwindigkeiten von z.B. 10 % der maximalen Reisegeschwindigkeit erzielbar. Üblicherweise ist damit nur eine Geschwindigkeit des Schiffes von max. 5 kn erzielbar.
  • Ein Bugstrahlantrieb besteht üblicherweise aus einem rohrförmigen Durchgang durch die gesamte Schiffsbreite im vorderen Zehntel eines Schiffes. Quer eingesetzt in dieses Rohr ist eine Propelleranlage mit einem Impeller, welche es ermöglicht, den Bug des Schiffs nach Backbord oder Steuerbord zu bewegen. Dies geschieht durch Änderung der Drehrichtung des Propellers oder Verstellen der Propellerflügel. Der Propeller kann wiederum durch einen Elektromotor angetrieben werden.
  • Darüber hinaus sind als Zusatzantriebe zum Manövrieren eines Schiffes im Hafen oder zur exakten Positionierung eines Schiffes auf hoher See auch noch azimuthierende, d.h horizontal drehbare, Strahlantriebe bekannt, die beispielsweise bei Bedarf aus dem Schiffsrumpf aus- und einfahrbar sind.
  • Der Bugstrahlantrieb wird bei elektrischen Antriebssystemen üblicherweise direkt ohne einen zwischengeschalteten Umrichter aus dem Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Wird vom Schiffspersonal Bedarf für den Bugstrahlantrieb erkannt, wird dieser dem Bordnetz zugeschaltet und weitestgehend lastlos auf eine konstante Betriebsdrehzahl hochgefahren, die von der Frequenz des Bordnetzes abhängt. Der Bugstrahlantrieb läuft dann durchgehend in diesem Bereitschaftsbetrieb und entwickelt Schub nur dann, wenn dieser auch konkret angefordert wird. Das lastlose Hochfahren und die Steuerung des Schubs werden bei einem Verstellpropeller oder -impeller durch Verstellung der Steigung der Propeller- bzw. Impellerflügel bewirkt.
  • WO 2010/133540 A1 , welche als nächstliegender Stand der Technick betrachtet wird, offenbart ein Schiff mit wenigstens einem elektrischen Hauptmotor für einen Hauptantrieb, wenigstens einem elektrischen Zusatzmotor für einen Zusatzantrieb zum Antrieb des Schiffes in einer tranversalen Richtung, sowie einem Frequenzumrichter zur wahlweisen elektrischen Versorgung des Hauptmotors oder des Zusatzmotors.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein elektrisches Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass es noch besser als bisher den Anforderungen von Wasserfahrzeugen genügt. Außerdem ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Antriebssystems anzugeben.
  • Die Lösung der auf das Antriebssystem gerichteten Aufgabe gelingt durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der auf das Verfahren gerichteten Aufgabe gelingt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist der Umrichter des Hauptantriebs mit dem elektrischen Motor des Zusatzantriebs zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bisherige Antriebssysteme für Wasserfahrzeuge die elektrischen Antriebe für den Hauptantrieb und für den Zusatzantrieb immer separat, d.h. unabhängig voneinander, gesehen haben. Dies führt zu einer entsprechend hohen Dimensionierung von Schalteinrichtungen (z.B. Hauptschalttafeln) des Bordnetzes, aus denen der Hauptantrieb und der Zusatzantrieb üblicherweise gemeinsam gespeist werden, in Bezug auf die Kurzschlussströme.
  • Da jedoch der Hauptantrieb und der Zusatzantrieb normalerweise nicht gleichzeitig bei einem Volllastbetrieb des Hauptantriebs betrieben werden, kann der Umrichter oder ein Teil der Umrichter (z.B. einer von mehreren Umrichtern) des Hauptantriebs auch für den Betrieb des Zusatzantriebs verwendet werden, so dass er einen kombinierten Haupt- und Zusatzantriebsumrichter darstellt.
  • Da der vorgeschaltete Umrichter den möglichen Kurzschlussstrom des elektrischen Motors des Zusatzantriebs nicht durchleitet, kann die vorgeschaltete Schalteinrichtung (z.B. eine Hauptschalttafel) für einen geringeren Kurzschlussstrom und somit mit weniger Platzbedarf dimensioniert werden.
  • Besonders wichtig ist dabei, dass durch die Verwendung eines oder mehrerer ohnehin schon für den Hauptantrieb vorhandener Umrichter für die Speisung des Zusatzantriebs kein zusätzlicher Platz für einen gesonderten Umrichter für den Zusatzantrieb in dem Wasserfahrzeug benötigt wird.
