DE3109121A1

DE3109121A1 - Schiffshilfsantrieb fuer seegehende schiffe

Info

Publication number: DE3109121A1
Application number: DE19813109121
Authority: DE
Inventors: Christos 2000 Hamburg Economou
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-11
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1982-09-23

Description

Schiffshilfsantrieb für
seegehende Schiffe Die Erfindung betrifft einen Schiffshilfsantrieb für seegehende Schiffe, insbesondere schraubengetriebene Schiffe.
Alle seegehenden Schiffe benötigen außer ihrer Hauptantriebsmaschine zweioder mehrere Hilfsantriebe, welche unabhängig vom Hauptantrieb arbeiten können, um auch bei abgeschalteter Hauptmaschine Strom zu erzeugen,sowie Pumpen, Ladegeschirre und dergleichen anzutreiben.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß in dem der Fahrtrichtung entgegengerichteten Fahrstrom stets ein sehr großer Energiegehalt vorhanden ist, der ständig ungenutzt bleiht, sehr wohl aber zur Antrieb e einer Wasserkraftmaschine benutzt werden kann. Dabei wird erfindungsgemäß zur Speisung einer solc?1en Wasserkraftmaschine in einem unterwascer liegenden Bereich der Schiffaußenhaut, vorzugsweise innerhalb des Schiffskörper, ein Wasserführungskanal angeordnet, der über eine dem Fahrstrom entgegengerichete Wassereintrittsöffnung gespeist wird, um nach Betreiben einer Wasserkraftmaschine das Waseer - eder in den Fahrstrom abzulassen. Eine solche Wasserkraftmaschine, vorzugsweise eine Axialturbine, äßt sich mit einem elektrischen Generator oder aber auch mit irgendwelchen Pumpen-Aggregaten kuppeln, welche nutzbringend verwendbare elektrisch oder hydraulische Druckenergie liefern.
Vorzugsweise wird der Wasserführungskanal in Nähe des Schiffbodens angeordnet, da in diesem Bereich der Fahrstrom im wesentlichen frei von Gischt und Luftblasen ist. Von Vorteil kann es auch sein, die Wassereintrittsöffnung auf einem erheblich über der Wasseraustrittsöffnung liegenden Niveau an der Schiffs seitenwand anzuordnen, sofern in einem solchen Bereich noch keine Gefahr eines Luft- oder Gichteintrittes besteht.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiffshilfsantriebes beispielsweise beschrieben und anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines unterwasser liegenden Teiles des Schiffsrumpfes mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten eine Axialturbine versorgenden Wasserführungskanal und Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Schraubenschiffes mit angedeuteten Möglichkeiten für den Verlauf des Wasserführungskanals.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist im Schiffsboden 1 des nicht näher dargestellten Schiffes in einem Traglager 15 eine Axialturbine 4 gelagert, deren Turbinenschaufeln 16 in an sich bekannter Weise auch verstellbar ausgebildet sein können. Diese Turbine 1 wird in tangentialer oder radialer Richtung über einen Leitapparat 6 versorgt, welcher dafür sorgt, daß das Wasser in axialer Richtung die Turbinenschaufeln 16 beaufschlagen kann. Mit der Rotationsachse 7 der Turbine 4 ist mittels einer Starr- oder Schaltkupplung 8 ein Generator 10 verbunden, von dem die erzeugte elektrische Ender; gie über Leitungen abgeführt werden kann. Der Generator 10 ruht auf einem Tragwerk 9,der Teil des Schiffsdoppelbodens sein kann. Anstelle des elektrischen Generators 10 kann auch eine Pumpenanordnung treten, die ein bordeigenes Hydrauliksystem versorgt. Die mit der Turbine 4 gewonnene Energie kann für alle Anwendungen herangezogen werden.
auch eine Zufuhr der gewonnenen Energie zum Schiffshauptantrieb ist durchaus denkbar.
Der die Turbine versorgende Wasserführungskanal 3 ist mit einer dem Fahrstrom entgegengerichteten Wassereintrittsöffnung 2 versehen und erstreckt sich im dargestellten Beispiel der Fig. 1 geringfügig ansteigend bis zur radialen oder tangentialen Einströmöffnung am Leitapparat 6 der Turbine 4.
Die Wasserströmung hinter der Turbine 4 kann - wie in Fig. 1 als Beispiel dargestellt - an einer Wasseraustrittsöffnung 13 im wesentlichen senkrecht nach unten in der Nähe des Schiffsbodens 1 austreten (Strömungsweg A-a der Fig. 2). Es besteht aber auch die Möglichkein, eine Turbine mit flachliegender Rotationsachse zu verwenden, wobei man dann den Wasserführungskanal 3 hinter der Turbine 4 fortsetzt, um das Wasser über einen itn wesentlichen nach unten abfallenden Wasserführungskanalteil in den Fahrstrom abzugeben. Dies entspricht dem Strömungsweg A-b der Fig. 2. Hierbei kann aber ebenfalls eine Turbine mit vertikaler Achse eingesetzt wenden.
Wenn es sich um Schiffe mit ausreichendem Tiefgang handelt, ist es - wie Fig. 2 zeigt - von Vorteil, wenn man den einiaßseitigen Teil des Wasserführungskanals 3 mit einem nach unten gerichteten Gefälle anordnet (Strömungsweg B-a oder B-b). In diesem ralle liegt die Wasserennçrittsöffnung 14 erheblich über dem Schiffsboden 1, dabei allerdings ausreichend tief unter der Wasserlinie WL in einem Bereich, der noch weitgehend frei von Gischt und Luftblasen ist.
Je nach den speziellen Gegebenheiten, d. h. der Form des Schiffskörpers oder der mehr oder minder großen Fahrtgeschwindigkeit und damit des Fahrstromes, kann auch daran gedacht werden, im einlaßseitigen Teil des Wasserführungskanals 3 eine Injektordüse 11 anzuordnen, die über eine Leitung 12 von einer relativ kleinen Hilfspumpe mit Wasser gespeist wird und die Strömung im Wasserführungskanal 3 erhöht.
Die Wassereintritts- und Wasseraustrittsöffnungen und auch der Wasserführungskanal können im Grunde beliebige Querschnittsformen haben, obwohl es selbstverständlich für den Verlauf der genutzten und ungenutzten Fahrströmung von Vorteil ist, abgeplattete Querschnitte zu verwenden, deren größte Abmessung sich im wesentlichen parallel zur Schiffsaußenhaut erstreckt.
Wie bei Wasserturbinen lich, wird vorzugsweise der Wasserführungskanal in Richtung auf die Turbine mit sich verkleinerndem Querschnitt ausgebildet, um die Strömung geschwindigkeit und den Wasserdruck zu vergrößern.
Überschlägliche Berechnungen haben gezeigt, daß man bei seegehenden Schiffen mit z. B. einer Fahrgeschwindigkeit von 15 kn bei einem Wassereintrittsquerschnitt am Wasserführungskanal von 1,5 - 2 m2 und einem Wasserdurchsatz von 4 - 7 m3/sec. eine Energieausbeute von etwa 1500 kW erhalten kann.
Es zeigt sich somit, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schiffshilfsantriebes aus dem weitgehend ungenutzten Fahrstrom erhebliche Energien rückgewonnen werden können, ohne dabei die Hauptmaschine oder die Fahrt des Schiffes wesentlich zu belasten.
Unter dem vorstehend und nachfolgend verwendeten Ausdruck "Fahrstrom" soll die Strömung des Wassers an den Schiffsseiten verstanden werden, das mit erhöhter Geschwindigkeit nach hinten, d. h. entgegengesetzt zur Fahrt des Schiffes, abströmt und in der Literatur zum Teil auch als Rückstrom bezeichnet wird.

