EP4230517A1 - Cargo ship with multiple propeller drive with improved efficiency - Google Patents

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EP4230517A1
EP4230517A1 EP22157340.5A EP22157340A EP4230517A1 EP 4230517 A1 EP4230517 A1 EP 4230517A1 EP 22157340 A EP22157340 A EP 22157340A EP 4230517 A1 EP4230517 A1 EP 4230517A1
Authority
EP
European Patent Office
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drive train
propeller
drive
cargo ship
heat engine
Prior art date
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Pending
Application number
EP22157340.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas STOYE
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.)
Fsg Nobiskrug Holding GmbH
Original Assignee
Fsg Nobiskrug Holding GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Fsg Nobiskrug Holding GmbH filed Critical Fsg Nobiskrug Holding GmbH
Priority to EP22157340.5A priority Critical patent/EP4230517A1/en
Publication of EP4230517A1 publication Critical patent/EP4230517A1/en
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    • B63H23/00Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
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    • B63H2021/205Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type the second power unit being of the internal combustion engine type, or the like, e.g. a Diesel engine
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    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002Driving 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 a cargo ship with a multi-propeller drive as the main drive, which comprises at least two drive trains, each with a propeller and a propeller shaft that mechanically drives the propeller.
  • an efficient heat engine in particular an efficient internal combustion engine
  • an efficient drive configuration When considering the efficiency of the drive configuration, it should be noted that losses of various types can occur. Mechanical losses arise, for example, from heat generation as a result of friction on bearings or in gears. Electrical losses are caused by the construction principle of electric motors or generators, by heat generation in electrical lines or by losses in AC or rectification.
  • the hydrodynamic losses of the ship's propulsion system are essentially determined by the inflow to the propeller, the propeller geometry, the interaction of the propeller with the ship and the power density at the propeller.
  • the object of the invention is to provide a cargo ship with an improved main drive which is cheaper to manufacture and more efficient to operate.
  • a cargo ship comprising a hull through which a center line of the ship extends from the stern to the bow, with a hold and a multi-propeller drive as the main drive, which has at least two drive trains, each with a propeller and a propeller shaft mechanically driving the propeller, and a heat engine with a output shaft for driving the drive trains
  • the invention provides that the drive trains are jointly driven by the same one heat engine, with a first drive train being driven mechanically and mechanically coupled to the output shaft of the heat engine, and with a second drive train being driven electrically by means of an electric Direct connection comprising a traction current generator coupled to the output shaft and an electric traction motor driving the second propeller shaft of the second drive train, the traction current generator and the electric traction motor being connected to one another via a direct electric line.
  • the invention is based on the idea of providing a common heat engine for the two drive trains of the main drive. This enables the use of a larger and therefore more efficient internal combustion engine as a heat engine.
  • the heat engine drives only one of the two drive trains directly mechanically on, while the other of the two drive trains is not driven mechanically but electrically.
  • a direct electrical connection is provided for power transmission, which includes a traction generator driven by the heat engine for generating electrical power, a direct electrical line to an electric traction motor for transmitting the electrical power generated in this way to the electric traction motor, and finally the electric traction motor, which connects the drive shaft and thus the Propeller of the second drive train drives.
  • a single heat engine can thus be used, and no transmission shafts, which are complicated and expensive to lay and reduce efficiency, are required in order to transfer the mechanical power from the heat engine to the second drive train.
  • This is significantly simplified by means of the direct electrical line according to the invention. This applies in particular to those cargo ships that, due to their nature, have structurally limited conditions for accommodating the heat engine, such as cargo ships with ramps for vehicles (especially ferries), which typically take up a lot of space on at least one side of the ship.
  • the solution according to the invention achieves a number of advantages.
  • the invention has recognized that when using two smaller thermal engines, because of their small size, typically faster-running motors are required, which in turn require a reduction gear for the propeller shaft. The additional effort required as a result and the associated efficiency losses can be reduced by using a larger and thus slower running heat engine can be avoided or reduced.
  • Thirdly, the use of a common engine with two propellers allows the advantage of having smaller propellers compared to a conventional concept where the single engine acts on only one large propeller and thus achieve the required propulsion area at a reduced draft.
  • Fourth, the direct line between the traction current generator and the electric traction motor avoids conversion losses that would inevitably occur with conventional routing of the electrical power via frequency converters. In this way, maximum efficiency is achieved both hydrodynamically and mechanically and on the engine side.
  • the first drive train and the second drive train are designed in such a way that they each apply essentially the same power contribution, ie approximately half of the propulsive power of the ship. This results in a favorable distribution of the propulsion power and there is also an advantageous left/right symmetry of the propulsion power, which avoids unwanted yaw and benefits from improved stability, and this also ensures (since there is no constant asymmetric rudder position or lead) a more efficient propulsion.
  • a cargo ship is understood to mean a surface ship designed for commercial sea transport.
  • the term includes in particular cargo ships in the narrower sense, in particular general cargo carriers, bulk carriers and container ships, as well as ferries.
  • the term does not include military ships, especially warships, and submarines.
  • the main drive of the ship is understood to mean a drive that forms the propulsor that acts essentially in the direction of the center line of the ship.
  • the propulsor or propeller assigned to it is typically not pivotable.
  • Left and “right” are understood to mean directions that are related to a ship's center line, which extends from the stern of the ship towards the bow of the ship. This direction is also the ship's intended direction of travel. The terms “left” and “right” therefore coincide with the nautical terms “port” and “starboard”.
  • the maximum power that can be transmitted by a drive train is understood to mean that power for which the drive shaft and its propeller are designed to transmit the maximum. This is technically known as the "Maximum Continuous Power" of the propeller/shaft.
  • alternating current includes single-phase alternating current and multi-phase alternating current, in particular three-phase alternating current ("three-phase current").
  • Three-phase current is a technical term for three-phase alternating current.
  • the direct electrical line is preferably designed purely as a cable and/or line connection and in particular has no converter, ie it does not include a frequency converter. Only one cable connection is therefore required for the direct line. This is extremely cheap to manufacture and not only avoids the expense required for a frequency converter, which would be considerable given the powers in question here of often several megawatts, but also avoids them also the current exchange losses occurring with a frequency converter during operation. In addition, the risk of failure is reduced in this way, which a frequency converter could bring with it due to its highly loaded semiconductor switches. An increase in reliability as well as a further improvement in efficiency with simultaneous cost savings is thus achieved.
  • the direct electrical connection is an AC connection. This avoids rectification and the losses associated with rectification (on the traction current generator) or commutation (on the electric traction motor) can be avoided. Furthermore, the design as an AC connection makes it possible for the frequency of the alternating current to depend on the speed at which the traction current generator is driven. Thus, the frequency in the AC connection is in a fixed ratio to the mechanical drive speed, which (when using a synchronous generator and a synchronous motor) speed-synchronous operation of the electric traction motor is significantly easier. The required electrical power can thus be transmitted in a particularly efficient and expedient manner.
  • the traction current generator can be designed as a shaft generator. This means that it is driven directly by the output shaft of the heat engine by means of a mechanical power tap on the output shaft.
  • the traction current generator is preferably designed as a synchronous machine. On the one hand, this offers a high level of efficiency. On the other hand, this offers the advantage that the alternating current generated has a frequency that strictly correlates with the speed of the mechanical drive. the frequency of the alternating current in the direct electrical connection is therefore a measure of the speed of the mechanical drive. It is particularly expedient here if the electric traction motor is also designed as a synchronous machine. In addition to the high level of efficiency, this offers the advantage that the speed of the drive shaft driven by the electric traction motor and thus of the propeller is also strictly correlated with the frequency of the alternating current in the direct electrical connection.
  • the characteristics of the electrical machines result in a lower speed for the second drive train.
  • This can be compensated for, for example, by using controllable pitch propellers with different pitches.
  • the propeller of the second drive train which is designed as a variable-pitch propeller, is regulated by a corresponding control system to a different pitch than the pitch of the propeller of the mechanical drive train. The efficiency can thus be improved.
  • the design of the propeller of the second drive train is designed for a greater pitch. This has merits in terms of a lower complexity. Depending on the design, the resulting efficiency losses can be classified as low.
  • the heat engine is preferably systematically oversized in relation to the maximum transmittable power of one of the drive trains, in such a way that the heat engine can preferably deliver at least twice as much mechanical power like the maximum transferrable power of one of the drive trains. In this way, the heat engine can also provide the power required to drive the second drive train, without there being a risk of overloading as a result.
  • one (or more) further electrically driven drive train is provided.
  • the heat engine is designed as an internal combustion engine, in particular as a two-stroke ship engine.
  • the design as an internal combustion engine in particular as a ship's engine such as a ship's diesel engine, offers low production costs combined with high efficiency.
  • a common internal combustion engine is provided according to the invention, it has large dimensions. This makes it possible to provide a large, slow-running internal combustion engine which brings significant advantages in terms of high efficiency.
  • a design as a slow-running two-stroke ship engine is particularly useful. Slow running is typically understood to mean a speed between 60 and 140 rpm.
  • This design which is particularly suitable for combustion engines with very high performance, offers the advantage of particularly high efficiency over a wide speed range.
  • Another advantage of a two-stroke engine is the flexible use of different fuels such as LNG (Liquified Natural Gas), ammonia or methanol, so that very low-emission ship operation is possible.
  • the cargo ship expediently has a ramp, in particular a vehicle ramp, for loading and the heat engine is arranged below the ramp.
  • a ramp in particular a vehicle ramp
  • the heat engine is arranged below the ramp.
  • the first, mechanical drive train is gearless.
  • the expense associated with the gear for procurement and manufacture is saved, and on the other hand the loss of efficiency that is inevitably associated with a gear can be avoided. This increases the overall efficiency of the mechanical drive train.
  • the first, mechanical drive train is provided with a clutch.
  • the propeller of the mechanical drive train can be disengaged.
  • the clutch With the clutch, the mechanical connection and thus the power transmission between the heat engine and the propeller of the mechanical drive train can be separated. In this way, this propeller can be rendered non-driven, for example if the propeller is defective or if, for other reasons, no power output is desired from this propeller despite the heat engine being running.
  • a power split unit is provided between the output shaft of the heat engine and the first, mechanical drive train, which is designed to split the power of the heat engine to the first, mechanical drive train and the traction current generator of the second drive train.
  • the power provided by the heat engine can be divided up in a simple and expedient manner.
  • the power splitting unit drives the traction current generator at a speed that is in a fixed ratio, in particular at the same speed as the speed of the first, mechanical drive train.
  • the speed is preferably not in a ratio of 1:1, but in another fixed ratio. This means that the speed of the traction current generator can, for example, be twice as high (or even more) in order to enable the use of a traction current generator with the same performance but smaller dimensions due to the higher speed and to make better use of it.
  • the power splitting unit drives the traction current generator with an increased torque compared to the first mechanical drive train.
  • the losses that are small, but still present in the traction current generator and the electric traction motor can be compensated by correspondingly branching slightly more power to the electrically driven drive train due to the increased torque.
  • This is expediently chosen such that, taking into account the efficiency losses of the direct electrical connection, the mechanical power finally generated by the electric traction motor is as great as the drive power in the mechanical drive train.
  • the power split unit is expediently designed in such a way that the traction current generator receives a torque that is 7% higher than the mechanical drive train . It should not be ruled out that more torque can also be branched off if other units may also be supplied with electrical power from the direct electrical line. Preferably, the torque is increased in a range from 3% to 35%.
  • a tap can expediently be provided on the direct line, to which an auxiliary feed device is connected, which connects the direct line to a main electrical system of the cargo ship, which is preferably provided with its own generator, via a frequency converter.
  • a main electrical system of the cargo ship which is preferably provided with its own generator, via a frequency converter.
  • additional power can be provided from the traction generator for use in the ship's main electrical system, if desired. For example, this can be supplied in an efficient manner if the heat engine is only driven by the ship's operation is little loaded, so as to lead the operation of the heat engine in a more favorable higher load condition.
  • the auxiliary feed device is preferably dimensioned for a lower power than the electric traction motor, and/or the auxiliary feed device is dimensioned for a power of less than 20% of the power of the heat engine. Since the auxiliary power supply does not have any tasks as part of the regular traction drive, such a low power is completely sufficient for it. This reduces the effort involved in production and provision.
  • two drive trains are provided, one is expediently arranged to the left and the other to the right of the center line of the ship. This enables a symmetrical distribution of propulsive power and provides good course stability.
  • three drive trains can be provided, one of which is arranged in the center line of the ship and one further to the left and the other to the right of the center line of the ship.
  • the advantage here is that the mechanical drive is in the center line of the ship, and the two outer ones are the electric drives.
  • the main drive is designed in duplicate, each with at least two drive trains, which are preferably arranged symmetrically to the left and right of the center line of the ship. This enables the invention to also be used in cargo ships with a multi-screw propulsion concept, such as a four-screw.
  • propeller shafts are typically aligned substantially parallel to the keel line. Substantially parallel is understood here to mean that there is a deviation of no more than 10° in each spatial direction exhibit. Good price stability with high efficiency can thus be achieved.
  • the propeller shaft of the first, mechanical drive train is connected to the output shaft without deflection, preferably in an extended line of the output shaft. This avoids the efficiency losses caused by deflections.
  • the invention also extends to a main propulsion system for a cargo ship according to the independent claim.
  • a cargo ship designated in its entirety by reference number 9 has a hull 90 .
  • the longitudinal axis of the hull 90 extends from the aft end 91 (stern) of the hull 90 to the bow end 92 (bow) of the Hull 90 has a ship center line 99.
  • the cargo ship 9 has in its hull a main propulsion system which has a heat engine designed as an internal combustion engine 3 as the main propulsion source.
  • two drive trains 1, 2 are provided, which are arranged symmetrically to the left and right of the center line 99 of the ship.
  • Each of the two drive trains 1 and 2 has a propeller 12, 22 which is driven by means of a propeller shaft 11, 21 in each case.
  • a rudder 95 of a rudder system for steering the cargo ship 9 is arranged behind each of the two propellers.
  • the ship 9 has in its hull 90 in a manner known per se a cargo-carrying deck 93 which delimits a cargo space 97 below an upper deck 94 of the ship 9 . Also provided is a ramp 96 assigned to the loading space 97 and which enables vehicles to drive onto the upper deck 94 .
  • the ramp 96 is arranged eccentrically, namely on the port side.
  • the internal combustion engine 3 is also arranged in the hull 90 on the port side below the ramp 96 . In the exemplary embodiment shown, this is designed as a slow-running two-stroke ship engine. This design requires a slim but high design of the internal combustion engine 3. By arranging it below the ramp, the internal combustion engine 3 can optimally use the space that is otherwise difficult to use.
  • the power delivered by the internal combustion engine 3 is preferably routed aft directly, that is to say without an intermediate reduction gear, via an output shaft 31 which is preferably arranged essentially parallel to the center line 99 of the ship.
  • the output shaft 31 runs to the point at which the power transmitted by the output shaft 31 is divided.
  • a power branching unit 5 is provided for this purpose. A first part of the power is transmitted mechanically to the first drive train 1, and the other part of the power is routed via a direct electrical connection 4 to drive the second drive train 2. This is explained in more detail below.
  • the first drive train 1 is a mechanical drive train and includes a first propeller shaft 11 which, at its rear end, drives a main drive propeller 12 arranged in the stern area of the cargo ship 9 .
  • a clutch 15 is provided in the area of the front end of the first propeller shaft 11 . This makes it possible to interrupt the flow of power along the first propeller shaft 11 and thus render the propeller 12 powerless.
  • the first drive train 1 is arranged on the same side of the cargo ship 9 as the internal combustion engine (in the exemplary embodiment shown on the left, i.e. on the port side), preferably in such a way that the first propeller shaft 11 is arranged in an extended line of the output shaft 31 . This avoids a deflection in the mechanical power flow path and the associated loss of efficiency.
  • the second drive train 2 comprises a second propeller shaft which drives a second main drive propeller 22 arranged in the stern area of the cargo ship 9 in the same way as in the first drive train 1 .
  • the second drive train is arranged on the other side of the cargo ship 9 (shown in the exemplary embodiment on the right side, ie on the starboard side).
  • a direct electrical connection 4 is provided for transmitting the power to the second drive train 2 .
  • It includes a traction current generator 41, which generates polyphase alternating current (three-phase current in the exemplary embodiment) and via a direct electric line 42 to an electric traction motor 43 arranged on the bow of the second propeller shaft 21.
  • the traction current generator 41 is arranged at the end of the output shaft 3, namely on the power split unit 5.
  • This is designed to transmit the power generated by the internal combustion engine 3 and via the Output shaft 31 to split the power supplied to the first, mechanical drive train 1 with its propeller shaft 11 and to the traction current generator 41 to generate electrical power to drive the second, electric drive train 2.
  • the power split unit 5 and the traction current generator 41 can be structurally combined, this can be expedient be designed as a shaft generator, which is driven by the output shaft 31.
  • the traction current generator 41 is preferably designed as a synchronous generator and the direct electrical line 42 is directly connected to it, ie without a frequency converter.
  • the frequency of the alternating current transmitted in the direct electric line 42 is determined by the speed of the electric generator 41, which in turn depends on the speed of the output shaft 31 and thus the speed of the internal combustion engine 3.
  • the electric traction motor 43 is designed as a three-phase motor and this is the electrical direct line 42 directly, ie connected without a frequency converter. Due to its design as a three-phase motor, the speed of the electric traction motor 43 is therefore dependent on the frequency of the three-phase current in the direct electrical line 42.
  • the speed at which the second drive train 2 is driven is coupled with the speed of the mechanically driven one first drive train 1, without the need for special additional facilities or complex speed control systems.
  • the electric drive motor 43 is expediently designed as an asynchronous motor or, in the case of particularly high demands on speed synchronization of the second drive train 2 with the mechanically driven first drive train 1, as a synchronous motor.
  • the propeller 22 of the second drive train 2 is preferably designed as a variable-pitch propeller.
  • the power split unit 5 is designed in such a way that the output speed, i.e. the speed at which the first propeller shaft 11 of the first drive train 1 is driven, is the same as the speed at which the traction current generator 41 for supplying the second drive train 2 is driven, or at least is in a fixed relationship. This ensures speed synchronism, as described above.
  • the torque split is preferably such that the traction current generator 41 is driven with a slightly higher torque than the first propeller shaft 11, for example with a torque increased by 7%. In this way, compensation can be provided for losses occurring along the direct electrical connection 4, which are caused by (e.g. 3%) efficiency losses of the traction current generator 41 on the one hand, (e.g.
  • the power splitting unit 5 is preferably designed in such a way that the torque for driving the traction current generator 41 is 7% higher than the torque with which the first propeller shaft 11 is driven.
  • the same drive power is obtained at the output of the traction motor 43, ie at the drive of the second propeller shaft 21, as is the case in the first drive train 1, taking into account the efficiency losses of the direct electrical connection 4.
  • the two drive trains 1 and 2 are balanced in terms of power, also taking into account efficiency losses along the direct electrical connection 4, ie both provide the same power.
  • FIG. 4 An example of a corresponding functional system view is in figure 4 shown. Numerical values are also shown there by way of example, in particular for outputs and speeds.
  • the internal combustion engine 3 has an output of 6800 kW at a speed of 100 revolutions per minute, which is typical for a slow-running two-stroke marine diesel engine, at an operating point of 85% of its maximum continuous output.
  • This power is supplied via the output shaft 31 to the power splitting unit 5 in the form of a shaft generator, in which the functions of the power splitting unit 5 and the traction current generator 41 are combined.
  • the mechanical output of the power splitting unit 5 goes via the first propeller shaft 11 to the first propeller 12, specifically with a mechanical output (shown in the example) of 3026 kW.
  • the traction current generator 41 generates three-phase current with an output of 3641 kW at a frequency of 20 Hz.
  • the frequency depends on the speed of the internal combustion engine 3 and thus changes depending on changes in the speed of the internal combustion engine 3.
  • the three-phase current generated is routed via the direct electrical line 42 to the other side of the ship to the electric traction motor 43.
  • This generates a mechanical output of 3026 kW.
  • it If it is designed as a synchronous motor, it drives the propeller shaft 21 and the propeller 22 of the second drive train 2 with a mechanical speed of 100 rpm, i.e. a speed corresponding to that of the first drive train 1.
  • the propellers 12, 22 on both sides of the ship receive the same power, but they also rotate at the same speed when using synchronous machines. This ensures high stability and better maneuverability.
  • the direct electrical line 42 thanks to the direct electrical line 42, the transfer of power from one side of the ship to the other is completely unproblematic and can be done in a space-saving manner and with little effort even in difficult structural conditions.
  • FIG 4 Also shown is an optional tap 7 on the direct electrical line 42.
  • an auxiliary power supply 70 comprising a frequency converter 71 with a switch 72, which in turn is connected to a distribution bar 80 of a main electrical system 8 of the cargo ship 9.
  • the main electrical system 8 of the ship feeds the electrical consumers required for the crew, their accommodation and for the rest of the operation (apart from the main drive) of the cargo ship. These consumers are symbolized by so-called hotel loads 84, 85, 86 at different voltage levels of 690 V, 450 V or 230 V thereof driven generator 83 for generating the electrical energy.
  • maneuvering elements which serve to maneuver the ship, in particular in the lateral direction. They are not part of the main drive. These are in particular bow thrusters.
  • bow thrusters In the embodiment, two bow thrusters are provided, a bow thruster 61 of the CPP type with pitch adjustment (start-up concept not shown) and a bow thruster 62 of the FPP type with fixed propeller pitch, which, however, is controlled via a converter 63 for start-up and for varying the transverse thrust.
  • the tap 7 makes it possible to provide the power required for the main system 8 of the cargo ship 9 at least partially by means of the traction current generator 41 via the auxiliary power supply device 70 (as symbolized by the arrow on the frequency converter 71), so that the independent generator set 81 of the main electrical system 8 does not needs to be operated.
  • This not only increases the operational reliability thanks to this second power supply option for the main electrical system 8, but can also lead to a more efficient supply of the main electrical system 8 due to the high efficiency of the internal combustion engine 3 and the traction current generator 41.

