NO863515L - Fremdriftssystem for skip. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et fremdriftssystem for skip, især for et passasjerskip, hvor fremdriftssystemet omfatter minst en drivaksel med en innstillbar propell, som er direkte tilkoplet en langsomtløpende totakts dieselmotor som drifts-maskin, idet minst to dieselmotorer driver hver en generator for utvikling av den elektriske energi.

For passasjerskip, især for cruiseskip, ligger den krevede høyeste hastighet betydelig over den maksimalt nødven-dige reisehastighet. Denne topphastighet benyttes kun unntaks-vis, imidlertid må fremdriftssystemet dimensjoneres for topphastigheten, noe som medfører en overdimensjonering og derved en relativt dårlig utnyttelse av den installerte motoreffekt.

På den annen side stilles for fremstilling av den krevede elektriske energi betydlig større motoreffekt til rådighet enn nødvendig, idet den dermed krevede motoreffekt utelukkende utvikles av middels hurtige eller hurtigløpende hjelpemotorer. Den installerte overskytende effekt kan eksempelvis være 30 til 40%.

Det er oppfinnelsens mål å forbedre utnyttelsen av den totalt installerte effekt på skipet i form av dieselmotorer. Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at det mellom det elektriske nett ombord og hver fremdriftsdieselmotor er anordnet en elektrisk motor/generator som trekker effekt fra nettét og videregir den via fremdriftsdieselmotorens veivaksel til drivakselen, eller avgir overskytende fremdrif tseffekt til nettet.

På denne måte kan fremdriftsmotoren eller fremdriftsmotorene dimensjoneres slik at de, under hensyntagen til en sikkerhetsmargin, med eksempelvis 90% av den maksimale effekt, avgir kun den effekt som kreves for de vanligvis krevede maksimale reisehastigheter, altså en grunnbelastning for fremdriftseffekten , mens høyere hastigheter, hhv. fremdrif tsef f ekter trekkes fra den fortrinnsvis i serie med drivakselen og fremdriftsdieselmotoren anordnede motor/generator fra effektreserven i det elektriske nett ombord.

For det vanligvis krevede hastighetsområde står såled-es et fremdriftssystem til rådighet med den direkte koplede totakts dieselmotor, som utmerker seg med et lavt brennstoff- forbruk, små vedlikeholdskostnader og bortfall av overførings-tamp. V

Ved bruk av en synkronmaskin som motor/generator, er det hensiktsmessig, etter at det synkrone turtall er oppnådd, å bevirke effektøkninger for fremdriftseffekten, dvs. for økede skipshastigheter utelukkende ved endring av de innstillbare propellvingers stigning.

Det kan være hensiktsmessig ved et bestemt effektoverskudd grunnet liten hastighet, å øke turtallet til motorens/ generatoren synkronturtall, uten å øke den effekt som står til rådighet for fremdriften, ved at de innstillbare propellvingers stigning endres. Fremdriftsmotorens forhåndenværende effektoverskudd ved synkronturtallet omsettes derved til elektrisk energi av motoren/generatoren og stilles til rådighet for det elektriske nett ombord. Generatorens/dieselmotor-enes effekt kan derved reduseres. Herved kan elektrisk energi utvikles av den økonomiske totakts dieselmotor.

Med dette formål er det mulig å kople en langsomtdrei-ende motor/generator direkte på fremdriftsmotoren veivaksel. Dersom dimensjonene for de elektriske maskiner som kreves

i denne sammenheng, blir for omfangsrike, kan en reduksjonsveksel bygges inn mellom fremdriftsmotoren og motoren/generatoren. Det anordnes herved en elastisk kopling mellom vekselen og fremdriftsmotoren.

I det følgende beskrives oppfinnelsen eksempelvis under henvisning til tegningen hvor fig. 1 skjematisk viser det nye fremdriftssystem, fig. 2 viser et utsnitt av en vari-ant av fig. 1 og fig. 3 viser et diagram med den krevede f remdriftseffekt P som ordinat og til venstre skipets hastighet v og til høyre fremdriftsmotorens veivaksels n turtall som abscisse.

Det på fig. 1 viste fremdriftssystem har to drivaksler

1, hver med en innstillbar propell 2 på enden. Fremdriftsaks1-ene 1 er hver koplet direkte med en fremdriftsdieselmotor 3 av typen en langsomt dreiende totaktsmotor. Selvfølgelig kan det isteden for to drivaksler 1 også benyttes kun en eller flere.

