DE3109121A1 - Marine auxiliary propulsion for seagoing ships - Google Patents

Abstract

In order to dispense with the marine auxiliary propulsions provided independently of the main propulsion engine and to save fuel costs on seagoing ships, the marine auxiliary propulsion according to the invention is characterised in that water-inlet openings directed against the channel flow are provided in an underwater area of the ship's outer skin. A water-conducting passage extending essentially in the longitudinal direction of the ship adjoins the water-inlet openings. The water-conducting passage ends downstream at a water-outlet opening in the ship's outer skin and contains a hydraulic motor which is acted upon by the channel flow passing through. In this way, a portion of the fluidic energy contained in the unutilised channel flow can be utilised. <IMAGE>

Description

Schiffshilfsantrieb für Marine auxiliary propulsion for

seegehende Schiffe Die Erfindung betrifft einen Schiffshilfsantrieb für seegehende Schiffe, insbesondere schraubengetriebene Schiffe. seagoing ships The invention relates to an auxiliary ship propulsion system for seagoing ships, especially screw-propelled ships.

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.All seagoing ships need their main propulsion engine two or more auxiliary drives, which can work independently of the main drive, to generate electricity even when the main engine is switched off, as well as pumps, loading harnesses and the like to drive.

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.The present invention is based on the knowledge that in the the driving current opposite the direction of travel always has a very high energy content is present, which remains unused all the time, but is very much a driving force Hydro power machine can be used. According to the invention, this is used for feeding such a water power machine in an underwater area of the ship's outer skin, preferably arranged within the hull, a water duct, the is fed via a water inlet opening opposite to the traction current, in order to let the water erosion flow into the traction current after operating a water power machine. Such a water power machine, preferably an axial turbine, can be used with one couple an electric generator or with any pump unit, which provide usable electrical or hydraulic pressure energy.

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.The water guiding channel is preferably in the vicinity of the ship's bottom arranged because in this area the traction current is essentially free of spray and Air bubbles is. It can also be of advantage to have the water inlet opening on one The level on the ship's side wall is well above the water outlet opening to be arranged if there is no risk of air or gout ingress in such an area consists.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiffshilfsantriebes beispielsweise beschrieben und anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.The following is a preferred embodiment of one according to the invention Ship auxiliary drive, for example, described and based on the accompanying drawing explained in more detail.

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.The drawings show: FIG. 1 a schematic side view of a The underwater part of the ship's hull with one designed according to the invention an axial turbine supplying water duct and FIG. 2 is a schematic Side view of a screw ship with indicated possibilities for the course of the water duct.

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.As shown in FIG. 1, the ship's bottom 1 is not shown in detail Ship mounted in a support bearing 15 an axial turbine 4, the turbine blades 16 can also be designed to be adjustable in a manner known per se. This turbine 1 is supplied in the tangential or radial direction via a diffuser 6, which ensures that the water moves the turbine blades 16 in the axial direction can apply. With the axis of rotation 7 of the turbine 4 is by means of a rigid or clutch 8 connected to a generator 10, from which the generated electrical Ender; energy can be discharged via lines. The generator 10 rests on one Structure 9, which can be part of the ship's raised floor. Instead of the electric Generator 10 can also occur a pump assembly that is an on-board Hydraulic system supplied. The energy obtained with the turbine 4 can be used by everyone Applications are used.

auch eine Zufuhr der gewonnenen Energie zum Schiffshauptantrieb ist durchaus denkbar.is also a supply of the generated energy to the ship's main drive quite conceivable.

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.The water supply channel 3 supplying the turbine is connected to one of the Driving current opposite water inlet opening 2 is provided and extends in the example shown in FIG. 1, rising slightly to the radial or tangential inflow opening on the diffuser 6 of the 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.The water flow behind the turbine 4 can - as in FIG. 1 as an example shown - at a water outlet opening 13 substantially perpendicular to exit at the bottom near the ship's bottom 1 (flow path A-a of FIG. 2). It But there is also the possibility of a turbine with a flat axis of rotation to use, in which case the water duct 3 is continued behind the turbine 4, around the water via a substantially downward sloping water guide channel part to be released into the traction current. This corresponds to the flow path A-b of FIG. 2. Here however, a turbine with a vertical axis can also be used.