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Frachtschiff mit einem Mehrpropellerantrieb als Hauptantrieb, der mindestens zwei Antriebstränge (1, 2) mit jeweils einem Propeller (12, 22) sowie je einer den Propeller mechanisch antreibenden Propellerwelle (11, 21) umfasst. Erfindungsgemäß sind die Antriebstränge (1, 2) gemeinsam von derselben Wärmekraftmaschine (3) angetrieben. Ein erster Antriebstrang (1) ist mechanisch angetrieben und mit einer Abtriebswelle (31) der Wärmekraftmaschine (3) mechanisch gekoppelt. Ein zweiter Antriebstrang (2) ist elektrisch angetrieben mittels einer elektrischen Direktverbindung (4), die einen an die Abtriebswelle (31) gekoppelten Fahrstromgenerator (41) und einen die zweite Propellerwelle (21) des zweiten Antriebstrangs (2) antreibenden Elektrofahrmotor (43) umfasst, wobei der Fahrstromgenerator (41) und der Elektrofahrmotor (43) über eine elektrische Direktleitung (42) miteinander verbunden sind. Die Direktverbindung (4) benötigt keinen Frequenzumrichter und ist daher effizient. Dank der elektrischen Leistungsübertragung zum zweiten Antriebstrang (2) genügt eine einzige Wärmekraftmaschine, ohne aufwendige und wirkungsgradmindernde Übertragungswellen zu erfordern. Das erhöht den Wirkungsgrad und erleichtert eine platzsparende Unterbringung der Komponenten.Cargo ship with a multi-propeller drive as the main drive, comprising at least two drive trains (1, 2) each with a propeller (12, 22) and a propeller shaft (11, 21) mechanically driving the propeller. According to the invention, the drive trains (1, 2) are driven jointly by the same heat engine (3). A first drive train (1) is mechanically driven and mechanically coupled to an output shaft (31) of the heat engine (3). A second drive train (2) is driven electrically by means of a direct electrical connection (4), which includes a traction current generator (41) coupled to the output shaft (31) and an electric traction motor (43) driving the second propeller shaft (21) of the second drive train (2). , wherein the traction current generator (41) and the electric traction motor (43) are connected to one another via a direct electrical line (42). The direct connection (4) does not require a frequency converter and is therefore efficient. Thanks to the electrical power transmission to the second drive train (2), a single heat engine is sufficient without requiring complex and efficiency-reducing transmission shafts. This increases efficiency and makes it easier to accommodate the components in a space-saving manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Frachtschiff mit einem Mehrpropellerantrieb als Hauptantrieb, der mindestens zwei Antriebsstränge mit jeweils einem Propeller sowie je einer den Propeller mechanisch antreibenden Propellerwelle umfasst.The invention relates to a cargo ship with a multi-propeller drive as the main drive, which comprises at least two drive trains, each with a propeller and a propeller shaft that mechanically drives the propeller.