  • Aufgrund der durch den vorgeschalteten Umrichter verringerten Anlaufströme und der Möglichkeit einer Drehzahlsteuerung und/oder -regelung des Zusatzantriebs muss der Zusatzantrieb nicht ständig mit konstanter Drehzahl in einem Bereitschaftsmodus betrieben werden, sondern es ist ausreichend, ihn erst dann hochzufahren, wenn auch wirklich ein konkreter Schubbedarf vorliegt. Hierdurch kann der elektrische Energiebedarf des Zusatzantriebs reduziert werden. Außerdem kann durch die Möglichkeit der Drehzahlsteuerung und/oder -regelung der hydrodynamische Wirkungsgrad des Zusatzantriebs verbessert werden.
  • Weiterhin kann dann der Schub auch bei konstanter Steigung der Propeller- oder Impellerflügel allein durch die Drehzahl gesteuert und/oder geregelt werden, so dass eine Verstellmöglichkeit für die Propeller- oder Impellerflügel nicht mehr notwendig ist. Umgekehrt können jedoch durch die Kombination der Umrichterspeisung mit einem Verstellpropeller oder -impeller gezielt die Steigung der Blätter und die Drehzahl derart aneinander angepasst werden, dass die Geräuschemissionen des Zusatzantriebs minimal sind. Hierdurch können Körperschall- und Wasserschallemissionen reduziert werden, wodurch der Passagierkomfort erhöht und die Umweltbelastungen gesenkt werden. Außerdem kann beispielsweise im Fall von Bug- oder Heckquerstrahlern auf Gummiisolierungen (Doppelrohrdesign) zur Geräuschsenkung mit entsprechendem konstruktiven Aufwand und Platzbedarf verzichtet werden.
  • Da aufgrund des vorgeschalteten Umrichters die Einschaltströme des Zusatzantriebs geringer sind, können Hilfsdieselgeneratoren, die im Hafen den Zusatzantrieb mit elektrischer Energie versorgen, weniger steif ausgelegt werden.
  • Zur optimalen Anpassung des Umrichters an den jeweiligen Betriebsfall ist der Umrichter bzw. der zumindest eine Umrichter bevorzugt derart ausgebildet, dass er zumindest in einer Betriebsart für den Hauptantrieb und in einer davon unterschiedlichen Betriebsart für den Zusatzantrieb betreibbar ist.
  • Hierzu kann der bzw. der zumindest eine Umrichter eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung aufweisen, in der sowohl Werte für Steuer- und/oder Regelparameter für die Betriebsart für den Hauptantrieb als auch davon unterschiedliche Werte für Steuer- und/oder Regelparameter für die Betriebsart des Zusatzantriebs abgespeichert sind. Bei den Steuer- und/oder Regelparametern kann es sich beispielsweise um Schaltzeitpunkte und -dauern für Stromrichterventile oder Grenzwerte für Spannungen und Ströme an den Eingängen, Ausgängen oder in einem Zwischenkreis des Umrichters handeln.
  • Zur gezielten elektrischen Verbindung der einzelnen Komponenten weist das Antriebssystem gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine Schalteinrichtung zur wahlweisen elektrischen Verbindung des bzw. des zumindest einen Umrichters mit dem elektrischen Motor des Hauptantriebs oder mit dem elektrischen Motor des Zusatzantriebs auf.
  • Wenn der Hauptantrieb mehrere Umrichter zur Speisung des elektrischen Motors des Hauptantriebs mit elektrischer Energie aufweist, ist die Schalteinrichtung von Vorteil derart ausgebildet, dass gleichzeitig der zumindest eine Umrichter mit dem elektrischen Motor des Zusatzantriebs zu dessen Speisung mit elektrischer Energie und zumindest einer der anderen Umrichter des Hauptantriebs mit dem elektrischen Motor des Hauptantriebs zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar sind. Es ist dann möglich, den Hauptantrieb (wenngleich mit reduzierter Leistung) und den Zusatzantrieb gleichzeitig zu betreiben, wodurch eine besonders gute Manövrierbarkeit und Positionierbarkeit des Wasserfahrzeuges ermöglicht wird.
  • Diese Vorteile können zusammen mit einer hohen Ausfallsicherheit und geringen Netzrückwirkungen besonders dann genutzt werden, wenn der elektrische Motor des Hauptantriebs mehrere, insbesondere zwei, voneinander unabhängige Wicklungssysteme aufweist, wobei jeder der Unmrichter des Hauptantriebs zur Speisung jeweils genau eines der Wicklungssysteme mit elektrischer Energie vorgesehen ist.
  • Wie bereits erläutert, weist der Zusatzantrieb für die Minimierung von Geräuschemissionen bevorzugt einen Verstellpropeller oder -impeller auf.
