EP3837163A1 - Driving device for a ship and method for operation thereof - Google Patents

Driving device for a ship and method for operation thereof

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Publication number
EP3837163A1
EP3837163A1 EP19778867.2A EP19778867A EP3837163A1 EP 3837163 A1 EP3837163 A1 EP 3837163A1 EP 19778867 A EP19778867 A EP 19778867A EP 3837163 A1 EP3837163 A1 EP 3837163A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive device
support structure
guide
channel
ship
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19778867.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sergej BEISER
Sophie Juliane Stutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3837163A1 publication Critical patent/EP3837163A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H2005/075—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers using non-azimuthing podded propulsor units, i.e. podded units without means for rotation about a vertical axis, e.g. rigidly connected to the hull
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B63H21/383—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like for handling cooling-water

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a
  • Ship comprising a nacelle housing, an electric motor arranged in the nacelle housing with a stator and a rotor, which is arranged coaxially to an axis of rotation of the electric motor, and a nacelle shaft (shaft), via which the nacelle housing can be rotatably connected to a ship's hull.
  • a drive device can also be referred to as a gondola drive or POD or azimuth drive device.
  • Such an electric gondola drive is used, for example, as a drive unit in a ship or in general in a watercraft, the gondola drive being generally outside the hull and below half the water level, in particular in sea water, and driving a propeller.
  • Such gondola drives are, as noted, also known under the name POD drives and usually have an electrical output in the megawatt range, in particular of more than 5 MW.
  • the heat loss of the electrical machine is to be carried out in a suitable form in order to keep the machine at a constant and acceptable temperature level during operation.
  • Other examples of games for a watercraft are a raft, an oil rig, a submarine or the like.
  • electrical outputs of less than 5 MW can also be used.
  • the stator is dissipated of heat, for example, via the surface of the housing by convection.
  • the stator lamination package is shrunk, for example, into a housing, so that a good heat transfer is guaranteed.
  • the housing should have a sufficiently good thermal conductivity.
  • the machine housing is operated in water (in maritime shipping in salty sea water), adequate corrosion resistance is also required.
  • a drive device for a ship which has a drive nacelle.
  • the drive nacelle is connected to the hull of the ship by a shaft.
  • a drive motor which can be cooled by a cooling device in the shaft.
  • a drive unit of a ship in particular an azimuth drive unit of a ship, is known from EP 2 824 028 B1.
  • the drive unit has a shell structure which is arranged below a hull of the ship.
  • An electric motor is provided for rotating a propeller axis.
  • the shell structure has a support portion that has a lower end that is directly connected to a motor housing portion of the shell structure and an upper end that is connected to the hull of the ship.
  • At least one supporting metal sheet is seen between the support portion of the shell structure and a cylindrical outer surface of the cylindrical portion of the motor housing portion. When water surrounds the shell structure, both a first side surface and a second side surface of the at least one supporting metal sheet are in contact with water.
  • a drive unit for a ship is known from EP 0 590 867 A1, the drive unit having a nacelle with an electric motor which is rotatably attached to a ship's hull via a shaft.
  • cooling lines are provided in the shaft, which extend into the interior of the ship's hull, where a heat exchanger is provided for recooling the cooling medium located in the cooling lines.
  • a heat exchanger is provided for recooling the cooling medium located in the cooling lines.
  • Separate cooling modules consisting of external fans and air / water coolers, are arranged next to the adjustment unit or the azimuth module, the cooling air being conducted via the cooling lines in the connecting shaft to the drive motor.
  • Losses occur for externally excited synchronous machines and asynchronous machines, in particular also on the rotor.
  • the magnets are increasingly demagnetized as the temperature rises.
  • the rotor receives its heat from the environment, especially the stator (for example through: radiation, heat conduction, convection, etc.).
  • the rotor is also heated by friction in air or bearings, and is not least exposed to alternating magnetic fields from the stator winding, which result in AC losses in the rotor.
  • the rotor temperature must be limited for each of the machine types mentioned. However, the cooling of the rotor is not very good with passive water jacket cooling. As a consequence, it can result that the size of the electric motor is determined by the ro rot temperature.
  • the machine could be downsized if the rotor were cooled better.
  • a reduction in size would result in considerable advantages, especially if the diameter can be reduced, since this can improve the hydrodynamic efficiency.
  • An object of the invention is to provide an improveddekon concept for a drive device, in particular a nacelle drive, for a ship.
  • a solution to the task succeeds a drive device according to claim 1, and in a method according to claim 14.
  • Embodiments of the invention result, for example, according to claims 2 to 13.
  • a drive device for a ship in particular an azimuth drive device for a ship (POD), has a nacelle housing and a shaft, the nacelle housing being attachable to a hull of the ship by means of the shaft, the nacelle housing being provided for receiving an electric motor , wherein the electric motor for driving a propeller is provided, wherein the Antriebsein direction has a first support structure and a second support structure, wherein the first support structure is wider than the second support structure.
  • the drive device is located in such a way in a flow of the surrounding water that first flows against the first support structure and subsequently the second support structure.
  • a drive device can thus be configured in such a way that the first support structure has a first cross section in one plane, the second support structure also having a cross section, the second cross section, in this plane, the width of the first support structure resulting from the cross section being shown in FIG This level is larger than the corresponding width of the two supporting structure in the cross section of the selected level.
  • At least one of the support structures has a drop-like cross section.
  • the drop-like cross-section of the support structure results in a good flow behavior, which can reduce the water resistance or which can improve the flow of flow such that better cooling of the electric motor to the sea water is possible.
  • the drop-like cross section relates in particular to the cross section of a drop.
  • the cross section can have an initial region and an end region aligned along a longitudinal direction which follows a longitudinal direction of the nacelle housing, the drop-like cross section relating to the initial region or end region, the supporting structure between the initial region and End area is stretched longitudinally.
  • the first support structure and / or the second support structure Structure is located between the pod housing and the shaft.
  • the shaft and / or the nacelle housing can also be made in one piece with the first support structure or with the second support structure.
  • a drop denotes a shape that is derived from a liquid body that detaches from a larger liquid body. This shape is different from a shape of a drop in the rest state with a homogeneous liquid and homogeneous external medium, since such a drop has a spherical shape in the rest state and in a homogeneous environment and thus has a circle in cross section.
  • teardrop shape denotes a spatial shape that is spherical on one side and tapered on the other side or in a pointed manner.
  • a water drop has approximately a teardrop shape shortly before it is detached from a body, which results in a drop-shaped cross section of the drop.
  • the drop has a streamlined shape.
  • the supporting structure can also have an elliptical cross-sectional shape.
  • the teardrop shape or the elliptical shape of the cross sections are in particular profile shapes, in English they are called “airfoils”.
  • the first support structure is spaced apart from one another in a longitudinal direction by the second support structure, a channel being formed between the first support structure and the second support structure.
  • Water in particular sea water or river water, etc., can be conducted in this channel in order to be able to cool the electric motor via the nacelle housing.
  • a lower side of the channel is formed by means of the nacelle housing, the lower side of the channel being in particular curved. Due to the curvature, which reflects a type of circular section, the cylindrical shape of the electric motor is followed. Both the electric motor and the gondola housing have a cylindrical basic shape.
  • an upper side of the channel lies opposite the lower side of the channel, the upper side of the channel being in particular curved. If the upper side as well as the lower side of the channel are curved and the curved surfaces run approximately parallel, a channel for the flow of water results which essentially has the same height in a longitudinal direction.
  • a first guide structure for water guidance and a second guide structure for water guidance are provided, the first guide structure and the second guide structure being spaced apart from one another in a longitudinal orientation and a longitudinal orientation.
  • the guide structures can be fastened to the shaft and / or to the nacelle housing. This allows the lead structures to perform a support function if they are attached to the shaft and the nacelle housing.
  • the guide structures are also provided for guiding or guiding the water within a channel which is being formed and outside this channel. The complaint results in openings for water to pass through. Water can enter or exit the channel through the openings. The shape and size of the openings can influence the voting behavior inside and outside the channel.
  • the support structures together with the guide structures, form a partially imaginary common outer basic cross section in one embodiment of the drive device.
  • the overall arrangement thus has several small profiles which together approximate a large profile.