Bei Frachtschiffen stellt die Effizienz des Antriebs des Schiffs ein besonders wichtiges Kriterium dar. Ein effizienter Antrieb zeichnet sich im Wesentlichen durch zwei bedeutende Eigenschaften aus. Zum einen erfordert er wenig Aufwand und möglichst wenig Komponenten, um eine günstige Herstellung zu ermöglichen. Zum anderen ermöglicht er einen günstigen Betrieb, was sich insbesondere durch geringen Verbrauch an Kraftstoff zeigt. Aber auch Wartungsaufwand spielt eine Rolle, und zu deren Verringerung kann eine einfache und weniger aufwändige Konstruktion erheblich beitragen.In the case of cargo ships, the efficiency of the ship's drive is a particularly important criterion. An efficient drive is essentially characterized by two important properties. On the one hand, it requires little effort and as few components as possible in order to enable inexpensive production. On the other hand, it enables economical operation, which is reflected in particular in the low fuel consumption. But maintenance costs also play a role, and a simple and less complex design can make a significant contribution to reducing them.

Generell gilt, dass mittels einer effizienten Wärmekraftmaschine, insbesondere einem effizienten Verbrennungsmotor, ein geringer Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann und damit eine effiziente Antriebskonfiguration gebildet ist. Bei der Effizienz der Antriebskonfiguration ist zu beachten, dass Verluste verschiedener Art auftreten können. So können mechanische, elektrische und/oder hydrodynamische Verluste auftreten. Mechanische Verluste entstehen beispielsweise durch Wärmeentwicklung infolge von Reibung an Lagern oder in Getrieben. Elektrische Verluste sind durch das Bauprinzip von Elektromotoren oder Generatoren bedingt, durch Wärmeentwicklung in elektrischen Leitungen oder durch Verluste bei Wechsel- oder Gleichrichtung. Die hydrodynamischen Verluste des Schiffsantriebs werden im Wesentlichen durch die Zuströmung zum Propeller, die Propellergeometrie, die Wechselwirkung des Propellers mit dem Schiff und die Leistungsdichte am Propeller bestimmt.It is generally the case that an efficient heat engine, in particular an efficient internal combustion engine, can be used to achieve low fuel consumption and thus form an efficient drive configuration. When considering the efficiency of the drive configuration, it should be noted that losses of various types can occur. Mechanical, electrical and/or hydrodynamic losses can thus occur. Mechanical losses arise, for example, from heat generation as a result of friction on bearings or in gears. Electrical losses are caused by the construction principle of electric motors or generators, by heat generation in electrical lines or by losses in AC or rectification. The hydrodynamic losses of the ship's propulsion system are essentially determined by the inflow to the propeller, the propeller geometry, the interaction of the propeller with the ship and the power density at the propeller.

Als günstig für einen möglichst effizienten hydrodynamischen Antrieb hat sich erwiesen, eine möglichst große Antriebsfläche (bestimmt durch den Propellerdurchmesser) vorzusehen oder möglichst viele Propeller vorzusehen, um so eine größere Antriebsfläche zu erreichen. Die Steigerung des Propellerdurchmessers ist jedoch hinsichtlich der maximalen Größe einerseits beschränkt durch praktische Gegebenheiten, wie den benötigten Tiefgang oder die dafür erforderliche Rumpfform. Daher haben Schiffe mit einem Zweischraubenantrieb (Zweischrauber) häufig eine höhere hydrodynamische Effizienz als Schiffe mit nur einer Antriebsschraube (Einschrauber). Allerdings erfordern Antriebe mit mehreren Propellern ein komplexeres und unter Umständen mit größeren mechanischen Verlusten behaftetes Antriebskonzept. Insbesondere sind bei Antriebskonzepten mit zwei Propellern entweder mindestens zwei Antriebsmotoren erforderlich, die dann entsprechend kleiner ausfallen, oder aber eine aufwendige Getriebekonstruktion, die mehr Herstellungsaufwand erfordern und den Wirkungsgrad verringern kann. Mehrere kleinere Antriebsmotoren haben jedoch den Nachteil, dass sie in der Regel einen höheren spezifischen Kraftstoffverbrauch bedingen. Weiterhin erfordert die typischerweise höhere Nenndrehzahl von kleineren Verbrennungsmotoren meist ein Untersetzungsgetriebe zwischen Motoren und Propeller, welches wiederum mechanische Verluste mit sich bringt, oder aber eine höhere Propellerdrehzahl, die wiederum zu entsprechend größeren hydrodynamischen Verlusten führt. Komplexität und Herstellungsaufwand bei den Antrieben mit zwei oder mehr Schrauben sind daher häufig nicht voll befriedigend.It has proven to be favorable for a hydrodynamic drive that is as efficient as possible to provide the largest possible drive area (determined by the propeller diameter) or to provide as many propellers as possible in order to achieve a larger drive area. However, the increase in the propeller diameter is limited in terms of the maximum size on the one hand by practical circumstances, such as the required draft or the hull shape required for this. Therefore, ships with a two-screw propulsion (two-screw) often have a higher hydrodynamic efficiency than ships with only one propulsion (single-screw). However, drives with multiple propellers require a more complex drive concept that may be associated with greater mechanical losses. In particular, in the case of drive concepts with two propellers, either at least two drive motors are required, which then turn out to be correspondingly smaller, or else a complex transmission design, which requires more manufacturing effort and can reduce efficiency. However, several smaller drive engines have the disadvantage that they usually require a higher specific fuel consumption. Furthermore, the typically higher rated speed of smaller internal combustion engines usually requires a reduction gear between the engine and propeller, which in turn entails mechanical losses, or a higher propeller speed, which in turn leads to correspondingly greater hydrodynamic losses. Complexity and manufacturing costs for drives with two or more screws are therefore often not fully satisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Frachtschiff mit einem verbesserten Hauptantrieb bereitzustellen, der günstiger in der Herstellung und effizienter im Betrieb ist.The object of the invention is to provide a cargo ship with an improved main drive which is cheaper to manufacture and more efficient to operate.

Die erfindungsgemäße Lösung liegt in einem Frachtschiff sowie eine Hauptantriebsanlage für ein Frachtschiff mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The solution according to the invention lies in a cargo ship and a main propulsion system for a cargo ship with the features of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Bei einem Frachtschiff umfassend einen Rumpf, durch den sich eine Schiffmittellinie vom Heck bis zum Bug erstreckt, mit einem Laderaum sowie einem Mehrpropellerantrieb als Hauptantrieb, der mindestens zwei Antriebsstränge mit jeweils einem Propeller sowie je einer den Propeller mechanisch antreibenden Propellerwelle, und eine Wärmekraftmaschine mit einer Abtriebswelle zum Antrieb der Antriebsstränge aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebsstränge gemeinsam von derselben einen Wärmekraftmaschine angetrieben sind, wobei ein erster Antriebsstrang mechanisch angetrieben ist und mit der Abtriebswelle der Wärmekraftmaschine mechanisch gekoppelt ist, und wobei ein zweiter Antriebstrang elektrisch angetrieben ist mittels einer elektrischen Direktverbindung umfassend einen an die Abtriebswelle gekoppelten Fahrstromgenerator und einen die zweite Propellerwelle des zweiten Antriebstrangs antreibenden Elektrofahrmotor, wobei der Fahrstromgenerator und der Elektrofahrmotor über eine elektrische Direktleitung miteinander verbunden sind.In a cargo ship comprising a hull through which a center line of the ship extends from the stern to the bow, with a hold and a multi-propeller drive as the main drive, which has at least two drive trains, each with a propeller and a propeller shaft mechanically driving the propeller, and a heat engine with a output shaft for driving the drive trains, the invention provides that the drive trains are jointly driven by the same one heat engine, with a first drive train being driven mechanically and mechanically coupled to the output shaft of the heat engine, and with a second drive train being driven electrically by means of an electric Direct connection comprising a traction current generator coupled to the output shaft and an electric traction motor driving the second propeller shaft of the second drive train, the traction current generator and the electric traction motor being connected to one another via a direct electric line.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, für die beiden Antriebsstränge des Hauptantriebs eine gemeinsame Wärmekraftmaschine vorzusehen. Dies ermöglicht die Verwendung eines größeren und damit effizienteren Verbrennungsmotors als Wärmekraftmaschine. Als Besonderheit treibt die Wärmekraftmaschine jedoch nur einen der beiden Antriebsstränge direkt mechanisch an, während der andere der beiden Antriebsstränge nicht mechanisch sondern elektrisch angetrieben ist. Zur Leistungsübertragung ist hierbei eine elektrische Direktverbindung vorgesehen, die einen von der Wärmekraftmaschine angetriebenen Fahrgenerator zur Erzeugung elektrischer Leistung, eine elektrische Direktleitung zu einem Elektrofahrmotor zur Übertragung der so erzeugten elektrischen Leistung an den Elektrofahrmotor umfasst, und schließlich den Elektrofahrmotor, der die Antriebswelle und damit den Propeller des zweiten Antriebstrangs antreibt. Es kann so eine einzige Wärmekraftmaschine genutzt werden, und es werden keine komplizierten und aufwendig zu verlegenden sowie den Wirkungsgrad mindernden Übertragungswellen benötigt, um die mechanische Leistung von der Wärmekraftmaschine zu dem zweiten Antriebstrang zu transferieren. Mittels der erfindungsgemäßen elektrischen Direktleitung ist dies deutlich vereinfacht. Dies gilt insbesondere bei solchen Frachtschiffen, die aufgrund ihrer Eigenart baulich beschränkte Verhältnisse zur Aufnahme der Wärmekraftmaschine haben, wie beispielsweise bei Frachtschiffen mit Auffahrrampen für Fahrzeuge (insbesondere Fähren), die typischerweise viel Raum auf mindestens einer Schiffsseite beanspruchen.The invention is based on the idea of providing a common heat engine for the two drive trains of the main drive. This enables the use of a larger and therefore more efficient internal combustion engine as a heat engine. As a special feature, however, the heat engine drives only one of the two drive trains directly mechanically on, while the other of the two drive trains is not driven mechanically but electrically. A direct electrical connection is provided for power transmission, which includes a traction generator driven by the heat engine for generating electrical power, a direct electrical line to an electric traction motor for transmitting the electrical power generated in this way to the electric traction motor, and finally the electric traction motor, which connects the drive shaft and thus the Propeller of the second drive train drives. A single heat engine can thus be used, and no transmission shafts, which are complicated and expensive to lay and reduce efficiency, are required in order to transfer the mechanical power from the heat engine to the second drive train. This is significantly simplified by means of the direct electrical line according to the invention. This applies in particular to those cargo ships that, due to their nature, have structurally limited conditions for accommodating the heat engine, such as cargo ships with ramps for vehicles (especially ferries), which typically take up a lot of space on at least one side of the ship.

Die erfindungsgemäße Lösung erreicht eine Reihe von Vorteilen. Zum einen ermöglicht sie es, durch die Verwendung einer einzigen gemeinsam genutzten Wärmekraftmaschine eine größere Wärmekraftmaschine statt zweier kleinerer zu verwenden, und damit die inhärenten Wirkungsgradvorteile der größeren Wärmekraftmaschine zu nutzen. Ferner hat die Erfindung erkannt, dass bei der Verwendung von zwei kleineren Wärmekraftmaschinen wegen deren Kleinheit typischerweise schneller laufende Motoren erforderlich werden, die wiederum ein Untersetzungsgetriebe für die Propellerwelle erfordern. Der dadurch erforderliche zusätzliche Aufwand und die damit einhergehenden Wirkungsgradverluste können durch die Verwendung einer größeren und damit langsamer laufenden Wärmekraftmaschine vermieden bzw. verringert werden. Drittens ermöglicht die Verwendung eines gemeinsamen Motors mit zwei Propellern den Vorteil, verglichen mit einem herkömmlichen Konzept, bei dem der einzige Motor auf lediglich einen großen Propeller wirkt, kleinere Propeller vorzusehen und somit die benötigte Propulsionsfläche bei verringertem Tiefgang zu erreichen. Viertens werden durch die Direktleitung zwischen dem Fahrstromgenerator und dem Elektrofahrmotor Umwandlungsverluste, wie sie bei einer herkömmlichen Führung der elektrischen Leistung über Frequenzumrichter unvermeidlich auftreten würden, vermieden. Somit werden sowohl hydrodynamisch wie auch mechanisch und motorseitig maximale Wirkungsgrade erreicht.The solution according to the invention achieves a number of advantages. First, it allows one larger heat engine to be used instead of two smaller ones through the use of a single shared heat engine, thereby realizing the inherent efficiency advantages of the larger heat engine. Furthermore, the invention has recognized that when using two smaller thermal engines, because of their small size, typically faster-running motors are required, which in turn require a reduction gear for the propeller shaft. The additional effort required as a result and the associated efficiency losses can be reduced by using a larger and thus slower running heat engine can be avoided or reduced. Thirdly, the use of a common engine with two propellers allows the advantage of having smaller propellers compared to a conventional concept where the single engine acts on only one large propeller and thus achieve the required propulsion area at a reduced draft. Fourth, the direct line between the traction current generator and the electric traction motor avoids conversion losses that would inevitably occur with conventional routing of the electrical power via frequency converters. In this way, maximum efficiency is achieved both hydrodynamically and mechanically and on the engine side.

