DE2411658C3

DE2411658C3 - Schiffsantrieb zur Deckung relativ kurzzeitiger Leistungsspitzen

Info

Publication number: DE2411658C3
Application number: DE19742411658
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Kirner
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE2411658B2; DE2411658A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schiffsantrieb zur Deckung relativ kurzzeitiger Leistungsspitzen.

Für bestimmte Aufgaben benötigen Schiffe kurzzeitig eine Antriebsleistung, die über den üblichen Leistungsbedarf hinausgeht Ein Schlepper benötigt beispielsweise beim Freischleppen eines Schiffes kurzzeitig eine Leistung, die mehrfach höher liegt, als die Leistung die für die normale Fahrt benötigt wird. Diese hohe Leistung wird nur während weniger Betriebsstunden der gesamten Einsatzzeit des Schleppers benötigt. Ähnliche Fälle gibt es bei Kriegsschiffen: kurzzeitig werden — z. B. zum Ausmanövrieren eines Torpedos — sehr hohe Leistungen gefordert, die bei normalem Betrieb nicht vorkommen.

Um nun diese Leistungsspitzen decken zu können, muß das Schiff mit einem entsprechend starken Antriebsaggregat ausgerüstet sein, das während des größten Teils seines Einsatzes nicht voll ausgenützt wird. Das bedeutet, daß die Antriebsmaschine in Leistung und Gewicht größer ausgelegt werden muß, mehr Platz benötigt und eventuell sogar eine Vergrößerung des Schiffsumfanges erfordert

Durch die Zeitschrift »Shipbuilding and Shipping Record« vom 10. Januar 1969 auf Seite 53 ist ein hydrostatisches Gleitboot das mit Fühlern zur Boden- bzw. Ufertastung ausgerüstet ist, bekannt geworden. Dieses Boot hat einen von Dieselmotoren bzw. deren Abgasen angetriebenen Antrieb, der erst bei Erreichung einer bestimmten Wassertiefe als Fahrantrieb ins Wasser geschwenkt werden kann. Für die restlichen Ausgleichsbewegungen beim Lande- und Startvorgang besitzt das Gleitboot einen kleinen Zusatzantrieb, der fest am Schwert des Schiffes angeordnet und direkt mechanisch von den Motoren angetrieben wird.

Aber auch bei diesem Gleitboot ist die Gesamttriebskraft für die maximal auftretenden Spitzen ausgelegt, d. h. für die überwiegende Mehrzahl der Betriebsstunden ist die Motorleistung wesentlich überdimensioniert und daher viel zu groß.
Durch die Schweizer Patentschrift 5 64 451 ist eine Triebwerksanlage für Wasserfahrzeuge bekannt geworden, die starr angeordnet ist und aus einer Verbrennungsvorrichtung mit einer Turbinenanordnung zum Antreiben des Laufrades in einem Strömungskörper besteht. Auch diese Anlage ist in Leistung und Größe für die maximal auftretenden Leistungsspitzen ausgelegt und daher unrationell.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Schiffsantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der es erlaubt, die sogenannten »Marschantriebe« der Wasserfahrzeuge nur auf die normalen erfoderlichen Marschleistungen auszulegen und damit Raum, Gewicht und Treibstoff einzusparen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 niedergelegten Maßnahmen gelöst. Hierdurch ist nun eine Anlage geschaffen, die äußerst gewicht- und raumspsarend ist, die Installation sehr großer Leistungen in kleinen Booten zuläßt und den Einsatz des Zusatzantriebes nur bei hohem Leistungsbedarf erfodert, während letzterer in der überwiegenden Zeit im Bootskörper eingeschwenkt ruht. Weiterhin ist als besonders vorteilhaft anzusehen, daß Raketenantrieb und Arbeitsmaschine unmittelbar zusammenarbeiten. Die Raketengasturbine arbeitet mit flüssigen Treibstoffen, die in der Raketentechnik Anwendung finden und

so sich durch hohe Heizwerte auszeichnen. Da auch der Oxydator in flüssiger Form an dem Prozeß in der Raketenturbine teilnimmt, ist der Einsatz kleiner Treibstofförderpumpen möglich und bei geringem Leistungsaufwand werden in der Brennkammer dennoch sehr hohe Drücke erzielt. Weiterhin ist eine optimale Ausnutzung des Enthalpiegefälles gegeben.

Vorteilhafte Weiterb'ldungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
In der Beschreibung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung abgehandelt und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

F i g. 1 das Schema einer Raketengasturbine verbunden mit einem Propeller als Schiffsantrieb;

F i g. 2 einen Schiffsantrieb nach der Erfindung im i itigsquerschnitt;

Fig.3 einen Schiffsrumpf im Querschnitt mit ausschwenkbarem Raketengasturbinenaggregat;
F i g. 4 eine Darstellung des Verfahrens, um die

Verbrennungsprodukte von flüssig Sauerstoff/Kerosen vollständig zu kondensieren.