  • openings for the flow of water are formed between the first support structure and the second support structure.
  • the flow of water can be made possible when the drive device is at a standstill and / or when the drive device is moving.
  • water flows along the drive device and thus along the supporting structure and / or the nacelle housing and / or along the guide structure.
  • the openings can be designed so differently that different openings allow different flow rates at different speeds.
  • a first opening has a first opening cross section, which narrows. Due to the narrowing, a higher flow rate of the water can be achieved.
  • a blocking effect can also be achieved. The blocking effect can arise behind a body that is exposed to the flow. If the flow comes from the front, the side / middle openings lie in the "shadow" of their upstream side supports or guide supports.
  • the guide support can also be referred to as a guide structure. The flow tears off at the rear edges of the frontal flow openings and begins to swirl, the resulting swirls block the opening behind the side support.
  • At least one of the guide structures has a trapezoidal cross section on.
  • the trapezoidal cross-section can influence both the opening adjacent to the guide structure and the flow behavior of the guide structures.
  • At least one of the guide structures has a parallelogram-shaped cross section.
  • the trapezoidal cross-section can also influence both the opening adjacent to the guide structure and the flow behavior of the guide structures.
  • At least one of the guide structures has an outer side surface which is larger than the inner side surface of this guide structure. It can thus be achieved that the length of the outer side surface is greater than the length of the inner side surface. A surface that is as flat as possible is thus achieved in the outer region.
  • the openings are then modeled in particular in that the length of the inner side surface is shortened compared to the length of the outer side surface.
  • the inner side surface and the outer side surface are largely parallel to each other.
  • the first guide structure has a first longitudinal orientation and the second guide structure has a second longitudinal orientation, the first longitudinal orientation and the second longitudinal orientation being inclined differently to the longitudinal axis of the drive device.
  • guide structures form pairs, the pairs being mirrored in each case on the longitudinal axis. The parts of a pair are thus reflected with respect to the longitudinal axis.
  • the first support structure and the first guide structure overlap with respect to their position on the longitudinal axis of the drive device. This means that less eddies are formed and the flow behavior is improved.
  • openings and / or guide structures are designed such that they inhibit a flow during nominal operation of the drive device. It can thereby be achieved that a stable flow can develop in the channel.
  • the electric motor of the drive device can be cooled by this flow. A high flow of water through the channel improves the cooling effect and thereby increases the performance of the electric motor.
  • a flow velocity of the water surrounding the drive device is generated, which reduces a flow through openings of water.
  • the generation of the flow speed takes place, for example, by the movement of the ship, which results from the natural flow of the water, as well as from the drive power by the rotating propeller of the ship. If the flow of openings through water is reduced, the water flow is inhibited. If a channel in an upper section of the nacelle housing has a multiplicity of openings which are distributed in a longitudinal direction, the inhibiting effect relates in particular to the openings which are located between a first opening in the longitudinal direction and a last opening in the longitudinal direction. Due to the inhibiting effect, the coordination behavior of the water in the sewer is improved.
  • FIG. 6 shows a schematic nacelle housing in an up
  • FIG. 8 shows the schematic nacelle housing in a top view.
  • the Antriebsein device 1 shows a ship 2 which has a drive device 1.
  • the drive device 1 is attached to a hull 5 of the ship 2.
  • the Antriebsein device 1 is a POD and has a shaft 4 which carries a nacelle housing 3 or on which the nacelle housing 3 hangs.
  • An electric motor 6 for driving a propeller 7 is located in the nacelle housing 3.
  • FIG. 2 shows the drive device 1 with the shaft 4, the nacelle housing 3 and the propeller 7 in a perspective illustration. An assumed flow direction 35 for the surrounding water is also shown.
  • FIG. 3 shows a drive device in detail, the nacelle housing 3 being shown and also a longitudinal axis 34 of a shaft for connection to a propeller. Furthermore, a first support structure 8 and a second support structure 9 are shown, by means of which the nacelle housing 3 can be fastened to the shaft 4. There are also openings 21,
  • the first support structure 8 has a large number of profiles 43 on.
  • the second support structure 9 has a large number of profiles 44. If a section is now drawn in the area of the second profiling of the first support structure 8 and the second support structure 9, a representation according to FIG. 4 results.
  • the nacelle housing 3 in a perspective section.
  • an intermediate channel 37 is shown in addition to the first support structure 8 and the second support structure 9, an intermediate channel 37 is shown.
  • the channel 37 is in particular formed by a large number of guide structures. Shown are a first guide structure 15, a second guide structure 16, a third guide structure 17, a fourth guide structure 18, a fifth guide structure 19 and a sixth guide structure 20.
  • the guide structures form pairs in relation to the longitudinal axis 34.
  • the first guide structure 15 forms a pair with the sixth guide structure 30.
  • the second lead structure 16 forms a pair with the fifth lead structure 19, the third lead structure 17 forms a pair with the fourth lead structure 18.
  • the pairs include channel 37. Openings 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 and 28 form between the guide structures or between the support structures and guide structures. Water can flow through these openings.
  • the first guide structure 15 has a first longitudinal orientation 31. This is roughly parallel to
  • the sixth guide structure 20 also has a longitudinal orientation 31 which corresponds to that of the first guide structure 15, since these two guide structures form a pair.
  • the pair has mirror symmetry with the longitudinal axis 34.
  • the second guide structure 16 has a second longitudinal orientation 32 which is inclined to the longitudinal axis 34 and intersects it.
  • the third guide structure 17 has a third longitudinal orientation 33. This applies accordingly to the fourth lead structure 18.
  • the third longitudinal orientation 33 is still more strongly inclined to the longitudinal axis 34 than the second longitudinal orientation 32.
  • FIG. 6 shows a schematic nacelle housing 3 in a top view. Shown is how the second support structure 9 with the first guide structure 18 and the sixth guide structure 17 in a longitudinal orientation according to the
  • the section shown through the guide structures and the support structure shows that the first support structure 8 has a width 11 which is greater than the width 12 of the second support structure 9.
  • the flow direction 35 shown shows that first a wide support structure 8 is provided for the flow and then a support structure 9, which has a smaller width.
  • the illustration according to FIG. 6 also shows that the width 11 is smaller than a first distance 38 of the pair of first guide structure 15 and sixth guide structure 20.
  • a second distance 39, which is given by the pair of third guide structure 17 and fourth guide structure 18 and its distance is larger than the second width 12, that is to say the width of the second support structure 9. This can have a positive influence on the voting behavior.
  • the partial cross section 45 shows the channel 37 and also openings 26 and 27.
  • the channel 37 has a lower side 13 and an upper side 14, which run approximately parallel to each other.
  • the sides 13 and 14 are curved like the other nacelle housing.
  • FIG. 8 shows the schematic gondola housing in a top view. An opening distance 40 between two guide structures is shown. Furthermore, the drop-shaped cross section of the first support structure 8 and the second support structure 9 is shown by a line elimination.
  • the supporting Structure each have an outer side surface 29 and an inner side surface 30.
  • the outer side surface 29 has a length, the first side surface length 41.
  • the inner side surface 30 has a length, the second side surface length 42.
  • the first side surface length 41 is greater than the second side surface length 42.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

The invention relates to a driving device (1) for a ship (2), which driving device has a pod housing (3) and a shaft (4), the pod housing (3) being fastenable by means of the shaft (4) to a hull (5) of the ship (35), and the pod housing (3) being provided to accommodate an electric motor (6). The electric motor (6) is provided for driving a propeller (7), the driving device (1) having a first support structure (8) and a second support structure (9), the first support structure (8) being wider than the second support structure (9). In a method for operating the driving device (1), a flow speed is generated which reduces a throughflow of water through openings (22, 23, 26, 27).

Description

Beschreibung description
Antriebseinrichtung für ein Schiff und Verfahren zum Betrieb einer solchen Propulsion device for a ship and method for operating such a ship
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein The invention relates to a drive device for a
Schiff aufweisend ein Gondelgehäuse, einen im Gondelgehäuse angeordneten Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, welcher koaxial zu einer Rotationsachse des Elektromotors an geordnet ist, und einen Gondelschaft (Schaft) , über welchen das Gondelgehäuse drehbar mit einem Schiffsrumpf verbindbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Schiff mit einer derartigen Antriebseinrichtung. Eine derartige Antriebsein richtung kann auch als ein Gondelantrieb oder POD oder Azimut Antriebseinrichtung bezeichnet werden. Ship comprising a nacelle housing, an electric motor arranged in the nacelle housing with a stator and a rotor, which is arranged coaxially to an axis of rotation of the electric motor, and a nacelle shaft (shaft), via which the nacelle housing can be rotatably connected to a ship's hull. Furthermore, the invention relates to a ship with such a drive device. Such a drive device can also be referred to as a gondola drive or POD or azimuth drive device.