Der erste Antriebstrang und der zweite Antriebstrang sind dazu ausgebildet, dass sie im Wesentlichen den gleichen Leistungsbeitrag, also etwa die Hälfte der Vortriebsleistung des Schiffs jeweils aufbringen. Damit ergibt sich eine günstige Verteilung der Antriebsleistung und es besteht damit auch eine vorteilhafte Links/Rechts-Symmetrie der Antriebsleistung, was ein unerwünschtes Gieren vermeidet und einer verbesserten Stabilität zugutekommt, und außerdem sorgt dies (da keine konstante asymmetrische Ruderlage bzw. Vorhalten) für einen effizienteren Vortrieb.The first drive train and the second drive train are designed in such a way that they each apply essentially the same power contribution, ie approximately half of the propulsive power of the ship. This results in a favorable distribution of the propulsion power and there is also an advantageous left/right symmetry of the propulsion power, which avoids unwanted yaw and benefits from improved stability, and this also ensures (since there is no constant asymmetric rudder position or lead) a more efficient propulsion.

Nachfolgend seien einige verwendete Begriffe erläutert:
Unter einem Frachtschiff wird ein zum kommerziellen Seetransport konstruiertes Überwasserschiff verstanden. Der Begriff umfasst insbesondere Frachtschiffe im engeren Sinn, insbesondere Stückgutfrachter, Massengutfrachter und Containerschiffe, sowie auch Fähren. Der Begriff umfasst nicht Militärschiffe, insbesondere Kriegsschiffe, sowie Unterseeboote.
Some of the terms used are explained below:
A cargo ship is understood to mean a surface ship designed for commercial sea transport. The term includes in particular cargo ships in the narrower sense, in particular general cargo carriers, bulk carriers and container ships, as well as ferries. The term does not include military ships, especially warships, and submarines.

Unter dem Hauptantrieb des Schiffs wird ein Antrieb verstanden, der den im Wesentlichen in Richtung der Schiffmittellinie wirkenden Propulsor bildet. Der Propulsor bzw. ihm zugeordnete Propeller ist hierbei typischerweise aus Effizienzgründen nicht schwenkbar.The main drive of the ship is understood to mean a drive that forms the propulsor that acts essentially in the direction of the center line of the ship. For reasons of efficiency, the propulsor or propeller assigned to it is typically not pivotable.

Unter "links" bzw. "rechts" werden Richtungen verstanden, die bezogen sind auf eine Schiffmittellinie, die sich ausgehend vom Heck des Schiffs in Richtung zum Bug des Schiffs erstreckt. Diese Richtung ist gleichzeitig auch die vorgesehene Fahrtrichtung des Schiffs. Die Begriffe "links" bzw. "rechts" fallen folglich mit den seemännischen Begriffen "Backbord" bzw. "Steuerbord" zusammen."Left" and "right" are understood to mean directions that are related to a ship's center line, which extends from the stern of the ship towards the bow of the ship. This direction is also the ship's intended direction of travel. The terms "left" and "right" therefore coincide with the nautical terms "port" and "starboard".

Unter der maximal von einem Antriebstrang übertragbaren Leistung wird diejenige Leistung verstanden, zu deren Übertragung die Antriebswelle und ihr Propeller maximal ausgelegt sind. Dies ist fachsprachlich bezeichnet als "Maximum Continous Power" oder "maximale Dauerleistung" des Propellers/Welle.The maximum power that can be transmitted by a drive train is understood to mean that power for which the drive shaft and its propeller are designed to transmit the maximum. This is technically known as the "Maximum Continuous Power" of the propeller/shaft.

Der Begriff Wechselstrom umfasst einphasigen Wechselstrom und mehrphasigen Wechselstrom, insbesondere dreiphasigen Wechselstrom ("Drehstrom"). Drehstrom ist eine fachübliche Bezeichnung für Dreiphasenwechselstrom.The term alternating current includes single-phase alternating current and multi-phase alternating current, in particular three-phase alternating current ("three-phase current"). Three-phase current is a technical term for three-phase alternating current.

Vorzugsweise ist die elektrische Direktleitung ausgeführt als reine Kabel- und/oder Leitungsverbindung und ist insbesondere umrichterlos, d. h. sie umfasst keinen Frequenzumrichter. Es wird somit für die Direktleitung lediglich eine Kabelverbindung benötigt. Dies ist äußerst günstig in der Herstellung und vermeidet nicht nur den für einen Frequenzumrichter erforderlichen Aufwand, der bei den hier in Rede stehenden Leistungen von häufig mehreren Megawatt beträchtlich wäre, sondern vermeidet auch die mit einem Frequenzumrichter im Betrieb auftretenden Stromwechselverluste. Außerdem wird auf diese Weise das Ausfallrisiko vermindert, welches ein Frequenzumrichter aufgrund seiner hochbelasteten Halbleiterschalter mit sich bringen könnte. Es wird so eine Steigerung der Zuverlässigkeit wie auch eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads bei gleichzeitiger Kostenersparnis erreicht.The direct electrical line is preferably designed purely as a cable and/or line connection and in particular has no converter, ie it does not include a frequency converter. Only one cable connection is therefore required for the direct line. This is extremely cheap to manufacture and not only avoids the expense required for a frequency converter, which would be considerable given the powers in question here of often several megawatts, but also avoids them also the current exchange losses occurring with a frequency converter during operation. In addition, the risk of failure is reduced in this way, which a frequency converter could bring with it due to its highly loaded semiconductor switches. An increase in reliability as well as a further improvement in efficiency with simultaneous cost savings is thus achieved.

Es ist zweckmäßig, wenn die elektrische Direktverbindung eine Wechselstromverbindung ist. Damit wird eine Gleichrichtung vermieden und es können die mit der Gleichrichtung (am Fahrstromgenerator) bzw. Kommutierung (am Elektrofahrmotor) verbundenen Verluste vermieden werden. Weiter ermöglicht es die Ausführung als Wechselstromverbindung, dass die Frequenz des Wechselstroms abhängt von der Drehzahl, mit der der Fahrstromgenerator angetrieben ist. Somit steht die Frequenz in der Wechselstromverbindung in einem festen Verhältnis zu der mechanischen Antriebsdrehzahl, wodurch (bei Verwendung eines Synchrongenerators und eines Synchronmotors) ein drehzahlsynchroner Betrieb des Elektrofahrmotors erheblich erleichtert ist. Damit kann auf besonders effiziente und zweckmäßige Weise die erforderliche elektrische Leistung übertragen werden.It is convenient if the direct electrical connection is an AC connection. This avoids rectification and the losses associated with rectification (on the traction current generator) or commutation (on the electric traction motor) can be avoided. Furthermore, the design as an AC connection makes it possible for the frequency of the alternating current to depend on the speed at which the traction current generator is driven. Thus, the frequency in the AC connection is in a fixed ratio to the mechanical drive speed, which (when using a synchronous generator and a synchronous motor) speed-synchronous operation of the electric traction motor is significantly easier. The required electrical power can thus be transmitted in a particularly efficient and expedient manner.

Der Fahrstromgenerator kann als ein Wellengenerator ausgeführt sein. Dies bedeutet, dass er von der Abtriebswelle der Wärmekraftmaschine unmittelbar angetrieben ist mittels eines mechanischen Leistungsabgriffs an der Abtriebswelle.The traction current generator can be designed as a shaft generator. This means that it is driven directly by the output shaft of the heat engine by means of a mechanical power tap on the output shaft.

Vorzugsweise ist der Fahrstromgenerator als Synchronmaschine ausgeführt. Dies bietet zum einen einen hohen Wirkungsgrad. Zum anderen bietet dies den Vorteil, dass der erzeugte Wechselstrom eine solche Frequenz aufweist, die streng mit der Drehzahl des mechanischen Antriebs korreliert. Die Frequenz des Wechselstroms in der elektrischen Direktverbindung ist damit ein Maß für die Drehzahl des mechanischen Antriebs. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn der Elektrofahrmotor ebenfalls als Synchronmaschine ausgebildet ist. Dies bietet neben dem hohen Wirkungsgrad den Vorteil, dass somit auch die Drehzahl der von dem Elektrofahrmotor angetriebenen Antriebswelle und damit des Propellers streng korreliert mit der Frequenz des Wechselstroms in der elektrischen Direktverbindung. Dies bedeutet im Ergebnis, dass die Drehzahl des elektrischen Antriebstrangs mit seinem Propeller der Drehzahl des mechanischen Antriebstrangs mit dessen Propeller entspricht. Damit kann ohne Zusatzaufwand eine drehzahlmäßige Synchronisierung der beiden Antriebsstränge erreicht werden. Es ergibt sich somit intrinsisch ein richtungs- und drehzahlfolgender Betrieb des elektrisch betriebenen zweiten Antriebstrangs, und zwar ohne dass dafür gesonderte Regelungs- und Synchronisiereinrichtungen erforderlich wären. In Bezug auf Stabilität und Betriebssicherheit bietet dies erhebliche Vorteile, und das ohne zusätzlichen Aufwand.The traction current generator is preferably designed as a synchronous machine. On the one hand, this offers a high level of efficiency. On the other hand, this offers the advantage that the alternating current generated has a frequency that strictly correlates with the speed of the mechanical drive. the frequency of the alternating current in the direct electrical connection is therefore a measure of the speed of the mechanical drive. It is particularly expedient here if the electric traction motor is also designed as a synchronous machine. In addition to the high level of efficiency, this offers the advantage that the speed of the drive shaft driven by the electric traction motor and thus of the propeller is also strictly correlated with the frequency of the alternating current in the direct electrical connection. As a result, this means that the speed of the electric drive train with its propeller corresponds to the speed of the mechanical drive train with its propeller. In this way, speed synchronization of the two drive trains can be achieved without additional effort. This results in an intrinsic direction and speed-following operation of the electrically operated second drive train, without the need for separate control and synchronization devices. In terms of stability and operational safety, this offers considerable advantages without any additional effort.

Bei Verwendung eines (baulich weniger komplexen) Asynchrongenerators und -motors ergibt sich aus den Charakteristika der elektrischen Maschinen eine geringere Drehzahl für den zweiten Antriebsstrang. Dies kann z.B. durch Verwendung von Verstellpropellern mit unterschiedlichen Propellersteigungen kompensiert werden. Insbesondere wird hierbei der als Verstellpropeller ausgeführte Propeller des zweiten Antriebsstrangs von einer entsprechenden Regelung auf eine andere Steigung geregelt als die Steigung des Propellers des mechanischen Antriebstrangs. Damit kann der Wirkungsgrad verbessert werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Propeller des zweiten Antriebsstrangs bezüglich seines Aufbaus auf eine größere Steigung ausgelegt ist. Dies hat Vorzüge in Bezug auf eine geringere Komplexität. Je nach Auslegung sind die hierdurch bedingten Wirkungsgradverluste als gering einzustufen.When using a (structurally less complex) asynchronous generator and motor, the characteristics of the electrical machines result in a lower speed for the second drive train. This can be compensated for, for example, by using controllable pitch propellers with different pitches. In particular, the propeller of the second drive train, which is designed as a variable-pitch propeller, is regulated by a corresponding control system to a different pitch than the pitch of the propeller of the mechanical drive train. The efficiency can thus be improved. However, it can also be provided that the design of the propeller of the second drive train is designed for a greater pitch. This has merits in terms of a lower complexity. Depending on the design, the resulting efficiency losses can be classified as low.

Gemäß einem weiteren besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung, der ggf. unabhängigen Schutz verdient, ist vorzugsweise die Wärmekraftmaschine planvoll überdimensioniert in Bezug auf die maximal übertragbare Leistung jeweils eines der Antriebsstränge, und zwar derart, dass die Wärmekraftmaschine vorzugsweise mindestens doppelt so viel mechanische Leistung abgeben kann wie die maximal übertragbare Leistung jeweils eines der Antriebsstränge. Damit kann die Wärmekraftmaschine auch die für den Antrieb des zweiten Antriebstrangs erforderliche Leistung bereitstellen, ohne dass es deshalb zu einer Gefahr von Überlastung kommt.According to a further particularly advantageous aspect of the invention, which may deserve independent protection, the heat engine is preferably systematically oversized in relation to the maximum transmittable power of one of the drive trains, in such a way that the heat engine can preferably deliver at least twice as much mechanical power like the maximum transferrable power of one of the drive trains. In this way, the heat engine can also provide the power required to drive the second drive train, without there being a risk of overloading as a result.

