DE2316423A1

DE2316423A1 - Schiffspropellerantrieb

Info

Publication number: DE2316423A1
Application number: DE19732316423
Authority: DE
Inventors: Josef Stiglitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1973-04-02
Publication date: 1974-10-10
Also published as: NL7404479A

Description

Schiffspropellerantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schiffspropellerantrieb mit einem von einer Kraftmaschine angetriebenen Gleichstrom- oder Drehstromgenerator, der einen Elektromotor für den Antrieb eines Propellers speist, und einer Regeleinrichtung zur Steuerung der Schiffsgeschwindigkeit über die Propellerdrehzahl.
Elektrische Schiffspropellerantriebe werden gelegentlich auch wegen der guten Manövrierfähigkeit eingesetzt. Wichtig dabei ist das Vermögen der primären Antriebßsaschinen (Turbinen, Dieselmotoren), Rückleistung z.B. in Form von Beschleunigungs- oder Kompressionsleistung aufnehmen zu können. Dadurch ist es möglich, den oder die Propeller rasch abzubremsen und in seiner bzw. ihrer Drehrichtung umzusteuern.
Die für das Umsteuern erforderliche Leistung setzt sich im wesentlichen aus zwei Komponenten zusammen, namlich aus der Leistung zum Verzögern der Schwungiassen von Propeller und Antriebsmotoren und der Leistung, die dem Propeller vom fahrenden Schiff zugeführt wird (Turbineneffekt). Diese beiden Leistungskomponenten, die im folgenden mit Rückleistung bezeichnet werden,können sowohl in den elektrischen Maschinen in Wärme umgesetzt als auch zusätzlich teilweise in Form mechanischer Leistung über die Generatoren an die Primärmaschinen abgegeben werden. Je höher der zuletzt genannte Anteil ist, umso günstiger ist die manövrierfähigkeit. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß die Primäriaschinen unzulässig hohe Drehzahlen annehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Erzielung einer großen Manövrierfähigkeit die Belastung der primären Antriebsmaschinen durch Rückleistung beim Umsteuern von Schiffspropellern zu vermindern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Schiffspropellerantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß ein Gerät vorgesehen ist, das beim Herabsetzen der Propellerdrehzahl zunächst die Rückspeisung der Energie sperrt, bis die Drehzahl auf natiirliche Weise auf 60 bis 70 % des jeweiligen iusgangswertes abgesunken ist und erst dann die Bremsung des Antriebes durch Rückspeisung der Energie freigibt.
Buf diese Weise wird die Rückleistung im elektrischen Antriebssystem in den ersten zwei bis drei Sekunden des Umsteuervorganges gesperrt, bis sich der Schiffspropeller des in Fahrt befindlichen Schiffes auf die "Slipdrehzahl" (Leerdrehzahl) verzögert hat. In dieser Zeit kann das Betriebsmittel (Dampf, Brennstoff) vollständig abgestellt und eventuell die Drehzahl der primären Antriebsmaschine etwas abgesenkt worden sein.
Dadurch ist eine rasche Verzögerung der Propellrdrehzahl ohne unzulässige Erhöhung der Drehzahl der Primärmaschinen erreichbar und die Gefahr eines unzulässigen Hochdrehens der Prisärmaschinen wird durch die dann freigegebene Rückleistungseinspeisung erheblich vermindert.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Figur ist ein Sehiff 1 mit eines elektrischen Antrieb 2 filr den Propeller 3 ausgerüstet. Von einer Turbine 4 wird ein Drehstromgenerator 5 (oder auch mehrere) angetrieben, der über einen Schalter 6 auf ein Sammelschienensystem 7 speist. An dieses Sammelschienensystem ist über einen Schalter 8 ein Thyristorstromrichter 9 angeschlossen, dessen Gleichspannungspole mit einem Gleichstrommotor 10 für den Antrieb des Schiffspropellers 3 verbunden sind. Die Erregerwicklung 10a des Gleichstrommotors 10 wird aus einer Gleichstromquelle versorgt, wobei die Drehmomentrichtung über die Erregerstromrichtung festgelegt ist. Diese Richtung wird durch die Umpoleinrichtung 19 vorgegeben.