Ein derartiger elektrischer Gondelantrieb kommt beispielswei se als Antriebseinheit bei einem Schiff oder allgemein bei einem Wasserfahrzeug zum Einsatz, wobei sich der Gondelan trieb im Allgemeinen außerhalb des Schiffsrumpfes und unter halb des Wasserspiegels, insbesondere im Meerwasser, befindet und einen Propeller antreibt. Derartige Gondelantriebe sind, wie angemerkt, auch unter der Bezeichnung POD-Antriebe be kannt und weisen üblicherweise eine elektrische Leistung im Megawattbereich, insbesondere von mehr als 5 MW auf. Dabei ist bei einem solchen elektrischen Gondelantrieb die Verlust wärme der elektrischen Maschine in geeigneter Form abzufüh ren, um die Maschine während des Betriebs auf einem konstan ten und akzeptablen Temperaturniveau zu halten. Weitere Bei spiele für ein Wasserfahrzeug sind ein Floß, eine Bohrinsel, ein U-Boot oder dergleichen. Abhängig von der Größe des Was serfahrzeuges und dem Verwendungszweck des Gondelantriebes können auch elektrische Leistungen kleiner 5 MW zum Einsatz kommen . Such an electric gondola drive is used, for example, as a drive unit in a ship or in general in a watercraft, the gondola drive being generally outside the hull and below half the water level, in particular in sea water, and driving a propeller. Such gondola drives are, as noted, also known under the name POD drives and usually have an electrical output in the megawatt range, in particular of more than 5 MW. In such an electric gondola drive, the heat loss of the electrical machine is to be carried out in a suitable form in order to keep the machine at a constant and acceptable temperature level during operation. Other examples of games for a watercraft are a raft, an oil rig, a submarine or the like. Depending on the size of the water vehicle and the purpose of the gondola drive, electrical outputs of less than 5 MW can also be used.
Die Wärmeabfuhr des Stators geschieht beispielsweise über die Oberfläche des Gehäuses durch Konvektion. Das Statorblech paket ist z.B. in ein Gehäuse eingeschrumpft, wodurch ein gu- ter Wärmeübergang gewährleistet wird. Hierfür sollte das Ge häuse eine ausreichend gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Da das Maschinengehäuse aber im Wasser (in der Seeschifffahrt im salzigen Meerwasser) betrieben wird, ist ebenfalls eine aus reichende Korrosionsbeständigkeit erforderlich. The stator is dissipated of heat, for example, via the surface of the housing by convection. The stator lamination package is shrunk, for example, into a housing, so that a good heat transfer is guaranteed. For this purpose, the housing should have a sufficiently good thermal conductivity. However, since the machine housing is operated in water (in maritime shipping in salty sea water), adequate corrosion resistance is also required.
Aus der EP 2 824 806 ist eine Antriebseinrichtung für ein Schiff bekannt, welche eine Antriebsgondel aufweist. Die An triebsgondel ist über einen Schaft mit dem Rumpf des Schiffes verbunden. In der Antriebsgondel befindet sich ein Antriebs motor, welcher über eine Kühleinrichtung im Schaft kühlbar ist . From EP 2 824 806 a drive device for a ship is known which has a drive nacelle. The drive nacelle is connected to the hull of the ship by a shaft. In the drive nacelle there is a drive motor, which can be cooled by a cooling device in the shaft.
Aus der EP 2 824 028 Bl ist eine Antriebseinheit eines Schif fes, insbesondere eine Azimut-Antriebseinheit eines Schiffes bekannt. Die Antriebseinheit weist eine Schalenstruktur, die unterhalb eines Rumpfes des Schiffes angeordnet ist, auf. Ein Elektromotor ist zum Drehen einer Propellerachse vorgesehen. Die Schalenstruktur weist einen Stützabschnitt auf, der ein unteres Ende, welches mit einem Motorgehäuseabschnitt der Schalenstruktur direkt verbunden ist, und ein oberes Ende, das mit dem Rumpf des Schiffes verbunden ist, auf. Wenigstens ein stützendes Metallblech ist zwischen dem Stützabschnitt der Schalenstruktur und einer zylindrischen äußeren Fläche des zylindrischen Abschnitts des Motorgehäuseabschnitts vor gesehen. Wenn Wasser die Schalenstruktur umgibt, ist sowohl eine erste Seitenfläche als auch eine zweite Seitenfläche des wenigstens eines stützenden Metallblechs mit Wasser in Kon takt . A drive unit of a ship, in particular an azimuth drive unit of a ship, is known from EP 2 824 028 B1. The drive unit has a shell structure which is arranged below a hull of the ship. An electric motor is provided for rotating a propeller axis. The shell structure has a support portion that has a lower end that is directly connected to a motor housing portion of the shell structure and an upper end that is connected to the hull of the ship. At least one supporting metal sheet is seen between the support portion of the shell structure and a cylindrical outer surface of the cylindrical portion of the motor housing portion. When water surrounds the shell structure, both a first side surface and a second side surface of the at least one supporting metal sheet are in contact with water.
Aus der EP 0 590 867 Al ist eine Antriebseinheit für ein Schiff bekannt, wobei die Antriebseinheit eine Gondel mit ei nem Elektromotor aufweist, welche über einen Schaft drehbar an einem Schiffsrumpf befestigt ist. Zur Kühlung des Elektro motors sind im Schaft angeordnete Kühlleitungen vorgesehen, welche sich bis ins Innere des Schiffsrumpfs erstrecken, wo ein Wärmetauscher zur Rückkühlung des in den Kühlleitungen befindlichen Kühlmediums vorgesehen ist. Im Schiffsrumpf sind separate Kühlmodule, bestehend aus Fremdlüftern und Luft- / Wasserkühlern, neben der Verstelleinheit bzw. dem Azimutmodul angeordnet, wobei die Kühlluft über die Kühlleitungen im Ver bindungsschaft zum Antriebsmotor geleitet wird. A drive unit for a ship is known from EP 0 590 867 A1, the drive unit having a nacelle with an electric motor which is rotatably attached to a ship's hull via a shaft. For cooling the electric motor, cooling lines are provided in the shaft, which extend into the interior of the ship's hull, where a heat exchanger is provided for recooling the cooling medium located in the cooling lines. Are in the hull Separate cooling modules, consisting of external fans and air / water coolers, are arranged next to the adjustment unit or the azimuth module, the cooling air being conducted via the cooling lines in the connecting shaft to the drive motor.