Es kann vorgesehen sein, dass außer dem zweiten Antriebstrang noch ein (oder mehrere) weiterer elektrisch angetriebener Antriebstrang vorgesehen ist. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Wärmekraftmaschine (n+1)-fach überdimensioniert ist, wobei "n" die Anzahl der elektrisch angetriebenen Antriebsstränge bezeichnet. Sind also außer dem mechanisch angetriebenen Antriebstrang noch zwei elektrisch angetriebene Antriebstränge vorgesehen (n=2), ist die Wärmekraftmaschine zweckmäßigerweise dreimal so groß dimensioniert wie für den Antrieb des einen mechanisch angetriebenen Antriebstrangs an sich erforderlich.It can be provided that, in addition to the second drive train, one (or more) further electrically driven drive train is provided. To this end, it is expedient if the heat engine is (n+1) times oversized, with "n" denoting the number of electrically driven drive trains. If, in addition to the mechanically driven drive train, there are also two electrically driven drive trains (n=2), the heat engine is expediently dimensioned three times as large as is required for driving one mechanically driven drive train.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Wärmekraftmaschine als ein Verbrennungsmotor ausgeführt ist, insbesondere als ein Zweitakt-Schiffsmotor. Die Ausführung als Verbrennungsmotor, insbesondere als Schiffsmotor wie ein Schiffsdiesel, bietet günstige Herstellungskosten kombiniert mit hohem Wirkungsgrad. Indem erfindungsgemäß ein gemeinsamer Verbrennungsmotor vorgesehen ist, ist dieser groß dimensioniert. Dies ermöglicht es, einen großen langsam laufenden Verbrennungsmotor vorzusehen, was erhebliche Vorteile in Bezug auf einen hohen Wirkungsgrad mit sich bringt. Besonders zweckmäßig ist eine Ausführung als langsam laufender Zweitakt-Schiffsmotor. Unter langsam laufend wird typischerweise eine Drehzahl zwischen 60 und 140 rpm verstanden. Diese Bauart, die sich besonders für Verbrennungsmotoren mit sehr hoher Leistung eignet, bietet den Vorteil eines besonders hohen Wirkungsgrads über einen breiten Drehzahlbereich. Ein weiterer Vorteil eines Zweitaktmotors ist die flexible Verwendung unterschiedlicher Brennstoffe wie LNG (Liquified Natural Gas), Ammoniak oder Methanol, sodass ein sehr emissionsarmer Schiffsbetrieb möglich wird.It is advantageously provided that the heat engine is designed as an internal combustion engine, in particular as a two-stroke ship engine. The design as an internal combustion engine, in particular as a ship's engine such as a ship's diesel engine, offers low production costs combined with high efficiency. Because a common internal combustion engine is provided according to the invention, it has large dimensions. This makes it possible to provide a large, slow-running internal combustion engine which brings significant advantages in terms of high efficiency. A design as a slow-running two-stroke ship engine is particularly useful. Slow running is typically understood to mean a speed between 60 and 140 rpm. This design, which is particularly suitable for combustion engines with very high performance, offers the advantage of particularly high efficiency over a wide speed range. Another advantage of a two-stroke engine is the flexible use of different fuels such as LNG (Liquified Natural Gas), ammonia or methanol, so that very low-emission ship operation is possible.

Zweckmäßigerweise weist das Frachtschiff eine Rampe, insbesondere eine Fahrzeugrampe, zur Beladung auf und die Wärmekraftmaschine ist unterhalb der Rampe angeordnet. Dies ermöglicht ein besonders raumsparendes Konzept, da so der ansonsten schwer nutzbare Raum unterhalb der Rampe optimal genutzt werden kann. Insbesondere bei Verwendung eines baulich bedingt höheren Zweitaktmotors kann der Raum unterhalb der Rampe durch diesen optimal genutzt werden. Zudem liegt dieser Raum häufig achtern, was kürzere Antriebswellen zu den Propellern ermöglicht.The cargo ship expediently has a ramp, in particular a vehicle ramp, for loading and the heat engine is arranged below the ramp. This enables a particularly space-saving concept, since the otherwise difficult-to-use space below the ramp can be optimally used. Especially when using a structurally higher two-stroke engine, the space below the ramp can be used optimally. In addition, this space is often located aft, which allows shorter drive shafts to the propellers.

Mit Vorteil ist der erste, mechanische Antriebstrang getriebelos ausgeführt. Indem kein Getriebe für den mechanischen Antriebstrang vorgesehen ist, wird zum einen der mit dem Getriebe verbundene Aufwand für die Beschaffung und Herstellung gespart, zum anderen kann der mit einem Getriebe unvermeidlich einhergehende Verlust an Wirkungsgrad vermieden werden. Damit steigert sich insgesamt der Wirkungsgrad des mechanischen Antriebstrangs.Advantageously, the first, mechanical drive train is gearless. By not providing a gear for the mechanical drive train, on the one hand the expense associated with the gear for procurement and manufacture is saved, and on the other hand the loss of efficiency that is inevitably associated with a gear can be avoided. This increases the overall efficiency of the mechanical drive train.

Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass der erste, mechanische Antriebstrang mit einer Kupplung versehen ist. Damit kann erreicht werden, dass der Propeller des mechanischen Antriebstrangs auskuppelbar ist. Mit der Kupplung kann die mechanische Verbindung und damit die Leistungsübertragung zwischen Wärmekraftmaschine und dem Propeller des mechanischen Antriebstrangs getrennt werden. Auf diese Weise kann dieser Propeller antriebslos gemacht werden, beispielsweise bei einem Defekt des Propellers oder wenn aus anderen Gründen trotz laufender Wärmekraftmaschine keine Leistungsabgabe von diesem Propeller gewünscht ist.It is preferably further provided that the first, mechanical drive train is provided with a clutch. With that can be achieved that the propeller of the mechanical drive train can be disengaged. With the clutch, the mechanical connection and thus the power transmission between the heat engine and the propeller of the mechanical drive train can be separated. In this way, this propeller can be rendered non-driven, for example if the propeller is defective or if, for other reasons, no power output is desired from this propeller despite the heat engine being running.

Mit Vorteil ist zwischen der Abtriebswelle der Wärmekraftmaschine und dem ersten, mechanischen Antriebstrang eine Leistungsverzweigungseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Leistung der Wärmekraftmaschine aufzuteilen auf den ersten, mechanischen Antriebstrang sowie den Fahrstromgenerator des zweiten Antriebstrangs. Mit der Leistungsverzweigung kann so auf einfache wie zweckmäßige Weise die Aufteilung der von der Wärmekraftmaschine bereitgestellten Leistung bewirkt sein. Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass die Leistungsverzweigungseinheit den Fahrstromgenerator mit einer in einem festen Verhältnis stehenden Drehzahl, insbesondere mit derselben Drehzahl, antreibt wie die Drehzahl des ersten, mechanischen Antriebstrangs. Damit besteht ein drehzahlmäßiger Zusammenhang zwischen der Drehzahl des mechanischen Antriebstrangs und derjenigen des Fahrstromgenerators. Das kann bedeuten, dass es dieselbe Drehzahl ist. Bevorzugt steht die Drehzahl aber nicht in einem Verhältnis von 1:1, sondern in einem anderen festen Verhältnis. Damit kann die Drehzahl des Fahrstromgenerators beispielsweise doppelt so hoch (oder auch mehr) gewählt werden, um so aufgrund der höheren Drehzahl die Verwendung eines leistungsgleichen, in seinen Abmessungen aber kleineren Fahrstromgenerators zu ermöglichen und diesen besser auszunutzen.Advantageously, a power split unit is provided between the output shaft of the heat engine and the first, mechanical drive train, which is designed to split the power of the heat engine to the first, mechanical drive train and the traction current generator of the second drive train. With the power branching, the power provided by the heat engine can be divided up in a simple and expedient manner. It is preferably provided for this purpose that the power splitting unit drives the traction current generator at a speed that is in a fixed ratio, in particular at the same speed as the speed of the first, mechanical drive train. There is thus a speed-related relationship between the speed of the mechanical drive train and that of the traction current generator. That may mean it's the same RPM. However, the speed is preferably not in a ratio of 1:1, but in another fixed ratio. This means that the speed of the traction current generator can, for example, be twice as high (or even more) in order to enable the use of a traction current generator with the same performance but smaller dimensions due to the higher speed and to make better use of it.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Leistungsverzweigungseinheit den Fahrstromgenerator mit einem erhöhten Drehmoment verglichen mit dem ersten mechanischen Antriebstrang antreibt. Auf diese Weise können die zwar geringen, aber dennoch vorhandenen Verluste in dem Fahrstromgenerator sowie dem Elektrofahrmotor kompensiert werden, indem entsprechend durch das erhöhte Drehmoment geringfügig mehr Leistung verzweigt wird zu dem elektrisch angetriebenen Antriebstrang. Zweckmäßigerweise ist dies so gewählt, dass unter Berücksichtigung der Wirkungsgradverluste der elektrischen Direktverbindung die schließlich vom Elektrofahrmotor erzeugte mechanische Leistung so groß ist, wie die Antriebsleistung im mechanischen Antriebstrang. Betragen die Wirkungsgradverluste beispielsweise 7%, wovon drei Prozent auf den Fahrstromgenerator, ein Prozent auf Stromwärmeverluste der elektrischen Leitung sowie drei Prozent den Elektrofahrmotor anfallen, so ist zweckmäßigerweise die Leistungsverzweigungseinheit so ausgebildet, dass der Fahrstromgenerator ein um 7% höheres Drehmoment erhält als der mechanische Antriebstrang. Es soll nicht ausgeschlossen sein, dass auch mehr Drehmoment abgezweigt werden kann, wenn von der elektrischen Direktleitung ggf. noch andere Einheiten mit elektrischer Leistung versorgt sind. Vorzugsweise ist das Drehmoment erhöht in einem Bereich von 3% bis 35%.It is particularly expedient if the power splitting unit drives the traction current generator with an increased torque compared to the first mechanical drive train. In this way, the losses that are small, but still present in the traction current generator and the electric traction motor, can be compensated by correspondingly branching slightly more power to the electrically driven drive train due to the increased torque. This is expediently chosen such that, taking into account the efficiency losses of the direct electrical connection, the mechanical power finally generated by the electric traction motor is as great as the drive power in the mechanical drive train. If the efficiency losses are 7%, for example, of which three percent are due to the traction current generator, one percent to current heat losses in the electrical line and three percent to the electric traction motor, the power split unit is expediently designed in such a way that the traction current generator receives a torque that is 7% higher than the mechanical drive train . It should not be ruled out that more torque can also be branched off if other units may also be supplied with electrical power from the direct electrical line. Preferably, the torque is increased in a range from 3% to 35%.

Zweckmäßigerweise kann an der Direktleitung eine Anzapfung vorgesehen sein, an die eine Hilfsspeiseeinrichtung angeschlossen ist, welche die Direktleitung mit einem elektrischen Hauptsystem des Frachtschiffs, das vorzugsweise mit einem eigenen Generator versehen ist, über einen Frequenzumrichter verbindet. Auf diese Weise kann gewünschtenfalls zusätzliche Leistung von dem Fahrstromgenerator bereitgestellt werden zur Nutzung im elektrischen Hauptsystem des Schiffs. So kann dieses beispielsweise auf effiziente Weise versorgt werden, wenn die Wärmekraftmaschine durch den Fahrbetrieb des Schiffes nur wenig belastet ist, um so den Betrieb der Wärmekraftmaschine in einen günstigeren höheren Belastungszustand zu führen.A tap can expediently be provided on the direct line, to which an auxiliary feed device is connected, which connects the direct line to a main electrical system of the cargo ship, which is preferably provided with its own generator, via a frequency converter. In this way, additional power can be provided from the traction generator for use in the ship's main electrical system, if desired. For example, this can be supplied in an efficient manner if the heat engine is only driven by the ship's operation is little loaded, so as to lead the operation of the heat engine in a more favorable higher load condition.

Die Hilfsspeiseeinrichtung ist vorzugsweise für eine kleinere Leistung dimensioniert als der Elektrofahrmotor, und/oder die Hilfsspeiseeinrichtung ist dimensioniert auf eine Leistung weniger als 20% der Leistung der Wärmekraftmaschine. Da der Hilfsspeiseeinrichtung keine Aufgaben im Rahmen des regulären Fahrantriebs zukommen, genügt eine solche geringe Leistung für sie vollkommen. Das verringert den Aufwand für die Herstellung und Bereitstellung.The auxiliary feed device is preferably dimensioned for a lower power than the electric traction motor, and/or the auxiliary feed device is dimensioned for a power of less than 20% of the power of the heat engine. Since the auxiliary power supply does not have any tasks as part of the regular traction drive, such a low power is completely sufficient for it. This reduces the effort involved in production and provision.