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.If it's ships of sufficient draft, it is - As Fig. 2 shows - of advantage if you have the einiaßseiten part of the water duct 3 arranged with a downward slope (Flow path B-a or B-b). In this ralle, the water entry opening 14 is considerably above the ship's bottom 1, but sufficiently deep below the water line WL in an area that is still largely free of spray and air bubbles.

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.Depending on the special circumstances, i. H. the shape of the hull or the more or less high driving speed and thus the driving current, can also be thought of in the inlet-side part of the water duct 3 to arrange an injector nozzle 11, which via a line 12 from a relatively small Auxiliary pump is fed with water and the flow in the water duct 3 increases.

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.The water inlet and outlet openings and also the water duct can basically have any cross-sectional shape, although it goes without saying for the course of the used and unused traffic flow is advantageous, flattened Use cross-sections whose largest dimension is essentially parallel extends to the outer skin of the ship.

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.As with water turbines Lich, the water duct is preferred in the direction of the turbine with a decreasing cross-section designed to to increase the current speed and the water pressure.

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.Rough calculations have shown that one can with sea-going Ships with z. B. a speed of 15 kn with a water inlet cross-section at the water channel of 1.5 - 2 m2 and a water throughput of 4 - 7 m3 / sec. can obtain an energy yield of about 1500 kW.

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.It can thus be seen that with the aid of the auxiliary ship drive according to the invention Significant amounts of energy can be recovered from the largely unused traction current without putting a significant strain on the main engine or the ship's movement.

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.Under the term "traction current" used above and below should be understood the flow of water on the ship's sides, that with increased Backward speed, d. H. opposite to the movement of the ship, flows off and is sometimes referred to as reverse flow in the literature.

Claims (11)

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.Claims 1. Ship auxiliary drive for seagoing ships thereby characterized in that in an underwater area of the ship's outer skin (1) a water inlet opening (2) facing the traction current is provided is to which a water guide channel extending essentially in the longitudinal direction of the ship extends (3), which is connected downstream at a water outlet opening (13) of the ship's outer skin ends and a water power machine acted upon by the water flowing through the traction current (4) contains. 2. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkraftmaschine (4) mit einem elektrischen Generator (10) gekuppelt ist.2. Ship auxiliary drive according to claim 1, characterized in that the water power machine (4) is coupled to an electrical generator (10). 3. Schiffshilsantrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkraftmaschine eine .2xialturbine (4) ist.3. Schiffshilsantrieb according to claim 1 and 2, characterized in that that the water power machine is a .2xialturbine (4). 4. Schiff shilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereintrittsöffnung (14) auf einem höheren Niveau angeordnet ist als die Wasseraustrittsöffnung (13).4. Ship auxiliary drive according to claim 1 to 3, characterized in that that the water inlet opening (14) is arranged at a higher level than the water outlet opening (13). 5. Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsöffnung (13) des Wasserführungskanals ( 3) in Richtung des Fahrstromes ausmündet.5. Ship auxiliary drive according to claim 1 to 4, characterized in that that the water outlet opening (13) of the water duct (3) in the direction of the Driving current flows out. 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. 6. Ship auxiliary drive according to claim 1 to 4, characterized in that that the water outlet opening (13) of the water duct (3) is essentially opens vertically in the area of the ship's bottom (1). 7 Schiffshilfsantrieb nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Axialturbine (4) mit vertikal ger chteter Rotationsachse (7) eingebaut ist. 7 auxiliary ship drive according to claim 1 to 6, characterized in that that the axial turbine (4) is installed with a vertical axis of rotation (7). 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. 8. Ship auxiliary drive according to claim 1 to 7, characterized in that that the water duct (3) has a flattened cross-section, its largest Diameter extends parallel to the adjacent ship's outer skin. 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 9. auxiliary ship drive according to claim 1 to 8, characterized in that that the inlet side Wasserngskanal (3) from the water power machine (4) one Injector nozzle fed by the auxiliary pump in the direction of the water power engine (4) (11) contains 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.10. Ship auxiliary drive according to claim 1 to 9, characterized in that that at least the inlet opening of the water duct (3) with a foreign body repellent streamlined profiler grille is provided. 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.11. Ship auxiliary drive according to claim 1 to 10, characterized in that that the water duct (3) between the inlet opening (2) and the water power machine (4) has a substantially steadily decreasing cross-section.