Claims

Patentansprüche 1. Schiffshilfsantrieb für seegehende Schiffe dadurch gekennzeichnet, daß in einem unterwasser liegenden Bereich der Schiffsaußenhaut (1) eine dem Fahrstrom entgegengerichtete Wassereintrittsöffnung (2 ) vorgesehen ist, an die sich ein im wesentlichen in Schiffslängsrichtung erstreckender Wasserführungskanal ( 3 ) anschließt, welcher stromab an einer Wasseraustrittsöffnung (13) der Schiffsaußenhaut endet und eine vom durchströmenden Fahrstrom-Wasser beaufschlagte Wasserkraftmaschine (4) enthält.
2. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkraftmaschine (4) mit einem elektrischen Generator (10) gekuppelt ist.
3. Schiffshilsantrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkraftmaschine eine .2xialturbine (4) ist.
4. Schiff shilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereintrittsöffnung (14) auf einem höheren Niveau angeordnet ist als die Wasseraustrittsöffnung (13).
5. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsöffnung (13) des Wasserführungskanals ( 3) in Richtung des Fahrstromes ausmündet.
6. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsöffnung (13) des Wasserführungskanals ( 3 ) im wesentlichen vertikal im BereIch des Schiffsbodens (1) ausmündet.
7 Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Axialturbine (4) mit vertikal ger chteter Rotationsachse (7) eingebaut ist.
8. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserführungskanal (3) einen abgeplatteten Querschnitt hat, dessen größter Durchmesser sich parallel zur benachbarten Schiffsaußenhaut erstreckt.
9. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der eintrittsseitige Wasserngskanal (3) von der Wasserkraftmaschine (4) eine mit hilfspumpe gespeiste in Richtung zur Wassenkraftmaschine (4) wirkende Injektordüse (11) enthält
10. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 9 dadurch ekennzeichnet, daß mindestens die Eintrittsöffnung des Wasserführungskanals (3) mit einem Fremdkörper abweisenden stromlinienförmig profilierer Gitter versehen ist.
11. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserführungskanal (3) zwischen Eintrittsöffnung (2) und Wasserkraftmaschine (4) einen sich im wesentlich stetig vermindernden Querschnitt hat.