Der Stromrichter 9 enthält Thyristoren, die in bekannter Weise über einen Steuersatz 12 in ihrer Ausgangsspannung steuerbar sind. Hiersu ist der Steuersetz 12 mit einem Spannungsorgabegeräte 13 verbunden. An dieses ist ein Drehzahlregler 14 engeschlossen, dem als Istwert eine der Motordrehzahl proportionales Signal von einer Tachomaschine 15 zugeführt wird. Der Drehzahlregler 14 kann außerdem die erforderliche Drehmomentrichtung angeben, wobei die auswertung in der Kommendostufe 17 (z.B. eine Relaiskommandostufe gemäß der Siemens-Preisliste RE 1 von Mai 1972, Seite 6/2 bis Seite 6/7) vorgenoflen und entsprechende Steuersignale an den Steuersatz 12 und die lrnpolrichtung 19 gegeben werden. Der Drehzahlsollwert ist über den Steuerschalter 16 einstellbar.
Bei einem Uisteuervorgang wird der Steuerhebel von einer Stellung "voraus" über eine Nullstellung in eine Stellung "zurück" gegeben. Um zu erreichen, daß bein Durchfahren der Nullstellung des Steuerhebels eine Rückspeisung erst nach Absinken der Propellerdrehzahl auf einen für das Einleiten der Umsteuerung ungefährlichen Wert erfolgt, ist ein Gerät 18 vorgesehen, das beim Herabsetzen der Propellerdrehsahl zunächst die Rückspeisung der Energie über den Stromrichter 9 auf den Generator 5 und die Turbine 4 sperrt, bis die Drehzahl auf natürliche Weise auf 60 bis 70 % des Jeweiligen Ausgangswertes abgesunken ist. Erst dann wird die Bremsung des antriebes durch Rückspeisung der Energie unter 3eachtung der zulässigen Werte der Turbine 4 freigegeben.
Das Gerät 18 sperrt beim Vermindern der Drehzahl bzw. beim Umsteuern über die Kommando stufe 17 den Stromrichter 9.
Durch die plötzliche Wegnahme der Propellerantriebsleistung fällt die Propellerdrehzahl innerhalb von ein bis drei Sekunden auf 60 bis 70 % der Ausgangsdrehzahl ab. Dies hängt unter anderem mit dem Unterschied der Geschwindigkeit des fahrenden Schiffes und des Propellers zusammen. Das Gerät 18 kann daher ein einstellbares Zeitglied enthalten, das nach einer wählbaren Zeit im Bereich von einer bis zu drei Sekunden die Sperrung des Stroirichters 9 wieder aufhebt und die Bremsung des Antriebes durch Rückspeisung der Energie über den nunmehr als Wechselrichter betriebenen Stromrichter 9 auf den Generator 5 und die Turbine 4 freigibt.
Das gleiche Prinzip der Sperrung der Rückleistung während einer kurzen Zeit ist in analoger Weise anwendbar bei Antriebsanlagen, bei denen Gleichstromgeneratoren nach dem Leonard- oder Konstantstromverfahren den Gleichstrommotor speisen und lediglich die Erregerwicklung des Generators (Leonard-Antrieb) oder des Motors (Konstantstroaantrieb) von Thyristorstromrichtern direkt oder über Erregermaschinen versorgt wird.
Durch Sperrung der Rückleistung während der oben angegebenen Zeit wird erreicht, daß neben der Verminderung der aufzunehmenden Bremsleistung auch bereits der neue Beharrungszustand der Drehzahl der primären Maschinen unter Umständen auf niedrigerem Niveau erreicht ist. Daher kann auch die nach Freigabe der Rückleistung einsetzende Belastung der Primärmaschine ausschließlich zur Drehzahlbegrenzung des Propellers verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

9 lektrischer Schiffspropellerantrieb mit einem von einer Kraftmaschine angetriebenen Gleichstrom- oder Drehstromgenerator, der einen Elektromotor für den Antrieb eines Propellers speist, und einer Regeleinrichtung zur Steuerung der Schiffsgeschwindigkeit über die Propellerdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gerät (18) vorgesehen ist, das beim Herabsetzen der Propellerdrehzahl zunächst die Rückspeisung der Energie sperrt, bis die Drehzahl auf natürliche Weise auf 60 bis 70 % des jeweiligen Ausgangswertes abgesunken ist und erst dann die Bremsung des Antriebes durch Rückspeisung der Energie freigibt.
2. Schiffspropellerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät -(18) ein Zeitglied enthält, das die zeitliche Sperrung der Rückleistung abhängig vom Wechsel der Drehmomentrichtung oder mit dem Vorzeichenwechsel des Sollwertes der Drehzahl einleitet und nach einer vorgegebenen einstellbaren Zeit beendet.

L e e r s e i t e