Für fremderregte Synchronmaschinen und Asynchronmaschinen fallen, insbesondere auch am Rotor, Verluste an. Bei perma nentmagnetisch erregten Synchronmaschinen werden die Magnete bei steigender Temperatur zunehmend entmagnetisiert. Der Ro tor erhält seine Wärme aus der Umgebung, besonders dem Stator (zum Beispiel durch: Strahlung, Wärmeleitung, Konvektion, etc.) . Der Rotor wird auch durch Reibung an Luft bzw. Lagern erhitzt, und ist nicht zuletzt magnetischen Wechselfeldern von der Ständerwicklung ausgesetzt, welche AC-Verluste im Ro tor zur Folge haben. Für jeden der genannten Maschinentypen ist die Rotortemperatur zu begrenzen. Allerdings ist die Küh lung des Rotors bei einer passiven Wassermantelkühlung nicht sehr gut. In der Konsequenz kann es sich ergeben, dass auf grund dessen die Baugröße des elektrischen Motors von der Ro tortemperatur bestimmt wird. D.h., die Maschine könnte ver kleinert werden, wenn der Rotor besser gekühlt werden würde. Aus einer Verkleinerung ergäben sich erhebliche Vorteile, be sonders wenn der Durchmesser reduziert werden kann, da dadurch der hydrodynamische Wirkungsgrad verbessert werden kann. Eine Verbesserung der Entwärmungsproblematik für den Rotor bzw. Stator ergibt sich auch, wenn der Stator besser gekühlt werden kann. Eine verbesserte Kühlung des Stators führt dazu, dass auch der Rotor sich nicht so stark erwärmt. Losses occur for externally excited synchronous machines and asynchronous machines, in particular also on the rotor. In permanent magnet excited synchronous machines, the magnets are increasingly demagnetized as the temperature rises. The rotor receives its heat from the environment, especially the stator (for example through: radiation, heat conduction, convection, etc.). The rotor is also heated by friction in air or bearings, and is not least exposed to alternating magnetic fields from the stator winding, which result in AC losses in the rotor. The rotor temperature must be limited for each of the machine types mentioned. However, the cooling of the rotor is not very good with passive water jacket cooling. As a consequence, it can result that the size of the electric motor is determined by the ro rot temperature. That is, the machine could be downsized if the rotor were cooled better. A reduction in size would result in considerable advantages, especially if the diameter can be reduced, since this can improve the hydrodynamic efficiency. There is also an improvement in the cooling problems for the rotor or stator if the stator can be cooled better. Improved cooling of the stator means that the rotor does not heat up too much.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Kühlkon zept für eine Antriebseinrichtung, insbesondere einen Gondel antrieb, für ein Schiff bereitzustellen. Eine Lösung der Auf gabe gelingt einer Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, sowie bei einem Verfahren nach Anspruch 14. Ausgestaltungen der Er findung ergeben sich beispielsweise gemäß der Ansprüche 2 bis 13. Eine Antriebseinrichtung für ein Schiff, insbesondere eine Azimut-Antriebseinrichtung für ein Schiff (POD) , weist ein Gondelgehäuse und einen Schaft auf, wobei das Gondelgehäuse mittels des Schaftes an einem Rumpf des Schiffes befestigbar ist, wobei das Gondelgehäuse zur Aufnahme eines elektrischen Motors vorgesehen ist, wobei der elektrische Motor zum An trieb eines Propellers vorgesehen ist, wobei die Antriebsein richtung eine erste Tragstruktur und eine zweite Tragstruktur aufweist, wobei die erste Tragstruktur breiter ist als die zweite Tragstruktur. Damit wird ein besonders gutes Strö mungsverhalten erreicht. Die Antriebseinrichtung befindet sich dabei derart in einer Strömung des umgebenden Wassers, das zuerst die erste Tragstruktur angeströmt ist und nachfol gend die zweite Tragstruktur. Eine Antriebseinrichtung ist also derart ausbildbar, dass die erste Tragstruktur in einer Ebene einen ersten Querschnitt aufweist, wobei die zweite Tragstruktur in dieser Ebene auch einen Querschnitt, den zweiten Querschnitt, aufweist, wobei die durch den Quer schnitt sich ergebende Breite der ersten Tragstruktur in die ser Ebene größer ist, als die entsprechende Breite der zwei ten Tragstruktur im Querschnitt der gewählten Ebene. An object of the invention is to provide an improved Kühlkon concept for a drive device, in particular a nacelle drive, for a ship. A solution to the task succeeds a drive device according to claim 1, and in a method according to claim 14. Embodiments of the invention result, for example, according to claims 2 to 13. A drive device for a ship, in particular an azimuth drive device for a ship (POD), has a nacelle housing and a shaft, the nacelle housing being attachable to a hull of the ship by means of the shaft, the nacelle housing being provided for receiving an electric motor , wherein the electric motor for driving a propeller is provided, wherein the Antriebsein direction has a first support structure and a second support structure, wherein the first support structure is wider than the second support structure. A particularly good flow behavior is thus achieved. The drive device is located in such a way in a flow of the surrounding water that first flows against the first support structure and subsequently the second support structure. A drive device can thus be configured in such a way that the first support structure has a first cross section in one plane, the second support structure also having a cross section, the second cross section, in this plane, the width of the first support structure resulting from the cross section being shown in FIG This level is larger than the corresponding width of the two supporting structure in the cross section of the selected level.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung weist zumin dest eine der Tragstrukturen einen tropfenartigen Querschnitt auf. Durch den tropfenartigen Querschnitt der Tragstruktur ergibt sich ein gutes Strömungsverhalten, welches den Wasser widerstand reduzieren kann bzw. welches das angeströmte Ver halten derart verbessern kann, dass eine bessere Kühlung des elektrischen Motors zum Seewasser hin möglich ist. Der trop fenartige Querschnitt bezieht sich dabei insbesondere auf den Querschnitt eines Tropfens. In einer Ausgestaltung des trop fenartigen Querschnitts kann der Querschnitt ein Anfangsbe reich und einen Endbereich ausgerichtet entlang einer Längs richtung, welche einer Längsrichtung des Gondelgehäuses folgt, aufweisen, wobei sich der tropfenartige Querschnitt auf den Anfangsbereich bzw. Endbereich bezieht, wobei die Tragstruktur zwischen Anfangsbereich und Endbereich längsge streckt ist. Die erste Tragstruktur und/oder die zweite Trag- Struktur befindet sich zwischen dem Gondelgehäuse und dem Schaft. Dabei kann der Schaft und/oder das Gondelgehäuse auch einstückig mit der ersten Tragstruktur bzw. mit der zweiten Tragstruktur ausgeführt sein. In one embodiment of the drive device, at least one of the support structures has a drop-like cross section. The drop-like cross-section of the support structure results in a good flow behavior, which can reduce the water resistance or which can improve the flow of flow such that better cooling of the electric motor to the sea water is possible. The drop-like cross section relates in particular to the cross section of a drop. In one embodiment of the drop-like cross section, the cross section can have an initial region and an end region aligned along a longitudinal direction which follows a longitudinal direction of the nacelle housing, the drop-like cross section relating to the initial region or end region, the supporting structure between the initial region and End area is stretched longitudinally. The first support structure and / or the second support structure Structure is located between the pod housing and the shaft. The shaft and / or the nacelle housing can also be made in one piece with the first support structure or with the second support structure.
Ein Tropfen bezeichnet dabei eine Form welche, von einem Flüssigkeitskörper abgeleitet ist, der sich von einem größe ren Flüssigkeitskörper ablöst. Diese Form ist von einer Form eines Tropfens im Ruhezustand bei homogener Flüssigkeit und homogenen Außenmedium unterschiedlich, da ein solcher Tropfen im Ruhezustand und in homogener Umgebung eine Kugelform auf weist und somit im Querschnitt einen Kreis. Die Tropfenform bildet sich bei der Ablösung des Tropfens vom größeren Flüs sigkeitskörper, also der Tropfenentstehung, kurzfristig als instabiler Zustand aus. Im allgemeinen Sprachgebrauch be zeichnet Tropfenform eine räumliche Form, die auf der einen Seite kugelförmig ist und auf der anderen Seite spitz bzw. in einer spitzenartigen Weise zuläuft. Ein Wassertropfen hat da mit kurz vor der Ablösung von einem Körper annähernd eine Tropfenform woraus sich ein tropfenförmiger Querschnitt des Tropfens ergibt. Der Tropfen weist eine Stromlinienform auf. A drop denotes a shape that is derived from a liquid body that detaches from a larger liquid body. This shape is different from a shape of a drop in the rest state with a homogeneous liquid and homogeneous external medium, since such a drop has a spherical shape in the rest state and in a homogeneous environment and thus has a circle in cross section. When the drop is detached from the larger liquid body, i.e. the formation of drops, the drop shape forms briefly as an unstable state. In common parlance, teardrop shape denotes a spatial shape that is spherical on one side and tapered on the other side or in a pointed manner. A water drop has approximately a teardrop shape shortly before it is detached from a body, which results in a drop-shaped cross section of the drop. The drop has a streamlined shape.
In Ausgestaltung der Antriebseinrichtung kann die Tragstruk tur auch eine ellipsenartige Querschnittsform aufweisen. In the configuration of the drive device, the supporting structure can also have an elliptical cross-sectional shape.