  • Der Zusatzantrieb ist von Vorteil als ein Strahlantrieb ausgebildet ist. Es können aber auch andere Formen von Zusatzantrieben wir z.B. Voith-Schneider-Propeller zum Einsatz kommen.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Strahlantrieb ein Querstrahlantrieb, insbesondere ein Bugstrahlantrieb.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug umfassend - einen Hauptantrieb mit zumindest einem elektrischen Motor zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges in seiner Fahrtrichtung und mit einem Umrichter oder mit mehreren Umrichtern zur Speisung des elektrischen Motors mit elektrischer Energie und einen Zusatzantrieb mit einem elektrischen Motor zum Antrieb des Wasserfahrzeuges abweichend, insbesondere quer, zu der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges, wird der elektrische Motor des Zusatzantriebs von dem bzw. zumindest einem der Umrichter des Hauptantriebs mit elektrischer Energie versorgt.
  • Bevorzugt werden dabei der bzw. der zumindest eine Umrichter bei einer Versorgung des elektrischen Motors des Hauptantriebs mit elektrischer Energie in einer Betriebsart für den Hauptantrieb und bei einer Versorgung des elektrischen Motors des Zusatzantriebs mit elektrischer Energie in einer davon unterschiedlichen Betriebsart für den Zusatz-Strahl-antrieb betrieben.
  • Der bzw. der zumindest eine Umrichter wird hierzu von Vorteil von einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung in der Betriebsart für den Hauptantrieb und in der Betriebsart für den Zusatzantrieb mit jeweils unterschiedlichen Werten für Steuer- und/oder Regelparameter betrieben.
  • Wenn der Hauptantrieb mehrere Umrichter zur Speisung des elektrischen Motors des Hauptantriebs aufweist, speist bei einem Betrieb des Zusatzantriebs der zumindest eine Umrichter den elektrischen Motor des Zusatzantriebs und gleichzeitig zumindest einer der anderen Umrichter den elektrischen Motor des Hauptantriebs.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der elektrische Motor des Hauptantriebs hierzu mehrere, insbesondere zwei, voneinander unabhängige Wicklungssysteme auf, wobei jeder der Umrichter des Hauptantriebs zur Speisung jeweils genau eines der Wicklungssysteme mit elektrischer Energie vorgesehen ist.
  • Die für das erfindungsgemäße Antriebssystem bzw. zu seinen vorteilhaften Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren und seine jeweils entsprechenden vorteilhaften Ausgestaltungen.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
    • FIG 1
    ein erfindungsgemäßes Schiffsantriebssystem,
    FIG 2
    weitere Einzelheiten des Schiffsantriebssystems von FIG 1.
  • Ein in der FIG 1 gezeigtes Schiffsantriebssystem 1 umfasst einen Hauptantrieb 2 zum Antrieb eines Schiffes in seiner Fahrtrichtung, die üblicherweise in der Längsrichtung des Schiffes verläuft.
  • Der Hauptantrieb 2 umfasst einen elektrischen Fahrmotor 3, der einen Verstellpropeller 4 antreibt, und zwei Umrichter 7, 8. Der Motor 3 hat beispielsweise eine Leistung von 5 bis 30 MW bei 150 Umdrehungen/Minute und weist zwei voneinander getrennte Drehstromwicklungssysteme 5, 6 auf, die über eine Schalteinrichtung 17 von jeweils einem der beiden Umrichter 7 bzw. 8 mit elektrischer Energie aus einem Bordnetz 10 versorgbar sind. Das Bordnetz 10 wird wiederum von nicht näher dargestellten Dieselgeneratoren gespeist. Das Bordnetz 10 ist beispielsweise ein dreiphasiges AC-Netz mit einer Nennspannung von 11 kV bei 50 Hz. Die Umrichter 7, 8 sind über jeweils einen Transformator 9 und eine Hauptschalttafel 19 mit Schaltern an das Bordnetz 10 angeschlossen. Jeder der Umrichter 7, 8 wandelt die Spannung fester Frequenz und Amplitude des Bordnetzes 10 in eine Spannung variabler Frequenz und Amplitude für das jeweilige Wicklungssystem 5, 6 des Motors 3 um.
  • Die Umrichter 7, 8 sind vorzugsweise identisch aufgebaut und können beispielsweise als Stromzwischenkreis- oder Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet sein. Jeder der Umrichter 7, 8 umfasst eine netzseitige Eingangsstufe 11 (z.B. einen PWM-Stromrichter, einen Diode Front End-Stromrichter oder einen IGCT-Stromrichter), eine motorseitige Ausgangsstufe 12, einen dazwischen angeordneten Zwischenkreis 13 und eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 für jeden der Umrichter 7, 8.