Sind zwei Antriebstränge vorgesehen, so ist zweckmäßigerweise einer links und der andere rechts der Schiffmittellinie angeordnet. Dies ermöglicht eine symmetrische Verteilung der Vortriebskraft und gibt eine gute Kursstabilität. Ferner können drei Antriebsstränge vorgesehen sein, von denen einer in der Schiffmittellinie und jeweils ein weiterer links und der andere rechts der Schiffmittellinie angeordnet sind. Mit Vorteil ist hierbei in der Schiffmittellinie der mechanische Antrieb, und die beiden äußeren sind die elektrischen Antriebe. Bei einer Variante der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass der Hauptantrieb doppelt ausgeführt ist mit jeweils mindestens zwei Antriebssträngen, die vorzugsweise symmetrisch links und rechts der Schiffmittellinie angeordnet sind. Dies ermöglicht die Anwendung der Erfindung auch bei Frachtschiffen mit einem Vielschrauben-Antriebskonzept, wie einem Vierschrauber.If two drive trains are provided, one is expediently arranged to the left and the other to the right of the center line of the ship. This enables a symmetrical distribution of propulsive power and provides good course stability. Furthermore, three drive trains can be provided, one of which is arranged in the center line of the ship and one further to the left and the other to the right of the center line of the ship. The advantage here is that the mechanical drive is in the center line of the ship, and the two outer ones are the electric drives. In a variant of the invention, however, it can also be provided that the main drive is designed in duplicate, each with at least two drive trains, which are preferably arranged symmetrically to the left and right of the center line of the ship. This enables the invention to also be used in cargo ships with a multi-screw propulsion concept, such as a four-screw.

Es sei angemerkt, dass die Propellerwellen typischerweise im Wesentlichen parallel zur Kiellinie ausgerichtet sind. Unter im Wesentlichen parallel wird hierbei verstanden, dass sie eine Abweichung von nicht mehr als 10° in jede Raumrichtung aufweisen. Damit kann eine gute Kursstabilität bei hohem Wirkungsgrad erreicht werden.It should be noted that the propeller shafts are typically aligned substantially parallel to the keel line. Substantially parallel is understood here to mean that there is a deviation of no more than 10° in each spatial direction exhibit. Good price stability with high efficiency can thus be achieved.

Vorteilhafterweise ist die Propellerwelle des ersten, mechanischen Antriebstrangs umlenkungsfrei an die Abgabewelle angeschlossen, vorzugsweise in verlängerter Linie der Abgabewelle. Dies vermeidet die durch Umlenkungen hervorgerufenen Wirkungsgradverluste.Advantageously, the propeller shaft of the first, mechanical drive train is connected to the output shaft without deflection, preferably in an extended line of the output shaft. This avoids the efficiency losses caused by deflections.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Hauptantriebsanlage für ein Frachtschiff gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Für die nähere Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf vorstehende Ausführungen verwiesen.The invention also extends to a main propulsion system for a cargo ship according to the independent claim. For the more detailed description, to avoid repetition, reference is made to the above statements.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine vorteilhafte Ausführungsform beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Aufsicht auf ein Frachtschiff gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2
eine teilweise Schnittansicht entlang einer Schiffmittellinie des Frachtschiffs gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform;
Fig. 3
eine Hauptspantansicht von Achtern darstellend eine Wärmekraftmaschine unterhalb einer Rampe; und
Fig. 4
eine funktionale Systemansicht eines Hauptantriebs des Frachtschiffs sowie seines elektrischen Schiffsystems.
The invention is described below by way of example with reference to an advantageous embodiment. Show it:
1
a schematic plan view of a cargo ship according to an embodiment of the invention;
2
a partial sectional view along a ship center line of the cargo ship according to in 1 illustrated embodiment;
3
Figure 14 is aft main frame view showing a heat engine below a ramp; and
4
a functional system view of a main propulsion system of the cargo ship and its electrical ship system.

Ein in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 9 bezeichnetes Frachtschiff weist einen Rumpf 90 auf. Durch die Längsachse des Rumpfs 90 erstreckt sich von dem achterseitigen Ende 91 (Heck) des Rumpfs 90 bis hin zum bugseitigen Ende 92 (Bug) des Rumpfs 90 eine Schiffmittellinie 99. Das Frachtschiff 9 weist in seinem Rumpf ein Hauptantriebssystem auf, welches eine als Verbrennungsmotor 3 ausgeführte Wärmekraftmaschine als Hauptantriebsquelle aufweist. Ferner sind zwei Antriebsstränge 1, 2 vorgesehen, die symmetrisch links und rechts der Schiffmittellinie 99 angeordnet sind. Jeder der beiden Antriebstränge 1 und 2 weist einen Propeller 12, 22 auf, der jeweils mittels einer Propellerwelle 11, 21 angetrieben ist. Hinter jedem der beiden Propeller ist jeweils ein Ruder 95 einer Ruderanlage zum Steuern des Frachtschiffs 9 angeordnet.A cargo ship designated in its entirety by reference number 9 has a hull 90 . The longitudinal axis of the hull 90 extends from the aft end 91 (stern) of the hull 90 to the bow end 92 (bow) of the Hull 90 has a ship center line 99. The cargo ship 9 has in its hull a main propulsion system which has a heat engine designed as an internal combustion engine 3 as the main propulsion source. Furthermore, two drive trains 1, 2 are provided, which are arranged symmetrically to the left and right of the center line 99 of the ship. Each of the two drive trains 1 and 2 has a propeller 12, 22 which is driven by means of a propeller shaft 11, 21 in each case. A rudder 95 of a rudder system for steering the cargo ship 9 is arranged behind each of the two propellers.

Das Schiff 9 weist in seinem Rumpf 90 in an sich bekannter Weise ein frachttragendes Deck 93 auf, welches einen Laderaum 97 unterhalb eines Oberdecks 94 des Schiffs 9 begrenzt. Ferner vorgesehen ist eine dem Laderaum 97 zugeordnete Rampe 96, welche für Fahrzeuge eine Auffahrt auf das Oberdeck 94 ermöglicht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Frachtschiffs 9 ist die Rampe 96 außermittig, nämlich backbordseitig angeordnet.The ship 9 has in its hull 90 in a manner known per se a cargo-carrying deck 93 which delimits a cargo space 97 below an upper deck 94 of the ship 9 . Also provided is a ramp 96 assigned to the loading space 97 and which enables vehicles to drive onto the upper deck 94 . In the illustrated exemplary embodiment of the cargo ship 9, the ramp 96 is arranged eccentrically, namely on the port side.

In dem Rumpf 90 ist ebenfalls backbordseitig unterhalb der Rampe 96 der Verbrennungsmotor 3 angeordnet. Dieser ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein langsam laufender Zweitakt-Schiffsmotor ausgeführt. Diese Bauart bedingt eine zwar schlanke, dafür aber hohe Bauweise des Verbrennungsmotors 3. Durch die Anordnung unterhalb der Rampe kann so mit dem Verbrennungsmotor 3 der ansonsten nur schwer nutzbare Raum optimal genutzt werden.The internal combustion engine 3 is also arranged in the hull 90 on the port side below the ramp 96 . In the exemplary embodiment shown, this is designed as a slow-running two-stroke ship engine. This design requires a slim but high design of the internal combustion engine 3. By arranging it below the ramp, the internal combustion engine 3 can optimally use the space that is otherwise difficult to use.

Die von dem Verbrennungsmotor 3 abgegebene Leistung ist vorzugsweise direkt, also ohne zwischengeschaltetes Reduktionsgetriebe, über eine Abtriebswelle 31 nach achtern geführt, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Schiffmittellinie 99 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 31 läuft bis zu der Stelle, an der die von der Abtriebswelle 31 übertragene Leistung aufgeteilt wird. Dazu ist eine Leistungsverzweigungseinheit 5 vorgesehen. Ein erster Teil der Leistung wird mechanisch auf den ersten Antriebstrang 1 übertragen, und der andere Teil der Leistung ist geführt über eine elektrische Direktverbindung 4 zum Antrieb des zweiten Antriebstrangs 2. Dies wird nachfolgend näher erläutert.The power delivered by the internal combustion engine 3 is preferably routed aft directly, that is to say without an intermediate reduction gear, via an output shaft 31 which is preferably arranged essentially parallel to the center line 99 of the ship. The output shaft 31 runs to the point at which the power transmitted by the output shaft 31 is divided. A power branching unit 5 is provided for this purpose. A first part of the power is transmitted mechanically to the first drive train 1, and the other part of the power is routed via a direct electrical connection 4 to drive the second drive train 2. This is explained in more detail below.

Der erste Antriebstrang 1 ist ein mechanischer Antriebstrang und umfasst eine erste Propellerwelle 11, die an ihrem hinteren Ende einen im Heckbereich des Frachtschiffs 9 angeordneten Hauptantriebspropeller 12 antreibt. Im Bereich des vorderen Endes der ersten Propellerwelle 11 ist eine Kupplung 15 vorgesehen. Diese ermöglicht es, den Leistungsfluss entlang der ersten Propellerwelle 11 zu unterbrechen und den Propeller 12 damit antriebslos zu machen. Der erste Antriebstrang 1 ist auf derselben Seite des Frachtschiffs 9 angeordnet wie der Verbrennungsmotor (im dargestellten Ausführungsbeispiel linksseitig, also an Backbord), und zwar vorzugsweise so, dass die erste Propellerwelle 11 in verlängerter Linie der Abgabewelle 31 angeordnet ist. Dies vermeidet eine Umlenkung im mechanischen Leistungsflussstrang und damit verbundene Wirkungsgradverluste.The first drive train 1 is a mechanical drive train and includes a first propeller shaft 11 which, at its rear end, drives a main drive propeller 12 arranged in the stern area of the cargo ship 9 . A clutch 15 is provided in the area of the front end of the first propeller shaft 11 . This makes it possible to interrupt the flow of power along the first propeller shaft 11 and thus render the propeller 12 powerless. The first drive train 1 is arranged on the same side of the cargo ship 9 as the internal combustion engine (in the exemplary embodiment shown on the left, i.e. on the port side), preferably in such a way that the first propeller shaft 11 is arranged in an extended line of the output shaft 31 . This avoids a deflection in the mechanical power flow path and the associated loss of efficiency.

Der zweite Antriebstrang 2 umfasst eine zweite Propellerwelle, die in gleicher Weise wie bei dem ersten Antriebstrang 1 einen im Heckbereich des Frachtschiffs 9 angeordneten zweiten Hauptantriebspropeller 22 antreibt. Der zweite Antriebstrang ist auf der anderen Seite des Frachtschiffs 9 angeordnet (dargestellt im Ausführungsbeispiel auf der rechten Seite, also an Steuerbord). Zur Übertragung der Leistung auf den zweiten Antriebstrang 2 ist eine elektrische Direktverbindung 4 vorgesehen. Sie umfasst einen Fahrstromgenerator 41, der mehrphasigen Wechselstrom (im Ausführungsbeispiel Drehstrom) erzeugt und über eine elektrische Direktleitung 42 überträgt zu einem bugseitig an der zweiten Propellerwelle 21 angeordneten Elektrofahrmotor 43. Der Fahrstromgenerator 41 ist angeordnet am Ende der Abtriebswelle 3, und zwar an der Leistungsverzweigungseinheit 5. Diese ist dazu ausgebildet, die von dem Verbrennungsmotor 3 erzeugte und über die Abtriebswelle 31 zugeführte Leistung aufzuteilen auf den ersten, mechanischen Antriebstrang 1 mit seiner Propellerwelle 11 und auf den Fahrstromgenerator 41 zur Erzeugung elektrischer Leistung zum Antrieb des zweiten, elektrischen Antriebstrangs 2. Die Leistungsverzweigungseinheit 5 und der Fahrstromgenerator 41 können baulich kombiniert ausgeführt sein, zweckmäßigerweise kann dies ausgeführt sein als ein Wellengenerator, der von der Abtriebswelle 31 angetrieben ist.The second drive train 2 comprises a second propeller shaft which drives a second main drive propeller 22 arranged in the stern area of the cargo ship 9 in the same way as in the first drive train 1 . The second drive train is arranged on the other side of the cargo ship 9 (shown in the exemplary embodiment on the right side, ie on the starboard side). A direct electrical connection 4 is provided for transmitting the power to the second drive train 2 . It includes a traction current generator 41, which generates polyphase alternating current (three-phase current in the exemplary embodiment) and via a direct electric line 42 to an electric traction motor 43 arranged on the bow of the second propeller shaft 21. The traction current generator 41 is arranged at the end of the output shaft 3, namely on the power split unit 5. This is designed to transmit the power generated by the internal combustion engine 3 and via the Output shaft 31 to split the power supplied to the first, mechanical drive train 1 with its propeller shaft 11 and to the traction current generator 41 to generate electrical power to drive the second, electric drive train 2. The power split unit 5 and the traction current generator 41 can be structurally combined, this can be expedient be designed as a shaft generator, which is driven by the output shaft 31.