Bei der Tropfenform bzw. der Ellipsenform der Querschnitte handelt es sich insbesondere um Profilformen, im Englischen werden sie „airfoils" genannt. The teardrop shape or the elliptical shape of the cross sections are in particular profile shapes, in English they are called “airfoils”.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist die erste Tragstruktur von der zweiten Tragstruktur in einer Längsrich tung voneinander beabstandet, wobei zwischen der ersten Trag struktur und der zweiten Tragstruktur ein Kanal ausgebildet ist. In diesem Kanal kann Wasser, insbesondere Seewasser oder Flusswasser, etc. geführt werden, um über das Gondelgehäuse den elektrischen Motor kühlen zu können. In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist eine unte re Seite des Kanals mittels des Gondelgehäuses ausgebildet, wobei die untere Seite des Kanals insbesondere gekrümmt ist. Durch die Krümmung, welche eine Art Kreisabschnitt widerspie gelt, wird der zylindrischen Form des elektrischen Motors ge folgt. Sowohl der elektrische Motor wie auch das Gondelgehäu se haben eine zylindrische Grundform. In one configuration of the drive device, the first support structure is spaced apart from one another in a longitudinal direction by the second support structure, a channel being formed between the first support structure and the second support structure. Water, in particular sea water or river water, etc., can be conducted in this channel in order to be able to cool the electric motor via the nacelle housing. In one embodiment of the drive device, a lower side of the channel is formed by means of the nacelle housing, the lower side of the channel being in particular curved. Due to the curvature, which reflects a type of circular section, the cylindrical shape of the electric motor is followed. Both the electric motor and the gondola housing have a cylindrical basic shape.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung liegt eine obere Seite des Kanals der unteren Seite des Kanals gegen über, wobei die obere Seite des Kanals insbesondere gekrümmt ist. Ist die obere Seite wie auch die untere Seite des Kanals gekrümmt und verlaufen die gekrümmten Flächen in etwa paral lel, so ergibt sich ein Kanal zum Durchfluss von Wasser wel cher im Wesentlichen in einer Längsausrichtung eine gleiche Höhe aufweist. In an embodiment of the drive device, an upper side of the channel lies opposite the lower side of the channel, the upper side of the channel being in particular curved. If the upper side as well as the lower side of the channel are curved and the curved surfaces run approximately parallel, a channel for the flow of water results which essentially has the same height in a longitudinal direction.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung sind eine ers te Leitstruktur zur Wasserführung und eine zweite Leitstruk tur zur Wasserführung vorgesehen, wobei die erste Leitstruk tur und die zweite Leitstruktur in einer Längsausrichtung bzw. einer Längsausrichtung voneinander beabstandet sind. Die Leitstrukturen können am Schaft und/oder am Gondelgehäuse be festigt sein. Damit können die Leitstrukturen eine Stützfunk tion übernehmen, wenn diese am Schaft und am Gondelgehäuse befestigt sind. Die Leitstrukturen sind auch zur Leitung bzw. Führung des Wassers innerhalb eines sich ausbildenden Kanals und außerhalb dieses Kanals vorgesehen. Durch die Beanstan dung ergeben sich Öffnungen zum Durchtritt des Wassers. Durch die Öffnungen kann Wasser in den Kanal eintreten oder aus dem Kanal austreten. Durch die Form und Größe der Öffnungen lässt sich das Abstimmungsverhalten innerhalb des Kanals und außer halb des Kanals beeinflussen. In an embodiment of the drive device, a first guide structure for water guidance and a second guide structure for water guidance are provided, the first guide structure and the second guide structure being spaced apart from one another in a longitudinal orientation and a longitudinal orientation. The guide structures can be fastened to the shaft and / or to the nacelle housing. This allows the lead structures to perform a support function if they are attached to the shaft and the nacelle housing. The guide structures are also provided for guiding or guiding the water within a channel which is being formed and outside this channel. The complaint results in openings for water to pass through. Water can enter or exit the channel through the openings. The shape and size of the openings can influence the voting behavior inside and outside the channel.
Die Tragstrukturen bilden zusammen mit den Leitstrukturen in einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung einen teilweise imaginären gemeinsamen äußeren Grundquerschnitt. Ein logi scher Zusammenhang der Positionen der einzelnen Tragstruktu- ren und der einzelnen Leitstrukturen, welche auch als Stützen dienen können, ergibt sich, wenn man mit einer imaginären Li nie die Außenseiten aller Leitstrukturen und Tragstrukturen nachzieht und verbindet. Dann wird ersichtlich, dass alle zu sammen wieder ein Profil (insbesondere einen Tropfen ergeben) und zwar eine Fortsetzung der Profilform des Schafts. Die Gesamtanordnung weist also mehrere kleine Profile auf, die zusammen ein großes Profil annähern. The support structures, together with the guide structures, form a partially imaginary common outer basic cross section in one embodiment of the drive device. A logical connection between the positions of the individual structures and the individual lead structures, which can also serve as supports, result if one never traces and connects the outside of all lead structures and support structures with an imaginary Li. Then it becomes apparent that together they all produce a profile (in particular a drop) and a continuation of the profile shape of the shaft. The overall arrangement thus has several small profiles which together approximate a large profile.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung sind zwischen der ersten Tragstruktur und der zweiten Tragstruktur Öffnun gen zum Durchfluss von Wasser ausgebildet. Der Durchfluss von Wasser kann bei Stillstand der Antriebseinrichtung ermöglicht werden und/oder bei einer Bewegung der Antriebseinrichtung. Bei einer Bewegung der Antriebseinrichtung strömt Wasser ent lang der Antriebseinrichtung und damit entlang der Tragstruk tur und/oder des Gondelgehäuses und/oder entlang der Leit struktur. Die Öffnungen können derart unterschiedlich ausge bildet sein, dass unterschiedliche Öffnungen bei unterschied lichen Geschwindigkeiten einen unterschiedlichen Durchfluss gewähren . In one embodiment of the drive device, openings for the flow of water are formed between the first support structure and the second support structure. The flow of water can be made possible when the drive device is at a standstill and / or when the drive device is moving. When the drive device moves, water flows along the drive device and thus along the supporting structure and / or the nacelle housing and / or along the guide structure. The openings can be designed so differently that different openings allow different flow rates at different speeds.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung weist eine erste Öffnung einen ersten Öffnungsquerschnitt auf, welcher sich verengt. Durch die Verengung kann eine höhere Strömungs geschwindigkeit des Wassers erreicht werden. Auch ein Ver sperrungseffekt kann erzielt werden. Der Versperrungseffekt kann hinter einem angeströmten Körper entstehen. Wenn die Strömung frontal von vorne kommt, liegen die seitlichen/ mittleren Öffnungen im „Schatten" ihrer jeweils vorgelagerten Seitenstütze bzw. Leitstützen. Die Leitstütze kann auch als Leitstruktur bezeichnet werden. An den hinteren Kanten der frontal angeströmten Öffnungen reißt die Strömung ab und be ginnt sich zu verwirbeln. Die entstehenden Wirbel versperren die Öffnung hinter der Seitenstütze. In one embodiment of the drive device, a first opening has a first opening cross section, which narrows. Due to the narrowing, a higher flow rate of the water can be achieved. A blocking effect can also be achieved. The blocking effect can arise behind a body that is exposed to the flow. If the flow comes from the front, the side / middle openings lie in the "shadow" of their upstream side supports or guide supports. The guide support can also be referred to as a guide structure. The flow tears off at the rear edges of the frontal flow openings and begins to swirl, the resulting swirls block the opening behind the side support.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung weist zumin dest eine der Leitstrukturen einen trapezförmigen Querschnitt auf. Durch den trapezförmigen Querschnitt lässt sich sowohl die jeweilige an die Leitstruktur angrenzende Öffnung beein flussen, wie auch das Anströmverhalten der Leitstrukturen . In one embodiment of the drive device, at least one of the guide structures has a trapezoidal cross section on. The trapezoidal cross-section can influence both the opening adjacent to the guide structure and the flow behavior of the guide structures.