  • Mehrere Zusatz-Strahlantriebe in Form von Bug-Querstrahlantrieben 20 dienen zum Antrieb des Schiffes quer zu dessen Fahrtrichtung. Jeder der Querstrahlantriebe 20 umfasst einen Impeller 21 und einen elektrischen Motor 22 zum Antrieb des Impellers 21. Der elektrische Motor 22 hat beispeilsweise eine Leistung von 1 bis 4 MW bei 900 Umdrehungen/Minute. Sämtliche Querstrahlantriebe 20 sind über Schalter 23 mit einer gemeinsamen dreiphasigen Stromschiene 24 verbindbar, über die sie gemeinsam mit elektrischer Energie versorgbar sind. Die Schalter 23 und die Stromschiene 24 sind Bestandteile einer Querstrahlantriebs-Schalttafel 25.
  • Die Stromschiene 24 ist eingangsseitig über eine dreiphasige Leitung 26, in die eine Glättungsdrossel 27 geschaltet ist, und die Schalteinrichtung 17 mit den Ausgangsklemmen der motorseitigen Ausgangsstufen 12 der Umrichter 7, 8 verbindbar.
  • Durch die Schalteinrichtung 17 sind die Umrichter 7, 8 ausgangsseitig wahlweise mit dem elektrischen Motor 3 des Hauptantriebs oder mit den elektrischen Motoren 22 der Querstrahlantriebe 20 verbindbar. Die Schalteinrichtung 17 ist dabei derart ausgebildet, dass
    1. a) gleichzeitig beide Umrichter 7, 8 mit dem elektrischen Motor 3 des Hauptantriebs zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar sind,
    2. b) gleichzeitig der Umrichter 7 mit dem elektrischen Motor 22 des Querstrahlantriebs 20 zu dessen Speisung mit elektrischer Energie und der Umrichter 8 mit dem elektrischen Fahrmotor 3 des Hauptantriebs 2 zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar sind und
    3. c)aus Redundanzgründen umgekehrt auch gleichzeitig der Umrichter 8 mit dem elektrischen Motor 22 des Querstrahlantriebs 20 zu dessen Speisung mit elektrischer Energie und der Umrichter 7 mit dem elektrischen Fahrmotor 3 des Hauptantriebs 2 zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar sind.
  • Die Umrichter 7, 8 sind derart ausgebildet, dass sie in einer Betriebsart für den Hauptantrieb und in einer davon unterschiedlichen Betriebsart für den Querstrahlantrieb betreibbar sind.
  • In den in FIG 2 näher gezeigten Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen 14 der Umrichter 7, 8 sind hierzu jeweils sowohl Werte 15 für Steuer- und/oder Regelparameter für die Betriebsart des Hauptantriebs als auch ein davon unterschiedliche Werte 16 für Steuer- und/oder Regelparameter für die Betriebsart des Querstrahlantriebs abgespeichert.
  • Das Schiffsantriebssystem 1 umfasst weiterhin einen Betriebsartenwahlgeber 30 zur Einstellung der jeweiligen Betriebsart. Der Betriebsartenwahlgeber 30 ist beispielsweise auf der Brücke des Schiffes angeordnet ist und über eine Signalleitung 31 mit einem übergeordneten Schiffsautomationssystem 32 verbunden. Das Schiffsautomationssystem 32 ist wiederum über Steuerleitungen 33 sowohl mit Stellorganen 34 der Schalteinrichtung 17 und der Schalttafel 25 sowie mit den Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen 14 der Umrichter 7, 8 verbunden. Statt über diskrete Leitungen 31, 33 können die Verbindungen natürlich auch über ein Kommunikationsbussystem erfolgen.
  • Der Betriebsartenwahlgeber 30 ermöglicht zum einen die Vorgabe einer Betriebsart 0, bei dem sowohl der Hauptantrieb 2 als auch die Querstrahlantriebe 20 abgeschaltet sind.
  • Weiterhin ermöglicht der Betriebsartenwahlgeber 30 die Vorgabe einer Betriebsart I für reinen Hauptantrieb. Diese Betriebsart dient beispielsweise für eine Fahrt auf hoher See mit Reisegeschwindigkeit. Diese Betriebsart wird von dem Betriebsartenwahlgeber 30 an das übergeordnete Schiffsautomationssystem 32 signalisiert, welches dann die Stellorgane 34 der Schalteinrichtung 17 derart ansteuert, dass beide Umrichter 7, 8 mit dem jeweils zugeordneten Wicklungssystem 5, 6 des Motors 3 elektrisch verbunden und dabei von der Schalttafel 25 und somit von den Motoren 22 der Querstrahlantriebe 20 jedoch elektrisch getrennt sind. Beide Wicklungssysteme 5, 6 des Motors 3 werden dann über jeweils einen Transformator 9 und einen Umrichter 7, 8 mit elektrischer Energie aus dem Bordnetz 10 versorgt.