Der Fahrstromgenerator 41 ist vorzugsweise als ein Synchrongenerator ausgeführt und die elektrische Direktleitung 42 ist daran unmittelbar, d. h. ohne Frequenzumrichter, angeschlossen. Die Frequenz des in der elektrischen Direktleitung 42 übertragenen Wechselstroms ist bestimmt von der Drehzahl des Elektrogenerators 41, die wiederum abhängig ist von der Drehzahl der Abtriebswelle 31 und damit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3. Der Elektrofahrmotor 43 ist als Drehstrommotor ausgeführt und an diesen ist die elektrische Direktleitung 42 unmittelbar, d. h. ohne Frequenzumrichter, angeschlossen. Wegen seiner Ausführung als Drehstrommotor ist somit die Drehzahl des Elektrofahrmotors 43 abhängig von der Frequenz des Drehstroms in der elektrischen Direktleitung 42. Auf diese Weise erreicht man eine drehzahlmäßige Verkopplung der Drehzahl, mit der der zweite Antriebstrang 2 angetrieben ist, mit der Drehzahl des mechanisch angetriebenen ersten Antriebstrangs 1, ohne dass es dazu besonderer zusätzlicher Einrichtungen oder aufwendiger Drehzahlregelsysteme bedarf. Dazu ist zweckmäßigerweise der Elektrofahrmotor 43 als Asynchronmotor ausgeführt oder bei besonders hohen Anforderungen an einen drehzahlmäßigen Gleichlauf des zweiten Antriebstrangs 2 mit dem mechanisch angetriebenen ersten Antriebstrang 1 als Synchronmotor. Bei der Ausführung als Asynchronmotor ist vorzugsweise der Propeller 22 des zweiten Antriebstrangs 2 als Verstellpropeller ausgeführt.The traction current generator 41 is preferably designed as a synchronous generator and the direct electrical line 42 is directly connected to it, ie without a frequency converter. The frequency of the alternating current transmitted in the direct electric line 42 is determined by the speed of the electric generator 41, which in turn depends on the speed of the output shaft 31 and thus the speed of the internal combustion engine 3. The electric traction motor 43 is designed as a three-phase motor and this is the electrical direct line 42 directly, ie connected without a frequency converter. Due to its design as a three-phase motor, the speed of the electric traction motor 43 is therefore dependent on the frequency of the three-phase current in the direct electrical line 42. In this way, the speed at which the second drive train 2 is driven is coupled with the speed of the mechanically driven one first drive train 1, without the need for special additional facilities or complex speed control systems. In addition the electric drive motor 43 is expediently designed as an asynchronous motor or, in the case of particularly high demands on speed synchronization of the second drive train 2 with the mechanically driven first drive train 1, as a synchronous motor. In the embodiment as an asynchronous motor, the propeller 22 of the second drive train 2 is preferably designed as a variable-pitch propeller.

Die Leistungsverzweigungseinheit 5 ist so ausgebildet, dass die Abtriebsdrehzahl, also die Drehzahl mit der zum einen die erste Propellerwelle 11 des ersten Antriebstrangs 1 angetrieben wird, gleich ist wie die Drehzahl, mit der der Fahrstromgenerator 41 zur Versorgung des zweiten Antriebstrang 2 angetrieben ist oder zumindest in einem festen Verhältnis steht. Dies sichert einen drehzahlmäßigen Gleichlauf, wie vorstehend beschrieben. Die Drehmomentaufteilung ist vorzugsweise so, dass der Fahrstromgenerator 41 mit einem etwas höheren Drehmoment angetrieben wird als die erste Propellerwelle 11, beispielsweise mit einem um 7% erhöhten Drehmoment. Auf diese Weise kann ein Ausgleich für entlang der elektrischen Direktverbindung 4 entstehende Verluste geschaffen werden, die bedingt sind durch (bspw. 3%) Wirkungsgradverluste des Fahrstromgenerators 41 einerseits, (bspw. 1%) Stromwärmeverluste der elektrischen Direktleitung 42 sowie durch (bspw. 3%) Wirkungsgradverluste des Fahrmotors 43. Betragen die Verluste beispielsweise insgesamt 7%, so ist vorzugsweise die Leistungsverzweigungseinheit 5 so ausgebildet, dass das Drehmoment zum Antreiben des Fahrstromgenerators 41 um einen Betrag von 7% höher ist als das Drehmoment, mit dem die erste Propellerwelle 11 angetrieben ist. Im Ergebnis stellt sich somit am Ausgang des Fahrmotors 43, also am Antrieb der zweiten Propellerwelle 21, unter Berücksichtigung der Wirkungsgradverluste der elektrischen Direktverbindung 4 dieselbe Antriebsleistung ein, wie sie im ersten Antriebstrang 1 herrscht. Damit sind die beiden Antriebstränge 1 und 2 auch unter Berücksichtigung von Wirkungsgradverlusten entlang der elektrischen Direktverbindung 4 leistungsmäßig ausgeglichen, d. h. beide erbringen dieselbe Leistung.The power split unit 5 is designed in such a way that the output speed, i.e. the speed at which the first propeller shaft 11 of the first drive train 1 is driven, is the same as the speed at which the traction current generator 41 for supplying the second drive train 2 is driven, or at least is in a fixed relationship. This ensures speed synchronism, as described above. The torque split is preferably such that the traction current generator 41 is driven with a slightly higher torque than the first propeller shaft 11, for example with a torque increased by 7%. In this way, compensation can be provided for losses occurring along the direct electrical connection 4, which are caused by (e.g. 3%) efficiency losses of the traction current generator 41 on the one hand, (e.g. 1%) current heat losses of the direct electrical line 42 and (e.g. 3rd %) Efficiency losses of the traction motor 43. If the losses total 7%, for example, the power splitting unit 5 is preferably designed in such a way that the torque for driving the traction current generator 41 is 7% higher than the torque with which the first propeller shaft 11 is driven. As a result, the same drive power is obtained at the output of the traction motor 43, ie at the drive of the second propeller shaft 21, as is the case in the first drive train 1, taking into account the efficiency losses of the direct electrical connection 4. With that are the two drive trains 1 and 2 are balanced in terms of power, also taking into account efficiency losses along the direct electrical connection 4, ie both provide the same power.

Ein Beispiel für eine entsprechende funktionale Systemansicht ist in Figur 4 dargestellt. Dort sind auch beispielhaft Zahlenwerte dargestellt, insbesondere für Leistungen und Drehzahlen. So leistet im Beispiel der Verbrennungsmotor 3 eine Leistung von 6800 kW bei einer für einen langsam laufenden Zweitakt-Schiffsdieselmotor typischen Drehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute in einem Betriebspunkt von 85% seiner maximalen Dauerleistung. Diese Leistung ist über die Abtriebswelle 31 zugeführt der Leistungsverzweigungseinheit 5 in Gestalt eines Wellengenerators, in dem die Funktionen der Leistungsverzweigungseinheit 5 und des Fahrstromgenerators 41 kombiniert sind. Der mechanische Abtrieb der Leistungsverzweigungseinheit 5 geht über die erste Propellerwelle 11 zu dem ersten Propeller 12, und zwar mit einer (im Beispielfall dargestellten) Leistung von 3026 kW mechanischer Leistung. Der Fahrstromgenerator 41 erzeugt Drehstrom mit einer Leistung von 3641 kW bei einer Frequenz von 20 Hz. Hierbei ist die Frequenz abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 und ändert sich somit in Abhängigkeit von Änderungen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3. Der Fahrstromgenerator 41 ist im Beispiel als Synchrongenerator mit 12 Polpaaren ausgeführt, woraus sich bei der Drehzahl von n = 100 rpm eine Frequenz des erzeugten Drehstrom von f = 20 Hz ergibt.An example of a corresponding functional system view is in figure 4 shown. Numerical values are also shown there by way of example, in particular for outputs and speeds. In the example, the internal combustion engine 3 has an output of 6800 kW at a speed of 100 revolutions per minute, which is typical for a slow-running two-stroke marine diesel engine, at an operating point of 85% of its maximum continuous output. This power is supplied via the output shaft 31 to the power splitting unit 5 in the form of a shaft generator, in which the functions of the power splitting unit 5 and the traction current generator 41 are combined. The mechanical output of the power splitting unit 5 goes via the first propeller shaft 11 to the first propeller 12, specifically with a mechanical output (shown in the example) of 3026 kW. The traction current generator 41 generates three-phase current with an output of 3641 kW at a frequency of 20 Hz. The frequency depends on the speed of the internal combustion engine 3 and thus changes depending on changes in the speed of the internal combustion engine 3. The traction current generator 41 is in the example as Synchronous generator with 12 pairs of poles, which results in a frequency of f = 20 Hz for the three-phase current generated at a speed of n = 100 rpm.

Der erzeugte Drehstrom wird über die elektrische Direktleitung 42 auf die andere Schiffseite geführt zu dem Elektrofahrmotor 43. Dieser erzeugt eine mechanische Leistung von 3026 kW. Ist er als ein Synchronmotor ausgeführt, treibt er die Propellerwelle 21 sowie den Propeller 22 des zweiten Antriebstrangs 2 mit einer mechanischen Drehzahl von 100 rpm an, also einer Drehzahl entsprechend derjenigen des ersten Antriebstrangs 1. Somit erhalten nicht nur die Propeller 12, 22 auf beiden Schiffseiten die gleiche Leistung, sondern sie drehen bei Verwendung von Synchronmaschinen auch gleich schnell. Dies sorgt für eine hohe Stabilität und für ein besseres Manövrierverhalten. Dank der elektrischen Direktleitung 42 ist der Transfer der Leistung von einer auf die andere Schiffseite vollkommen unproblematisch und kann auch bei schwierigen baulichen Verhältnissen platzsparend und mit wenig Aufwand erfolgen.The three-phase current generated is routed via the direct electrical line 42 to the other side of the ship to the electric traction motor 43. This generates a mechanical output of 3026 kW. If it is designed as a synchronous motor, it drives the propeller shaft 21 and the propeller 22 of the second drive train 2 with a mechanical speed of 100 rpm, i.e. a speed corresponding to that of the first drive train 1. Not only do the propellers 12, 22 on both sides of the ship receive the same power, but they also rotate at the same speed when using synchronous machines. This ensures high stability and better maneuverability. Thanks to the direct electrical line 42, the transfer of power from one side of the ship to the other is completely unproblematic and can be done in a space-saving manner and with little effort even in difficult structural conditions.

In Figur 4 ferner dargestellt ist eine optionale Anzapfung 7 an der elektrischen Direktleitung 42. An diese Anzapfung 7 angeschlossen ist eine Hilfsspeiseeinrichtung 70 umfassend einen Frequenzumrichter 71 mit einem Schalter 72, der wiederum verbunden ist mit einer Verteilerschiene 80 eines elektrischen Hauptsystems 8 des Frachtschiffs 9. Das elektrische Hauptsystem 8 des Schiffs speist die für die Besatzung, deren Unterkunft und für den übrigen Betrieb (abgesehen vom Hauptantrieb) des Frachtschiffs erforderlichen elektrischen Verbraucher. Diese Verbraucher sind symbolisiert dargestellt durch sog. Hotellasten 84, 85, 86 auf verschiedenen Spannungsniveaus in Höhe von 690 V, 450 V bzw. 230 V. Zur Versorgung des elektrischen Hauptsystems 8 ist ferner vorgesehen ein eigenständiger Generatorsatz 81, der einen Hilfsdieselmotor 82 sowie einen davon angetriebenen Generator 83 zur Erzeugung der elektrischen Energie aufweist.In figure 4 Also shown is an optional tap 7 on the direct electrical line 42. Connected to this tap 7 is an auxiliary power supply 70 comprising a frequency converter 71 with a switch 72, which in turn is connected to a distribution bar 80 of a main electrical system 8 of the cargo ship 9. The main electrical system 8 of the ship feeds the electrical consumers required for the crew, their accommodation and for the rest of the operation (apart from the main drive) of the cargo ship. These consumers are symbolized by so-called hotel loads 84, 85, 86 at different voltage levels of 690 V, 450 V or 230 V thereof driven generator 83 for generating the electrical energy.