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung weist zumin dest eine der Leitstrukturen einen parallelogrammförmigen Querschnitt auf. Auch durch den trapezförmigen Querschnitt lässt sich sowohl die jeweilige an die Leitstruktur angren zende Öffnung beeinflussen, wie auch das Anströmverhalten der LeitStrukturen . In one embodiment of the drive device, at least one of the guide structures has a parallelogram-shaped cross section. The trapezoidal cross-section can also influence both the opening adjacent to the guide structure and the flow behavior of the guide structures.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung weist zumin dest eine der Leitstrukturen eine äußere Seitenfläche auf, welche größer ist, als die innere Seitenfläche dieser Leit struktur. Damit kann erreicht werden, dass die Länge der äu ßeren Seitenfläche größer ist als die Länge der inneren Sei tenfläche. Damit wird im äußeren Bereich eine möglichst plane Oberfläche erreicht. Eine Modellierung der Öffnungen ergibt sich dann insbesondere dadurch, dass die innere Seitenfläche in ihrer Länge gegenüber der Länge der äußeren Seitenfläche verkürzt ist. Dabei sind die innere Seitenfläche und die äu ßere Seitenfläche zueinander weitgehend parallel ausgestal tet . In one embodiment of the drive device, at least one of the guide structures has an outer side surface which is larger than the inner side surface of this guide structure. It can thus be achieved that the length of the outer side surface is greater than the length of the inner side surface. A surface that is as flat as possible is thus achieved in the outer region. The openings are then modeled in particular in that the length of the inner side surface is shortened compared to the length of the outer side surface. The inner side surface and the outer side surface are largely parallel to each other.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung weist die ers te Leitstruktur eine erste Längsausrichtung auf und die zwei te Leitstruktur weist eine zweite Längsausrichtung auf, wobei die erste Längsausrichtung und die zweite Längsausrichtung zur Längsachse der Antriebseinrichtung unterschiedlich ge neigt sind. Dadurch kann das Strömungsverhalten zwischen der ersten Tragstruktur und der zweiten Tragstruktur angepasst und optimiert werden. In one embodiment of the drive device, the first guide structure has a first longitudinal orientation and the second guide structure has a second longitudinal orientation, the first longitudinal orientation and the second longitudinal orientation being inclined differently to the longitudinal axis of the drive device. As a result, the flow behavior between the first support structure and the second support structure can be adapted and optimized.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung bilden Leit strukturen Paare aus, wobei die Paare jeweils an der Längs achse gespiegelt sind. Die Teile eines Paares sind also ge spiegelt bezüglich der Längsachse. In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung überlappen sich die erste Tragstruktur und die erste Leitstruktur bezüg lich ihrer Position auf der Längsachse der Antriebseinrich tung. Damit kann erreicht werden, dass sich weniger Wirbel bilden und das Strömungsverhalten verbessert ist. In one embodiment of the drive device, guide structures form pairs, the pairs being mirrored in each case on the longitudinal axis. The parts of a pair are thus reflected with respect to the longitudinal axis. In one embodiment of the drive device, the first support structure and the first guide structure overlap with respect to their position on the longitudinal axis of the drive device. This means that less eddies are formed and the flow behavior is improved.
In einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung sind Öffnungen und/oder Leitstrukturen derart ausgebildet, dass diese im Nennbetrieb der Antriebseinrichtung eine Durchströmung hem men. Dadurch kann erreicht werden, dass sich im Kanal eine stabile Strömung ausbilden kann. Durch diese Strömung kann der elektrische Motor der Antriebseinrichtung gekühlt werden. Ein hoher Durchfluss von Wasser durch den Kanal verbessert die Kühlwirkung und erhöht dadurch die Leistungsfähigkeit des elektrischen Motors. In one embodiment of the drive device, openings and / or guide structures are designed such that they inhibit a flow during nominal operation of the drive device. It can thereby be achieved that a stable flow can develop in the channel. The electric motor of the drive device can be cooled by this flow. A high flow of water through the channel improves the cooling effect and thereby increases the performance of the electric motor.
Gemäß einem Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Antriebseinrichtung der beschriebenen Form, wird eine Strömungsgeschwindigkeit des die Antriebsein richtung umgebenden Wassers erzeugt, welche eine Durchströ mung von Öffnungen mit Wasser reduziert. Die Erzeugung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt beispielsweise durch die Fahrt des Schiffes, welche sich aus der natürlichen Strömung des Wassers, wie auch aus der Antriebsleistung durch den dre henden Propeller des Schiffes ergibt. Wird eine Durchströmung von Öffnungen mit Wasser reduziert, so ist der Wasserdurch fluss gehemmt. Weist ein Kanal in einem oberen Abschnitt des Gondelgehäuses eine Vielzahl von Öffnungen auf, welche in ei ner Längsausrichtung verteilt sind, so betrifft die hemmende Wirkung insbesondere die Öffnungen, welche sich zwischen ei ner ersten Öffnung in Längsausrichtung und einer letzten Öff nung in Längsausrichtung befinden. Durch die hemmende Wirkung wird das Abstimmungsverhalten des Wassers im Kanal verbes sert . According to a method for operating a drive device, in particular a drive device of the form described, a flow velocity of the water surrounding the drive device is generated, which reduces a flow through openings of water. The generation of the flow speed takes place, for example, by the movement of the ship, which results from the natural flow of the water, as well as from the drive power by the rotating propeller of the ship. If the flow of openings through water is reduced, the water flow is inhibited. If a channel in an upper section of the nacelle housing has a multiplicity of openings which are distributed in a longitudinal direction, the inhibiting effect relates in particular to the openings which are located between a first opening in the longitudinal direction and a last opening in the longitudinal direction. Due to the inhibiting effect, the coordination behavior of the water in the sewer is improved.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele exemplarisch näher be- schrieben und erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleich artige Gegenstände bezeichnen können. Es zeigen: In the following, the invention is exemplarily described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the figures wrote and explained, the same reference numerals may designate like objects. Show it:
FIG 1 ein Schiff, 1 shows a ship,
FIG 2 eine Antriebseinrichtung,  2 shows a drive device,
FIG 3 ein Gondelgehäuse,  3 shows a nacelle housing,
FIG 4 das Gondelgehäuse in einem perspektivischen  4 shows the nacelle housing in a perspective view
Schnitt,  Cut,
FIG 5 das Gondelgehäuse in einer Aufsicht,  5 shows the nacelle housing in a top view,
FIG 6 ein schematisiertes Gondelgehäuse in einer Auf  6 shows a schematic nacelle housing in an up
sicht,  view,
FIG 7 das schematisierte Gondelgehäuse in einem Teilquer schnitt und  7 shows the schematic nacelle housing in a partial cross section and
FIG 8 das schematisierte Gondelgehäuse in einer Aufsicht.  8 shows the schematic nacelle housing in a top view.
Die Darstellung nach FIG 1 zeigt ein Schiff 2, welches eine Antriebseinrichtung 1 aufweist. Die Antriebseinrichtung 1 ist an einem Rumpf 5 des Schiffes 2 befestigt. Die Antriebsein richtung 1 ist ein POD und weist einen Schaft 4 auf, welcher ein Gondelgehäuse 3 trägt bzw. an welchem das Gondelgehäuse 3 hängt. In dem Gondelgehäuse 3 befindet sich ein elektrischer Motor 6 zum Antrieb eines Propellers 7. 1 shows a ship 2 which has a drive device 1. The drive device 1 is attached to a hull 5 of the ship 2. The Antriebsein device 1 is a POD and has a shaft 4 which carries a nacelle housing 3 or on which the nacelle housing 3 hangs. An electric motor 6 for driving a propeller 7 is located in the nacelle housing 3.
Die Darstellung nach FIG 2 zeigt die Antriebseinrichtung 1 mit dem Schaft 4, dem Gondelgehäuse 3 und dem Propeller 7 in einer perspektivischen Darstellung. Dargestellt ist auch eine angenommene Strömungsrichtung 35 für das umgebende Wasser. The illustration according to FIG. 2 shows the drive device 1 with the shaft 4, the nacelle housing 3 and the propeller 7 in a perspective illustration. An assumed flow direction 35 for the surrounding water is also shown.