  • Da den Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen 14 der beiden Umrichter 7, 8 von dem Schiffsautomationssystem 32 ebenfalls die Betriebsart I signalisiert wird, steuert und/oder regelt diese die Halbleiterschalter der Umrichter 7, 8 mit den Werten 15 für die Steuer- und/oder Regelparameter.
  • Für ein Manövrieren des Schiffes im Hafen oder für dessen Positionierung auf hoher See wird der Betriebsartenwahlgeber 30 auf der Brücke in eine Stellung II für kombinierten Haupt- und Querstrahlantrieb gestellt. Diese Stellung wird von dem Betriebsartenwahlgeber 30 an das übergeordnete Schiffsautomationssystem 32 signalisiert, welches daraufhin die Stellorgane 34 der Schalteinrichtung 17 derart ansteuert, dass einer der beiden Umrichter 7, 8 elektrisch mit dem ihm zugeordneten Wicklungssystem 5, 6 verbunden bleibt, während der andere der beiden Umrichter 7, 8 elektrisch von dem ihm zugeordneten Wicklungssystem getrennt wird und statt dessen elektrisch über die Leitung 26 mit der Stromschiene 24 und somit mit den Motoren 22 der Querstrahlantriebe 20 verbunden wird.
  • Die Querstrahlantriebe 20 werden dann parallel über einen der beiden Umrichter 7. 8 und den ihm vorgeschalteten Transformator 9 aus dem Bordnetz 10 gespeist, während der andere der bedien Umrichter 7, 8 weiterhin das ihm zugeordnete Wicklungssystems 5, 6 des Fahrmotors 3 aus dem Bordnetz 10 mit elektrischer Energie versorgt.
  • Da der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 des Umrichters 7 oder 8, der die Querstrahlantrieb 20 mit elektrischer Energie versorgt, von dem Automationssystem 32 ebenfalls die Betriebsart II signalisiert wird, steuert und/oder regelt diese die Halbleiterschalter des zugeordneten Umrichters 7 oder 8 mit den Werten 16 für die Steuer- und/oder Regelparameter für die Betriebsart II.
  • Selbstverständlich ist auch eine weitere Betriebsart denkbar, in der beide Umrichter 7, 8 gleichzeitig von beiden Wicklungssystemen 5, 6 des Motors 3 elektrisch getrennt sind und statt dessen mit den Motoren 22 der Querstrahlantriebe 20 elektrisch verbunden sind und diese mit elektrischer Energie aus dem Bordnetz 10 versorgen. Hierbei ist es auch denkbar, dass jeder der beiden Umrichter 7, 8 jeweils einen Teil (z.B. die Hälfte) der Motoren 22 mit elektrischer Energie versorgt. Da der vorgeschaltete Umrichter 7, 8 den möglichen Kurzschlussstrom der elektrischen Motoren 22 der Querstrahlantriebe 20 nicht durchleitet, kann die Hauptschalttafel 19 für einen geringeren Kurzschlussstrom und somit mit weniger Platzbedarf dimensioniert werden.
  • Aufgrund der durch den vorgeschalteten Umrichter 7, 8 verringerten Anlaufströme und der Möglichkeit einer Drehzahlsteuerung und/oder -regelung der Motoren 22 der Querstrahlantriebe 20 müssen die Querstrahlantriebe 20 nicht ständig mit konstanter Drehzahl in einem Bereitschaftsmodus betrieben werden, sondern es ist ausreichend, sie erst dann hochzufahren, wenn auch wirklich ein konkreter Schubbedarf vorliegt. Hierdurch kann der elektrische Energiebedarf der Querstrahlantriebe 20 klein gehalten werden.
  • Durch eine Kombination der Umrichterspeisung mit einer Verstellbarkeit der Steigung der Blätter der Impeller 21 können während des Betriebs der Querstrahlantriebe 20 gezielt die Steigung und die Drehzahl der Impeller 21 derart aufeinander angepasst und optimiert werden, dass der hydrodynamische Wirkungsgrad der Querstrahlantriebe 20 maximal und Körperschall- und Wasserschallemissionen minimal sind. Hierdurch kann auf Seite der Querstrahlantriebe 20 auf aufwendige Maßnahmen zur Schallisolierung verzichtet werden. Das Automationssystem 32 kann hierzu mit einer Verstelleinrichtungen 35 für die Steigung der Blätter der Impeller 21 signalverbunden sein.
  • Da aufgrund des vorgeschalteten Umrichters 7, 8 die Einschaltströme der Querstrahlantriebe 20 gering sind, können Hilfsdieselgeneratoren, die im Hafen die Querstrahlantriebe 20 mit elektrischer Energie versorgen, weniger steif ausgelegt werden.
  • Das in FIG 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dabei als nicht beschränkend anzusehen. Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes Antriebssystem auch einen Hauptantrieb mit mehr als einem Fahrmotor und eine andere Zahl von Wicklungssystemen, Umrichtern und Querstrahlantrieben aufweisen.