An das elektrische Hauptsystem 8 ferner angeschlossen sind Manövrierorgane, die zum Manövrieren des Schiffes insbesondere in seitlicher Richtung dienen. Sie gehören nicht zum Hauptantrieb. Hierbei handelt es sich insbesondere um Bugstrahlruder. In dem Ausführungsbeispiel sind zwei Bugstrahlruder vorgesehen, ein Bugstrahlruder 61 des CPP-Typs mit Steigungsverstellung (Anlaufkonzept nicht dargestellt) und ein Bugstrahlruder 62 des FPP-Typs mit fest eingestellter Propellersteigung, das jedoch zum Anlauf und zur Variation der Querschubkraft über einen Umrichter 63 kontrolliert ist.Also connected to the main electrical system 8 are maneuvering elements which serve to maneuver the ship, in particular in the lateral direction. They are not part of the main drive. These are in particular bow thrusters. In the embodiment, two bow thrusters are provided, a bow thruster 61 of the CPP type with pitch adjustment (start-up concept not shown) and a bow thruster 62 of the FPP type with fixed propeller pitch, which, however, is controlled via a converter 63 for start-up and for varying the transverse thrust.

Die Anzapfung 7 ermöglicht es, im Fahrbetrieb über die Hilfsspeiseeinrichtung 70 den für das Hauptsystem 8 des Frachtschiffs 9 benötigten Strom zumindest teilweise mittels des Fahrstromgenerators 41 bereitzustellen (wie durch den Pfeil am Frequenzumrichter 71 symbolisiert), sodass der eigenständige Generatorsatz 81 des elektrischen Hauptsystems 8 nicht betrieben zu werden braucht. Dies erhöht nicht nur die Betriebssicherheit dank dieser zweiten Speisungsmöglichkeit des elektrischen Hauptsystems 8, sondern kann außerdem infolge des hohen Wirkungsgrads der Verbrennungsmaschine 3 und des Fahrstromgenerators 41 zu einer effizienteren Versorgung des elektrischen Hauptsystems 8 führen.The tap 7 makes it possible to provide the power required for the main system 8 of the cargo ship 9 at least partially by means of the traction current generator 41 via the auxiliary power supply device 70 (as symbolized by the arrow on the frequency converter 71), so that the independent generator set 81 of the main electrical system 8 does not needs to be operated. This not only increases the operational reliability thanks to this second power supply option for the main electrical system 8, but can also lead to a more efficient supply of the main electrical system 8 due to the high efficiency of the internal combustion engine 3 and the traction current generator 41.

Claims (16)

Frachtschiff umfassend einen Rumpf (90), durch den sich eine Schiffmittellinie (99) vom Heck (91) bis zum Bug (92) erstreckt, mit einem Laderaum (97) sowie einem Mehrpropellerantrieb als Hauptantrieb, der mindestens zwei Antriebstränge (1, 2) mit jeweils einem Propeller (12, 22) sowie je einer den Propeller (12, 22) mechanisch antreibenden Propellerwelle (11, 21), und eine Wärmekraftmaschine (3) mit einer Abtriebswelle (31) zum Antrieb der Antriebstränge (1, 2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebstränge (1, 2) gemeinsam von derselben einen Wärmekraftmaschine (3) angetrieben sind, wobei ein erster Antriebstrang (1) mechanisch angetrieben ist und mit der Abtriebswelle (31) der Wärmekraftmaschine (3) mechanisch gekoppelt ist, und wobei ein zweiter Antriebstrang (2) elektrisch angetrieben ist mittels einer elektrischen Direktverbindung (4) umfassend einen an die Abtriebswelle (31) gekoppelten Fahrstromgenerator (41) und einen die zweite Propellerwelle (21) des zweiten Antriebstrangs (2) antreibenden Elektrofahrmotor (43), wobei der Fahrstromgenerator (41) und der Elektrofahrmotor (43) über eine elektrische Direktleitung (42) miteinander verbunden sind. Cargo ship comprising a hull (90) through which a ship center line (99) extends from the stern (91) to the bow (92), with a hold (97) and a multi-propeller drive as the main drive, which has at least two drive trains (1, 2) each with a propeller (12, 22) and a propeller shaft (11, 21) mechanically driving the propeller (12, 22), and a thermal engine (3) with an output shaft (31) for driving the drive trains (1, 2). , characterized in that the drive trains (1, 2) are jointly driven by the same heat engine (3), wherein a first drive train (1) is driven mechanically and is mechanically coupled to the output shaft (31) of the heat engine (3), and wherein a second drive train (2) is driven electrically by means of a direct electrical connection (4) comprising a traction current generator (41) coupled to the output shaft (31) and an electric traction motor (43) driving the second propeller shaft (21) of the second drive train (2), the traction current generator (41) and the electric traction motor (43) being connected to one another via a direct electrical line (42). Frachtschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Direktleitung (42) als reine Kabel- und/oder Leitungsverbindung ausgeführt ist und insbesondere keinen Frequenzumrichter umfasst.Cargo ship according to Claim 1, characterized in that the direct electrical line (42) is designed purely as a cable and/or line connection and in particular does not include a frequency converter. Frachtschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Direktverbindung (4) eine Wechselstromverbindung ist, insbesondere für Mehrphasenwechselstrom, vorzugsweise für Drehstrom.Cargo ship according to Claim 1 or 2, characterized in that the direct electrical connection (4) is an alternating current connection, in particular for multi-phase alternating current, preferably for three-phase current. Frachtschiff nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrstromgenerator (41) und/oder der Elektrofahrmotor (43) als Synchronmaschine ausgeführt ist.Cargo ship according to the preceding claim, characterized in that the traction current generator (41) and/or the electric traction motor (43) is designed as a synchronous machine. Frachtschiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine (3) planvoll überdimensioniert ist in Bezug auf die maximal übertragbare Leistung jeweils eines der Antriebsstränge (1, 2), und zwar vorzugsweise mindestens doppelt so viel mechanische Leistung abgeben kann wie die maximal übertragbare Leistung jeweils eines der Antriebsstränge.Cargo ship according to one of the preceding claims, characterized in that the heat engine (3) is systematically oversized in relation to the maximum transferable power of one of the drive trains (1, 2), and can preferably deliver at least twice as much mechanical power as the maximum transmittable power in each case of one of the drive trains. Frachtschiff nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine (3) (n+1)-fach überdimensioniert ist, wobei "n" die Anzahl von elektrisch angetriebenen Antriebssträngen bezeichnet.Cargo ship according to the preceding claim, characterized in that the heat engine (3) is (n+1) times oversized, where "n" denotes the number of electrically driven drive trains. Frachtschiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine (3) als ein Verbrennungsmotor ausgeführt ist, insbesondere als ein Zweitakt-Schiffsmotor, weiter vorzugsweise als ein langsam laufender Zweitakt-Schiffsmotor.Cargo ship according to one of the preceding claims, characterized in that the heat engine (3) is designed as an internal combustion engine, in particular as a two-stroke ship engine, more preferably as a slow-running two-stroke ship engine. Frachtschiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, mechanische Antriebstrang (1) getriebelos ausgeführt ist, und/oder der erste, mechanische Antriebstrang (1) mit einer Kupplung (15) versehen ist, sodass dessen Propeller (12) auskuppelbar und somit antriebslos ist, und/oder die Propellerwelle (11) des mechanischen Antriebstrangs (1) umlenkungsfrei an die Abgabewelle (31) angeschlossen ist, vorzugsweise in verlängerter Linie.Cargo ship according to one of the preceding claims, characterized in that the first mechanical drive train (1) is gearless and/or the first mechanical drive train (1) is provided with a clutch (15) so that its propeller (12) can be disengaged and is therefore not powered, and/or the propeller shaft (11) of the mechanical drive train (1) is connected to the output shaft (31) without deflection, preferably in an extended line. Frachtschiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abtriebswelle (31) der Wärmekraftmaschine (3) und dem ersten, mechanischen Antriebstrang (1) eine Leistungsverzweigungseinheit (5) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Leistung der Wärmekraftmaschine (3) aufzuteilen auf den ersten, mechanischen Antriebstrang (1) sowie den Fahrstromgenerator (41) des zweiten Antriebstrangs (2).Cargo ship according to one of the preceding claims, characterized in that between the output shaft (31) of the heat engine (3) and the first, mechanical drive train (1), a power splitting unit (5) is provided, which is designed to distribute the power of the heat engine (3 ) divided between the first, mechanical drive train (1) and the traction current generator (41) of the second drive train (2). Frachtschiff nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsverzweigungseinheit (5) den Fahrstromgenerator (41) mit einer in einem festen Verhältnis stehenden Drehzahl, insbesondere mit derselben Drehzahl, antreibt wie die Drehzahl des ersten, mechanischen Antriebstrangs (1).Cargo ship according to the preceding claim, characterized in that the power splitting unit (5) drives the traction current generator (41) at a speed that is in a fixed ratio, in particular at the same speed as the speed of the first, mechanical drive train (1). Frachtschiff nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsverzweigungseinheit (5) den Fahrstromgenerator (41) mit einem erhöhten Drehmoment verglichen mit dem ersten, mechanischen Antriebstrang (1) antreibt, wobei das Drehmoment vorzugsweise erhöht ist in einem Bereich von 3 bis 35 %.Cargo ship according to the preceding claim, characterized in that the power splitting unit (5) drives the traction current generator (41) with an increased torque compared to the first, mechanical drive train (1), the torque preferably being increased in a range from 3 to 35% . Frachtschiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Direktleitung (42) eine Anzapfung (7) vorgesehen ist, an die eine Hilfsspeiseeinrichtung (70) angeschlossen ist, welche die Direktleitung (42) mit einem elektrischen Hauptsystem (8) des Frachtschiffs (9), das vorzugsweise mit einem eigenen Generator (81) versehen ist, über einen Frequenzumrichter (71) verbindet.Cargo ship according to one of the preceding claims, characterized in that a tap (7) is provided on the direct line (42), to which an auxiliary feed device (70) is connected, which connects the direct line (42) to a main electrical system (8) of the Cargo ship (9), which is preferably provided with its own generator (81), via a frequency converter (71). Frachtschiff nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspeiseeinrichtung (70) für eine kleinere Leistung dimensioniert ist als der Elektrofahrmotor (43), und/oder die Hilfsspeiseeinrichtung (70) dimensioniert ist auf eine Leistung weniger als ein Fünftel der Leistung der Wärmekraftmaschine (3).Cargo ship according to the preceding claim, characterized in that the auxiliary feed device (70) is dimensioned for a lower power than the electric traction motor (43), and/or the auxiliary feed device (70) is dimensioned for a power of less than one fifth of the power of the heat engine ( 3). Frachtschiff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Frachtschiff (9) eine Rampe (96), insbesondere eine Fahrzeugrampe, zur Beladung aufweist und die Wärmekraftmaschine (3) unterhalb der Rampe (96) angeordnet ist.Cargo ship according to one of the preceding claims, characterized in that the cargo ship (9) has a ramp (96), in particular a vehicle ramp, for loading and the heat engine (3) is arranged below the ramp (96). Hauptantriebsanlage für ein Frachtschiff, umfassend mindestens zwei Antriebstränge (1, 2) mit jeweils einem Propeller (12, 22) sowie je einer den Propeller (12, 22) mechanisch antreibenden Propellerwelle (11, 21), und eine Wärmekraftmaschine (3) mit einer Abtriebswelle (31) zum Antrieb der Antriebstränge (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebstränge (1, 2) gemeinsam von derselben einen Wärmekraftmaschine (3) angetrieben sind, wobei ein erster Antriebstrang (1) mechanisch angetrieben ist und mit der Abtriebswelle (31) der Wärmekraftmaschine (3) mechanisch gekoppelt ist, und wobei ein zweiter Antriebstrang (2) elektrisch angetrieben ist mittels einer elektrischen Direktverbindung (4) umfassend einen an die Abtriebswelle (31) gekoppelten Fahrstromgenerator (41) und einen die zweite Propellerwelle (21) des zweiten Antriebstrangs (2) antreibenden Elektrofahrmotor (43), wobei der Fahrstromgenerator (41) und der Elektrofahrmotor (43) über eine elektrische Direktleitung (42) miteinander verbunden sind. Main propulsion system for a cargo ship, comprising at least two drive trains (1, 2) each with a propeller (12, 22) and a propeller shaft (11, 21) mechanically driving the propeller (12, 22), and a heat engine (3) with a Output shaft (31) for driving the drive trains (1, 2), characterized in that the drive trains (1, 2) are jointly driven by the same heat engine (3), wherein a first drive train (1) is driven mechanically and is mechanically coupled to the output shaft (31) of the heat engine (3), and wherein a second drive train (2) is driven electrically by means of a direct electrical connection (4) comprising a traction current generator (41) coupled to the output shaft (31) and one driving the second propeller shaft (21) of the second drive train (2). Electric traction motor (43), the traction current generator (41) and the electric traction motor (43) being connected to one another via a direct electrical line (42). Hauptantriebsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitergebildet ist nach einem der Ansprüche 2 bis 13.Main propulsion system according to Claim 15, characterized in that it is further developed according to one of Claims 2 to 13.
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