For mating av det elektriske nett ombord som er symbo- lisert med en samleskinne 4, er anordnet fire, eller flere generatorer 5. Hver av disse generatorer 5 drives av en egen hjelpemotor 6 som består av en middels hurtig eller hurtigløp-ende firetaktsmotor. Den med disse motorer installerte effekt er så stor at behovet for elektrisk energi dekkes flere ganger, eksempelvis 1,25 til 1,5 ganger.

Ifølge oppfinnelsen er to motorer/generatorer 7 tilkoplet nettet 4 ombord, som på fig. 1 er forbundet med fremdrif tsdieselmotoren 3 via en reduksjonsveksel 8, og på fig. 2 direkte, idet på fig. 1 en elastisk kopling 10 muliggjør en mekanisk adskillelse av motoren/generatoren 7 fra veivakselen. Som ovenfor nevnt er fremdriftsmotorene 3 slik dimensjonert at de med 90% av deres maksimale effekt sikrer opprett-holdelse av den maksimalt nødvendige reisehastighet.

Denne effekt tilsvarer punktet 11 i det venstre diagram på fig. 3. På denne måte kan skipets hastighetsområde A dekkes alene av fremdriftsmotorene, idet det fordelaktig kan oppnås effekttilpasninger eksempelvis ved turtallendring-er.

Effektbehovet mellom punktene 11 og 12 i venstre del av fig. 3 for hastighetsområdet B kan ikke dekkes av fremdriftsmotorene 3 alene. Ifølge oppfinnelsen koples i dette område motorene/generatorene 7 som motorer i tillegg til veivakselen 9.

Slik høyre del av fig. 3 viser, er fremdriftseffekten i punkt 11 tilordnet et turtall for veivakslen (punkt 13) som stemmer overens (fig. 2), hhv. korresponderer (fig. 1) med motorens/generatorens synkronturtall n^.

Den som sådan konvensjonelle turtallregulering av fremdriftsmotorene 3 er nå slik utformet at dette synkronturtall også beholdes konstant ved ytterligere effektstigning og en stigning av den krevede effekt oppnås ved endring av de innstillbare propellers vingers 2 stigning, på kjent måte. På denne måte oppnås i punkt 14 den nødvendige effekt for maksimale skipshastigheter 12, idet effektbehovet C frembring-es av de elektriske motorer/generatorer 7, hhv. fra nettet 4 ombord.

Som allerede nevnt som kan man ved betydelige virk- ningsgradforskjeller mellom de benyttede totakts- og fire-taktsmotorer 3, hhv. 6, ved lave skipshastigheter, eksempelvis i punkt 15, hhv. 16 i diagrammet på fig. 3, gå over fra den turtallavhengige effektregulering til regulering av propell-vingene og samtidig øke turtallet fra verdien n^ til verdien n,,. Den derved foreliggende ef f ektreserve fra f remdrif tsmotor-ene 3 i området D, mates fra motorene/generatorene 7 inn i det elektriske nett 4 ombord som elektrisk energi.

Claims (6)

1. Fremdrif tssystem for skip, især for et passasjerskip, hvor fremdriftssystemet omfatter minst en drivaksel med en innstillbar propell, hvor drivakselen er direkte koplet til en langsomtløpende totaktsdieselmotor som fremdriftsma-skin, idet minst to h jelpedieselmotorer som hver driver en generator er anordnet for utvikling av den elektriske energi, KARAKTERISERT VED at en elektrisk motor/generator (7) er anordnet mellom skipets elektriske nett (4) og hver fremdrif tsdieselmotor (3) som trekker effekt fra skipets nett (4) og videregir effekten til drivakselen (1) via fremdriftsdieselmotorens (3) veivaksel (9), eller avgir den overskytende fremdriftseffekt til skipets nett (4).

2. Fremdriftssystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en reduksjonsveksel (8) er anordnet mellom fremdriftsdieselmotoren (3) og motoren/generatoren (7).

3. Fremdriftssystem ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at en sjaltekopling (10) er anordnet mellom fremdriftsdieselmotoren (3) og motoren/generatoren (7).

4. Fremdriftssystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at motoren/generatoren (7) og fremdriftsdieselmotoren (3) i relasjon til den tilhørende drivaksel (1), er anordnet i serie.

5. Fremdriftssystem ifølge krav 1-4, KARAKTERISERT VED at motoren/generatoren (7) er en synkronmaskin.

6. Fremdriftssystem ifølge krav 1-5, KARAKTERISERT VED at en effektendring gjennomføres ved hjelp av innstilling av de innstillbare propellers (2) vinger etter at motorens/ generatorens (7) synkronturtall (n< ,) er oppnådd.