Claims (10)

  1. Elektrisches Antriebssystem (1) für ein Wasserfahrzeug, umfassend
    - einen Hauptantrieb (2) mit zumindest einem elektrischen Motor (3) zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges in seiner Fahrtrichtung und mit mehreren Umrichtern (7 bzw. 8) zur Speisung des elektrischen Motors (3) mit elektrischer Energie,
    - einen Zusatzantrieb (20) mit einem elektrischen Motor (22) zum Antrieb des Wasserfahrzeuges abweichend, insbesondere quer, zu der Fahrtrichtung,
    - wobei zumindest einer der Umrichter (7 bzw. 8) des Hauptantriebs (2) mit dem elektrischen Motor (22) des Zusatzantriebs (20) zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (3) des Hauptantriebs (2) mehrere, insbesondere zwei, voneinander unabhängige Wicklungssysteme. (5, 6) aufweist und dass jeder der Unmrichter (7, 8) des Hauptantriebs (2) zur Speisung jeweils genau eines der Wicklungssysteme (5, 6) mit elektrischer Energie vorgesehen ist,
    und dass der zumindest eine Umrichter (7 bzw. 8) derart ausgebildet ist, dass er in einer Betriebsart für den Hauptantrieb und in einer davon unterschiedlichen Betriebsart für den Zusatzantrieb betreibbar ist, wobei der zumindest eine Umrichter (7 bzw. 8) eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (14) aufweist, in der sowohl Werte (15) für Steuer- und/oder Regelparametern für die Betriebsart für den Hauptantrieb (2) als auch davon unterschiedliche Werte (16) für Steuer- und/oder Regelparameter für die Betriebsart des Zusatzantriebs (20) abgespeichert sind.
  2. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (17) zur wahlweisen elektrischen Verbindung des zumindest einen Umrichters (7 bzw. 8) mit dem elektrischen Motor (3) des Hauptantriebs (2) oder mit dem elektrischen Motor (22) des Zusatzantriebs (20).
  3. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (17) derart ausgebildet ist, dass gleichzeitig der zumindest eine Umrichter (7) mit dem elek-trischen Motor (22) des Zusatzantriebs (20) zu dessen Speisung mit elektrischer Energie und zumindest einer der anderen Umrichter (8) des Hauptantriebs (2) mit dem elektrischen Motor (3) des Hauptantriebs (2) zu dessen Speisung mit elektrischer Energie verbindbar ist.
  4. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (20) einen Verstellpropeller oder -impeller (21) aufweist.
  5. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (20) als ein Strahlantrieb ausgebildet ist.
  6. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlantrieb ein Querstrahlantrieb, insbesondere ein Bugstrahlantrieb, ist.
  7. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebssystems (1) für ein Wasserfahrzeug umfassend
    - einen Hauptantrieb (2) mit zumindest einem elektrischen Motor (3) zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges in seiner Fahrtrichtung und mit mehreren Umrichtern (7, 8) zur Speisung des elektrischen Motors (3) mit elektrischer Energie,
    - einen Zusatzantrieb (20) mit einem elektrischen Motor (22) zum Antrieb des Wasserfahrzeuges abweichend, insbesondere quer, zu der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeuges,
    - wobei der elektrischen Motor (21) des Zusatzantriebs (20) von zumindest einem der Umrichter (7) des Hauptantriebs (2) mit elektrischer Energie versorgt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (3) des Hauptantriebs (2) mehrere, insbesondere zwei, voneinander unabhängige Wicklungssysteme (5, 6) aufweist, und dass jeder der Umrichter (7, 8) des Hauptantriebs (2) zur Speisung jeweils genau eines der Wicklungssysteme (5, 6) mit elektrischer Energie vorgesehen ist,
    und dass der zumindest eine Umrichter (7) bei einer Versorgung des elektrischen Motors (3) des Hauptantriebs (2) mit elektrischer Energie in einer Betriebsart für den Hauptantrieb (2) und bei einer Versorgung des elektrischen Motors (22) des Zusatzantriebs (20) mit elektrischer Energie in einer davon unterschiedlichen Betriebsart für den Zusatzantrieb (20) betrieben wird, wobei der zumindest eine Umrichter (7) von einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (15) in der Betriebsart für den Hauptantrieb und in der Betriebsart für den Zusatzantriebs (20) mit jeweils unterschiedlichen Werten (15, 16) für Steuer- und/oder Regelparameter betrieben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb des Zusatzantriebs (20) der zumindest eine Umrichter (7) den elektrischen Motor (22) des Zusatzantriebs (20) und gleichzeitig zumindest einer der anderen Umrichter (8) den elektrischen Motor (3) des Hauptantriebs (2) speist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzantrieb (20) ein Strahlantrieb verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlantrieb ein Querstrahlantrieb, insbesondere ein Bugstrahlantrieb, ist.
EP12709819.2A 2011-03-08 2012-02-24 Elektrisches antriebssystem für ein wasserfahrzeug und verfahren zum betrieb eines derartigen antriebssystems Active EP2668091B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011005223A DE102011005223A1 (de) 2011-03-08 2011-03-08 Elektrisches Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines derartigen Antriebssystems
PCT/EP2012/053191 WO2012119873A1 (de) 2011-03-08 2012-02-24 Elektrisches antriebssystem für ein wasserfahrzeug und verfahren zum betrieb eines derartigen antriebssystems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2668091A1 EP2668091A1 (de) 2013-12-04
EP2668091B1 true EP2668091B1 (de) 2015-12-16