Die Darstellung nach FIG 3 zeigt eine Antriebseinrichtung im Ausschnitt, wobei das Gondelgehäuse 3 dargestellt ist und auch eine Längsachse 34 einer Welle zur Verbindung mit einem Propeller. Ferner sind eine erste Tragstruktur 8 und eine zweite Tragstruktur 9 gezeigt durch welche das Gondelgehäuse 3 an dem Schaft 4 befestigbar ist. Auch sind Öffnungen 21,3 shows a drive device in detail, the nacelle housing 3 being shown and also a longitudinal axis 34 of a shaft for connection to a propeller. Furthermore, a first support structure 8 and a second support structure 9 are shown, by means of which the nacelle housing 3 can be fastened to the shaft 4. There are also openings 21,
22, 23 und 24 gezeigt durch welche Wasser einströmen oder ausströmen kann. Diese Öffnungen werden durch die Tragstruk tur 8 und 9 bzw. durch Leitstrukturen 15, 16 und 17 gebildet. Die erste Tragstruktur 8 weist eine Vielzahl von Profilierung 43 auf. Die zweite Tragstruktur 9 weist eine Vielzahl von Profilierung 44 auf. Wird nun jeweils im Bereich der zweiten Profilierung der ersten Tragstruktur 8 und der zweiten Trags truktur 9 zeichnerisch ein Schnitt gesetzt, ergibt sich eine Darstellung nach FIG 4. 22, 23 and 24 shown through which water can flow in or out. These openings are formed by the supporting structure 8 and 9 or by guide structures 15, 16 and 17. The first support structure 8 has a large number of profiles 43 on. The second support structure 9 has a large number of profiles 44. If a section is now drawn in the area of the second profiling of the first support structure 8 and the second support structure 9, a representation according to FIG. 4 results.
Die Darstellung nach FIG 4 zeigt das Gondelgehäuse 3 in einem perspektivischen Schnitt. Neben der ersten Tragstruktur 8 und der zweiten Tragstruktur 9 ist ein dazwischenliegender Kanal 37 gezeigt. Der Kanal 37 ist insbesondere durch eine Vielzahl von Leitstrukturen ausgebildet. Dargestellt sind eine erste Leitstruktur 15, eine zweite Leitstruktur 16, eine dritte Leitstruktur 17, eine vierte Leitstruktur 18, eine fünfte Leitstruktur 19 und eine sechste Leitstruktur 20. Die Leit strukturen bilden gegenüber der Längsachse 34 Paare. Die ers te Leitstruktur 15 bildet mit der sechsten Leitstruktur 30 ein Paar. Die zweite Leitstruktur 16 bildet mit der fünften Leitstruktur 19 ein Paar die dritte Leitstruktur 17 bildet mit der vierten Leitstruktur 18 ein Paar. Die Paare schließen den Kanal 37 ein. Zwischen den Leitstrukturen bzw. zwischen den Tragstrukturen und Leitstrukturen bilden sich Öffnungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 aus. Durch diese Öffnungen kann Wasser fließen. 4 shows the nacelle housing 3 in a perspective section. In addition to the first support structure 8 and the second support structure 9, an intermediate channel 37 is shown. The channel 37 is in particular formed by a large number of guide structures. Shown are a first guide structure 15, a second guide structure 16, a third guide structure 17, a fourth guide structure 18, a fifth guide structure 19 and a sixth guide structure 20. The guide structures form pairs in relation to the longitudinal axis 34. The first guide structure 15 forms a pair with the sixth guide structure 30. The second lead structure 16 forms a pair with the fifth lead structure 19, the third lead structure 17 forms a pair with the fourth lead structure 18. The pairs include channel 37. Openings 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 and 28 form between the guide structures or between the support structures and guide structures. Water can flow through these openings.
Die Darstellung nach FIG 5 zeigt das Gondelgehäuse nach FIG 4 in einer Aufsicht. Die erste Leitstruktur 15 weist eine erste Längsausrichtung 31 auf. Diese ist in etwa parallel zur 5 shows the nacelle housing according to FIG. 4 in a top view. The first guide structure 15 has a first longitudinal orientation 31. This is roughly parallel to
Längsachse 34. Entsprechend weist auch die sechste Leitstruk tur 20 eine Längsausrichtung 31 auf, welche die der ersten Leitstruktur 15 entspricht, da diese beiden Leitstrukturen ein Paar bilden. Das Paar weist eine Spiegelsymmetrie zur Längsachse 34 auf. Die zweite Leitstruktur 16 weist eine zweite Längsausrichtung 32 auf, welche zur Längsachse 34 ge neigt ist und diese schneidet. Entsprechendes gilt für die fünfte Leitstruktur 19, welche mit der zweiten Leitstruktur 16 ein Paar bildet. Die dritte Leitstruktur 17 weist eine dritte Längsausrichtung 33 auf. Dies gilt für die vierte Leitstruktur 18 entsprechend. Die dritte Längsausrichtung 33 ist zur Längsachse 34 noch starke geneigt als die zweite Längsausrichtung 32. Longitudinal axis 34. Correspondingly, the sixth guide structure 20 also has a longitudinal orientation 31 which corresponds to that of the first guide structure 15, since these two guide structures form a pair. The pair has mirror symmetry with the longitudinal axis 34. The second guide structure 16 has a second longitudinal orientation 32 which is inclined to the longitudinal axis 34 and intersects it. The same applies to the fifth guide structure 19, which forms a pair with the second guide structure 16. The third guide structure 17 has a third longitudinal orientation 33. This applies accordingly to the fourth lead structure 18. The third longitudinal orientation 33 is still more strongly inclined to the longitudinal axis 34 than the second longitudinal orientation 32.
Die Darstellung nach FIG 6 zeigt ein schematisiertes Gondel gehäuse 3 in einer Aufsicht. Gezeigt ist wie sich die zweite Tragstruktur 9 mit der ersten Leitstruktur 18 und der sechs ten Leitstruktur 17 in einer Längsausrichtung gemäß der 6 shows a schematic nacelle housing 3 in a top view. Shown is how the second support structure 9 with the first guide structure 18 and the sixth guide structure 17 in a longitudinal orientation according to the
Längsachse 34 überlappen und einen Überlappungsbereich 36 in dieser Längsausrichtung der Längsachse 34 ausbilden. Durch den gezeigten Schnitt durch die Leitstrukturen und die Trags truktur wird ersichtlich, dass die erste Tragstruktur 8 eine Breite 11 aufweist, welche größer ist als die Breite 12 der zweiten Tragstruktur 9. Durch die gezeigte Strömungsrichtung 35 wird ersichtlich, dass zuerst eine breite Tragstruktur 8 zur Anströmung vorgesehen ist und danach eine Tragstruktur 9, welche eine geringere Breite aufweist. Die Darstellung nach FIG 6 zeigt auch, dass die Breite 11 kleiner ist als ein ers ter Abstand 38 des Paares ersten Leitstruktur 15 und sechsten Leitstruktur 20. Ein zweiter Abstand 39, welcher durch das Paar dritte Leitstruktur 17 und vierte Leitstruktur 18 und dessen Abstand gegeben ist, ist größer als die zweite Breite 12, also die Breite der zweiten Tragstruktur 9. Dadurch lässt sich das Abstimmungsverhalten positiv beeinflussen. Overlap longitudinal axis 34 and form an overlap region 36 in this longitudinal orientation of longitudinal axis 34. The section shown through the guide structures and the support structure shows that the first support structure 8 has a width 11 which is greater than the width 12 of the second support structure 9. The flow direction 35 shown shows that first a wide support structure 8 is provided for the flow and then a support structure 9, which has a smaller width. The illustration according to FIG. 6 also shows that the width 11 is smaller than a first distance 38 of the pair of first guide structure 15 and sixth guide structure 20. A second distance 39, which is given by the pair of third guide structure 17 and fourth guide structure 18 and its distance is larger than the second width 12, that is to say the width of the second support structure 9. This can have a positive influence on the voting behavior.
Die Darstellung nach FIG 7 zeigt das schematisierte Gondelge häuse 3 mit einem Teilquerschnitt 45. Durch den Teilquer schnitt 45 ist der Kanal 37 ersichtlich und auch Öffnungen 26 und 27. Der Kanal 37 weist eine untere Seite 13 und eine obe re Seite 14 auf, welche in etwa parallel zueinander verlau fen. Die Seiten 13 und 14 sind entsprechend wie das weitere Gondelgehäuse gekrümmt. 7 shows the schematic Gondelge housing 3 with a partial cross section 45. The partial cross section 45 shows the channel 37 and also openings 26 and 27. The channel 37 has a lower side 13 and an upper side 14, which run approximately parallel to each other. The sides 13 and 14 are curved like the other nacelle housing.