Die Raketengasturbine nach F i g. 1 und F i g. 2 enthält zwei Treibstofförderpumpen 1 und 2 (für den Oxydator und dem Brennstoff), die mit Treibstoffen von Bord versorgt werden und eine Wasserförderpumpe 3, die mit der Antriebsturbine 4 auf einer Welle 5 sitzen. 6 ist ein Gasgenerator, der von den Pumpen 1, 2 und 3 gespeist wird und die Turbine 4 beaufschlagt Die Verbrennufc^sgase werden anschließend zu einer Nutzturbine 7 geführt und in dieser bis auf den Austrittsdruck entspannt Die Nutzturbine 7 treibt über ein Getriebe 8 die Axialpumpe des Wasserstrahlantriebs bzw. den Propeller 9 an. Das Abgas wird über die Leitung 10 entweder ins Wasser geleitet oder an Bord geführt, wo es entweder an die Luft entlassen oder ganz bzw. teilweise kondensiert wird.

in Fig.2 ist die räumliche Anordnung der das Aggregat bildenden Einzelelemente dargestellt. Das Aggregat enthält einen Stator 11, in dem die Treibstoffzuführungsleitungen und die Abgasleitungen untergebracht sind. Der Stator 11 besteht aus mehreren Profilschaufeln, welche die Nabe 12 halten, in der sich die Raketengasturbine und das Getriebe 8 befinden.

In F i g. 3 ist ein Schiffsrumpf 13 dargestellt, an dem zwei Raketengasturbinenaggregate 14 und 15 angeordnet sind, die um die Drehpunkte 16 und 17 in den Schiffsrumpf einschwenkbar sind.

Die F i g. 4 zeigt eine Darstellung des Verfahrens, um beispielsweise die Abgasprodukte bei flüssig Sauerstoff/ Kerosen-Verbrennung vollständig zu kondensieren. Die Pumpen 1, 2 und 3 fördern ihre Treibstoffe in den Gasgenerator 6, von dem aus die Frischgasleitung 18 zur Pumpenantriebsturbine 4 führt. Nach der teilweisen Entspannung in der Turbine 4 gelangt das Heißgas über die Leitung 19 zur Nutzturbine 7. Über die Abgasleitung 20 wird das entspannte Gas über einen Speisewasservorwärmer 21 zur Kondensationsanlage 22 geführt, wo das Wasser auskondensiert wird. Diese Kondensationsanlage wird mit Seewasser gekühlt, das über die Pumpe 23 und die Leitung 24 zugeführt wird. Im Entgaser 25 wird anschließend das auskondensierte Wasser vom restlichen Gas getrennt Das Wasser wird über die Pumpe 26 in den Wasserbehälter 27 geführt, von wo es mit der Pumpe 28 über Bord bzw. mit der Pumpe 29 über den Vorwärmer 21 zur Wasserförderpumpe 3 geleitet

ίο wird. Die Restgasbestandteile, die den Entgaser 25 verlassen, werden in einer weiteren Kondensationsanlage 30 ebenfalls ausgefällt. Diese Kondensationsanlage 30 wird mit flüssigem Sauerstoff gekühlt, das über die Pumpe 31 zugeführt wird. Die verflüssigten Restgasbestandteile werden über die Leitung 32 und die Pumpe 33 abgeführt.

Um den Vorteil der Erfindung zu verdeutlichen, wird nachstehend ein Auslegungsbeispiel gebracht.

Raketengasturbine samt Getriebe:

Man erkennt, daß die Raketengasturbine in Verbindung mit dem Wasserstrahlantrieb sehr geringe Abmessungen bei einer gleichzeitig sehr hohen Schubkraft hat.

Leistung	20 000 PS
Abtriebsdrehzahl	500 Upm
Treibstoffverbrauch	7,5 kg/s
	(HNCVKerosin)
Nabendurchrnesser	90 cm
Länge	350 cm
Wasserstrahlantrieb:
Schub	105 to
Länge	350 cm
Durchmesser	250 cm

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schiffsantrieb zur Deckung relativ kurzzeitiger Leistungsspitzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Raketengasturbine (1 bis 7) mit einem Propeller- und/oder Wasserstrahlantrieb (9) eine Baueinheit bildet, die als Zusatzantriebsaggregat (14 bzw. 15) ausgebildet und aus der Bordwand des Schiffsrumpfes (13) ausschwenkbar angeordnet ist

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raketengasturbine aus einer Treibstofförderanlage (1, 2, 3), einem Gaserzeuger (6) und einer Nutzturbine (7) samt Getriebe besteht, die direkt in der Nabe des Propellers (9) oder des Wasserstrahlantriebes untergebracht sind.

3. Schiffsantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (3,6) zur Herabsetzung der Verbrennungstemperaturen den Verbrennungsgasen Wasser zusetzt

4. Schiffsantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinengase in der Turbine (7) auf Umgebungsdruck entspannt und über Leitungen (10) unmittelbar ins Wasser geleitet werden.

5. Schiffsantrieb nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinengase an der Turbine (7) auf Umgebungsdruck entspannt und über den Stator (11) des Raketenturbinenantriebs (1 bis 7) über Bord ins Freie geleitet werden.

6. Schiffsantrieb nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Seewasser gefüllte Kondensationsanlage (22) angeordnet ist, die die Wasserbestandteile des Abgases ausfällt und wieder am Arbeitsprozeß in der Raketengasturbine (1 bis 7) zuführt.

7. Schiffsantrieb nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser aus dem Abgas in einer ersten mit Seewasser gekühlten Kondensationsanlage (22) ausgefällt wird und die restlichen gasförmigen Bestandteile, die mit Wasser nicht kondensierbar sind, in einer zweiten, mit flüssigem Sauerstoff gekühlten Kondensationsanlage (30) ausgefällt werden.