Family

ID=45872915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12709819.2A Active EP2668091B1 (de) 2011-03-08 2012-02-24 Elektrisches antriebssystem für ein wasserfahrzeug und verfahren zum betrieb eines derartigen antriebssystems

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2668091B1 (de)
JP (1) JP5806339B2 (de)
KR (1) KR101539875B1 (de)
DE (1) DE102011005223A1 (de)
ES (1) ES2562191T3 (de)
WO (1) WO2012119873A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3104519B1 (de) * 2015-06-11 2021-08-04 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Variierende mengen von motorpolen zur rauschverminderung
JP2017019326A (ja) * 2015-07-08 2017-01-26 西芝電機株式会社 船舶内負荷駆動システム
KR102491160B1 (ko) * 2016-04-22 2023-01-20 대우조선해양 주식회사 선박의 전기식 추진 시스템
KR102600606B1 (ko) * 2021-10-19 2023-11-09 한화오션 주식회사 선박의 연료공급시스템 및 방법
EP4183674A1 (de) * 2021-11-22 2023-05-24 W-FIN S.à R.L. Seefahrtantriebssystem

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3524592B2 (ja) * 1994-08-31 2004-05-10 三菱重工業株式会社 船舶用インバータシステム
JP3525113B2 (ja) * 2001-02-08 2004-05-10 川崎重工業株式会社 操船装置
JP2003081191A (ja) * 2001-09-13 2003-03-19 Yanmar Co Ltd 船舶の発電及び推進システム
JP3911517B2 (ja) * 2006-04-05 2007-05-09 ヤンマー株式会社 ハイブリッドシステム
DE102008004593A1 (de) * 2008-01-16 2009-08-06 Andersen, Peter, Dipl.-Ing. Schiff mit Elektroantrieben
DE102008022077A1 (de) 2008-05-05 2009-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Schaltung zur Speisung einer Antriebsmaschine mit mehreren Wicklungssystemen
JP5516930B2 (ja) * 2008-12-27 2014-06-11 西芝電機株式会社 船舶用インバータシステム
FR2945786B1 (fr) * 2009-05-20 2011-06-17 Stx France Cruise Sa Navire a propulsion longitudinale et transversale.