Die Darstellung nach FIG 8 zeigt das schematisierte Gondelge häuse in einer Aufsicht. Es ist ein Öffnungsabstand 40 zwi schen zwei Leitstrukturen gezeigt. Ferner ist durch eine Stricheliminierung der tropfenförmige Querschnitt von erste Tragstruktur 8 und zweite Tragstruktur 9 gezeigt. Nach der Darstellung in FIG 8 ist auch ersichtlich, dass die Trag- Struktur jeweils eine äußere Seitenfläche 29 und eine innere Seitenfläche 30 aufweisen. Die äußere Seitenfläche 29 weist eine Länge auf, die erste Seitenflächenlänge 41. Die innere Seitenfläche 30 weist eine Länge auf, die zweite Seitenflä- chenlängen 42. Die erste Seitenflächenlänge 41 ist größer als die zweite Seitenflächenlänge 42. Hierdurch können trotz der Öffnungen Strömungswirbel im äußeren Bereich vermieden wer den . The illustration according to FIG. 8 shows the schematic gondola housing in a top view. An opening distance 40 between two guide structures is shown. Furthermore, the drop-shaped cross section of the first support structure 8 and the second support structure 9 is shown by a line elimination. After the illustration in FIG. 8 it can also be seen that the supporting Structure each have an outer side surface 29 and an inner side surface 30. The outer side surface 29 has a length, the first side surface length 41. The inner side surface 30 has a length, the second side surface length 42. The first side surface length 41 is greater than the second side surface length 42. As a result, despite the openings, flow vortices in the outer Avoid the area.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Antriebseinrichtung (1) für ein Schiff (2), welche ein Gondelgehäuse (3) und einen Schaft (4) aufweist, wobei das Gondelgehäuse (3) mittels des Schaftes (4) an einem Rumpf (5) des Schiffes (35) befestigbar ist, wobei das Gondelgehäuse (3) zur Aufnahme eines elektrischen Motors (6) vorgesehen ist, wobei der elektrische Motor (6) zum Antrieb eines Pro pellers (7) vorgesehen ist, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine erste Tragstruktur (8) und eine zweite Tragstruktur (9) aufweist, wobei die erste Tragstruktur (8) breiter ist als die zweite Tragstruktur (9) . 1. Drive device (1) for a ship (2), which has a nacelle housing (3) and a shaft (4), the nacelle housing (3) by means of the shaft (4) on a hull (5) of the ship (35) can be fastened, the nacelle housing (3) being provided for receiving an electric motor (6), the electric motor (6) being provided for driving a propeller (7), the drive device (1) having a first supporting structure (8) and has a second support structure (9), the first support structure (8) being wider than the second support structure (9).
2. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der Tragstrukturen (8,9) einen tropfenartigen Quer schnitt (10) aufweist. 2. Drive device (1) according to claim 1, wherein at least one of the support structures (8,9) has a drop-like cross section (10).
3. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Tragstruktur (8) von der zweiten Tragstruktur (9) in einer Längsausrichtung (34) voneinander beabstandet ist, wo bei zwischen der ersten Tragstruktur (8) und der zweiten Tragstruktur (9) ein Kanal (37) ausgebildet ist. 3. Drive device (1) according to claim 1 or 2, wherein the first support structure (8) from the second support structure (9) is spaced apart in a longitudinal orientation (34), where in between the first support structure (8) and the second support structure ( 9) a channel (37) is formed.
4. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei eine untere Seite (13) des Kanals (37) mittels des Gondelgehäuses (3) ausgebildet ist, wobei die untere Seite des Kanals (37) ge krümmt ist und wobei eine obere Seite (14) des Kanals (37) der unteren Seite (13) des Kanals (37) gegenüber liegt, wobei die obere Seite (14) des Kanals (37) gekrümmt ist. 4. Drive device (1) according to claim 3, wherein a lower side (13) of the channel (37) by means of the nacelle housing (3) is formed, wherein the lower side of the channel (37) is curved and wherein an upper side (14 ) of the channel (37) opposite the lower side (13) of the channel (37), the upper side (14) of the channel (37) being curved.
5. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine erste Leitstruktur (15) zur Wasserführung und eine zweite Leitstruktur (16) zur Wasserführung vorgesehen sind, wobei die erste Leitstruktur (15) und die zweite Leitstruktur (16) in einer Längsrichtung (31,32) voneinander beabstandet sind . 5. Drive device (1) according to one of claims 1 to 4, wherein a first guide structure (15) for water management and a second guide structure (16) for water management are provided, wherein the first guide structure (15) and the second guide structure (16) in a longitudinal direction (31,32) are spaced apart.
6. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen der ersten Tragstruktur (8) und der zweiten Tragstruktur (9) Öffnungen (21,22,23,24,25,26,27,28) zum Durchfluss von Wasser ausgebildet sind. 6. Drive device (1) according to one of claims 1 to 5, wherein between the first support structure (8) and the second support structure (9) openings (21,22,23,24,25,26,27,28) for the flow of Water are formed.
7. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei mindestens eine Öffnung (21) einen ersten Öffnungsquerschnitt aufweist, welcher sich verengt. 7. Drive device (1) according to claim 6, wherein at least one opening (21) has a first opening cross section, which narrows.
8. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei zumindest eine der Leitstrukturen (15,16,17,18,19,20) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. 8. Drive device (1) according to one of claims 5 to 7, wherein at least one of the guide structures (15, 16, 17, 18, 19, 20) has a trapezoidal cross section.
9. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei zumindest eine der Leitstrukturen (15,16,17,18,19,20) einen parallelogrammförmigen Querschnitt aufweist. 9. Drive device (1) according to one of claims 5 to 8, wherein at least one of the guide structures (15, 16, 17, 18, 19, 20) has a parallelogram-shaped cross section.
10. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei zumindest eine der Leitstrukturen (15,16,17,18,19,20) eine äußere Seitenfläche (29) aufweist, welche größer ist als die innere Seitenfläche (30) dieser Leitstruktur 10. Drive device (1) according to one of claims 5 to 9, wherein at least one of the guide structures (15, 16, 17, 18, 19, 20) has an outer side surface (29) which is larger than the inner side surface (30) this lead structure
(15,16, 17,18,19,20) .  (15.16, 17.18, 19.20).
11. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis11. Drive device (1) according to one of claims 5 to
10, wobei die erste Leitstruktur (15) eine erste Längsaus richtung (31) aufweist und die zweite Leitstruktur (16) eine zweite Längsausrichtung (32) aufweist, wobei die erste Längs ausrichtung (31) und die zweite Längsausrichtung (32) zur Längsachse (34) der Antriebseinrichtung (1) unterschiedlich geneigt sind. 10, the first guide structure (15) having a first longitudinal direction (31) and the second guide structure (16) having a second longitudinal direction (32), the first longitudinal direction (31) and the second longitudinal direction (32) to the longitudinal axis ( 34) of the drive device (1) are inclined differently.
12. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis12. Drive device (1) according to one of claims 5 to
11, wobei sich die erste Tragstruktur (8) und die erste Leit struktur (9) bezüglich ihrer Position auf der Längsachse (34) der Antriebseinrichtung (1) überlappen. 11, wherein the first support structure (8) and the first guide structure (9) overlap with respect to their position on the longitudinal axis (34) of the drive device (1).
13. Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis13. Drive device (1) according to one of claims 6 to
12, wobei die Öffnungen (21,22,23,24,25,26,27,28) und/oder Leitstrukturen (15,16,17,18,19,20) derart ausgebildet sind, dass diese im Nennbetrieb der Antriebseinrichtung (1) eine Durchströmung hemmen. 12, the openings (21,22,23,24,25,26,27,28) and / or Guide structures (15, 16, 17, 18, 19, 20) are designed in such a way that they inhibit a flow during nominal operation of the drive device (1).
14. Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung (1), wo bei eine Antriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird, wobei eine Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird, welche eine Durchströmung von Öffnungen (22,23, 26,27) mit Wasser reduziert. 14. A method for operating a drive device (1), where is used in a drive device (1) according to one of claims 1 to 13, wherein a flow velocity is generated which is a flow through openings (22,23, 26,27) with water reduced.
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