Also Published As

Publication number Publication date
KR101539875B1 (ko) 2015-07-27
KR20130114744A (ko) 2013-10-17
WO2012119873A1 (de) 2012-09-13
JP5806339B2 (ja) 2015-11-10
EP2668091A1 (de) 2013-12-04
ES2562191T3 (es) 2016-03-02
DE102011005223A1 (de) 2012-09-13
JP2014512998A (ja) 2014-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2090508B1 (de) Elektrisches Energieversorgungssystem, insbesondere für Schiffe
EP2531366B1 (de) Schiffsantriebssystem mit mehreren elektrischen antriebswellen
EP1960260B1 (de) Hybrid-antriebssystem für ein wasserfahrzeug
EP2668091B1 (de) Elektrisches antriebssystem für ein wasserfahrzeug und verfahren zum betrieb eines derartigen antriebssystems
EP2483146B1 (de) Elektrische antriebswelle und fahrzeug mit einer derartigen elektrischen antriebswelle
EP2616324B1 (de) Schiff, insbesondere frachtschiff, mit einem magnus-rotor
EP1537017B1 (de) Ausrüstungssystem-schiffstyp "fregatte"
EP2616327A1 (de) Verfahren zum betreiben eines schiffes, insbesondere eines frachtschiffes, mit wenigstens einem magnus-rotor
DE3207398A1 (de) Schiffspropulsionsanlage mit einem haupt- und einem zusatzpropeller
EP0117881A1 (de) Schiffspropulsionsanlage mit einem Haupt- und einem Zusatzpropeller
EP1894836B1 (de) Schiff mit Elektroantrieb und Verbrennungskraftmaschinen-Zusatzantrieb
DE102008038896B3 (de) Hybride Hilfsantriebsordnung für eine Segelyacht
DE102005059760B4 (de) Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug
DE4441604C2 (de) Schiffspropulsionsanlage mit zwei koaxialen, gegenläufig rotierenden Propellern
EP3766154B1 (de) Elektrisches energieversorgungsnetz und dessen betrieb
DE102015218889B3 (de) Antrieb für ein wassergebundenes Fortbewegungsmittel
DE102015218896B4 (de) Antrieb für ein wassergebundenes Fortbewegungsmittel
EP4230517A1 (de) Frachtschiff mit effizenzverbessertem mehrpropellerantrieb
DE102011007599A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Unterseebootes sowie Unterseeboot
DE102016217436A1 (de) Antrieb für ein wassergebundenes Fortbewegungsmittel
DE102005056699A1 (de) Schiff mit einem Universal-Landanschluss
DE102013108161B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Doppelendfähre
DE102017213414A1 (de) Aktivrudernachrüstung
DE29823849U1 (de) Vorrichtung zur Blindleistungskompensation in Bordnetzen
DE202012103247U1 (de) Antriebsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130829

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Ref document number: 502012005490

Country of ref document: DE

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B63H0023240000

Ipc: B63H0025460000

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B63H 21/17 20060101ALI20150528BHEP

Ipc: B63H 25/46 20060101AFI20150528BHEP

Ipc: B63H 23/24 20060101ALI20150528BHEP

Ipc: B63J 3/02 20060101ALI20150528BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20150625

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 765431

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20160115

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502012005490

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 5

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2562191

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

Effective date: 20160302

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20151216

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NO

Payment date: 20160211

Year of fee payment: 5

Ref country code: ES

Payment date: 20160328

Year of fee payment: 5

REG Reference to a national code

Ref country code: NO

Ref legal event code: T2

Effective date: 20151216

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160229

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20160204

Year of fee payment: 5

Ref country code: GR

Payment date: 20160316

Year of fee payment: 5

REG Reference to a national code

Ref country code: GR

Ref legal event code: EP

Ref document number: 20160400498

Country of ref document: GR

Effective date: 20160505

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160416

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160418

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502012005490

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160224

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160229

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160229

26N No opposition filed

Effective date: 20160919

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20160316

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: MM4A

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160224

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160316

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

REG Reference to a national code

Ref country code: NO

Ref legal event code: MMEP

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: EUG

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170228

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170906

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170225

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 7

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 765431

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20170224

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170224

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20120224

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20180629

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170225

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20151216

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Payment date: 20200220

Year of fee payment: 9

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 502012005490

Country of ref document: DE

Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

REG Reference to a national code

Ref country code: FI

Ref legal event code: MAE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210224

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170224

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20240228

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20240222

Year of fee payment: 13

Ref country code: FR

Payment date: 20240226

Year of fee payment: 13